(57)【要約】      （修正有）【課題】搭乗者の重心移動による操作やバランス調整の検出機構を簡略化し、操作性を向上し、低コストで電動式ボードを提供する。【解決手段】２つの車輪４Ｌ、４Ｒが装着され、各々を独立して回転駆動する２つの電動駆動装置が取り付けられるベース２と、搭乗者の足が置かれる搭乗デッキ３と、電動駆動装置を制御する車両制御部とを備え、搭乗者の重心移動による搭乗デッキ３の傾斜角度を検出し、この検出信号に基づく車両制御部の信号により電動駆動装置に供給される駆動電流が制御される電動式ボード１であって、電動駆動装置は、電動モータと減速機とを備え、減速機の出力軸に車輪４Ｌ、４Ｒが設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
2018153332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの車輪が装着され、その各々を独立して回転駆動する２つの電動駆動装置と、前記２つの車輪の軸線を一致させ前記車輪を平行にした配置で前記２つの電動駆動装置が取り付けられるベースと、このベースに取付けられ、搭乗者の左右の足が個別に置かれる搭乗デッキと、前記２つの電動駆動装置を制御する車両制御部とを備え、前記搭乗者の重心移動による前記車輪の軸線周りの前記搭乗デッキの傾斜角度を傾斜角度検出センサにより検出し、この検出信号に基づく前記車両制御部の信号により前記２つの電動駆動装置に供給される駆動電流が制御される電動式ボードであって、
前記電動駆動装置は、電動モータと減速機とを備え、前記減速機の入力軸が前記電動モータの出力軸で構成され、前記減速機の出力軸に前記車輪の取付部が設けられていることを特徴とする電動式ボード。
【請求項２】
前記減速機が、ハイポサイクロイド減速機で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動式ボード。
【請求項３】
前記減速機が、３Ｋ型遊星歯車減速機であることを特徴とする請求項１に記載の電動式ボード。
【請求項４】
前記電動式ボードの搭乗デッキが、その重量バランスを前記ベースの中心付近に配置した一体型構造からなり、前記車輪の軸線周りの傾斜運動のみが許容される構成を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動式ボード。
【請求項５】
前記搭乗デッキ上の搭乗者が、前記車輪の軸線方向へ重心移動させることにより、前記２つの車輪に掛かる駆動トルク差による車輪の回転速度差を生じさせて旋回走行することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動式ボード。
【請求項６】
前記搭乗者が搭乗した際、前記搭乗デッキ上に置いた前記搭乗者の左右の足を各々検出する搭乗者検出センサを備え、この検出信号に基づく前記車両制御部の制御信号により前記２つの電動駆動装置に供給される姿勢制御のための駆動電流が制御されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動式ボード。
【請求項７】
前記搭乗デッキの両端の下部に、前記搭乗デッキの前記車輪の軸線周りの傾斜角度を制限する補助輪を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動式ボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動スケートボード等の電動式ボードに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータを動力とする電動式ボードとして、電動スケートボード、電動サーフボード、電動キックボード等が知られている。これらの電動式ボードにおいては、スロットル、ジョイスティック、無線式リモコン等を用いる手元操作により、速度の制御、前後進の操作を行うものが提案されている（特許文献１）。また、ボードに圧力センサや歪センサを設けて走行方向および速度を制御することも提案されている（特許文献２、３）。さらに、ジャイロセンサを設けて走行方向および速度と、回転角センサを設けて旋回方向を制御することも提案されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１４０１９０号公報
【特許文献２】特開２００３−２３７６７０号公報
【特許文献３】特開平１０−２３６１３号公報
