(57)【要約】電動自動平衡型一輪車は、実質的に車輪内に収容される駆動システムを有する単一車輪アセンブリと、フレームと、車輪アセンブリへフォークによって旋回可能に接続される四節リンク機構を含むハンドルバーとを含み得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一輪車であって、
回転軸と内周を有するリムとを有する単一の車輪を含む車輪アセンブリと、
前記車輪アセンブリに連結され、前記リムの前記内周の内側に実質的に収容される電気駆動システムと、
前記車輪の前記回転軸に対して略垂直に配置されるフレームであって、前記フレームが自由端部分と旋回端部分とを有する、フレームと、
前記フレームの前記自由端部分に動作可能に接続されるハンドルバーと、
前記フレームの前記旋回端部分へ旋回可能に接続される第１の端部と、前記車輪アセンブリに取り付けられる第２の端部とを有する支持アセンブリと、
を備え、
前記フレームが、機械的止め具によって制限されながら、前記車輪アセンブリに対して左右に旋回するように構成される、一輪車。
【請求項２】
前記コネクタアセンブリと前記フレームとの間の前記旋回可能な接続部が、前記回転軸を通る垂直線の後方に配置されるヘッドチューブを備える、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記ヘッドチューブの角度が、垂直に対して約１５度から約３５度である、請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記ヘッドチューブの角度が、約２０度である、請求項３に記載の車両。
【請求項５】
前記垂直線が支持面と第１の点で交わり、前記ヘッドチューブの長軸を通る線が前記支持面と第２の点で交わり、前記ヘッドチューブが前記垂直線からずらされて、前方への車両の進行方向に対して、前記第２の点が前記第１の点の後方にあるようにする、請求項２に記載の車両。
【請求項６】
運転者の体重を支えるシートアセンブリをさらに備え、前記シートアセンブリが、前記フレームの前記自由端と前記旋回端との間に動作可能に接続される、請求項１に記載の車両。
【請求項７】
前記シートアセンブリが、衝撃を吸収するように、かつ前記フレームに対する前記シートアセンブリの高さを調整するように構成される調整可能なばねをさらに備える、請求項６に記載の車両。
【請求項８】
前記フレームの前記自由端部分に動作可能に接続される第１のベルクランクと、前記フレームの前記旋回端部分に動作可能に接続される第２のベルクランクと、前記第１のベルクランクを前記第２のベルクランクに接続するドラッグリンクとをさらに備え、前記第１のベルクランク、第２のベルクランク、フレーム、およびドラッグリンクが一緒に平行四辺形四節リンク機構を形成する、請求項１に記載の車両。
【請求項９】
前記第２のベルクランクが固定され、かつ前記ハンドルバーが前記第１のベルクランクへ動作可能に接続されて、前記四節リンク機構が、前記フレームが左右に旋回されるときに、実質的に一定の前記車輪アセンブリに対する前記ハンドルバーの向きを維持するように構成されるようにする、請求項８に記載の車両。
【請求項１０】
前記四節リンク機構が、前記フレームを左右方向でニュートラルな位置に向けて付勢するように構成される付勢部材をさらに備える、請求項８に記載の車両。
【請求項１１】
前記付勢部材がばねを備え、前記ばねが前記ドラッグリンクと同軸に取り付けられる、請求項１０に記載の車両。
【請求項１２】
一輪車であって、
回転軸と内周を有するリムとを有する単一の車輪を含む車輪アセンブリと、
前記車輪アセンブリに連結され、電気モータを含む駆動システムと、
前記電気モータの可変の速度および方向を制御するためのコントローラであって、前記コントローラが姿勢検知システムと電子的に接続される、コントローラと、
を備え、
前記駆動システム、コントローラ、および姿勢検知システムがすべて、前記リムの前記内周の内側に実質的に収容され、
さらに、前記コントローラが、手動でスロットル制御することなく、前記モータの前記速度および方向を自動的に調整して、前記姿勢検知システムによって測定されたピッチとゼロピッチセットポイントとの間の差を減らすように構成される、一輪車。
【請求項１３】
前記コントローラと電子的に接続される第１のユーザ入力装置であって、前記第１のユーザ入力装置が、ユーザによって操作可能であって、選択可能な姿勢オフセット量を前記コントローラに提供する、第１のユーザ入力装置をさらに含み、前記コントローラが、調整されたセットポイントを前記測定されたピッチに対して比較する前に、前記ゼロピッチセットポイントを前記オフセット量によって調整するように構成される、請求項１２に記載の車両。
【請求項１４】
前記第１のユーザ入力装置が、前記ハンドルバーに設置された２つの押しボタンスイッチを備え、前記２つの押しボタンのうちの第１の押しボタンが、正の姿勢オフセット量を提供し、前記２つの押しボタンのうちの第２の押しボタンが、負の姿勢オフセット量を提供する、請求項１３に記載の車両。
【請求項１５】
前記選択された姿勢調整量が、前記コントローラへの電力を一旦切って入れなおした後に前記調整されたゼロピッチセットポイントを維持するために、不揮発性メモリに保持される、請求項１３に記載の車両。
【請求項１６】
前記姿勢検知システムが、前記車輪の前記回転軸に対して平行な軸の周りにおける前記車両の上下回転を判定するように構成されるピッチセンサと、車両の進行方向に対して平行な軸の周りにおける前記車両の左右回転を判定するように構成されるロールセンサとを備える、請求項１２に記載の車両。
【請求項１７】
前記測定されたピッチが、前記ピッチセンサから受信したピッチ入力に対応する、請求項１７に記載の車両。
【請求項１８】
前記コントローラが、前記ロールセンサから受信したロール入力に基づいて、前記受信したピッチ入力のピッチ誤差を補償するように構成される、請求項１７に記載の車両。
【請求項１９】
前記コントローラが、前記車両が倒れたことを示す受信したロール入力に応じて前記車両への電源を切るように構成される、請求項１６に記載の車両。
【請求項２０】
前記コントローラと電子的に接続される第２のユーザ入力装置をさらに含み、前記第２のユーザ入力装置が、ユーザによって操作可能であって、選択可能に可変の制動入力を前記コントローラに提供する、請求項１２に記載の車両。
【請求項２１】
前記コントローラが、回生制動システムのみを用いて、前記第２のユーザ入力装置からの制動入力の受信に応じて前記車両を減速するように構成される、請求項２０に記載の車両。
【請求項２２】
前記第２のユーザ入力装置が、前記ハンドルバーに設置される手動のブレーキレバーを備える、請求項２０に記載の車両。
【請求項２３】
一輪車であって、
回転軸と内周を有するリムとを有する単一の車輪と、前記リムに取り付けられるタイヤとを含む単一車輪アセンブリと、
前記車輪アセンブリに連結され、前記リムの前記内周の内側に実質的に収容される電気駆動システムと、
前記車輪の前記回転軸に対して略垂直に延びる延長部材を有する本体と、前記本体に動作可能に接続されるフォークであって、前記フォークが前記車輪アセンブリをまたぐ２つの脚部を有するフォークとを含むフレームと、
を備え、
前記フォークの前記脚部のそれぞれの遠位端が、前記車輪の前記回転軸から離間した個別の接続部だけで前記車輪アセンブリに取り付けられる、一輪車。
【請求項２４】
支持面に接触している前記単一車輪アセンブリのみで前記車両が移動する動作モードで、前記車両が移動するように構成される、請求項２３に記載の車両。
【請求項２５】
前記車両が、前記動作モードと、前記フレームが前記車輪の前記軸の周りに回転されて、前記延長部材が前記支持面に接触して、前記車両の横方向への転倒に耐えるようにする、駐車モードとの間で切り替わるようにさらに構成される、請求項２４に記載の車両。
【請求項２６】
前記車輪が車軸の周りに回転し、また前記フォークの前記遠位端のそれぞれが、前記車両が前記動作モードにあるとき、前記支持面に対して前記車軸の上方で前記車輪アセンブリに取り付けられる、請求項２３に記載の車両。
【請求項２７】
前記電気駆動システムが電池をさらに備え、前記電池が、前記フォークと干渉することなしに、前記車輪アセンブリの側面を通してアクセス可能である、請求項２６に記載の車両。
【請求項２８】
前記車輪アセンブリが、前記車輪の第１の側面の上に配置された第１のハブカバーと、前記第１の側面の反対側の前記車輪の第２の側面の上に配置された第２のハブカバーとをさらに含み、前記第１のハブカバーが前記車軸に取り付けられ、また前記第２のハブカバーが前記駆動システムに取り付けられる、請求項２６に記載の車両。
【請求項２９】
前記フォーク脚部の前記遠位端が、前記第１および第２のハブカバーにそれぞれ取り付けられる、請求項２８に記載の車両。
【請求項３０】
前記延長部材がフープ構造を備える、請求項２３に記載の車両。
【請求項３１】
