WO2005014128A1

WO2005014128A1 - 車両

Info

Publication number: WO2005014128A1
Application number: PCT/JP2004/011249
Authority: WO
Inventors: Nobuo Hara
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2006-02-07
Also published as: US20060213711A1; TWI328464B; US7198280B2; TW200510036A; JP4359594B2; CN1747768A; CN100389844C; JPWO2005014128A1

Abstract

　搭乗者から加えられる荷重を搭乗者の乗車位置や路面状態からの影響を受けずに精度よく検出できかつ操作性も良好な、電動スケートボード１を提供する。電動スケートボード１は、搭乗者からの荷重を受けるボード３、ボード３が受けた荷重を検出する荷重検出センサ５５、ボード３の下面側に設けられる前輪５、前輪５を回転自在に支持するアーム１５、アーム１５に接続されるフレーム２５、ボード３に固定されるフレーム３５、およびフレーム２５と３５とを連結するシャフト４５を備え、フレーム２５および３５によって挟持される位置に荷重検出センサ５５が設けられる。後輪７側についても同様である。

Description

明細書

早両

技術分野

[0001] この発明は車両に関し、より特定的には、搭乗者から加えられる荷重を検出する電動スケートボード等の車両に関する。

背景技術

[0002] 従来、モータを動力とする小型電動車両として、電動スケートボード、電動車椅子、電動台車等が知られている。これらの電動車両においては、車両に加わる荷重を検出し、この荷重に基づく推進力を発生させ、スロットルゃジョイスティック等の器具を手で操作することによって、スピードや加速のコントロール、前後進、方向指示や変更等の操縦が行われてレ、た (たとえば、特許文献 1参照）。

[0003] また、ボードに圧力センサや歪みセンサを設けて走行方向およびスピードを制御することも提案されている (たとえば、特許文献 2, 3参照)。

特許文献 1 :特開 2000 - 140190号公報

特許文献 2：特開 2003 - 237670号公報

特許文献 3 :特開平 10 - 23613号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、上述した特許文献 1の技術では、搭乗者の乗車位置が制約される上、操作が複雑なため、搭乗者にとっては走行時に操作に気をとられがちであった。また、特許文献 2, 3のようにセンサをボードに設けると、搭乗者から加えられる荷重がセンサで検知できない箇所にも加わってしまレ、、荷重を的確に検出して車両を制御することが難しかった。このような場合に荷重を正確に検出しょうとすると、その分多くのセンサを設ける必要があり、コストが高くなつてしまう。

それゆえにこの発明の主たる目的は、搭乗者から加えられる荷重を搭乗者の乗車位置や路面状態からの影響を受けずに精度よく検出できかつ操作性も良好な、車両を提供することである。課題を解決するための手段

[0005] この発明のある見地によれば、搭乗者からの荷重を受ける一方主面を含む荷重受け部、荷重受け部が受けた荷重を検出する荷重検出部、荷重受け部の他方主面側に設けられかつ荷重検出部によって検出された荷重に応じて駆動される車輪、荷重受け部と車輪との間に設けられかつ車輪を回転自在に支持する車輪支持部、車輪支持部と荷重受け部との間に設けられかつ車輪支持部に接続される第 1フレーム、第 1フレームと荷重受け部との間に設けられかつ荷重受け部に固定される第 2フレーム、ならびに第 1フレームに対して第 2フレームが荷重受け部の一方主面と直交する方向に揺動できるように第 1フレームおよび第 2フレームのそれぞれの一端部近傍を連結する連結部材を備え、第 1フレームおよび第 2フレームによって挟持される位置に荷重検出部が設けられる、車両が提供される。

[0006] この発明では、車輪支持部に接続される第 1フレームと荷重受け部に固定される第 2フレームとは連結部材を介して連結されており、第 2フレームが第 1フレームに対して揺動可能な一種のヒンジ構造となり、荷重検出部は第 1フレームおよび第 2フレーム間で挟持される位置に設けられる。したがって、荷重受け部への搭乗や搭乗者の体重移動によって荷重受け部から車輪に荷重が加わると、第 2フレームが連結部材を中心軸として微小に揺動し、当該荷重は他の部位に逃げることなくその殆どが荷重検出部に加わる。その結果、搭乗者からの荷重を、搭乗者の乗車位置や路面状態力の影響を受けずに的確に検出することができる。これにより、搭乗者は荷重受け部上で足を乗せる位置を気にすることなく車両を操作でき、搭乗者の意思に沿って違和感なく車両を容易に駆動制御でき、搭乗者は操作に煩わされることなく走行自体を十分に楽しむことができる。また、多くの荷重検出部を要せずコストを抑えることあでさる。

[0007] 好ましくは、連結部材が前記車輪より荷重受け部の外端部側に位置するように第 1 フレームおよび第 2フレームが配置される。この場合、荷重受け部の下面中央部にスペースを設けることができるので、たとえば、車輪を制御するための駆動制御部を用レ、る場合には、駆動制御部を荷重受け部の下面中央部に高い自由度をもって配置できる。また、駆動制御部等によって連結部材ひいては荷重検出部の配置箇所が制限されないので、荷重検出部を所望の位置に設けることができる。

[0008] また、好ましくは、荷重受け部の第 1主面と直交しかつ荷重受け部の長手方向を含む平面内に、第 1フレームに対する第 2フレームの揺動方向が含まれる。この場合、第 2フレームは荷重受け部の短手方向には揺動せず当該短手方向の荷重は検出しない一方、荷重受け部から車輪に加えられる鉛直方向の荷重はすべて荷重検出部を介して伝達されるため、この方向の荷重を的確に検出することができる。

