JP2018002109A - 走行装置 - Google Patents

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【課題】走行装置のホイールベース長が変化すると、走行装置に対する搭乗者の相対位置が変化し、搭乗者がバランスを崩しやすくなる。
【解決手段】走行方向に対して少なくとも前輪と後輪を有し、ユーザが搭乗して走行する走行装置であって、前輪を回転可能に支持する前輪支持部材と、後輪を回転可能に支持する後輪支持部材と、前輪支持部材と後輪支持部材の相対位置を変化させることにより、前輪と後輪のホイールベース長を調整する長さ調整機構と、ユーザが搭乗する搭乗台とを備え、搭乗台の搭乗面は、長さ調整機構によって調整されるホイールベース長が長くなるほど、走行方向に対して前側より後側が高くなるように傾斜する走行装置を提供する。
【選択図】図8

Description

本発明は、ユーザが搭乗して走行する走行装置に関する。
近年、パーソナルモビリティが脚光を浴びている。パーソナルモビリティは、小回りを優先させて小型に製造されることが多く、そのために高速走行時の安定性には欠けるという課題があった。パーソナルモビリティに限らず、高速走行時の安定性を高める観点から、ホイールベース長を調整できる車輌が提案されている(例えば、特許文献1、2を参照)。
特開平1−106717号公報 特開2005−231415号公報
走行装置のホイールベース長が変化すると、走行装置に対する搭乗者の相対位置が変化し、搭乗者がバランスを崩しやすくなる。パーソナルモビリティなどの小型の走行装置においては、搭乗者は慣性力や遠心力を直接的に受けて姿勢を変化させることが多く、搭乗中にバランスを崩す可能性がある。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ホイールベース長が変化しても、安定して搭乗できる走行装置を提供するものである。
本発明の一態様における走行装置は、走行方向に対して少なくとも前輪と後輪を有し、ユーザが搭乗して走行する走行装置であって、前輪を回転可能に支持する前輪支持部材と、後輪を回転可能に支持する後輪支持部材と、前輪支持部材と後輪支持部材の相対位置を変化させることにより、前輪と後輪のホイールベース長を調整する長さ調整機構と、ユーザが搭乗する搭乗台とを備え、搭乗台の搭乗面は、長さ調整機構によって調整されるホイールベース長が長くなるほど、走行方向に対して前側より後側が高くなるように傾斜する。
このような構成により、ホイールベース長の変化に応じて搭乗台の搭乗面が走行方向に傾斜するので、ユーザは走行装置に安定して搭乗できる。
本発明により、搭乗時におけるユーザの重心の路面への投影点を、搭乗面が傾斜しない場合に比べて、ホイールベース間の中央寄りに位置させることができるので、ユーザは走行装置により安定的に搭乗できる。
第1の実施例に係る走行装置の低速走行時における側面概観図である。 図1の走行装置の上面概観図である。 図1の走行装置の高速走行時における側面概観図である。 第1の実施例に係る走行装置の制御ブロック図である。 回転角と目標速度の関係を示すグラフである。 第1の実施例に係る走行中の処理を示すフロー図である。 ホイールベース長、ステップ角度、重心位置等の関係を示す図である。 本体部に対するステップの角度を調整する調整機構を説明する図である。 第2の実施例に係る走行装置の低速走行時における側面概観図である。 図8の走行装置の上面概観図である。 図9の走行装置の高速走行時における側面概観図である。 第2の実施例に係る走行装置の制御ブロック図である。 速度とホイールベース長、ステップ角度の関係を示すグラフである。 第2の実施例に係る走行中の処理を示すフロー図である。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。
第1の実施例について説明する。図1は、第1の実施例に係る走行装置100の低速走行時における側面概観図であり、図2は、図1の状態における走行装置100を上方から観察した上面概観図である。なお、図2では、図1において点線で示すユーザ900を省いている。
走行装置100は、パーソナルモビリティの一種であり、ユーザが立って搭乗することを想定した電動式の移動用車輌である。走行装置100は、走行方向に対して1つの前輪101と2つの後輪102(右側後輪102a、左側後輪102b)を備える。前輪101は、ユーザ900がハンドル115を操作することで向きが変わり、操舵輪として機能する。右側後輪102aと左側後輪102bは、車軸103で連結されており、不図示のモータと減速機構によって駆動されて、駆動輪として機能する。走行装置100は、3つの車輪によって3点で接地しており、ユーザ900が搭乗していない駐機状態でも自立する、静的安定車輌である。