前記フープ構造が、前記回転軸に対して略垂直に延在する２つの脚部と、前記回転軸に対して平行に配置され、前記２つの脚部の遠位端を堅固に連結するクロスバーとを備える、請求項３０に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年８月２２日に出願された米国特許仮出願第６１／６９２，１３１号、２０１２年１０月４日に出願された米国特許仮出願第６１／７０９，９２４号、２０１３年４月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／８１７，８１７号および２０１３年８月７日に出願された米国特許仮出願第６１／８６３，０６４号に対する優先権を主張し、これらのすべては、あらゆる目的のために参照によりその全体を本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
序論
世界中の現代社会において、新しい形の移動手段の必要性が今も続いている。移動のための車両の設計における１つの課題には、エネルギー効率と、使い勝手が良いことと、ユーザの楽しみとのバランスをとることが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】特定の主要部品間の関係を示す、動力付き一輪車の実施形態のブロック図である。
【図２】電動自動平衡型一輪車の実施形態の等角図である。
【図３】図１の動力付き一輪車の側面図である。
【図４】動力付き一輪車で用いるのに好適な車輪の実施形態の等角図である。
【図５】図４の車輪の線５−５断面図である。
【図６】動力付き一輪車で用いるのに好適なシート部分の実施形態の等角図である。
【図７】図２の動力付き一輪車のフレーム部分の側面図である。
【図８】図９の機構の実施を示す、図７のフレーム部分の上面等角図である。
【図９】例示的な四節リンク機構の概略図である。
【図１０】電動駆動システムの実施形態の等角図である。
【図１１】反対側から見た、図１０の駆動システムの等角図である。
【図１２】図１０の駆動システムの選択された駆動部品の等角図である。
【図１３】フォーク、駆動ハウジング、ハブプレート、およびフットレストの間の接続を示す、図２の動力付き一輪車の一部分の後部平面図である。
【図１４】ハブレスホイールに設置された駆動システムの別の実施形態の側面図である。
【図１５】ドライブスプロケットとリングギヤとの間の相互作用を示す、図１４の駆動システムの一部分の側面図である。
【図１６】ハブレス駆動システムの別の実施形態の一端面図である。
【図１７】そこに担架が取り付けられた、動力付き一輪車の実施形態の等角図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
電動自動平衡型一輪車が本開示において説明および図示される。概して、電動自動平衡型一輪車は、フレームに接続された単一車輪アセンブリを含み、フレームは、人間の運転者用のシートおよびハンドルバーを支持し得る。一部の例では、一輪車は、車輪の回転軸に平行な軸に関して自動平衡型であり得る。「バイク（ｂｉｋｅ）」、「サイクル（ｃｙｃｌｅ）」、「一輪車（ｕｎｉｃｙｃｌｅ）」、および「車両（ｖｅｈｉｃｌｅ）」の語は、本開示により構築された一輪車（ｏｎｅ−ｗｈｅｅｌｅｄ  ｖｅｈｉｃｌｅ）を指すために、本明細書において交換可能に用いられ得る。電動一輪車装置およびシステムは、米国特許出願公開第２０１２／０２１７０７２号において説明されており、これは、あらゆる目的のために参照によりその全体を援用される。
【０００５】
別段の指定の無い限り、本開示による動力付き一輪車、および／またはその様々な部品は、本明細書に説明、図示、および／または組み込まれる構造、部品、機能、および／または変形のうちの少なくとも１つを含むことができるが、必要ではない。さらに、一輪車に関連して本明細書に説明、図示、および／または組み込まれる構造、部品、機能、および／または変形は、その他の類似の装置に含まれ得るが、必要ではない。
【０００６】
図１は、本開示により構築された動力付き一輪車１０の特定の主要部品の模式図を示している。一輪車１０は、車輪に収容された駆動システムと、駆動システムを制御する多入力自動平衡制御システムとで構成される任意の好適な単一車輪車両を含み得る。図示の例では、一輪車１０は、１つまたは２つ以上のモータ１４によって駆動される車輪アセンブリ１２を含み、そしてモータ１４は、１つまたは２つ以上の入力１８を受信するコントローラ１６によって制御され得る。
【０００７】
車輪アセンブリ１２は、実質的に車輪内にある駆動システムを含むように構成される任意の好適な単一車輪構造を含み得る。このような車輪アセンブリの例が以下にさらに詳述される。モータまたは複数のモータ１４は、車輪アセンブリ１２の車輪を回転するように構成される任意の好適なモータおよび／またはその他の原動機を含み得る。例えば、モータ１４は、車輪アセンブリ１２へ動作可能に接続された電池式の電気モータを含んで、モータの回転が車輪の回転を引き起こすようにし得る。変速システムおよびタイミングシステムなどは、駆動システムに含まれて、モータ１４による車輪の駆動を容易にし得る。これらのシステムはまた、以下にさらに詳述される。
【０００８】
コントローラ１６は、特定の入力１８の状態に基づいて車輪の速度および／または方向を自動的に調整するように構成される、任意の好適な電子コントローラを含み得る。図１の例では、これらの入力１８は、姿勢入力２０、傾き調整入力２２、および／または制動入力２４を含み得る。一部の例では、コントローラ１６は、モータ１４を制御するためのソフトウェアおよび／またはファームウェア命令を実行するように構成される、１つまたは２つ以上の好適な相互に接続された電子回路、メモリ記憶ユニット、モータコントローラ、および／または制御チップを含み得る。
【０００９】
姿勢入力２０は、車両１０の物理的な向きに対応するように構成される任意の好適な入力を含み得る。入力２０は、姿勢検知システム２６によって提供され得る。姿勢検知システム２６は、地心に対して空間における車両１０の向きを判定するように構成される、任意の好適なセンサおよび／または装置を含み得る。例えば、姿勢検知システム２６は、ピッチ、ロール、および／またはヨーを判定するための１つまたは２つ以上のセンサ２８を含み得る。これらの例では、ピッチ、ロール、およびヨーに語は、それらの標準的な意味で用いられる。したがって、ピッチは、交換可能に「Ｙ」軸と呼ばれる車輪の回転軸に平行な軸の周りに旋回することとして定義され得る。ピッチはまた、車両の先端を上下に傾けることとして説明され得る。ロールは、交換可能に「Ｘ」軸と呼ばれる車両の進行方向に平行な軸の周りに旋回することとして定義され得る。ロールはまた、車両の先端を左右に傾けることとして説明され得る。ヨーは、交換可能に「Ｚ」軸と呼ばれる車輪の中心を通る垂直軸に平行な軸の周りに旋回することとして定義され得る。ヨーはまた、進路または進行方向を変える場合など、車輪を左右に回転することとして説明され得る。
【００１０】
一部の例では、センサ２８は、１つまたは２つ以上の傾斜計、加速度計、および／またはジャイロスコープを含み得る。例えば、ロール型センサ２８は、ジャイロスコープと共に加速度計を含んで、ロール方向を検知するように構成される傾斜計を形成し得る。センサ２８は、車両１０に取り付けされ得る。一部の例では、センサ２８は、共通の回路基板上または共通の筐体内など、コントローラ１６と共に配置され得る。一部の例では、センサ２８は、車輪アセンブリ１２内など、車両の重心付近に配置され得る。この場所は、重心から遠い場所よりも、実際の車両の向きに関するセンサの精度を改善し得る。
【００１１】
コントローラ１６は、モータ１４を自動的に調整することによって姿勢入力２０に応答して、測定された向きと所望の向きとの間の差を減らすように構成される。例えば、測定または検知されたピッチが、所望のピッチ方向と比較される。実際のピッチが所望のピッチと異なる場合、コントローラは、モータ１４の速度を増加または減少して、差を減らし得る。所望のピッチは、「ゼロピッチセットポイント」または「ゼロセットポイント」と呼ばれることもある。
【００１２】
一部の例では、ゼロピッチセットポイントは、実質的に、垂直からゼロ度のピッチに等しくなり得、このことは、垂直および／または平衡のとれた一輪車に対応し得る。これらの例では、バイクが前傾すると、センサ２８が、バイクの先端が水平から下方に傾いていること示すピッチを検出して、そのピッチをコントローラに伝える。コントローラは、検知されたピッチをゼロセットポイントと比較して、前方方向に差が存在することを判定する。一部の例では、この差が正であり、他方、後傾方向における差が負であり得る。
【００１３】
次いで、コントローラは、検知されたピッチと所望のピッチとの間の正の差すなわち差分を減らすための操作を行う。この例では、コントローラは、モータ１４の速度を増して、車輪を前方に駆動し、バイクの前方ピッチを減らす。この操作が行われて、検知された差がゼロに近づくと、コントローラは、モータの加速を横ばいにさせ得、新しい平衡が、新しいより速い速度で到達され得る。同様に、負の差分が存在すると判定することは、モータ速度の低下を引き起こし得る、あるいはモータ方向の変化を引き起こし得る。したがって、ユーザ（交換可能に「運転者（ｒｉｄｅｒ）」または「オペレータ（ｏｐｅｒａｔｏｒ）」と呼ばれる）は、前方または後方に傾いて体重分布を移動させて、それによって車両を傾け、検知されたピッチをゼロセットポイントから変えさせ、かつ上述のようにコントローラに補償させることによって、一輪車１０の速度を制御し得る。