[0009] さらに、好ましくは、第 1フレームを荷重受け部の方向に付勢する付勢部材をさらに含む。この場合、第 1フレームが第 2フレームから開きすぎるのを防止できる。

[0010] 好ましくは、荷重検出部は、歪みゲージ式ロードセルまたは静電容量型センサである。この場合、コストを抑えること力できる。

[0011] また、好ましくは、荷重検出部は、弾性部材と、荷重に基づく弾性部材の変位を検知する位置センサとを用いて構成される。この場合にもコストを削減できる。

[0012] この発明の他の見地によれば、搭乗者からの荷重を受ける一方主面を含む荷重受け部、荷重受け部が受けた荷重を検出する荷重検出部、荷重受け部の他方主面側に設けられかつ荷重検出部によって検出された荷重に応じて駆動される車輪、荷重受け部と車輪との間に設けられかつ車輪を回転自在に支持する車輪支持部、車輪支持部と荷重受け部との間に設けられかつ車輪支持部に接続される第 1フレーム、第 1フレームと荷重受け部との間に設けられかつ荷重受け部に固定される第 2フレーム、ならびに第 1フレームに対して第 2フレームが荷重を検出する方向に移動可能なように第 1フレームに対して第 2フレームを位置規制する規制部材を備え、第 1フレームおよび第 2フレームによって挟持される位置に荷重検出部が設けられる、車両が提供される。

[0013] この発明では、第 2フレームは荷重を検出する方向に移動可能に位置規制され、荷重検出部は第 1フレームおよび第 2フレーム間で挟持される位置に設けられる。したがって、荷重受け部への搭乗や搭乗者の体重移動によって荷重受け部から車輪に荷重が加わると、第 2フレームが移動し、当該荷重は他の部位に逃げることなくその殆どが荷重検出部に加わる。その結果、搭乗者からの荷重を、搭乗者の乗車位置や路面状態からの影響を受けずに的確に検出することができる。これにより、搭乗者は荷重受け部上で足を乗せる位置を気にすることなく車両を操作でき、搭乗者の意思に沿って違和感なく車両を容易に駆動制御でき、搭乗者は操作に煩わされることなく走行自体を十分に楽しむことができる。また、多くの荷重検出部を要せずコストを卬免ることあできる。

[0014] この発明は電動スケートボードに好適に用いられる。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]この発明の一実施形態に係る車両としての電動スケートボードの全体構成を示す斜視図である。

[図 2]図 1に示す実施形態に係る電動スケートボードの車輪の取り付け構造の概略を示す側面図である。

[図 3]図 1に示す実施形態に係る電動スケートボードの前輪の取り付け構造の詳細を示す部分断面図である。

[図 4]図 1に示す実施形態に係る電動スケートボードの前輪の取り付け構造の詳細を示す分解斜視図である。

[図 5]図 1に示す実施形態に係る電動スケートボードの駆動輪内部の構造を示す部分断面図である。

[図 6]図 1に示す実施形態に係る電動スケートボードの制御ブロック図である。

[図 7]図 1に示す実施形態に係る電動スケートボードの (Α)直進時、（Β)左旋回時、 (

C)右旋回時の挙動を模式的に示す説明図である。

[図 8]この発明の他の実施形態に係る電動スケートボードの前輪の取り付け構造の詳細を示す部分断面図である。

[図 9]図 8に示す実施形態に係る電動スケートボードの要部を示し、 (Α)は側面図解図、（Β)は正面図解図である。

[図 10]この発明のその他の実施形態に係る電動スケートボードの要部を示し、 (Α)は側面図解図、（Β)は正面図解図である。

[図 11]この発明の他の実施形態に係る電動スケートボードの前輪の取付構造の詳細を示す分解斜視図である。

符号の説明 [0016] 1 電動スケートボード

3 ボード

5 前輪

7 後輪

9 駆動制御部

15, 17 アーム

25, 25a, 25b, 27, 35, 35a, 35b, 37 フレーム

36, 653 ばね

45, 47 シャフ卜

55, 57 荷重検出センサ

71 駆動モータ

91 コントローラ

93 バッテリ

255, 351 シャフ卜軸通孑し

361 位置センサ

381 ポテンショメータ

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。

図 1に、この発明の一実施形態に係る車両としての電動スケートボード 1を示す。以後の説明では、電動スケートボード 1において前輪 5側を前方として前後左右を定義する。したがって、図 1に示す矢印 A方向が前進方向となる。また、上下については、電動スケートボード 1走行時の状態を基準として上下を定義する。すなわち、前輪 5および後輪 7がボード 3の下方に位置する状態を基準として上下を定義する。

[0018] 図 1を参照して、電動スケートボード 1は、搭乗者から加えられる荷重を受ける荷重受け部である板状のボード 3を含む。ボード 3の長手方向両側の下面には、前輪 5および後輪 7がそれぞれアーム 15および 17等を介して連結されてレ、る。アーム 15および 17は、それぞれ前輪 5および後輪 7を回転自在に支持する車輪支持部であり、鉛直下向きの略 U字状に形成される。ボード 3の略中央下面には、前輪 5および後輪 7 の駆動制御を行う駆動制御部 9が取り付けられている。この実施形態では、前輪 5を自由輪、後輪 7を駆動輪として説明するが、前輪 5を駆動輪とすることもできる。

