JP6003712B2 - Small mobile body with caster type rear wheels - Google Patents
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Description
本発明は、パーソナル・モビリティ又は超小型モビリティ等の小型の移動体の構造に係り、より詳細には、そのような小型の移動体の後輪支持装置及びサスペンション構造に係る。 The present invention relates to a structure of a small mobile body such as personal mobility or micro mobility, and more particularly to a rear wheel support device and a suspension structure of such a small mobile body.
近年、都市周辺地域の買物、通勤、通学など、歩くには遠く、バスなどの公共交通機関も不便な地域における一人乗りの低速の移動手段として、自転車などの従前の小型移動体よりも移動能力・積載能力があり、且つ、従前の自動車よりもコンパクトな「超小型モビリティ」(非特許文献1)などと総称される新しいコンセプトの小型の移動体の開発・研究が進められている。このような新しいコンセプトの小型移動体に対して求められる性能・装備としては、一般的には、例えば、歩道や自転車道だけでなく、車道の走行も可能であるが、自動車よりコンパクトで小回りが利くこと、環境性能に優れること、坂や雨で辛くないような装備があること(十分な出力を有する動力装置、シールドやルーフが装備されていること)などが挙げられている。また、保管スペースの縮小、街中での駐車場問題の緩和などの観点から、移動体が非乗車時には折りたたみ可能又は小型化可能であり、キャリーバッグのように街中を引き回すように携帯可能であると、更に移動体の利用性が高くなる。 In recent years, as a means of moving alone at low speeds for single passengers in areas that are far from walking, such as shopping, commuting, and attending school in areas around the city and where public transportation such as buses is inconvenient, it is more mobile than conventional small vehicles such as bicycles.・ Development and research of a small-sized mobile body having a loading capability and a new concept collectively called “ultra-small mobility” (Non-patent Document 1), which is more compact than a conventional automobile, has been promoted. The performance and equipment required for such a new concept of a small mobile body is generally not limited to sidewalks and bicycle paths. It is good to use, has excellent environmental performance, and has equipment that is not spoiled by hills and rain (equipped with a power unit with sufficient output, shield and roof). Also, from the standpoint of reducing storage space and alleviating parking problems in the city, the mobile body can be folded or downsized when not riding, and can be carried around the city like a carry bag. Furthermore, the usability of the moving body is increased.
かくして、上記の如き「超小型モビリティ」と総称される新しいコンセプトの小型移動体の構成に於いては、構造ができるだけコンパクトであると同時に、車道走行が可能な十分な移動性、走行安定性、構造安定性、乗り心地性等を有している必要がある。従って、例えば、電動車イス、セニアカー、自転車、電動バイク、原付バイク、倒立制御式乗り物、電動スケートボードなどの従前の小型移動体に於いて見られる種々の構成(特許文献1、2)には見られない新規な構成の開発が必要となっている。
Thus, in the structure of the small mobile body of the new concept collectively referred to as “ultra-small mobility” as described above, the structure is as compact as possible, and at the same time, sufficient mobility and traveling stability capable of traveling on the roadway, It must be structurally stable and comfortable to ride. Therefore, for example, various configurations (
上記の超小型モビリティに於いては、既に述べた如く、一般道路などの車道走行も可能であり、従前の自転車等の小型の移動体よりも高い走行性が想定されているので、従前の自転車等の小型の移動体よりも高い走行安定性や構造安定性を有していることが求められる。例えば、車両の後輪の構造について考えると、できるだけ軽量化及び簡単化されるように、車輪として、自在式に方向転換可能なキャスターが用いることが考えられる。その場合、従前の小型移動体であれば、例えば、移動体の直進走行性の向上のために、キャスターを直進方向に向かせる方向に復元力を付与するばね構造(特許文献1)が採用される場合があるところ、超小型モビリティの場合には、キャスターに於いて、より高い旋回性能、即ち、種々の走行状態又は運動状態に対応した旋回能力が備わっていることが望ましい。また、超小型モビリティの場合、従前の小型の移動体に比して、高速又は長時間走行する場合が想定されるので、走行中の路面の凹凸から入力する振動荷重に耐える頑丈であり且つ快適な乗り心地のための十分な振動緩衝作用を有する構造が要求されるとともに、省エネルギー化及び小型化された構造又は折り畳み可能若しくは携帯可能な構造を考えた場合には、車両の軽量性や折り畳み操作の容易性も考慮される必要がある。従って、従前の自転車などに於いて見られる折り畳み可能な構成(特許文献2など)では、上記の要求を十分に満たすことは、困難である。 In the above-mentioned ultra-compact mobility, as described above, it is possible to travel on a road such as a general road, and it is assumed that the traveling performance is higher than that of a small mobile body such as a conventional bicycle. It is required to have higher running stability and structural stability than a small mobile body such as the above. For example, when considering the structure of the rear wheel of a vehicle, it is conceivable to use a caster that can freely change direction as a wheel so that the weight can be reduced and simplified as much as possible. In that case, if it is a conventional small mobile body, for example, a spring structure (Patent Document 1) that applies a restoring force in a direction in which the caster is directed in the straight traveling direction is employed in order to improve the straight traveling performance of the mobile body. However, in the case of ultra-small mobility, it is desirable that the caster has a higher turning performance, that is, a turning ability corresponding to various traveling states or movement states. In addition, in the case of ultra-compact mobility, it is assumed that the vehicle travels at a high speed or for a long time compared to a conventional small mobile body, so it is robust and comfortable to withstand the vibration load input from the unevenness of the road surface during traveling. When a structure with sufficient vibration damping action for a comfortable ride is required, energy saving and downsizing structure, or a foldable or portable structure is considered. It is necessary to consider the ease of this. Therefore, it is difficult to sufficiently satisfy the above requirements with a foldable configuration (such as Patent Document 2) found in a conventional bicycle.