【特許文献４】特許第４６９１９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、手元で操作する必要があるため、操作に気をとられ安全性が損なわれる恐れがある。特許文献２、３のように荷重センサをボードに設けると、搭乗する位置に合わせて荷重センサの位置を限定する必要があり、さらに、搭乗者が意図しない荷重が検出されることも考えられる。これらにより、荷重を的確に検出して車両を制御することが難しい。また、このような場合に荷重を正確に検出するためには、多くのセンサを設ける必要があり、コストが高くなる。
【０００５】
特許文献４では、ロール角方向の搭乗者の重心移動量に応じて旋回速度を制御し、旋回動作を行っている。しかし、上記のような車両および制御機構は構造が複雑になり、コストが高くなる。また、降車する場合には、バランスを取った姿勢で車両本体のスイッチを操作し、姿勢制御を停止した後に、車両を傾斜させ、補助輪を着地させて降車する。この場合、スイッチを操作する時に搭乗者の重心が変化して車両が動き出し、搭乗者がバランスを崩して転倒する可能性がある。さらに、搭乗者が搭乗デッキに乗った状態で、スイッチ操作後に姿勢制御が停止するため、車輪にトルクが無くなり、搭乗者がバランスを崩して搭乗デッキが勢いよく傾き、転倒する可能性もある。
【０００６】
さらに、電動式ボードでは、駆動ユニットの軸方向寸法が長くなると、電動式ボードの２つ車輪のトレッド幅が拡大し、搭乗者による操作性が悪化する。
【０００７】
以上の問題に鑑み、本発明は、搭乗者の重心移動による操作やバランス調整の検出機構を簡略化し、かつ全体構造をシンプルにすると共に操作性を向上し、低コストで、前進、後退、速度調整、旋回等の各種の制御を行うことができる電動式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】
【０００８】
本発明者は、上記の目的を達成するため種々検討した結果、電動式ボードの電動駆動装置を小型化し、操作性を向上するという新たな着想に至った。
【０００９】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、２つの車輪が装着され、その各々を独立して回転駆動する２つの電動駆動装置と、前記２つの車輪の軸線を一致させ前記車輪を平行にした配置で前記２つの電動駆動装置が取り付けられるベースと、このベースに取付けられ、搭乗者の左右の足が個別に置かれる搭乗デッキと、前記２つの電動駆動装置を制御する車両制御部とを備え、前記搭乗者の重心移動による前記車輪の軸線周りの前記搭乗デッキの傾斜角度を傾斜角度検出センサにより検出し、この検出信号に基づく前記車両制御部の信号により前記２つの電動駆動装置に供給される駆動電流が制御される電動式ボードであって、前記電動駆動装置は、電動モータと減速機とを備え、前記減速機の入力軸が前記電動モータの出力軸で構成され、前記減速機の出力軸に前記車輪の取付部が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
上記の構成により、搭乗者の重心移動による操作やバランス調整の検出機構を簡略化し、かつ全体構造をシンプルにすると共に操作性を向上し、低コストで、前進、後退、速度調整、旋回等の各種の制御を行うことができる電動式ボードを実現することができる。
【００１１】
具体的には、上記の減速機をハイポサイクロイド減速機とすることが好ましい。これにより、薄型で大きな減速比を取ることができ、電動式ボードの電動駆動装置を小型化できると共に操作性が良好となる。また、振動や音を抑えることができので、屋内で使用しても静粛性が高い。
【００１２】
上記の減速機を３Ｋ型遊星歯車減速機とすることが好ましい。これにより、薄型で大きな減速比を取ることができ、電動式ボードの電動駆動装置を小型化できると共に操作性が良好となる。
【００１３】
上記の電動式ボードの搭乗デッキが、その重量バランスを前記ベースの中心付近に配置した一体型構造からなり、車輪の軸線周りの傾斜運動のみが許容される構成を有することが好ましい。これにより、電動式ボードの構造の簡素化と低コスト化を促進することができる。
【００１４】
上記の搭乗デッキ上の搭乗者が、車輪の軸線方向へ重心移動させることにより、前記２つの車輪に掛かる駆動トルク差による車輪の回転速度差を生じさせて旋回走行することが好ましい。この場合は、旋回する方向に搭乗者の重心を移動させるので、搭乗者の姿勢も安定し、安全性が高い。
【００１５】
上記の搭乗者が搭乗した際、搭乗デッキ上に置いた搭乗者の左右の足を各々検出する搭乗者検出センサを備え、この検出信号に基づく車両制御部の制御信号により２つの電動駆動装置に供給される姿勢制御のための駆動電流を制御することが好ましい。この場合は、搭乗者検出センサの検出信号に基づき車両制御部から電動駆動装置へ自動的に姿勢制御が開始されるので、直ちに搭乗者の姿勢を安定させることができ、安全性が高い。
