JP5206618B2 - 同軸二輪車 - Google Patents
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Description
このような同軸二輪車10において、非常停止が必要な場合がある。例えば、走行中に搭乗者が誤って非常に危険な操作を行ってしまった場合や、駆動モータが暴走に至るような故障が発生する場合には、同軸二輪車10を非常停止させる必要がある。
非常事態が発生した場合には制御装置による非常停止処置によって駆動モータのサーボ制御をオフにする。これにより、同軸二輪車10が制御不能に陥ったり暴走したりする事故を防止し、搭乗者の安全を図る。
たしかに特許文献1の構成によれば転倒をある程度は防止できるかもしれないが、どうしても非常停止が必要な場合が必ずある。非常停止がかかった場合の安全対策については特許文献1に開示がなく、搭乗者が投げ出されて危険であることに変わりがない。
車両本体部と、
前記車両本体部の走行方向と直交する方向の両側において同軸上に配置された一対の車輪と、
前記車両本体部の上面側に設けられ、搭乗者が左右の足をそれぞれ載せるように設けられた左右一対のステップ部と、
下端が前記車両本体部の前端に連結され、前記ステップ部に立位姿勢で搭乗した搭乗者の前方に起立するように設けられた操作レバーと、
搭乗者が搭乗した状態でバランスを保ちながら走行するサーボ制御を実行する走行制御部と、
非常時には前記サーボ制御を停止させる非常停止制御部と、を備える同軸二輪車であって、
前記サーボ制御が実行されている間は前記ステップ部は水平状態を保ち、
非常時に前記サーボ制御がオフになった場合、前記ステップ部はロール軸を回転中心として外側辺を下方に下げる方向へ回動可能である
ことを特徴とする。
ロール軸を回転軸とする回転軸部によってステップ部の基端辺が車両本体部に連結されている
ことが好ましい。
前記回転軸部にはステップ駆動モータが設けられており、
制御装置は、ステップ駆動モータの駆動を制御するステップ制御部を備え、
ステップ制御部は、前記サーボ制御が実行されているときには前記ステップ部を水平に持ち上げるように駆動信号を出力し、非常時に前記サーボ制御がオフになった場合には、ステップ部を下げる駆動信号を出力するかまたは駆動信号を停止する
ことが好ましい。
(第1実施形態)
本発明の同軸二輪車に係る第1実施形態について説明する。
図1は、同軸二輪車の外観構成を示した図である。
図2、図3は、同軸二輪車を正面から見た図である。
車両本体部110は、その中心体となる胴体部120と、胴体部120から両側方に延設されたサイドベース部130と、を備える。
サイドベース部130は、上板部131と、下板部132と、2枚の側板部133、133と、を備えている。
上板部131と下板部132とは水平を保持し、互いに平行を保つ。側板部133は、車両本体部110の左右の両側方に設けられ、上板部131および下板部132の端部に回動可能に連結されている。これにより、サイドベース部130は平行リンク機構を構成している。上板部131と下板部132との左右中央位置が胴体部120に連結支持されている。
ロール軸を回転軸とする回転軸部151、151によってステップ部150、150の基端辺153が胴体部120に連結され、ステップ部150、150はこの回転軸部151、151によって上下方向に揺動可能となっている(図2、図3参照)。
回動軸部151にはステップ部150、150を回動させるステップ部回動モータ152、152(図10参照)が内設されている。
操作レバー160は、弓状に湾曲した形状であり、図1に示すように、湾曲による膨らみ162が車両本体部110よりも前方に湾出している。
図4から図9を参照して、操作レバー120を車両本体部110に連結する連結機構部200について説明する。
連結機構部200は、軸支手段210と、係止手段220と、を備えている。
軸支手段210は、支軸211と、軸受け部212と、を備える。
支軸211は、ピッチ軸方向に長さを持つ軸体であり、胴体部120の内部に固設されている。
軸受け部212は、操作レバー160の下端に設けられた軸受けであり、図4に示すように操作レバー160の下端の一部に凹設されていてもよい。
軸受け部212が凹状であることにより、操作レバー160と胴体部120とは着脱可能となっている。
係止手段220は、係止駒230と、押止手段240と、係止ピン250と、を備える。
