(57)【要約】【課題】車両の揺れの発生を抑制することができる操舵装置を提供する。【解決手段】操舵装置２０は、車両１０の側方に位置し、かつ、車両１０の進行方向に沿って延在する、車両１０へ給電を行うための給電レール１１０と車両１０との距離を直接的または間接的に示す情報を取得する取得部２２と、上記給電によって動作する電動駆動源２５と、取得された情報に基づいて、電動駆動源２５を用いた車両１０の操舵制御を行う制御部２３とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の側方に位置し、かつ、前記車両の進行方向に沿って延在する、前記車両へ給電を行うための給電部材と前記車両との距離を直接的または間接的に示す情報を取得する取得部と、
前記給電によって動作する電動駆動源と、
取得された前記情報に基づいて、前記電動駆動源を用いた前記車両の操舵制御を行う制御部とを備える
操舵装置。
【請求項２】
前記車両には、前記車両に対し変位可能に構成された、前記給電部材に接触する集電部材が設けられ、
前記取得部は、前記給電部材との接触により変化する前記集電部材の状態量を前記情報として取得し、
前記制御部は、取得された前記状態量に基づいて、前記電動駆動源を用いた前記車両の操舵制御を行う、
請求項１に記載の操舵装置。
【請求項３】
前記集電部材は、弾性部材によって前記給電部材に押し当てられ、
前記取得部は、前記押し当てによって前記集電部材に加わる圧力を示す圧力情報を前記状態量として取得し、
前記制御部は、取得された前記圧力情報に基づいて、前記電動駆動源を用いた前記車両の操舵制御を行う
請求項２に記載の操舵装置。
【請求項４】
さらに、前記車両が走行路の幅方向における中央に位置しているときに前記集電部材に加わる圧力を示す基準圧力情報が記憶された記憶部を備え、
前記制御部は、取得された前記圧力情報及び前記基準圧力情報に基づいて、前記電動駆動源を用いた前記車両の操舵制御を行う
請求項３に記載の操舵装置。
【請求項５】
さらに、
車輪に連結されるラックシャフトと、
前記電動駆動源の駆動力を前記ラックシャフトに伝達するピニオンシャフトとを備える
請求項１〜４のいずれか１項に記載の操舵装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の操舵装置と、
前記操舵装置によって操舵制御される車両本体とを備える
車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵装置、及び、これを備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、案内軌道車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示される車両走行用軌道の軌道部の両側には上方へ延びる側壁が形成されており、この側壁には、案内軌道車両を案内するためのガイドレールが支持されている。一般的に、ステアリング方式の案内軌道車両には、車輪に連結され車両の操向を行うステアリングアームが取り付けられており、ステアリングアームにはガイドローラが取り付けられている。このような案内軌道車両は、ガイドローラがガイドレールに当たることによりステアリングアームが操向され、車輪の向きが変更される機構を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１７２５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようにガイドローラがガイドレールから受ける反力により直接的に車両の進行方向が変更される構成は、車両がカーブに差し掛かるとガイドローラがガイドレールから受ける反力が大きくなることにより車両が揺れる。このような揺れは、乗り心地の悪化の一因となる。
【０００５】
本発明は、車両の揺れの発生を抑制することができる操舵装置、及び、揺れの発生が抑制された車両を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る操舵装置は、車両の側方に位置し、かつ、前記車両の進行方向に沿って延在する、前記車両へ給電を行うための給電部材と前記車両との距離を直接的または間接的に示す情報を取得する取得部と、前記給電によって動作する電動駆動源と、取得された前記情報に基づいて、前記電動駆動源を用いた前記車両の操舵制御を行う制御部とを備える。
【０００７】
本発明の一態様に係る車両は、前記操舵装置と、前記操舵装置によって進行方向が制御される車両本体とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車両の揺れの発生を抑制することができる操舵装置、及び、揺れの発生が抑制された車両が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態に係る車両の外観図である。