かくして、本発明の一つの課題は、上記の如き「超小型モビリティ」と総称される車道の走行も可能な新しいタイプの小型の移動体に於いて採用可能な、旋回性能を有し且つ軽量で簡単な構成の後輪構造を提供することである。 Thus, one object of the present invention is to have a turning performance and a light weight that can be employed in a new type of small mobile body that can travel on a roadway collectively called “ultra-small mobility” as described above. It is to provide a rear wheel structure with a simple configuration.
また、本発明のもう一つの課題は、上記の如き新しいタイプの小型の移動体に於いて採用可能な軽量性や折り畳み操作の容易性が考慮された上で十分な剛性と振動緩衝作用を与える車両のサスペンション構造を提供することである。 Another object of the present invention is to provide sufficient rigidity and vibration buffering action in consideration of light weight and ease of folding operation that can be adopted in the new type of small mobile body as described above. It is to provide a vehicle suspension structure.
本発明によれば、上記の課題の一つは、前輪とキャスター式の後輪とを備えた移動体であって、キャスター式の後輪を移動体のヨー方向に回動可能に支持する支持体と、後輪の回動軸周りの該後輪のヨー方向の回動のし易さを前記移動体の運動状態量に基づいて制御する後輪回動制御手段とを有する移動体によって達成される。かかる構成に於いて、「移動体」とは、典型的には、既に述べた如き「超小型モビリティ」と総称される車道の走行も可能な新しいタイプの小型の移動体であって、特に、前輪と後輪とを有し、更にゆったりと座ることができる座席、雨や風を避けるルーフ及びフロントシールド等が装備された移動体であってよい。「運動状態量」とは、移動体の運動状態を表す任意の物理量であってよく、移動体の移動速度、加減速度、旋回量(舵角、旋回半径など)であってよい。「後輪のヨー方向の回動のし易さ」とは、本発明の対象となる移動体の後輪が、キャスター式の車輪であり、任意の外力によって移動体のヨー方向に自在に回動可能である構成を有しているところ、かかる外力の程度又は大きさに対するその回動方向の後輪の回動量の程度又は大きさを表しており、「後輪のヨー方向の回動のし易さ」が小さい又は大きいとは、或る大きさの外力に応答した後輪の回動量の変化量が小さい又は大きいことを示している。 According to the present invention, one of the above problems is a moving body including a front wheel and a caster-type rear wheel, and supports the caster-type rear wheel so as to be rotatable in the yaw direction of the moving body. And a rear wheel rotation control means for controlling the ease of rotation of the rear wheel in the yaw direction around the rotation axis of the rear wheel based on the amount of motion of the movable body. The In such a configuration, the “moving body” is typically a new type of small moving body capable of traveling on a roadway collectively referred to as “ultra-small mobility” as described above. It may be a moving body equipped with a seat having a front wheel and a rear wheel, a seat that can sit more relaxedly, a roof that prevents rain and wind, a front shield, and the like. The “motion state quantity” may be any physical quantity that represents the motion state of the moving body, and may be the moving speed, acceleration / deceleration, and turning amount (steering angle, turning radius, etc.) of the moving body. “Ease of rotation of the rear wheel in the yaw direction” means that the rear wheel of the moving object subject to the present invention is a caster-type wheel, and can freely rotate in the yaw direction of the moving object by an arbitrary external force. It has a movable structure, and represents the degree or magnitude of the amount of rotation of the rear wheel in the direction of rotation relative to the degree or magnitude of the external force. “Easy to perform” is small or large indicates that the amount of change in the amount of rotation of the rear wheel in response to a certain amount of external force is small or large.