[0019] ボード 3は、たとえば木材等から構成される。搭乗者が電動スケートボード 1に搭乗したときのボード 3のしなりによって駆動制御部 9に不要な荷重が加わることのないように、駆動制御部 9はその略中央部でボード 3の長手方向とは直交する短手方向（図 1の X軸方向）に沿ってねじ等を用いて固定されている。なお、駆動制御部 9のボード 3への取り付け態様はこれに限定されなレ、。たとえば、ボード 3が強固な FRP ( Fiberglass Reinforced Plastics)力構成される場合には、ボード 3自体のしなりを考慮する必要性が少ないので、駆動制御部 9をボード 3に対して堅固に取り付けてもよレ、。

[0020] 図 2は、前輪 5および後輪 7の取り付け構造を示す側面図であり、電動スケートボード 1の端部および中間部が省略されている。

[0021] 図 2に示すように、前輪 5と後輪 7とは、ボード 3の上面を水平方向に配置したとき、鉛直方向を指向するいずれかの平面に対して対称に取り付けられる。この実施形態では、当該平面は、図 1に示す X軸を通過する鉛直平面となるが、これに限定されるものではない。

[0022] アーム 15および 17は、第 1フレームであるフレーム 25および 27にそれぞれ連結されている。

アーム 15には、電動スケートボード 1の進行方向を長径方向とする略楕円型の長溝 105が設けられており、長溝 105に対する前輪 5の取り付け位置を変更することによって電動スケートボード 1の旋回性を調整することができる。

[0023] フレーム 25および 27は、ボード 3に固設されている第 2フレームであるフレーム 35 および 37に、棒状部材であるシャフト 45および 47をそれぞれ介して連結されている。このように前輪 5および後輪 7はそれぞれアーム 15および 17等を介してボード 3に取り付けられている。前輪 5および/または後輪 7は、旋回性を確保するため外表面中央部分が凸状となっている。

[0024] なお、アーム 15, 17およびフレーム 25， 27, 35および 37fま、鉄、ァノレミあるレヽ fまその他の材質を用いて形成できる。 [0025] ついで、図 3および図 4を参照して、ボード 3への前輪 5の取り付け構造について説明する。なお、後輪 7のボード 3への取り付け構造は前輪 5の場合と同様であるので、その重複する説明は省略する。図 4は、電動スケートボード 1を図 1の状態から上下反転させて前輪 5の斜め下側から見たときの斜視図である。

[0026] アーム 15は、前輪 5を電動スケートボード 1の進行方向に対して回転自在に支持する。アーム 15は、その上部（「U」字の最下部に相当）付近に突出する円柱状の連結部 151、およびは連結部 151の側面に形成された突起部 153を有する。連結部 151 の軸方向中央部にはアーム軸 115を軸通可能な中空部 155が形成されてレ、る。

[0027] フレーム 25は、アーム 15の連結部 151を遊嵌するための遊嵌凹部 251、遊嵌凹部

251の底面中心部に貫通形成されアーム軸 115が軸通するアーム連結孔 253、シャフト 45が軸通するシャフト軸通孔 255、および遊嵌凹部 251の一部に設けられた切り欠き 257を含む。

[0028] 組み立て時には突起部 153が切り欠き 257に位置するように連結部 151が遊嵌凹部 251に遊嵌された状態で、アーム軸 115がアーム連結孔 253および中空部 155、さらにプレート 85の孔 851に軸通され、アーム軸 115の先端部にボルト 157を螺合することによって、フレーム 25とアーム 15とが連結される。なお、プレート 85および連結部 151のそれぞれの別の孔にボルト 852を螺入し、ボルト 852にナット 853を螺合することによって、連結部 151にプレート 85が固定される。

[0029] このように組み立てることにより、アーム 15とアーム軸 115とが一体となってアーム軸 115を中心として回動し、それに伴ってアーム 15に連結された前輪 5も回動して電動スケートボード 1を旋回できる。なお、アーム 15がフレーム 25に連結されたとき、連結部 151に形成される突起部 153は、アーム軸 115を軸とするアーム 15の回動可能な範囲を定めるストッパとして機能する。したがって、突起部 153が切り欠き 257内を回動する範囲内で、アーム 15ひいては前輪 5がアーム軸 115を軸として回動できる。

[0030] 図 3に示すように、遊嵌凹部 251の底面部とアーム 15の連結部 151との間に生じる隙間にはベアリング B1が介揷されている。また、アーム軸 115をアーム連結孔 253に揷通したときに両者間に生じる隙間にはベアリング B3が介揷されている。ベアリング Bl, B3によってアーム軸 115が円滑に回動可能となる。 [0031] ついで、フレーム 25のうち遊嵌凹部 251側主面とは反対側の主面について説明する。

この主面において略中央部からシャフト軸通孔 255側端部にかけて凹部 259が形成されている。凹部 259には、アーム軸 115の基部に連結されるステアリング用部材 (後述）を収納できる。また、同主面において、凹部 259とは反対側の端部付近には円筒状の溝部 261 (図 3参照）が形成されており、溝部 261には凹型形状のホルダ 1 25が嵌合されている。

