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技術 立ち乗り型移動装置

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 菅田光留
出願日 2016年3月25日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2016-061581
公開日 2017年9月28日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2017-169980
状態 特許登録済
技術分野 機械式制御装置 スキー、スケート
主要キーワード 復元トルク 余弦定理 回転角度φ 符号関数 スケートボード 引張コイルバネ バネ係数 出力比
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年9月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (12)

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。

概要

背景

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。

概要

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。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。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

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

技術分野

0001

本発明は、立ち乗り型移動装置に関する。

背景技術

0002

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。

先行技術

0003

特開平9−010375号公報

発明が解決しようとする課題

0004

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。

0005

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。

課題を解決するための手段

0006

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。

発明の効果

0007

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。

図面の簡単な説明

0008

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。

実施例

0009

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。

0010

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。

0011

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。

0012

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。

0013

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。

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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。

0019

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。

0020

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x0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。

0021

バネ部3aの長さx0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x0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。

0022

図7において、余弦定理により以下の関係が成立する。

0023

これを変形するとθは以下で表される。

0024

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。

0025

0026

これを変形するとθは以下で表される。



φ=0のときx=x0となる。

0027

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。

0028

ここで、sign(φ)は、符号関数であり、φ>0で1、φ<0で−1である。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

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

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