【図２】図２は、集電アームの外観図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る車両を当該車両の進行方向から見た図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る操舵装置の動作のフローチャートである。
【図５】図５は、集電アームに加わる圧力を説明するための第１の図である。
【図６】図６は、集電アームに加わる圧力を説明するための第２の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、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。
【００１１】
なお、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。また、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、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
【００１２】
（実施の形態）
［概要］
まず、実施の形態に係る車両の全体構成について説明する。図１は、実施の形態に係る車両の外観図である。
【００１３】
実施の形態に係る車両１０は、線路が敷かれていない走行路１２０を走行する案内軌道車両である。一般的な案内軌道車両は、走行路１２０の延伸方向に沿って配置される側壁１００に設けられたガイドレールにガイドローラをあてて走行する。これに対し、車両１０は、ガイドレールではなく、車両１０に給電を行うための給電レール１１０と車両１０との距離を直接的または間接的に示すパラメータを検知し、検知結果に基づいて進行方向を制御する。車両１０の走行時には、車輪１１の向きを変更するためのガイドレール及びガイドローラの接触が生じないため、車両１０においては一般的な案内軌道車両よりも揺れの発生が抑制される。
【００１４】
給電レール１１０は、車両１０へ給電を行うための給電部材の一例である。給電レール１１０は、車両１０の側方に位置し、かつ、車両１０の進行方向に沿って延在する。一方、車両１０は、集電アーム１２を備える。集電アーム１２は、給電レール１１０から給電を受けるための集電部材の一例である、図２は、集電アーム１２の外観図である。図２に示されるように、集電アーム１２は、車両１０を側方から見た場合に、車輪１１の横に位置する部材であり、いわゆるパンタグラフである。車両１０は、集電アーム１２が給電レール１１０に接触することで給電レールから集電アーム１２を介して給電を受けることができる。なお、図１及び図２の例では、側壁１００には３本の給電レール１１０が並走するように配置され、集電アーム１２は、これに対応して３つ１組で設けられているが、給電レール１１０及び集電アーム１２の数は特に限定されない。
【００１５】
［構成］
以下、このような車両１０の具体的な構成について説明する。図３は、車両１０を車両１０の進行方向から見た図である。図３は、部分断面図となっており、車両１０内の操舵装置２０が示されている。操舵装置２０が備える構成要素の一部は、機能ブロックとして模式的に示されている。
【００１６】
図３に示されるように、車両１０は、車輪１１と、集電アーム１２と、車両本体１３と、操舵装置２０とを備える。
【００１７】
車輪１１は、ゴムタイヤによって構成され、例えば、１つの車両１０の前方に１組、後方に１組設けられる。つまり、車輪１１は、例えば、１つの車両１０に合計４つ設けられる。
【００１８】
集電アーム１２は、上述の通り、車両１０が給電レール１１０から給電を受けるための部材であり、給電レール１１０に接触する。車両本体１３は、座席などが収容された車両１０の本体であり、操舵装置２０によって進行方向が制御される。
【００１９】
操舵装置２０は、給電レール１１０から集電アーム１２を介して得られる電力を用いて動作する装置である。操舵装置２０は、例えば、１組の車輪１１に対して１つ設けられ、１つの車両１０に２組の車輪１１が設けられる場合には、車両１０は、２つの操舵装置２０を備える。車両１０は、少なくとも１つの操舵装置２０を備えればよい。操舵装置２０は、具体的には、検知部２１と、取得部２２と、制御部２３と、記憶部２４と、電動駆動源２５と、減速機２６と、ピニオンシャフト２７と、ラックシャフト２８とを備える。
【００２０】
検知部２１は、給電レール１１０と車両１０との間の距離に応じて集電アーム１２に加わる圧力を検知し、検知した圧力を示す圧力情報を出力するセンサである。
【００２１】
