JP2017169980A

JP2017169980A - 立ち乗り型移動装置

Info

Publication number: JP2017169980A
Application number: JP2016061581A
Authority: JP
Inventors: 光留菅田; Hikaru Sugata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2017-09-28
Anticipated expiration: 2036-03-25
Also published as: JP6471716B2

Abstract

【課題】旋回操作盤の節度感および復元力を得ることができる立ち乗り型移動装置を提供する。【解決手段】回転角度センサ６が検出した旋回操作盤１の回転角度に応じて車台２の一方の側の車輪４ａを駆動する第１駆動装置５ａと他方の側の車輪４ｂを駆動する第２駆動装置５ｂとの出力比を変更する操舵制御装置７と、旋回操作盤１に設けられた第１突起１１と、第１突起１１と所定の距離だけ離れて旋回操作盤１に設けられた第２突起１２と、旋回操作盤１が中立位置にあるときに第１突起１１と近接するように車台２に設けられた第３突起２１と、旋回操作盤１が中立位置にあるときに第２突起１２と近接するように車台２に設けられた第４突起２２と、自然長が所定の距離より短く旋回操作盤１が中立位置にあるときに一端が第１突起１１および第３突起２１、他端が第２突起１２および第４突起２２、と係合するバネ３とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、立ち乗り型移動装置に関する。

スケートボードなどの車輪を備えたボードにおいて、これらの車輪を駆動する駆動装置を搭載した立ち乗り型移動装置が知られている。特許文献１には、さらに、ボードの前方にボードに対して回転可能に取り付けられ前輪を方向転換させることができる旋回操作盤を備えた立ち乗り型移動装置が記載されている。

特開平９−０１０３７５号公報

上述した旋回操作盤の操作は、一般的に搭乗者が足で行う。このため、旋回操作盤が中立位置から回転を開始する際に抵抗感（節度感）が得られるようにすることが求められる。また、無負荷状態では、旋回操作盤が自動的に中立位置に戻るようにする必要がある。しかしながら、特許文献１に記載の立ち乗り型移動装置では、旋回操作盤が中立位置から回転を開始する際の節度感、および、回転した旋回操作盤を中立位置に戻す復元力が得られなかった。

本発明は、このような背景に鑑みなされるものであり、旋回操作盤が中立位置から回転を開始する際の節度感、および、回転した旋回操作盤を中立位置に戻す復元力を得ることができる立ち乗り型移動装置を提供することを目的とする。

本発明は、立ち乗り型移動装置であって、車台と、前記車台の両側に取り付けられた車輪と、一方の側の前記車輪を駆動する第１駆動装置と、他方の側の前記車輪を駆動する第２駆動装置と、前記車台上に回転可能に取り付けられた旋回操作盤と、前記旋回操作盤が中立位置にあるときを基準として前記旋回操作盤の回転角度を検出する回転角度センサと、前記回転角度センサの検出した回転角度に応じて前記第１駆動装置と前記第２駆動装置との出力比を変更する操舵制御装置と、前記旋回操作盤において、前記車台の方に向かって突出するように設けられた第１突起と、前記旋回操作盤における前記第１突起と所定の距離だけ離れた位置において、前記車台の方に向かって突出するように設けられた第２突起と、前記車台において、前記旋回操作盤の方に向かって突出し前記旋回操作盤が前記中立位置にあるときには前記第１突起と近接するように設けられた第３突起と、前記車台において、前記旋回操作盤の方に向かって突出し前記旋回操作盤が前記中立位置にあるときには前記第２突起と近接するように設けられた第４突起と、自然長が前記所定の距離よりも短く、前記旋回操作盤が前記中立位置にあるときに、一端が前記第１突起および前記第３突起と係合し、他端が前記第２突起および前記第４突起と係合するバネと、を備えるものである。