[0032] フレーム 25にシャフト 45を介して連結されるフレーム 35は、その内部にフレーム 25 を収納可能な形状に成形されており、横断面は、ボード 3の長手方向に沿った部分を長辺とする略長方形をなしている。そして、少なくともフレーム 35の長手方向の内側面が、フレーム 25の長手方向の外側面と略同形に成形されている。したがって、フレーム 35の移動方向が位置決めされる。フレーム 35をボード 3に取り付けたときの左右の側面（外側面）の一端部付近には、シャフト 45が軸通するシャフト軸通孔 351がそれぞれ設けられている。

[0033] また、フレーム 35において、フレーム 25と 35とを糸且み立てたときに溝咅 261に対応する位置 (シャフト軸通孔 351側端部とは反対側端部付近）には、溝部 261と同径の円筒型の溝部 352が形成されており、溝部 352には凹型形状のホルダ 135が嵌合されている。

[0034] フレーム 35の波型形状をなす端縁には取付孔 353が設けられている。取付孔 353 は、フレーム 35をボード 3へ取り付ける際にボルトやピンを挿通できるように上下方向に延びて貫通形成されている。この実施形態では、図 1および図 4に示すように 6つの取付孔 353が設けられている力その数はこれに限定されず、フレーム 35の形状や大きさに応じて適宜変更できる。

[0035] このようなフレーム 35内にフレーム 25を嵌合し、シャフト 45をそれぞれのシャフト軸通孔 255および 351に軸通し、留めねじ 451をシャフト軸通孔 255側面から螺入してシャフト 45を固定することによって、フレーム 25と 35とは連結される。シャフト 45はボード 3の長手方向と直交する方向に配置される。したがって、フレーム 25に対するフレーム 35の揺動方向は、ボード 3の搭乗面と直交しかつボード 3の長手方向を含む平面内に含まれる。

[0036] 図 3を参照して、フレーム 25の、溝部 261に嵌合されるホノレダ 125には皿ばね 225力 S 装着され、サスペンション効果を生じる。さらに、皿ばね 225の上部にゴムブッシュ等の緩衝部材 325を配置し、ボード 3に加わる荷重を検出する荷重検出センサ (荷重検出部） 55に適切な荷重が加わるよう調整しておく。

[0037] 他方、フレーム 35の溝部 352に嵌合されるホノレダ 135には、荷重検出センサ 55が装着され、溝部 352近傍には、荷重検出センサ 55からの信号を駆動制御部 9に送信する導線 100を揷通するための孔 357が設けられている。

[0038] したがって、フレーム 25と 35とを連結して組み立てた状態において、荷重検出センサ 55は両フレーム 25, 35間で挟持されることになり、荷重検出センサ 55の底面が緩衝部材 325の上面に接触するようになる。ホルダ 125および 135が、全体としてセンサ収容部に相当する。

[0039] なお、荷重検出センサは、車両の長手方向において、車輪支持部よりも車両中心側に、すなわち荷重受け部（ボード）と車輪との連結部分よりも車両中心側に配置される。

荷重検出センサ 55として、たとえば、外部からの荷重によって材料が押圧されて生じる歪みを電気信号に置換する歪みゲージ式ロードセル (たとえば NEC三栄株式会社製、品番 9E01-L42)が用いられる。

[0040] さらに、フレーム 25の下部にホルダ 65が取り付けられる。ホルダ 65の両端部には上下方向にボルト 651を挿通するための孔が形成されており、それらの孔を挿通するボノレト 651力フレーム 35に設けられるねじ孔 355に螺合される。この結果、ホルダ 6 5とフレーム 35との間にフレーム 25が介在する形となる。

[0041] また、フレーム 25およびホルダ 65の相互の対向面の略中央部には、それぞれ円筒形状の座ダリが設けられている。これらの座ダリに、フレーム 25をボード 3方向に付勢するための付勢部材であるばね (緩衝部材） 653の両端部を収納することによって、ばね 653による弾性力を逃がさずにフレーム 25に直接カ卩えることができる。

[0042] このように、ホノレダ 65をフレーム 25に取り付け、両者間にフレーム 25を付勢するためのばね 653を介在させることにより、フレーム 25とフレーム 35との間が開きすぎてしまうのを防止できる。

また、上述の機構によって、検知位置 (足の位置）に対して実質的に 1つのセンサで精度よく荷重を検出できる。

[0043] つぎに、前輪 5を旋回させるステアリング用部材について説明する。

アーム軸 115の基部には、旋回時のステアリング特性を決めるテンションスプリング 81が薄板状の連結部材 83を介して連結されている。このとき、アーム軸 115の基部には連結部材 83が溶接等によって接合されている。

[0044] テンションスプリング 81の両端は貫通孔等に掛止可能な鉤型形状をしており、一端は連結部材 83に設けられる掛止孔に掛止され、他端は連結部材 87を貫通する掛止軸 89の掛止孔に掛止される。掛止軸 89は、一端に掛止孔を、他端にねじ山を有しており、掛止軸 89を連結部材 87に揷通し、掛止軸 89のねじ山に二重ナット 90を螺合することによって掛止軸 89が連結部材 87に締結される。二重ナット 90の締め具合に応じて、テンションスプリング 81の緊張度ひいてはステアリング特性を適宜変更すること力 Sできる。なお、連結部材 87はねじ 871によってフレーム 25に固着される。組み立て時には、このようなステアリング用部材は、フレーム 25の凹部 259内に配置される。