【００１４】
コントローラが所望のピッチからの変動を補償可能とするために、入力を提供するピッチ型センサに加えて、その他のセンサ入力がコントローラによって受信されて、様々なその他の機能を実行してもよい。例えば、ロールセンサ入力は、ロール方向の予想される範囲と比較されて、車両が倒れたかどうかを判定し得る。この例では、コントローラは、そのような状態が検知された場合、車両、または駆動システムなどの選択されたサブシステムへの電源を切るように構成され得る。
【００１５】
一部の例では、ピッチセンサは、車両の向きを変えると大きな遠心力が生じる場合などの特定の条件が存在する場合、歪められた情報を提供し得る。この条件では、歪められたピッチセンサは、間違った情報をコントローラに送信し、ピッチ補正が必要であるとコントローラに誤って判断させ得る。本発明者らは、コントローラが、ロールセンサからの入力を用いて、この事前に想定していない歪み状態を補償し得ると判断した。一輪車１０が曲がるとき、車輪は必然的にＸ軸を中心に傾き、方向転換中であり得ることを示すロール値をもたらす。この情報が、例えば、検知されたピッチ値を既定または算出された量でオフセットすることによって、結果として得られる歪んだピッチ入力を補償するために用いられ得る。
【００１６】
コントローラ１６は、傾き調整入力２２を傾き調整制御部３０などの第１のユーザ入力装置から受信し得る。傾き調整制御部３０は、ユーザが所望の傾き調整量をコントローラ１６に伝えることができるように構成される、任意の好適な機械的または仮想的なユーザインターフェース装置を含み得る。例えば、傾き調整制御部３０は、ダイヤル、スイッチ、押しボタン（複数可）、レバー、および／またはキーパッドを含み得る。これらのユーザ入力装置のどれでも、一輪車１０の上に取り付けられた、または一輪車１０にその他の方法で関連する、スクリーンまたはその他の表示装置上のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）の場合など、機械的または仮想的に実装され得る。一部の例では、ユーザ入力装置は、音声認識可能な音声ユーザインターフェースを含み得、これを介して、ユーザは、音声命令をコントローラに提供し得る。
【００１７】
ユーザ入力装置の種類に関わらず、入力３０は、ゼロピッチセットポイントを入力に対応する量だけオフセットするために用いられ得る。例えば、ユーザは、第１のボタンを押して、ゼロセットポイントを正方向に１度だけオフセットするようにコントローラに伝え得る。この例では、ユーザは、第２のボタンを押して、負の方向に１度のオフセットを伝え得る。その他の例では、ユーザは、連続的または離散的なダイヤルを回すことや、キーパッドで数字を入力することなどによって、所望のオフセットを伝え得る。これに応じて、コントローラ１６は、ゼロセットポイントを所望の量だけ、または対応する量だけオフセットする。
【００１８】
例えば、「前方に３度」のオフセットがユーザにより指示される場合、ゼロセットポイントは、垂直に対して前方に３度に調整され得、その結果、コントローラは、その新しいゼロセットポイントを、モータ１４を制御する際に実際のピッチに対して比較するために用いる。この例では、コントローラは、一輪車を、元の垂直からゼロ度ではなく、３度の角度に維持しようとする。傾き調整制御部をこのように用いることにより、ユーザは、バイクの所望の傾斜角をリアルタイムで調整し得る。このことは、例えば、運転者の体格、バイク上の体重分布、ユーザの快適性、ならびに／または支持面の上り傾斜および下り傾斜を補償するのに望ましい。
【００１９】
オフセット量は、ソフトウェアまたはファームウェアに静的変数を用いることによって実装されて、傾き調整制御部３０を介するなどしてユーザが異なる入力を提供するまで、所望のオフセット量がユーザにより伝えられた値であり続けるようにし得る。さらに、このオフセット量の値は、コントローラへの電力を一旦切って入れなおした場合もゼロセットポイントが同じ量だけオフセットされるように、不揮発性メモリに記憶され得る。一部の例では、ユーザが異なる位置を設定するまで設定した位置に留まるダイヤルの形で傾き調整制御部３０を提供するなど、ハードウェア実装を用いることによって同様の結果が達成され得る。一部の例では、記憶されたユーザプロファイルが提供され得て、各ユーザプロファイルが、それ自体専用のオフセット値を有し得る。これらの例では、ユーザは、既定のプロファイルのうちの１つを選択し得て、それにしたがってゼロセットポイントが調整され得る。
【００２０】
コントローラ１６は、制動入力２４を制動制御部３２などの第２のユーザ入力装置から受信し得る。制動制御部３２は、ユーザが所望の制動量をコントローラ１６に伝えることができるように構成される、任意の好適な機械的または仮想的なユーザインターフェース装置を含み得る。例えば、制動制御部３２は、バイクおよび自動二輪車の制動システムにおいて一般的である手動レバーを含み得るが、さらにまたはその代わりに、ダイヤル、スイッチ、押しボタン、および／またはキーパッドなどの１つまたは２つ以上の制御部を含み得る。制御部３０と同様に、これらのユーザ入力装置のどれでも（および一輪車１００に関連する任意のその他のユーザ入力装置または制御部のどれでも）、スクリーンまたはその他の表示装置上のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を介するなどして、機械的または仮想的に実装され得る。さらに制御部３０と同様に、制御部３２は、音声認識可能な音声ユーザインターフェースを含み得、これを介して、ユーザは、音声命令をコントローラに提供し得る。
【００２１】
制御部３２の形態に関わらず、制動入力２４は、コントローラ１６に伝えられ得、次いでコントローラ１６が、この入力をソフトウェアまたはファームウェア制御の制動システムにおいて用い得る。制動システムは、モータ１４を発電機に変え、エネルギーを関連する電池または複数の電池に蓄積する、回生制動システムモータであり得る。本発明者らは、回生制動システムが一輪車１０の制動にはほぼ十分であることを見出した。一部の実施形態では、追加的な制動性能のために摩擦ブレーキが含まれ得る。
【００２２】
コントローラ１６は、上述の傾き調整制御システムと同様の方法で、モータ１４をソフトウェア制御の制動システムにおいて制御し得る。一部の例では、制動入力２４に応じて、ゼロセットポイントはオフセットされて、一輪車がいくらかの量だけ後方にひっくり返っているとコントローラに対して人為的に示し得る。補償するために、コントローラはモータを減速し、必要であれば回生制動状態に入らせて、車両をさらに遅くする。このシステムは、運転者が上体を反らして車両を減速するオプションに負荷され得る。
【００２３】
図２および図３は、全体を１００で示す例示的な動力付き一輪車を示している。一輪車１００は、一輪車１０の例であり得、かつ駆動システムを収容する車輪アセンブリ１０２と、車輪アセンブリに取り付けられたフォークアセンブリ１０４と、フレーム部分１０６とを含み得る。
【００２４】
車輪アセンブリ１０２は、回転軸１１０で回転するように構成され、かつタイヤ１１４が取り付けされ得るリム１１２を有する車輪１０８を含み得る。車輪１０８は、任意の好適な車輪を含み得、一般的な自動二輪車用のレース用ホイールであってもよい。一部の例では、車輪１０８はハブレスであり得る。その他の例では、車輪１０８は、ハブを有し得、かつ図４および図５に示されるように、リム１１２が、内周（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｒ  ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ）Ｐならびに２つの対向するフランジ１１６および１１８の間に画定される幅Ｗを有する状態で構成され得る。図４および図５に示されるように、車輪１０８の取り付け面１２０は、片側に偏倚されて、リムと取り付け面とで画定される内部空間１２２を車輪１０８内に形成し得る。取り付け面１２０は、車輪１０８を駆動システムに取り付けるための任意の好適な剛体面であり得る。例えば、取り付け面１２０は、一定のパターンで配置されて、取り付けボルトおよびラグナットを収容する複数の貫通口を有する金属板を含み得る。取り付け面１２０は、実質的に中実な板１２４によって、またはスポークなどのその他の好適な構造によって、リム１１２に接続され得る。一部の例では、板１２４は、重量削減用の開口部１２６またはスロットを含み得、これは、図４および図５に示されるように、取り付け面１２０の周囲に対称的に配置され得る。
【００２５】