【００１６】
上記の搭乗デッキの両端の下部に、搭乗デッキの車輪の軸線周りの傾斜角度を制限する補助輪を設けたことにより、乗降時、又は、搭乗者がバランスを崩した時に、搭乗者と搭乗デッキを衝撃から守ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、搭乗者の重心移動による操作やバランス調整の検出機構を簡略化し、かつ全体構造をシンプルにすると共に操作性を向上し、低コストで、前進、後退、速度調整、旋回等の各種の制御を行うことができる電動式ボードを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動式ボードの斜視図である。
【図２】図１の電動式ボードの正面図である。
【図３】（ａ）図は、図１の平面図で、（ｂ）図は、（ａ）図のＢ−Ｂ線で矢視した正面図である。
【図４】（ａ）図は搭乗デッキの平面図で、（ｂ）図は搭乗デッキの正面図である。
【図５】図１の下方側から見たベースと電動駆動装置からなる駆動ユニットおよび車輪の斜視図である。
【図６】図５を下方側から見たベースと電動駆動装置からなる駆動ユニットおよび車輪の平面図である。
【図７】（ａ）図は、図５の電動駆動装置を拡大した正面図で、（ｂ）図は、図８のＤ−Ｄ線で矢視した電動駆動装置の縦断面図である。
【図８】図７（ｂ）のＣ−Ｃ線で矢視した電動駆動装置の横断面図である。
【図９】電動式ボードの姿勢を示し、補助輪が接地した状態を示す正面図である。
【図１０】電動式ボードの姿勢を示し、地面と平行状態を示す正面図である。
【図１１】電動式ボードの旋回走行の制御を説明する図で、（ａ）図は平面図で、（ｂ）図は、（ａ）図の左側面図である。
【図１２】搭乗デッキの傾斜角度と電動駆動装置の速度・出力との関係を示すグラフである。
【図１３】電動式ボードの制御フローチャートである。
【図１４】電動式ボードの制御フローチャートである。
【図１５】電動式ボードの制御ブロック図である。
【図１６】（ａ）図は、本発明の第２の実施形態に係る電動式ボードの電動駆動装置を拡大した正面図で、（ｂ）図は、図１７（ａ）、図１７（ｂ）のＥ−Ｅ線で矢視した縦断面と図１７（ｂ）のＦ−Ｆ線で矢視した縦断面を合成した縦断面図である。
【図１７】（ａ）図は、図１６（ｂ）のＧ−Ｇ線で矢視した横断面図で、（ｂ）図は、図１６（ｂ）のＨ−Ｈ線で矢視した横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第１の実施形態に係る電動式ボードを図１〜図１５に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態の電動式ボードの全体を示す斜視図で、図２は図１の正面図で、図３（ａ）は図１の平面図で、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線で矢視した正面図である。図４（ａ）は搭乗デッキの平面図で、図４（ｂ）は搭乗デッキの正面図である。図５は、図１の下方側から見たベースと電動駆動装置からなる駆動ユニットおよび車輪の斜視図であり、図６（ａ）は、図５を下方側から見た平面図である。
【００２１】
図１〜図３に示すように、電動式ボード１は、平行に配置された２つの車輪４Ｌ、４Ｒと、２つの電動駆動装置５Ｌ、５Ｒと、搭乗デッキ３と、搭乗デッキ３と電動駆動装置５Ｌ、５Ｒが取り付けられたベース２を構造面の主な構成とする。電動駆動装置５Ｌ、５Ｒの制御面の構成として、図３（ａ）に示すように、搭乗デッキ３の傾斜角度を検出する傾斜角度検出センサ６と、トルク検出センサ１０Ｌ、１０Ｒと、走行状態を制御する車両制御部７と、搭乗者検出センサ９Ｌ、９Ｒを備えている。
【００２２】
図３（ｂ）に示すように、電動式ボード１の中央部にベース２が配置されている。ベース２の内周にはハウジング孔２ａが形成されており、電動駆動装置５Ｌ、５Ｒが嵌め込まれて取り付けられる。ベース２の外周面２ｂは略矩形状に形成され、この外周面２ｂに搭乗デッキ３の中央凹部３ａが嵌め込まれて取り付けられている。
【００２３】
図５、図６に示すように、車輪４Ｌ、４Ｒを装着する電動駆動装置５Ｌ、５Ｒの出力軸に車輪４Ｌ、４Ｒがボルト１２により締付け固定されている。２つの車輪４Ｌ、４Ｒの軸線Ａ−Ａを一致させ、車輪４Ｌ、４Ｒは平行にした配置で電動駆動装置５Ｌ、５Ｒはベース２に取付けられている。
【００２４】
