説明

移動体

【課題】移動体から搭乗者が投げ出されるよう転倒した場合に、走行面に接触することによる負傷から搭乗者を保護することが可能な移動体を提供することを目的とする。
【解決手段】移動体10は、搭乗者が搭乗する車体36と、車体36から上方に伸びる支柱部28と、車体36の走行方向に直交した軸を中心にそれぞれ回転し、直交する方向に沿って車体36を挟んで両側に配設された第1の車輪および第2の車輪18と、前記第1の車輪および第2の車輪18の駆動を制御して車体36の姿勢制御を行う制御部14と、車体36に搭乗する搭乗者38が、走行方向前方へ投げ出される際に、搭乗者38と走行面30との間に介在する位置に展開できるように、支柱部28から走行方向前方に展開するように取り付けられたエアバッグ22と、エアバッグ22を展開させる展開部202と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車輪の駆動を制御して倒立制御を行う移動体、特に、該移動体の倒立制御が不安定になった際に、搭乗者をより安全に保護する移動体に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、人間を搭乗させて走行する倒立二輪の移動体が知られており、該移動体の倒立制御が正常に動作している場合は、自律的に安定して倒立走行する。但し、倒立制御が何らかの理由で不安定になった際には、該移動体はバランスを崩し、転倒するおそれがある。
【0003】
特許文献1では、移動体の制御部が異常時のフェール信号に基づいて、移動体の車高を下げるとともに、移動体に衝撃吸収部材を備えることで、転倒時の衝撃を吸収している。
【0004】
また、特許文献2では、移動体から検知されたセンサ値に基づいて、エアバッグを移動体の下面に展開し、移動体の転倒速度を抑制するとともに、走行スピードを低減させる。
【0005】
特許文献3は、移動体の転倒に起因する負傷から搭乗者を保護することを目的として、移動体の転倒時に展開されるクッションを有する移動体を開示している。特許文献3に開示された移動体は、車体の横側、後側、前側などに折り畳み状態にあるクッションが取り付けられており、車両の傾斜が検出されたことに応じてクッションを膨張させ、転倒した移動体と走行面との接触を膨張したクッションとともに生じさせる。つまり、特許文献3に開示された移動体は、車体に取り付けられたクッションを、移動体が傾斜した場合に膨張させ、膨張させたクッションが走行面と車体との間に介在するようにする。これにより、特許文献3に開示された移動体は、移動体の車体と走行面との衝突時の衝撃を緩和し、ひいては車体を通じて搭乗者に伝わる衝撃を緩和することで、搭乗者を負傷から保護する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2008−265697号公報
【特許文献2】特開2008−254527号公報
【特許文献3】特表2001−521856号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1の移動体は、移動体が転倒した際に、初めに走行面と接触する部分に衝撃吸収部材を設置しており、移動体への衝撃を吸収可能である。
しかしながら、衝突時やその前の移動体の減速時に搭乗者に生じる慣性力によって、搭乗者が走行方向前方に投げ出され、走行面に接触するおそれがある。特許文献1は、走行面に投げ出された搭乗者が走行面に接触することによる負傷から搭乗者を保護する技術・構造について開示していない。
【0008】
また、特許文献2の移動体は、エアバッグを車体下面と走行面との間に展開し、走行面とエアバッグとの摩擦によって移動体を減速するとともに、エアバッグによって車体を支持するものである。この技術は、移動体の転倒を未然に防止する点で有効である。
しかしながら、特許文献2もまた、移動体の減速によって搭乗者が前方に投げ出された場合の搭乗者の保護に関する技術・構造ついて開示していない。
【0009】
特許文献3は、移動体の転倒時に、膨張させたクッションが走行面と車体との間に介在するようにすることで、移動体と走行面との衝突による衝撃を緩和するものである。