本発明によれば、旋回操作盤が中立位置から回転を開始する際の節度感、および、回転した旋回操作盤を中立位置に戻す復元力を得ることができる。

本実施の形態にかかる立ち乗り型移動装置の概観を示す斜視図である。本実施の形態にかかる立ち乗り型移動装置の概略構成を示す分解斜視図である。図１の矢印Ａで示す方向から旋回操作盤１の周辺を見た図である。図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。旋回操作盤を、図３に示す中立位置にある状態から回転させたときの状態を示す図である。旋回操作盤を、図３に示す中立位置にある状態から回転させたときの状態を示す図である。旋回操作盤の回転角度と復元力との関係について説明する図である。旋回操作盤の回転角度と復元力との関係について説明する図である。旋回操作盤の中立位置からの回転角度と旋回操作盤に及ぼされる復元力との関係を示すグラフである。車台において、バネの一端および他端と係合させる突起を複数にした変形例１について説明する図である。車台において、バネの一端および他端と係合させる突起を複数にした変形例１について説明する図である。

以下、本発明の一実施の形態である実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態にかかる立ち乗り型移動装置１０の概観を示す斜視図である。また、図１に示すように、立ち乗り型移動装置１０は、車台２と、車輪４と、車台２上に回転可能に取り付けられた旋回操作盤１と、を備えている。車台２は表面が平坦な板状部材で構成されており、車台２の上面には搭乗者が搭乗する。車台２の進行方向の前側には、旋回操作盤１が設けられている。車輪４は、車台２の前方および後方の両側に取り付けられている。

図２は、本実施の形態にかかる立ち乗り型移動装置１０の概略構成を示す分解斜視図である。立ち乗り型移動装置１０は、さらに、第１駆動装置５ａと、第２駆動装置５ｂと、回転角度センサ６と、操舵制御装置７と、フレーム１８と、バッテリ１９と、を備えている。第１駆動装置５ａは、車輪４ａを駆動する。第２駆動装置５ｂは、車輪４ｂを駆動する。回転角度センサ６は、旋回操作盤１が中立位置にあるときを基準として旋回操作盤１の回転角度を検出する。

フレーム１８は、車台２の下面に取り付けられている。フレーム１８は、矩形状であり、例えば金属材料を用いて構成することができる。フレーム１８の４つの角の下側には車輪４ａ〜４ｄがそれぞれ設けられている。具体的には、フレーム１８の前方における一方の側（右側）には車輪４ａが、他方の側（左側）には車輪４ｂが取り付けられている。また、フレーム１８の後方における一方の側（右側）には車輪４ｃが、他方の側（左側）には車輪４ｄが取り付けられている。フレーム１８には、操舵制御装置７およびバッテリ１９が取り付けられている。バッテリ１９は、操舵制御装置７、第１駆動装置５ａおよび第２駆動装置５ｂに電力を供給する。例えば、バッテリ１９にはリチウムイオン二次電池を用いることができる。

操舵制御装置７は、回転角度センサ６の検出した回転角度に応じて第１駆動装置５ａと第２駆動装置５ｂとの出力比を変更する。右側の車輪４ａを駆動する第１駆動装置５ａの出力に対して左側の車輪４ｂを駆動する第２駆動装置５ｂの出力が高い場合、立ち乗り型移動装置１０は右に旋回する。反対に、左側の車輪４ｂを駆動する第２駆動装置５ｂの出力に対して右側の車輪４ａを駆動する第１駆動装置５ａの出力が高い場合、立ち乗り型移動装置１０は左に旋回する。第１駆動装置５ａと第２駆動装置５ｂとの出力比を変更することで、立ち乗り型移動装置１０が旋回する方向を変更することができる。なお、第１駆動装置５ａが車輪４ａの代わりに車輪４ｃを駆動し、第２駆動装置５ｂが車輪４ｂの代わりに車輪４ｄを駆動するようにしてもよい。

ここで、本発明の特徴部分である旋回操作盤１の周辺の構成について説明する。
図３は、図１の矢印Ａで示す方向から旋回操作盤１の周辺を見た図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図３および図４に示すように、旋回操作盤１は、回転軸１ａによって車台２上に回転可能に取り付けられている。

