特許第6439433号(P6439433)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6439433
(24)【登録日】2018年11月30日
(45)【発行日】2018年12月19日
(54)【発明の名称】倒立移動体
(51)【国際特許分類】
   B62K 17/00 20060101AFI20181210BHJP
   B62K 3/00 20060101ALI20181210BHJP
【FI】
   B62K17/00
   B62K3/00
【請求項の数】1
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2014-256108(P2014-256108)
(22)【出願日】2014年12月18日
(65)【公開番号】特開2016-113132(P2016-113132A)
(43)【公開日】2016年6月23日
【審査請求日】2017年6月14日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】菊地 貢
【審査官】 結城 健太郎
(56)【参考文献】
【文献】 特開2011−178196(JP,A)
【文献】 国際公開第2012/017335(WO,A1)
【文献】 特開2006−56419(JP,A)
【文献】 特開2015−123858(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B62K 17/00
B62K 3/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
同軸に配置された車輪を駆動して倒立制御を実現する倒立移動体であって、
前記倒立移動体は、当該倒立移動体を支持可能な補助機構を備えており、
前記補助機構は、
レバーと、
前記レバーの回転に伴って前記倒立移動体の前後方向に回転する駆動プーリと、
前記駆動プーリの回転に伴って前記倒立移動体の前後方向に回転する従動プーリと、
前記従動プーリの回転に伴って前記倒立移動体の前後方向に回転し、地面と接地する接地面を有する支持部と、
前記駆動プーリの下方に配置され、上面に円弧面を有するワイヤガイドと、
前記駆動プーリと前記従動プーリとを連結する第1及び第2のワイヤと、を有し、
前記レバーが前記倒立移動体の前方及び後方の何れか一方に最も回転した状態から他方に回転して、前記駆動プーリを介して前記第1のワイヤが前記従動プーリを回転させると、前記支持部の接地面が前記地面から離れるように当該支持部が回転し、
前記レバーが他方に最も回転した状態から一方に回転して、前記駆動プーリを介して前記第2のワイヤが前記従動プーリを回転させると、前記支持部の接地面が前記地面に近付くように当該支持部が回転し、
前記第1のワイヤと前記第2のワイヤとは、前記ワイヤガイドの円弧面上で経路が反転している、倒立移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、倒立移動体に関し、特に同軸に配置された車輪を駆動して倒立制御を行う倒立移動体に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的な倒立移動体は、使用者が倒立移動体に乗車又は倒立移動体から降車する際などに不安定となるため、倒立移動体の前後方向の安定を確保できることが好ましい。例えば、特許文献1の倒立移動体は、補助輪を備えており、使用者が倒立移動体に乗車又は倒立移動体から降車する際に車体が水平となるように、アクチュエータを制御して補助輪の高さを制御する構成とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2011−218847号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1の技術は、使用者が倒立移動体に乗車又は倒立移動体から降車する際などに当該倒立移動体の前後方向の安定を確保することはできるが、補助輪の高さをアクチュエータで制御しているため、構成が複雑である。
【0005】
本発明は、上記を鑑みなされたものであって、簡単な構成で、使用者が倒立移動体に乗車又は倒立移動体から降車する際などに当該倒立移動体の前後方向の安定を確保することができる倒立移動体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様に係る倒立移動体は、同軸に配置された車輪を駆動して倒立制御を実現する倒立移動体であって、
前記倒立移動体は、当該倒立移動体を支持可能な補助機構を備えており、
前記補助機構は、
レバーと、
前記レバーの回転に伴って前記倒立移動体の前後方向に回転する駆動プーリと、
