特開 2024-162023 電動車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024162023

(43)【公開日】2024-11-21

(54)【発明の名称】電動車両

(51)【国際特許分類】

   B62K 5/007 20130101AFI20241114BHJP

   B62B 5/00 20060101ALI20241114BHJP

   B62B 3/00 20060101ALI20241114BHJP

   A61G 5/04 20130101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

B62K5/007

B62B5/00 G

B62B3/00 B

A61G5/04 701

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023077165

(22)【出願日】2023-05-09

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 亮矢

(72)【発明者】

【氏名】天川 貴文

【テーマコード（参考）】

3D011

3D050

【Ｆターム（参考）】

3D011AA07

3D011AC01

3D011AD03

3D011AD04

3D011AD18

3D050AA04

3D050DD03

3D050EE08

3D050EE15

3D050FF06

3D050KK14

(57)【要約】

【課題】走行性を損なわずに設計パラメータの変更を容易に行うことができる電動車両を提供する。
【解決手段】電動車両は、１つ以上のフレームと、駆動輪を備える駆動輪ユニットと、従動輪を備える従動輪ユニットと、を有し、駆動輪ユニットと従動輪ユニットとは、ユニット単位で交換可能に１つ以上のフレームに対してそれぞれ独立に取り付けられている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つ以上のフレームと、
駆動輪を備える駆動輪ユニットと、
従動輪を備える従動輪ユニットと、
を有し、
前記駆動輪ユニットと前記従動輪ユニットとは、ユニット単位で交換可能に前記１つ以上のフレームに対してそれぞれ独立に取り付けられている電動車両。

【請求項2】

前記従動輪は、全方向に回転可能である請求項１に記載の電動車両。

【請求項3】

前記駆動輪ユニットは、制御部によって制御されるモータと、第１のばねと、第１の１対のリンクとを備える第１のサスペンションを有する請求項１に記載の電動車両。

【請求項4】

前記第１のサスペンションは、車体上下方向と車体前後方向からなる面と平行な面内でのみ揺動する請求項３に記載の電動車両。

【請求項5】

前記従動輪ユニットは、第２のばねと第２の１対のリンクとを備える第２のサスペンションを有する請求項１～４のいずれか１項に記載の電動車両。

【請求項6】

前記従動輪は、オムニホイールまたはキャスターであり、前記従動輪の中心軸と垂直な面内を揺動する請求項５に記載の電動車両。

【請求項7】

前記第２のサスペンションの第２の揺動軸が、前記従動輪の中心軸より車体後方かつ車体鉛直方向下側に配置され、
前記第２のばねは、前記第２の揺動軸及び前記従動輪の中心軸より車体上側に位置し、前記従動輪の重力に由来して前記第２の１対のリンクのうち前記従動輪が取り付けられている側のリンクに対し前記第２の揺動軸の周りに働くモーメントにさらにモーメントを付加する方向に配置される請求項５に記載の電動車両。

【請求項8】

前記従動輪のトー角は、トーアウトまたは０に設定される請求項１に記載の電動車両。

【請求項9】

前記従動輪の地面との接地面の中心は、前記駆動輪の地面との接地面の中心より車体内側に配置される請求項１記載の電動車両。

【請求項10】

前記第１のサスペンションの第１の揺動軸が、前記駆動輪の中心軸より車体前方かつ車体鉛直方向下側に配置され、
前記第１のばねは、前記第１の揺動軸より車体上側に取り付けられ、前記駆動輪の重力に由来して前記第１の１対のリンクのうち前記駆動輪が取り付けられている側のリンクに対し前記第１の揺動軸の周りに働くモーメントにさらにモーメントを付加する方向に配置される請求項３に記載の電動車両。

【請求項11】

前記モータは、車体外側から前記第１の１対のリンクのうち前記駆動輪が取り付けられる側のリンクに締結され、前記駆動輪は、前記モータに対して車体外側から締結される請求項３に記載の電動車両。

【請求項12】

前記駆動輪ユニットは車体の左右両側に設けられ、左右両側に設けられた前記駆動輪ユニットの前記第１のサスペンションの揺動軸は同軸にされている請求項３に記載の電動車両。