しかしながら、特許文献3のクッション構造も、移動体から投げ出された搭乗者が直接走行面と接触することによる負傷を防止するものではない。
【0010】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、移動体から搭乗者が投げ出されるよう転倒した場合に、走行面に接触することによる負傷から搭乗者を保護することが可能な移動体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】
【0011】
本発明に係る移動体は、搭乗者が搭乗する車体と、前記車体から上方に伸びる支柱部と、前記車体の走行方向に直交した軸を中心にそれぞれ回転し、前記直交する方向に沿って前記車体を挟んで両側に配設された第1の車輪および第2の車輪と、前記第1の車輪および第2の車輪の駆動を制御することで、走行制御および前記車体の姿勢制御を行う制御部と、前記支柱部から走行方向前方に展開するように取り付けられたエアバッグと、前記エアバッグを展開させる展開部と、を備える。これにより、移動体が転倒した場合に搭乗者が前方に投げ出されたとしても、車体から上方に伸びる支柱にエアバッグが取り付けられているため、エアバッグ22が車体に備えられている場合に比べて、移動体の走行方向前方へエアバッグを早期に展開することが可能となり、投げ出された搭乗者を保護することが容易である。
【0012】
また、前記車体は、前記搭乗者が立位姿勢で搭乗する搭乗面を有するとともに、前記支柱部は、前記搭乗者の身体の一部と当接する構造を有するものであってもよい。搭乗者が立位姿勢で搭乗する移動体の場合、搭乗者が座位姿勢で搭乗する移動体に比べて、重心が高くなるため転倒しやすくなる。このような立位姿勢で搭乗する移動体において、本発明はより顕著な効果を奏する。
【0013】
さらに、前記支柱部は、離脱可能に前記車体に連結されており、前記展開部は、前記支柱部が前記車体から離脱されたことにより前記エアバッグを展開させてもよい。自動車のエアバッグなどは車両の加速度に基づいてエアバッグを作動させるが、本発明に係る倒立制御をする移動体では、低速状態で転倒することも考えられ、エアバッグを作動させるか否かの加速度の検知をすることが難しい。本構成により、加速度センサの検知結果によらずにエアバッグを作動させることが可能となる。
【0014】
さらにまた、前記エアバッグは、前記支柱部と前記搭乗者との間に展開されてもよい。これにより、移動体が転倒した際に、搭乗者が移動体の支柱部に接触することを防ぐ。
【発明の効果】
【0015】
本発明により、移動体が転倒した場合に、搭乗者をより安全に保護可能な移動体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】実施の形態1に係る移動体のブロック図。
【図2】正常走行時の移動体の斜視図。
【図3】エアバッグ展開時の移動体の説明図。
【図4】エアバッグ展開時の移動体の説明図。
【図5】エアバッグ展開時の移動体の説明図。
【図6】車体の内部を側面からみた説明図。
【図7】支柱部を車体に取り付ける動作の説明図。
【図8】支柱部を車体に取り付ける動作の説明図。
【図9】支柱部を車体に取り付ける動作の説明図。
【図10】支柱部を車体から離脱させる動作の説明図。
【図11】支柱部を車体から離脱させる動作の説明図。
【図12】支柱部の離脱をトリガーとするエアバッグを備える移動体の説明図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下では、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。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。
【0018】
<発明の実施の形態1>
図1は発明の実施の形態1に係る移動体10のセンサ12、制御部14、車輪駆動部16、第1および第2の車輪18、エアバッグ駆動部20、エアバッグ22ならびに支柱部28のブロック図である。
【0019】
各種センサ12は、例えば、安全監視センサ121、ピッチ角検出センサ122、ロール角検出センサ123およびヨー角検出センサ124を有する。
