JP2018002109A - 走行装置 - Google Patents

Abstract

【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_Ａ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_Ａ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_Ａ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_Ａ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_Ａ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_Ａ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_Ａ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θ_ＭＩＮ、最大値（最大角）をθ_ＭＡＸとする。例えばθ_ＭＩＮ＝１０度でありθ_ＭＡＸ＝８０度である。換言すると、回転角θがθ_ＭＩＮとθ_ＭＡＸ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θ_ＭＩＮ（度）のときに目標速度は０であり、最大角θ_ＭＡＸ（度）のときに目標速度は最高速度Ｖ_ｍ（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_１は、前側支柱１１１と後側支柱１２１の成す角が構造上の最小角θ_ＭＩＮである。このときのＷＢ長であるＷ_１は、取り得るＷＢ長のうちで最短となる。回転角θ_１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_１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_１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_１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_１のときの接地三角形Ｔ_１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_１のときにユーザ９００が搭乗したときの、投影点Ｇｐ_１は、図示するような、接地三角形Ｔ_１の重心近傍に位置する。回転角がθ_１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_１→θ_２→θ_３→θ_４（＝θ_ＭＡＸ）と大きくなるにつれ、ステップ角度γも、γ_１→γ_２→γ_３→γ_４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_１→θ_２→θ_３→θ_４と大きくなるにつれ、ＷＢ長Ｗは、Ｗ_１→Ｗ_２→Ｗ_３→Ｗ_４と長くなる。ＷＢ長Ｗが、Ｗ_１→Ｗ_２→Ｗ_３→Ｗ_４と長くなると、接地三角形Ｔは、Ｔ_１→Ｔ_２→Ｔ_３→Ｔ_４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_Ａ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_０（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_０より大きいＴ_１（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_１より大きいＴ_２（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_３（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_０（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_０より大きいγ_１（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_１より大きいγ_２（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_３（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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