Algum conteúdo deste aplicativo está indisponível no momento.
Se esta situação persistir, por favor entre em contato conoscoFale conosco & Contato
1. (WO2019065310) ELECTRICALLY POWERED VEHICLE
Document

明 細 書

発明の名称 電動車両

技術分野

0001  

背景技術

0002  

発明の概要

0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017  

図面の簡単な説明

0018  

発明を実施するための形態

0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13  

明 細 書

発明の名称 : 電動車両

技術分野

[0001]
 本発明は、ユーザが座った状態で走行路を走行可能な電動車両に関する。

背景技術

[0002]
 特開2004-16308号公報には、搭乗者であるユーザが座った状態で走行路を移動する電動車椅子(電動車両)が開示されている。この電動車椅子は、ユーザが座る椅子部と、椅子部の下方側でバッテリや駆動モータが設けられた車体部(主構造部)と、を有する。そして、電動車椅子は、勾配がある走行路において、ロータリエンコーダにより傾斜を検出し、検出した傾斜に基づきアクチュエータを駆動することで、座面を自動的に水平に保つように制御している。

発明の概要

[0003]
 しかしながら、特開2004-16308号公報に開示の電動車両は、走行路の勾配に応じて座面を水平に調整したとしても、勾配の走行中は座面の下方に存在する主構造部の重心と、搭乗者の荷重とのバランスがずれることになる。例えば、登り勾配では、椅子部自体が主構造部に対して後側に移動するため、搭乗者の荷重が主構造部の重心よりも後側にずれることになる。逆に、降り勾配では、椅子部自体が主構造部に対して前側に移動するため、搭乗者の荷重が主構造部の重心よりも前側にずれることになる。
[0004]
 すなわち、勾配がある走行路を走行する際に、電動車両は、ユーザの座面のみを調整しても、ユーザの荷重と主構造部の重心とが前後にずれることで、支持状態や走行自体が不安定となるという問題がある。特に、ユーザの座面の位置が高い場合には、荷重のずれの影響が大きくなる。
[0005]
 本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、走行路の勾配に応じて主構造部自体の傾斜を適切に調整することで、ユーザの支持状態を安定化し、より良好な走行を実現することができる電動車両を提供することを目的とする。
[0006]
 前記の目的を達成するために、本発明は、走行路を走行可能な電動車両であって、ユーザが座るシートと、前記シートを支持する主構造部と、前記主構造部に対して揺動可能に連結され、前記主構造部から所定方向に向かって延出するスイングアームと、前記主構造部の両側方にそれぞれ設けられ、前記走行路上を転動する一対の第1車輪と、前記スイングアームに設けられ、前記走行路上を転動する第2車輪と、前記主構造部と前記スイングアームの相対角度を調整可能な姿勢調整機構部と、勾配がある走行路を前記電動車両が走行した際に、前記勾配に関わる情報を検出する検出部と、前記検出部の検出情報に基づき前記姿勢調整機構部を制御し、前記主構造部を、前記勾配の影響を抑えた姿勢とする姿勢制御部と、を備えることを特徴とする。
[0007]
 この場合、前記シートは、前記主構造部の上方に配置されていることが好ましい。
[0008]
 また、前記スイングアームは、前記主構造部の底面から該主構造部の後方に延出しているとよい。
[0009]
 上記構成の場合に、前記姿勢調整機構部は、直線状に伸縮する調整用アクチュエータを含み、前記姿勢制御部は、前記電動車両の進行方向が登り勾配である場合に、前記調整用アクチュエータを伸長することにより前記主構造部を前方に傾斜させ、前記電動車両の進行方向が降り勾配である場合に、前記調整用アクチュエータが収縮することにより前記主構造部を後方に傾斜させるとよい。
[0010]
 さらに、前記調整用アクチュエータは、前記主構造部に連結されるアクチュエータ本体と、一端部が前記スイングアームに連結され、前記アクチュエータ本体の駆動下に進退するロッドと、を備えることが好ましい。
[0011]
 またさらに、前記アクチュエータ本体は、前記主構造部の上端部に回動自在に連結されているとよい。
[0012]
 上記構成に加えて、前記ロッドは、前記アクチュエータ本体から下方向に延出し、前記一端部が前記スイングアームに回動自在に連結されていることが好ましい。
[0013]
 さらにまた、前記姿勢調整機構部は、前記スイングアームの延出方向と、前記ロッドの延出方向との相対角度のずれを許容可能な緩衝部を有するとよい。
[0014]
 そして、前記第2車輪は、そのホイールの面方向が前記第1車輪のホイールの面方向と平行に配置された第1ローラと、且つ前記第1ローラの径方向外側の周縁部に、該周縁部周りに回転可能な複数の第2ローラと、を有するオムニホイールであるとよい。
[0015]
 また、前記主構造部は、前記一対の第1車輪を直接回転させる一対のインホールモータを備えるとよい。
[0016]
 さらに、前記姿勢制御部は、バッテリの電力を配分するドライブ装置に指令する構成であり、前記主構造部の内部には、前記バッテリ、前記ドライブ装置が収容されていることが好ましい。
[0017]
 本発明によれば、電動車両は、姿勢調整機構部、検出部、姿勢制御部を有することで、勾配がある走行路を走行する際に、主構造部とスイングアームの相対角度を調整して、主構造部自体の傾斜を適切に調整することができる。すなわち、電動車両は、主構造部の姿勢の制御により、ユーザの荷重と主構造部の重心が前後にずれることを抑えることが可能となる。従って、電動車両は、勾配がある走行路でも、ユーザの支持状態を安定的に構築し、走行の安定化を図ることができる。

