JPS62181985A - 同軸二輪車の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は同軸二輪車の制御装置に関し、一層詳細には、
駆動する二つの車輪の回転軸線が同一となるように前記
車輪を互いに平行に設け、前記−組の車輪を含む車輌全
体が倒れて所定の傾斜角に到達した時、その傾斜角に係
る信号を検出し、それに応じて傾斜状態を矯正するよう
制御すると共に前記車輪の回転に伴って所望の方向へと
移動することを可能にした同軸二輪車の制御装置に関す
る。

現在、二つの車輪を用いた乗物としては自転車、自動二
輪車等が汎用されている。これらの二輪車は車輌の前後
に車輪を設けており、このような構造上、当然のことな
がら、個々の車輪の回転軸線が異なるよう構成されてい
る。すなわち、従来の二輪車は夫々の車輪の軸線が異な
るのが一般的であり、二つの車輪の回転軸線を同一とす
るように前記車輪を平行に設けた場合はフレーム等を含
む車輌全体の安定性が得られず倒れてしまうため、この
ように二つの車輪を同一軸線上で回転させることによっ
て移動する二輪車は存在しなかった。

従って、本発明の目的は回転駆動する二つの車輪を同軸
的に配設し、しかも転倒等を惹起することのない新規な
興趣に富む動作を行うことが可能な同軸二輪車の制御装
置を提供するにある。

前記の目的を達成するために、本発明は同軸線上に配置
された少なくとも二つの車輪を回転自在に保持するフレ
ームと、前記フレームに設けられ前記の夫々の車輪を回
転するための一対の回転駆動源と、前記フレー１、の傾
動角度に対応する信号を出力する角度検出手段とを含み
、前記角度検出手段の出力側を傾斜角度信号と傾斜角速
度信号として加算する加算器に接続し、前記加算器の出
力側を前記夫々の回転駆動源に接続して前記フレームの
傾動動作に対応させて前記回転駆動源を駆動することに
より前記フレームを所定の角度に維持するよう構成する
ことを特徴とする。

次に、本発明に係る同軸二輪車について好適な実施例を
挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

なお、以下の詳細な説明において、同一の構成要素につ
いては同一の参照数字を記すものとし、その詳細な説明
は省略する。

第１図において、参照符号１０は本発明に係る同軸二輪
車を示す。前記同軸二輪車１０は基本的にはフレーム１
２に装着された車軸１４ａ、１４ｂを回転駆動させるこ
とによって所望の方向に移動可能である。なお、この場
合、同軸二輪車１０は矢印Ａ方向に前進するものとする
。

第２図に示すように、前記フレーム１２は平行に延在す
る水平部材１６．１８を有しその間に垂直部材２０ａ、
２０ｂを架設している。水平部材１８に立設された長尺
な一組の垂直部材２４ａ、２４ｂの上端部にはさらに水
平部材２６を横架すると共に、前記水平部材１６．１８
の夫々の端部にフレーム部材２８ａ、２８ｂが橋架され
ている。

そこで、第３図に示すように、フレーム部材２８ａの下
部側には水平方向に指向してガイド部３Ｑａを突設し、
このガイド部３０ａおよびフレーム部材２８ａを貫通し
て孔部３２ａを穿設する。なお、フレーム部材２８ａに
形成された突部３４ａにはコ字状に折曲された保持部材
３６ａを固着する。

この保持部材３６ａにはモータ３８ａを挿着保持させる
。当該モータ３８ａの回転軸４０ａには歯車４２ａを嵌
着し、この歯車４２ａを歯車４６ａと噛合させる。すな
わち、軸４４ａに歯車４６ａ、４８ａを嵌着し、軸４４
ａの両端部を垂直部材２０ａおよびフレーム部材２８ａ
に枢支させる。