前記駆動プーリの回転に伴って前記倒立移動体の前後方向に回転する従動プーリと、
前記従動プーリの回転に伴って前記倒立移動体の前後方向に回転し、地面と接地する接地面を有する支持部と、
前記駆動プーリの下方に配置され、上面に円弧面を有するワイヤガイドと、
前記駆動プーリと前記従動プーリとを連結する第1及び第2のワイヤと、を有し、
前記レバーが前記倒立移動体の前方及び後方の何れか一方に最も回転した状態から他方に回転して、前記駆動プーリを介して前記第1のワイヤが前記従動プーリを回転させると、前記支持部の接地面が前記地面から離れるように当該支持部が回転し、
前記レバーが他方に最も回転した状態から一方に回転して、前記駆動プーリを介して前記第2のワイヤが前記従動プーリを回転させると、前記支持部の接地面が前記地面に近付くように当該支持部が回転し、
前記第1のワイヤと前記第2のワイヤとは、前記ワイヤガイドの円弧面上で経路が反転している

【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、簡単な構成で、使用者が倒立移動体に乗車又は倒立移動体から降車する際などに当該倒立移動体の前後方向の安定を確保することができる倒立移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】倒立移動体を模式的に示す斜視図である。
図2】補助機構のレバーの周辺構造を示す斜視図である。
図3】補助機構のレバーの周辺構造を示す異なる斜視図である。
図4】補助機構のレバーの周辺構造を示す左側面図である。
図5】補助機構のレバーの周辺構造を示す右側面図である。
図6】補助機構の従動プーリの周辺構造を示す斜視図である。
図7】補助機構の従動プーリの周辺構造を示す異なる斜視図である。
図8】支持部を倒立移動体の前方に回転させる際のレバー及び支持部を示す図である。
図9】支持部を倒立移動体の後方に回転させる際のレバー及び支持部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【0010】
<実施の形態1>
本実施の形態の倒立移動体の基本構成を説明する。図1は、本実施の形態の倒立移動体を模式的に示す斜視図である。倒立移動体1は、図1に示すように、同軸に配置された左右の駆動輪2、使用者が乗車する乗車部3、倒立移動体1の左右方向に回転可能に乗車部3の前部に設けられたハンドル4及び倒立移動体1を支持可能な補助機構5を備えている。
【0011】
このような倒立移動体1は、使用者が乗車部3に乗車して倒立移動体1を前後方向に回転させると、倒立移動体1の前後方向への回転角度に基づいて、倒立移動体1の倒立状態を維持するように駆動輪2を制御する。
【0012】
また、倒立移動体1は、使用者がハンドル4を倒立移動体1の左右方向に回転させると、ハンドル4の回転角度に基づいて、倒立移動体1の左右方向への旋回を実現するように駆動輪2を制御する。
【0013】
そして、使用者は、乗車部3に乗車する際、及び乗車部3から降車する際に、倒立移動体1を安定させるために、補助機構5を操作して当該補助機構5によって倒立移動体1を倒立姿勢に支持する。
【0014】
次に、本実施の形態の倒立移動体における補助機構5の構成を詳細に説明する。図2は、本実施の形態の倒立移動体における補助機構のレバーの周辺構造を示す斜視図である。
図3は、本実施の形態の倒立移動体における補助機構のレバーの周辺構造を示す異なる斜視図である。図4は、本実施の形態の倒立移動体における補助機構のレバーの周辺構造を示す左側面図である。図5は、本実施の形態の倒立移動体における補助機構のレバーの周辺構造を示す右側面図である。図6は、本実施の形態の倒立移動体における補助機構の従動プーリの周辺構造を示す斜視図である。図7は、本実施の形態の倒立移動体における補助機構の従動プーリの周辺構造を示す異なる斜視図である。なお、各図では、構成を明確にするために、一部の部材を仮想線(二点鎖線)で示している。
【0015】
本実施の形態の補助機構5は、図2乃至図7に示すように、レバー6、駆動プーリ7、従動プーリ8、支持部9、第1のワイヤ10及び第2のワイヤ11を備えている。レバー6は、図1乃至図3に示すように、倒立移動体1の前後方向に回転可能にハンドル4に設けられている。本実施の形態のレバー6は、図2及び図3に示すように、倒立移動体1の左右方向に延在する回転軸12に設けられており、当該回転軸12を回転可能に支持する固定冶具13を介してハンドル4の前部に設けられている。
【0016】
駆動プーリ7は、レバー6の回転に伴って倒立移動体1の前後方向に回転する。本実施の形態の駆動プーリ7は、回転軸12の回転力が伝達される形態で当該回転軸12に支持されている。そして、駆動プーリ7は、図2乃至図5に示すように、第1の駆動プーリ7a及び第2の駆動プーリ7bを備えている。