上記の構成によれば、要すれば、キャスター式の後輪のヨー方向の動きの拘束度合が、移動体の運動状態を加味して調節され、これにより、簡易なキャスター式の車輪であっても、移動体の運動状態に対応して、移動体に望ましい走行安定性と旋回性能を与えることが可能となる。なお、かかる走行安定性と旋回性能を与える態様として、具体的には、例えば、移動体の移動速度が大きいときには、後輪をヨー方向に揺動する外力が作用する機会が増える一方、走行安定性を確保するためには、後輪のヨー方向の回動し難い方が好ましいので、移動体の移動速度が大きいときは、移動速度が小さいときに比して、後輪のヨー方向の回動のし易さが低減されるようになっていてよい。一方、移動体の旋回走行中に於いては、後輪の向きは、移動体に要求される旋回方向にスムーズに追従して変化することが好ましいので、移動体の目標とする旋回量が大きいとき、目標とする旋回量が小さいときに比して、後輪のヨー方向の回動のし易さが増大されるようになっていてよい。 According to the above configuration, if necessary, the degree of restraint of the movement of the caster-type rear wheel in the yaw direction is adjusted in consideration of the motion state of the moving body, thereby providing a simple caster-type wheel. However, it is possible to give the moving body desired traveling stability and turning performance in accordance with the motion state of the moving body. In addition, as an aspect that gives such running stability and turning performance, specifically, for example, when the moving speed of the moving body is high, the opportunity for external force to swing the rear wheel in the yaw direction increases, while running stability Therefore, it is preferable that the rear wheel is difficult to rotate in the yaw direction. Therefore, when the moving speed of the moving body is large, the rotation of the rear wheel in the yaw direction is smaller than when the moving speed is small. The ease of movement may be reduced. On the other hand, during the turning of the moving body, the direction of the rear wheels preferably changes smoothly following the turning direction required for the moving body, so the target turning amount of the moving body is large. At this time, the ease of rotation of the rear wheels in the yaw direction may be increased as compared to when the target turning amount is small.
上記の構成に於いて、後輪のヨー方向の回動のし易さの制御は、具体的には、例えば、弾性力を用いて実行されてよい。典型的には、後輪にヨー方向の力が作用していないときには、後輪の転動方向が移動体の前後方向に一致するよう構成されるので、後輪を転動可能に保持する支持体に於いて、後輪に対してその向きが移動体の前後方向に一致させる方向に弾性力を付与する弾性力付与手段が設けられ、かかる弾性力が後輪の転動方向を移動体の前後方向に一致させる方向の復元力として用いられてよい。その場合、弾性力の大きさが大きいほど、後輪のヨー方向の回動のし易さが低減されることとなる。 In the above configuration, the control of the ease of rotation of the rear wheel in the yaw direction may be specifically performed using, for example, an elastic force. Typically, when the yaw force is not applied to the rear wheel, the rear wheel is configured so that the rolling direction of the rear wheel coincides with the front-rear direction of the moving body. The body is provided with an elastic force applying means for applying an elastic force in a direction in which the direction of the rear wheel coincides with the front-rear direction of the moving body, and the elastic force changes the rolling direction of the rear wheel of the moving body. It may be used as a restoring force in a direction that matches the front-rear direction. In that case, as the magnitude of the elastic force is larger, the ease of rotation of the rear wheel in the yaw direction is reduced.
また、本発明のもう一つの態様によれば、上記の別の課題は、上記の如き移動体であって、一方の端部に前輪を転動可能に保持する第一のアームと、第一のアームの前輪側とは反対側の端部の近傍にて第一のアームに対して一方の端部が回動可能に枢着され他方の端部にて後輪を支持する支持体を有する第二のアームと、第一のアームの前輪側の端部に一方の端が連結され、第二のアームの後輪側の端部に他方の端が連結され、第一のアームの前輪側の端部と第二のアームの後輪側の端部との間にて長手方向に少なくとも部分的に弾性的に伸縮可能な線状部材とを含む移動体によって達成される。 According to another aspect of the present invention, another object of the present invention is a moving body as described above, wherein a first arm that holds a front wheel in a rollable manner at one end, One end of the arm is pivotally attached to the first arm in the vicinity of the end opposite to the front wheel side of the arm, and has a support that supports the rear wheel at the other end. One end is connected to the second arm and the front wheel side end of the first arm, the other end is connected to the rear wheel side end of the second arm, and the front wheel side of the first arm This is achieved by a moving body including a linear member that can be elastically expanded and contracted at least partially in the longitudinal direction between the end of the second arm and the end of the second arm on the rear wheel side.