車軸５０ａの一端部には歯車５２ａを嵌着し、車軸５０
ａの他端部側を孔部３２ａに回動自在に挿通し、しかも
、歯車５２ａを前記歯車４８ａに噛合させる。なお、孔
部３２ａ内には図示しないころがり軸受が配設され、車
軸５０ａを円滑に回動するように構成しておく。さらに
、車軸５０ａの他端部には車輪１４ａ　（第２図参照）
が固着される。

一方、第４図に示すように、車輪１４ａの反対側におい
ても前記と同様な構成が採用される。

従って、同一の構成要素を示す同一の参照数字にｂを付
してその詳細な説明を省略する。

なお、この場合、車軸５０ａ、５０ｂは同一直線上に配
設される。従って、車輪１４ａ、１４ｂの回転軸線は、
第２図に明示されるように、軸線Ｂ−Ｂで示す直線上に
延在することが諒解されよう。

次いで、水平部材１６の略中央部−Ｆ面にはフレーム１
２の傾動角度に対応する信号を出力するための角度検出
手段５４が装着される。その詳細を第５図ａ、ｂに示す
。

そこで、前記角度検出手段５４を装着するために、先ず
、略矩形状の支持板５６を水平部材１６に立設すると共
に、この支持板５６に噛合部材５８と回転自在に係合す
る軸６０を植設する。前記噛合部材５８の一端部には歯
列６２が形成されており、噛合部材５８の他端部側から
は、図示するように、湾曲した形状のロッド６４が延在
する。前記ロッド６４の先端部にはローラ６６を軸支す
る軸支部材６８が固着される。すなわち、噛合部材５８
、ロッド６４およびローラ６６は軸６０を中心にして第
５図ａに示す矢印Ｃ，Ｄ方向に回動自在である。

次に、支持板５６の一方の面部には回転角度センサ７０
を配設する。この場合、回転角度センサ７０において、
回転角度検出用の回転軸７２は支持板５６に回動自在に
挿通され、回転軸７２の先端部には前記歯列６２に噛合
する歯車７４が嵌合する。

なお、前記回転角度検出センサ７０は公知のポテンショ
メータまたはロークリエンコーダ等を用いて構成してお
く。

フレーム１２の上部側に位置する水平部材２６（第２図
参照）には運転者が着席するためのシート７６を固着し
、さらに、水平部材２６に支持部材７８が配設される。

この場合、第１図に示すように、支持部材７８の先端部
に運転者が足を載置するための足受７９を固着しておく
。

垂直部材２４ａの上端部近傍にはこの垂直部材２４ａと
直交するように支持部材８０ａを固着し、これと同様に
、垂直部材２４ｂの上端部近傍にも支持部材８０ｂを固
着する。前記支持部材８０ａ、８０ｂの夫々の一端部に
は支持部材８２ａ、８２ｂを軸着し、これらの支持部材
８２ａ、８２ｂに棒部材８６ａ、８６ｂを横架する。こ
の場合、支持部材８２ａ、８２ｂの先端部にローラ８８
ａ、８８ｂを回動自在に装着しておく。さらに、軸９０
を中心にして折曲自在なアーム部材９２ａを支持部材８
２ａと垂直部材２４ａとに橋架すると共に、前記アーム
部材９２ａと同一構成のアーム部材９２ｂを同様に支持
部材８２ｂと垂直部材２４ｂとに架設する。支持部材８
０ａ、８０ｂの他端部側も前記と同様に構成しておくこ
とは勿論である。

なお、シート７６に着座して当該同軸二輪車１０の運転
を楽しむ操縦者はその手にコントローラ９４を把持可能
に構成すると共に、前記水平部材１６と１８とによって
画成される空間部に、例えば、駆動用電源等を配設すれ
ば好適である。

そこで、前記コントローラを含む同軸二輪車の制御回路
について第７図以降を参照して以下に説明する。

この場合、本実施例においては、回転角度検出センサ７
０としてポテンショメータ１００を採用している。そこ
で、このポテンショメータｌＯＯにより検出された同軸
二輪車１０の傾斜角度にかかる電気信号θ１は第１の増
幅器１０２に導入される。この第１増幅器１０２によっ
て増幅された信号にθ、は次いで第１の加算器１０４の
一方の入力端子に導入される。