取得部２２は、検知部２１によって出力される圧力情報を取得する。制御部２３は、取得部２２によって取得される圧力情報に基づいて、電動駆動源２５を用いた車両の進行方向の制御を行う。制御部２３は、具体的には、電動駆動源２５に制御信号を出力することにより、車両１０の進行方向を制御する。取得部２２及び制御部２３は、例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）によって実現される。
【００２２】
記憶部２４は、制御部２３によって実行される、車輪１１を操舵するためのプログラムが記憶される記憶装置である。記憶部２４には、後述の基準圧力情報など、車輪１１を操舵するために必要な各種情報（例えば、基準圧力情報）も記憶される。記憶部２４は、例えば、半導体メモリによって実現される。
【００２３】
電動駆動源２５は、車両１０の進行方向を変更するための駆動源であり、制御部２３によって出力される制御信号に基づいて駆動される。電動駆動源２５は、例えば、給電レール１１０から給電される電力によって動作する電動モータなどによって実現されるが、その他のアクチュエータによって実現されてもよい。
【００２４】
減速機２６は、電動駆動源２５の出力軸の回転速度を歯車によって減速し、減速に対して反比例したトルクをピニオンシャフト２７に出力する装置である。減速機２６は、例えば、電動駆動源２５の出力軸に接続されるウォームシャフトとウォームシャフトに噛み合う出力歯車であるウォームホイールからなるウォーム減速機である。
【００２５】
ピニオンシャフト２７は、電動駆動源２５から減速機２６を介して得られる駆動力をラックシャフト２８に伝達する。ピニオンシャフト２７は、ラックシャフト２８に交差するように配置され、ピニオンシャフト２７が有するピニオン歯は、ラックシャフト２８が有するラック歯に噛み合う。
【００２６】
ラックシャフト２８は、軸方向に長い断面略円形の棒状の部材であり、ラックハウジング２８ａに収容される。ラックシャフト２８の両端部は、タイロッド（図示略）を介して車輪１１に連結されている。電動駆動源２５の駆動力に基づくピニオンシャフト２７の回転は、ラックシャフト２８の往復動に変換され、ラックシャフト２８が軸線方向に移動することにより車輪１１が旋回し、車輪１１の向きが変更される。
【００２７】
［動作］
次に、操舵装置２０の動作について説明する。図４は、操舵装置２０の動作のフローチャートである。
【００２８】
まず、検知部２１は、集電アーム１２に加わる圧力を検知する（Ｓ１１）。図５及び図６は、集電アーム１２に加わる圧力を説明するための図であり、車両１０を上方から見たときの集電アーム１２の形状を示す図である。
【００２９】
図５及び図６に示されるように、集電アーム１２の一方の端部は、給電レール１１０に接触し、集電アーム１２の他方の端部は、車両１０の側部１０ａに支持されている。給電レール１１０及び集電アーム１２は、車両１０の走行中は常に接触している必要がある。このため、集電アーム１２は、例えば、ばねなどの弾性部材１２ａによって給電レール１１０に向けて与圧され、図５及び図６に示されるように、車両１０と給電レール１１０との間の距離ｄ１（言い換えれば、車両１０と給電レール１１０との間隔）に応じて開閉する。つまり、集電アーム１２は、車両１０に対し変位可能に構成されている。
【００３０】
ここで、図５に示されるように、給電レール１１０と車両１０との距離ｄ１が比較的長い場合には、弾性部材１２ａの長さが短くなり、弾性部材１２ａの弾性力は小さくなる。一方、図６に示されるように給電レール１１０と車両１０との距離ｄ１が比較的短い場合には、弾性部材１２ａの長さが長くなり、弾性部材１２ａの弾性力は大きくなる。
【００３１】
弾性部材１２ａの弾性力は、給電レール１１０と車両１０との間の距離ｄ１に応じて集電アーム１２に加わる圧力であるといえる。そこで、検知部２１は、弾性部材１２ａの弾性力を集電アーム１２に加わる圧力として検知する。
【００３２】
次に、取得部２２は、検知部２１によって出力される、集電アーム１２に加わる圧力を示す圧力情報を取得する（Ｓ１２）。上述のように、集電アーム１２に加わる圧力は、給電レール１１０と車両１０との距離ｄ１に応じて変化するため、圧力情報は、集電アーム１２と給電レール１１０との接触により変化する集電アーム１２の状態量であって、給電レール１１０と車両１０との距離ｄ１を間接的に示す情報であるといえる。
【００３３】
次に、制御部２３は、記憶部２４に記憶された基準圧力情報を読み出し（Ｓ１３）、読み出した基準圧力情報と、取得部２２によって取得された圧力情報に基づいて車両１０の進行方向を制御する（Ｓ１４）。言い換えれば、制御部２３は、車両１０の操舵制御を行う。
【００３４】