図面の簡単な説明

[0018]
[図1] 本発明の一実施形態に係る電動車両を前側から見た斜視図である。
[図2] 電動車両を後側から見た斜視図である。
[図3] 図3Aは、電動車両の側面図である。図3Bは、電動車両の平面図である。
[図4] 電動車両の走行制御を行う構成を示すブロック図である。
[図5] 図5Aは、姿勢調整機構部を拡大して示す斜視図である。図5Bは、図5AのVB-VB線断面図である。
[図6] 図6Aは、前進時の操作部の操作を示す平面図である。図6Bは、電動車両の前進時の動作を示す側面図である。
[図7] 図7Aは、左旋回時の操作部の操作を示す平面図である。図7Bは、電動車両の左旋回時の動作を示す平面図である。
[図8] 図8Aは、左側の信地旋回時の操作部の操作を示す平面図である。図8Bは、電動車両の左側の信地旋回時の動作を示す平面図である。
[図9] 図9Aは、電動車両の走行制御を行う構成を示すブロック図である。図9Bは、姿勢制御部の内部構成を示すブロック図である。
[図10] 図10Aは、電動車両が登り勾配で傾いた状態を示す側面図である。図10Bは、登り勾配における電動車両の動作を示す概略側面図である。
[図11] 電動車両が登り勾配を走行する動作を示す側面図である。
[図12] 図12Aは、電動車両が降り勾配で傾いた状態を示す側面図である。図12Bは、降り勾配における電動車両の動作を示す概略側面図である。
[図13] 電動車両が降り勾配を走行する動作を示す側面図である。