押止桿241は、係止駒230の前方側において上下動可能に設けられた棒状体である。
係止駒230が最も垂下した状態のときに押止桿241が下方に下がると、押止桿241が前方側から係止駒230の側端面234に当接する。すると、係止駒230の前方への回動が制限される。
なお、押止桿241は係止駒230の前方側の側面全体に接するのではなく、基端側231のみに当接する程度の下がり位置で停止する。
また、押止桿241が上方に上がると、係止駒230の回動規制が解除され、係止駒230が前方に回転できるようになる。
桿シフト手段242は、押止桿241を上下動させる駆動部である。
ここで、桿シフト手段242を例えばソレノイドコイルで構成し、押止桿241をソレノイド棒で構成してもよい。
軸受け部212と支軸211とを係合させて支軸211を中心に操作レバー160を回転させたときに、係止ピン250が係止駒230の先端側232に当たるようになっている。すなわち、支軸211と係止駒230の先端232との離間距離に比べて軸受け部212と係止ピン250との離間距離の方がやや長くなっている。
図5のように操作レバー160の下端を胴体部120の前方から挿入する。そして、図6に示すように、軸受け部212を支軸211に係合させて操作レバー160を起こすように回動させる。すると、係止ピン250が係止駒230の先端側232の側面234に当たる。
ここで、係止駒230は、押止桿241によって前方への回転は規制されているが、後方への回転は許容されている。したがって、図7に示すように、操作レバー160の回転によって係止ピン250が係止駒230を後方に押すと、係止駒230は回転して係止ピン250を後方に通過させる。
このとき、係止駒230は押止桿241によって前方への回転が規制されているので、係止ピン250の前方への抜け出しが規制される。したがって、操作レバー160が前に倒れることが止められ、この状態で操作レバー160が車両本体部110に連結固定される。
同軸二輪車100のサーボ制御がオフになると、図8に示すように、桿シフト手段242によって押止桿241が上方に引き上げられる。
これにより、係止駒230の回転規制が解除される。
この状態で操作レバー160を前に倒すと、係止ピン250が係止駒230を前方に押す。すると、図9に示すように、係止駒230が前方に回転して係止ピン250を前方に通過させる。このように操作レバー160の前方傾斜とともに係止ピン250が係止駒230を通過して前方に抜け出すと、操作レバー160が前方にさらに倒れることが可能になる。
操作レバー160をさらに前に引き出すと、軸受け部212と支軸211との連結が外れて、操作レバー160が胴体部120から分離される。
図10は、同軸二輪車のシステム構成を示すブロック図である。
同軸二輪車100は、センサ部300と、モータドライバ410、410と、ステップドライバ420、420と、桿ドライバ430と、制御装置500と、を備える。
姿勢センサ310は、車両本体部110に配設されており、走行時における車両本体部110のピッチ角度、ピッチ角速度、加速度等を検出する。姿勢センサ310は、例えば、ジャイロセンサ、加速度センサ等から構成されている。
操作レバー160が前方もしくは後方に傾斜すると、車両本体部110も操作レバー160に連動して同方向へ傾斜する。姿勢センサ310は、操作レバー160の傾斜に対応した車両本体部110のピッチ角度やピッチ角速度(姿勢値)を検出する。姿勢センサ310からのセンサ信号は制御装置500に出力される。
操作レバーセンサ320は、例えば、ポテンショメータやバリコン構造のセンサ等によって構成することができる。
操作レバー160が操作されると、操作レバーセンサ320は、その操作量及び操作方向に応じた操作信号を制御装置500に出力する。
ステップドライバ420は、ステップ部回動モータ152、152を駆動制御し、ステップ部150、150の傾動を制御する。
桿ドライバ430は、桿シフト手段242を駆動制御し、押止桿241の上下動を制御する。
制御装置500は、走行制御部510、非常停止制御部520、ステップ制御部530および操作レバー連結制御部540としての機能を備える。
走行制御部510は、姿勢センサ310によって検出された車両本体部110のピッチ角度およびピッチ角速度等に基づいて、操作レバー160の傾斜方向(前方又は後方)及び対応する移動速度を算出する。そして、走行制御部510は、同軸二輪車100がバランスを保ちつつ、算出した傾斜方向および移動速度で同軸二輪車100が移動するようにモータドライバ410、410を介してモータ141、141の回転駆動を制御する。