電動駆動装置５Ｌ、５Ｒは、電動モータ５１と減速機５２とからなるユニットで構成され、電動モータ５１の出力を減速機５２によって減速して車輪４Ｌ、４Ｒへ伝達している。このような構成の電動駆動装置５Ｌ、５Ｒは、一定の規格に基づいて交換可能な電動駆動モジュールとして好適なものである。電動モータ５１と減速機５２を組合せた場合は、回転トルクが増加し、電動モータ５１を小型化することができる。電動駆動装置５Ｌ、５Ｒの詳細は後述する。
【００２５】
車輪４Ｌ、４Ｒは、電動駆動装置５Ｌ、５Ｒによって回転され、電動式ボード１の加減速を行う。車輪４Ｌ、４Ｒは搭乗者の体重を保持できる程度の強度を必要とし、例えば、ゴム製タイヤが用いられる。ただし、これに限定されるものではなく、他の車輪状のものも適用できる。
【００２６】
搭乗デッキ３は、その重量バランスをベース２の中心付近（図２、図３の左右方向の中心付近）に配置した一体型構造からなり、前述したように、ベース２の外周面２ｂに搭乗デッキ３の中央凹部３ａが嵌め込まれて取付けられている。このため、搭乗デッキ３は、２つの車輪４Ｌ、４Ｒの軸線Ａ−Ａ周りの傾斜運動のみが許容される構成になっている〔図３（ａ）参照〕。搭乗者は、搭乗デッキ３の搭乗者検出センサ９Ｌ、９Ｒ上に左右の足を載せる（図１０参照）。
【００２７】
図２および図４に示すように、搭乗デッキ３は、板３１とフレーム３２との組み合わせた部材であり、搭乗者の体重を保持できる程度の強度を必要とする。ただし、上記の強度を確保できるのであれば、板状の部材のみでも構わない。
【００２８】
搭乗デッキ３は、一体型構造からなり、電動駆動装置５Ｌ、５Ｒを収容するベース２に取付けられているので、全体構造がシンプルで、低コスト化が図れる。また、搭乗者も楽に思い通りの操作ができると共に電動式ボード本来の楽しさを味わうことができる。
【００２９】
搭乗デッキ３の両端下部に補助輪８Ｌ、８Ｒが設けられている。補助輪８Ｌ、８Ｒは、乗降時、又は、搭乗者がバランスを崩した時に、搭乗者と搭乗デッキ３を衝撃から守るためのものである。本実施形態では、補助輪８Ｌ、８Ｒとしてウレタンゴム製のキャスタを用いている。補助輪８Ｌ、８Ｒは、ウレタンゴム製のキャスタに限られず、搭乗デッキ３の接地する際の衝撃を吸収する機構であれば、特に限定されるものではなく、その他の材質の車輪でもよいし、車輪の形状をとらなくてもよく、例えば、衝撃吸収シートやエアクッション等を使用してもよい。
【００３０】
図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、搭乗デッキ３と地表までのスペースに、制御回路１３Ｌ、１３Ｒ、ドライバ回路１４Ｌ、１４Ｒからなる車両制御部７（７Ｌ、７Ｒ）および電源としてのバッテリー１５が設けられ、それぞれ、カバーされている。バッテリー１５のカバーに電源スイッチ１６が設けられている。図示は省略するが、それぞれを接続する配線が設けられている。
【００３１】
搭乗デッキ３の傾斜角度を検出する傾斜角度検出センサ６は、傾斜角度を検出信号へ変換するセンサであり、例えば、傾斜センサが用いられる。しかし、これに限られず、ジャイロセンサや距離センサ等を適用してもよい。
【００３２】
車両制御部７（７Ｌ、７Ｒ）は、傾斜角度検出センサ６およびトルク検出センサ１０Ｌ、１０Ｒの入力信号を演算処理して、速度および前進、後退を判断し、制御信号を出力する制御回路１３Ｌ、１３Ｒと、制御回路１３Ｌ、１３Ｒから出力された制御信号に基づいて電動駆動装置５Ｌ、５Ｒへ駆動電流を出力するドライバ回路１４Ｌ、１４Ｒとから構成される。
【００３３】
次に、電動駆動装置５Ｌ、５Ｒの詳細を図７（ａ）、図７（ｂ）および図８に基づいて説明する。図７（ａ）は、図５の電動駆動装置５Ｌ、５Ｒを拡大した正面図で、図７（ｂ）は、図８のＤ−Ｄ線で矢視した電動駆動装置５Ｌ、５Ｒの縦断面図で、図８は、図７（ｂ）のＣ−Ｃ線で矢視した電動駆動装置５Ｌ、５Ｒの横断面図である。
【００３４】
図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、電動駆動装置５Ｌ、５Ｒは、電動モータ５１と減速機５２とからなるユニットとして構成されている。電動モータ５１は、モータケーシング５５に固定されたステータ５６と、ステータ５６の径方向内側に隙間をもって対向するように配置されたロータ５７と、ロータ５７の径方向内側に配置されてロータ５７と一体回転するモータ回転軸５８とを備えたラジアルギャップ型の電動モータ５９で構成されている。ステータ５６は磁性体コアにコイルを巻回することによって構成され、ロータ５７が永久磁石等で構成されている。
【００３５】