上記の構成によれば、端的に述べれば、前輪を保持する第一のアームと後輪を保持する第二のアームと第一のアームの前輪側の端部と第二のアームの後輪側の端部との間を連結するスプリング付きワイヤ部材などの線状部材とにより、三角形が形成される。そして、線状部材にスプリングなどの弾性的に伸縮可能な部分が設けられることにより、移動体の上下方向の振動に対して線状部材の長さが弾性的に伸縮するとともに、第一のアームと第二のアームとの間の枢着点に於ける角度が変化する態様にて、弾性的な緩衝作用を発揮する構造、即ち、サスペンション構造が形成されることとなる。また、第一のアームと第二のアームとを枢着点周りに回動し、第一のアームと第二のアームとを略重ねた状態にすることにより、移動体の折り畳み可能となるところ、線状部材の弾性力が折り畳み操作の補助的な力となり、移動体の非使用時の収納のための動作が容易となる。即ち、上記の構成によれば、サスペンション構造のばね力の作用方向と折り畳み操作に於ける第一のアームと第二のアームとの変位方向とが揃うこととなるので、移動体の構成が簡単化される点で有利である。 According to the above configuration, to put it briefly, the first arm that holds the front wheel, the second arm that holds the rear wheel, the front wheel side end of the first arm, and the rear wheel side of the second arm A triangle is formed by a linear member such as a wire member with a spring that connects between the end portions of the two. Then, by providing the linear member with an elastically expandable portion such as a spring, the length of the linear member elastically expands and contracts with respect to the vertical vibration of the moving body, and the first arm A structure that exhibits an elastic buffering action, that is, a suspension structure, is formed in such a manner that the angle at the pivot point between the first arm and the second arm changes. Further, the movable body can be folded by rotating the first arm and the second arm around the pivot point so that the first arm and the second arm substantially overlap each other. The elastic force of the linear member becomes an auxiliary force for the folding operation, and the operation for storing the moving body when not in use is facilitated. That is, according to the above configuration, the direction of the spring force of the suspension structure is aligned with the displacement direction of the first arm and the second arm in the folding operation. This is advantageous in that
なお、好適には、上記の第一のアームの前輪側の端部と第二のアームの後輪側の端部との間に延在する線状部材の長さ線状部材の長さは、可変であってよく、特に、後輪の回動軸の向きが、移動体の上下方向に略平行な方向とその方向から所定の角度にて傾斜した方向との間にて可変となっていてよい。後述の実施形態の欄に於いて説明される如く、後輪の回動軸の向きが移動体の上下方向に略平行な方向から傾斜すると、後輪の転動方向が移動体の前後方向に整合する作用も得られることとなる。また、線状部材の長さによって、移動体の高さが変更され、走行安定性の制御が可能となるので、線状部材の長さは、移動体の運動状態量に基づいて変更可能であってよく、特に、移動体の移動速度が大きいとき、移動速度が小さいときに比して、線状部材が伸長されると、移動体の高さが低くなり、走行安定性が増大されることとなる。 Preferably, the length of the linear member extending between the front wheel end of the first arm and the rear wheel end of the second arm is In particular, the direction of the rotation axis of the rear wheel is variable between a direction substantially parallel to the vertical direction of the moving body and a direction inclined at a predetermined angle from the direction. It's okay. As will be described later in the section of the embodiment, when the direction of the rotation axis of the rear wheel is inclined from a direction substantially parallel to the vertical direction of the movable body, the rolling direction of the rear wheel is changed to the longitudinal direction of the movable body. A matching action is also obtained. In addition, since the height of the moving body is changed depending on the length of the linear member and the running stability can be controlled, the length of the linear member can be changed based on the amount of motion of the moving body. In particular, when the moving speed of the moving body is large, when the linear member is extended, the height of the moving body is lowered and the running stability is increased as compared to when the moving speed is low. It will be.
総じて、上記の本発明によれば、後輪がキャスター式の小型の移動体に於いては、重量を大幅に増大することなく、後輪のヨー方向の安定化が可能となり、上記に列記されている如き従前の小型の移動体に比して、より高い旋回性能、即ち、種々の走行状態又は運動状態に対応した旋回能力が得られることとなる。また、後述の実施形態の欄に於いて詳細に記載される如く、キャスター式の後輪の回動軸周りの回動のし易さの制御を実行する機構は、比較的簡単に達成可能であり、移動体の構成を然程に複雑化せずに、車道も走行可能な「超小型モビリティ」と総称される移動体に於いて有利に適用可能である。更に、互いに枢着された第一のアームと第二のアームとを少なくとも部分的に弾性的に伸縮可能な線状部材によって連結する構成によれば、安定した走行に不可欠なサスペンション機構と移動体の収納に折り畳み可能な構成との二つが同時に得られ、これにより、移動体の部品点数の大幅な増大と構造の複雑化が回避できることとなる。 In general, according to the present invention described above, in a small moving body having a caster type rear wheel, it is possible to stabilize the yaw direction of the rear wheel without significantly increasing the weight. As compared with the conventional small mobile body, higher turning performance, that is, turning ability corresponding to various traveling states or motion states can be obtained. Further, as will be described in detail in the section of the embodiment described later, a mechanism for controlling the ease of rotation around the rotation axis of the caster type rear wheel can be achieved relatively easily. In addition, the present invention can be advantageously applied to a mobile body generally called “ultra-small mobility” that can travel on a roadway without complicating the configuration of the mobile body so much. Furthermore, according to the structure in which the first arm and the second arm pivotally attached to each other are connected by a linear member that can be elastically expanded and contracted at least partially, the suspension mechanism and the moving body that are indispensable for stable running are provided. Thus, it is possible to avoid the significant increase in the number of parts of the moving body and the complexity of the structure.
本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。 Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the present invention.
1…移動体
2…フロントシールド
2a…フェアリング部
3…前輪
4…前輪駆動部
5…メインフレーム(第一のアーム)
6、8、11…ピボット
7…スイングアーム(第二のアーム)
9…座面
10…背当て
12…スプリング
13、13a…ワイヤ
14…後輪
14a…後輪車軸
15…ワイヤ巻取り装置
16…プーリ
22…減速機付きモータ
24、26、26a…ギヤ
25…ワイヤ巻取り軸
27、28…噛み合わせ歯
29…スプリング
30…巻取り軸端部
31…押圧装置
41…キャスターハウジング
42…後輪ヨー方向回動軸
43…トーションバー
45…ねじりばね
50…コイルばね
51…アクチュエータ
DESCRIPTION OF
6, 8, 11 ...
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ...