前輪101は、前輪支持部材110により回転可能に支持されている。前輪支持部材110は、前側支柱111とフォーク112を含む。フォーク112は、前側支柱111の一端側に固定されており、前輪101を両側方から挟んで回転自在に軸支している。前側支柱111の他端側には、ハンドル115が前輪101の回転軸方向に延伸するように固定されている。ユーザ900がハンドル115を旋回操作すると、前側支柱111は、その操作力を伝達して前輪101の向きを変える。
後輪102は、後輪支持部材120により回転可能に支持されている。後輪支持部材120は、後側支柱121と本体部122を含む。本体部122は、後側支柱121の一端側を固定支持すると共に、車軸103を介して右側後輪102aと左側後輪102bを回転自在に軸支している。本体部122は、上述のモータと減速機構、モータに給電するバッテリ等を収容する筐体の機能も担う。本体部122の上部には、ユーザ900が搭乗する搭乗台としてのステップ141が設けられている。ユーザ900は、ステップ141の上面141aに足を載せ、立って走行装置100を運転する。
前輪支持部材110と後輪支持部材120とは、旋回継手131とヒンジ継手132を介して連結されている。旋回継手131は、前輪支持部材110を構成する前側支柱111のうち、ハンドル115が固定された他端寄りの位置に固定されている。さらに、旋回継手131は、ヒンジ継手132に枢設されており、前側支柱111の伸延方向と平行な旋回軸T周りに、ヒンジ継手132と相対的に回動する。ヒンジ継手132は、後輪支持部材120を構成する後側支柱121のうち、本体部122に支持された一端とは反対側の他端と枢設されており、車軸103の伸延方向と平行なヒンジ軸H周りに、後側支柱121と相対的に回動する。
このような構造により、ユーザ900は、ハンドル115を旋回させると、後輪支持部材120に対して旋回軸T周りに前輪支持部材110が旋回して前輪101の向きを変えられる。また、ユーザ900は、ハンドル115を走行方向に対して前方へ傾けると、前輪支持部材110と後輪支持部材120とがヒンジ軸H周りに相対的に回転して、前側支柱111と後側支柱121の成す角を小さくできる。前側支柱111と後側支柱121の成す角が小さくなると、前輪101と後輪102のホイールベース(WB)の間隔であるWB長は短くなる。逆に、ユーザ900は、ハンドル115を走行方向に対して後方へ傾けると、前輪支持部材110と後輪支持部材120とがヒンジ軸H周りに相対的に回転して、前側支柱111と後側支柱121の成す角を大きくできる。前側支柱111と後側支柱121の成す角が大きくなると、WB長は長くなる。
ヒンジ継手132の近傍には、付勢バネ133が取り付けられている。付勢バネ133は、ヒンジ軸H周りに、前側支柱111と後側支柱121の成す角を小さくする回転方向へ付勢力を発揮する。付勢バネ133は、例えば、トーションバネである。付勢バネ133の付勢力は、ユーザ900がハンドル115に触れない場合に、前側支柱111と後側支柱121の成す角が構造上の最小角になるように変化させ、一方で、ユーザ900がハンドル115を走行方向に対して後方へ容易に傾けられる程度に設定されている。したがって、ユーザ900は、ハンドル115への加重およびステップ141への加重の少なくともいずれかを変化させることにより、前側支柱111と後側支柱121の成す角を調整でき、ひいてはWB長を調整できる。
ヒンジ継手132の近傍には、回転角センサ134が取り付けられている。回転角センサ134は、ヒンジ軸H周りに前側支柱111と後側支柱121の成す角を出力する。回転角センサ134は、例えば、ロータリエンコーダである。回転角センサ134の出力は、後述する制御部へ送信される。
走行装置100は、WB長が短ければ低速で走行し、WB長が長ければ高速で走行する。図1は、WB長が短い低速走行時の様子を示している。ユーザ900がステップ141に足を載せハンドル115を把持して搭乗した場合に、ユーザ900の重心Gは、走行時における通常の姿勢では、図示するように腰部付近に位置する。具体的には後述するが、このような位置に重心があると、ユーザ900は、走行時に不安定さを感じることがほとんど無い。