ピッチ角検出センサ122、ロール角検出センサ123およびヨー角検出センサ124は、例えば、ジャイロや、回転角度に応じて抵抗値が変化する回転式可変抵抗器の回転軸に対して重量中心が回転軸からずれた剛性の錘を備えたものである。
安全監視センサ121は、例えば、エアバッグ22や補助輪(図示しない)の飛び出し機構の不具合または制御部14の異常を常時監視し、移動体10の走行の信頼性を確保するために用いられる。
なお、ピッチ角検出センサ122、ロール角検出センサ123およびヨー角検出センサ124ならびに安全監視センサ121の取り付け位置に制限はない。また、移動体10は、前記センサに限られず、他のセンサを備えていてもよい。
【0020】
制御部14は、搭乗者38による体重移動による操作に応じた回転信号を基に、車輪18の回転を制御する。なお、支柱部28は、搭乗者38がバランスをとるために把持するだけでなく、本実施の形態の図2のように操作バーであってもよい。つまり、制御部14は、搭乗者38による支柱部28への入力による操作にも応じた回転信号に基づいて、車輪18の回転を制御してもよい。
また、搭乗者38の操作に加えて、ピッチ角検出センサ122、ロール角検出センサ123およびヨー角検出センサ124ならびに安全監視センサ121からの検出信号を基に、車輪駆動部16によって車輪18の回転を制御することが好ましい。この場合、ピッチ角検出センサ122、ロール角検出センサ123およびヨー角検出センサ124は車体中心に取り付けることが好ましい。
【0021】
また、制御部14は、ピッチ角検出センサ122、ロール角検出センサ123およびヨー角検出センサ124ならびに安全監視センサ121からの検出信号を基に、エアバッグ駆動部20に対して制御信号を出力することが好ましい。
さらに、制御部14は、支柱部28への搭乗者38からの入力信号を基に、エアバッグ駆動部20に対して制御信号を出力してもよい。
【0022】
制御信号を受信したエアバッグ駆動部20のエアバッグ駆動回路201は、制御信号を基に駆動信号を生成し、展開部202に対して駆動信号を出力すればよい。
駆動信号を受信した展開部202は、インフレータ等のガス等を送りこむことによって、エアバッグ22を展開できるものであればよい。
なお、エアバッグ22の展開の手法としては、通常のエアバッグの展開手法の範囲内で代用可能である。
なお、前記制御部14は、移動体10の速度、加速度、姿勢または車輪の回転等の移動体自身の状態にかかわらず、異常を検出した際には、異常検知の制御信号をエアバッグ駆動部20に出力してもよい。
異常検知によるエアバッグ駆動部20への制御信号が出力される条件としては、非常停止スイッチが押された場合、バッテリ電圧が低下した場合、センサ12やモータ163および164等と制御部14等との通信異常が発生した場合等様々な要因が挙げられる。
【0023】
図2に示すような倒立二輪の車両で、制御により搭乗者38および移動体10の安定を保っている場合、何らかの異常で制御が行えなくなった場合、バランスの取りにくい不安定な状態に移行する。このような場合には、移動体10は、倒立制御できなくなり、転倒するおそれがある。本実施の形態における機構は、前記のような異常状態を各センサ12が検知し、搭乗者の安全を保証するフェールセーフ機能を有する。
【0024】
車輪駆動部16は、駆動回路161および162、モータ163および164を有する。駆動回路161および162は、制御部14からの制御信号を基に駆動信号を生成し、これをモータ163および164に出力する。各モータは駆動信号に従い各車輪18を回転させる。
【0025】
第1および第2の車輪18は、走行方向に直交した回転軸を中心にそれぞれ回転し、前記直交する方向に沿って車体36に配設されている。このような車輪18の配置により、移動体10が一定の場所で方向だけを変えることなども可能となり、病院や家庭などの限られた空間内でもより利用しやすくなる。
【0026】
次に図2および図3を用いてエアバッグ22、支柱部28および車体36の構成を説明する。本実施の形態では、支柱部28は、図2のようなハンドルを有する操作バーであってもよいし、あるいは、搭乗者38が手で把持したり、搭乗者38の腕、腰、足などで荷重を加えたりすることで単に搭乗者38がバランスを保つための支柱等であってもよい。