タイヤ１１４は、リム１１２に例えばフランジ１１６および１１８で取り付けされ得、リムと支持面との間にインターフェースを提供するように構成される任意の好適なタイヤを含み得る。一部の例では、タイヤ１１４は、標準的な２００ｍｍ自動二輪車用レーシングタイヤを含み得、これは、直径１７インチ×幅６インチの自動車用リム１１２の例に取り付けされ得る。一部の例では、タイヤ１１４は、丸みを帯びた断面または尖った断面を含んで、車両のバランスを取りながらの傾斜および操縦性を容易にし得る。
【００２６】
図２および図３に戻ると、フレーム部分１０６は、車輪アセンブリ１０２の上方に取り付けされ得る。フレーム部分１０６は、様々な部品を車輪アセンブリに動作可能に接続するための骨格の支持体を提供するように構成される任意の好適な構造を含み得る。例えば、フレーム部分１０６は、ハンドルバー１２８およびシートアセンブリ１３０を含む運転者用インターフェースを支持するように構成される管状の骨組みを含み得る。フレーム部分１０６は、任意の好適な材料で構成され得、自転車のフレームの構築に用いられる管などのアルミニウム管を含み得る。この管は、見た目の良い外観に形成され得、これは、フレームに取り付けられた装飾的な車体パネル１３２によってさらに強化され得る。車体パネル１３２は、フレーム部分１０６に取り付けるように構成される任意の好適な軽量の板またはパネルを含み得る。車体１３２は、例えば、装飾および／または色を提供し得る、隙間またはフレームチューブを覆い得る、ならびに／あるいは企業ロゴなどの情報を表示し得る。一部の例では、車体パネル１３２は、カウリングまたはフェアリングを含み得る。一部の例では、車体パネル１３２は、真空成形された硬質プラスチック板を含み得る。フレーム部分１０６は、これらおよびサドルバッグなどのその他のアクセサリを取り付けるための様々な取り付け点、開口、ボスなどを含み得る。
【００２７】
ハンドルバー１２８は、運転者ならびに運転者とバイクとの間の操縦インターフェースの重量の支持を提供するように構成される任意の好適な構造を含み得る。一部の例では、ハンドルバー１２８はまた、アクセサリおよび／または制御部を取り付けるための取り付け面を提供し得る。図２および図３に示される例では、両端にハンドグリップを有する概して真っ直ぐなハンドルバー１２８が、フレーム部分１０６の前端部分に取り付けられている。概して真っ直ぐなハンドルバーがこの例では示されているが、その他の標準的および非標準的なハンドルバー構成が好適である場合もある。
【００２８】
ブレーキ制御部３２の例である、ブレーキレバー１３４と、制御部３０の例である、２ボタン式姿勢調整制御部１３６とが、ハンドルバー１２８の運転者の手によって容易にアクセスし得る場所に取り付けされ得る。表示モジュール１３８もまた、ハンドルバーに取り付けされ得て、電池残量、電力使用、傾斜角、および／または運転者または操作者に役立つその他の情報を表示し得る。これらの制御部およびインターフェースは、ケーブル（図示せず）を介して、ならびに／あるいはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）および／またはその他の無線接続によってコントローラと電子的に接続され得る。
【００２９】
一部の例では、フレーム部分１０６は、概して車両の進行方向に延びる延長部材またはバンパー１４０を含み得る。バンパー１４０は、一輪車１００をＹ軸の周りに旋回した時に支持面１４２（地面または道路など）に接触して、一輪車の重量を支持するように構成される任意の好適な構造を含み得る。一部の例では、この旋回した形態において車両が倒れるのを防ぐためにキックスタンドなどの構造が用いられ得る。一部の例では、バンパー１４０はそれ自体が、車両がバンパーに載っているとき、横向きに倒れないように車両を付勢するようにさらに構成され得る。図２および図３に示される例では、バンパー１４０は、前方に延びる２つの部材と、この部材の遠位端どうしを接続する横木とを有する、フープ構造として構成されている。弾力のある緩衝部１４４が、バンパー１４０上の接触点に取り付けされ得る。
【００３０】
バンパー１４０が車両の重量を支持し得、さらに転倒を防ぎ得るため、一輪車１００は、２つのモードで置くことが可能であり得る。第１、すなわち動作モードは、単一の車輪が支持面１４２に接触した状態で、略垂直な向きで車両に乗ることを含み得る。第２、すなわち駐車モードは、バンパーが支持面１４２に接触した状態で、前方に傾けた位置で車両を置くことを含み得る。第２のモードは、コントローラおよび／またはモータが、少なくとも部分的に使用停止または非作動にされて、車両の前方へ傾いた姿勢が自動的に検知されたり、これを補償されたりしないようにすることを要し得る。
【００３１】
シートアセンブリ１３０は、フレーム部分１０６に動作可能に接続され、かつこれによって支持され得る。図２および図３を引き続き参照し、同様に図６を詳細に参照すると、シートアセンブリ１３０は、ショックアブソーバ１５２の形態のばねを含む調整アセンブリ１５０によって、支持フレーム１４８に調整可能に取り付けられたシート部分１４６を含み得る。シート部分１４６は、座った姿勢の人間の運転者を支持するように構成される任意の好適な構造を含み得、また運転者が、かがみ込んだ姿勢または立った姿勢でシートにまたがることができるようにさらに構成され得る。例えば、シート部分１４６は、標準的な自動二輪車または自転車のシートを含み得る。
【００３２】
シートは、図６に示されるように、１つまたは２つ以上の方向に調整され得る。図示の例では、シートは、調整アセンブリ１５０によって、前端部で溝付きヒンジ接続部に、また後端部でショックアブソーバ１５２に接続された溝付きブラケットに支持されている。ショックアブソーバ１５２の上端部は、溝内に選択可能に配置され、その後、一般的に自転車の車輪を自転車のフォークドロップに取り付けるために用いられるものと同様のクイックディスコネクトのレバー式クランプによるなどして、所定の場所に固定され得る。後部の溝付きブラケットは角度をつけられており、またショックアブソーバ１５２の下端はフレーム上の固定された位置で旋回可能であることから、スロット内でショックの位置を変えることは、シート部分１４６の高さおよび角度の両方を変える。一部の例では、シート部分１４６は、地上約３０インチから約３８インチまで調整可能であり得る。その他の例では、シートアセンブリ１３０は、固定された位置でフレーム部分１０６に取り付けされ得る。一部の例では、シートアセンブリ１３０は、周縁フレームおよび／または図面に示されているフープハンドル１５３などの固定後部ハンドルを含み得る。
【００３３】
ここで図７および図８を参照し、図２および図３を参照し続けると、フレーム部分１０６は、フォークアセンブリ１０４に対する旋回可能な接続部１５４を含み得る。旋回可能な接続部１５４は、フレーム部分１０６が、フォークアセンブリ１０４に対して概して左右に旋回できるように構成される任意の好適な構造を含み得る。例えば、旋回可能な接続部１５４は、以下に詳述する、ヘッドチューブ角度１５８に向けられるヘッドチューブ１５６を含み得る。フレームの旋回は、機械的止め具１６０によって制限され得る。機械的止め具１６０は、フレームの旋回を既定の範囲に制限するように構成される任意の好適な構造を含み得る。図示の例では、機械的止め具１６０は、一方の端部がヘッドチューブ１５６の回転部分に固定され、他方の端部がフォークアセンブリ１０４に固定されたフォーククラウンブラケット１６４にある開口を貫通して延びる部材１６２を含む。
【００３４】
フォークアセンブリ１０４に対するフレーム部分１０６の旋回は、追加的または代替的に四節リンク機構によって制限され得る。概略的な四節リンク機構１６６が図９に示されている。機構１６６は、４つの旋回接続部Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤで互いに取り付けられる４つのリンク１６８、１７０、１７２、および１７４を含み得る。この例では、対向する一対のリンクは、実質的に長さが等しく、互いに平行である。図９に示されるように、リンク１６８が固定された状態に保たれた場合、その他の３つのリンクは、左右に旋回され得、かつ対向するリンクは実質的に常に互いに平行のままである。したがって、機構１６６は、平行四辺形四節リンク機構と呼ばれることもある。この例において重要なことには、リンク１６８に対向するリンク１７２は、リンク機構の旋回の間ずっと同じ向きのままである。
【００３５】
図８に戻ると、概念的な四節リンク機構１６６は、図示のフレーム部分１０６の例に実装され得る。この例では、フレーム部分１０６は、前端部でベルクランクブラケット１７８に、また後端部でフォーククラウンブラケット１６４に取り付けられたドラッグリンク１７６を含む。ドラッグリンク１７６は、フレーム部分１０６の中心線に平行であり、かつそこから片側に偏倚される。したがって、この実施形態では、フォーククラウンブラケット１６４がリンク１６８に対応し、ドラッグリンク１７６がリンク１７０に対応し、ベルクランクブラケット１７８がリンク１７２に対応し、そしてフレーム部分１０６がリンク１７４に対応する。
【００３６】
