JP6099484B2 - 倒立振子型車両 - Google Patents
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Description
倒立振子型車両1は、図1〜図4に示されているように、車体フレーム2と、主輪3を含む主輪ユニット4と、尾輪5を含む尾輪ユニット6と、主輪ユニット4を駆動する駆動ユニット7と、駆動ユニット7及び尾輪(副輪)ユニット6を制御する電装ユニット8と、電装ユニット8に電力を供給するバッテリパック9と、乗員が着座するサドル(乗員用サドル)84を含むサドルユニット11と、乗員の足載せ部であるフットステップ(乗員用ステップ)101を含むステップユニット35と、主輪ユニット4の略上半分と駆動ユニット7と電装ユニット8とバッテリパック9との外側を覆うアウタシェル10とを有する。
車体フレーム2は、図5に示されているように、上下に延びる左右一対のサイドポスト21と、左右(車幅方向)に延びて左右のサイドポスト21を互いに連結するアッパビーム22及びミドルビーム23とを有している。アッパビーム22は、直線状に水平に延在し、左右両端を左右のサイドポスト21の上端部に接合されている。ミドルビーム23は、平面視で前側に突出したステープル形をしており、アッパビーム22よりも下方に配置されて左右両端を左右のサイドポスト21の上下方向の中間部に接合されている。
サドルユニット11は、図1〜図4に示されているように、乗員の臀部を支持する乗員用サドル84を有している。乗員用サドル84は、骨格(底板)をなす板状のベース部材86と、ベース部材86の上部に取り付けられた可撓性のパッド87とを有している。ベース部材86の下部には、左右一対のシートポスト85が下方へと突出している。
ステップユニット35は、図1〜図4に示されているように、乗員の足裏を支持するためのフットステップ101と、フットステップ101に設けられたスタンド装置102とを有する。
主輪ユニット4は、図1〜図4に示されているように、左右のマウント部材26間、及び左右のサイドポスト21間に配置されている。主輪ユニット4は、車軸25と、車軸25の外周に互いに独立して回転可能に支持された左右の駆動ディスク50と、自身の環状内側の空間を車軸25が通過していて左右の駆動ディスク50間に配置された略円環状の主輪3と、左右一対の駆動ディスク50に接合されたコグベルト用の左右の従動プーリ(大径プーリ)51とを有する。
左右の駆動ユニット7は、図3、図4に示されているように、各々、電動モータ61と、減速装置62と、コグベルト用の駆動プーリ63とを有する。減速装置62は、図6、図7に示されているように、左側の電動モータ用の左側ギヤ列180と、右側の電動モータ用の右側ギヤ列181とを個別に有し、その全体を一つのギヤケース組立体(減速機ケース)182内に収納されている。
尾輪ユニット6は、図1〜図3に示されているように、尾輪アーム71を介して車軸25に支持されている。尾輪アーム71は、前後に延び、後端部が略直線状に延在する一方、前端側が左右に二股に分岐した二股部72となっている。二股部72の間には主輪ユニット4(左右の駆動ディスク50及び主輪3)、ディスク・ベルトカバー67、左右のマウント部材26が配置され、二股部72の先端部は車軸25の左右両端部に回動可能に支持されている。これにより、尾輪アーム71は、主輪3、左右の駆動ディスク50及びディスク・ベルトカバー67と干渉することなく、主輪3の後方に延在している。
電装ユニット8は、図3に示されているように主輪PDU89と、尾輪PDU90と、DC−DCコンバータ(不図示)と、I/Oインターフェース(不図示)と、これらを収容する扁平な長方体状の電装ケース44と、ジャイロセンサ91とを有する。
バッテリケース41は、図1〜図3に示されているように、後方に向けて開口した長方体状のものであり、前部上側を第3ブラケット39に固定され、乗員用サドルの真下位置において左右のサイドポスト21の上部後方に水平に、且つ側方から見て後端が乗員用サドル84の後端より後方にはみ出さない位置に配置される。
倒立振子型車両1の走行動作について説明する。主輪PDU89は、ジャイロセンサ91により計測される車体フレーム2の前後左右の傾斜角及び角速度の変化より乗員用サドル84に着座した乗員を含む倒立振子型車両1全体の重心位置を随時演算する。
(1)左右の電動モータ61と左側ギヤ列180、右側ギヤ列181とを有する左右の駆動ユニット7が主輪3より上方の同じ高さの位置に左右に並べて配置され、左右の駆動ユニットとバッテリパック9とが車体フレーム2の前後に並べて配置されているから、左右の駆動ユニットが上下段違いに設けられていたり、左右の駆動ユニットとバッテリパック9とが上下に並べて配置されていたりする場合に比して、倒立振子型車両1の高さを抑えることができ、主輪3を左右に跨ぐようにして乗員が乗り降りすることが容易になる。特に、車体フレーム2の高さを抑えることで、乗員用サドル84の高さを低くすることができるので、主輪3を左右に跨ぐようにして乗員が乗員用サドル84に着座したり、離座したりすることも容易になる。
2 車体フレーム
3 主輪
4 主輪ユニット
5 尾輪
6 尾輪ユニット
7 駆動ユニット
8 電装ユニット
9 バッテリパック
11 シートユニット
21 サイドポスト
25 車軸
26 マウント部材
35 ステップユニット
41 バッテリケース
44 電装ケース
84 乗員用サドル