[0045] なお、このようにテンションスプリング 81、連結部材 83, 87、掛止軸 89および二重ナット 90からなるステアリング用部材の構成は一例であり、この発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の設計変更を行うことができる。

[0046] 次に、図 5を参照して、駆動輪である後輪 7について説明する。

後輪 7は、両端部を鉛直方向に切り取った略楕円体形の表面をなし、ゴムまたは樹脂等からなる。後輪 7の内部には固定スリーブ 72が設けられ、固定スリーブ 72内に駆動モータ 71が配設されている。固定スリーブ 72の両側にはベアリング 73が設けられ、ベアリング 73によって後輪 7が回転自在となる。固定スリーブ 72は、走行輪取付軸 74を介してアーム 17に連結されている。走行輪取付軸 74には、走行時の軸変位に基づいて後輪 7の回転数または回転角を検出するエンコーダ 79が付設されている

[0047] アーム 17は、上述したアーム 15と同様に、その上部（「U」字の最下部に相当）から突出した連結部 171を有する。連結部 171には、アーム軸（図示せず）が軸通され、アーム 17はアーム軸を中心軸として回動可能となる。

[0048] 駆動モータ 71は、駆動制御部 9からの信号に基づいて駆動制御され、モータ軸 75 には駆動ギヤ 76が外揷されている。駆動ギヤ 76は中間伝達ギヤ 77と嚙合し、中間伝達ギヤ 77は後輪 7の内側に設けられた内歯ギヤ 78と嚙合することで、各ギヤのギャ比に基づいた回転動力が後輪 7に伝達され、電動スケートボード 1が推進される。

[0049] この実施形態においては、前輪 5を自由輪としているため、前輪 5の内部に駆動モータおよび各種ギヤを具備させる必要はないが、前輪 5を駆動輪とする場合には、以上説明した後輪 7と同様の構成を前輪 5が有することになる。

[0050] つづいて、電動スケートボード 1の駆動制御について、図 6の制御ブロック図を参照して説明する。

図 6に示すように、駆動制御部 9は、コントローラ 91および電源となるバッテリ 93を備えている。コントローラ 91は、 CPU (Central Processing Unit) 911およびドライバ 9 12から構成されている。 CPU911には、荷重検出センサ 55および後輪 7に加わる荷重を検出する荷重検出センサ 57を直列接続した分圧回路の分圧点 Pの電圧と、後輪 7に付設されるエンコーダ 79からの後輪 7の軸変位 (速度）に応じた電圧と、フィードバック回路 Fからの駆動モータ 71の駆動電流とが入力される。

[0051] 荷重検出センサ 55および 57は、歪みゲージ式ロードセルの場合、内部に抵抗線を有しており、各荷重検出センサの抵抗線は同一抵抗特性を示す。なお、これらの抵抗値は常時何らかの手段によって監視されているものとする。

[0052] 前輪 5に加わる荷重を検出する荷重検出センサ 55は、搭乗者の前足（進行方向に対してボード 3の前側に載った足）に荷重が加わったときに、荷重検出センサ 55内部の抵抗線に歪みが生じ、その荷重に反比例して抵抗が減少する。また、後輪 7に加わる荷重を検出する荷重検出センサ 57は、搭乗者の後足（進行方向に対してボード 3の後側に載った足）に荷重が加わったときに、その荷重に反比例して抵抗が減少する。したがって、分圧点 Pの電圧は、両荷重検出センサ 55および 57に荷重が加わつていないか、または同一荷重が加わっている場合、分圧回路の電源電圧 Vの半分、すなわち（1/2) Vとなる。 [0053] また、搭乗者の体重移動により、荷重検出センサ 55に加わる荷重が荷重検出センサ 57に加わる荷重よりも大きくなつた場合には、両荷重検出センサで検知される荷重の差に比例した分だけ（1/2) Vよりも電圧が高くなる。これに対して、荷重検出センサ 55に加わる荷重が荷重検出センサ 57に加わる荷重よりも小さくなつた場合には、両荷重検出センサで検知される荷重の差に比例した分だけ（1/2) Vよりも電圧が低くなる。

CPU911からは分圧点 Pの電圧に応じたパルス幅の駆動指令信号（パノレス幅変調 (PWM : Pulse Width Modulation)信号）が発生され、後段のドライバ 912に送られる

[0054] ドライノく 912は、 CPU911からの駆動指令信号（PWM信号）に基づいて駆動モータ 71に駆動電流を出力する。これにより、駆動モータ 71が駆動されて後輪 7を回転させる。

[0055] 以下に述べるように、荷重検出センサ 55および 57の出力に基づいて、電動スケートボード 1の走行方向および/または走行速度が決定される。

搭乗者がボード 3上で前足側に体重移動すると、以上の説明に基づいて、前足側と後足側の荷重の差に応じたパルス幅の駆動指令信号が CPU911からドライバ 912 に送られ、そのパルス幅に応じた駆動電流が駆動モータ 71に流れ、前方への加速または後進時の減速を開始する。

[0056] 他方、搭乗者がボード 3上で後足側に体重移動すると、後足側と前足側の荷重の差に応じたパルス幅の駆動指令信号 (前足側に体重移動したときとは逆向きの振幅を有する駆動指令信号）が CPU911からドライバ 912に送られ、そのパルス幅に応じた駆動電流が駆動モータ 71に流れ、前進時の減速または後方への加速を開始する