ベルクランクブラケット１７８は、互いにオフセットされた２つの回転可能な接続部で構成される任意の好適なリンク構造を含み得る。図示の例では、ベルクランクブラケット１７８は、涙滴形状の板であり、ドラッグリンクが涙滴の小さい方の端部に取り付けられ、またハンドルバーが涙滴の大きい方の端部に取り付けられている。この文脈において機能が似ていることから、ベルクランクブラケット１７８は、交換可能に「前方ベルクランク」と呼ばれ得、またフォークブラケット１６４は、交換可能に「後方ベルクランク」と呼ばれ得る。ハンドルバー取り付け部は、ハンドルバー１２８が、フレーム部分１０６に対して独立に旋回可能であるが、ベルクランクブラケット１７８へ旋回可能に連結されて、それらが共に回るように構成された回転可能なヘッドチューブ１８０を含むことによって、旋回接続部として形成される。
【００３７】
機構１６６のように、これは、ブラケット１６４にある固定リンクおよび４つの回転可能な接続部を有する、平行四辺形四節リンク機構を形成する。機構のニュートラルな中心位置への復帰を容易にするために、戻しばねまたはその他の付勢機構が含まれ得る。例えば、戻しばね１８１は、フレーム部分を中心位置に戻すように機能し得る。一部の例では、戻しばね１８１は、スプール型ブラケットの両側に、ドラッグリンクに対して直列または同軸に取り付けられた２つのばねを含み得る。
【００３８】
フレーム部分１０６の自由端を、フレーム部分１０６の旋回端部にあるヘッドチューブ１５６を中心に左右に揺動することは、ハンドルバー１２８をフレームと共に揺動させる。しかしながら、四節リンク機構は、ハンドルバー１２８を常にＹ軸に対して略平行のままにする。中でも、このことが、運転者のために直感的な操縦体験を容易にする。
【００３９】
図２および図３で最も良くわかるように、フォークアセンブリ１０４は、フレーム部分１０６を車輪アセンブリ１０２に接続し、かつ車輪アセンブリをまたぐように構成される２つの脚部１８２を含み得、２つの脚部の近位部１８４は、フォークブラケット１６４で交わる、またはここに接続されている。一般的なフォークとは異なり、この遠位端１８６は、回転軸１１０から離間した車輪アセンブリ上の点に取り付けされ得る。例えば、車輪アセンブリ１０２は、左および右のハブカバープレート１８８および１９０を含み得、脚部１８２の遠位端１８６はそれぞれ、図示のように、それぞれのハブカバープレートに回転軸の上方にある点で取り付けられ得る。
【００４０】
フォークアセンブリ１０４は、後部トレリス１８５などの追加的な支柱および／または骨組みをさらに含み得る。後部トレリス１８５は、脚部１８２とフォーククラウンブラケット１６４との間の接続を強化するように構成される任意の好適な構造を含み得、またフォークアセンブリ１０４の一輪車１００のその他の部品への接続をさらに容易にする。例えば、後部トレリス１８５は、管状のフレーム部品、接続点、バットレスプレート、および／または支柱を含み得る。一部の例では、後部トレリス１８５は、図２および図３に示されるような泥除け１８７を取り付けるための支持および接続の骨組みを提供し得る。
【００４１】
ハブカバープレート１８８および１９０はそれぞれ、車輪１０８の側面部分をリムの直径内で実質的に覆うように、かつフォーク１０４および空間１２２内に配置された駆動システムの両方のための支持接続点を提供するように構成される任意の好適な剛体構造を含み得る。ハブカバープレートのうちの一方または両方は、剛体支持構造を容易にするように構成されるブラケット、支柱、および／またはその他の強化部分を含み得る。ハブカバープレート１８８および１９０はそれぞれ、ハブカバープレートを取り外さずに空間１２２内にある１つまたは２つ以上の電池にアクセスするためなど、開口またはアクセスポートを含み得る。フォークアセンブリ１０４の斬新な取り付けが、車輪の側面を通る、このようなアクセスのしやすさを容易にし得、これは、アクセスにはフォーク脚部が物理的に干渉しないためである。フォークアセンブリ１０４の一輪車１００のその他の部品との相互作用は、以下に図１３を参照してさらに詳述される。
【００４２】
一輪車１００の操縦は、上述の構造および機構の様々な態様によって作用されて、運転者のためにより直感的な運転体験を生み出し得る。概して、操縦は、車輪を運転者の望む場所に行かせるために、車両上で傾くことおよび体重を再分配することによって達成され得る。旋回可能なフレーム部分および四節リンク機構は、フレームの前端部、そして運転者が座っているシートを車両の片側に傾けることにより運転者が自身の体重をさらに再分配できるようにすることによって、操縦を容易にし得る。この行動の間、ハンドルバー１２８を車輪に対して直角に維持することは、さらに操縦性に役立つ。加えて、フレームが機械的止め具に達すると、加えられたトルクが、フォークアセンブリひいては車輪アセンブリにかけられる。
【００４３】
直感的な操縦経験のさらなる補助は、フレームフォーク間の接続部の幾何形状である。上述のように、ヘッドチューブ１５６における旋回点接続部は、角度をつけられ、かつ車両の中心よりも後方に配置され得る。ヘッドチューブの角度１５８は、約１５度から約３５度の範囲であってよく、本発明者らは、約２０度の角度が好適であると見出している。ヘッドチューブ１５６は、ヘッドチューブの中心の長軸を通って引かれる仮想の線１９２が、車輪１０８が支持面１４２と接触する点の後方で、支持面１４２と交わるように偏倚され得る。交点と車輪接触点との間の距離は、約４から約１０インチであってよく、一部の例では、約５インチであってもよいが、その他のオフセットが好適である場合もある。
【００４４】
ここで図１０および図１１を参照すると、一輪車１００での使用に好適な例示的な駆動システム２００が２つの異なる等角図で示されている。また、図１２では、システム２００は、特定の駆動部品のみが等角図で示された状態で、これらの部品間の関係を示すために示されている。駆動システム２００は、車輪１０８または類似の車輪の内部空間１２２内に実質的に収まるように、かつ持続的な回転力を提供して、車輪方向を両方向に回転し、それによって、車両に支持面１４２中を移動させるように構成される任意の好適な装置および部品を含み得る。この例では、駆動システム２００は、ハウジング２０２と、２つの電気モータ２０４および２０６と、主駆動索輪２０８と、中間軸２１０と、中間軸索輪２１２と、主ラグ付き索輪２１４と、車軸２１６とを含む。
【００４５】
ハウジング２０２は、コントローラならびに電池および複数の電池を収容するように、かつ構造支持体および様々な駆動部品を取り付けるための接続点を提供するように構成される任意の好適な構造を含み得る。この例では、ハウジング２０２は、実質的にコントローラ１６と同様の電子コントローラ（見えていない）を収容するための上室２１８と、１つまたは２つ以上の電池２２２を収容するための電池室２２０と、駆動システムの様々な可動部分を取り付けるための下部駆動部取り付け部分２２４とを有する剛体の金属ハウジングである。車軸２１６は、ハウジングの中心部分を貫通し、かつこの例では、その他の部品が支持および／または取り付けされ得る非回転軸である。
【００４６】
電気モータ２０４および２０６は、ハウジング２０２の両側、かつ一輪車の進行方向に対して直角に取り付けされ得る。モータは、支持面１４２中で合理的な速度で大人を運ぶのを容易にするのに十分な力で車輪１０８を駆動するために好適な任意の電気モータを含み得る。一部の例では、単一のモータが用いられ得る。一部の例では、２または４ストローク内燃機関などの非電気モータが含まれ得る。図示の例では、各モータは、１，０００ワットの電気モータである。
【００４７】
モータ２０４および２０６は、蓄電池または複数の蓄電池２２２によって電力を供給され得る。電池２２２は、所望の試用期間の間、適切な電力をモータ２０４および２０６に提供することができる、任意のポータブルな電力貯蔵装置を含み得る。一部の例では、電池２２２は、リチウムイオン電池および／または鉛酸電池を含み得る。電池２２２は、モータへの１５０アンペアのピーク電流フローを有する、定格３０アンペア時の電池寿命であり得る。上述のように、電池２２２は、ハウジングの電池室２２０に収容され得、また車両を分解することなく、車輪アセンブリ１０２の側面にあるアクセスポートまたは窓部を通してアクセス可能であり得る。
【００４８】
モータ２０４および２０６は、図１１および図１２に示されるように、それぞれのタイミングベルト２２６および２２８によって、主駆動索輪２０８の形態の共通の駆動索輪へ動作可能に接続され得る。主駆動索輪２０８によって生み出された結果として得られるトルクは、ハウジング２０２の反対側にある中間軸索輪２１２に中間軸２１０によって伝えられる。「ジャックシャフト」の語は、「中間軸」の語と交換可能に用いられ得る。次いで、主駆動ベルト２３０は、トルクをジャックシャフト索輪から主ラグ付き索輪２１４に伝え、主ラグ付き索輪２１４は、固定された車軸２１６の周りを回転する。一部の例では、チェーンまたはその他の伝達装置が、今説明したベルトのうちの１つまたは２つ以上の代わりに用いられ得る。一部の例では、遊び滑車、ベルトテンショナ、トルクロッドなど、いずれもそれらの標準的かつ既知の機能を実行する、１つまたは２つ以上の追加的な一般的な補助部品が含まれ得る。