図3は、図1と同様の走行装置100の側面概観図であるが、WB長が長い高速走行時の様子を示している。図示するように、前側支柱111と後側支柱121の成す角を、相対的に開く方向を正として、回転角θとする。また、回転角θが取り得る最小値(最小角)をθMIN、最大値(最大角)をθMAXとする。例えばθMIN=10度でありθMAX=80度である。換言すると、回転角θがθMINとθMAXの範囲に収まるように、構造上の規制部材が設けられている。
WB長は、回転角θと一対一に対応し、WB長=f(θ)の関数により換算できる。したがって、回転角θを変化させることによりWB長を調整できる。本実施例における走行装置100は、ユーザ900が回転角θを大きくすると加速し、小さくすると減速する。つまり、回転角θに対して目標速度が対応付けられており、回転角θが変化すると、それに応じた目標速度に到達するように加減速する。別言すれば、回転角θを媒介変数としてWB長と目標速度が対応付けられており、ユーザ900がWB長を調整すると、目標速度がそのWB長に応じて変化する構成となっている。
回転角θが小さくなるとWB長が短くなるので、小回りが利く。すなわち、狭い場所でも動き回ることができる。逆に回転角θが大きくなるとWB長が長くなるので、走行安定性、特に直進性が向上する。すなわち、高速で走行しても路面上の段差等による揺動を受けにくい。また、速度とWB長が連動して変化するので、低速なのにWB長が長いような状態になることが無く、その速度で必要最低限な投影面積で移動ができる。すなわち、走行装置100が移動するために必要な路面上の面積が小さく、余分なスペースを必要としない。これは駐機する場合にも特にその効果を発揮する。また、ユーザ900は、ハンドル115を前後に傾ければ、速度とWB長の両方を連動させて変化させることができるので、運転操作としても簡便で容易である。
また、本体部122は、後輪支柱121に固定されているので、回転角θが大きくなって後輪支柱121が傾けば、本体部122も路面に対して傾く。さらに、ステップ141は、本体部122の上部に固定して設けられているので、本体部122が路面に対して傾けば、ステップ141も同様に傾く。より具体的には、ユーザ900が足を載せる上面144aは、回転角θが大きくなってWB長が長くなるにつれ、走行方向に対して前側より後側が高くなるように傾斜する。
ステップ141の上面141aが走行方向に対して前側より後側が高くなるように傾斜すると、ユーザ900の姿勢は、前方へ傾く。ユーザ900は、ハンドル115に体重の一部を預けた姿勢となり、このときのユーザ900の重心Gは、図示するようにやはり腰部付近に位置する。すなわち、前側支柱111と後輪支柱121が開いてWB長が長くなった分、重心Gの位置も相対的に前方へ移動する。したがって、重心Gが走行装置100に対して前方に偏位したり後方へ偏位したりすることがなく、ユーザ900は、走行中にWB長が変化しても安定して搭乗することができる。
図4は、走行装置100の制御ブロック図である。制御部200は、例えばCPUであり、本体部122に収容されている。駆動輪ユニット210は、駆動輪である後輪102を駆動するための駆動回路やモータを含み、本体部122に収容されている。制御部200は、駆動輪ユニット210へ駆動信号を送ることにより、後輪102の回転制御を実行する。
車速センサ220は、後輪102または車軸103の回転量を監視して、走行装置100の速度を検出する。車速センサ220は、制御部200の要求に応じて、検出結果を速度信号として制御部200へ送信する。回転角センサ134は、上述のように、回転角θを検出する。回転角センサ134は、制御部200の要求に応じて、検出結果を回転角信号として制御部200へ送信する。
荷重センサ240は、ステップ141へ加えられる荷重を検出する、例えば圧電フィルムであり、ステップ141に埋め込まれている。 荷重センサ240は、制御部200の要求に応じて、検出結果を荷重信号として制御部200へ送信する。
メモリ250は、不揮発性の記憶媒体であり、例えばソリッドステートドライブが用いられる。メモリ250は、走行装置100を制御するための制御プログラムの他にも、制御に用いられる様々なパラメータ値、関数、ルックアップテーブル等を記憶している。メモリ250は、回転角θを目標速度に変換する変換テーブル251を記憶している。
