共轴两轮车辆制造技术

本发明专利技术公开一种共轴两轮车辆，在重心很高的骑乘状态下，骑乘者可稳定行驶，其身体上部不会左右摇晃。该共轴两轮车辆包括：用于驾驶者骑乘的踏板；车体，当行驶方向被设定为滚动轴线的时候，该车体支撑所述踏板从而能够在围绕作为中心的滚动轴线旋转的滚动方向上改变姿态；一对车轮，该对车轮位于与所述车体行驶方向垂直的方向上同一轴线的两侧并且被所述车体可旋转地支撑；一对单独驱动和旋转所述对车轮的车轮驱动装置；和用于直接改变所述踏板的姿态或通过所述车体间接改变所述姿态的把手。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种共轴两轮车辆，其包括两个位于同一轴中心线上的轮子，本专利技术尤其涉及一种共轴两轮车辆，其可以带着骑乘在上面的人员自由行驶。
技术介绍
现有技术中的一种这样的共轴两轮车辆已经在例如专利文献1中公开。在专利文献1中，介绍了一种共轴两轮车辆，包括位于同一根轴两端的轮子。在专利文献1中公开的共轴两轮车辆是“一种共轴两轮车辆，其构造成带有一对轮子；在该对轮子之间设置有一根轮轴；一个能够倾斜支撑在上述轮轴上方的底座；一对安装在底座上的驱动马达，以便驱动每个轮子；和一个控制器，可向该对驱动马达发出操作指令，其中，在底座上设置有一个加速度检测器用来检测在垂直方向上的加速度，并且当在行驶过程中加速度检测器检测到的加速度的绝对值达到或超过一个阈值的时候，控制器发出操作指令以使得该对驱动马达中的每一个都减速。”根据专利文献1中的具有上述结构的共轴两轮车辆，希望达到的效果是“当例如行驶到台阶上时，因为具有能检测在垂直方向加速度的加速度检测器且当在行驶过程中加速度检测器检测到的加速度绝对值达到或超过一个预定阈值的时候，要减速的操作指令已经发送给该对驱动马达中的每一个，因此在遇到台阶等情况时可以安全行驶。”此外，作为在现有技术中的另一种共轴两轮车辆在例如专利文献2中公开。在专利文献2中，介绍了一种能控制共轴两轮车辆姿态的方法。在专利文献2中的共轴两轮车辆中该姿态控制方法是“在一种带有一对轮子的共轴两轮车辆中；在该对轮子之间设置有一根轮轴；一个车体以可转动的方式支撑在上述轮轴上方；一个车轮驱动马达安装在车体上；一个控制计算机，可以向该驱动马达发出操作指令；还有一个角度检测器来检测车体的倾斜角度，角度检测器所检测的车体倾斜角度以很短时间间隔被取样，通过将取样值代入提前输入并设定在控制计算机中的控制输入计算方程中来进行计算，其中车体的取样倾斜角度用作状态变量，而将反馈增益作为一个系数，根据计算方程来计算用于车轮驱动马达的控制扭矩；控制计算机向车轮驱动马达发送一个指令来执行与计算控制扭矩相同的操作。”根据在专利文献2的具有上述结构的共轴两轮车辆中的姿态控制方法，期望达到的效果是“在车辆倾斜的情况下，车轮立即在车体倾斜方向上移动，并且成功地复位车体的姿态，因为通过将取样值代入提前输入并设定在控制计算机中的控制输入计算方程中来进行计算，其中车体的取样倾斜角和反馈增益被用作系数；根据计算方程来计算用于车轮驱动马达的控制扭矩；且根据该计算结果执行对车轮驱动马达的反馈控制。”日本公开专利申请No.2005-6436日本公开专利申请No.S63-305082但是，在上述专利文献1和2所述的共轴两轮车辆中，一个把手固定在用于人骑乘的踏板(骑乘部件)上，一个支撑车轮的支撑部件以可自由旋转地方式固定在踏板上，且踏板的上表面(骑乘表面)与行驶表面(路面)平行。因此，当重心处于比较高的位置，例如骑乘者处于站立状态的站立姿态的时候，骑乘者上部身体就变得不稳定，当行驶在路面与行驶方向垂直倾斜的倾斜路面上的时候由于重力作用、或当转向的时候由于离心力的作用，骑乘者会左右摇动而变得不稳定，并且当离心力过大的时候车体就很可能在侧向上发生翻转。下面通过附图1到3来详细介绍这方面的详细内容。图1A到1C是说明性示意图，分别表示从车辆的前侧观察现有技术中的共轴两轮车辆。在图1A到1C中，附图标记1表示共轴两轮车辆的整体，其中设置有一个作为踏板的车体2。在与车体2行驶方向垂直的方向两侧设置有可旋转的左右车轮3L和3R。此外，附图标记4表示一个骑乘在车体2上的骑乘者(例如是一个男人)，附图标记G表示骑乘者4的重心，附图标记W表示骑乘者4的重量(载荷)。