【００４９】
主ラグ付き索輪２１４は、車輪の取り付け面１２０をねじ式ラグにラグナット（図示せず）を用いて取り付けることによるなどして、車輪１０８を取り付けるための複数のラグ２３２を含み得る。この取り付け方法は、フラットタイヤを交換する際に自動車の車輪を車に取り付ける標準的な方法と実質的に同様であり得る。したがって、車輪が主ラグ付き索輪に取り付けられ得て、主ラグ付き索輪２１４のトルクが、車輪１０８に伝達され得る。それによって、モータ２０４および２０６は、間接的に車輪を回転させる。したがって、コントローラおよび関連のシステムは、モータの速度および方向を制御することによって、車輪１０８の速度および方向を制御し得る。モータおよび／または車輪の実際の速度に関するフィードバックをコントローラに提供するために、１つまたは２つ以上の速度センサを駆動システム２００に含んでもよい。
【００５０】
ここで図１３をみると、一輪車１００の一部分の後部平面図が示され、フォークアセンブリ１０４と、ハブカバープレート１８８および１９０と、ハウジング２０２と、車軸２１６との間の接続を示している。概して、これらの構造は、図示のように、かつ後述のように互いに取り付けられ、また車輪１０８は、上述のようにラグ付き索輪にのみ取り付けられており、いずれも車輪に直接取り付けられていない、ハウジングの周囲かつフォークおよびハブカバープレートの内側で、車輪が自由に回転できるようにしている。図１３に示されているように、フォークアセンブリ１０４の脚部１８２は、ハブカバープレートをまたいでおり、車軸の上方でプレートに直接載っている。ハウジング２０２は、左のハブカバープレート１８８にボルトで直接固定されており、車軸２１６にさらに取り付けられてもよい。右のカバープレート１９０は、車軸２１６に取り付けられる。したがって、フォーク、ハブプレート、ハウジング、および車軸の組み合わせは、車輪を支持することができ、かつトルクおよびその他のモーメントを運転者および操縦システムから車輪に伝達することができる、剛体の一体構造を形成し得る。
【００５１】
フットレスト２３４および２３６は、それぞれのハブプレートに取り付けされ得る、あるいは車軸２１６の両端に直接取り付けされ得る。フットレスト２３４および２３６は、運転者の足を休止姿勢および／または立位姿勢で支持するように、かつ運転者の足から車輪アセンブリにトルクを伝達するように構成される任意の好適な構造を含み得る。一部の例では、フットレスト２３４および２３６は、蝶番式であって、必要に応じて邪魔にならないところに折り畳むことができる。一部の例では、図２および図３に示されるように、バンパー２３８が、フットレスト２３４および２３６付近にそれぞれ提供され得る。これらのバンパーは、フットレスト２３４および２３６の蝶番接続部を超えて横方向に延びてもよく、またそばを通る運転者の脚部に対する、あるいは車両を横に倒して格納またはその他の方法で寝かせる場合、下面に対するフットレストからの保護を提供してもよい。
【００５２】
上述の車両操縦のその他の態様に加えて、フットレスト２３４および２３６はまた、一輪車１００の操縦を強化または容易にし得る。フットレストは、運転者によって、操縦制御入力として用いられ得る。ヘッドチューブ１５６における操縦旋回部は車輪の回転軸の後方にあるため、運転者は、支点上で平衡している厚板上に立っているかのように、車輪に直接ねじり力をかけ得る。このねじり力は、車輪を傾倒させて、旋回円弧に追従させ得る。運転者の体を傾けること、ならびにハンドルバーを左右へ動かすことと併せて、この運転者／フットレスト相互作用は、運転者に操縦面で多くの自由度を可能にする。このことは、ひいては、不整地の移動などの課題を容易にし得る。
【００５３】
本開示により構築された一輪車で用いるのに好適な駆動システムのその他の例は、図１４〜図１６に示されており、全体を３００で示されている。駆動システム３００は、ハブレス駆動システムであり、リム駆動システムとも呼ばれる。この例では、一輪車の車輪は、ハブレス車輪３０２であり、これは、リム３０４と取り付けられたタイヤ３０６とを含み得が、取り付け面１２０またはスポーク１２４などの構造は含まない。駆動システム３００は、リム３０４の内部空間３１０内に配置されるハウジング３０８と、１つまたは２つ以上の個別の駆動索輪３１４にベルト３１６によって動作可能に接続される１つまたは２つ以上の電池式のモータ３１２と、各駆動索輪３１４と関連する１つまたは２つ以上の駆動スプロケット３１８と、リム３０４の内面に配置されるリングギヤ３２０とを含み得る。遊びローラ３２２は、リムの周囲に様々な点でハウジング３０８に取り付けされて、ハウジングがリム内で適切に配置されることを維持し得る。その他の例では、遊びローラはそれ自体、１つまたは２つ以上のモータによって駆動され得、リム３０４と直接相互作用する摩擦駆動部を提供する。一部の例では、駆動システム３００および／またはハウジング３０８は、空間３１０の全部をふさいでしまわず、開口または空洞もしくは貫通空間を車輪に残して、アセンブリのハブレスという性質を露出する場合もある。このタイプの空間の例が、図１４のハウジングの上方に示されている。
【００５４】
駆動システム３００は、モータ３１２を制御して、駆動スプロケット３１８を同軸索輪３１４を介して回転することによって、車輪３０２を回転するように動作し得る。その結果、リムおよび車輪の回転は、回転する駆動スプロケットと、リムに対して固定されている相補的なリングギヤとの間の相互作用によって生じる。一部の例では、駆動スプロケットと、リングギヤとは、相補的な歯を有する。一部の例では、駆動スプロケットは歯付きであり、またリングギヤは、リムに取り付けられ、かつスプロケットの歯に対応する間隔を有する駆動チェーンである。
【００５５】
フォークアセンブリは、一輪車１００に関して上述した接続と同様に、ハウジング３０８に直接またはハブプレートを介して取り付けることができる。車輪はハブレスであり、駆動部およびハウジングは、車輪の下部内に収容され得ることから、空き空間が含まれて、車輪のハブレスという性質を露出し得る。一部の例では、この空間は、１つまたは２つ以上の電池を収容するために用いられ得る。一部の例では、電池または複数の電池は、図１４の空間３２４などの対向する駆動モータの間の空間に収容され得る。
【００５６】
図１７は、例示的な実施形態の等角図であり、この実施形態では、上の例で説明したような、またがった運転者のためのシートではなく、搭載アクセサリ３４０が、車輪アセンブリに動作可能に接続される。搭載アクセサリ３４０は、本開示による一輪車上で、荷を支持面中で運搬、輸送、またはその他の方法により動かすように構成される、任意の好適な構造であり得る。図１７に示される例では、搭載アクセサリ３４０は、担架３４２を含む。この例では、担架３４２は、駆動システム２００または３００と同様の駆動システムによって駆動される、実質的に車輪アセンブリ１０２と同様である車輪アセンブリ３４４へ動作可能に接続される。車輪アセンブリ１０２は傾けることにより操縦可能であり、平衡はピッチに対して自動的に制御されるため、担架３４２と車輪アセンブリ３４４との組み合わせなどの車両は、担架の一端を保持する操作者による患者の搬送を容易にし得る。車両の輸送は、手押し一輪車の操作と同様に達成され得るが、特に凹凸のある地形の上または長距離にわたる場合、担架を運搬すること、あるいは担架を手動で押したり引いたりすることよりも大幅に容易であり得る。
【００５７】
この例の車両は、最大３５０ポンドの体重の患者を搬送可能であり得る。この車両は、最大６マイル毎時の速度で移動可能であり得、また担架に乗客を乗せた状態で、最大約３０％の傾斜を上昇可能であり得る。一部の例では、担架３４２を備える車両は、道具なしで取り外しできる着脱式電池を含み得、また電池の再充電時間は、６時間であり得る。
【００５８】
一部の例では、操縦エリアは、担架３４２の一方の端部に配置され得、スロットル制御部と、オン／オフボタンと、傾き調整制御部と、ブレーキ制御部と、所望の情報（例えば、坂の勾配、速度、電池寿命、現在の重量など）を表示するスクリーンなどのその他の所望の機構とを含み得る。車両は、車両の後方の操縦エリアを歩く運転者が、車輪の上方にある担架の重心を維持し得るように適合され得る。操縦設定のおかげで、運転者は、移動しながら操縦するために、実質的に水平に置かれた担架を時計回りまたは反時計回りの方向に回転し得る。車両を使用していないときは、担架の一方の端部は、駐車構成で、地面に立て掛けることもできる。一部の例では、担架３４２は、クイックリリース機構（図示せず）を備えて、担架の車輪アセンブリからの迅速な取り外しを可能にし得る。
【００５９】
実施例および追加的な詳細