【0017】
これらの第1の駆動プーリ7a及び第2の駆動プーリ7bを回転させるために、回転軸12にレバー14が設けられており、レバー14の両端部にネジ部材15が夫々ねじ込まれている。
【0018】
回転軸12が倒立移動体1の後方に回転(即ち、倒立移動体1を右側から見て反時計回りに回転)すると、一方のネジ部材15の先端が第1の駆動プーリ7aの突出部7a1に接触して当該第1の駆動プーリ7aを倒立移動体1の後方に回転させる。一方、回転軸12が倒立移動体1の前方に回転(即ち、倒立移動体1を右側から見て時計回りに回転)すると、他方のネジ部材15の端部が第2の駆動プーリ7bの突出部7b1に接触して当該第2の駆動プーリ7bを倒立移動体1の前方に回転させる。
【0019】
従動プーリ8は、駆動プーリ7の回転に伴って倒立移動体1の前後方向に回転する。本実施の形態の従動プーリ8は、図6及び図7に示すように、倒立移動体1の左右方向に延在する回転軸16に設けられており、当該回転軸16を回転可能に支持する固定冶具17を介して乗車部3の前部に設けられている。
【0020】
支持部9は、従動プーリ8の回転に伴って倒立移動体1の前後方向に回転する。本実施の形態の支持部9は、略逆T字形状に形成されており、アシストバー9a及び連結部9bを備えている。
【0021】
アシストバー9aは、図6に示すように、倒立移動体1の左右方向に延在しており、地面に接地する接地面9a1を備えている。連結部9bは、アシストバー9aの接地面9a1に対して逆側の面における倒立移動体1の左右方向の略中央から立ち上がり、先端部が従動プーリ8に連結されている。
【0022】
第1のワイヤ10の一方の端部は第1の駆動プーリ7aに連結され、他方の端部が従動プーリ8に連結されている。また、第2のワイヤ11の一方の端部は第2の駆動プーリ7bに連結され、他方の端部が従動プーリ8に連結されている。
【0023】
次に、本実施の形態の倒立移動体における補助機構5の動作を説明する。図8において、左側の図はレバーを後方に回転させる際の状態を示し、右側の図はレバーを後方に回転させた際の支持部の回転を示す図である。図9において、左側の図はレバーを前方に回転させる際の状態を示し、右側の図はレバーを前方に回転させた際の支持部の回転を示す図である。
【0024】
レバー6が倒立移動体1の前方及び後方の何れか一方に回転して、駆動プーリ7が第1のワイヤ10を介して従動プーリ8を回転させると、支持部9の接地面9a1が地面から離れるように当該支持部9が回転する。また、レバー6が他方に回転して、駆動プーリ7が第2のワイヤ11を介して従動プーリ8を回転させると、支持部9の接地面9a1が地面に近付くように当該支持部9が回転する。
【0025】
本実施の形態では、図8に示すように、レバー6を最も倒立移動体1の前方に回転させた状態とすると、支持部9の接地面9a1は最も地面と近付き、当該接地面9a1が地面と略向かい合う。その状態から、使用者がレバー6を後方に回転(矢印A方向)させると、第1の駆動プーリ7aの回転に伴って従動プーリ8が回転し、接地面9a1が地面から離れて倒立移動体1の略前方に向くように、支持部9が倒立移動体1を右側から見て反時計回りに回転する(矢印B方向)。
【0026】
一方、図9に示すように、レバー6を最も倒立移動体1の後方に回転させた状態とすると、支持部9の接地面9a1は倒立移動体1の略前方に向かって配置される。その状態から、使用者がレバー6を前方に回動(矢印C方向)させると、第2の駆動プーリ7bの回転に伴って従動プーリ8が回転し、接地面9a1が地面と略向かい合うように支持部9が倒立移動体1を右側から見て時計回りに回転する(矢印D方向)。
【0027】
このように本実施の形態では、プーリやワイヤなどを用いた簡単な構成で支持部9を操作している。そのため、本実施の形態の倒立移動体1は、簡単な構成で、使用者が倒立移動体1に乗車又は倒立移動体1から降車する際などに当該倒立移動体1の前後方向の安定を確保することができる。
【0028】
しかも、本実施の形態では、ネジ部材15のねじ込み量を調整すると、第1のワイヤ10及び第2のワイヤ11の張りを個別に調整することができる。例えば、図8に示すように、ネジ部材15を矢印E方向に回転させると、第2の駆動プーリ7bが倒立移動体1の前方(矢印F方向)に回転して、第2のワイヤ11の張りを調整することができる。
【0029】
<実施の形態2>
ここで、図3乃至図5に示すように、駆動プーリ7の下方にワイヤガイド18を備えていることが好ましい。ワイヤガイド18は、倒立移動体1の左右方向から見て、略半円柱形状であって、上面に円弧面18aを備えている。