発明を実施するための形態

[0019]
 以下、本発明について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
[0020]
 本発明の一実施形態に係る電動車両10は、図1に示すように、ユーザU(搭乗者:図6B参照)が座った状態で走行路200を走行可能な装置である。例えば、電動車両10は、通常は歩行によって移動するユーザUを任意に乗車可能として、ユーザUの移動を補助する。特に、電動車両10は、乗車中にユーザUを覆う大型のボディ等を備えないことで、ユーザビリティを大幅に高めた(乗降し易い)構成となっている。
[0021]
 また、本実施形態に係る電動車両10は、周知の電動車椅子に比べて、ユーザUが座る座面110aを高く(座面110aと足が乗るステップ面66aとの距離を長く)している。これにより、乗車状態でのユーザUの視線も高くなり、周囲の人(非搭乗者)とのコミュニケーションが容易となる。この場合、電動車両10の重心に対しユーザUからかかる荷重の位置も高くなるが、電動車両10は、その姿勢を適切に調整することで、走行時の安定化を図っている。以下、この電動車両10の構成について、具体的に説明していく。
[0022]
 電動車両10は、ユーザUの乗車状態で駆動力を発生させて走行を行う駆動走行部12と、この駆動走行部12に支持され、駆動走行部12の上方でユーザUが座るシート110を有する椅子部14と、を備える。なお、以下の説明では、図1中の矢印方向に基づき電動車両10の各構成の方向を指示するものとする。すなわち、シート110の斜め下方の傾斜によりユーザUの足が向けられる方向(紙面手前側)を前方向といい、その反対方向(紙面奥側)を後方向という。また、電動車両10に搭乗したユーザUの視点を基準とし、紙面右側を左方向、紙面左側を右方向、紙面上側を上方向、紙面下側を下方向という。
[0023]
 電動車両10の駆動走行部12は、走行路200に対し回転可能に接触する4つの車輪16(左右の駆動輪18、左右の従動輪20)を有する。さらに、駆動走行部12は、左右の駆動輪18を回転させる主構造部22を有する。また本実施形態において、左右の駆動輪18は、主構造部22の側部に設けられる一方で、左右の従動輪20は、図2に示すように、主構造部22から後方向に延出するスイングアーム24に設けられる。
[0024]
 図1及び図2に示すように、主構造部22は、骨格(外観)を構成するフレーム26を有し、このフレーム26の内部に左右の駆動輪18を電気的に回転駆動させる各構成を備える。例えば、各構成としては、バッテリ28があげられ、また図4に示すコンバータ30、ヒューズ組立体32、ドライブ装置34(パワードライブユニット:以下、PDU34という)、一対のモータユニット36(以下、MU36という)及び走行制御部38等があげられる。
[0025]
 主構造部22のフレーム26は、一対の外板40と、この一対の外板40の間に配置される一対の内板42と、外板40と内板42の間で上記の各構成の前側を覆う一対の前板44と、一対の外板40間で各構成の後側を覆う後板46と、を有する。また、フレーム26は、一対の外板40の間で車幅方向(左右方向)に延在する連結筒48を複数有する。外板40、内板42、前板44、後板46及び連結筒48は、例えば、アルミ合金により構成される。
[0026]
 図1に示すように、一対の外板40及び一対の内板42は、上下方向に沿って相互に平行に延在している。そして、一対の内板42の間(主構造部22の車幅方向中央部)に、バッテリ28が取り出し可能に配置される。また、左側の外板40と内板42の間、及び右側の外板40と内板42の間に、コンバータ30、ヒューズ組立体32及び一対のPDU34が取り出し不能に収容される。
[0027]
 詳細には、一対の内板42の間は、前方が開放された前面開放部52aとなっており、この前面開放部52aの後側にバッテリ28の配置空間52が形成されている。配置空間52の天井には、バッテリ28の上端を引っ掛け可能なバッテリラッチ54が設けられている。バッテリラッチ54は、天井に固定される固定体54aと、固定体54aに対し揺動自在に取り付けられ前方に延びるフック54bと、を含む。また、配置空間52の床には、バッテリ28の下端が挿入されることで、嵌合保持する図示しない嵌合体が設けられている。
[0028]
 バッテリ28は、ユーザU等により前面開放部52aから配置空間52に挿入された際に、その下端部が嵌合体に挿入され、この状態で上端部にフック54bが引っ掛かる。これにより、バッテリ28は、配置空間52からの不意の離脱が防止される。バッテリ28を取り出す際には、ユーザUがバッテリラッチ54を操作し、フック54bとバッテリ28の引っ掛かりが解除されることで、バッテリ28が配置空間52から取り出し可能となる。
[0029]
 また図4に示すように、コンバータ30は、過電流を防止するヒューズ組立体32を介してバッテリ28に接続されている。このコンバータ30は、バッテリ28が出力する直流電圧を、PDU34に適合する電圧に変換する。
[0030]
 PDU34は、コンバータ30から出力された直流電力を、モータに適用可能な三相交流電力に変換して伝達する機能を有している。そして、PDU34は、走行制御部38の駆動指令や後述する姿勢制御部90の駆動指令に基づき、一対のMU36、及び後述する姿勢調整機構部86の調整用アクチュエータ92に適宜の電力を供給するドライバとしての機能を有している。電動車両10は、調整用アクチュエータ92が直流電力で駆動する構成の場合、コンバータ30から調整用アクチュエータ92に電力供給する構成でもよい。
[0031]
 一対のMU36は、左右の駆動輪18の内部にそれぞれ設けられている(以下、左側に配置されるものを左MU36Lともいい、右側に配置されるものを右MU36Rともいう)。つまり、一対のMU36(左MU36L及び右MU36R)は、インホールモータとして構成されている。図1及び図4に示すように、各MU36は、前板44の下部側に突出するように設けられたホルダ44aにモータ本体56の基端部が固定されている。そして、各モータ本体56のシャフトが一対の駆動輪18の径方向外側のホイール60に連結されている。左MU36L及び右MU36Rは、PDU34からの電力の伝達に基づき、相互に同じ回転運動を行うことができ、また異なる回転運動を行うことができる。
[0032]
 すなわち、一対の駆動輪18(左駆動輪18L、右駆動輪18R)は、左MU36L及び右MU36Rにより独立的に回転し接触している走行路200上を転動する、本発明の第1車輪を構成している。この一対の駆動輪18は、所望の弾性力を有するように構成された円環状のゴム部58と、中心の回転軸(モータ本体56のシャフト)から径方向外側に広がりゴム部58の内側を支持する円盤状のホイール60とを有する。
[0033]
 ゴム部58は、例えば、ウレタン樹脂を射出成形することによって成形され得る。左駆動輪18L及び右駆動輪18Rの各ホイール60は、相互に平行に配置されている。一対の駆動輪18は、その直径が従動輪20の直径に比べて大きく形成されていることで、走行路200の多少の凹凸を乗り越えることが可能となっている。
[0034]