【0027】
また、搭乗者38が移動体10の車体36に設置された搭乗面37に立位姿勢で搭乗する場合に、本実施の形態に示すエアバッグの効果が顕著に表れる。搭乗者38が立位姿勢で搭乗する移動体10の場合、搭乗者38が座位姿勢で搭乗する移動体に比べて、重心が高くなるため転倒しやすくなるからである。
【0028】
エアバッグ22は、支柱部28の柱内に収納されており、制御部14からの制御信号に応じて展開される。支柱部28は車体36から上方に伸びている。支柱部28は車体36の上面に設置されていてもよいし、車体36の側面に設置されていてもよい。車体36の側面に支柱部28が設置されている場合には、支柱部28は弧を描いて、あるいは、折れ曲がって、車体36の上方に伸びる。
【0029】
本実施の形態では、図3のように、搭乗者38より前方であって、移動体10の進行方向前方にエアバッグ22は展開される。つまり、エアバッグ22は、搭乗者38が走行方向前方へ投げ出される際に、搭乗者38と走行面30との間に介在する位置に展開される。これにより、移動体10の倒立制御に異常が発生し、移動体10が転倒した場合に、搭乗者38が前方に投げ出されたとしても、車体36から上方に伸びる支柱部28にエアバッグ22が備えられているため、エアバッグ22が車体に備えられている場合に比べて、移動体10の走行方向前方へエアバッグ22を早期に展開することが可能となり、投げ出された搭乗者38を保護することが容易である。
【0030】
また、前記の動作機構に限られず、図4のように、エアバッグ22は支柱部28の上端、上方および下方に収納されていてもよい。これにより、展開部202が作動した際には、各エアバッグ22が上端、上方および下方にそれぞれ展開されるため、短時間で移動体10および搭乗者38の保護が可能である。上端のエアバッグ22により搭乗者38の顔等と操作バーのハンドル部分との接触を防止することも可能である。
【0031】
さらに、前記の構成に限られず、図5のように、エアバッグ22は搭乗者38と支柱部28との間に展開してもよい。これにより、搭乗者38が支柱部28に衝突する危険を減少させることが可能である。
【0032】
<発明の実施の形態2>
実施の形態2の構成は、実施の形態1の構成に加えて支柱部28が車体36から離脱可能である。また、支柱部28が車体36から離脱したことをトリガーとしてエアバッグ22を展開してもよい。
【0033】
実施の形態1に示したように、支柱部28は車体36から上方に伸びている。図6から図11を参照して、支柱部28を車体36に連結する連結機構部40について説明する。
【0034】
図6は、連結機構部40を示すため、車体36の内部を側面からみた説明図である。連結機構部40は軸支手段410と、係止手段420とを備えている。
【0035】
軸支手段410は、支軸411と、軸受け部412とを備える。
支軸411は、ロール方向に長さを持つ軸体であり、車体36の内部に固設されている。
軸受け部412は、支柱部28の下端に設けられた軸受けであり、図6に示すように支柱部28の下端の一部に凹設されていてもよい。軸受け部412が凹状であることにより、支柱部28と車体36とは着脱可能となっている。
【0036】
係止手段420は、移動体10の制御部14による倒立制御が正常なときは支柱部28を係止して抜け止めし、倒立制御に異常を検知したときは支柱部28の係止を解除して支柱部28を車体36から離脱させてもよい。
係止手段420は、係止駒430と、押止手段440と係止ピン450とを備える。
【0037】
係止駒430は、基端側431が太く、先端に向けてやや先細りする楔形形状であり、基端側431が回転軸433によって車体36に軸支されている。これにより、係止駒430は回転軸433を回転中心として前後方向(ピッチ軸回転方向)に揺動可能となっている。
係止駒430は軸支手段410よりも上方に配置されており、支軸411が係止駒430の先端よりもさらに下方に位置する。
【0038】
押止手段440は、押止桿441と桿シフト手段442とを備える。
押止桿441は、係止駒430の前方側において上下動可能に設けられた棒状体である。係止駒430が最も垂下した状態のときに押止桿441が下方に下がると、押止桿441が前方側から係止駒430の側端面434に当接する。これにより、係止駒430の前方への回動が制限される。