旋回操作盤１において、第１突起１１が、車台２の方に向かって突出するように設けられている。また、旋回操作盤１における第１突起１１と所定の距離Ｄだけ離れた位置において、第２突起１２が、車台２の方に向かって突出するように設けられている。

車台２において、第３突起２１が、旋回操作盤１の方に向かって突出し旋回操作盤１が中立位置にあるときには第１突起１１と近接するように設けられている。また、車台２において、第４突起２２が、旋回操作盤１の方に向かって突出し旋回操作盤１が中立位置にあるときには第２突起１２と近接するように設けられている。つまり、車台２において、第３突起２１と第４突起２２とは所定の距離Ｄだけ離れて配置されている。

バネ３は、引張コイルバネであるバネ部３ａとフック状に形成された端部３ｂ、３ｃからなる。旋回操作盤１が中立位置にあるときに、バネ３の一端である端部３ｂが第１突起１１および第３突起２１と係合し、バネ３の他端である端部３ｃが第２突起１２および第４突起２２と係合する。

図５および図６は、旋回操作盤１を、図３に示す中立位置にある状態から回転させたときの状態を示す図である。図５に示すように、旋回操作盤１を中立位置にある状態から矢印Ｂで示す方向に回転させると、バネ３の一端である端部３ｂは第３突起２１のみと係合し、バネ３の他端である端部３ｃは第２突起１２のみと係合するようになる。また、バネ３のバネ部３ａが延びることで、旋回操作盤１には旋回操作盤１を中立位置に戻そうとする復元力（復元トルク）Ｔａが働く。

反対に、図６に示すように、旋回操作盤１を中立位置にある状態から矢印Ｃで示す方向に回転させると、バネ３の一端である端部３ｂは第１突起１１のみと係合し、バネ３の他端である端部３ｃは第４突起２２のみと係合するようになる。また、バネ３のバネ部３ａが延びることで、旋回操作盤１には旋回操作盤１を中立位置に戻そうとする復元力（復元トルク）Ｔｂが働く。

図７および図８は、旋回操作盤１の回転角度と復元力との関係について説明する図である。図７は、旋回操作盤１が中立位置にある状態を示す図である。図７に示すように、回転軸１ａから第１突起１１および第３突起２１までの距離をＲ、回転軸１ａから第２突起１２および第４突起２２までの距離をＲ、バネ部３ａの長さをｘ_０であるとする。なお、第１突起１１と第３突起２１とは近接した位置にあり、第２突起１２と第４突起２２とは近接した位置にあるので、ここでは簡単のため、第１突起１１と第３突起２１とが同じ位置にあり、第２突起１２と第４突起２２とが同じ位置にあると仮定する。また、上述したように、第１突起１１と第２突起１２とは所定の距離Ｄだけ離れて配置され、第３突起２１と第４突起２２とは所定の距離Ｄだけ離れて配置されている。

バネ部３ａの長さｘ_０は、バネ部３ａの自然長よりも長い。つまり、バネ３の自然長（バネ３を各突起に係合させていない状態での伸縮方向の長さ）は所定の距離Ｄよりも短い。このため、旋回操作盤１が中立位置にある状態でも、バネ部３ａには縮もうとする力が生じている。このため、旋回操作盤１が中立位置から回転を開始する際に節度感が得られる。なお、バネ部３ａの長さｘ_０は、旋回操作盤１を中立位置から回転させたときにバネ部３ａが、端部３ｂ、３ｃと係合していない突起（図５に示す場合、第１突起１１および第４突起２２が係合していない突起、図６に示す場合、第２突起１２および第３突起２１が係合していない突起）と干渉しないような長さに設定する。