 一方、走行制御部38は、図4に示すように、プロセッサ、メモリ及び入出力インターフェースを有する電子制御ユニット(ECU)として構成される。走行制御部38は、椅子部14に設けられた操作部114の操作情報を受信及び処理して、電動車両10の走行を主に制御する。走行制御部38による電動車両10の制御については後述する。
[0035]
 また図1及び図3Aに示すように、フレーム26は、主構造部22の下部構造として、一対の駆動輪18に挟まれるように、固定底部62、ステップ用ヒンジ部64及びステップ66を有している。固定底部62は、主構造部22に連結されると共に、前板44から前方向に(走行路200の路面に沿って)短く突出している。ステップ用ヒンジ部64は、固定底部62の幅方向中央部に設けられ、ステップ66を回動可能に連結している。
[0036]
 ステップ66は、固定底部62側から外側(前側)に向かって幅広に形成され、ユーザUの足(足裏)が配置可能なステップ面66aを上面に有する(図3Bも参照)。このステップ66は、ステップ用ヒンジ部64により、固定底部62の突出方向と平行な第1回動位置A1と、第1回動位置A1と略直交し突出端が上方向を向く第2回動位置A2との間で回動する。すなわち、電動車両10は、第2回動位置A2にステップ66を配置することで、保管時に省スペース化が図られる。その一方で、使用時に第1回動位置A1にステップ66を配置することでユーザUの足を載せる場所を形成する。
[0037]
 さらに、電動車両10は、フレーム26の一対の外板40に連結され、ステップ66と一対の駆動輪18との間に配置される一対の車輪フェンダ68を有する。車輪フェンダ68は、ユーザUの足が駆動輪18に接触することを防止する。
[0038]
 図2、図3A及び図5Aに示すように、駆動走行部12のスイングアーム24は、主構造部22から延出してその延出端部に従動輪20を有することで、駆動輪18と共に電動車両10を走行可能に支える。このスイングアーム24は、フレーム26の固定底部62の底面に連結され後方向に向かって延在する一対の延在管体70と、一対の延在管体70の間を架橋する架橋管体72と、を有する。
[0039]
 詳細には、一対の延在管体70は、左駆動輪18Lの近傍位置に連結される左延在管体70Lと、右駆動輪18Rの近傍位置に連結される右延在管体70Rと、で構成される。一対の延在管体70は、主構造部22に対し揺動可能な一対の軸受け構造74(ピボット)を介して固定底部62に連結されている。
[0040]
 図5Bに示すように、軸受け構造74は、固定底部62に連結され下方に隆起部76aを有するテーブル76と、延在管体70に連結される支承部78と、隆起部76aに固定される軸支ピン79と、軸支ピン79及び支承部78の間に設けられ支承部78を回動自在に支持する軸受け本体80と、を含む。軸支ピン79は、ナット79aにより軸受け構造74に離脱不能に連結されている。軸受け本体80は、例えば、支承部78の内側で軸支ピン79上を転動する複数のボールやころ等の要素を有する転がりラジアル軸受けを採用するとよい。なお、軸受け構造74は、主構造部22とスイングアーム24を回動自在に連結する構造であれば、特に限定されないことは勿論である。
[0041]
 図2に戻り、左延在管体70Lは、後方に延在した延在端部に左従動輪20Lを連結しており、右延在管体70Rは、後方に延在した延在端部に右従動輪20Rを連結している。これら左従動輪20L、右従動輪20Rは、電動車両10が駆動輪18の回転駆動に伴い走行路200を走行した際に、走行路200の摩擦によって従動回転する本発明の第2車輪である。
[0042]
 また本実施形態において、一対の従動輪20(左従動輪20L、右従動輪20R)は、オムニホイールとして構成されている。すなわち、各従動輪20は、2重の第1ローラ82を有すると共に、この第1ローラ82の径方向外側の周縁部82aに、この周縁部82a周りに回転可能な複数の第2ローラ84を有する。2重の第1ローラ82は、周縁部82aを支持するホイール82bの面方向が駆動輪18のホイール60の面方向と平行に配置されている。また、複数の第2ローラ84は、樽型に形成され、一の第1ローラ82と、隣接する他の第1ローラ82とで周方向に位相がずれるように配置される。このように構成された従動輪20は、第1ローラ82の回転による電動車両10の前後方向だけではなく、第2ローラ84の回転による左右方向にも自由に動くことができる。
[0043]
 一方、スイングアーム24の架橋管体72は、一対の延在管体70の延在方向の途中位置に設けられ、電動車両10の車幅方向に延在している。架橋管体72の幅方向中央部には、姿勢調整機構部86を連結するための台部72aが一体成形されている。
[0044]
 ここで、本実施形態に係る電動車両10(駆動走行部12)は、姿勢調整機構部86によって主構造部22とスイングアーム24の相対角度を調整する構成となっている。姿勢調整機構部86は、主構造部22が位置している走行路200の勾配に関わる情報を検出する検出部88と、検出部88の検出情報を処理する姿勢制御部90(図4、図9A参照)と、姿勢制御部90の駆動指令下に直線状に伸縮する調整用アクチュエータ92と、を有する。
[0045]
 検出部88は、主構造部22の上端部に連結固定されると共に、姿勢制御部90に情報通信可能に接続される。この検出部88は、走行路200の勾配による主構造部22の傾きの変化を検出して、その検出情報を姿勢制御部90に定期的(又は姿勢制御部90の指令下)に出力する。検出部88としては、例えば、電動車両10の3軸方向(前後方向、左右方向及び上下方向)の角速度を検出可能なジャイロセンサを適用することが好ましい。なお、検出部88の設置位置は、特に限定されず、電動車両10の適宜の位置に設けられるとよい。
[0046]
 姿勢制御部90は、プロセッサ、メモリ及び入出力インターフェースを有する電子制御ユニット(ECU)として構成され、例えば、主構造部22内(外板40と内板42の間)の適宜の位置に収容固定されている。なお、姿勢制御部90は、走行制御部38が設けられている制御基板(電子制御ユニット)に併設されていてもよい。姿勢制御部90は、検出情報(走行路200の勾配に伴う主構造部22の傾斜の変化)を定常的に監視し、勾配の変化に基づき調整用アクチュエータ92に駆動指令を出力する。この姿勢制御部90による電動車両10の制御については後述する。
[0047]
 図2及び図5Aに示すように、調整用アクチュエータ92は、主構造部22の後方且つ幅方向中央部に設けられる。この調整用アクチュエータ92は、アクチュエータ本体94と、アクチュエータ本体94に設けられ進退自在に変位するロッド96と、を有する。本実施形態において、調整用アクチュエータ92は、アクチュエータ本体94を上側に配置し、このアクチュエータ本体94からロッド96を下方向に延出させている。なお、調整用アクチュエータ92は、アクチュエータ本体94とロッド96の上下位置が逆になっていてもよい。
[0048]
 アクチュエータ本体94は、ロッド96を直線状に進退させる図示しない機械構造を内部に有する。機械構造の種類は、特に限定されず、ボールネジ機構やエアシリンダ機構等を採用可能であり、本実施形態ではボールネジ機構を適用している。この場合、アクチュエータ本体94は、ロッド96の進退量に基づく交流電力がPDU34からモータ(不図示)に供給され、モータの回転運動をロッド96の直動運動に変換する。
[0049]