なお、押止桿441は係止駒430の前方側の側面全体に接するのではなく、基端側431のみに当接する程度の下がり位置で停止すればよい。
また、押止桿441が上方に上がると、係止駒430の回動制限が解除され、係止駒430が前方に回転可能になる。
桿シフト手段442は、押止桿441を上下動させる駆動部である。ここで、桿シフト手段442を例えばソレノイドコイルで構成し、押止桿441をソレノイド棒で構成してもよい。
【0039】
係止ピン450は、支柱部28の下端に固設されている。軸受け部412と支軸411とを係合させて支軸411を中心に支柱部28を回転させたときに、係止ピン450が係止駒430の先端側432に当たるようになっている。すなわち、支軸411と係止駒430の先端との離間距離に比べて軸受け部412と係止ピン450との離間距離の方がやや長くなっている。
【0040】
図7、図8、図9では、支柱部28を車体36に取り付ける動作を説明する。
図7のように支柱部28の下端を車体36の前方から挿入する。そして、図8のように、軸受け部412を支軸411に係合させて支柱部28を起こすように回動させる。すると、係止ピン450が係止駒430の先端側432の側面に当たる。ここで係止駒430は押止桿441によって前方への回転は制限されているが、後方への回転は許容されている。したがって、図9のように、支柱部28の回転によって係止ピン450が係止駒430を後方に押すと、係止駒430は回転して係止ピン450を後方に通過させる。係止ピン450が通過した後、係止駒430が自重によって垂下する。すると、図6のように、係止ピン450の前方に係止駒430が位置する状態となる。このとき係止駒430は押止桿441によって前方への回転が制限されているので、係止ピン450の前方への抜け出しが制限される。
したがって、支柱部28が前に倒れることが止められ、この状態で支柱部28が車体36に連結固定される。
【0041】
図10、図11を参照して、支柱部28を車体36から離脱する動作について説明する。
移動体10の倒立制御に異常(本実施の形態ではサーボ制御がオフになったとする)が生じると、図10のように、桿シフト手段442によって押止桿441が上方に引き上げられる。これにより、係止駒430の回転制限が解除される。
この状態で支柱部28を前方に倒すと、係止ピン450が係止駒430を前方に押す。すると、図11のように、係止駒430が前方に回転して係止ピン450を前方に通過させる。このように支柱部28の前方傾斜とともに係止ピン450が係止駒430を通過して前方に抜け出すと、支柱部28がさらに倒れることが可能になる。
支柱部28をさらに前に引き出すと、軸受け部412と支軸411との連結が外れて、支柱部28が車体36から分離される。
【0042】
図12を用いて支柱部28が車体36から離脱することをトリガーとして、エアバッグ22を展開する機構を説明する。
エアバッグ22は、支柱部28に収納されていればよく、エアバッグ22を展開するための展開部202もまた支柱部28に設置されていればよい。
また、展開部202には駆動スイッチ26からの制御信号を受信できるようにしてもよい。すなわち、駆動スイッチ26は、車体36に備えられており、駆動ワイヤー24の一端は駆動スイッチ26に、駆動ワイヤー24の他端は支柱部28に備えられた展開部202に接続されている。
【0043】
移動体10の倒立制御が走行中に異常状態になると、制御部14による倒立制御が停止し、移動体10の姿勢が不安定になる。
また、移動体10の姿勢が不安定になり、移動体10が停止する場合には、移動体10および搭乗者38には走行方向前方への慣性力が働き、搭乗者38が支柱部28のハンドルを把持した状態で、前方に移動すると、支柱部28が前方に回転する。
【0044】
支柱部28が前方に回転すると、駆動ワイヤー24は支柱部28とともに前方に引っ張られる。すると、駆動ワイヤー24が駆動スイッチ26から抜けて、駆動ワイヤー24と駆動スイッチ26との接続が切れる。