【請求項13】

前記オムニホイールまたは前記キャスターは、車体外側から車軸に対して締結される請求項６に記載の電動車両。

【請求項14】

異なる機能ごとに構成された複数の制御ユニットをさらに備え、各制御ユニットの筐体は、車体外側から前記１つ以上のフレームに締結される請求項１に記載の電動車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電動車両に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電動車両は、２つの従動輪と２つの駆動輪とにより構成されるものが多く知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、前輪側車体と、前輪側車体に取外し可能に連結された後輪側車体とを備え、後輪側車体を前輪側車体から取外して車両後方に傾けると自立状態となり、後輪側車体には前輪側車体との連結に用いられる凹部が設けられ、後輪側車体が自立状態の時に、前輪側車体の後端側に設けられ連結に用いられるクロスメンバが上記凹部により支持可能となる電動車両が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１５４２０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の技術は、分解・組み立て容易な構造となっているが、同一機体または同一機種での交換のみが可能であり、対象とする環境や用途に対する変更に対応することが難しく、そのような変更に無理に対応しようとすると走行性能を損なう可能性がある。

【0006】

例えば、フレームと各車輪ユニットは一体となっているため、車輪ユニットの一部を変更し設計パラメータを変更しようとすると、局所的な変更となるか、フレームごとの変更となるため、機体全体のバランスや走行性能へ悪影響を及ぼしたり、変更に大きな手間を要したりする。

【0007】

本開示は、前記従来の課題を解決するもので、走行性を損なわずに設計パラメータの変更を容易に行うことができる電動車両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】

【0008】

上記課題を解決するために、本開示に係る電動車両の一態様は、１つ以上のフレームと、駆動輪を備える駆動輪ユニットと、従動輪を備える従動輪ユニットと、を有し、前記駆動輪ユニットと前記従動輪ユニットとは、ユニット単位で交換可能に前記１つ以上のフレームに対してそれぞれ独立に取り付けられている。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、走行性を損なわずに設計パラメータの変更を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本実施の形態における電動車両を左前方斜めから見た斜視図である。

【図2】図２は、本実施の形態における電動車両を左後方斜めから見た斜視図である。

【図3】図３は、本実施の形態における電動車両の車体部のユニットごとの分解図である。

【図4】図４は、本実施の形態における駆動輪ユニットを示す斜視図である。

【図5】図５は、本実施の形態における駆動輪ユニットの左車輪側のモータとタイヤの分解図である。

【図6】図６は、本実施の形態における車体部の車輪の位置関係を示す図である。

【図7】図７は、本実施の形態における従動輪ユニットを示す斜視図である。

【図8】図８は、本実施の形態における従動輪ユニットの従動輪を示す分解図である。

【図9】図９は、本実施の形態における従動輪に用いられるオムニホイールの概念図である。

【図10】図１０は、本実施の形態における車体部の車輪配置を示す図である。

【図11】図１１は、本実施の形態における上面から見た車体部の車輪配置の概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

【0012】

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

【0013】

本開示の電動車両は、電動式車両とも呼ばれ、例えば、屋外、屋内、施設、私有地などにおいて物品を搬送する移動ロボットや、屋外、屋内、施設、私有地などにおいて人が移動のために搭乗する電動車椅子の走行部として用いられる。

【0014】

図１は、本実施の形態における電動車両１を左前方斜めから見た斜視図である。図２は、本実施の形態における電動車両１を左後方斜めから見た斜視図である。図１、図２に示すように、実施形態における電動車両１は、車体部２と本体部３とを有している。

【0015】

車体部２は、複数のフレーム１０と、駆動輪タイヤ１１ａ及びモータ１１ｂ等を含む駆動輪ユニット１１と、従動輪１２ａを含む従動輪ユニット１２とを有し、電動車両１の移動に関する機能を有する。

【0016】

本体部３は、電動車両１における積載などの機能を有し、積載機能としては物品を搬送するための収納構造や人が搭乗するため椅子などの例が挙げられる。なお、本体部３は、前述の例に限定されず、本体部３が特段の機能を有していなくてもよく、または存在しなくてもよい。

【0017】

電動車両１は、駆動輪ユニット１１と従動輪ユニット１２とを、それぞれ左右１対以上有する。駆動輪ユニット１１は左右１対であることが望ましいが、従動輪ユニット１２は左右１対ある場合に限定されず、左右２対以上あってもよい。

【0018】

また、実施形態に係る電動車両１の駆動輪ユニット１１と従動輪ユニット１２は、電動車両１が有する車輪の数が４個の場合、従動輪ユニット１２が前輪側、駆動輪ユニット１１が後輪側となることが望ましいが、その逆であってもよい。なお、駆動輪ユニット１１と従動輪ユニット１２との車輪の数は２輪に限定されず、１輪や３輪以上であってもよい。