[0057] 搭乗者が電動スケートボード 1から降りると、荷重検出センサ 55および 57の抵抗値が最大となるので、これにより CPU911からドライバ 912へ駆動制御信号が送られなくなり、駆動モータ 71は停止する。

[0058] なお、駆動輪である後輪 7の回転速度はエンコーダ 79によって常時検出されるとともに、駆動モータ 71の駆動電流もフィードバック回路 Fにより検出され、それらの検出値が常時 CPU911に入力されているので、検出値に応じた速度制御機構を適宜設けることによってスピードの出し過ぎや急加速を防止することもできる。

[0059] このような電動スケートボード 1によれば、フレーム 25および 35はシャフト 45を介して連結されており、フレーム 35がフレーム 25に対して揺動可能な一種のヒンジ構造となり、荷重検出センサ 55はフレーム 25および 35間で挟持される。したがって、ボード 3への搭乗や搭乗者の体重移動によってボード 3から前輪 5に荷重が加わると、フレーム 35がシャフト 45を中心軸として微小に揺動し、当該荷重は他の部位に逃げることなくその殆どが荷重検出センサ 55に加わる。同様に、フレーム 27および 37はシャフト 47を介して連結されており、フレーム 37がフレーム 27に対して揺動可能な一種のヒンジ構造となり、荷重検出センサ 57はフレーム 27および 37間で挟持される。このようにして、フレーム 37がフレーム 27に対して、荷重検出方向に移動可能なように構成されている。したがって、ボード 3への搭乗や搭乗者の体重移動によってボード 3から後輪 7に荷重が加わると、フレーム 37がシャフト 47を中心軸として微小に揺動し、当該荷重は他の部位に逃げることなくその殆どが荷重検出センサ 57にカ卩わる。その結果、搭乗者からの荷重および体重移動を、搭乗者の乗車位置や路面状態に拘わらず的確に検出することができる。

[0060] 特に、電動スケートボード 1では、ボード 3の上面（搭乗面）と直交しかつボード 3の長手方向を含む平面内に、フレーム 25に対するフレーム 35の揺動方向が含まれるように、ヒンジ構造が形成されている。同様に、ボード 3の上面 (搭乗面）と直交しかつボード 3の長手方向を含む平面内に、フレーム 27に対するフレーム 37の揺動方向が含まれるように、ヒンジ構造が形成されている。すなわち、フレーム 35, 37はボード 3 の短手方向（車両の進行方向と直交する方向）には揺動しないように固定され、当該短手方向の荷重は検出しないように構成される一方、ボード 3から前輪 5， 7に加えられる鉛直方向の荷重はそれぞれ荷重検出センサ 55， 57を介して伝達されるように構成されるため、この方向の荷重を的確に検出することができる。

[0061] これにより、搭乗者はボード 3上で足を乗せる位置を気にすることなく電動スケートボード 1を操作でき、搭乗者の意思に沿って違和感なく電動スケートボード 1を容易力、つ精度よく駆動制御でき、搭乗者は操作に煩わされることなく走行自体を十分に楽しむことがでさる。

[0062] また、シャフト 45が前輪 5よりボード 3の外端部側に位置するようにフレーム 25, 35 が配置され、シャフト 47が後輪 7よりボード 3の外端部側に位置するようにフレーム 27 , 37が配置されることによって、ボード 3の下面中央部にスペースを設けることができるので、ボード 3の下面中央部に駆動制御部 9を高い自由度をもって配置できる。また、荷重検出センサ 55， 57を所望の位置に設けることができる。

[0063] また、この実施形態によれば、搭乗者の体重移動のみによってスピードのコントロールゃ前後進の切替を行うことができる上、搭乗者が足を乗せる位置について制約を設ける必要がないので、電動スケートボード 1を手でバランスを取りながら旋回させ、走行させることができる。したがって、電動式ではない通常のスケートボードと同様の乗り心地に加え、モータ駆動力を用いることによって初めて得ることのできるスピード感ゃ操作性を得ることができる。

[0064] さらに、上述の電動スケートボード 1によれば、ボード 3への車輪の取り付け構造自体が極めて単純で取り付けも容易であり、また、荷重検出センサの数は 1車輪につき 1つで足りるので、コストを抑えることができる。荷重検出センサ 55, 57として、歪みゲージ式ロードセルを用いることによってさらにコストを抑えることができる。

[0065] ついで、図 7を参照して、電動スケートボード 1走行時に旋回する場合について説明する。この場合、搭乗者は体をひねる等の行為を行うことによってボード 3の短手方向（図 1の X軸方向）に体重を移動してボード 3を傾斜させ、その左右側面のうち傾斜させて路面に近づいた方の側面を内側（回転中心側）として電動スケートボード 1 を旋回させることができる。

[0066] 図 7 (A)一 (C)は、電動スケートボード 1の旋回時の車輪の挙動を上面および後方力見た状態を模式的に示す図であり、（A)直進時、（B)左旋回時、および (C)右旋回時の挙動をそれぞれ示している。これらの図に示すように、搭乗者が体重移動によつてボード 3を短手方向のいずれかに傾斜させると、その傾斜した側にステアリングが作用して前輪 5および後輪 7の回転軸が平行ではなくなり、傾斜した側で交わるように互いに近づき合う。その結果、電動スケートボード 1は、両車輪の回転軸の交点を通り、なおかつ鉛直方向を指向する直線を回転軸として旋回する。旋回時の回転半径は、体重移動の度合いによって決まる。換言すれば、体重のかけ具合によって接地面 Sの位置が異なり、旋回後の進行方向が変わる。

