JPH01136678A - Steering mechanism in two-wheeled roller skate - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To realize a between balanced cornering and a higher cornering speed by performing the optimum control in the steering of two-wheel type roller skates. CONSTITUTION: A speed sensor 1 measures the rotational speed of wheels and a bank angle sensor 2 does an angle θ of bank in the axial direction of rolling of a roller skates to be inputted into a controller 3. The controller 3 performs an arithmetic processing by each formula of F=mv<2> /r or θ=tan<-1> v<2> /gr according to a previously stored program based on the two data and calculates the radius of rotation meeting with the speed and the angle of bank. A proper control signal is outputted to an actuator 4 to apply an angle of steering realizing the radius to wheels. The actuator 4 is driven to activate a linked steering mechanism 5 and a wheel mounted thereon is steered to perform a cornering thereby automatically accomplishing a proper steering.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２輪式ローラースケートの操舵機構に関するも
のであり、既存の４輪式ローラースケートの操舵機構と
しても代替使用が可能である。さらにオートバイの操舵
の最適制御にも応用が可能である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a steering mechanism for two-wheeled roller skates, and can be used as an alternative to the steering mechanism for existing four-wheeled roller skates. Furthermore, it can be applied to optimal control of motorcycle steering.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、２輪式ローラースケートはコーナリング時におい
てその姿勢をオートバイのようにコーナーの内側へ大き
くバンク（ローリング）させることが可能で、このこと
により独自のスポーツ性を獲得できるのであるが、しか
し適確に操舵する機構がないために２輪式ローラースケ
ートは普及していなかった。Conventionally, when cornering, two-wheeled roller skates have been able to greatly bank (roll) their posture to the inside of the corner, similar to a motorcycle, and this has given them a unique sportiness. Two-wheeled roller skates were not popular because they lacked a steering mechanism.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明は、スケーターが曲がろうとする意志によってロ
ーラースケートをコーナーリングすべき方向へバンク（
ローリング）させた時に、その速度とバンク角に見合っ
た車輪の操舵を自動的に行なってコーナリングを可能に
し、またコーナリング中の速度、バンク角、回転半径の
変化やコーナリングラインを変更しようとするスケータ
ーのアクションに対応して自動的に適正な操舵がなされ
、よってバランスのよいスムーズなコーナリングが行な
えるようにと研究した結果、完成するに至ったものであ
る。The present invention allows the skater to bank the roller skates in the direction in which they should corner based on their will to turn.
A skater who automatically steers the wheels according to the speed and bank angle when the skater is rolling) to enable cornering, and who also attempts to change the speed, bank angle, turning radius, and cornering line during cornering. This technology was developed as a result of research into a system that automatically steers the vehicle appropriately in response to the driver's actions, allowing for well-balanced and smooth cornering.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

すべてコーナリングにおいては遠心力Ｆが発生し、公式
Ｆ＝ｍｖ２／ｒ（ｍは質量、ｒは回転半径、ｖは周速度
）で表わされるのであるが、同時に求心力Ｆ′が舵角を
与えられた車輪の生み出す接地力（コーナリングパワー
）によって存在している。さらに２輪式ローラースケー
トでは、そのバンク角θが求心力Ｆ′を決定しており、
重力と遠心力との間にバンク（ローリング）状態が保持
されている。Centrifugal force F is generated during all cornering, and is expressed by the formula F = mv2/r (m is mass, r is radius of rotation, and v is circumferential speed), but at the same time, centripetal force F' is applied to the steering angle. It exists because of the ground contact force (cornering power) generated by the wheels. Furthermore, for two-wheeled roller skates, the bank angle θ determines the centripetal force F'.
A banked (rolling) state is maintained between gravity and centrifugal force.

バンク角θは次の公式で表わされる。θ＝ｔａｎ−１ｖ
２／ｇｒ（ｇは重力加速度）質量ｍと重力加速度ｇは一
定であるから、ローラースケートの速度ｖとバンク角θ
から回転半径ｒを算出し、これを実現する舵角を車輪に
与えるために速度センサ（１）、バンク角センサ（２）
、コントローラ（３）、アクチュエータ（４）、ステア
リングメカニズム（５）からなる操舵機構を組み立てた
。The bank angle θ is expressed by the following formula. θ=tan-1v
2/gr (g is gravitational acceleration) Since mass m and gravitational acceleration g are constant, the speed v and bank angle θ of the roller skate
A speed sensor (1) and a bank angle sensor (2) are used to calculate the turning radius r and give the wheels a steering angle that achieves this.
A steering mechanism consisting of a controller (3), an actuator (4), and a steering mechanism (5) was assembled.

〔作用〕[Effect]

速度センサ（１）はローラースケートの速度を、バンク
角センサ（２）はバンク角を測定し、そのぞれの値をマ
イクロコンピュータを使用したコントローラ（３）へ入
力する。コントローラ（３）はあらかじめ記憶させたプ
ログラムにより演算処理を行ない、適正な舵角を与える
ための制御信号を出力し、よってアクチュエータ（４）
が駆動し、ステアリングメカニズム（５）を介して車輪
が操舵される。よって曲がると同時にバンク（ローリン
グ）状態のバランスを保持する。The speed sensor (1) measures the speed of the roller skate, and the bank angle sensor (2) measures the bank angle, and the respective values are input to a controller (3) using a microcomputer. The controller (3) performs arithmetic processing according to a pre-stored program and outputs a control signal to give an appropriate steering angle, thereby controlling the actuator (4).
is driven, and the wheels are steered via the steering mechanism (5). Therefore, it maintains the balance of the banked (rolling) state at the same time as it bends.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面に基づいて本発明について更に詳しく説明す
る。速度センサ（１）は車輪の回転速度を測定し、これ
をローラースケートの速度ｖとしてコントローラ（３）
へ入力する。非接触式ならフォト・インターラプタや半
導体レーザ、接触式ならタコジェネレータやギアトレイ
ンによる各センサその他が使用できる。バンク角センサ
（２）はローラースケートのロール軸方向のバンク角θ
を測定し、同じくコントローラ（３）へ入力する。Hereinafter, the present invention will be explained in more detail based on the drawings. The speed sensor (1) measures the rotational speed of the wheel, and uses this as the speed v of the roller skates to the controller (3).
Enter. Non-contact types can use photo interrupters and semiconductor lasers, while contact types can use tachometer generators, gear train sensors, and more. The bank angle sensor (2) measures the bank angle θ in the roll axis direction of the roller skate.
is measured and similarly input to the controller (3).

