(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化し、路面の大きな段差を乗り越えることができ、転倒の危険を最小限にしたスケートボードを提供する。【解決手段】スケートボード本体１に固定された蝶番軸７、モータ１０、駆動車輪軸９、バッテリ１５、制御装置１６と、モータ１０により伝導装置１１を介して駆動される、両端を切断した回転楕円体状の駆動前輪８を備え、衝撃吸収用のばね５を備えたステアリング装置１３及び一対の車輪１２を備え、スケートボード本体１と蝶番軸受け４を介して連結されたスケートボードデッキ２を備え、ステアリング装置１３及び車輪１２に速度制御を行うための電磁ブレーキ１４を備える。スケートボードデッキ２はひずみセンサ３を備え、スケートボードに乗った搭乗者の重心位置をひずみセンサ３の信号を用いて制御装置１６により算出し、搭乗者の重心が傾いた方向に加速するようモータ１０及び電磁ブレーキ１４の出力を制御する。【選択図】図１
2006217952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭乗者の重心移動を制御手段とする自走式スケートボードであって、モータ、伝導装置、制御装置、バッテリ、ステアリング装置及び車輪を備えたスケートボード本体フレームと、搭乗者の重心位置を検出するためのひずみセンサを備えた一体板状のスケートボードデッキが、デッキ及び本体フレームの前後両端部の蝶番によって連結されている事を特徴とする自走式スケートボード。
【請求項２】
スケートボード本体フレームに固定したモータと、モータ動力により伝導装置を介して回転する両端を切断した回転楕円体状の前輪と、本体フレームにステアリング装置を介して連結された一対の後輪を備えていることを特徴とする請求項１に記載の自走式スケートボード。
【請求項３】
車輪に電磁ブレーキを備えたことを特徴とする請求項２に記載のスケートボード
【請求項４】
加速度計を有し、搭乗者の重心位置と装置の加速度の情報を元に演算を行いモータの出力およびブレーキの出力を制御する請求項１乃至３何れかに記載の自走式スケートボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手軽な移動手段、運搬手段等として、また、スポーツ的に遊戯走行するいわゆるスケートボード等として使用でき、ボード本体上に乗っている運転操作者自身の重心移動によって停止、前進、後退、方向転換、速度調整等を行う自走式スケードボードに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転操作者の重心移動を速度等の制御手段とした自走式スケートボードとしては、特開２００３−２３７６７０号公報記載のものがある。図８はこのスケートボードの構造を示したものである。図において、スケートボードデッキ４０にとりつけたひずみセンサー４１によりスケートボードデッキのひずみを検出し演算することにより運転操作者の重心位置を検出し、重心の傾いた方向に加速するようモータ４２に出力信号を送り伝動装置４７を介して車輪４３が回転する機構となっている。また、ボードを左右に傾けることによりステアリング装置４４が回転し、方向転換を行う。また、自走式スケートボードの駆動機構は、登録実用新案３０９０８２５号公報記載のものがある。図９はこのスケートボードの構造を示したものである。図においてスケートボードデッキ４０ａにとりつけたモータ４２ａを駆動する足踏み式スイッチを操作することにより駆動車輪４８を回転させ、スケートボードの制御を行う。また、ボードを左右に傾けることによりステアリング装置４４ａが回転し、方向転換を行う。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２３７６７０号公報
【特許文献２】登録実用新案３０９０８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の技術では、次のような問題がある。図８において搭乗者はひずみセンサー４１の取り付け位置によって足を乗せることができる範囲が限定されており、足を乗せる範囲を拡大するためにはスケートボードの全長を長くする必要がある。そのため装置が大型化する。また、バッテリ４５や制御装置４６をひずみが生じるスケートボードデッキ４０に直接取り付ける構造となっているため、取り付け方法を工夫する必要がある。また、モータ４２をステアリング装置に取り付けるためモータの大きさに制限が生じるといった問題があり、また、左右の駆動車輪に差動装置をとりつける必要があった。