一方、電気信号θ、は微分回路１０６に導入され、この
微分回路１０６によって出力信号θ２が得られる。この
出力信号θ２は同軸二輪車ＩＯのフレーム１２が傾斜す
る際の角速度を表す。この角速度にかかる電気信号θ２
ば第２の増幅器１０８に導入され、これによって増幅さ
れた電気信号にθ２は前記第１加算器１０４の他方の入
力端子に４人されて前記出力信号にθ１と加算される。

第１加算器１０４では前記出力信号にθ１とにθ２とが
加算されて出力される。この出力信号にθ、＋にθ２は
第２の加算器１）０に導入されると共に第３の加算器１
）２に尋人される。

一方、操作者が把持するコントローラ９４に設けられて
いるジョイスティック１）４の出力は極座標系を形成す
るＸ成分とＸ成分とに分離され演算回路１）６に導入さ
れる。演算回路１）６からは出力信号αＲ１αＬが導出
され、夫々加算器１）０、加算器１）２の他方の入力端
子に導入される。第２加算器１）０の出力側は第１の電
圧増幅器１）Ｂに接続されると共に、さらにその出力信
号であるＵＲは第１の電流増幅器１２０に導出され、こ
の電流増幅器１２０によってモータ３８ａが回転駆動す
る。一方、第３加算器１）２の出力側は第２の電圧増幅
器１２２に五人され、この第２増幅器１２２の出力信号
ＵＬは第２の電流増幅器１２４に導入されてモータ３８
ｂを回転駆動するよう構成されている。

本発明に係る同軸二輪車は基本的には以上のように構成
されるものであり、次にその作用並びに効果について説
明する。

先ず、同軸二輪車１０が停止している場合には、第６図
ａに示すように、ローラ８８ａ、８８ｂを走行路面Ｅに
当接させてフレーム１２が支持部材並びにアーム部材に
よって支持された状態を得ている。そこで、抛縦者は棒
部材８６ａ、８６ｂを利用してシート７６に着座し、そ
の足を足受７９に載置する。次いで、操縦者はコントロ
ーラ９４を把持し運転開始に備える。

コントローラ９４の図示しないＯＮ、ＯＦＦスイッチを
押圧してモータ３８ａ、３８ｂを駆動させる。その際、
第３図に示ずモータ３８ａの回転軸４０ａと歯車４２ａ
とが一体的に回転し、前記歯車４２ａに噛合している歯
車４６ａが回転する。さらに、歯車４６ａ、４８ａは一
体化されているため歯車４８ａが回転し、この歯車４８
ａに噛合している歯車５２ａが回転する。そして、歯車
５２ａと一体化した車軸５０ａが回転し、これによって
車軸５０ａに固着された車輪１４ａが回転するに至る。

すなわち、モータ３８ａの回転駆動力は以上のような回
転動力伝達機構により車軸１４ａに伝達され、当該車輪
１４ａが走行路面上を転動するに至る。

同様に、モータ３８ｂの回転駆動力も、第４図に示す回
転動力伝達機構を介して車輪１４ｂに伝達されるに至る
。この場合、モータ３８ａ、３８ｂを同一の回転速度で
回転させれば、当該同軸二輪車ｌＯは前方に指向するよ
うに移動する。すなわち、車輪１４ａ、１４ｂを第６図
ａの矢印Ｆ方向に同速度で回転させて移動する。この結
果、同軸二輪車１０の下部側が矢印Ｇ方向に所定の速度
で変位するため、第６図すに示すように、フレームＩ２
の略直立した状態が得られる。