 また、アクチュエータ本体94は、本体側取付構造98を介して主構造部22のフレーム26に連結される。本体側取付構造98は、一対の内板42に連結固定され側面視でL字状に形成された連結体100と、アクチュエータ本体94の上端に一体成形された上端突部102と、で構成される。上端突部102は、左右方向外側に突出する一対のピン102aを有し、連結体100は、一対のピン102aを各々回動自在に挿入する一対の孔部100aを有する。これにより、アクチュエータ本体94は、主構造部22の上端部に対して回動自在に連結される。
[0050]
 一方、アクチュエータ本体94から下方向に延出するロッド96の端部は、ロッド側取付構造104を介してスイングアーム24の台部72aに連結される。ロッド側取付構造104は、ロッド96に連結される筒状装着体106と、筒状装着体106と台部72aとの間に設けられる緩衝部材108と、を含む。
[0051]
 筒状装着体106は、緩衝部材108に固定される固定底壁106aから上方向に突出する一対の突出片106bを有し、この突出片106bの上部には、ロッド96に形成された一対のピン96aが各々挿入される孔部106cが設けられている。すなわち、ロッド96は、筒状装着体106によりスイングアーム24に対して回動自在に連結されている。
[0052]
 緩衝部材108は、適度な弾性力と剛性を有する短尺な円柱状に形成されている。この緩衝部材108は、スイングアーム24にかかる振動等を緩衝する。また緩衝部材108は、スイングアーム24とロッド96の相対的な角度変化を許容しつつ、ロッド96の進退量をスイングアーム24に伝達させる。この種の緩衝部材108を構成する材料としては、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム等の熱硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマー、或いは他のエラストマー等があげられる。
[0053]
 次に、図1、図2及び図3Bを参照して、上記の駆動走行部12に支持される椅子部14について説明する。椅子部14は、シート110、一対のシートポスト112、操作部114及び乗車支持ハンドル116を備える。
[0054]
 シート110は、上述した主構造部22の上方に配置され、その上面にユーザUが座る座面110aを有している。シート110は、平面視で、主構造部22よりも前後方向及び左右方向に大きく形成されている。このシート110は、ユーザUが直接座りその荷重を受ける主要座部118と、主要座部118の左右方向及び後方向を囲う周辺部120と、を有する。主要座部118は、後側から前側に向かって下方向に滑らかに湾曲しており、ユーザUの乗車状態で、両足を適度な角度にガイドする。周辺部120は、主要座部118の縁部から斜め上方に迫り上がっており、ユーザUの臀部を主要座部118に寄せる。
[0055]
 一対のシートポスト112は、上下方向に延在して上記のシート110を支持し、主構造部22に対しシート110を所定の高さ位置に保持する。一対のシートポスト112の上端部には、シート110に連結すると共に、シート110の傾き(シート110の前端の上下位置)を変動可能なシート用ヒンジ部122(図3A参照)が設けられている。
[0056]
 また、一対のシートポスト112は、シートブラケット124を介して主構造部22のフレーム26に各々連結固定されている。各シートブラケット124は、各シートポスト112の外部から装着可能なブロック状に形成されている。このシートブラケット124は、主構造部22(一対の内板42)のうち後方向に突出している部分にネジ止めされると共に、主構造部22の底部にネジ止めされることで、シートポスト112の直立状態を強固に支持する。
[0057]
 さらに、一対のシートポスト112は、固定筒126と、固定筒126内に変位自在に挿入される可動筒128とで構成され、可動筒128を固定筒126に対し相対的に昇降させることで、シート110の高さを調整する高さ調整機構部130を有する。高さ調整機構部130は、シート110の下側且つ側方(図2中では右方向)に昇降ハンドル132を備え、ユーザUによる昇降ハンドル132の操作下にシート110を昇降させる。
[0058]
 一方、操作部114は、シート110の下側から側方(図1中では右方向)に延在して途中位置から前方且つ上方に延在する支持バー134と、支持バー134の延在端部に取り付けられユーザUの手により操作される操作本体136と、を備える。また、操作部114は、走行制御部38に対して有線又は無線により情報通信可能に接続されている。
[0059]
 操作本体136は、前後方向に長い箱状に形成されている。操作本体136の上面には、電動車両10の電源のオン/オフを切り換えるスイッチ138と、乗車状態でユーザUの手が置かれて電動車両10の走行を操作可能な円盤状の操作子140と、が設けられている。
[0060]
 操作子140は、操作本体136に対して前方向、後方向、左斜め前方向、右斜め前方向に相対移動可能である。さらに、操作子140は、操作本体136に対して時計回り及び反時計回りに相対回転可能となっている。操作子140と操作本体136との間には、操作子140の移動により弾性変形する図示しない弾性部材が配置されており、操作子140は、ユーザUが手を放すと、弾性部材の復元力により元の位置に復帰する。操作部114は、ユーザUによる操作子140の操作(相対移動や相対回転、操作停止)をリアルタイムに検知して、操作情報として走行制御部38に送信する。
[0061]
 また、椅子部14の乗車支持ハンドル116は、パイプ状に形成され、シート110の下側から側方(支持バー134に対しシート110を挟んだ反対側:図1中では左方向)に突出している。また乗車支持ハンドル116は、斜め上方向に傾斜しつつ、前後方向に延在する把持予定部116aを有し、ユーザUは、乗車状態で、この把持予定部116aを把持する。
[0062]
 次に、本実施形態に係る電動車両10の制御について説明する。
[0063]
 図4に示すように、電動車両10は、走行路200を走行する際に、操作部114、走行制御部38、PDU34及び一対のMU36(左MU36L、右MU36R)により、一対の駆動輪18(左駆動輪18L、右駆動輪18R)を転動させる。すなわち、操作部114は、ユーザUによる操作子140の操作を検出して、走行制御部38に操作情報を送信する。走行制御部38は、受信した操作情報を適宜処理して、PDU34への動作指令を生成し、この動作指令を出力する。
[0064]
 PDU34は、コンバータ30から供給された電力を三相交流の電力とし、受信した動作指令に含まれる左MU36Lの回転速度(トルク等を含む)に基づき適宜の電力を左MU36Lに供給する。同様に、受信した駆動指令に含まれる右MU36Rの回転速度に基づき適宜の電力を右MU36Rに供給する。これにより左MU36L及び右MU36Rは、独立的に左駆動輪18L及び右駆動輪18Rを転動させつつ相互に協働し合い、電動車両10の走行を行う。
[0065]
 例えば、図6Aに示すように、ユーザUが操作子140を前方向に押したとする。走行制御部38は、この操作情報に基づき、PDU34に前進方向の回転動作を行う動作指令を出力する。これにより、PDU34は、左MU36L及び右MU36Rを回転駆動させ、左駆動輪18L及び右駆動輪18Rを前進方向(左側面視で左駆動輪18Lを反時計回り、右側面視で右駆動輪18Rを時計回り)に同じ回転速度で回転させる。そのために、図6Bに示すように、電動車両10が前方向に直進する。