基準圧力情報は、例えば、車両１０が走行路１２０の幅方向における中央に位置しているときに集電アーム１２に加わる圧力を示す情報であり、あらかじめ記憶部２４に記憶される。制御部２３は、具体的には、取得部２２によって取得された圧力情報が示す値と、基準圧力情報が示す値との差が一定値（例えば、０）となるように電動駆動源２５に制御信号を出力することにより、ピニオンシャフト２７及びラックシャフト２８を介して車輪１１の操舵角を制御する。
【００３５】
このような操舵装置２０の動作によれば、車両１０の進行方向は、車両１０が常に走行路１２０の真ん中に位置するように制御される。したがって、車両１０においては、ガイドレール及びガイドローラを用いた一般的な案内軌道車両よりも揺れの発生が抑制される。車両１０においては、ガイドレール及びガイドローラの接触によるエネルギーのロスも抑制される。また、ガイドレール及びガイドローラの設置を省略することも可能となる。
【００３６】
また、このような制御は、既存の集電アーム１２を利用して行われるため、低コストで実現可能である。
【００３７】
［変形例］
なお、車両１０の進行方向の制御に基準圧力情報が用いられることは必須ではない。例えば、基準圧力情報を用いずに、取得された圧力情報が示す圧力が一定値に保たれるようなアルゴリズムに基づいて車両１０の進行方向が制御されてもよい。
【００３８】
また、図４の例では、車両１０と給電レール１１０との間の距離が一定に保たれるように車両１０の進行方向が制御された。しかしながら、車両１０の進行方向の制御は、車両１０と給電レール１１０（側壁１００）との接触が回避されるように行われればよい。例えば、車両１０と給電レール１１０との間の距離ｄ１が所定距離よりも短くなったことをトリガに、車両１０と給電レール１１０との間の距離ｄ１が長くなるように車両１０の進行方向が変更されてもよい。
【００３９】
また、車両１０の進行方向は、給電レール１１０と車両１０との距離ｄ１を示す情報に基づいて制御されればよく、圧力情報が用いられることは必須ではない。例えば、検知部２１は、集電アーム１２の開き角θ（図５及び図６に図示）を検出する角度センサであり、取得部２２は、検知部２１によって出力される角度情報を取得してもよい。開き角θは、給電レール１１０と車両１０との距離ｄ１が長くなるほど大きくなるため、角度情報は、給電レール１１０と車両１０との距離ｄ１を間接的に示す情報であるといえる。角度情報を用いても上記圧力情報を用いた制御と同様の制御が実現可能である。
【００４０】
また、検知部２１は、車両１０の側部１０ａから集電アーム１２の給電レール１１０と接触する端部までの距離ｄ２（図５及び図６に図示）を検知し、検知した距離ｄ２を示す距離情報を出力してもよい。この場合、検知部２１としては、レーザ測距センサなどの各種測距センサが利用できる。距離ｄ２は、給電レール１１０と車両１０との距離ｄ１と相関のある値となるため、この場合の距離情報は、給電レール１１０と車両１０との距離ｄ１を示す情報であるといえる。
【００４１】
また、車両１０が給電レール１１０から非接触給電を受けるような場合には、車両１０は、集電アーム１２を備える必要はなく、車両１０と給電レール１１０とが直接接触しない。この場合、検知部２１としては、車両１０と給電レール１１０との距離を検知し、検知した距離を示す距離情報を出力するレーザ測距センサなどの各種測距センサが利用できる。この場合、車両１０の進行方向の制御は、検知部２１によって出力される距離情報（つまり、車両１０と給電レール１１０との距離を直接的に示す情報）に基づいて行われる。
【００４２】
また、操舵装置２０がラックアンドピニオン機構を有することは必須ではない。操舵装置２０は、ラックアンドピニオン機構以外の機構により、車輪１１の操舵角を変更し、車両の進行方向を制御してもよい。
【００４３】
［まとめ］
以上説明したように、操舵装置２０は、車両１０の側方に位置し、かつ、車両１０の進行方向に沿って延在する、車両１０へ給電を行うための給電レール１１０と車両１０との距離を直接的または間接的に示す情報を取得する取得部２２と、上記給電によって動作する電動駆動源２５と、取得された情報に基づいて、電動駆動源２５を用いた車両１０の操舵制御を行う制御部２３とを備える。給電レール１１０は、給電部材の一例である。給電レール１１０と車両１０との距離を直接的または間接的に示す情報には、給電レール１１０と車両１０との距離の概略を示す情報が含まれる。
【００４４】
このような操舵装置２０は、給電レール１１０と車両１０との距離を示す情報に基づいて車両１０と給電レール１１０とが接触しないように車両１０の操舵制御を行うことで、車両１０の揺れの発生を抑制することができる。
【００４５】
また、例えば、車両１０には、車両１０に対し変位可能に構成された、給電レール１１０に接触する集電アーム１２が設けられる。取得部２２は、給電レール１１０との接触により変化する集電アーム１２の状態量を上記情報として取得し、制御部２３は、取得された状態量に基づいて、電動駆動源２５を用いた車両１０の操舵制御を行う。集電アーム１２は、集電部材の一例である。