一輪車１０または一輪車１００などの車両に関連するあらゆるユーザインターフェースまたは制御部は、操作者が情報をコントローラに伝えることができるように、あるいはコントローラ自身の１つまたは２つ以上の機能を実行するように構成される、任意の好適な物理的または仮想的なユーザインターフェースを含み得る。例えば、ユーザインターフェースは、レバー、ダイヤル、スイッチ、スライダ、押しボタン、キーパッド、および／またはノブなどの１つまたは２つ以上の操作可能な制御部を含み得、これらのうちのいずれも、スクリーンまたはその他の表示装置上のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を介するなどして、機械的または仮想的に実装され得る。あらゆる操作可能な制御部は、手、足、および／または１つまたは２つ以上の指もしくはつま先などの操作者の体の一部で操作され得る。一部の例では、ユーザインターフェースは、音声認識可能な音声インターフェースを含み得、これを介して、操作者は、音声命令をコントローラに提供し得る。一部の例では、ユーザインターフェースは、衣類または手首もしくは頭部装着型インターフェースなどのウェアラブルコンピューティングデバイスを含み得る。一部の例では、ユーザインターフェースは、操作者の体に植設または埋設される任意の好適な装置を含み得る。
【００６０】
一輪車１０および一輪車１００などの一輪車は電動であり得、そのため、ガソリンで動くエンジンに関連する従来のノイズがない。一部の実施形態では、一輪車１０は音特徴を含んで、一輪車１０がガソリンで動くエンジン音を出し得るようにし得る。その他の音特徴は、起動音、回転御、出力低下御、および／または任意のその他の所望音を含み得る。音特徴は、１つまたは２つ以上のモータへの制御信号を変調することによるなどして、電子的に制御され得る。一部の例では、これは、パルス幅変調を含み得る。音特徴は、一輪車１０の関連動作に基づいて、出力するように電子的に始動され得る（例えば、一輪車１０を起動するためにキーを回すことが起動音を生じ得る、一輪車１０の動きが回転または移動音を生じ得る、など）。音特徴の出力は、モータ自体によって生成され得る、あるいは一輪車１０に連結された１つまたは２つ以上のスピーカを通して生じ得、１つまたは２つ以上のスピーカは、一輪車１０のコントローラと接続している。
【００６１】
様々なアクセサリおよび補助部品が、本開示による一輪車に含まれ得る。例えば、一輪車は、１つまたは２つ以上のヘッドライト、テールライト、反射面、ハンドグリップ、方向指示器、警告灯、および／または車両のクラクションもしくはベルなどの可聴警告装置を含み得る。
【００６２】
一部の例では、一輪車は、車両が充電装置に接続するのを可能にするための充電インターフェースを含み得る。充電インターフェースは、コネクタまたは誘導電力伝送のための非接触磁気コイルを含み得る。
【００６３】
本開示の一部の実施形態は、センタレス車輪を含む一輪車として説明され得る。
【００６４】
本開示の一部の実施形態は、冗長化、異なる速度設定、および／または駆動ギヤ比を変えることなしに様々なトルクを可能にするために２つのモータを有する動力付き車両として説明される。
【００６５】
本開示の一部の実施形態は、約２０アンペア時または約３０アンペア時の容量を車輪内の電池区画内に搭載した再充電可能リチウムイオン電池を含むとして説明され得る。一部の実施形態では、一部の自走電気車両で利用される電池に似た、角形電池のフォームファクタが用いられ得る。その他の実施形態では、密封された約２０アンペア時の鉛酸電池が利用され得る。
【００６６】
本開示の一部の実施形態は、車輪内の電池区画の上方に収容された１つまたは２つ以上の電子コントローラを有する一輪車として説明され得る。この配置は、電池に極めて接近して電子部品を配置し、それにより必要な配線の長さを短くして、関連する熱損失、ケーブルコネクタ、およびケーブル故障を減らすことによって、熱管理を容易にし得る。一部の実施形態では、ジャイロコントローラボードが、電気駆動モータを制御するための２つのモータコントローラから約３インチの範囲内に配置され得、またモータコントローラは、電池および駆動モータから約８インチの範囲内に配置され得る。
【００６７】
本開示の一部の実施形態は、ソフトウェア制御を有する一輪車として説明され得る。車両は、コンピュータハードウェアおよびソフトウェアならびに無線もしくはその他のネットワーク（例えば、ｗｉｆｉ、セルラー、３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥ、ケーブルコネクタなど）に接続し、かつここでやり取りを行う能力を含み得る。車両は、スクリーン、メモリ、プロセッサ、無線アンテナなどの標準的な機構を含み得る、１つまたは２つ以上のコンピューティングシステムを含み得る。車両はまた、ラップトップ、タブレット、ＰＤＡ、および／またはスマートフォンなどのコンピュータと相互作用またはインターフェースするように構成され得る。
【００６８】
本開示の一部の実施形態は、車両、照明、ラジオ、セキュリティ、ならびに／または安全および乗車機能の遠隔起動などの様々な機能を制御するように構成されるソフトウェア制御を有する一輪車として説明され得る。ソフトウェアは、スマートフォンまたはその他のコンピューティングデバイスにネットワークを介してペアリングされて、スマートフォンまたはその他のデバイスが車両と相互作用して、そのような機能をアクセス、監視、および／または制御できるようにし得る。
【００６９】
本開示の一部の実施形態は、無線ホットスポットを作るように構成されるハードウェアおよびソフトウェア制御を有する一輪車として説明され得る。車両は、スマートフォンまたはその他の電子デバイスにペアリングされて、スマートフォンがホットスポットの範囲内にある場合、車両がセキュリティ機能を解除し得るようにし得る。車両は、スマートフォンが範囲内にある場合、またはスマートフォンからこの機能を解除するように指示を受信した場合、セキュリティ機能を自動的に解除し得る（例えば、ユーザがサイクルを解除するように指示するコードを入力する）。一部の実施形態では、車両は、任意のネットワーク上にあってよく、そのようなネットワークを介してスマートフォンまたはその他のコンピューティングデバイスにペアリングされて、セキュリティ機能を制御、これにアクセス、またはこれを監視し得る。車両コントローラシステムは、外部の無線対応の装置にオンボード無線（例えば、ｗｉｆｉ）ホットスポットを通して提示され得るオンボードウェブサイトを有し得る。標準的なウェブブラウザのみが必要とされ得る。
【００７０】
本開示の一部の実施形態は、１２．５マイル毎時の速度、２０マイルの範囲、合計約２，０００Ｗの電力のための２つの１，０００Ｗモータ、約３０アンペア時の電池寿命、およびモータへの約１５０アンペアのピーク電流フローを有する一輪車として説明され得る。
【００７１】
本開示の一部の実施形態は、姿勢調整、すなわち傾き、機能を有する一輪車として説明され得る。姿勢調整は、運転者が自動平衡型車両の平衡点において微調整を行うことを可能にし得る。このおかげで、運転者は、個別の平衡点を見つけることができるようになり、その結果、運転者は、車両の加速および減速を、それぞれ前方または後方に傾くことによって、容易に制御することができる。平衡点は、運転者個人の体の形および体重分布によって影響を受け得る。加えて、平衡点は、勾配を上るまたは下る場合など、地形によって影響を受け得る。これらの例では、傾き調整は、運転者の快適性およびバランスを維持するのに有益であり得る。
【００７２】
本開示の一部の実施形態は、上および下のボタンを備える姿勢調整制御部を有する一輪車として説明され得る。上の姿勢調整ボタンを押すことは、車両の平衡点に対して、小さい負のオフセットを加えて、車両の先端をピッチアップさせ得る。下の姿勢調整ボタンを押すことは、車両の平衡点に対して、小さい正のオフセットを加えて、車両の先端をピッチダウンさせ得る。
【００７３】
本開示の一部の実施形態は、オフセット値が不揮発性メモリに記憶され、その結果、電力を一旦切って入れなおすまでの間オフセットが持続し、一旦電源を入れ、平衡がとれたならば、運転者が車両を乗車用に平衡状態にできるようにする、姿勢調整システムを有する一輪車として説明され得る。
【００７４】
上記の説明および関連図面に基づいて、番号付きパラグラフの形態の以下の例は、本開示の装置および方法の様々な実施形態を説明する。
【００７５】
Ａ０．一輪車であって、
回転軸と内周を有するリムとを有する単一の車輪と、リムに取り付けられるタイヤとを含む単一車輪アセンブリと、
車輪アセンブリに連結され、リムの内周の内側に実質的に収容される電気駆動システムと、
車輪の回転軸に対して略垂直に延びる延長部材を有する本体と、本体に動作可能に接続されるフォークであって、フォークが車輪アセンブリをまたぐ２つの脚部を有するフォークとを含むフレームと、
を備え、
フォークの脚部のそれぞれの遠位端が、車輪の回転軸から離間した個別の接続部だけで車輪アセンブリに取り付けられる、一輪車。
【００７６】
Ａ１．支持面に接触している単一車輪アセンブリのみで車両が移動する、動作モードで、車両が移動するように構成される、パラグラフＡ０に記載の車両。
【００７７】
Ａ２．車両が、動作モードと、フレームが車輪の軸の周りに回転されて、延長部材が支持面に接触して、車両の横方向への転倒に耐えるようにする、駐車モードとの間で切り替わるようにさらに構成される、パラグラフＡ１に記載の車両。