モータケーシング５５、バスバー６０および蓋部材６１は、サンドイッチ構造をなし、減速機５２のケーシング６４にボルト６７により締結固定されている。モータ回転軸５８は、２つの転がり軸受６２、６３によってモータケーシング５５と蓋部材６１に回転自在に支持されている。バスバー６０には駆動電流用端子６５が設けられ、駆動電流用端子６５からステータ５６の各コイルへ配線されている。
【００３６】
モータ回転軸５８の一端側〔図７（ｂ）の左側〕に出力軸５８ａが一体に形成されている。モータ回転軸５８の出力軸５８ａは、減速機５２の入力軸６６を構成する。本実施形態では、モータ回転軸５８と出力軸５８ａを一体形成したものを例示するが、モータ回転軸５８と出力軸５８ａを別体に形成し、両者をトルク伝達可能に連結した構造にしてもよい。
【００３７】
図７（ｂ）、図８に示すように、減速機５２は、内接式遊星歯車機構を有するハイポサイクロイド減速機で、入力軸６６の偏心部６６ａに転がり軸受６８を介して回転自在に支持された遊星歯車６９と、ケーシング６４、７０に固定され、遊星歯車６９と噛合する内歯車７１と、遊星歯車６９の自転運動を出力軸７３に伝達する係合ピン７２を主な構成とする。
【００３８】
入力軸６６は、偏心部６６ａの両側を転がり軸受７４、７５によって、ケーシング６４および出力軸７３に回転自在に支持されている。遊星歯車６９は、入力軸６６の偏心部６６ａに転がり軸受６８を介して回転自在に支持されているので、入力軸６６が回転すると、遊星歯車６９は、入力軸６６の軸心Ｏ１に対して振れ回り運動する。この振れ回り運動と共に、遊星歯車６９は内歯車７１に噛合しているので自転運動を行う。図７（ｂ）に示すように、遊星歯車６９の回転によって生じる不釣合い力を打ち消すために、入力軸６６の偏心部６６ａに隣接する位置にバランスウェイト７７が設けられている。
【００３９】
図８に示すように、遊星歯車６９には、その自転軸心Ｏ２を中心とする円周上に等間隔に複数の貫通孔６９ａが設けられており、貫通孔６９ａに係合ピン７２が受け入れられている。係合ピン７２は、出力軸７３の回転軸心（入力軸６６の軸心Ｏ１と同じ）を中心とする円周上に貫通孔６９ａの位置に対応して等間隔に設けられ、係合ピン７２の基部は出力軸７３に固定されている〔図７（ｂ）参照〕。係合ピン７２にはカラー７２ａが回転自在に装着され、遊星歯車６９の貫通孔６９ａと当接している。貫通孔６９ａとの摩擦抵抗を低減するために、カラー７２ａを針状ころ軸受にしてもよい。
【００４０】
貫通孔６９ａの内径寸法は、係合ピン７２のカラー７２ａの外径寸法より所定寸法大きく設定されている。これにより、遊星歯車６９の振れ回り運動が係合ピン７２に伝わらず、遊星歯車６９の自転運動のみが出力軸７３に伝達される。
【００４１】
図７（ｂ）に示すように、ハイポサイクロイド減速機５２の出力軸７３は、転がり軸受７６、７５によって、ケーシング７０および入力軸６６に回転自在に支持されている。出力軸７３の一端側〔図７（ｂ）の左側〕にねじ孔７３ａが穿設され、車輪の取付部７３ｂが形成される。図５に示す車輪４Ｌ、４Ｒにボルト１２を通し、図７（ｂ）のねじ孔７３ａに螺合させ、車輪４Ｌ、４Ｒを取付部７３ｂに締結固定する。
【００４２】
遊星歯車６９の歯数は、内歯車７１の歯数よりも適宜少なく、この歯数差により減速比が設定される。このハイポサイクロイド減速機５２の減速比は、内歯車７１の歯数をＺＡ、遊星歯車６９の歯数をＺＢとすると、（ＺＡ−ＺＢ）／ＺＡで算出される。図８に示す実施形態では、ＺＡ＝７２、ＺＢ＝７０であるので、減速比は１／３６と非常に大きな減速比を得ることができる。
【００４３】
ハイポサイクロイド減速機５２は、薄型で大きな減速比を取ることができ、電動式ボード１の電動駆動装置５Ｌ、５Ｒを小型化できると共に、２つの車輪４Ｌ、４Ｒのトレッド幅を短縮でき操作性が良好となる。また、ハイポサイクロイド減速機５２は、振動や音を抑えることができるので、電動式ボード１を屋内で使用しても静粛性が高い。
【００４４】
本実施形態では、電動駆動装置５Ｌ、５Ｒのハイポサイクロイド減速機５２として、１段の内接式遊星歯車機構と、バランスウェイト７７とを有するものを例示した。しかしながら、本発明に係るハイポサイクロイド減速機５２は、これに限られるものではなく、２段の内接式遊星歯車機構を有し、２段の内接式遊星歯車機構の重量バランスが等しくなるように配置した構成であってもよい。
【００４５】
次に、本実施形態の電動式ボード１の駆動制御について、図９〜図１５に基づいて説明する。図９は、電動式ボードの姿勢を示し、補助輪が接地した状態を示す平面図で、図１０は地面と平行状態を示す平面図である。図１１は電動式ボードの旋回走行の制御を説明する図で、図１１（ａ）は平面図で、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の左側面図である。図１２は搭乗デッキの傾斜角度と電動駆動装置の速度・出力との関係を示すグラフである。図１３および図１４は電動式ボードの制御フローチャートで、図１５は電動式ボードの制御ブロック図である。