[0066]
 なお、操作部114は、ユーザUの操作子140の操作量の情報を出力し、走行制御部38は、この操作量に比例して左MU36L及び右MU36Rの回転速度を変化させる動作指令を出力する構成であるとよい。これにより例えば、ユーザUが操作子140を微量に操作した場合には、電動車両10が遅く直進するようになり、ユーザUが操作子140を多量に操作した場合には、電動車両10が速く直進するようになる。
[0067]
 なお、電動車両10は、ユーザUが手を操作子140から放し、操作子140が戻る(つまりユーザUの押圧操作がない)ことで停止を行う。移動状態から停止する際、走行制御部38は、操作子140が元に戻った操作情報を受信すると、PDU34に速度をゼロ(逆トルク)とする動作指令を出力する。これにより左MU36L及び右MU36Rは、回生ブレーキをかけて、電動車両10を停止させる。停止時の回生エネルギーは、バッテリ28に充電されてもよい。
[0068]
 また図示は省略するが、ユーザUが操作子140を後方向に引いた場合、走行制御部38は、この操作情報を受信すると、PDU34に後退方向(前進方向と逆回り)の回転動作を行う動作指令を出力する。これにより、左MU36L及び右MU36Rは、左駆動輪18L及び右駆動輪18Rを同じ回転速度で回転させて、電動車両10が後方向に後退する。なお、電動車両10を後退させる場合も、ユーザUの操作子140の操作量に応じて後退速度を可変にするとよい。
[0069]
 また例えば、図7Aに示すように、ユーザUが操作子140を左斜め前方に押したとする。走行制御部38は、この操作情報を受信すると、PDU34に対し左MU36Lを低速で回転させ、右MU36Rを高速で回転させる動作指令を出力する。これにより、左MU36Lが遅く回転する一方で、右MU36Rが速く回転する回転差が生じることになり、図7Bに示すように、電動車両10は、現在位置から前方に進みつつ、左旋回することができる。この際、左従動輪20L及び右従動輪20Rは、第2ローラ84を適度に回転させつつ、第1ローラ82が駆動輪18に追従する。
[0070]
 なお、電動車両10を旋回させる場合も、ユーザUの操作子140の操作量に応じて旋回速度を可変に構成するとよい。また図示は省略するが、ユーザUが操作子140を右斜め前方に押すと、電動車両10は右旋回を行う。この際、走行制御部38、PDU34、左MU36L、右MU36Rは上記と逆の動作を行う(具体的な説明は省略する)。
[0071]
 さらに例えば、図8Aに示すように、ユーザUが操作子140を反時計回りに回転させたとする。走行制御部38は、この操作情報を受信すると、左MU36Lを前進方向と逆方向(後退方向)に回転させ、右MU36Rを前進方向のまま回転動作させる動作指令をPDU34に出力する。このため図8Bに示すように、左駆動輪18Lが後方に進む一方で右駆動輪18Rが前方に進む。この際、左MU36Lと右MU36Rは、回転方向が逆向きでも、回転速度は同一となっている。そのため、電動車両10にヨー方向の回転モーメントがかかって、現在位置を殆どずらすことなく左側(反時計回り)に信地旋回する。この信地旋回は、ユーザUが操作子140の回転操作を止めると、左MU36L及び右MU36Rが回生ブレーキをかけることで停止する。
[0072]
 なお、信地旋回も、ユーザUの操作子140の操作量(回転量)に応じて旋回速度を可変に構成してよい。また図示は省略するが、ユーザUが操作子140を時計回りに回転させると、電動車両10は右側(時計回り)に信地旋回する。この際、走行制御部38、PDU34、左MU36L、右MU36Rは、上記と逆の動作を行う(具体的な説明は省略する)。
[0073]
 そして、電動車両10は、図9Aに示すように、検出部88、姿勢制御部90、調整用アクチュエータ92によって、走行制御とは別に姿勢制御を行う構成となっている。なお、姿勢制御部90は、走行制御部38から走行に関わる情報を受信して、電動車両10の速度情報を反映した姿勢制御を行う構成でもよい(図9A中の点線参照)。逆に、走行制御部38も、姿勢制御部90から姿勢に関わる情報を受信して、電動車両10の姿勢情報を反映した走行制御を行う構成でもよい(図4も参照)。
[0074]
 姿勢制御では、駆動輪18を側方に有する主構造部22と、主構造部22から延出し従動輪20を側方に有するスイングアーム24との相対角度を、調整用アクチュエータ92を伸縮することで変化させる(図3Aも参照)。これにより、主構造部22自体の姿勢が調整される。具体的には、姿勢制御部90は、姿勢制御を実施する機能部として、検出情報取得部142及びロッド制御指令部144を備える。
[0075]
 検出情報取得部142は、走行路200の勾配により主構造部22が傾いた際に、主構造部22に固定されている検出部88から勾配の変化(検出情報)を取得する。
[0076]
 ロッド制御指令部144は、検出情報取得部142が受信した勾配の変化に基づき、調整用アクチュエータ92のロッド96の伸縮や状態維持を、PDU34に指令する。例えば、ロッド制御指令部144は、検出部88の検出情報が水平から傾いている場合に、検出部88の検出が水平となるまでロッド96の伸長方向への移動又は収縮方向への移動の指令を行う。なお、検出部88の検出情報が水平である場合には、ロッド96の状態維持を継続する(ロッド96を動作させない)。
[0077]
 PDU34は、姿勢制御部90からの駆動指令に基づく三相交流の電力を調整用アクチュエータ92に供給することでロッド96を進出又は後退させる。換言すれば、本実施形態における姿勢制御では、主構造部22の姿勢(調整用アクチュエータ92のロッド96の移動状態)を検出部88により監視し、その監視結果を姿勢制御部90側に戻すフィードバック制御を実施している。これにより電動車両10は、スイングアーム24が変動する要素(走行路200の勾配や走行路200における他の外乱等)に応じて、調整用アクチュエータ92を適切に伸縮することが可能となる。なお、姿勢制御部90は、検出部88の検出値に基づき、走行路200の勾配又はロッド96の伸縮量を算出し、算出値に基づきPDU34の駆動指令を行うフィードフォワード制御を行ってもよい。
[0078]
 例えば図10Aに示すように、電動車両10は、勾配がある走行路200を登る方向に進行する(登り勾配202を進む)際に、走行路200の勾配により、主構造部22自体が鉛直方向に対して後側に傾斜する。そのため、検出部88が後方の傾斜(勾配の変化)を検出することになる。なお、検出部88は、登り勾配202の勾配が徐々に変化する場合は、その都度変化を検出して姿勢制御部90に検出情報を送信する。
[0079]
 この場合、姿勢制御部90は、検出情報に基づきロッド制御指令部144により、検出部88の後方の傾斜を水平に戻す駆動指令をPDU34に出力する。これにより、PDU34から調整用アクチュエータ92に適宜の電力が供給され、調整用アクチュエータ92が作動する。
[0080]
 図10Bに示すように、アクチュエータ本体94は、登り勾配202に応じてロッド96を進出させる。すなわち調整用アクチュエータ92全体が伸長する。このため、スイングアーム24は、軸受け構造74を基点に回動する。平地における主構造部22の重心位置の鉛直姿勢に対する相対角度がθ1であるとすると、登り勾配202では、回動に伴いより大きな相対角度であるθ2に移行する。