また、走行制御部510は、操作レバーセンサ320からの操作信号に応じて、一対のモータ141、141の駆動を制御し、左右の車輪140、140に回転差を生じさせる。
これにより、同軸二輪車300は、所望の速度で所望の方向へ旋回走行する。
非常停止が必要な場合としては、例えば、搭乗者が誤って非常に危険な操作を行ってしまった場合や、暴走に至るような故障が発生した場合など、が例として挙げられる。あるいは、搭乗者が危険を感じたときに操作できる非常停止ボタンなどが設けられている場合には、非常停止ボタンが押された場合である。
非常停止制御部520は、非常停止を作動させる場合、走行制御部510に対してサーボ制御をオフにさせる制御信号を出力する。
同時に、ステップ制御部530および操作レバー連結制御部540に対しては非常停止の作動を知らせる制御信号を出力する。
ステップ制御部530は、同軸二輪車100のサーボ制御がONのときにはステップ部150、150を水平に持ち上げるように駆動信号を出力する。
一方、サーボ制御がオフになった場合には、ステップ部150、150が下がるように制御する。
または、サーボ制御がオフになった場合にはステップドライバ420への駆動信号を停止するようにしてもよい。
一方、サーボ制御がオフになった場合には、押止桿241を上げて、係止駒230の回転を許容するようにする。
搭乗者は同軸二輪車100を操縦するにあたってサーボオン/パワースイッチ101を押す。すると、電源が投入され、走行制御部510によるサーボ制御がオンになる。
このとき、ステップ制御部530は、ステップドライバ420に制御信号を出力してステップ部150、150が水平状態になるようにステップ部回動モータ152、152を駆動させる。
また、操作レバー連結制御部540は、桿ドライバ430に制御信号を出力して押止桿241を下げさせ、係止駒230の前方への回動を規制する。
操作レバー160が車両本体部110に連結されていない場合、搭乗者は操作レバー160の下端部を胴体部120の前方から挿入し、支軸211を中心とする回転によって起き上がらせる。
これにより操作レバー160が車両本体部110に連結される。
搭乗者が操作レバー160とともに前傾、後傾あるいは左右に傾いたりしたりすると、その動きを姿勢センサ310が検出し、走行制御部510によるサーボ制御が行われる。
これにより、図11(A)に示すように、搭乗者が意図する走行が実現する。
同時に、非常停止制御部520は、ステップ制御部530および操作レバー連結制御部540に対して非常停止の作動を知らせる制御信号を出力する。
このとき、モータ141、141の回転が停止するため、車輪140、140にロックがかかったようになり、同軸二輪車100は急停止する(図11(B))。
前進中に急停止が発生した場合、搭乗者には慣性力が作用するため搭乗者の体は前方に投げ出されるようになる。
回転軸部151、151を中心とする回動によってステップ部150、150の外側端が下がると、図12に示すように、搭乗者の足裏がステップ部上を滑りやすくなり、搭乗者は足を地面に着きやすくなる。このようにして搭乗者はスムーズに地面に足を接地して体を支え、前方に勢いよく転倒するのを回避することができる。
搭乗者がハンドル部161を握った状態で前方へ移動した場合、操作レバー160を前方に押し倒す力が作用する。
このとき、図8、図9にて説明したように、係止駒230の回転規制が解除されているので係止ピン250は係止駒230を押し上げて前方に移動することができる。
したがって、操作レバー160は支軸211を中心に前方に回転可能となり、搭乗者の体が前方に移動するのに合わせて操作レバー160は前方に倒れる。すると、図13に示すように、搭乗者は操作レバー160を跨いで前方に数歩歩くことができる。
これにより、同軸二輪車100が急停止した場合であっても、搭乗者は前方に足を速やかに着地し、さらに操作レバー160を倒して前方に降りることができる。
(1)本第1実施形態では、ステップ部150、150が回転軸部151、151によって回動可能に胴体部120に連結されている。そして、非常停止が作動してサーボ制御がオフになった場合には、ステップ制御部530によってステップ部150、150が下げられる。これにより、搭乗者はステップ部150、150の傾斜を利用して速やかに足裏を滑らせて足を地面に着地させることができる。足を着地することができるので、足で体重を支えることができるとともに体のバランスを立て直すことが可能となる。