ところで、このような走行状態において、フレーム１２
の走行路面Ｅに対する角度は角度検出手段５４を介して
検知される。すなわち、第５図ａに示すように、ロッド
６４は軸６０を中心にして回動自在であるため、ロッド
６４に挿着されたローラ６６はその重力により走行路面
Ｅに当接している。従って、直立状態のフレーム１２が
矢印Ｈ方向に傾動して第５図すに示す状態になると、フ
レーム１２を基準とした場合に、噛合部材５８が軸６０
を中心にして矢印ｒ方向に回転することになる。すなわ
ち、噛合部材５８の歯列６２に噛合する歯車７４が矢印
Ｊ方向に回転し、この歯車７４と一体化さ゛れた回転角
度検出センサ７０の回転軸７２が回転する。

この結果、ポテンショメータ１００からフレーム１２の
傾斜角度に対応する電圧信号θ１が導出され、これが第
１の増幅器１０２に導入される。

その際、一定の許容回動速度の範囲内でフレーム１２が
傾動するならば、微分回路１０６を介して第２の増幅器
１０８からにθ２の出力はなく、前記第１増幅器１０２
の出力信号であるにθ１は加算器１）０．１）２を介し
て夫々電圧増幅器１）Ｂ、１２２に導入され、さらに、
電流増幅器１２０．１２４で電流増幅された上、モータ
３８ａ、３８ｂを駆動する。すなわち、操作者が特にジ
ョイスティック１）４を操作することなく、この同軸二
輪車１０を前進方向にのみ変位させようとする時、以上
のような出力信号によってモータ３８ａ、３８ｂを回転
することになる。このモータ３８ａ、３８ｂは前記フレ
ーム１２を垂直状態に維持させようとするよう回転する
ために、第６図すに示すような位置状態が得られる。

一方、フレーム１２が極めて速（、すなわち、許容傾斜
速度以上で矢印Ｈ方向に倒れようとする時、モータ３８
ａ、３８ｂもそれに対応する回転速度で追従駆動される
必要がある。この場合に、ポテンショメータ１００から
出力される電圧信号θ、は微分回路１０６により微分さ
れて角速度１３号θ２として出力され、第２増幅器１０
８に導入される。この第２増幅器１０８によって得られ
た出力信号にθ２は前記第１増幅器１０２の出力信号で
あるにθ１と加算器１０４によって加算され、この加算
器１０４の出力信号にθ、＋にθ２は夫々第２の加算器
１）０並びに第３の加算器１）２に黒人される。すなわ
ち、所定速度以上でフレーム１２が矢印Ｈ方向に倒れよ
うとする時、この電気信号θ１を微分した角速度成分を
さらにモータ３３ａ、３８ｂに印加することによって倒
立するフレームＩ２の補正を迅速に行うよう構成してい
る。なお、フレーム１２が矢印に方向に傾斜した場合も
フレーム１２を基準にした噛合部材５８の回転変位に伴
って歯車７４および回転軸７２が回転することになるた
め、フレーム１２の傾動角度に対応した出力信号が得ら
れる。

一方、操作者は前記同軸二輪車１０を前進させるのみで
なく、場合によっては、右方向あるいは左方向へと転回
させることも可能である。この場合に操作者は自ら把持
するコントローラ９４のジョイステック１）４を操作す
ればよい。

第７図に示すように、ジョイステック１）４を操作する
ことによって得られたポテンショメータ１００からの出
力信号ｘ、ｙは演算回路１）６に導入され、ｘ、ｙの両
成分を含む信号αＲ１αＬとして加算器１）０、加算器
１）２に夫々印加される。

この結果、加算器１）０ではにθ、＋にθ２＋αＲの出
力信号が得られ、一方、加算器１）２ではにθ、＋にθ
２＋αＬの出力信号が得られる。

勿論、角速度信号であるにθ２の成分がなければ、当然
に第２加算器１）０の出力信号はにθ１　＋αＲとなり
、一方、第３加算器１）２の出力信号はにθ１　＋αＬ
となる。これらの出力信号は電圧増幅器１）８．１２２
　、電流増幅器１２０．１２４を介してモータ３８ａ、
３８ｂに印加されることになる。従って、演算回路１）
６から出力されるαＲ１αＬの値が異なれば、その偏差
によってモータ３８ａ、３８ｂの回転数が異なり、従っ
て、同軸二輪車１０は前記ジョイステック１）４によっ
て指示された方向へと進むことが可能となる。