[0081]
 これにより図11に示すように、登り勾配202では、シート110(椅子部14)の後部がスイングアーム24に対して上方に上がることになる(尻上がりになる)。つまり、電動車両10は、登り勾配202に対応して主構造部22の姿勢がθ2-θ1だけ前傾することになり、電動車両10自体の重心が前方に移動して安定的に走行することができる。
[0082]
 一方、図12Aに示すように、電動車両10は、勾配がある走行路200を降る方向に進行する(降り勾配204を進む)際に、走行路200の勾配により、主構造部22自体が鉛直方向に対して前側に傾斜する。そのため、検出部88が前方の傾斜(勾配の変化)を検出することになり、姿勢制御部90はこの前方の傾斜に応じて、検出部88を水平に戻す駆動指令をPDU34に出力する。これにより、PDU34は、調整用アクチュエータ92に走行路200の勾配に応じてロッド96を後退させる電力供給を行う。
[0083]
 図12Bに示すように、アクチュエータ本体94は、降り勾配204に応じてロッド96を後退させる。すなわち調整用アクチュエータ92全体が収縮する。このため、スイングアーム24は、平地における主構造部22の重心位置の鉛直姿勢に対する相対角度がθ1であるとすると、回動に伴い降り勾配204では、小さな相対角度であるθ2に移行する。
[0084]
 これにより図13に示すように、降り勾配204では、シート110(椅子部14)の後部がスイングアーム24に対して下方に下がることになる(尻下がりになる)。つまり、電動車両10は、降り勾配204に対応して主構造部22の姿勢がθ1-θ2だけ後傾となり、その結果、電動車両10自体の重心が後方に移動して安定的に走行することが可能となる。
[0085]
 また、走行路200を降る場合に、走行制御部38は、姿勢制御部90から走行路200の勾配の情報を受信することで、一対の駆動輪18の回転速度を同時に低下させるとよい。これにより電動車両10は、降り勾配204において平地よりも遅い速度で(ブレーキをかけながら)進行することができる。
[0086]
 以上のように、電動車両10は、姿勢調整機構部86、検出部88、姿勢制御部90を有することで、登り勾配202又は降り勾配204を走行する際に、主構造部22とスイングアーム24の相対角度を調整して、主構造部22自体の傾斜を勾配に対応させることができる。すなわち、電動車両10は、主構造部22の姿勢を調整することで、ユーザUの荷重と主構造部22の重心が前後方向にずれることを抑えて走行する。従って、電動車両10は、勾配がある走行路200でも、充分に安定した走行を行うことができる。
[0087]
 しかも、この電動車両10は、シート110が主構造部22の上方に配置されていることで、ユーザUの座面110aが高くなる。これにより、ユーザUの視線が高くなり、周囲の非搭乗者からの圧迫感が和らぎ、コミュニケーションを良好に行うことができる。またこのように座面110aが高い場合でも、電動車両10は、ユーザUの荷重と主構造部22の重心のずれを抑制するので、安定的な走行を実現できる。
[0088]
 そして、電動車両10は、スイングアーム24が主構造部22の底面から後方向に延出していることで、ユーザUの乗車時等にスイングアーム24が邪魔になることがない。また、スイングアーム24は、主構造部22を下から支えることで、主構造部22の重量を良好に分散させることができる。
[0089]
 さらに、電動車両10は、直線状に伸縮する調整用アクチュエータ92を有することで、主構造部22の傾斜を簡単に調整することができる。つまり、登り勾配202を走行する際には、調整用アクチュエータ92が伸長し、降り勾配204を走行する際には、調整用アクチュエータ92が収縮することで、主構造部22の姿勢を安定化させる。
[0090]
 この場合、調整用アクチュエータ92は、アクチュエータ本体94を主構造部22に連結し、ロッド96をスイングアーム24に連結していることで、スイングアーム24にかかる荷重を軽くして主構造部22に対する揺動を容易化することができる。
[0091]
 上記構成に加えて、電動車両10は、アクチュエータ本体94が主構造部22の上端部に回動自在に連結されていることで、調整用アクチュエータ92の伸縮に伴う作動力を主構造部22の上端部側に伝達することが可能となる。これにより、支点に対し作用点が離れることになり、主構造部22の姿勢の調整をスムーズに行うことができる。
[0092]
 さらにまた、電動車両10は、ロッド96がスイングアーム24に回動自在に連結されていることで、主構造部22とスイングアーム24の相対角度が変化しても、調整用アクチュエータ92の伸縮に伴う作動力を良好に伝達することができる。
[0093]
 またさらに、姿勢調整機構部86は、緩衝部材108を有することで、調整用アクチュエータ92の傾きを容易に許容することが可能となる。
[0094]
 そして、電動車両10は、従動輪20がオムニホイールであることで、通常の旋回時や信地旋回時に、駆動輪18の回転に対し従動輪20を確実に追従回転させる。そのため、安定的な旋回を行うことができる。
[0095]
 また、電動車両10は、一対の駆動輪18をそれぞれ回転させるインホールモータを有することで、多様な旋回動作を実現することができる。
[0096]
 電動車両10は、主構造部22にバッテリ28やドライブ装置等の重量物を収容することで、走行を安定化させることができ、しかも、姿勢調整機構部86により姿勢が安定化するので、より一層安定的に走行することができる。
[0097]
 なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、発明の要旨に沿って種々の改変が可能である。例えば、本実施形態に係る電動車両10は、車両自体の軽量化のため主構造部22を外部に露出させた構成としているが、電動車両10は、例えば、適宜の箇所(主構造部22等)をカウルで覆い意匠性を高めた構成でもよい。
[0098]
 また、本実施形態に係る電動車両10は、主構造部22に駆動輪18、スイングアーム24に従動輪20を設けているが、本発明は、この構成に限定されず、主構造部22に従動輪20、スイングアーム24に駆動輪18が設けられてもよい。また、本実施形態に係るスイングアーム24は、主構造部22の後方に延出しているが、この構成に限定されず、例えばスイングアーム24を前方に延出させた構成としてもよい。スイングアーム24が前方に延出した構成では、姿勢調整機構部86も主構造部22の前側に設けられることが好ましい。
[0099]
 また、従動輪20は、左右一対で設けられていなくてもよく、少なくとも1以上設けられていればよい。さらに従動輪20は、オムニホイールを適用せずに、通常(駆動輪18と同様の構成)の車輪でもよい。一方、駆動輪18を回転させる構成も、インホールモータに限定されず、MU36と駆動輪18の間にギア機構やトランスミッション等が設けられていてもよい。
[0100]
 電動車両10は、椅子部14の構成も、任意に設計してよく、例えば背もたれ付きのシートを採用してもよく、図示しないベルト等によりユーザUをシート110に固定させる構成でもよい。