图1A表示在没有侧向力和离心力影响的情况下，共轴两轮车辆1在平坦路面上直线行驶的状态。在这种情况下，骑乘者4的重心G基本上位于共轴两轮车辆1中心的上方，载荷W垂直作用在车体2的大致中心。因此，大致相同的载荷作用在左右车轮3L和3R，在车轮3L和3R与路面E相接触的地面接触点TL和TR处的反作用力大致相同。图1B表示共轴两轮车辆1在平坦路面E上转向的状态。在这种情况下，离心力(侧向力)F从右侧车轮3R侧作用在骑乘者4上，由于离心力F的作用，载荷W的重力矢量W偏离一个角度θ。当重力矢量W的延长线与路面E相交所形成的地面接触点R位于左侧车轮3L的地面接触点TL的内侧时，共轴两轮车辆1可以稳定地转向。但是，当地面接触点R如图1B所示处于地面接触点TL外侧时，就会损害行驶稳定性，因为左右车轮3L和3R不能承受离心力F，当离心力F变得过大的时候，车辆就会如图1C所示那样发生翻转(在侧向倒下)。导致共轴两轮车辆1翻转的困难程度大部分取决于骑乘者4的重心G的高度。图2是解释该现象的示意图。当骑乘者4的重心G较低的时候，重心G的重力矢量W的允许倾斜角度是如图2所示的角θ。但是，当骑乘者4的重心G很高并且变换到重心G1的时候，重心G1的倾斜角度变为小于角θ的角θ1(θ1＜θ)，因为从车体2的中心到左右车轮3L和3R的地面接触点TL和TR的距离保持不变。从上可知，可以理解的是导致共轴两轮车辆1翻转的困难程度是通过重心G的高度和离心力F的乘积来表示的。具体地说，假设当离心力F作用在重心G上时，重力矢量W的地面接触点R与左侧车轮3L的地面接触点TL对应，就得到F×H＝S(公式1)。类似的，假设当离心力F作用在重心G1上时，重力矢量W1的地面接触点R与左侧车轮3L的地面接触点TL对应，就得到F1×H1＝S(公式2)。因此，F×H＝F1×H1。这里，因为H＜H1，所以F＞F1。因此，当重心位置更高时，即使离心力小了那么多，共轴两轮车辆1也可能发生翻转。共轴两轮车辆1的这种翻转可以通过图3所示的结构来避免。图3表示的是当离心力F作用时，车体2朝向右侧车轮3R上的路面E倾斜的示意图。当车体2因此倾斜到离心力F作用的一侧的时候，就可以防止共轴两轮车辆1的翻转并可能进行稳定转向，因为重力矢量W1的地面接触点R变到左侧车轮3L的地面接触点TL的内侧。
技术实现思路
在现有技术的共轴两轮车辆中，踏板的上表面(骑乘表面)是连续的、与行驶表面(路面)平行，当行驶在倾斜路面的时候由于重力作用，以及当转向且骑乘者处于站立状态重心位置很高时，由于离心力的作用，骑乘者的身体上部也会左右摇晃而不稳定，而且当这样的力变得过大的时候车辆也会翻转。一个根据本专利技术实施例的共轴两轮车辆具有用于驾驶者骑乘的踏板；车体，当行驶方向被设定为滚动轴线的时候，该车体支撑所述踏板从而能够在围绕作为中心的滚动轴线旋转的滚动方向上改变姿态；一对车轮，该对车轮位于与所述车体行驶方向垂直的方向上两侧的同一轴线并且被所述车体可转动地支撑；一对单独驱动和旋转所述对车轮的车轮驱动装置；和用于直接改变所述踏板的姿态或通过所述车体间接改变所述姿态的把手。根据本专利技术的共轴两轮车辆的实施例，当转向或变换骑乘者的重心的重力矢量与地面接触点或车轮的地面接触点内侧的时候，就可以改变踏板的姿态，以防止共轴两轮车辆的翻转，从而可形成稳定的转向。附图说明图1A到1C是表示共轴两轮车辆和离心力之间关系的示意图，其中图1A表示的是离心力没有发生作用的状态，图1B表示的是离心力发生作用的状态，图1C表示的是车辆由于离心力而翻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共轴两轮车辆，包括：用于驾驶者骑乘的踏板；车体，当行驶方向被设定为滚动轴线的时候，该车体支撑所述踏板从而能够在围绕作为中心的滚动轴线旋转的滚动方向上改变姿态；一对车轮，该对车轮位于与所述车体行驶方向垂直的方向上同 一轴线的两侧并且被所述车体可旋转地支撑；一对单独地驱动和旋转所述对车轮的车轮驱动装置；和用于直接改变所述踏板的姿态或通过所述车体间接改变所述姿态的把手。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：柿沼武一，山野郁男，泽井邦仁，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]