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。 The present invention will now be described in detail with reference to a few preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. In the figure, the same reference numerals indicate the same parts.
移動体の構成
本発明の適用される小型の移動体は、既に触れた如く、「パーソナル・モビリティ」、「超小型モビリティ」などと総称される移動体であり、自転車等の従前の小型移動体と従前の自動車の中間的な構成を有する動力装置、サスペンション装置、フロントシールド等が装備された小型の移動体である。図1(A)、(B)を参照して、かかる小型の移動体1の基本構成は、左右前輪3とそれらの前輪を電動式に駆動する前輪駆動部4をピボット6にて枢動可能に保持するメインフレーム(第一のアーム)5と、一方の端部にて後輪14を支持し、他方の端部がピボット8にてメインフレーム5の上方部分に対して枢動可能に連結されたスイングアーム(第二のアーム)7とから構成される。前輪駆動部4の上面には、上下方向に摺動可能なフロントシールド2を備えたフェアリング部2aが鉛直方向よりやや後方に傾斜した状態にて設けられていてよく、また、メインフレーム5とスイングアーム7との枢着点8よりも上方に於いて、座面9と背当て10とからなる座席が設けられていてよい。座面9と背当て10とは、ピボット11周りに互いに枢動可能であってよい。更に、メインフレーム5の下方端とスイングアーム7の下方端とは、弾性的に伸縮可能なスプリング12を含む連結ワイヤ13によって連結され、メインフレーム5とスイングアーム7とワイヤ13とによって略三角形を成し、これにより、トレーリング・タイプのサスペンション構造が構成される。即ち、メインフレーム5とスイングアーム7とが上方より荷重を受けると、荷重に釣り合うように、連結ワイヤ13のスプリング12が伸長する。そして、メインフレーム5及びスイングアーム7が受ける路面から振動又はその他の要因による振動は、連結ワイヤ13のスプリング12の伸縮変形によって吸収されることとなる。上記の移動体の駆動は、前輪を電動式に回転駆動することによりなされ、また、移動体の旋回は、例えば、左右前輪に回転数差を与えることにより為されてよい。かくして、上記の移動体は、運転者が椅子に座った状態にてサスペンション付き電動自転車並みの走行が可能となる。
Structure of mobile body The small mobile body to which the present invention is applied is a mobile body generally referred to as “personal mobility”, “ultra-small mobility”, etc. And a small mobile body equipped with a power unit, a suspension unit, a front shield and the like having an intermediate configuration of the conventional automobile. Referring to FIGS. 1A and 1B, the basic configuration of such a small
更に、上記の移動体1の構成に於ける特徴は、移動体の非使用時に於いて、折り畳み可能であるという点である。図1(C)にて示されている如く、移動体1の折り畳みの際には、フロントシールド2が摺動的に下降されてフェアリング部2aに対して実質的に重畳され、座席部分の座面9と背当て10は、ピボット11にて枢動されてメインフレーム5に略平行に折り畳まれ、また、スイングアーム7がピボット8にて枢動され、メインフレーム5に略平行に折り畳まれ、更に、メインフレーム5が前輪駆動部4に対して略鉛直方向にピボット6周りに枢動される。なお、連結ワイヤ13は、スイングアーム7がメインフレーム5に重なると撓んだ状態とされてよい。そして、図1(C)の如く、折り畳まれて小型化されると、移動体は、(動力のない自由輪である)後輪を回転輪としてキャリーバッグの如く、使用者がけん引するなどして、持ち運びが可能となる。或いは、動力を有する前輪3を駆動することにより、使用者の歩行に追随して移動するようにしてもよい。かくして、上記の特徴によれば、動力装置、サスペンション装置、フロントシールド等が装備されているにもかかわらず、自転車等の従前の小型移動体と異なり、コンパクトに且つ引き回し可能な状態への折り畳みによる小型化が容易に達成できることとなるので、電車やバス等の公共交通機関への持ち込み、保管スペースの縮小、駐輪場問題の緩和等の利点が得られることも期待される。なお、使用状態(展開状態)と折り畳み状態を保持するために、任意の形式にて各部を安定的に保持するためのロック機構が適宜設けられていてよい。
Furthermore, a feature of the structure of the moving
移動体のサスペンション構造の構成について
上記の如く、本発明の移動体のサスペンション構造は、互いに枢着されたメインフレーム5とスイングアーム7の枢着点とは反対の側の端部を弾性的に伸縮可能なスプリング12を含むワイヤ13により連結することにより形成される。かかる構成に於いて、ワイヤ13の長さは、任意の条件にて、例えば、運転者の設定により或いは移動体の走行状態に基づいて変更可能であってよい。例えば、図1(D)の如く、ワイヤ13を伸長すると、移動体の高さが低くなることによって低重心化によるカーブ走行での横G耐性の向上及び/又はホイールベースの延長の効果により、高速走行時の走行安定性の向上が可能となる。
Regarding the structure of the suspension structure of the moving body As described above, the suspension structure of the moving body according to the present invention is elastically provided at the end of the
また、本発明の移動体のサスペンション構造に関して、ワイヤ13の長さの調節と折り畳み時の収納の目的で、上記の移動体1に於いて、ワイヤ13の巻取り(巻き出し)装置が設けられていてよい。図2を参照して、ワイヤ13の巻取り装置15は、例えば、具体的には、前輪駆動部4に装着され、移動体の使用時には、図2(A)の如く、スプリング12付きのワイヤ13を適当な長さとなるよう調整しながら伸長して(移動体の運動状態、例えば、移動速度に基づいて巻き出される長さが調節されてよい。)、移動体の収納時には、図2(B)の如く、ワイヤ13を巻取り装置15内部に収納するようになっていてよい。