図７において、余弦定理により以下の関係が成立する。

これを変形するとθは以下で表される。

図８は、旋回操作盤１を中立位置にある状態から回転させた状態を示す図である。旋回操作盤１を矢印Ｂで示す方向にφ[ｒａｄ]だけ回転させたときのバネの長さをｘとすると、以下の関係が成り立つ。なお、φは、旋回操作盤１を中立位置にある状態から、図５の矢印Ｂで示す方向に回転させるときに正、図６の矢印Ｃで示す方向に回転させるときに負であるとする。

これを変形するとθは以下で表される。

φ＝０のときｘ＝ｘ_０となる。

バネ部３ａのバネ係数をＫ[Ｎ／ｍ]とすると、旋回操作盤１を回転させたときの復元力（復元トルク）Ｔ[Ｎｍ]は以下で表される。

ここで、ｓｉｇｎ（φ）は、符号関数であり、φ＞０で１、φ＜０で−１である。

図９は、旋回操作盤１の中立位置からの回転角度φと旋回操作盤１に及ぼされる復元力Ｔとの関係を示すグラフである。なお、復元力Ｔは、回転角度φがφ＞０であるときに負、回転角度φがφ＜０であるときに正であるとする。図９に示すように、回転角度の絶対値が大きくなると、復元力の絶対値も大きくなる。また、回転角度の絶対値が同じであれば、復元力の絶対値も同じになる。

以上より、本発明によれば、旋回操作盤が中立位置から回転を開始する際の節度感、および、回転した旋回操作盤を中立位置に戻す復元力を得ることができる。

変形例１
上述した実施の形態では、車台２および旋回操作盤１には、バネ３の一端である端部３ｂおよび他端である端部３ｃと係合させる突起をそれぞれ１つずつ設けた。これに限らず、バネ３の一端である端部３ｂおよび他端である端部３ｃと係合させる突起を、それぞれ複数ずつ設けてもよい。例えば、車台２において、バネ３の一端および他端と係合させる突起を複数にした例について以下で説明する。

図１０および図１１は、車台２において、バネ３の一端および他端と係合させる突起を複数にした例について説明する図である。図１０は上述した図３に対応し、図１１は上述した図４に対応する図である。図１０および図１１に示すように、車台２において、端部３ｂと係合する２つの突起１２１ａ，１２１ｂ、端部３ｂと係合する２つの突起１２２ａ，１２２ｂを設けている。このようにすることで、バネ３の端部と突起との係合を安定させることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１旋回操作盤
１ａ回転軸
２車台
３バネ
３ａバネ部
３ｂ，３ｃ端部
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ車輪
５ａ第１駆動装置
５ｂ第２駆動装置
６回転角度センサ
７操舵制御装置
１１第１突起
１２第２突起
１８フレーム
１９バッテリ
２１第３突起
２２第４突起

Claims

車台と、
前記車台の両側に取り付けられた車輪と、
一方の側の前記車輪を駆動する第１駆動装置と、
他方の側の前記車輪を駆動する第２駆動装置と、
前記車台上に回転可能に取り付けられた旋回操作盤と、
前記旋回操作盤が中立位置にあるときを基準として前記旋回操作盤の回転角度を検出する回転角度センサと、
前記回転角度センサの検出した回転角度に応じて前記第１駆動装置と前記第２駆動装置との出力比を変更する操舵制御装置と、
前記旋回操作盤において、前記車台の方に向かって突出するように設けられた第１突起と、
前記旋回操作盤における前記第１突起と所定の距離だけ離れた位置において、前記車台の方に向かって突出するように設けられた第２突起と、
前記車台において、前記旋回操作盤の方に向かって突出し前記旋回操作盤が前記中立位置にあるときには前記第１突起と近接するように設けられた第３突起と、
前記車台において、前記旋回操作盤の方に向かって突出し前記旋回操作盤が前記中立位置にあるときには前記第２突起と近接するように設けられた第４突起と、
自然長が前記所定の距離よりも短く、前記旋回操作盤が前記中立位置にあるときに、一端が前記第１突起および前記第３突起と係合し、他端が前記第２突起および前記第４突起と係合するバネと、
を備える立ち乗り型移動装置。