【0019】

図３は、本実施の形態における電動車両の車体部のユニットごとの分解図である。電動車両１の車体部２は複数のフレーム１０を有しており、複数のフレーム１０のうちの１つ以上のフレーム１０に対して、各機能を持つユニットがフレーム１０の外側からそれぞれ独立に締結される。なお、フレーム１０は複数に限定されず、１つのフレームで形成されていてもよい。

【0020】

フレーム１０に対してそれぞれ独立に取り付けられるユニットには、駆動輪ユニット１１、従動輪ユニット１２、制御部ユニット１３、バッテリーユニット１４、であり、それ以外にも、センサなどの検出部ユニット１５、車輪を持つ転倒防止ユニット１６がある。

【0021】

各ユニットが、フレーム１０に対して外側から、ユニット単位で交換可能にそれぞれ独立に固定されるので、ユニットの交換またはユニットの仕様変更により、電動車両１の仕様変更が容易に可能である。

【0022】

また、各ユニットにおいて後述の構成を維持しながら設計パラメータを変更することで、走行性能を損なわずに設計パラメータの変更が可能である。さらに、フレーム１０に対して各ユニットを外側からそれぞれ独立に取り付けることや、各ユニットにおいて外側から分解可能な構造をとることでメンテナンスも容易となる。

【0023】

制御部ユニット１３は、１つのコンピュータや基板により、車両すべての判断及び制御を行ってもよく、複数のコンピュータや基板により判断及び制御を行ってもよい。複数のコンピュータや基板による制御を行う場合は、大きな機能ごとにコンピュータや基板のユニットを構成し、類似の機能を持つコンピュータや基板ごとに制御部ユニットを構成して筐体に搭載し、そのような制御部ユニット及びその筐体は機能ごとに別のユニットを構成することが望ましい。

【0024】

例えば、モータ制御部、電源変換供給基板及び安全用基板で１つの制御ユニット、自律移動のためのセンサなどの検出部ユニット１５の情報処理及び判断を行うコンピュータとそれを他の制御ユニットと中継させる中継器で１つの制御ユニット、遠隔からの監視や車体の操縦を行うためのコンピュータ及びその周辺機器で１つの制御ユニット、灯火類やその周辺機器による１つの制御ユニットを構成してもよい。

【0025】

図４は、本実施の形態における駆動輪ユニット１１を示す斜視図である。駆動輪ユニット１１は、モータ制御部によって制御されるモータと、ばねと、リンクなどを備えるサスペンションを有する。

【0026】

具体的には、駆動輪ユニット１１は、駆動輪タイヤ１１ａ、モータ１１ｂ、減速機１１ｃ、駆動輪サスペンション第一リンク１１ｄ、駆動輪サスペンション第二リンク１１ｅ、駆動輪サスペンションばね１１ｆ、駆動輪サスペンション軸１１ｇ、駆動輪ストッパ１１ｈ、駆動輪サスペンションばね受け部１１ｉ、及びブレーキ１１ｊを有する。図３に示すように、駆動輪ユニット１１は、駆動輪ユニット締結部１１ｍによりフレーム１０と締結される。

【0027】

ただし、減速機１１ｃはモータ１１ｂの仕様によっては存在しなくてもよく、モータ１１ｂと減速機１１ｃが一体になっているものを使用してもよい。また、モータ１１ｂはブレーキ１１ｊを備えていなくてもよい。さらに、必要に応じてダンパーを設けてもよい。

【0028】

駆動輪サスペンション第一リンク１１ｄと駆動輪サスペンション第二リンク１１ｅとは、駆動輪サスペンション軸１１ｇにより接続され、駆動輪サスペンション第二リンク１１ｅは駆動輪サスペンション軸１１ｇ（揺動軸）を中心に揺動する。

【0029】

このとき、駆動輪サスペンション軸１１ｇは、車体前後方向と垂直な方向、つまり車体左右方向と平行となる方向に設けられ、駆動輪サスペンション第二リンク１１ｅは車体上下方向と車体前後方向からなる面と平行な面内でのみで揺動する。すなわち、駆動輪ユニット１１のサスペンションは、車体上下方向と車体前後方向からなる面と平行な面内でのみ揺動する。

【0030】

図５は、本実施の形態における駆動輪ユニット１１の左車輪側のモータとタイヤの分解図である。駆動輪ユニット１１において、モータ１１ｂと駆動輪タイヤ１１ａとは、次のように締結される。

【0031】

すなわち、モータ１１ｂは、駆動輪サスペンション第二リンク１１ｅに、車体外側から締結される。さらに、駆動輪タイヤ１１ａは、モータ１１ｂと直接または減速機１１ｃを介して、車体外側から接続される。このとき、駆動輪タイヤ１１ａの中心軸と駆動輪サスペンション軸１１ｇは平行となる。