In addition, regarding the suspension structure of the moving body of the present invention, a winding (unwinding) device for the
かかる巻取り装置15の作動を達成する一つの構造としては、例えば、図2(C)、(D)に例示されている如く、減速機付きモータ22を用いた構成が採用されてよい。図示の例の場合、より詳細には、巻取り装置15のハウジング内に於いて、回転軸23に(平歯車等の)ギヤ24が装着された減速機付きモータ22と、回転してワイヤ13の巻取り・巻き出しを行うワイヤ巻取り軸25とが設けられる。巻取り軸25には、ギヤ24に選択的に係合するギヤ26と、巻取り装置15のハウジングに対して固定された噛み合わせ歯(ドッグクラッチ)28に噛み合う噛み合わせ歯(ドッグクラッチ)27とが固定され、噛み合わせ歯28と巻取り軸25の端部30との間には、ギヤ24とギヤ26との係合を解除する方向に偏倚するスプリング29が配置される。そして、巻取り軸25の端部30に隣接して、ギヤ24とギヤ26とを係合させる方向に巻取り軸25を選択的に変位させる押圧装置31が配置される。
As one structure for achieving the operation of the winding
巻取り装置15の作動に於いて、まず、ワイヤ13の長さを或る長さに保持する場合に於いては、図2(C)にて示されている如く、押圧装置31とモータ22は付勢されず、従って、スプリング29の作用により、ギヤ24とギヤ26との係合が解除され、噛み合わせ歯27が噛み合わせ歯28と係合する状態となるよう巻取り軸25が変位された状態にされる。この状態に於いて、ワイヤ13は、所定の長さにて巻き出されて保持された状態となる。一方、ワイヤ13の長さを調節する場合或いはワイヤ13を巻き取る場合には、押圧装置31が付勢され、これにより、図2(D)に示されている如く、巻取り軸25の端部30がスプリング29の作用に抗して押圧されて変位され、噛み合わせ歯27と噛み合わせ歯28との係合が解除されると共に、図2(E)に示されている如くギヤ24とギヤ26との係合が達成される。この状態に於いて、モータ22が付勢されることにより、回転軸23とギヤ24との回転によって、ギヤ26と巻取り軸25とが回転されて、ワイヤ13が所定の長さになるまでワイヤ13の巻き取り又は巻き出しが実行される。特に、移動体の折り畳み時には、ワイヤ13は、可能な限り巻き取られてよい。そして、ワイヤ13の巻き出された長さが所望の長さになったときに、押圧装置31とモータ22との付勢が停止されて、再び巻取り軸25がスプリング29の作用により変位され、噛み合わせ歯27と噛み合わせ歯28との係合が為され、ワイヤ13の長さが保持されることとなる。
In the operation of the winding
ところで、本発明の移動体に於いては、既に述べた如く、移動体の展開と折り畳みの際に、フロントシールドの上下方向の移動も実行されるところ、かかるフロントシールドの移動もワイヤを用いて達成されてよい。かかる構成として、具体的には、例えば、まず、図2(A)、(B)に示されている如く、フロントシールド2の下端と巻取り装置15との間が、プーリ16を介してワイヤ13aにて連結される。そして、フロントシールドの上方への移動は、巻取り装置15によりプーリ16を介してワイヤ13aを巻取ることにより、達成され、フロントシールドの下方への移動は、巻取り装置15からワイヤ13aを巻き出すことによって達成される。なお、ワイヤ13aの巻取り・巻き出しも、ワイヤ13の巻取り・巻き出しと同様の要領にて実行されてよい。ワイヤ13aの巻取り・巻き出しのための巻取り軸(図示せず)と一体的に回転するギヤの回転は、モータ22を利用して達成されてよい。その場合、図2(F)に例示されている如く、モータ22の回転軸23に装着されたギヤ24の円周上にワイヤ13aの巻取り・巻き出しのためのギヤ26aが配置される。かかる構成によれば、ワイヤ13の巻取り・巻き出しのためのモータとワイヤ13aの巻取り・巻き出しのためのモータを別々に設ける必要がなくなり、軽量化、省スペース化の点で有利である。
By the way, in the moving body of the present invention, as described above, when the moving body is expanded and folded, the front shield is also moved in the vertical direction. May be achieved. Specifically, for example, first, as shown in FIGS. 2A and 2B, a wire between the lower end of the
後輪の支持構造
既に述べた如く、本発明の移動体の駆動及び旋回は、インホイールモータ等を利用して差動式に左右前輪を回転駆動することにより為され、後輪としては、移動体の小回りを可能とするために、スイングアーム7に対して移動体のヨー方向に揺動又は回動可能なキャスター式の車輪が採用されてよい。しかしながら、ヨー方向に回動可能なキャスター式の後輪の場合、移動体の速度が高くなると、振動等の要因により、揺動が生じ易くなるので、走行安定性が低下し、スピンなどの現象が生じ得る。そこで、走行安定性を向上するために、図3に例示されている如く、後輪14の回動軸42に於いて、後輪14の転動方向が移動体の前後方向に整合する方向に復元力を与えるばね機構が装備されていてよい。かかるばね機構としては、具体的には、例えば、図3(A)に例示されている如く、後輪14がコの字形のキャスターハウジング41に車軸14a周りに転動可能に支持され、キャスターハウジング41が、スイングアーム7に固定された回動軸42に回転可能に支承された構成に於いて、回動軸42が回転軸受と中空ボルトなどにより構成され、回動軸42の中空孔にトーションバー43が貫通される。トーションバー43は、L字形状であり、その一端が、キャスターハウジング41に固定的に結合され、他端がスイングアーム7に固定された固定部44に固定的に結合される。かかる構成に於いて、後輪14とキャスターハウジング41とがヨー方向に回動すると、トーションバー43にねじれが生ずることになり、これにより、ねじれを解消する方向に弾性的な復元力が発生することとなる。また、上記のばね機構の別の態様としては、回動軸42に貫通するトーションバー43に代えて、図3(B)の如く、回動軸42の外側に巻き付けられ、一端がスイングアーム7の固定部46に固定され他端がキャスターハウジング41に固定されたねじりばね45が用いられてもよい。