図5は、回転角θを目標速度に変換する変換テーブル251の一例としての、回転角θと目標速度の関係を示すグラフである。図示するように、目標速度は回転角θの一次関数として表されており、回転角θが大きくなるにつれて、目標速度が大きくなるように設定されている。最小角θMIN(度)のときに目標速度は0であり、最大角θMAX(度)のときに目標速度は最高速度V(km/h)である。このように、変換テーブル251は、関数形式であっても良い。変換テーブル251は、連続的に変化する回転角θを複数のグループに区分して、それぞれにひとつの目標速度を対応付ける形式であっても良い。
次に、本実施例における、走行処理について説明する。図6は、走行中の処理を示すフロー図である。フローは、電源スイッチがオンにされ、荷重センサ240から荷重ありの信号を受け取った時点、すなわちユーザ900が搭乗した時点から開始する。
制御部200は、ステップS101で、回転角センサ134から回転角信号を取得して現在の回転角θを算出する。そして、ステップS102で、算出した回転角θを、メモリ250から読み出した変換テーブル251に当てはめ、目標速度を設定する。
制御部200は、目標速度を設定したら、ステップS103へ進み、駆動ユニット210へ対して加減速の駆動信号を送信する。具体的には、まず車速センサ220から速度信号を受け取り、現在の速度を確認する。そして、目標速度が、現在の速度より大きければ加速する駆動信号を駆動ユニット210へ送信し、現在の速度より小さければ減速する駆動信号を駆動ユニット210へ送信する。
制御部200は、加減速中も回転角θが変化したか、つまり、ユーザ900がハンドル115を前後に傾けたかを監視する(ステップS104)。回転角θが変化したと判断したら、再度ステップS101からやり直す。変化していないと判断したらステップS105へ進む。
制御部200は、ステップS105で、車速センサ220から速度信号を受け取り、目標速度に到達したか否かを判断する。目標速度に到達していないと判断したら、ステップS103へ戻り、加減速を継続する。目標速度に到達したと判断したら、ステップS106へ進む。ステップS106では、目標速度が0であったか否かを確認する。目標速度が0であったなら、ステップS106の時点では走行装置100は停止していることになる。そうでなければ、目標速度により走行中であるので、制御部200は、その速度で走行を維持するように駆動信号を駆動輪ユニット210へ送信する(ステップS107)。
制御部200は、ステップS107で定速走行している間も、回転角θが変化したか、つまり、ユーザ900がハンドル115を前後に傾けたかを監視する(ステップS108)。回転角θが変化したと判断したら、ステップS101へ戻る。変化していないと判断したら定速走行を続けるべく、ステップS107へ戻る。
ステップS106で目標速度が0であったと確認したら、ステップS109へ進み、ユーザ900が降機したかを荷重センサ240から受信する荷重信号から判断する。ユーザ900が降機していない、つまり荷重があると判断したら、走行制御を継続すべくステップS101へ戻る。降機したと判断したら、一連の処理を終了する。
次に、WB長、ステップ角度、重心投影点等の関係をより詳細に説明する。図7は、これらの関係を示す図である。左列は回転角θを、中列はWB長とステップ角度γの関係を、右列は1つの前輪101と2つの後輪102a、102bの接地点で作られる接地三角形と、重心Gの路面への投影点Gpの関係を示す。行方向には、上行から下行へ順に回転角θが大きくなるように並べている。
回転角θは、前側支柱111と後側支柱121の成す角が構造上の最小角θMINである。このときのWB長であるWは、取り得るWB長のうちで最短となる。回転角θのときに走行装置100の目標速度は0となり、走行装置100は、例えば駐機時などの停止時にもこの状態となる。このとき、ステップ141の上面141aが路面と成す角度であるステップ角度γは0度、すなわち路面と上面141aは平行である。停止時のステップ角度γが0度であれば、ユーザ900は乗降がしやすい。ユーザ900がステップ141へ走行装置100の後方から乗降することを想定するのであれば、ステップ角度γをマイナスの値、すなわち上面141aを、走行方向とは逆向きに傾斜するように設定しても良い。