【００４６】
電動式ボード１の制御系の概要を図１５の制御ブロック図に基づいて説明する。平行に配置された２つの車輪４Ｌ、４Ｒの各々を独立して回転駆動する２つの電動駆動装置５Ｌ、５Ｒは、左右２つの車両制御部７Ｌ、７Ｒにより制御される。車両制御部７Ｌ、７Ｒは、それぞれ、制御回路１３Ｌ、１３Ｒとドライバ回路１４Ｌ、１４Ｒを備え、制御回路１３Ｌ、１３Ｒのそれぞれに傾斜角度検出センサ６、搭乗者検出センサ９Ｌ、９Ｒ、トルク検出センサ１０Ｌ、１０Ｒの検出信号が入力される。トルク検出センサ１０Ｌ、１０Ｒは電動駆動装置５Ｌ、５Ｒの駆動トルクを検出する。電源であるバッテリー１５は、電源スイッチ１６を経由して左右の車両制御部７Ｌ、７Ｒに接続されている。
【００４７】
ここで、各センサについて定義する。傾斜角度検出センサとは、傾斜角度を検出する傾斜角センサや、角速度、角加速度を検出するジャイロセンサや、加速度を検出する加速度センサ等を指す。搭乗者検出センサとは、圧力センサや、近接センサ、テープスイッチ等を指す。トルク検出センサとは、電流検出抵抗器や、電流センサを指す。
【００４８】
次に、搭乗デッキ３の傾斜角度と電動駆動装置５Ｌ、５Ｒの速度・出力の関係について図１２を参照して説明する。搭乗デッキ３を走行したい方向を下げて傾斜させると、その傾斜角度αに大きさに応じて駆動電流が制御され、傾斜角度αが増加すると電動式ボード１の速度が速くなり、傾斜角度αが小さくなると速度が遅くなる。そして、傾斜角度αが一定以上に大きくなると、電動駆動装置５Ｌ、５Ｒへの駆動電流が遮断され、電動式ボードが減速、停止する。
【００４９】
電動式ボード１の制御系の概要は以上のとおりであるが、次に、具体的な駆動制御について、図１３、図１４を参照して説明する。図１３に示すように、まず、ステップＳ１として、搭乗者が電動式ボード１に搭乗する前に、電源スイッチ１５をオンさせ、車両制御部７を起動させる。次に、ステップＳ２として、左右どちらか一方の補助輪８Ｌ（又は、８Ｒ）を接地させ、搭乗デッキ３を安定させる。
【００５０】
補助輪８Ｌ（又は、８Ｒ）の接地が確認されると、図９に示すように、搭乗者は、片足を搭乗デッキ３に乗せ、搭乗者確認センサ９Ｌ又は９Ｒがオンすることにより搭乗者の片足が乗ったことを判断する（ステップＳ３）。
【００５１】
次に、残りの片足を搭乗デッキ３に乗せると、搭乗デッキ３は持ち上がり、図１０に示すように、搭乗者は両足で地面と平行になるようにバランスを取る。これにより、搭乗者検出センサ９Ｌ、９Ｒが両方ともオンすることで搭乗者の両足を検出する（ステップＳ４）。そして、ステップＳ５として、搭乗デッキ３が平行になったことを傾斜角度検出センサ６が検出すると、車両制御部７から電動駆動装置５Ｌ、５Ｒへ駆動電流が出力され、自動的に姿勢制御が開始される（ステップＳ６）。姿勢制御がオンになると、搭乗デッキ３が倒れた方向（下がった側に）に電動駆動装置５Ｌ、５Ｒを駆動して水平状態に戻すように制御され、搭乗デッキ３の姿勢が安定する。
【００５２】
電動式ボード１の姿勢制御が開始されたことで、図１４のステップ１０として、搭乗者が走行したい方向へ重心移動することにより、搭乗デッキ３が走行したい方向に傾斜し、その傾斜角度を傾斜角度検出センサ６で検出され、この検出信号が車両制御部７へ入力され、前記検出信号が車両制御部７の制御回路１３Ｌ、１３Ｒで演算される。制御回路１３Ｌ、１３Ｒで演算された制御信号がドライバ回路１４Ｌ、１４Ｒに入力され、電動駆動装置５Ｌ、５Ｒに駆動電流が供給される。これにより、車輪４Ｌ、４Ｒが回転駆動され、搭乗者が走行したい方向に走り始める。そして、図１２に示すように、搭乗デッキ３の傾斜角度αが大きくなると、車両制御部７から供給される駆動電流が増加し、電動式ボード１の速度が速くなる。
【００５３】
次に、電動式ボード１の旋回動作を図１１（ａ）、図１１（ｂ）に基づいて説明する。電動式ボード１の旋回動作は、搭乗者が車輪４Ｌ又は４Ｒに荷重を掛けることにより、より荷重を掛けた方の電動駆動装置５Ｌ又は５Ｒの出力軸に掛かる駆動トルクが増大し回転数が減少する。それにより、車輪４Ｌ又は４Ｒに回転差が生じて電動式ボード１の旋回が可能になる。
【００５４】
図１１（ａ）、図１１（ｂ）を参照して具体的に説明する。まず、図１１（ａ）は、搭乗デッキ３の左側が下がった傾斜状態で、図の左方向に進む状態を示している。また、本実施形態の電動式ボード１は、前述したように、搭乗デッキ３が一体型構造でベース２に取付け固定されている。このため、２つの車輪４Ｌ、４Ｒの軸線Ａ−Ａ周りの傾斜運動のみが許容される構成になっている（図３参照）。