このように、同軸二輪車100が急停止した場合であっても搭乗者は速やかに降車して危険を回避することができる。
そのため、ステップ部150、150には滑り止めが施されているが、滑り止めがあるがためにかえって緊急時に速やかに足をステップ部150、150からずらして着地することが難しかった。
ステップ部150、150に足を載せたままで非常停止が作動すると、搭乗者は同軸二輪車100と一緒に勢いよく前方に転倒してしまう危険性が高い。
また、足がステップ部150、150に載ったままだと、体の姿勢バランスを立て直したり、負傷回避行動をとったりすることは難しく、大怪我に繋がりやすいという問題があった。
これにより、搭乗者が速やかに足を着地させることができるようになり、ステップ部150、150に足を載せたままで同軸二輪車100と一緒に勢いよく前方に転倒するといった大事故を回避することができる。
従来のように操作レバー160が固定的に取り付けられていると、搭乗者の体が慣性力で前方に投げ出されたときに操作レバー160に衝突して同軸二輪車100とともに転倒する危険性が高い。
この点、本第1実施形態では、操作レバー160が前方に倒れるようになっているので、搭乗者は操作レバー160に激突することなく安全に降車することができる。
または、図14に示すように、係止駒230を挟んで係止ピン250と対向する位置で係止駒230を押し止めることが考えられる。この場合でも、図14に鉛直な方向に押止桿243を移動させて回動規制を解除させることができる。
しかし、押止桿241を深く噛ませ過ぎると、押止桿241が長いストロークを移動するための時間がかかるので、非常停止時に操作レバー160の規制解除が間に合わない恐れがある。
また、図14のように係止駒230を挟んで係止ピン250と対向する位置で係止駒230を押し止める構造にした場合、押止桿243が係止駒によって強く押されるため、その摩擦力の働きで押止桿243を抜き去れない恐れがある。
特に、押止桿243の作動が遅れた場合に搭乗者が操作レバー160を前方に倒そうとして力をかけると、係止ピン250が係止駒230を強く押してしまうため、ますます押止桿243が抜き差しできないことになってしまう。
非常停止時に操作レバー160が意図した通りに倒れないとなると大変危険である。
係止ピン250を係止するにあたっては、直接に押止桿241で係止ピン250を係止しておき、非常停止が作動した場合に押止桿241を抜き去ればよいとも考えられる。
しかしながら、非常停止時に押止桿241が作動するよりも先に係止ピン250が押止桿241を押し始めてしまうと、係止ピン250と押止桿241との間の摩擦力により押止桿241が抜けなくなる恐れがある。
この点、本第1実施形態では、係止ピン250と押止桿241との間に係止駒230を噛ましているので、仮に非常時に押止桿241の作動が遅れたり上方への移動量が足りなかったりした場合でも、係止ピン250から係止駒230に強い力が作用すると係止駒230が押止桿241を押し上げて回動規制を解除させることができる。
このように回転部材である係止駒230を押止桿241と係止ピン250との間にかませることにより、操作レバー160の規制解除を迅速かつ確実に作動させることができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態の基本的構成は第1実施形態に同様であるが、第2実施形態ではエアーバッグシステムを備えている点に特徴を有する。
図15、図16は、第2実施形態を示す図である。
エアーバッグシステム600は、エアーバック610と、エアーバック起動手段620と、を備えている。
エアーバッグ610は、同軸二輪車100の前方側における任意の箇所に収納されていればよい。
図15中では、操作レバー160の前面にエアーバッグ610を収納した場合を例示している。
起動ワイヤー621は、その一端が操作レバー160の下端に固定的に取り付けられている。
起動スイッチ622は、胴体部120の内部に設けられ、起動ワイヤー621の他端が起動スイッチ622に接続されている。
同軸二輪車100が走行中に非常停止が作動すると、走行制御部510によるサーボ制御がオフになり、同軸二輪車100が急停止する。