回転角θのときの接地三角形Tは、図において網掛けする領域として表される。また、回転角θのときにユーザ900が搭乗したときの、投影点Gpは、図示するような、接地三角形Tの重心近傍に位置する。回転角がθのときに限らず、重心Gの投影点Gpは、ユーザ900の体格、ハンドル115の旋回、ステップ角度γなどによって変位し得る。しかし、ユーザ900が搭乗できる範囲は、ステップ114やハンドル115の位置によって制限されており、ユーザ900が走行中にハンドル115を把持していることを踏まえれば、投影点Gpは、およそ接地三角形Tの内部に位置する。一方で、ステップ角度γが回転角θの変化によらず一定であると、回転角θが大きくなるにつれ接地三角形Tが前後に伸びるにもかかわらず、投影点Gpが、車軸103近傍に留まり続ける。すなわち、ユーザ900の重心Gが、走行車両100に対して後方に偏る結果となる。この場合、WB長が伸びるにつれ、ユーザ900はバランスを取りづらくなる。
そこで、本実施例における走行装置100では、ステップ141の上面141aの路面に対するステップ角度γが回転角θの変化に連動して適切な値となるように、ステップ141が本体部122の上部に取り付けられている。図示するように、回転角θが、θ→θ→θ→θ(=θMAX)と大きくなるにつれ、ステップ角度γも、γ→γ→γ→γと、走行方向に傾斜するように大きくなる。ユーザ900は、ステップ角度γが大きくなるにつれ前方に大きく傾く姿勢で搭乗することになる。
ここで、回転角θが、θ→θ→θ→θと大きくなるにつれ、WB長Wは、W→W→W→Wと長くなる。WB長Wが、W→W→W→Wと長くなると、接地三角形Tは、T→T→T→Tのように少しずつ前後に伸びる。しかし、これに連動してユーザ900も徐々に前方に傾く姿勢になるので、投影点Gpの位置は、相対的にそれ程変動せず、それぞれの接地三角形Tの重心近傍に位置していることがわかる。したがって、WB長が長くなるほど上面141aが走行方向に対して前側より後側が高くなるように傾斜するようにステップ141が設置されていると、ユーザ900は、バランスを崩すようなことが少なくなり、安定して搭乗できると言える。
上記の第1の実施例では、本体部122に対するステップ141の角度が固定されていたが、ユーザ900の体格や好みに応じるべく、この角度を調整できるように構成しても良い。図8は、本体部122に対するステップ141の角度を調整する調整機構を説明する図である。本変形例は、調整機構を備える以外は上記の第1の実施例と同じ構成である。したがって、本変形例においては、上記第1の実施例と異なる機能を有する部材に異なる符番を付して、その機能について説明する。
ステップ741のうち走行方向に対して前端側には、軸受部741bが設けられている。本体部122には、軸受部741bを軸支するヒンジ122aが設けられている。ステップ741は、軸受部741bがヒンジ122aに軸支されて、その軸周りに回動できる。ステップ741のうち走行方向に対して後端側には、フレーム支持部741cが設けられている。フレーム支持部741は、係止フレーム751を軸支する。係止フレーム751は、フレーム支持部741に支持されて、ヒンジ122aのヒンジ軸と平行な軸周りに揺動できる。係止フレーム751は、後方から観察した場合に矩形の枠形状を成す。
本体部122の内部には、ブレード760が設けられている。ブレード760は、板状の本体に、凹状の係止溝760aが複数設けられた部材である。ブレード760は、複数の係止溝760aのそれぞれが、走行方向の前方に向けて開口するように、設置されている。そして、そのうちのひとつに係止フレーム751の先端部が係止されると、ステップ741が本体部122に対して相対的に固定される。ユーザ900は、搭乗前に、係止フレーム751の先端部をいずれかの係止溝760aに係止させて、ステップ741の上面741aの角度を調整することができる。なお、図は、係止フレーム751の先端部を最も上部に位置する係止溝760aに係止させて、上面741aを走行方向に最も傾斜させた様子を表している。
次に、第2の実施例について説明する。図9は、第2の実施例に係る走行装置600の低速走行時における側面概観図であり、図10は、図9の状態における走行装置600を上方から観察した上面概観図である。なお、図10では、図9において点線で示すユーザ900を省いている。走行装置600は、第1の実施例の走行装置100と同様に、パーソナルモビリティの一種であり、ユーザが立って搭乗することを想定した電動式の移動用車輌である。走行装置100と同様の機能を担う要素については、第1の実施例における符番と同じ符番を付して、その説明を省略する。