【００５５】
そのため、搭乗者が車輪４Ｌ、４Ｒの軸線Ａ−Ａ方向に重心移動して、図１１（ｂ）の白抜き矢印で示すように、２つの車輪４Ｌ、４Ｒのうち車輪４Ｌにより荷重を掛けると、電動駆動装置５Ｌの出力軸に掛かる駆動トルクが増大し、回転数が減少する。その結果、図１１（ａ）の白抜き矢印で示すように、車輪４Ｌの回転速度が車輪４Ｒの回転速度よりも遅くなり、その回転差により、黒塗り矢印のように左方向に旋回する。このように、旋回する方向に搭乗者の重心を移動させるので、搭乗者の姿勢も安定する。さらに小さい半径で旋回するには、より荷重を掛けた車輪４Ｌを中心にして、搭乗者自身の体のひねりを利用することで可能になる。
【００５６】
また、上記の搭乗者の重心移動や体のひねりによるマニュアル旋回走行に加えて、トルク検出センサ１０Ｌ、１０Ｒの検出信号に基づいて車両制御部７Ｌ、７Ｒで旋回走行のための駆動電流を制御し、電動駆動装置５Ｌ、５Ｒをトルク制御することができる。これにより、例えば、重心移動や体のひねりが少ない場合でも、一定の旋回走行が可能となり、初心者から熟練者まで、その操作レベルに応じた旋回走行をアシストすることができる。
【００５７】
上記のように、本実施形態の電動式ボード１は、２つの車輪４Ｌ、４Ｒの軸線Ａ−Ａ周りの傾斜運動のみが許容される構成になっているので、搭乗デッキ３に乗った搭乗者の姿勢が安定し、搭乗者は楽に思い通りの操作ができる。
【００５８】
図１４を参照し、電動式ボード１の停止および降車について説明する。走行中に停止する場合、搭乗デッキ３を一定以上に傾斜させると、傾斜角度検出センサ６の検出信号が車両制御部７Ｌ、７Ｒに入力され、車両制御部７Ｌ、７Ｒの制御回路１３Ｌ、１３Ｒで予め設定された角度αを超えたこと判定（ステップＳ１１）し、制御回路１３Ｌ、１３Ｒからドライバ回路１４Ｌ、１４Ｒへ制御信号を入力し、ドライバ回路１４Ｌ、１４Ｒからの駆動電流を遮断する（ステップＳ１２）。これにより、電動式ボード１が減速され、減速された状態で補助輪８Ｌ又は８Ｒを接地（ステップＳ１３）することで、安全な速度で停止することが可能となる（ステップＳ１４）。
【００５９】
停止後、搭乗デッキ３の浮いている側の片足を下すことで、搭乗者検出センサ９Ｌ又は９Ｒがオフし（ステップＳ１５）、姿勢制御が自動的に終了される（ステップＳ１６）。その後、残りの片足を下ろし（ステップＳ１７）、電源スイッチ１６をオフする（ステップＳ１８）。以上で降車が完了する。
【００６０】
ステップＳ１５の状態から、下ろした片足を再度搭乗デッキ３に乗せ、傾斜角度検出センサ６が平行になったことを検出すると（ステップ１９）、姿勢制御が自動的にオンになり（ステップＳ２０）、引き続き走行可能となる。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態の電動式ボード１は、搭乗デッキ３が、その重量バランスをベース２の中心付近に配置した一体型構造からなり、２つの車輪４Ｌ、４Ｒの軸線Ａ−Ａ周りの傾斜運動のみが許容される構成になっているので、搭乗者の重心移動の操作やバランス調整の検出機構を簡略化し、かつ全体構造をシンプルにし、低コストで、前進、後退、速度調整、旋回等の各種の制御を行うことができる。特に、ハイポサイクロイド減速機５２は、薄型で大きな減速比を取ることができ、電動式ボード１の電動駆動装置５Ｌ、５Ｒを小型化できると共に、２つの車輪４Ｌ、４Ｒのトレッド幅を短縮でき操作性が良好となる。また、ハイポサイクロイド減速機５２は、振動や音を抑えることができるので、電動式ボード１を屋内で使用しても静粛性が高い。したがって、搭乗者は、安全で思い通りの操作ができると共に電動式ボードの楽しさを味わうことができる。
【００６２】
また、搭乗者検出センサ９Ｌ、９Ｒが搭乗者の両足を検出し、搭乗デッキ３が平行になったことを傾斜角度検出センサ６が検出すると、車両制御部７から電動駆動装置５Ｌ、５Ｒへ駆動電流が出力され、自動的に姿勢制御が開始されるので、直ちに搭乗者の姿勢を安定させることができ、安全性が高い。
【００６３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る電動式ボードの電動駆動装置について、図１６（ａ）、図１６（ｂ）、図１７（ａ）および図１７（ｂ）に基づいて説明する。本実施形態では電動駆動装置の部分のみを説明する。図１６（ａ）は、電動駆動装置を拡大した正面図で、図１６（ｂ）図は、図１７（ａ）、図１７（ｂ）のＥ−Ｅ線で矢視した縦断面と図１７（ｂ）のＦ−Ｆ線で矢視した縦断面を合成した縦断面図である。補足すると、図１６（ｂ）では、減速機の部分は、図１７（ａ）、図１７（ｂ）のＥ−Ｅ線で矢視した縦断面で表示し、電動モータの部分は、図１７（ｂ）のＦ−Ｆ線で矢視した縦断面図で表示している。１７（ａ）は、図１６（ｂ）のＧ−Ｇ線で矢視した横断面図で、図１７（ｂ）は、図１６（ｂ）のＨ−Ｈ線で矢視した横断面図である。