請求の範囲

[請求項1]
 走行路を走行可能な電動車両であって、
 ユーザが座るシートと、
 前記シートを支持する主構造部と、
 前記主構造部に対して揺動可能に連結され、前記主構造部から所定方向に向かって延出するスイングアームと、
 前記主構造部の両側方にそれぞれ設けられ、前記走行路上を転動する一対の第1車輪と、
 前記スイングアームに設けられ、前記走行路上を転動する第2車輪と、
 前記主構造部と前記スイングアームの相対角度を調整可能な姿勢調整機構部と、
 勾配がある走行路を前記電動車両が走行した際に、前記勾配に関わる情報を検出する検出部と、
 前記検出部の検出情報に基づき前記姿勢調整機構部を制御し、前記主構造部を、前記勾配の影響を抑えた姿勢とする姿勢制御部と、を備える
 ことを特徴とする電動車両。
[請求項2]
 請求項1記載の電動車両において、
 前記シートは、前記主構造部の上方に配置されている
 ことを特徴とする電動車両。
[請求項3]
 請求項1又は2記載の電動車両において、
 前記スイングアームは、前記主構造部の底面から該主構造部の後方に延出している
 ことを特徴とする電動車両。
[請求項4]
 請求項3記載の電動車両において、
 前記姿勢調整機構部は、直線状に伸縮する調整用アクチュエータを含み、
 前記姿勢制御部は、
 前記電動車両の進行方向が登り勾配である場合に、前記調整用アクチュエータを伸長することにより前記主構造部を前方に傾斜させ、
 前記電動車両の進行方向が降り勾配である場合に、前記調整用アクチュエータが収縮することにより前記主構造部を後方に傾斜させる
 ことを特徴とする電動車両。
[請求項5]
 請求項4記載の電動車両において、
 前記調整用アクチュエータは、前記主構造部に連結されるアクチュエータ本体と、一端部が前記スイングアームに連結され、前記アクチュエータ本体の駆動下に進退するロッドと、を備える
 ことを特徴とする電動車両。
[請求項6]
 請求項5記載の電動車両において、
 前記アクチュエータ本体は、前記主構造部の上端部に回動自在に連結されている
 ことを特徴とする電動車両。
[請求項7]
 請求項6記載の電動車両において、
 前記ロッドは、前記アクチュエータ本体から下方向に延出し、前記一端部が前記スイングアームに回動自在に連結されている
 ことを特徴とする電動車両。
[請求項8]
 請求項7記載の電動車両において、
 前記姿勢調整機構部は、前記スイングアームの延出方向と、前記ロッドの延出方向との相対角度のずれを許容可能な緩衝部を有する
 ことを特徴とする電動車両。
[請求項9]
 請求項1~8のいずれか1項に記載の電動車両において、
 前記第2車輪は、そのホイールの面方向が前記第1車輪のホイールの面方向と平行に配置された第1ローラと、且つ前記第1ローラの径方向外側の周縁部に、該周縁部周りに回転可能な複数の第2ローラと、を有するオムニホイールである
 ことを特徴とする電動車両。
[請求項10]
 請求項1~9のいずれか1項に記載の電動車両において、
 前記主構造部は、前記一対の第1車輪を直接回転させる一対のインホールモータを備える
 ことを特徴とする電動車両。
[請求項11]
 請求項1~10のいずれか1項に記載の電動車両において、
 前記姿勢制御部は、バッテリの電力を配分するドライブ装置に指令する構成であり、
 前記主構造部の内部には、前記バッテリ、前記ドライブ装置が収容されている
 ことを特徴とする電動車両。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]