駆動スイッチ26と駆動ワイヤー24との接続がきれたこと、あるいは、引っ張られたことをトリガーとして、展開部202は駆動信号を受信する。この駆動信号を受信すると、展開部202はエアバッグ22を展開する。支柱部28と車体36を駆動ワイヤー24で連結しているため、支柱部28が前方に回転する動作に連動させてエアバッグ22を展開させることができる。したがって、搭乗者38が支柱部28とともに前に倒れるタイミングに合わせてエアバッグ22を展開させることができる。
【0045】
ここで、通常の自動車では衝突事故があった場合に加速度センサによって衝突したことを検知してエアバッグを展開させるが、本実施の形態にかかる倒立制御をする移動体10にあっては、衝突事故だけでなく非常停止の際にもエアバッグ22を展開させることが必要な場合がある。
この点、非常停止の際に搭乗者38が支柱部28とともに前方に倒れることを駆動ワイヤー24の切断によって検知できるので、衝突事故のみならず非常停止時等の必要なときにエアバッグ22を展開させ、搭乗者38の安全を図ることができる。
【0046】
ただし、走行速度が低速である場合には非常停止が作動しても搭乗者38が倒れこまず、危険に至る心配がなく、非常停止のたびに不必要にエアバッグ22が展開されては不便な場合もある。この点については、実施の形態2のように、支柱部28が前に倒れる場合にのみエアバッグ22が展開するようにすれば、搭乗者38が前方に倒れる場合にのみエアバッグ22を展開させることができる。
【0047】
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。
【符号の説明】
【0048】
10 ・・・移動体
12 ・・・センサ
121 ・・・安全監視センサ
122 ・・・ピッチ角検出センサ
123 ・・・ロール角検出センサ
124 ・・・ヨー角検出センサ
14 ・・・制御部
16 ・・・車輪駆動部
161 ・・・第1の駆動回路
162 ・・・第2の駆動回路
163 ・・・第1のモータ
164 ・・・第2のモータ
18 ・・・車輪
20 ・・・エアバッグ駆動部
201 ・・・エアバッグ駆動回路
202 ・・・展開部
22 ・・・エアバッグ
24 ・・・駆動ワイヤー
26 ・・・駆動スイッチ
28 ・・・支柱部
30 ・・・走行面
36 ・・・車体
37 ・・・搭乗面
38 ・・・搭乗者
40 ・・・連結機構部
410 ・・・軸支手段
411 ・・・支軸
412 ・・・軸受け部
420 ・・・係止手段
430 ・・・係止駒
431 ・・・基端側
432 ・・・先端側
433 ・・・回転軸
434 ・・・側端面
440 ・・・押止手段
441 ・・・押止桿
442 ・・・桿シフト手段
450 ・・・係止ピン

【特許請求の範囲】
【請求項1】
搭乗者が搭乗する車体と、
前記車体から上方に伸びる支柱部と、
前記車体の走行方向に直交した軸を中心にそれぞれ回転し、前記直交する方向に沿って前記車体を挟んで両側に配設された第1の車輪および第2の車輪と、
前記第1の車輪および第2の車輪の駆動を制御することで、走行制御および前記車体の姿勢制御を行う制御部と、
前記支柱部から走行方向前方に展開するように取り付けられたエアバッグと、
前記エアバッグを展開させる展開部と、
を備える移動体。
【請求項2】
前記車体は、前記搭乗者が立位姿勢で搭乗する搭乗面を有するとともに、
前記支柱部は、前記搭乗者の身体の一部と当接する構造を有する、
請求項1に記載の移動体。
【請求項3】
前記支柱部は、離脱可能に前記車体に連結されており、
前記展開部は、前記支柱部が前記車体から離脱されたことにより前記エアバッグを展開させる請求項1または2に記載の移動体。
【請求項4】
前記エアバッグは、前記支柱部と前記搭乗者との間に展開される請求項1乃至3のいずれか一項に記載の移動体。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【公開番号】特開2011−25888(P2011−25888A)
【公開日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−176274(P2009−176274)
【出願日】平成21年7月29日(2009.7.29)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】