85 シートポスト
89 主輪PDU(パワードライブユニット)
90 尾輪PDU(パワードライブユニット)
91 ジャイロセンサ
101 フットステップ
102 スタンド装置
116 スタンドアーム
117 起立用ペダル
118 収納用ペダル
Claims (10)
- 車体フレーム(2)と、
複数の回転自在の従動ローラ(54)を、当該従動ローラ(54)の回転軸線が円環状をなすように組み合わせてなる主輪(3)と、
前記主輪(3)の左右両側に位置するように前記車体フレーム(2)に回転可能に支持され、前記従動ローラ(54)に接触するように配置された複数の駆動ローラ(58)が回転自在に取り付けられた左右一対の駆動ディスク(50)と、
前記車体フレーム(2)に取り付けられ、倒立振子制御のもとに前記左右の駆動ディスク(50)を個別に回転駆動する左右一対の駆動ユニット(7)と、
前記車体フレーム(2)に取り付けられ、前記一対の駆動ユニット(7)に電力を供給するバッテリ(9)とを有し、
前記主輪(3)を左右に跨ぐように乗員が搭乗する倒立振子型車両(1)において、
前記一対の駆動ユニット(7)は前記主輪(3)より上方の同じ高さの位置に左右に並べて配置され、
前記一対の駆動ユニット(7)と前記バッテリ(9)とは前記車体フレーム(2)の前後に並べて配置され、
前記一対の駆動ユニット(7)は、各々、電動モータ(61)と、前記電動モータ(61)の回転速度を減速する減速装置(62)と、前記減速装置(62)を収容する減速機ケース(182)とを有し、
前記駆動ディスク(50)に対して動力を出力する前記減速装置(62)の出力軸(194、205)は前記減速機ケース(182)の車幅方向外側の壁部より車幅方向外側に突出しており、
前記電動モータ(61)は前記減速機ケース(182)の車幅方向外側の前記壁部に取り付けられて当該壁部より車幅方向外側に突出している倒立振子型車両。 - 前記一対の駆動ユニット(7)の前記減速機ケース(183、184、185)同士が直接に連結されている請求項1に記載の倒立振子型車両。
- 前記減速機ケース(182)の車幅方向内側の壁部(185)が前記一対の駆動ユニットのもので共用されている請求項2に記載の倒立振子型車両。
- 前記出力軸(194、205)は前記一対の駆動ユニット(7)のもの同士で同一軸線上に且つ中心軸線が前記駆動ディスク(50)の中心軸線に対して平行になるように配置され、前記出力軸(194、205)の回転を前記駆動ディスク(50)に伝達する伝動ベルト(66)による動力伝達機構が設けられており、
前記駆動ユニット(7)は前記出力軸(194、205)の中心軸線と前記駆動ディスク(50)の中心軸線との距離が増減する方向に前記車体フレーム(2)に対する取付位置を変更可能に前記車体フレーム(2)に取り付けられている請求項1から3の何れか一項に記載の倒立振子型車両。 - 前記駆動ユニット(7)は、前記電動モータ(61)を隔てて前記出力軸(194、205)の中心軸線より離間した位置にて、前記出力軸(194、205)の中心軸線と平行な軸線周りに回動可能に前記車体フレーム(2)に取り付けられている請求項4に記載の倒立振子型車両。
- 前記車体フレーム(2)の上部に乗員用サドル(84)が取り付けられており、前記電動モータ(61)は前記乗員用サドル(84)の真下位置に配置されている請求項1から5の何れか一項に記載の倒立振子型車両。
- 前記電動モータ(61)は、平面視で全体が前記乗員用サドル(84)の外輪郭線より内側に配置されている請求項6に記載の倒立振子型車両。
- 前記車体フレーム(2)の下部に左右の乗員用ステップ(101)が取り付けられており、
前記電動モータ(61)は、左右で対応するもの同士の前記乗員用サドル(84)が最も車幅方向外側に突出した点と乗員用ステップ(101)が最も車幅方向外側に突出した点とを結ぶ仮想線(L1)より車幅方向内側に配置されている請求項6または7に記載の倒立振子型車両。 - 前記減速装置(62)は、前記電動モータ(61)のロータ軸(64)に固定されたドライブギヤ(186、198)と、前記出力軸(194、205)に固定されたドリブンギヤ(195、206)と、前記ドライブギヤ(186、198)と前記ドリブンギヤ(195、206)とに噛合するアイドルギヤ(196、197、207、208)および当該アイドルギヤ(196、197、207、208)を支持するアイドルギヤ軸(193、204)とを有し、
前記ロータ軸(64)と前記出力軸(194、205)と前記アイドルギヤ軸(193、204)とは互い平行で、これら軸の中心軸線を結ぶ仮想線(L0)が、上に凸の屈曲線になるように、前記ロータ軸(64)と前記出力軸(194、205)と前記アイドルギヤ軸(193、204)とが配置されている請求項1から8の何れか一項に記載の倒立振子型車両。 - 前記バッテリ(9)は前記主輪(3)の上方位置に配置され、
前記バッテリ(9)より前記駆動ユニット(7)に供給する電力を制御するパワードライブユニット(44)が前記バッテリ(9)の上方あるいは下方に隣接して配置され、
前記主輪(3)と前記バッテリ(9)あるいは前記パワードライブユニット(44)との間にできる空間に倒立振子制御のために前記車体フレーム(2)の姿勢を検知する姿勢検知装置(91)が配置されている請求項1から9の何れか一項に記載の倒立振子型車両。
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