モータの大きさの制限を緩和し、差動装置を省略するためには、図９に示されるよう３輪で構成することで解決され、また、駆動車輪を大型化し前輪とすることで大きな段差を乗り越えることができる。しかし、この構造では体重移動を行った際、搭乗者の重心位置が車輪間を結ぶ三角形の外側となり非常に不安定となるといった問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点にかんがみてなされたもので、小型で路面の大きな段差を乗り越えることができ、転倒の危険が最小限となる自走式スケードボード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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の自走式スケードボードは、スケートボード本体フレーム(図１、１)に蝶番軸(図１、７)、モータ(図１、１０)、駆動車輪軸(図１、９)、バッテリ(図１、１５)、制御装置(図１、１６)を固定し、モータにより伝導装置(図１、１１)を介して駆動される、両端を切断した回転楕円体状の駆動車輪(図１、８)を備え、衝撃吸収用のばね(図１、５)を備えたステアリング装置(図１、１３)及び一対の後輪(図１、１２)を備え、スケートボード本体と蝶番軸受け(図１、４)を介して連結された一体板状のスケートボードデッキ(図１、２)を備え、ステアリング装置及び後輪に速度制御を行うための電磁ブレーキ(図１、１４)を備えた構造とする。また、スケートボードデッキは複数のひずみセンサ(図１、３)を備え、スケートボードに乗った搭乗者の重心位置をひずみセンサの信号を用いて制御装置により算出し、搭乗者の重心が傾いた方向に加速するようモータ及び電磁ブレーキの出力を制御する機構とする。
【発明の効果】
【０００７】
装置を大型化することなく搭乗者の足を乗せる範囲を拡大するために、車輪及びモータ等を備えたスケートボード本体により、ひずみセンサを備えたスケートボードデッキの両端を支持する構造とする。スケートボード本体とスケートボードデッキを連結する方法の比較を図５に示す。スケートボード本体とスケートボードデッキを固定した場合を図５(a)、スケートボード本体とスケートボードデッキを両端部の蝶番によって連結した場合を図５(b)に示す。スケートボードデッキが本体に固定されていると、固定された両端付近では搭乗者の体重Fによるひずみが生じないため、搭乗者の重心位置を検出することができない。一方、スケートボードデッキが本体と蝶番を介して連結されていると、搭乗者の体重Fにより、スケートボードデッキ全体がひずむため、搭乗者の重心位置を検出することが可能となる。
【０００８】
また、モータの大きさの制限を緩和し差動装置を省略するため、駆動車輪と一対の後輪の３輪で構成した自走式スケートボードにおいて、体重移動を行った際に安定性を保つために搭乗者の重心位置が車輪間を結ぶ三角形の内側とするために、両端を切断した回転楕円体状の駆動車輪と、ステアリング装置を介して本体に連結された一対の後輪の３輪で構成した自走式スケートボードのステアリング時の動作を図６に示す。進行方向に対して左右に体重移動を行いステアリングする際、図６(c)に示されるようスケートボード本体が傾く。このとき駆動車輪は回転円(図６(d)３８)に沿って旋回し、後輪は回転円(図６(d)３９)に沿って旋回する。このとき３輪の接地点を結ぶ３角形(図６(d)３７)は直進時の３輪の接地点を結ぶ３角形(図６(b)３６)に対して旋回方向に偏っており、搭乗者の重心位置がこの３角形の内側に保持される。このため、搭乗者はステアリング時にも安定してスケートボード上に乗ることが可能である。また、本構造においては駆動車輪軸をスケートボード本体に固定することが可能であるため、トルクの大きな大型モータを搭載することができ、また、前輪である駆動車輪も大型化することが可能であるため、大きな段差を乗り越えることができるといった利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（構成の説明）