なお、この場合、同軸二輪車１０を前進制御する実施例
について説明しているが、車輪１４ａ、１４ｂが前記と
は逆方向に回転して当該同軸二輪車ＩＯが後退する場合
にも同様な制御が実行され、同軸二輪車１０を安定よく
直立させた状態で前進、後退並びに左右への移動方向の
切り換えが行われることは勿論である。

本発明に係る同軸二輪車の制御装置はマイクロコンピュ
ータを用いてもその制御機能を達成することが可能であ
り、その実施例を第８図に示す。

この場合、ジョイステック１）４の出力側は回転角度検
出センサ７０の出力側と共にマルチプレクサ２００に接
続され、マルチプレクサ２００はＣＰＵ２０２からの信
号によってその出力信号をアナログ／デジタル信号変換
器２０４に送給する。

前記ＣＰ　Ｕ２Ｏ５はこのデジタル１３号化されたジョ
イステック１）４並びに回転角度検出センサ７０の出力
信号をデジタル／アナログ変換器２０６．２０８に夫々
ｍ出し、電力増幅器２１０．２１２により電力増幅した
上で夫々のモータ３８ａ、３８ｂを回転制御する。

そこで、ＣＰ　Ｕ２Ｏ５の作用について、第９図のフロ
ーチャートを参照して以下に説明する。

当該同軸二輪車を駆動する０Ｎ−ＯＦＦ信号により、Ｃ
ＰＵ２０２内のメモリが初期化され（ＳＴＰＩ）、フレ
ーム１２が第５図ａ、ｂにおいて矢印Ｈに示すように、
傾斜しようとする時、その傾斜角度θ、に係る電圧信号
がポテンショメータ１００からマルチプレクサ２００に
導出され、アナログ／デジタル変換器２０４を介してＣ
ＰＵ２０２に取り込まれる（ＳＴＰ２）。一方、所定時
間Δを内におけるこの傾斜角度θ１とフレーム１２の基
準位置、すなわち、垂直状態を示す角度θとの差分（θ
−０１）が求められ（ＳＴＰ３）、これによってＣＰ　
Ｕ２Ｏ５内ではこの傾斜角度θ。

に、対応する角速度θ２が演算される。前記実施例と同
様にこの傾斜角度θ、と角速度θ２が存在する場合には
その角速度０２に係る信号とがＣＰ　Ｕ２Ｏ５からデジ
タル／アナログ変換器２０６．２０８に出力され、増幅
器２１０．２１２で増幅されたうえ、モータ３８ａ、３
８ｂをフレーム１２の（頃斜方向を矯正するように回転
させ、これはθ＝θ。

になるまで継続される（ＳＴＰ４）。

一方、操縦者が同軸二輪車１０の進行方向を変更しよう
とする時、ジョイステック１）４が操縦され、これによ
って前記と同様にＸ成分とｙ成分に対応する信号がマル
チプレクサ２００、アナログ／デジタル変換器２０４を
介してＣＰ　Ｕ２Ｏ５に取り込まれる（ＳｒＦ５．６）
。ＣＰ　Ｕ２Ｏ５では、右方向への転回か、左方向への
転回かが前記ジョイステック１）４の出力信号によって
判別され（ＳｒＦ２）、夫々右方向、左方向の転回度合
に応じてαＲ１αＬが演算される（ＳｒＦ２．９）。な
お、この５ＴＰ８．９において、Ｋ並びにｙｍａには定
数である。次いで、この信号は前記傾斜角度信号θ１と
傾斜角度信号θ２とをに倍した値と夫々加算した値ｔＪ
Ｒ，ＵＬとして得て（ＳＴＰＩＯ）、デジタル／アナロ
グ変換器２０６．２０Ｂに導出する。前記変換器２０６
．２０Ｂの出力は増幅器２１０．２１２によって増幅さ
れてモータトルクに相当する電圧としてモータ３８ａ、
３８ｂに印加する（ＳＴＰＩＩ）、これをΔを時間行っ
て（ＳｒＦ１２）　、ＹＥＳの場合のみ５ＴＰ２に戻る
。