【0032】

図４に示すように、駆動輪サスペンション第二リンク１１ｅを２つの板に分け、それら２つの板は駆動輪サスペンション第一リンク１１ｄを挟んだ状態で駆動輪サスペンション軸１１ｇにより接続され、駆動輪サスペンション第二リンク１１ｅの２つの板の間は、駆動輪サスペンションばね受け部１１ｉ及び締結用シャフトにより締結されている。

【0033】

図６は、本実施の形態における車体部２の車輪の位置関係を示す図である。駆動輪ユニット１１における、リンクや軸の配置は以下のような構成となる。駆動輪ユニット１１が後輪または中輪の場合、駆動輪サスペンション軸１１ｇはタイヤ中心軸１１ｋより車体前方かつ車体鉛直方向下側に配置される。

【0034】

また、駆動輪サスペンションばね１１ｆは、駆動輪サスペンション第一リンク１１ｄに設けられた駆動輪サスペンションばね受け部１１ｉと駆動輪サスペンション第二リンク１１ｅに設けられた駆動輪サスペンションばね受け部１１ｉの間に配置される。

【0035】

このとき、駆動輪サスペンションばね１１ｆは、駆動輪サスペンション軸１１ｇより車体上側に位置し、駆動輪サスペンション第二リンク１１ｅに対して、車体後方と車体下方の間の方向に復元力が働く向きで配置される。

【0036】

また、駆動輪サスペンションばね１１ｆは、駆動輪サスペンションばね１１ｆの下のリンクに対して、つまり駆動輪の軸が取り付けられている側の駆動輪サスペンション第二リンク１１ｅに対して、駆動輪サスペンション軸１１ｇの周りにおける駆動輪タイヤ１１ａの重力に由来するモーメントにさらにモーメントを付加する方向に配置される。駆動輪サスペンションばね１１ｆは、圧縮バネで自然長から圧縮された状態でセットされているため、駆動輪サスペンションばね１１ｆが駆動輪サスペンション第二リンク１１ｅに与える駆動輪サスペンション軸１１ｇの周りのモーメントは、図４の時計周りのモーメントとなるためである。

【0037】

これにより、地面の凹凸や段差に対して、駆動輪タイヤ１１ａが滑らかになじむようになり、サスペンションが動きやすくなり、さらに、ブレーキ時の制動力に対して駆動輪サスペンション軸１１ｇ周りの重力由来のトルクが逆らうように働くために、ブレーキにより接地力が落ちることを抑制できる。

【0038】

駆動輪ユニット１１が前輪として構成されるとき、軸の位置関係及びばねの位置は、駆動輪ユニット１１が後輪として構成されるときと比べて、車体前後方向が逆転するように配置される。

【0039】

駆動輪ユニット１１のサスペンションの可動域は、駆動輪サスペンション軸１１ｇ周りの駆動輪サスペンション第一リンク１１ｄに対する駆動輪サスペンション第二リンク１１ｅの回転角度で定義される。可動域は、駆動輪ストッパ１１ｈを設けることなどにより制限される。

【0040】

可動域を大きくするほど、路面の凹凸に駆動輪タイヤ１１ａがなじみやすくなる一方、駆動輪サスペンションばね１１ｆにストロークの大きいばねを用いる必要がある。ストロークの大きいばねは、概して、ストロークの小さいばねに比べ、剛性が低いものとなり、車体が揺れやすくなる。

【0041】

駆動輪ストッパ１１ｈは、駆動輪サスペンション第一リンク１１ｄに取り付けられたゴム材料のカラーであり、駆動輪サスペンション第二リンク１１ｅ自身間の締結リンクが駆動輪ストッパ１１ｈと接するとき、所望の可動域となるよう設置されている。駆動輪ストッパ１１ｈの締結部は、駆動輪サスペンションばね１１ｆの変更を容易にするため、可動域内でアクセスできるように露出されることが望ましい。

【0042】

駆動輪の走行性能に係る仕様は、以下の観点で、駆動輪ユニット１１内で変更ができる。すなわち、１回転での進行量やモータのトルクを推進力に変換するときの設計パラメータとなる車輪径は、駆動輪タイヤ１１ａを変更することで変更可能である。回転速度やトルクは、モータ１１ｂや減速機１１ｃの仕様により決定される。