第1の実施例における走行装置100は、前輪101と後輪102のWB長を調整する機構として、ヒンジ継手132を介して前輪支持部材110と後輪支持部材120を接続し、これらを相対的に回転させる機構を採用した。そして、ユーザ900は、ハンドル115を前後に傾けることにより自らの力を作用させてWB長を調整した。第2の実施例における走行装置600は、前輪101と後輪102のWB長を調整する機構として、前輪支持部材110と後輪支持部材として機能する本体部122との間に介在するように設けられた伸縮ロッド610を伸縮させる機構を採用する。伸縮ロッド610は、制御部200の制御信号により不図示のアクチュエータが駆動されて伸縮する。
伸縮ロッド610は、互いに径の異なる中空の連結棒が入れ子状に複数配列されており、それぞれの連結棒を収縮状態から伸長状態へまたは伸長状態から収縮状態へ変位させることができる構造を有する。したがって、制御部200は、WB長を、連結棒の数に応じて、段階的に長くしたり短くしたりすることができる。
旋回継手131は、前輪支持部材110を構成する前側支柱111のうち、フォーク112が固定された一端寄りの位置に固定されている。さらに、旋回継手131は、連結器620を構成する軸受部621に枢設されており、前側支柱111の伸延方向と平行な旋回軸T周りに、軸受部621と相対的に回動する。連結器620は、軸受部621の他に接続部622を有し、軸受部621と接続部622は一体的に形成されている。接続部622は、前側支柱111とほぼ平行に伸延する柱状部材であり、軸受部621が設けられた一端側とは反対の他端側で収容ボックス630を支持している。
収容ボックス630は、伸縮ロッド610を構成する連結棒のうち最細の連結棒の先端部を固定支持すると共に、収縮時には入れ子状となった連結棒の外周面の少なくとも一部を覆うように伸縮ロッド610を収容する。伸縮ロッド610を構成する連結棒のうち最太の連結棒の後端部は、本体部122に固定支持されている。
本体部122の上部には、走行装置100と同じくステップ141が設けられているが、本実施例に係るステップ141は、詳しくは後述するように、傾斜角度を調整する角度調整機構を備える。
走行装置600は、ハンドル115を構成する右側のグリップが、加減速グリップ616として構成されている。加減速グリップ616は、ハンドル116の伸延方向の軸周りに前回転と後回転ができるようになっており、ユーザ900によって前回転されると加速信号が、後回転されると減速信号が制御部200へ送信される。
走行装置600は、加減速グリップ616を介してユーザから加減速指示を受けて速度を調整する。そして、その速度に応じて伸縮ロッド610を伸縮させてWB長を調整する。図9は、低速走行時にWB長を短くしている様子を示している。図11は、図9と同様の走行装置600の側面概観図であるが、高速走行時にWB長を長くしている様子を示している。
本実施例においては、制御部200は、ユーザ900からの加減速の指示に従って駆動輪ユニット210を制御し、まず走行装置600の速度を変化させる。そして、変化した速度に応じて伸縮ロッド610を伸縮させてWB長を調整する。つまり、速度に対してWB長が対応付けられており、現在の速度が変化すると、それに応じて設定されているWB長になるように伸縮ロッド610を伸縮する。別言すれば、ユーザ900が速度を変化させると、WB長がその速度に応じて調整される構成となっている。
このような構成においても、低速走行時にはWB長が短くなるので、小回りが利く。すなわち、狭い場所でも動き回ることができる。逆に高速走行時にはWB長が長くなるので、走行安定性、特に直進性が向上する。すなわち、高速で走行しても路面上の段差等による揺動を受けにくい。また、速度とWB長が連動して変化するので、低速なのにWB長が長いような状態になることが無く、その速度で必要最低限な投影面積で移動ができる。すなわち、走行装置600が移動するために必要な路面上の面積が小さく、余分なスペースを必要としない。これは駐機する場合にも特にその効果を発揮する。また、ユーザ900は、加減速グリップ616を前後に回転させれば、速度とWB長の両方を連動させて変化させることができるので、運転操作としても簡便で容易である。
さらに、走行装置600は、ステップ141の上面141aの傾斜角度を調整する角度調整機構を備える。具体的には、ステップ141のうち走行方向に対して前端側には、軸受部141bが設けられている。本体部122には、軸受部141bを軸支するヒンジ122aが設けられている。ステップ141は、軸受部141bがヒンジ122aに軸支されて、その軸周りに回動できる。ステップ141と本体部122の間には、ステップ141をヒンジ122aの軸周りに回動させるように作用する歯車641が設けられている。