【００４６】
このような操舵装置２０は、集電アーム１２の状態量に基づいて車両１０と給電レール１１０とが接触しないように車両１０の操舵制御を行うことで、車両１０の揺れの発生を抑制することができる。
【００４７】
また、例えば、集電アーム１２は、弾性部材１２ａによって給電レール１１０に押し当てられる。取得部２２は、押し当てによって集電アーム１２に加わる圧力を示す圧力情報を上記状態量として取得し、制御部２３は、取得された圧力情報に基づいて、電動駆動源２５を用いた車両１０の操舵制御を行う。圧力情報は、給電レール１１０と車両１０との距離を間接的に示す情報である。
【００４８】
このような操舵装置２０は、集電アーム１２に加わる圧力を示す圧力情報に基づいて車両１０と給電レール１１０とが衝突しないように車両１０の操舵制御を行うことで、車両１０の揺れの発生を抑制することができる。
【００４９】
また、例えば、操舵装置２０は、さらに、車両１０が走行路１２０の幅方向における中央に位置しているときに集電アーム１２に加わる圧力を示す基準圧力情報が記憶された記憶部２４を備える。制御部２３は、取得された圧力情報及び基準圧力情報に基づいて、電動駆動源２５を用いた車両１０の操舵制御を行う。
【００５０】
このような操舵装置２０は、車両１０が走行路の幅方向における中央付近に位置するように車両１０の操舵制御を行うことで、車両１０の揺れの発生を抑制することができる。
【００５１】
また、例えば、操舵装置２０は、さらに、電動駆動源２５と、車輪１１に連結されるラックシャフト２８と、電動駆動源２５の駆動力をラックシャフト２８に伝達するピニオンシャフト２７とを備える。
【００５２】
このような操舵装置２０は、ラックアンドピニオン機構により、車両１０の操舵制御を行うことができる。
【００５３】
また、車両１０は、操舵装置２０と、操舵装置２０によって操舵制御される車両本体１３とを備える。
【００５４】
このような車両１０は、操舵装置２０により給電レール１１０と車両１０との距離を示す情報に基づいて車両１０と給電レール１１０とが衝突しないように車両１０が操舵制御されることで、車両１０の揺れの発生を抑制することができる。
【００５５】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【００５６】
例えば、上記実施の形態において、取得部及び制御部などの各構成要素は、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【００５７】
また、取得部及び制御部などの各構成要素は、ハードウェアによって実現されてもよい。例えば、各構成要素は、回路（または集積回路）でもよい。これらの回路は、全体として１つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。また、これらの回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。
【００５８】
また、本発明の全般的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。例えば、本発明は、操舵装置などのコンピュータによって実行される車両の操舵方法として実現されてもよいし、車両の操舵方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現されてもよい。また、本発明は、このようなプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体として実現されてもよい。
【００５９】
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の操舵装置は、案内軌道車両に用いられる操舵装置として利用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０…車両、１０ａ…側部、１１…車輪、１２…集電アーム、１２ａ…弾性部材、１３…車両本体、２０…操舵装置、２１…検知部、２２…取得部、２３…制御部、２４…記憶部、２５…電動駆動源、２６…減速機、２７…ピニオンシャフト、２８…ラックシャフト、２８ａ…ラックハウジング、１００…側壁、１１０…給電レール、１２０…走行路
【図１】
2020158034.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2020158034.tif 000006
【図５】
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【図６】
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