【0043】

サスペンションの特性は、可動域、駆動輪サスペンションばね１１ｆのばね剛性、及び、ばねの長さやストローク、ばねを接続する駆動輪サスペンション第一リンク１１ｄの駆動輪サスペンションばね受け部１１ｉと駆動輪サスペンション第二リンク１１ｅの駆動輪サスペンションばね受け部１１ｉとの間の位置関係、駆動輪サスペンション軸１１ｇと駆動輪タイヤ１１ａの中心軸との間の位置関係により決定される。これらは前述の位置関係を崩さない範囲で、求められる仕様に対して変更が可能である。

【0044】

駆動輪ユニット１１は、フレーム１０に対して所望の車輪位置となるように締結される。このとき、フレーム１０の左右のユニットにおける駆動輪サスペンション軸１１ｇが同軸になるよう配置される。この締結においては、駆動輪ユニット１１をフレーム１０に差し込んだ状態で締結するような方法をとってもよく、締結専用のブラケットやブロックなどの駆動輪ユニット締結部１１ｍを、フレーム１０側、または駆動輪ユニット１１側に設けてもよい。

【0045】

本実施の形態に係る電動車両１においては、駆動輪ユニット締結部１１ｍとして、フレーム１０に締結用のブラケットを設け、そのブラケットを介して駆動輪ユニット１１をフレーム１０へ締結している。このとき、左右の駆動輪ユニット１１の駆動輪サスペンション第一リンク１１ｄの１つの面をフレーム１０の面に合わせることで、駆動輪サスペンション軸１１ｇを同軸にする。

【0046】

図７は、本実施の形態における従動輪ユニット１２を示す斜視図である。従動輪ユニット１２は、ばねとリンクなどを備えるサスペンションを有する。

【0047】

具体的には、従動輪ユニット１２は、従動輪１２ａ、従動輪サスペンション第一リンク１２ｄ、従動輪サスペンション第二リンク１２ｅ、従動輪サスペンションばね１２ｆ、従動輪サスペンション軸１２ｇを有している。従動輪ユニット１２には、必要に応じてダンパーを設けてもよい。

【0048】

図８は、本実施の形態における従動輪ユニット１２の従動輪１２ａを示す分解図である。従動輪１２ａは全方向車輪であり、特にオムニホイール２０であることが望ましい。従動輪１２ａがオムニホイール２０である場合、従動輪１２ａは、車軸シャフト１２ｂを回転中心として車体外側から内側に向かって車軸シャフト１２ｂ先端に設けられたねじ部に接続され、車軸シャフト１２ｂに対して従動輪締結用ナット１２ｃにより車体外側から締結されることが望ましい。

【0049】

従動輪サスペンション第一リンク１２ｄと従動輪サスペンション第二リンク１２ｅとは、従動輪サスペンション軸１２ｇにより接続され、従動輪サスペンション第二リンク１２ｅは、従動輪サスペンション軸１２ｇ（揺動軸）を中心に揺動する。これにより、オムニホイール２０は、従動輪１２ａの車輪中心軸と垂直な面内を揺動する。

【0050】

図９は、本実施の形態における従動輪１２ａに用いられるオムニホイール２０の概念図である。オムニホイール２０とは、複数のローラ２２により構成される全方向車輪であり、ホイール２１の車輪外周上に外周を中心としてそれぞれが回転するローラ２２が並ぶことで、車輪回転方向とオムニホイール２０の車輪軸２３方向の移動を可能にする車輪である。

【0051】

なお、オムニホイールと呼ばれる全方向車輪は図９に示す構造以外にも存在し、本実施の形態に用いられるオムニホイールは図９の構成に限定されない。また、車輪はオムニホイールに限定されず、キャスター等の他の車輪であってもよい。

【0052】

図６に示したように、従動輪ユニット１２において、リンクや軸の配置は以下のような構成となる。従動輪ユニット１２が前輪の場合、従動輪サスペンション軸１２ｇは従動輪中心軸１２ｊより車体後方かつ車体鉛直方向下側に配置される。オムニホイール車輪軸２３は、図８に示した車軸シャフト１２ｂの中心軸と一致することが多い。

【0053】

また、従動輪サスペンションばね１２ｆは、従動輪サスペンション第一リンク１２ｄに設けられた従動輪サスペンションばね受け部１２ｉと従動輪サスペンション第二リンク１２ｅに設けられた従動輪サスペンションばね受け部１２ｉの間に配置される。

【0054】

このとき、従動輪サスペンションばね１２ｆは、従動輪中心軸１２ｊ及び従動輪サスペンション軸１２ｇより車体上側に位置し、従動輪サスペンション第二リンク１２ｅに対して、車体前方と車体下方の間の方向に復元力が働く向きで配置される。