また、サーボ制御がオフになると、操作レバー連結制御部540は押止桿241を上方に移動させて係止駒230の回転規制を解除する。
ここで、同軸二輪車100が急停止すると搭乗者には前方への慣性力が働き、搭乗者がハンドル部161を握った状態で前方に移動すると、操作レバー160が前方に回転する。
起動スイッチ622は、起動ワイヤー621との接続が切れたことを検知すると、エアーバッグ610に起動信号を送る。
この起動信号を受けると図16に示すようにエアーバッグ610が展開して膨らむ。
操作レバー160と起動ワイヤー621とを連結させているので、操作レバー160が前方に回転する動作に連動させてエアーバッグ610を展開させることができる。
したがって、搭乗者が操作レバー160とともに前に倒れるタイミングに合わせてエアーバッグ610を展開させることができる。
この点、非常停止の際に搭乗者が操作レバー160とともに前方に倒れることを起動ワイヤー621の切断によって検知できるので、衝突事故のみならず非常停止時等の必要なときにエアーバッグ610を展開させ、搭乗者の安全を図ることができる。
ただし、走行速度が低速である場合には非常停止が作動しても搭乗者が倒れこんで危険に至る心配がなく、非常停止のたびに不必要にエアーバッグが開いていては不便な場合もある。
この点、本第2実施形態では、操作レバー160が前に倒れる場合にのみエアーバッグ610が展開するようにしているので、搭乗者が前方に倒れる場合にのみエアーバッグ610を展開させることができる。
押止桿241を上下動させる手段については、ソレノイドコイルからなる桿シフト手段242による場合の他、直線運動を得る各種の構成を採用しうるのであって特に限定されない。
たとえば、ボールネジやラックピニオン方式などがある。
コイルバネや板バネなどの付勢手段を用いてもよい。すなわち、押止桿241にバネで上方または下方への付勢力をかけておいて、桿シフト手段242はバネとは反対の力を押止桿241に作用するようにしておいてもよい。
また、ステップ部の基端辺が胴体部に連結されており、この基端辺を回転軸として回動する場合を例示したが、ステップ部を回転させるための回動軸は必ずしも基端辺でなくてもよい。
例えば、基端辺と外側辺との中間点よりも基端側(車両本体側)であれば任意の位置に回転軸を設定してもよい。
たとえば、軸支手段と係止手段との位置関係を適切な修正を加えつつ上下反対にしても成り立つ。
また、軸支手段としては、操作レバーに軸受け部を配設し、胴体部に支軸を配設する場合を例示したが、逆に胴体部に軸受けを設け、操作レバーに支軸を設けてもよい。
510…走行制御部、520…非常停止制御部、530…ステップ制御部、540…操作レバー連結制御部、600…エアーバッグシステム、610…エアーバック、620…エアーバック起動手段、621…起動ワイヤー、622…起動スイッチ。
Claims (3)
- 車両本体部と、
前記車両本体部の走行方向と直交する方向の両側において同軸上に配置された一対の車輪と、
前記車両本体部の上面側に設けられ、搭乗者が左右の足をそれぞれ載せるように設けられた左右一対のステップ部と、
下端が前記車両本体部の前端に連結され、前記ステップ部に立位姿勢で搭乗した搭乗者の前方に起立するように設けられた操作レバーと、
搭乗者が搭乗した状態でバランスを保ちながら走行するサーボ制御を実行する走行制御部と、
非常時には前記サーボ制御を停止させる非常停止制御部と、を備える同軸二輪車であって、
前記サーボ制御が実行されている間は前記ステップ部は水平状態を保ち、
非常時に前記サーボ制御がオフになった場合、前記ステップ部はロール軸を回転中心として外側辺を下方に下げる方向へ回動可能である
ことを特徴とする同軸二輪車。 - 請求項1に記載の同軸二輪車において、
ロール軸を回転軸とする回転軸部によってステップ部の基端辺が車両本体部に連結されている。 - 請求項2に記載の同軸二輪車において、
前記回転軸部にはステップ駆動モータが設けられており、
制御装置は、ステップ駆動モータの駆動を制御するステップ制御部を備え、
ステップ制御部は、前記サーボ制御が実行されているときには前記ステップ部を水平に持ち上げるように駆動信号を出力し、非常時に前記サーボ制御がオフになった場合には、ステップ部を下げる駆動信号を出力するかまたは駆動信号を停止する
ことを特徴とする同軸二輪車。
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