以下、本発明における実施の形態の一例について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の自走式スケートボードの装置構成を示した分解斜視図である。アルミニウム等からなるスケートボード本体フレーム１にステンレス製の蝶番軸７及び駆動車輪軸９、モータ１０、バッテリ１５、制御装置１６が固定されている。ウレタンからなる両端を切断した回転楕円体状の駆動車輪８を前輪とし、前輪にはタイミングプーリが固定されている。この前輪はモータによりタイミングベルト１１を介して駆動される。ステアリング装置１３はスケートボード本体に対し揺動可能に連結され、衝撃吸収用のばね５を備えている。ウレタンからなる一対の後輪１２及びステアリング装置には、乾式単板電磁ブレーキ１４が備えられている。搭乗者が乗るための一体板状のスケートボードデッキ２は複数のひずみセンサ３を備え、それぞれのひずみ測定箇所には4枚のストレインゲージが接着されており、信号線１７は制御装置１６に接続され、ストレインゲージからの信号は制御装置のホイートストンブリッジ回路及びオペアンプからなるインスツルメーションアンプで増幅され、A/Dコンバータによりひずみ量を計測する機構となっている。スケートボードデッキとスケートボード本体は蝶番軸受け４を介して連結されている。また、前輪には磁石がとりつけられており、MRセンサ１８により、スケートボードの速度が計測される機構となっている。
【００１０】
図２は後輪に備えた電磁ブレーキの構造を示す分解斜視図である。乾式単板電磁ブレーキ摩擦板２３はステアリング装置２４に固定される。2本のリード線２８は制御装置に接続されており、電圧をかけることによりブレーキが作動する。ベアリング２１を介してステアリング装置に連結された車輪１２は接地面がウレタンで、内部は硬質プラスチックである。車輪には乾式単板電磁ブレーキアーマチャ２２が固定されることなく、アーマチャに固定されたねじ２７と車輪のくぼみがかみ合う構造となっている。一般に乾式単板電磁ブレーキはアーマチャが摩擦により消耗するため摩擦板とのギャップ調整を行う必要があるが、本構造においては、ギャップ調整は不要である。ブレーキ電源は2本のリード線２８にプラスマイナスが正逆どちらにも電圧をかけられるようにしており、ブレーキオフ時には逆電圧をかけることで残留磁気を消去し、アーマチャの不要な消耗を無くすことができる機構となっている。
【００１１】
図３(a)にスケートボードデッキ部分の側面図を示す。蝶番軸７間の全長をL、蝶番軸７からスケートボードデッキまでの高さをT、蝶番部分のクリアランスをdで表している。TはLより十分小さくする必要があり、10分の1以下とする。dはLとTの関係によって必要な量が異なる。一例をあげると、Lが70cm、Tが3cmのときdは1mm以上必要である。このクリアランスを適度に設けることにより、図３(b)に示されるように、搭乗者の体重によりスケートボード全体がひずみ、そのひずみ量を計測することにより搭乗者の重心位置を算出することが可能な機構となっている。
【００１２】
図４(a)にスケートボードの正面図を示す。駆動車輪の接地面は、スケートボードデッキの高さよりやや高い位置を中心とした半径Rの円３１に沿う曲面となっている。また、図４(b)にスケートボードの側面図を示す。後輪を備えたステアリング装置は、地面となす角がθの直線３２を軸として旋回する機構となっている。R及びθによりスケートボードの旋回性能は決定される。一例として、スケートボードの全長を70cm、Rを24cm、θを60°とすると、スケートボードが左右に15°傾いた場合、回転半径は2m程度である。
【００１３】
（動作の説明）
次に、本発明の実施の形態の動作について説明する。スケートボードデッキのひずみ測定箇所を端からA、B、C、Dとすると、搭乗者はAとBの間に片足を、CとDの間にもう一方の足を乗せる。ひずみ測定値を端からa、b、c、dとすると、搭乗者の重心位置は(a+b-c-d)/(a+d)で表される。この値を制御装置内の演算装置で算出する。また、速度計の値を演算装置により加速度に変換する。重心位置及び装置の加速度の値を元に搭乗者の重心が傾いた方向にスケートボードが加速あるいは減速するようモータ及び電磁ブレーキを制御する。
【００１４】
また、ステアリング時の動作を図６に示す。進行方向に対して左右に体重移動を行いステアリングする際、図６(c)に示されるようスケートボード本体が傾く。このとき駆動車輪は回転円３８に沿って旋回し、後輪は回転円３９に沿って旋回する。このとき３輪の接地点を結ぶ３角形３７は直進時の３輪の接地点を結ぶ３角形３６に対して旋回方向に偏っており、搭乗者の重心位置がこの３角形の内側に保持される。このため、搭乗者はステアリング時にも安定してスケートボード上に乗ることができる。
【実施例】
【００１５】