【0055】

また、従動輪サスペンションばね１２ｆは、従動輪サスペンションばね１２ｆの下のリンクに対して、つまり従動輪の軸が取り付けられている側の従動輪サスペンション第二リンク１２ｅに対して、従動輪サスペンション軸１２ｇの周りにおける従動輪１２ａの重力に由来するモーメントにさらにモーメントを付加する方向に配置される。従動輪サスペンションばね１２ｆは、圧縮バネで自然長から圧縮された状態でセットされているため、従動輪サスペンションばね１２ｆが従動輪サスペンション第二リンク１２ｅに与える従動輪サスペンション軸１２ｇの周りのモーメントは、図７の反時計周りのモーメントとなるためである。

【0056】

従動輪ユニット１２が後輪として構成されるとき、軸の位置関係及びばねの位置は、従動輪ユニット１２が前輪として構成されるときと比べて、車体前後方向が逆転するように配置される。

【0057】

従動輪ユニット１２のサスペンションの可動域は、従動輪サスペンション軸１２ｇ周りの従動輪サスペンション第二リンク１２ｅの回転角度で定義される。可動域は、従動輪ストッパ１２ｈを設けることなどにより制限される。

【0058】

可動域を大きくするほど、従動輪サスペンションばね１２ｆにはストロークの大きいばねを用いる必要があり、ストロークを十分に活かすためには、ストロークの小さいばねに比べて剛性が低いものを選定することになる。

【0059】

可動域が大きい、または、ばねの剛性が小さいほど、段差接触時の衝撃や段差を降りたときの衝撃が吸収されやすくなり、路面の凹凸にして従動輪の車輪がなじみやすくなり、また、車体へ路面の凹凸による振動が伝わりづらくなる。ただし、その一方、急加速・急停止時に車体が揺れやすくなる。

【0060】

従動輪ストッパ１２ｈは、従動輪サスペンション第一リンク１２ｄに取り付けられたゴム材料のカラーであり、従動輪サスペンション第二リンク１２ｅが従動輪ストッパ１２ｈと接するとき、所望の可動域の限界となるよう設置されている。従動輪ストッパ１２ｈの締結部は、従動輪サスペンションばね１２ｆの変更を容易にするため、可動域内でアクセスできるように露出されることが望ましい。

【0061】

オムニホイール２０は、車輪の前後方向に存在する段差については通常の車輪と同様に車輪の外周により乗り越える一方、車輪の側方に存在する段差については車輪の外周上に配置されるローラ２２によって段差を乗り越える。このローラ２２は、オムニホイール２０の外径に比べ小さい外径を有する。

【0062】

一般的に、車輪の段差乗り越え性能は、車輪径が大きいほど、大きな段差を乗り越え可能となる。オムニホイール２０を用いて構成される車両は、オムニホイール２０のトー角が０以下または０に近い場合、車体側方に存在する段差に対する乗り越え性能が低くなる。

【0063】

そのため、従動輪１２ａがオムニホイール２０である場合には、従動輪ユニット１２に後述する構成を適用しながら求める車体仕様に対して設計パラメータを変更することで、電動車両１の走行性能を損なわない構成を実現できる。

【0064】

図１０は、本実施の形態における車体部２の車輪配置を示す図である。図１０では、フレーム１０と駆動輪ユニット１１と従動輪ユニット１２のみを示している。図１１は、本実施の形態における上面から見た車体部２の車輪配置の概念図である。

【0065】

従動輪ユニット１２の従動輪１２ａがオムニホイール２０であるとき、オムニホイール２０のトー角は、進行方向に対してトーアウトに設定される。つまり、従動輪ユニット１２が前輪として構成されるときは、前向き進行方向に対して前方が外側に開くように傾斜をつけて配置される。図１１に示すように、この時のトー角をθとする。

【0066】

この場合、従動輪ユニット１２内でのサスペンションの軸の位置関係を満たすため、駆動輪サスペンション第一リンク１１ｄが折れ曲がった構造とされるか、または駆動輪サスペンション第一リンク１１ｄが２つ以上の部品で構成され、その間で角度を付けるような構成とされる。このような角度を付けた部品を変更することで、トー角の設計パラメータの変更が、従動輪ユニット１２内で完結できるようになる。

【0067】

従動輪ユニット１２のオムニホイール２０のトー角θをトーアウトに設定することで、ローラ２２の外周に加えホイール２１の外周でも段差を乗り越えるため、トー角θが０の場合に比べ、側方の段差に対する乗り越え性能が向上する。