【0030】
このようなワイヤガイド18は、駆動プーリ7の下方に配置されており、固定冶具13を介してハンドル4に設けられている。そして、ワイヤガイド18の円弧面18a上で第1のワイヤ10と第2のワイヤ11との経路が反転している(即ち、前後が入れ替わっている)。
【0031】
このような構成により、第1のワイヤ10及び第2のワイヤ11が駆動プーリ7に接触する範囲を当該駆動プーリ7の下側に集中させることができ、駆動プーリ7を小型化することができる。また、レバー6の操作量を低減することができる。
【0032】
<実施の形態3>
また、レバー6を最も倒立移動体1の前方に回転させた位置及びレバー6を最も倒立移動体1の後方に回転させた位置で固定できる構成であることが好ましい。例えば、レバー6は、図3及び図4に示すように、コイルバネなどの弾性体6aによって引張方向に付勢されたフック部6bを備えている。そして、固定冶具13を介してハンドル4に位置決めプレート19が設けられており、当該位置決めプレート19に形成された切り欠き部19a内にレバー6のフック部6bが挿入されている。
【0033】
レバー6が最も倒立移動体1の前方に回転した位置近傍に到達すると、フック部6bが位置決めプレート19における切り欠き部19aの第1の溝部19bに嵌め込まれて、レバー6の位置が固定される。
【0034】
一方、レバー6が最も倒立移動体1の後方に回転した位置近傍に到達すると、フック部6bが位置決めプレート19における切り欠き部19aの第2の溝部19cに嵌め込まれて、レバー6の位置が固定される。
【0035】
そして、レバー6の先端に設けられた押込みボタン6cを押し込むと、弾性体6aの弾性力によってフック部6bが切り欠き部19aの第1の溝部19b及び第2の溝部19cから離脱するように押し出され、レバー6が回転可能な状態となる。
【0036】
このようにレバー6の位置を所定の位置に固定することで、支持部9の姿勢を固定することができる。
【0037】
ここで、支持部9の位置を検出する位置検出部を備えていることが好ましい。本実施の形態では、図7に示すように、支持部9が最も倒立移動体1の前方に回転した位置(即ち、支持部9の接地面9a1が最も地面から離れた位置)を検出する第1の位置検出部20、及び支持部9が最も倒立移動体1の後方に回転した位置(即ち、支持部9の接地面9a1が最も地面に近付く位置)を検出する第2の位置検出部21を備えている。
【0038】
第1の位置検出部20及び第2の位置検出部21は、例えばリミットスイッチを備えており、回転軸16に形成された突出部(図示を省略)が接触することで、ON状態となる。つまり、支持部9が最も倒立移動体1の前方に回転した位置に到達すると、回転軸16の突出部が第1の位置検出部20に接触して当該第1の位置検出部20がON状態となる。
【0039】
一方、支持部9が最も倒立移動体1の後方に回転した位置に到達すると、回転軸16の突出部が第2の位置検出部21に接触して当該第2の位置検出部21がON状態となる。これにより、支持部9の位置を容易に検出することができる。
【0040】
このとき、第1の位置検出部20又は第2の位置検出部21がON状態となったときに、レバー6のフック部6bが位置決めプレート19の第1の溝部19b又は第2の溝部19cに嵌め込まれるように、第1の溝部19b及び第2の溝部19cの形状が設定される。
【0041】
なお、本実施の形態では、第1の位置検出部20及び第2の位置検出部21として、リミットスイッチを用いているが、エンコーダなどを用いて支持部9の姿勢を導き出してもよい。
【0042】
また、本実施の形態では、第1の位置検出部20及び第2の位置検出部21に接触する突出部を回転軸に設けているが、突出部が従動プーリ8に設けられていてもよい。
【0043】
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。
【符号の説明】
【0044】
1 倒立移動体
2 駆動輪
3 乗車部
4 ハンドル
5 補助機構
6 レバー、6a 弾性体、6b フック部、6c ボタン
7 駆動プーリ
7a 第1の駆動プーリ、7a1 突出部
7b 第2の駆動プーリ、7b1 突出部
8 従動プーリ
9 支持部、9a アシストバー、9a1 接地面、9b 連結部
10 第1のワイヤ
11 第2のワイヤ
12 回転軸
13 固定冶具
14 レバー
15 ネジ部材
16 回転軸
17 固定冶具
18 ワイヤガイド、18a 円弧面
19 プレート、19a 切り欠き部、19b 第1の溝部、19c 第2の溝部
20 第1の位置検出部
21 第2の位置検出部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9