歯車641は、不図示のアクチュエータと減速機構に駆動されることによってヒンジ122aと同軸周りに回動し、ステップ141を持ち上げたり戻したりして、ステップ角度γを能動的に調整する。
走行装置600は、速度に応じてステップ角度γを自動的に調整する。より具体的には、速度が大きくなると、上述のようにWB長が長くなり、これに連動してステップ角度γを大きくする。このように制御すると、長くなったWB長に応じて重心Gの位置を相対的に前方へ移動させることができる。したがって、重心Gが走行装置600に対して前方に偏位したり後方へ偏位したりすることがなく、ユーザ900は、走行中にWB長が変化しても安定して搭乗することができる。
図12は、第2の実施例に係る走行装置600の制御ブロック図である。走行装置100と同様の機能を担う機能ブロックについては、第1の実施例における符番と同じ符番を付して、その説明を省略する。
加減速グリップ616は、上述のように、前回転を検出したら加速信号を、後回転を検出したら減速信号を制御部200へ送信する。その回転量も検出して、単位時間あたりの加減速量を変化させても良い。
WB調整機構230は、伸縮ロッド610と、伸縮ロッド610を伸縮させるための駆動回路やアクチュエータを含む。制御部200は、WB調整機構230へ駆動信号を送ることにより、伸縮ロッド610の伸縮制御を実行する。ステップ角度調整機構235は、歯車641と、歯車641を回動させるための駆動回路やアクチュエータ、減速機構を含む。制御部200は、ステップ角調整機構235へ駆動信号を送ることにより、歯車641を回動させてステップ角度γを所定の値に調整する。メモリ250は、現在の速度を対応するWB長とステップ角度γに変換する変換テーブル651を記憶している。
図13は、現在の速度を対応するWB長とステップ角度γに変換する変換テーブル651の一例としての、速度とWB長の関係を示すグラフ(図13(a))、および速度とステップ角度γの関係を示すグラフ(図13(b))である。図13(a)に示すように、WB長は速度のステップ関数として表されており、速度が大きくなると、WB長は段階的に長くなるように設定されている。速度が0以上5.0(km/h)未満である場合にはWB長は最小値T(mm)が、速度が5.0(km/h)以上10.0(km/h)未満である場合にはWB長はTより大きいT(mm)が、速度が10.0(km/h)以上15.0(km/h)未満である場合にはWB長はTより大きいT(mm)が、速度が15.0(km/h)以上20.0(km/h)以下である場合にはWB長は最長のT(mm)が対応付けられている。なお、最高速度は20.0(km/h)に制限されている。
図13(b)に示すように、ステップ角度γは速度のステップ関数として表されており、速度が大きくなると、ステップ角度γは段階的に大きくなるように設定されている。速度が0以上5.0(km/h)未満である場合にはステップ角度γは最小値γ(度)が、速度が5.0(km/h)以上10.0(km/h)未満である場合にはステップ角度γはγより大きいγ(度)が、速度が10.0(km/h)以上15.0(km/h)未満である場合にはステップ角度γはγより大きいγ(度)が、速度が15.0(km/h)以上20.0(km/h)以下である場合にはステップ角度γは最大のγ(度)が対応付けられている。
次に、本実施例における、走行処理について説明する。図14は、走行中の処理を示すフロー図である。フローは、電源スイッチがオンにされ、荷重センサ240から荷重ありの信号を受け取った時点、すなわちユーザ900が搭乗した時点から開始する。
制御部200は、ステップS201で、加減速グリップ616の回転を検出する。すなわち、加減速グリップ616から加速信号または減速信号を受信する。そして、ステップS202で、駆動ユニット210へ対して、加速信号を受信した場合には加速の、減速信号を受信した場合には減速の駆動信号を送信する。
制御部200は、加減速の処理を開始すると、車速センサ220から速度信号を受け取り、現在の速度を確認する(ステップS203)。そして、ステップS204で、確認した現在の速度を、メモリ250から読み出した変換テーブル651に当てはめ、WB長およびステップ角度γを調整する必要があるか否かを判断する。調整する必要がないと判断したらステップS201へ戻る。調整する必要があると判断したらステップS205へ進む。