【００７８】
Ａ３．車輪が車軸の周りに回転し、またフォークの遠位端のそれぞれが、車両が動作モードにあるとき、支持面に対して車軸の上方で車輪アセンブリに取り付けられる、パラグラフＡ０に記載の車両。
【００７９】
Ａ４．電気駆動システムが電池をさらに備え、電池が、フォークと干渉することなしに、車輪アセンブリの側面を通してアクセス可能である、パラグラフＡ３に記載の車両。
【００８０】
Ａ５．車輪アセンブリが、車輪の第１の側面の上に配置された第１のハブカバーと、第１の側面の反対側の車輪の第２の側面の上に配置された第２のハブカバーとをさらに含み、第１のハブカバーが車軸に取り付けられ、また第２のハブカバーが駆動システムに取り付けられる、パラグラフＡ３に記載の車両。
【００８１】
Ａ６．フォーク脚部の遠位端が、第１および第２のハブカバーにそれぞれ取り付けられる、パラグラフＡ５に記載の車両。
【００８２】
Ａ７．延長部材がフープ構造を備える、パラグラフＡ０に記載の車両。
【００８３】
Ａ８．フープ構造が、回転軸に対して略垂直に延在する２つの脚部と、回転軸に対して平行に配置され、２つの脚部の遠位端を堅固に連結するクロスバーとを備える、パラグラフＡ７に記載の車両。
【００８４】
Ｂ０．一輪車であって、
回転軸と内周を有するリムとを有する単一の車輪を含む車輪アセンブリと、
車輪アセンブリに連結され、リムの内周の内側に実質的に収容される電気駆動システムと、
車輪の回転軸に対して略垂直に配置されるフレームであって、フレームが自由端部分と旋回端部分とを有する、フレームと、
フレームの自由端部分に動作可能に接続されるハンドルバーと、
フレームの旋回端部分へ旋回可能に接続される第１の端部と、車輪アセンブリに取り付けられる第２の端部とを有する支持アセンブリと、
を備え、
フレームが、機械的止め具によって制限されながら、車輪アセンブリに対して左右に旋回するように構成される、一輪車。
【００８５】
Ｂ１．コネクタアセンブリとフレームとの間の旋回可能な接続部が、回転軸を通る垂直線の後方に配置されるヘッドチューブを備える、パラグラフＢ０に記載の車両。
【００８６】
Ｂ２．ヘッドチューブの角度が、垂直に対して約１５度から約３５度である、パラグラフＢ１に記載の車両。
【００８７】
Ｂ３．ヘッドチューブの角度が、約２０度である、パラグラフＢ２に記載の車両。
【００８８】
Ｂ４．垂直線が支持面と第１の点で交わり、ヘッドチューブの長軸を通る線が支持面と第２の点で交わり、ヘッドチューブが垂直線からずらされて、前方への車両の進行方向に対して、第２の点が第１の点の後方にあるようにする、パラグラフＢ１に記載の車両。
【００８９】
Ｂ５．運転者の体重を支えるシートアセンブリをさらに備え、シートアセンブリが、フレームの自由端と旋回端との間に動作可能に接続される、パラグラフＢ０に記載の車両。
【００９０】
Ｂ６．シートアセンブリが、衝撃を吸収するように、かつフレームに対するシートアセンブリの高さを調整するように構成される調整可能なばねをさらに備える、パラグラフＢ５に記載の車両。
【００９１】
Ｂ７．フレームの自由端部分に動作可能に接続される第１のベルクランクと、フレームの旋回端部分に動作可能に接続される第２のベルクランクと、第１のベルクランクを第２のベルクランクに接続するドラッグリンクとをさらに備え、第１のベルクランク、第２のベルクランク、フレーム、およびドラッグリンクが一緒に平行四辺形四節リンク機構を形成する、パラグラフＢ０に記載の車両。
【００９２】
Ｂ８．第２のベルクランクが固定され、かつハンドルバーが第１のベルクランクへ動作可能に接続されて、四節リンク機構が、フレームが左右に旋回されるときに、実質的に一定の車輪アセンブリに対するハンドルバーの向きを維持するように構成されるようにする、パラグラフＢ７に記載の車両。
【００９３】
Ｂ９．四節リンク機構が、フレームを左右方向でニュートラルな位置に向けて付勢するように構成される付勢部材をさらに備える、パラグラフＢ７に記載の車両。
【００９４】
Ｂ１０．付勢部材がばねを備え、ばねがドラッグリンクと同軸に取り付けられる、パラグラフＢ９に記載の車両。
【００９５】
Ｃ０．一輪車であって、
回転軸と内周を有するリムとを有する単一の車輪を含む車輪アセンブリと、
車輪アセンブリに連結され、電気モータを含む駆動システムと、
電気モータの可変の速度および方向を制御するためのコントローラであって、コントローラが姿勢検知システムと電子的に接続される、コントローラと、
を備え、
駆動システム、コントローラ、および姿勢検知システムがすべて、リムの内周の内側に実質的に収容され、
さらに、コントローラが、手動でスロットル制御することなく、モータの速度および方向を自動的に調整して、姿勢検知システムによって測定されたピッチとゼロピッチセットポイントとの間の差を減らすように構成される、一輪車。
【００９６】
Ｃ１．コントローラと電子的に接続される第１のユーザ入力装置であって、第１のユーザ入力装置が、ユーザによって操作可能であって、選択可能な姿勢オフセット量をコントローラに提供する、第１のユーザ入力装置をさらに含み、コントローラが、調整されたセットポイントを測定されたピッチに対して比較する前に、ゼロピッチセットポイントをオフセット量によって調整するように構成される、パラグラフＣ０に記載の車両。
【００９７】
Ｃ２．第１のユーザ入力装置が、ハンドルバーに設置された２つの押しボタンスイッチを備え、２つの押しボタンのうちの第１の押しボタンが、正の姿勢オフセット量を提供し、２つの押しボタンのうちの第２の押しボタンが、負の姿勢オフセット量を提供する、パラグラフＣ１に記載の車両。
【００９８】
Ｃ３．選択された姿勢調整量が、コントローラへの電力を一旦切って入れなおした後に調整されたゼロピッチセットポイントを維持するために、不揮発性メモリに保持される、パラグラフＣ１に記載の車両。
【００９９】
Ｃ４．姿勢検知システムが、車輪の回転軸に対して平行な軸の周りにおける車両の上下回転を判定するように構成されるピッチセンサと、車両の進行方向に対して平行な軸の周りにおける車両の左右回転を判定するように構成されるロールセンサとを備える、パラグラフＣ０に記載の車両。
【０１００】
Ｃ５．測定されたピッチが、ピッチセンサから受信したピッチ入力に対応する、パラグラフＣ４に記載の車両。
【０１０１】
Ｃ６．コントローラが、ロールセンサから受信したロール入力に基づいて、受信したピッチ入力のピッチ誤差を補償するように構成される、パラグラフＣ５に記載の車両。
【０１０２】
Ｃ７．コントローラが、車両が倒れたことを示す受信したロール入力に応じて車両への電源を切るように構成される、パラグラフＣ４に記載の車両。
【０１０３】
Ｃ８．コントローラと電子的に接続される第２のユーザ入力装置をさらに含み、第２のユーザ入力装置が、ユーザによって操作可能であって、選択可能に可変の制動入力をコントローラに提供する、パラグラフＣ０に記載の車両。
【０１０４】
Ｃ９．コントローラが、回生制動システムのみを用いて、第２のユーザ入力装置からの制動入力の受信に応じて車両を減速するように構成される、パラグラフＣ８に記載の車両。
【０１０５】
Ｃ１０．第２のユーザ入力装置が、ハンドルバーに設置される手動のブレーキレバーを備える、パラグラフＣ８に記載の車両。
【０１０６】
上に説明した本開示は、独立した有用性を持つ複数の別個の発明を包含し得る。これらの発明のそれぞれは、その好適な形態（複数可）で開示されているが、無数の変形が可能であるため、本明細書に開示および図示された特定のそれに関する実施形態は、限定的な意味で判断されるものではない。本発明の主題は、本明細書に開示される様々な要素、特徴、機能、および／または特性のすべての新規かつ非自明のコンビネーションおよびサブコンビネーションを含む。以下の特許請求の範囲は、新規かつ非自明とみなされる特定のコンビネーションおよびサブコンビネーションを特に示す。特徴、機能、要素、および／または特性のその他のコンビネーションおよびサブコンビネーションで実施される発明が、本出願または関連出願に基づいて優先権を主張する出願において特許を請求される場合がある。そのような特許の請求もまた、異なる発明に向けられているか同じ発明に向けられているかによらず、また元の特許請求の範囲において、より広い、より狭い、等しい、または異なるかどうかによらず、本開示の発明の主題の中に含まれるとみなされる。
【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】
2015527248.tif 000014
【図１３】
2015527248.tif 000015
【図１４】
2015527248.tif 000016
【図１５】
2015527248.tif 000017
【図１６】
2015527248.tif 000018
【図１７】
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【国際調査報告】
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