【0068】

また、電動車両１が直進している場合でもオムニホイール２０のローラ２２が回転するため、ローラ２２内も摩耗位置が常に変化し、トー角が０の場合に比べて耐久性が向上する。なお、従動輪ユニット１２が後輪として構成されるときは、従動輪ユニット１２は、前向き進行方向に対して後方が外側に開くように傾斜をつけて配置される。

【0069】

従動輪ユニット１２の従動輪１２ａは、前向き進行方向に対して前方が外側に開くように傾斜をつけて配置されることに加え、駆動輪ユニット１１の駆動輪タイヤ１１ａに比べて車体内側に配置される。例えば、従動輪１２ａの地面との接地面の中心は、駆動輪タイヤ１１ａの地面との接地面の中心より車体内側に配置される。

【0070】

従動輪１２ａが車体内側に配置されることで、旋回時に側方の段差に対して従動輪１２ａが接触する際に、段差に対して傾斜して接触するため、前方の段差に対する乗り越え性能を低下させずに、トー角が０でない場合と同様に、オムニホイール２０の外周とローラ２２の外周の双方で側方の段差を容易に乗り越えることができる。

【0071】

従動輪ユニット１２の従動輪１２ａの車体内側への配置は、図１１に示すように、従動輪１２ａの地面との接点と駆動輪タイヤ１１ａの地面との接点とを結ぶ線分に対して車体前後方向のなす角度Φにより設定される。

【0072】

つまり、車輪が内側に配置されるほど前述のなす角度Φは大きくなる。角度Φが大きいほど、側方の段差を乗り越える性能は向上されるものの、機器を搭載可能な車体内部の容積が小さくなる。

【0073】

本実施の形態においては、θが５°、Φが５°と設定されており、旋回して段差に侵入するときに全体で１０°となるようそれぞれの角度が設定されている。

【0074】

従動輪ユニット１２は、フレーム１０に対して所望の車輪位置となるよう締結される。このとき、左右の従動輪ユニット１２は、フレーム１０に対して左右対称となるように配置される。

【0075】

従動輪ユニット１２の締結においては、従動輪ユニット１２をフレーム１０に差し込んだ状態で締結するような方法をとってもよく、締結専用のブラケットやブロックなどの従動輪ユニット締結部１２ｋを、フレーム１０側、または従動輪ユニット１２側に設けてもよい。

【0076】

従動輪ユニット１２は、従動輪サスペンション第一リンク１２ｄの一部を車体前方向からフレーム１０に差し込み、従動輪サスペンション第一リンク１２ｄの左右からフレーム１０に締結される。

【0077】

従動輪の走行性能に係る仕様は、以下のようにして、従動輪ユニット１２内で変更ができる。段差性能や車体バランスに影響を与える車輪径は、従動輪１２ａを変更することで変更可能である。

【0078】

段差乗り越え性能や地面の凹凸への対応、及び、衝撃吸収の性能に影響を与えるサスペンションの特性は、可動域、従動輪サスペンションばね１２ｆのばね剛性、及び、ばねの長さやストローク、ばねを接続する従動輪サスペンション第一リンク１２ｄの従動輪サスペンションばね受け部１２ｉと従動輪サスペンション第二リンク１２ｅの従動輪サスペンションばね受け部１２ｉとの間の位置関係、従動輪サスペンション軸１２ｇと従動輪１２ａの中心軸との間の位置関係により決定される。これらは前述の位置関係を崩さない範囲で、求められる仕様に対して変更が可能である。

【0079】

また、従動輪１２ａの段差乗り越え性能、及び、耐久性に影響を与えるオムニホイール２０のトー角は、前述の通り、従動輪サスペンション第一リンク１２ｄの形状を変更することで設定が可能である。なお、従動輪１２ａは前向き進行方向に対して前方が外側に開くように傾斜をつけて配置される構成に限定されず、トー角を０に設定し、従動輪１２ａは平行にしてもよい。

【0080】

駆動輪タイヤ１１ａに対する従動輪１２ａの配置の位置関係は、従動輪ユニット１２の従動輪サスペンション第一リンク１２ｄ、従動輪サスペンション第二リンク１２ｅ、または車軸シャフト１２ｂを変更することによっても変更ができ、フレーム１０を変更することによっても変更ができる。