制御部200は、ステップS205で、WB調整機構230へ駆動信号を送信し、伸縮ロッド610を伸縮させて、現在の速度に対応付けられたWB長に調整する。これに同期して、ステップ角度調整機構235へも駆動信号を送信し、歯車641を回動させて、現在の速度に対応付けられたステップ角度γに調整する。そして、ステップS206へ進み、現在の速度が0であるか否かを確認する。現在の速度が0でなければ、ステップS201へ戻る。現在の速度が0であればステップS207へ進む。
制御部200は、ステップS207で、ユーザ900が降機したかを荷重センサ240から受信する荷重信号から判断する。ユーザ900が降機していない、つまり荷重があると判断したら、走行制御を継続すべくステップS201へ戻る。降機したと判断したら、一連の処理を終了する。
以上説明した第2の実施例における走行装置600では、ユーザ900が加減速を指示する指示部材として加減速グリップ616を採用したが、指示部材の形式はこれに限らない。例えば、ボタンやレバーであっても構わない。また、加速の指示部材と減速の指示部材を別個に備えても良い。減速の指示部材として例えばブレーキレバーを採用しても良い。
また、前輪、後輪は、車輪でなくても良く、球状輪、クローラなどの接地要素であっても構わない。また、走行装置は、ハンドルの旋回によって操舵する構成でなくても良く、例えばユーザ900の体重移動によって旋回する構成であっても良い。また、駆動輪を駆動する動力源はモータに限らず、ガソリンエンジンなどであっても構わない。
以上に説明した本実施形態に係る各態様を以下のように纏めることができる。
<態様1>
走行方向に対して少なくとも前輪と後輪を有し、ユーザが搭乗して走行する走行装置であって、
前記前輪を回転可能に支持する前輪支持部材と、
前記後輪を回転可能に支持する後輪支持部材と、
前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の相対位置を変化させることにより、前記前輪と前記後輪のホイールベース長を調整する長さ調整機構と、
前記ユーザが搭乗する搭乗台と
を備え、
前記搭乗台の搭乗面は、前記長さ調整機構によって調整される前記ホイールベース長が長くなるほど、走行方向に対して前側より後側が高くなるように傾斜する走行装置。
<態様2>
前記ホイールベース長に基づいて前記搭乗面の傾斜角度をアクチュエータを用いて調整する角度調整機構を備える態様1に記載の走行装置。
<態様3>
前記前輪および前記後輪の少なくともいずれかを駆動する駆動部を備え、
前記長さ調整機構によって調整される前記ホイールベース長と、前記駆動部の駆動によって達成される前記走行装置の速度とが、前記ホイールベース長が長くなるほど前記速度が大きくなるように、互いに対応付けられている態様1または2に記載の走行装置。
<態様4>
前記前輪と前記後輪を含む車輪は合わせて3つ以上設けられており、
前記ホイールベース長が変化しても、車輪の接地点を結ぶ多角形の内部に前記ユーザの重心の投影点が存在する態様1から3のいずれか1項に記載の走行装置。
100 走行装置、101 前輪、102 後輪、103 車軸、110 前輪支持部材、111 前側支柱、112 フォーク、115 ハンドル、120 後輪支持部材、121 後側支柱、122 本体部、131 旋回継手、132 ヒンジ継手、133 付勢バネ、134 回転角センサ、141 ステップ、200 制御部、210 駆動輪ユニット、220 車速センサ、230 WB調整機構、235 ステップ角度調整機構、240 荷重センサ、250 メモリ、251 変換テーブル、600 走行装置、610 伸縮ロッド、616 加減速グリップ、620 連結器、621 軸受部、622 接続部、630 収容ボックス、641 歯車、651 変換テーブル、741 ステップ、751 係止フレーム、760 ブレード、900 ユーザ

Claims (1)

  1. 走行方向に対して少なくとも前輪と後輪を有し、ユーザが搭乗して走行する走行装置であって、
    前記前輪を回転可能に支持する前輪支持部材と、
    前記後輪を回転可能に支持する後輪支持部材と、
    前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の相対位置を変化させることにより、前記前輪と前記後輪のホイールベース長を調整する長さ調整機構と、
    前記ユーザが搭乗する搭乗台と
    を備え、
    前記搭乗台の搭乗面は、前記長さ調整機構によって調整される前記ホイールベース長が長くなるほど、走行方向に対して前側より後側が高くなるように傾斜する走行装置。
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