[0067] このように、電動スケートボード 1の旋回時には、ボード 3の短手方向に体重移動が行われるが、この実施形態では当該短手方向の荷重は検出しないので、旋回時に急激な加速または減速が行われるようなこともなぐ走行時の安全性を一段と高めること力 Sできる。

他方、搭乗者にとっては違和感なく旋回できるとともに、自らの体重移動に起因する接地面 Sの変化に伴うリアクション (反作用）を楽しむことができ、この変化に応じて姿勢を変化させてバラエティに富んだ走行を行ったり、高度なテクニックを発揮して走行を行ったりすることができる。

[0068] 因みに、略楕円体形状をなす前後輪表面を、それぞれの曲率半径の中心が搭乗者の重心位置よりも高い位置となるような緩やかな曲面にすれば、電動スケートボード 1の操作がより安定する。

[0069] なお、上述の実施形態において、荷重検出センサ 55, 57は歪みゲージ式ロードセルに限定されず、静電容量型センサゃ感圧抵抗体素子などの様々な種類の圧力センサを用いることができる。静電容量型センサとしては、たとえばニッタ株式会社製の PicoForce (品番 PD3—30)が用いられ、感圧抵抗体素子としては、たとえばインターリンク ·エレクトロニクス社製の品番 FSRが用いられる。

[0070] 上述の実施形態において、荷重検出センサ 55の形態に応じてセンサ収容部の詳細な構成が変更されることはいうまでもないが、フレーム 25および 35の間にセンサ収容部を設けて荷重検出センサ 55をフレーム 25および 35間で挟持するという点は共通である。また、荷重検出センサ 55の配置箇所は、フレーム 25および 35によって挟持される位置であれば任意でよレ、。荷重検出センサ 57側についても同様である。

[0071] シャフト 45を含むヒンジ部分の構造は、ボード 3と車輪とを結ぶライン上にシャフト 4 5が配置されない限りにおいて任意の位置に設けられてもよぐたとえばシャフト 45が車輪より内側に位置するように構成されてもよい。また、当該ヒンジ部分がボード 3の上面側に位置するように構成されてもよい。シャフト 47側についても同様である。

[0072] また、図 8および図 9に示すように、弾性部材であるばね 36と、搭乗者からの荷重によるばね 36の変位を検知する位置センサ 361とを用いて荷重を検出するようにしてもよい。

[0073] この場合、フレーム 25aとボード 3に取り付けられるフレーム 35aとがシャフト 45によつて連結され、両フレーム 25aおよび 35a間の先端部にばね 36が介揷されている。位置センサ 361は、シャフト 35aの側面にボルト 363によって取り付けられたセンサ支持部 362によって支持されている。位置センサ 361にはスリットが設けられ、当該スリット内を左右方向に移動可能に短冊状部材 364が設けられている。位置センサ 361 は、スリット内における短冊状部材 364のセンサ長手方向（矢印 C方向）の変位を検出することによってボード 3にかかる荷重を検出する。また、フレーム 35aの側面から突出しているシャフト 45の端部にはコンロッド状の連結部材 365の一端部が嵌合され、ねじ 366によって連結部材 365はシャフト 45ひいてはフレーム 25aに一体化されている。なお、連結部材 365はフレーム 35aには固定されていなレ、。連結部材 365の他端部には保持部材 367が金具 368によって固定され、保持部材 367の頭部には短冊状部材 364が挿通され、保持部材 367によって短冊状部材 364が保持されている。

[0074] このような構成において、ボード 3に荷重が加わるとフレーム 35aがフレーム 45を中心として矢印 D方向下向き（図 9 (A)参照）に揺動し、ばね 36が圧縮される。このとき、連結部材 365自体は動かないが位置センサ 361がフレーム 35aとともに動くので、位置センサ 361内における短冊状部材 364の位置が変わる（矢印 C右方向に変位する）。位置センサ 361が短冊状部材 364のセンサ長手方向における変位量をみることによって、ボード 3へ加わる荷重を検出できる。

[0075] 上述の構成は前輪 5側および後輪 7側のいずれにおいても適用できる。

[0076] 荷重検出機構をこのように構成すれば、さらにコストを削減できる。

[0077] さらに、図 10に示すように、ポテンショメータ 381を用いて搭乗者からの荷重を検出するようにしてもよい。

[0078] ポテンショメータ 381は、ギア 382を有し、ギア 382がフレーム 35aの側面に対向するように配置され、 2つのボルト 383によってフレーム 35aの側面に取り付けられる。ポテンショメータ 381は、ギア 382の移動（回転）量を検出することによってボード 3にか力る荷重を検出する。また、フレーム 35aの側面から突出しているシャフト 45の端部には連結部材 384が嵌合され、ねじ 385によって連結部材 384はシャフト 45ひいてはフレーム 25aに一体化されている。なお、連結部材 384はフレーム 35aには固定されていない。連結部材 384の先端部に形成されているギアがギア 382と嚙み合う。

[0079] このような構成において、ボード 3に荷重が加わるとフレーム 35aがフレーム 45を中心として矢印 D方向下向き（図 10 (A)参照）に揺動し、ばね 36が圧縮される。このとき、連結部材 384自体は動かないがポテンショメータ 381がフレーム 35aとともに動き、ポテンショメータ 381のギア 382が連結部材 384のギア上を反時計回りに移動（回転）する。ポテンショメータ 381がギア 382の移動量をみることによって、ボード 3への荷重を検出できる。