本発明によれば、以上のように、回転軸線を同一とする
複数の車輪を配設し、前記車輪によって指示されるフレ
ームは傾動しないように適切に制御され且つ前記車輪の
転動作用下に移動することが可能である。すなわち、従
来存在しなかったこのような同軸二輪車が得られ、操縦
者は今までにない操縦感覚を楽しむことが出来るという
効果が得られる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、同軸
的に配設する車輪の数を変更して、例えば、同軸三輪車
または同軸四輪車とすることも出来、しかも、傾斜角度
を検出する角度検出センサはポテンショメータに変えて
他のこれと同等の機能を達成することが可能なセンサに
置換することも出来る等、本発明の要旨を逸脱しない範
囲において種々の改良並びに設計の変更が可能なことは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る同軸二輪車の概略斜視図、 第２図は本発明に係る同軸二輪車の一部省略背面図、 第３図は本発明に係る同軸二輪車における一方の回転動
力伝達機構の斜視説明図、 第４図は本発明に係る同軸二輪車における他方の回転動
力伝達機構の斜視説明図、 第５図ａ、第５図すは第２図におけるＶ−■線断面図、 第６図ａは本発明に係る同軸二輪車の停止状態を示す側
面図、 第６図すは本発明に係る同軸二輪車の走行状態を示す側
面図、 第７図は本発明に係る同軸二輪車の制御機構を示すブロ
ック回路図、 第８図は本発明に係る同軸二輪車の制御をマイクロプロ
セッサを用いて実施する場合のブロック回路図、 第９図は第８図のマイクロプロセッサにおける処理のフ
ローチャートである。 １０・・・同軸二輪車１２・・・フレーム１４ａ、１４
ｂ−・・車輪　　　　３８ａ、３８ｂ・・・モータ４２
ａ、４２ｂ、４６ａ、４６ｂ−歯車４８ａ、４８ｂ、５
２ａ、５２ｂ・・・歯車５４・・・角度検出手段　　　
　５６・・・支持板５８・・・噛合部材　　　　　　６
２・・・歯列６４・・・ロット６６・・・ローラ ７０・・・回転角度検出センサ　７４・・・歯車特許出
願人　　　本田技研工業株式会社ＦＩＧ、６ａ ＦＩＧ、６ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）同軸線上に配置された少なくとも二つの車輪を回
   転自在に保持するフレームと、前記フレームに設けられ
   前記の夫々の車輪を回転するための一対の回転駆動源と
   、前記フレームの傾動角度に対応する信号を出力する角
   度検出手段とを含み、前記角度検出手段の出力側を傾斜
   角度信号と傾斜角速度信号として加算する加算器に接続
   し、前記加算器の出力側を前記夫々の回転駆動源に接続
   して前記フレームの傾動動作に対応させて前記回転駆動
   源を駆動することにより前記フレームを所定の角度に維
   持するよう構成することを特徴とする同軸二輪車の制御
   装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の同軸二輪車において
   、加算器の出力に当該同軸二輪車の方向切換信号を加え
   て夫々の回転駆動源を駆動するよう構成してなる同軸二
   輪車の制御装置。
3. （３）特許請求の範囲第２項記載の同軸二輪車において
   、方向切換信号はジョイスティックを含むコントローラ
   から供給されてなる同軸二輪車の制御装置。