Rear wheel support structure As already described, the driving and turning of the moving body of the present invention is performed by rotationally driving the left and right front wheels differentially using an in-wheel motor or the like. In order to enable a small turning of the body, caster type wheels that can swing or rotate in the yaw direction of the moving body with respect to the
ところで、本発明の移動体の場合、速度や旋回量などの運動状態は、従前のキャスター式の車輪を有する移動体(手押し車など)に比して多様に変化する。従って、後輪の(ヨー方向の)回動のし易さは、移動体の速度や旋回量などの運動状態によって適宜制御される方が好ましい。かかる後輪の回動のし易さの制御は、上記の如き後輪14の転動方向が移動体の前後方向に整合する方向に作用する弾性的な復元力の大きさを調節することによって達成可能である。かくして、本発明の移動体に於いては、キャスター式の後輪の回動のし易さを制御するべく、後輪14に作用する弾性的な復元力の大きさが、速度や旋回量などの運動状態量に基づいて調節できるようになっていてよい。
By the way, in the case of the mobile body of the present invention, the motion state such as the speed and the turning amount changes variously as compared with a mobile body (such as a handcart) having a conventional caster type wheel. Therefore, it is preferable that the ease of rotation of the rear wheel (in the yaw direction) is appropriately controlled according to the motion state such as the speed of the moving body and the turning amount. The control of the ease of rotation of the rear wheel is performed by adjusting the magnitude of the elastic restoring force acting in the direction in which the rolling direction of the
運動状態量に基づいて後輪14に作用する弾性力を調節する機構としては、具体的には、例えば、図4(A)に例示されている如く、後輪14が、キャスターハウジング41に車軸14a周りに転動可能に支承され、キャスターハウジング41が、スイングアーム7に装着された回動軸42に対して回転可能に支持された構成に於いて、キャスターハウジング41とスイングアーム7との間に、弾性力の調節が可能なばね機構が取り付けられる。同図を参照して、より詳細には、キャスターハウジング41の前側に設けたピン54をスイングアーム7に対して前方へ引っ張るようにコイルばね50が取り付けられる。コイルばね50の前方端は、ピン53を介して、スイングアーム7に固定的に装着されたアクチュエータ51の作動軸52に係止されており、移動体の前後方向に於ける作動軸52の位置によって、キャスターハウジング41を前方へ引っ張るコイルばね50の弾性力の大きさが変化されるよう構成される。かかる構成の作動に於いては、或る速度での直進走行時には、アクチュエータ51が作動軸52を、図4(B)に例示されている如く位置決めされ、これにより、外力が後輪に作用した場合には、後輪の向きを移動体の前後方向に整合するよう或る大きさの弾性力が作用し、図4(B)の下段に示されている如く、弾性力と外力の作用とが釣り合う範囲にて後輪の揺動が許されることとなる。
Specifically, as a mechanism for adjusting the elastic force acting on the
かかる状態から、移動体の速度が増大したときには、図4(C)に例示されている如く、アクチュエータ51が作動軸52を前方に引込み、これにより、コイルばね50が伸長させられるので、より大きな弾性力が後輪の向きを移動体の前後方向に整合するよう作用し、これにより、図4(C)の下段に示されている如く、後輪の回動の程度が小さくなる、即ち、後輪の回動のし易さが低減されることとなる。なお、アクチュエータ51の作動軸52の引き込み量は、速度が高いほど、大きくされ、これにより、速度が高いほど、後輪の回動のし易さが低減されるようになっていてよい。一方、移動体の旋回時には、後輪の向きは、移動体の旋回方向に追従して変化することが好ましいので、アクチュエータ51は、作動軸52を直進走行時よりも後方へ突き出すようになっていてよい。この場合、コイルばね50が収縮されるので、後輪に作用する弾性復元力が低減され、後輪の向きの変化がより容易に許されることとなる。なお、アクチュエータ51の作動軸52の突き出し量は、要求される旋回量が大きいほど、大きくされ、これにより、後輪の回動のし易さが増大されるようになっていてよい。
From this state, when the speed of the moving body increases, as illustrated in FIG. 4C, the
また、上記の如き運動状態量に基づいて後輪14に作用する弾性力を調節する機構の別の態様として、コイルばね50の伸縮は、アクチュエータ51に代えて、図4(D)に例示されている如く、プッシュ・プルケーブル56や、図4(E)に例示されている如く、ベルクランク57とロッド58から成るリンク機構を用いて実行されてもよい。
Further, as another aspect of the mechanism for adjusting the elastic force acting on the