[0080] 上述の構成は前輪 5側および後輪 7側のいずれにおいても適用できる。

[0081] 荷重検出機構をこのように構成すれば、コストを削減できる。

[0082] また、図 11に、この発明の他の実施形態の要部を示す。

この実施形態では、シャフト 45で連結することなくフレーム 35b内にフレーム 25を嵌合する。このとき、フレーム 25bおよびフレーム 35bのそれぞれの中央部 250および 350は同様に短手方向両側にやや膨出しているので、嵌合後にはフレーム 35bはフレーム 25bに対して鉛直方向には移動できるが水平方向には移動不能となる。この実施形態では、フレーム 25bに対してフレーム 35bが荷重を検出する方向に移動できるようにフレーム 25bに対してフレーム 35bを位置規制する規制部材として、フレーム 25bの中央部 250が機能する。その他の構成については図 4に示す実施形態と同様であるので、その重複する説明は省略する。後輪 7側についても同様に構成される。

[0083] この実施形態によれば、フレーム 35bは荷重を検出する方向に移動可能に位置規制され、荷重検出センサ 55はフレーム 25bおよび 35b間で挟持される位置に設けられる。したがって、ボード 3への搭乗や搭乗者の体重移動によってボード 3から前輪 5 に荷重が加わると、フレーム 35bがフレーム 25b方向に移動し、当該荷重は他の部位に逃げることなくその殆どが荷重検出センサ 55に加わり、搭乗者からの荷重を検出すること力 Sできる。後輪 7側についても同様である。この実施形態では、図 4に示す実施形態の場合より検出精度は多少劣る可能性はあるが、 2つのフレームを連結する必要がないので、組立が簡単となりコストも抑えることができる。

[0084] なお、上述の電動スケートボードでは、スピードや加速のコントロール、前後進のみが制御され、旋回や方向転換に関しては搭乗者がボードの短手方向に体重移動することによって行われる力前輪 5も後輪 7と同様の構成を有する駆動輪とすれば、方向転換の制御をさらに電気的に行うことも可能である。

[0085] また、駆動モータの動力を補助駆動力として使用することも可能である。

[0086] さらに、荷重検出センサを前輪側または後輪側のいずれか一方にのみ設け、その設けた側の車輪に加わる荷重に応じて駆動モータを制御する構成にしてもよい。

[0087] この発明は、 1つの車輪あるいは 3つ以上の車輪を有する車両にも適用できる。

[0088] また、この発明は、電動スケートボードだけではなぐ電動車椅子や電動台車等の車両にも適用できる。その場合には、それぞれの車両の用途に応じて、この発明の主旨を逸脱しなレ、範囲内での種々の設計変更が行われることはレ、うまでもなレ、。

[0089] この発明が詳細に説明され図示された力 S、それは単なる図解および一例として用いたものであり、限定であると解されるべきではないことは明らかであり、この発明の精神および範囲は添付された請求の範囲の文言のみによって限定される。

Claims

請求の範囲

[1] 搭乗者からの荷重を受ける一方主面を含む荷重受け部、

前記荷重受け部が受けた荷重を検出する荷重検出部、

前記荷重受け部の他方主面側に設けられかつ前記荷重検出部によって検出された荷重に応じて駆動される車輪、

前記荷重受け部と前記車輪との間に設けられかつ前記車輪を回転自在に支持する車輪支持部、

前記車輪支持部と前記荷重受け部との間に設けられかつ前記車輪支持部に接続される第 1フレーム、

前記第 1フレームと前記荷重受け部との間に設けられかつ前記荷重受け部に固定される第 2フレーム、ならびに

前記第 1フレームに対して前記第 2フレームが前記荷重受け部の前記一方主面と直交する方向に揺動できるように前記第 1フレームおよび前記第 2フレームのそれぞれの一端部近傍を連結する連結部材を備え、

前記第 1フレームおよび前記第 2フレームによって挟持される位置に前記荷重検出部が設けられる、車両。

[2] 前記連結部材が前記車輪より前記荷重受け部の外端部側に位置するように前記第 1フレームおよび前記第 2フレームが配置される、請求項 1に記載の車両。

[3] 前記荷重受け部の前記一方主面と直交しかつ前記荷重受け部の長手方向を含む平面内に、前記第 1フレームに対する前記第 2フレームの揺動方向が含まれる、請求項 1に記載の車両。

[4] 前記第 1フレームを前記荷重受け部の方向に付勢する付勢部材をさらに含む、請求項 1に記載の車両。

[5] 前記荷重検出部は、歪みゲージ式ロードセルまたは静電容量型センサである、請求項 1に記載の車両。

[6] 前記荷重検出部は、弾性部材と、荷重に基づく前記弾性部材の変位を検知する位置センサとを含む、請求項 1に記載の車両。

[7] 搭乗者からの荷重を受ける一方主面を含む荷重受け部、前記荷重受け部が受けた荷重を検出する荷重検出部、

前記第 1フレームに対して前記第 2フレームが荷重を検出する方向に移動可能なように前記第 1フレームに対して前記第 2フレームを位置規制する規制部材を備え、前記第 1フレームおよび前記第 2フレームによって挟持される位置に前記荷重検出部が設けられる、車両。

[8] 電動スケートボードである、請求項 1から 7のいずれかに記載の車両。