【0081】

電動車両１の制御部ユニット１３は、性能変更やメンテナンス性の観点から、以下のように構成される。すなわち、制御部ユニット１３は、上述のように機能ごとにまとめて構成され、図３に示したように、制御部筐体１３ａの内部にコンピュータや基板である制御部機器１３ｂが搭載される。

【0082】

制御部ユニット１３と、別の制御部ユニット１３、モータ１１ｂ、及び検出部ユニット１５などと接続する配線は、制御部筐体１３ａの１つの面に集められたコネクタ１３ｃを介して接続される。

【0083】

各制御部ユニット１３は、コネクタ１３ｃが車体外側を向くようにし、制御部筐体１３ａの側面に設けられた制御部締結部１３ｄを介してフレーム１０に、車体外側からボルトなどの締結部品を用いて締結される。

【0084】

電動車両１には、車体を動かすための動力源であるバッテリーが搭載される。バッテリーの方式は、車体備え付けの充電式でもよく、交換式でもよい。本実施の形態においては、電動車両１は、交換式のバッテリーユニット１４を搭載している。

【0085】

バッテリーユニット１４には、バッテリーコネクタ部、バッテリー固定部、フレーム１０との締結部があり、車体部２からバッテリー本体を取り外しできる構造を有している。バッテリーコネクタ部は、ばねと可動部を備えており、バッテリーの多少の動きに付随してコネクタが追従する構造をしている。バッテリーユニット１４は、図３に示すように、フレーム１０に対して直接取り付けられる。

【0086】

電動車両１には、電動車両１が周囲の状況を認識するための検出部ユニット１５が搭載されていてもよい。検出部ユニット１５から得られた情報は、制御部ユニット１３内の制御機器において処理される。それらの情報を元に電動車両１の動きが決定され、その判断を元に電動車両１は制御される。

【0087】

また、検出部ユニット１５は、ユニットとしてフレーム１０に締結され、検出したい情報に基づいてセンサの種類や配置場所が決定される。本実施の形態においては、センサとして二次元測域センサが用いられている。検出部ユニット１５は、車体部２に配置されてもよく、本体部３に搭載されてもよい。

【0088】

さらに、電動車両１は、後ろ側に倒れることを抑制することを目的として、転倒防止ユニット１６を搭載している。転倒防止ユニット１６では、駆動輪タイヤ１１ａや従動輪１２ａと比較して小さい直径を有する従動輪が、回転軸とともに搭載されている。

【0089】

電動車両１が後輪を中心に後ろ側へ倒れたときに所望の角度で地面と接地するような位置に、フレーム１０に対して外側から締結されるように配置される。例えば、転倒防止ユニット１６は、車体が後ろ側へ２５°程度倒れたときに接地するように配置されている。

【0090】

本実施の形態における電動車両１を使用する際には、車体外形上に外装を取り付けてもよい。但し、外装は各ユニットの変更及びメンテナンス性を維持するため、各ユニットへのアクセスがし易いように、分割された構造や固定された構造であることが望ましい。

【0091】

なお、本実施の形態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。

【産業上の利用可能性】

【0092】

本開示の電動車両は、電動車椅子や移動ロボット等の電動車両に広く利用することができる。

【符号の説明】

【0093】

１ 電動車両
２ 車体部
３ 本体部
４ 制御部
１０ フレーム
１１ 駆動輪ユニット
１２ 従動輪ユニット
１３ 制御部ユニット
１４ バッテリーユニット
１５ 検出部ユニット
１６ 転倒防止ユニット
１１ａ 駆動輪タイヤ
１１ｂ モータ
１１ｃ 減速機
１１ｄ 駆動輪サスペンション第一リンク
１１ｅ 駆動輪サスペンション第二リンク
１１ｆ 駆動輪サスペンションばね
１１ｇ 駆動輪サスペンション軸
１１ｈ 駆動輪ストッパ
１１ｋ タイヤ中心軸
１１ｍ 駆動輪ユニット締結部
１２ａ 従動輪
１２ｂ 車軸シャフト
１２ｃ 従動輪締結用ナット
１２ｄ 従動輪サスペンション第一リンク
１２ｅ 従動輪サスペンション第二リンク
１２ｆ 従動輪サスペンションばね
１２ｇ 従動輪サスペンション軸
１２ｈ 従動輪ストッパ
１２ｉ 従動輪サスペンションばね受け部
１２ｊ 従動輪中心軸
１２ｋ 従動輪ユニット締結部
１３ａ 制御部筐体
１３ｂ 制御部機器
１３ｄ 制御部締結部
２０ オムニホイール
２１ ホイール
２２ ローラ
２３ オムニホイール車輪軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】