上記の運動状態量に基づいて後輪14に作用する弾性力を調節する機構に於ける弾性力の制御(コイルばねの伸縮制御)は、移動体の速度制御、旋回制御に追従して実行されてよい。端的に述べれば、図5の制御ブロック図を参照して、まず、運転者が操縦系入力装置100、例えば、ジョイスティックなどに対して所望の速度又は加減速度と所望の旋回量(移動体の舵角)を入力すると、操縦系入力装置から前輪の差動駆動制御装置101に対して、運転者の入力に対応する目標速度、目標加減速度及び/又は目標旋回量が送信される。差動駆動制御装置101は、目標速度又は目標加減速度から差動モータの回転量(目標トルク)を算出するとともに、目標旋回量から移動体の旋回半径と、差動モータの回転量の左右差の目標値等を算出し、これらの制御目標値に対応するモータ回転量指令を前輪駆動モータ用インバータ102に送信し、前輪駆動モータ用インバータ102から制御指令に対応する電力が前輪駆動モータ4へ供給される。また、差動駆動制御装置101に於いては、更に、目標速度と目標旋回量とから速度に応じた後輪のヨー方向の回動許容角度が決定され、かかる回動許容角度に対応したアクチュエータ51の駆動量(コイルばねの伸縮量)を表す制御指令が後輪回動制御用インバータ103へ与えられる。そして、後輪回動制御用インバータ103から制御指令に対応した電力がアクチュエータ51へ供給され、アクチュエータ51により作動軸52の変位が実行されて、コイルばね50の長さの調節が達成される。
The control of the elastic force (coil spring expansion / contraction control) in the mechanism for adjusting the elastic force acting on the
ところで、キャスター式の後輪に上記の如き復元力を与える構成は、図6の如く、後輪の回動軸を鉛直方向から移動体の前方に傾斜させることによっても達成可能である。即ち、図示の如く、後輪の回動軸の軸線Yが鉛直方向Vから傾斜すると、軸線Yと路面との交点が、車輪の接地点よりも前方に移動し、これにより、車輪の接地点に於いて、後方へ向かう力が作用し、これが後輪の復元力となる。復元力の大きさは、軸線Y及び路面の交点と車輪の接地点との間のトレール量Dに依存するので、所望の復元力を得るべく、トレール量Dが調節されてよい。かかる後輪の回動軸の向き、即ち、トレール量Dの調節は、ワイヤ13の長さを調節して、メインフレーム5とスイングアーム7との狭角を調節することにより達成される(図1(D)参照)。この構成によれば、外乱横力などによる予期せぬ後輪の首振り運動が抑制され、直進性を維持することが可能となり、有利である。なお、後輪の回動軸を傾斜させる構成は、図4に例示のばねにより復元力を与える構成と併用されてよい。
By the way, the configuration for applying the restoring force as described above to the caster type rear wheel can also be achieved by inclining the rotation axis of the rear wheel from the vertical direction to the front of the moving body as shown in FIG. That is, as shown in the drawing, when the axis Y of the rotation axis of the rear wheel is tilted from the vertical direction V, the intersection of the axis Y and the road surface moves forward from the ground contact point of the wheel, and thereby the ground contact point of the wheel. In this case, a rearward force acts, which becomes a restoring force of the rear wheel. Since the magnitude of the restoring force depends on the trail amount D between the intersection of the axis Y and the road surface and the contact point of the wheel, the trail amount D may be adjusted to obtain a desired restoring force. Adjustment of the direction of the rotation axis of the rear wheel, that is, the trail amount D is achieved by adjusting the narrow angle between the
かくして、上記の本発明の一連の構成によれば、後輪がキャスター式の小型の移動体に於いて、重量を大幅に増大することなく、簡易な構造にて、種々の走行状態又は運動状態に対応した走行安定性の維持又は向上が達成される。 Thus, according to the above-described series of configurations of the present invention, the rear wheel is a caster type small moving body, and does not significantly increase the weight, and has a simple structure and various running states or motion states. Maintenance or improvement of running stability corresponding to the above is achieved.
以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。 Although the above description has been made in relation to the embodiment of the present invention, many modifications and changes can be easily made by those skilled in the art, and the present invention is limited to the embodiment exemplified above. It will be apparent that the invention is not limited and applies to various devices without departing from the inventive concept.
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