【００６４】
本実施形態に用いる電動駆動装置は、第１の実施形態における電動駆動装置５Ｌ、５Ｒに対して減速機の形式が異なる。減速機を除く電動駆動装置の構成は、第１の実施形態と同じであるので、同じ機能を有する部位に同一の符号（必要に応じたダッシュを除く）を付与して、要点のみ説明する。
【００６５】
本実施形態においても、モータ回転軸５８の一端側〔図１６（ｂ）の左側〕に出力軸５８ａ’が一体に形成され、モータ回転軸５８の出力軸５８ａ’は、減速機５２’の入力軸６６’を構成する。
【００６６】
減速機５２’は、３Ｋ型遊星歯車減速機で、入力軸６６’に連結された太陽歯車８０と、太陽歯車８０と同軸に配置された固定内歯車８１と、キャリア８２に支持された段付き遊星歯車８３と、太陽歯車８０と同軸に配置され、出力軸７３’に連結された可動内歯車８４を主な構成とする。
【００６７】
固定内歯車８１はケーシング６４’に固定され、可動内歯車８４は転がり軸受８７、８８によって、ケーシング７０’に回転自在に支持されている。段付き遊星歯車８３は、その両端部がキャリア８２に回転自在に支持され、キャリア８２は、転がり軸受８５、８６によって、ケーシング６４’および出力軸７３’に回転自在に支持されている。キャリア８２は一対のリング状部分８２ａとこのリング状部分８２ａを連結する３本の棒状部分８２ｂ〔図１７（ａ）、図１７（ｂ）参照〕から構成されている。
【００６８】
本実施形態の段付き遊星歯車８３は、第１段の遊星歯車８３ａと第２段の遊星歯車８３ｂを一体に有し、第１段の遊星歯車８３ａの歯数より第２段の遊星歯車８３ｂの歯数を適宜数多く設定されている。第１段の遊星歯車８３ａは、太陽歯車８０と固定内歯車８１のそれぞれに噛合し、第２段の遊星歯車８３ｂは可動内歯車８４に噛合している。
【００６９】
３Ｋ型遊星歯車減速機５２’の減速比は、太陽歯車８０の歯数をＺｓ１、第１段の遊星歯車８３ａの歯数をＺｐ１、固定内歯車８１に歯数をＺｓ２、第２段の遊星歯車８３ｂの歯数をＺｐ２、可動内歯車８４の歯数をＺｉとしたとき、（１＋Ｚｓ２／Ｚｓ１）／〔１−（Ｚｓ２×Ｚｐ２）／（Ｚｐ１×Ｚｉ）〕で算出される。
【００７０】
本実施形態に用いた３Ｋ型遊星歯車減速機５２’においても、薄型で大きな減速比を取ることができ、電動式ボード１の電動駆動装置５Ｌ、５Ｒを小型化できると共に、２つの車輪４Ｌ、４Ｒのトレッド幅を短縮でき操作性が良好となる。
【００７１】
３Ｋ型遊星歯車減速機は、キャリアの軸が基本軸を構成せず、減速機のユニット内部に収まり、太陽歯車と２つの内歯車の３個の軸Ｋによって基本軸が構成されるものである。本実施形態に用いた３Ｋ型遊星歯車減速機５２’に限られず、種々のバリエーションがあるが、いずれも本発明に適用可能である。本実施形態では、段付き遊星歯車８３が３個のものを例示したが、これに限られず、２個や４個以上のものも適用可能である。
【００７２】
本実施形態の電動式ボードの電動駆動装置の減速機を除く構成、電動式ボードの作用効果や制御等については、第１の実施形態において説明した内容と同様であるので、この内容を準用し、説明を省略する。
【００７３】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００７４】
１        電動式ボード
２        ベース
３        搭乗デッキ
４        車輪
５        電動駆動装置
６        傾斜角度検出センサ
７        車両制御部
８        補助輪
９        搭乗者検出センサ
１０      トルク検出センサ
１３      制御回路
１４      ドライバ回路
１５      バッテリー
１６      電源スイッチ
５１      電動モータ
５２      減速機
５８      モータ回転軸
５８ａ    出力軸
６６      入力軸
７３      出力軸
７３ｂ    取付部
Ａ        軸線
α        傾斜角度
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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