発明のその他の実施例について図面を用いて説明する。図７は自走式スケートボードを示す斜視図である。スケートボード本体フレーム１aにモータ１０a、ステアリング装置１３a、バッテリ１５a、制御装置１６aが固定され、車輪１２aはモータにより歯車などの伝導装置を介して駆動され、搭乗者が乗るための一体板状のスケートボードデッキ２aは複数のひずみセンサ３aを備え、スケートボード本体フレームとスケートボードデッキ２aは蝶番４aを介して連結される構成となっている。スケートボードデッキに乗る搭乗者の重心位置及び装置の加速度の値を元に搭乗者の重心が傾いた方向にスケートボードが加速あるいは減速するようモータを制御する機構となっている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る自走式スケートボードの構造を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る自走式スケートボードの電磁ブレーキの構造を示す分解斜視図である。
【図３】ストレインゲージを備えたスケートボードデッキの動作を説明する断面図であって、同図(a)が板に力が加わっていない状態を表す図であり、同図(b)が板に力が加わり変形した状態を表す側面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る自走式スケートボードを示す正面図(a)及び側面図(b)である。
【図５】ストレインゲージを備えたスケートボードデッキの両端の蝶番状軸受けの効果を表す参考図であり、同図(a)がスケートボードデッキが本体に固定されている場合に板に力が加わった状態を示す図であり、同図(b)がスケートボードデッキが蝶番状軸受けを介して本体に連結されている場合に板に力が加わった状態を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る自走式スケートボードのステアリング時の動作を表す図であり、同図(a)は直進時の正面図であり、同図(b)は直進時の平面図である。また、同図(c)はスケートボードを傾けて旋回する場合の正面図であり、同図(d)は旋回した場合の平面図である。
【図７】本発明のその他の実施の形態に係る自走式スケートボードを示す斜視図である。
【図８】従来の自走式スケートボードを示す斜視図である。
【図９】従来の自走式スケートボードを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１７】
Ｌ  スケートボードデッキ両端の蝶番状軸受け間の長さ
Ｔ  軸受け中心からスケートボードデッキまでの高さ
ｄ  蝶番軸受けのあそび(クリアランス)  
Ｆ  スケートボードデッキに加わる体重
Ｒ  前輪の曲面を示す円の半径
θ  後輪のステアリング装置の回転軸が地面となす角度
１、１ａ  スケートボード本体
２、２ａ  スケートボードデッキ
３、３ａ  ひずみセンサ
４、４ａ  蝶番ボルト
５  ばね
６  固定ナット
７  蝶番軸
８  両端を切断した回転楕円体状の駆動前輪
９  車輪軸及び固定ナット
１０、１０ａ  モータ
１１  タイミングベルト
１２、１２ａ  車輪
１３、１３ａ  ステアリング装置
１４  電磁ブレーキ
１５、１５ａ  バッテリ
１６、１６ａ  制御装置
１７  ストレインゲージ信号線
１８  速度計、MRセンサ
１９  キースイッチ
２０  バッテリ充電ソケット
２１  ベアリング
２２  乾式単板電磁ブレーキアーマチャ
２３  乾式単板電磁ブレーキ摩擦板
２４  ステアリング装置
２５  電磁ブレーキ固定板
２６  固定ナット
２７  アーマチャと車輪の滑り止めねじ
２８  電磁ブレーキ信号線
２９  固定ボルト
３０  固定ナット
３１  前輪の曲面を示す円の想像線
３２  後輪のステアリング装置の回転軸が地面となす角度を示す想像線
３３ａ、３３ｂ  スケートボードデッキ
３４ａ、３４ｂ  スケートボード本体
３５  軸受け、蝶番ボルト
３６、３７  車輪の接地点を結ぶ３角形を示す想像線
３８  前輪の回転円を示す想像線
３９  後輪の回転円を示す想像線
４０、４０ａ  スケートボードデッキ
４１  ストレインゲージ
４２、４２ａ  モータ
４３、４３ａ  車輪
４４、４４ａ  ステアリング装置
４５、４５ａ  バッテリ
４６、４６ａ  制御装置
４７  ギア
４８  駆動車輪
４９  タイミングベルト
５０  タイミングプーリ
【図１】
2006217952.tif 000003
【図２】
2006217952.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006217952.tif 000006
【図５】
2006217952.tif 000007
【図６】
2006217952.tif 000008
【図７】
2006217952.tif 000009
【図８】
2006217952.tif 000010
【図９】
2006217952.tif 000011