フォト・インターラプタや半導体レーザや超音波ビーム
その他も利用した測距センサを用いて、ローラースケー
トに設けた定点と路面との距離の変化からバンク角度を
割り出す。ジャイロその他を使用してもよい。マイクロ
コンピュータを使用したコントローラ（３）は、これら
２種のデータをもとに、あらかじめ記憶させたプログラ
ムによりＦ＝ｍｖ２／ｒ及びθ＝ｔａｎ−１ｖ２／ｇｒ
の各公式にあてはめて演算処理を行ない、速度とバンク
角に見合った回転半径を算出し、これを実現する舵角を
車輪に与えるための適正な制御信号をアクチュエータ（
４）へ駆動され、連なるステアリングメカニズム（５）
が作動して、これに取り付けた車輪が操舵されてコーナ
リン グが行なわれる。アクチュエータ（４）にはステッピン
グモータやサーボモータその他が使用できる。ステアリ
ングメカニズム（５）はギア、シャフト、アーム、リン
クその他により構成する。コーナリング中の速度、バン
ク角、回転半径の変化や、コーナリングラインその他を
変更しようとするスケーターのアクションも同じしくみ
で処理されて、自動的に適正な操舵がなされる。なお、
各々インタフェース、アクチュエータ（４）のドライバ
、バンク角の変化及び前後車輪のスリップ角の変動に伴
う舵角と軌跡のズレその他の説明は省略する。Using a distance measurement sensor that uses photo interrupters, semiconductor lasers, ultrasonic beams, and other devices, the bank angle is determined from changes in the distance between a fixed point on the roller skate and the road surface. A gyro or other device may also be used. Based on these two types of data, the controller (3) using a microcomputer uses a pre-stored program to calculate F=mv2/r and θ=tan-1v2/gr.
The calculation process is performed by applying each formula to calculate the turning radius commensurate with the speed and bank angle, and the appropriate control signal is sent to the actuator (
Steering mechanism (5) that is driven and connected to 4)
is activated, and the wheels attached to it are steered to perform cornering. A stepping motor, a servo motor, or the like can be used as the actuator (4). The steering mechanism (5) is composed of gears, shafts, arms, links, and others. Changes in speed, bank angle, and turning radius during cornering, as well as the skater's actions to change the cornering line, etc., are processed in the same way, and the appropriate steering is automatically performed. In addition,
A description of the interface, the driver of the actuator (4), the change in bank angle, the deviation in the steering angle and trajectory due to the change in the slip angle of the front and rear wheels, and other details will be omitted.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明による効果は、２輪式ローラースケートの操舵を
最適制御することにより、バランスの良いスムーズなコ
ーナリングとコーナリングスピードの向上を実現し、爽
快かつ新感覚の陸上スポーツを提供するものである。The effect of the present invention is to optimally control the steering of two-wheeled roller skates to achieve well-balanced, smooth cornering and an improvement in cornering speed, providing an exhilarating and new sensation of land sports.

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明にかかる２輪式ローラースケートの操舵
機構の一実施例の平面図を、第２図は側面図を、第３図
は正面図をそれぞれ示す。 １…‥速度センサ、２…‥バンク角センサ、３…‥コン
トローラ、４…‥アクチュエータ、５…‥ステアリング
メカニズム 線Ｅは直立時の路面を、線Ｅ′はいわゆるひとつのバン
ク状態における路面を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a plan view of an embodiment of a steering mechanism for a two-wheeled roller skate according to the present invention, FIG. 2 shows a side view, and FIG. 3 shows a front view. 1...Speed sensor, 2...Bank angle sensor, 3...Controller, 4...Actuator, 5...Steering mechanism line E shows the road surface when the steering mechanism is upright, and line E' shows the road surface in a so-called one bank state. .

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 速度センサ（１）とバンク角センサ（２）によって得た
速度とバンク角の測定値を、マイクロコンピュータを使
用したコントローラ（３）により遠心力Ｆ＝ｍυ＾２／
ｒ、及びバンク角θ＝ｔａｎ＾−＾１υ＾２／ｇｒの各
公式（ｍは質量、ｒは回転半径、υは周速度、ｇは重力
加速度）を基準として演算処理し、制御信号を発してア
クチュエータ（４）を駆動させ、これに連なるステアリ
ングメカニズム（５）を作動させて、これに取りつけた
車輪に舵角を与えることによって２輪式ローラースケー
トの操舵を最適制御する操舵機構。The measured values of speed and bank angle obtained by the speed sensor (1) and bank angle sensor (2) are controlled by the controller (3) using a microcomputer to calculate the centrifugal force F=mυ^2/
r, and bank angle θ=tan^-^1υ^2/gr formula (m is mass, r is radius of rotation, υ is circumferential speed, g is gravitational acceleration), and a control signal is generated. A steering mechanism that optimally controls the steering of a two-wheeled roller skate by driving an actuator (4), operating a steering mechanism (5) connected to the actuator, and giving a steering angle to the wheels attached to the steering mechanism.