JP2019064359A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】走行路の勾配に応じて主構造部自体の傾斜を自動的に調整する電動車両を提供する。【解決手段】電動車両１０は、ユーザＵが座るシート１１０と、シート１１０を支持する主構造部２２と、主構造部２２に対して揺動可能に連結され後方に延出するスイングアーム２４と、を備える。主構造部２２の両側方には一対の駆動輪１８が設けられ、スイングアーム２４には従動輪２０が設けられている。また、電動車両１０は、走行路２００の勾配に関わる情報を検出部８８により検出し、主構造部２２とスイングアーム２４の相対角度を調整可能な姿勢調整機構部８６を制御して、主構造部２２の姿勢を勾配の影響を抑えた姿勢とする姿勢制御部９０を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ユーザが座った状態で走行路を走行可能な電動車両に関する。

特許文献１には、搭乗者であるユーザが座った状態で走行路を移動する電動車椅子（電動車両）が開示されている。この電動車椅子は、ユーザが座る椅子部と、椅子部の下方側でバッテリや駆動モータが設けられた車体部（主構造部）と、を有する。そして、電動車椅子は、勾配がある走行路において、ロータリエンコーダにより傾斜を検出し、検出した傾斜に基づきアクチュエータを駆動することで、座面を自動的に水平に保つように制御している。

特開２００４−１６３０８号公報

しかしながら、特許文献１に開示の電動車両は、走行路の勾配に応じて座面を水平に調整したとしても、勾配の走行中は座面の下方に存在する主構造部の重心と、搭乗者の荷重とのバランスがずれることになる。例えば、登り勾配では、椅子部自体が主構造部に対して後側に移動するため、搭乗者の荷重が主構造部の重心よりも後側にずれることになる。逆に、降り勾配では、椅子部自体が主構造部に対して前側に移動するため、搭乗者の荷重が主構造部の重心よりも前側にずれることになる。

すなわち、勾配がある走行路を走行する際に、電動車両は、ユーザの座面のみを調整しても、ユーザの荷重と主構造部の重心とが前後にずれることで、支持状態や走行自体が不安定となるという問題がある。特に、ユーザの座面の位置が高い場合には、荷重のずれの影響が大きくなる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、走行路の勾配に応じて主構造部自体の傾斜を適切に調整することで、ユーザの支持状態を安定化し、より良好な走行を実現することができる電動車両を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、走行路を走行可能な電動車両であって、ユーザが座るシートと、前記シートを支持する主構造部と、前記主構造部に対して揺動可能に連結され、前記主構造部から所定方向に向かって延出するスイングアームと、前記主構造部の両側方にそれぞれ設けられ、前記走行路上を転動する一対の第１車輪と、前記スイングアームに設けられ、前記走行路上を転動する第２車輪と、前記主構造部と前記スイングアームの相対角度を調整可能な姿勢調整機構部と、勾配がある走行路を前記電動車両が走行した際に、前記勾配に関わる情報を検出する検出部と、前記検出部の検出情報に基づき前記姿勢調整機構部を制御し、前記主構造部を、前記勾配の影響を抑えた姿勢とする姿勢制御部と、を備えることを特徴とする。

この場合、前記シートは、前記主構造部の上方に配置されていることが好ましい。

また、前記スイングアームは、前記主構造部の底面から該主構造部の後方に延出しているとよい。

上記構成の場合に、前記姿勢調整機構部は、直線状に伸縮する調整用アクチュエータを含み、前記姿勢制御部は、前記電動車両の進行方向が登り勾配である場合に、前記調整用アクチュエータを伸長することにより前記主構造部を前方に傾斜させ、前記電動車両の進行方向が降り勾配である場合に、前記調整用アクチュエータが収縮することにより前記主構造部を後方に傾斜させるとよい。

さらに、前記調整用アクチュエータは、前記主構造部に連結されるアクチュエータ本体と、一端部が前記スイングアームに連結され、前記アクチュエータ本体の駆動下に進退するロッドと、を備えることが好ましい。

またさらに、前記アクチュエータ本体は、前記主構造部の上端部に回動自在に連結されているとよい。

上記構成に加えて、前記ロッドは、前記アクチュエータ本体から下方向に延出し、前記一端部が前記スイングアームに回動自在に連結されていることが好ましい。

さらにまた、前記姿勢調整機構部は、前記スイングアームの延出方向と、前記ロッドの延出方向との相対角度のずれを許容可能な緩衝部を有するとよい。

そして、前記第２車輪は、そのホイールの面方向が前記第１車輪のホイールの面方向と平行に配置された第１ローラと、且つ前記第１ローラの径方向外側の周縁部に、該周縁部周りに回転可能な複数の第２ローラと、を有するオムニホイールであるとよい。

また、前記主構造部は、前記一対の第１車輪を直接回転させる一対のインホールモータを備えるとよい。

さらに、前記姿勢制御部は、バッテリの電力を配分するドライブ装置に指令する構成であり、前記主構造部の内部には、前記バッテリ、前記ドライブ装置が収容されていることが好ましい。

本発明によれば、電動車両は、姿勢調整機構部、検出部、姿勢制御部を有することで、勾配がある走行路を走行する際に、主構造部とスイングアームの相対角度を調整して、主構造部自体の傾斜を適切に調整することができる。すなわち、電動車両は、主構造部の姿勢の制御により、ユーザの荷重と主構造部の重心が前後にずれることを抑えることが可能となる。従って、電動車両は、勾配がある走行路でも、ユーザの支持状態を安定的に構築し、走行の安定化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る電動車両を前側から見た斜視図である。 電動車両を後側から見た斜視図である。 図３Ａは、電動車両の側面図である。図３Ｂは、電動車両の平面図である。 電動車両の走行制御を行う構成を示すブロック図である。 図５Ａは、姿勢調整機構部を拡大して示す斜視図である。図５Ｂは、図５ＡのＶＢ−ＶＢ線断面図である。 図６Ａは、前進時の操作部の操作を示す平面図である。図６Ｂは、電動車両の前進時の動作を示す側面図である。 図７Ａは、左旋回時の操作部の操作を示す平面図である。図７Ｂは、電動車両の左旋回時の動作を示す平面図である。 図８Ａは、左側の信地旋回時の操作部の操作を示す平面図である。図８Ｂは、電動車両の左側の信地旋回時の動作を示す平面図である。 図９Ａは、電動車両の走行制御を行う構成を示すブロック図である。図９Ｂは、姿勢制御部の内部構成を示すブロック図である。 図１０Ａは、電動車両が登り勾配で傾いた状態を示す側面図である。図１０Ｂは、登り勾配における電動車両の動作を示す概略側面図である。 電動車両が登り勾配を走行する動作を示す側面図である。 図１２Ａは、電動車両が降り勾配で傾いた状態を示す側面図である。図１２Ｂは、降り勾配における電動車両の動作を示す概略側面図である。 電動車両が降り勾配を走行する動作を示す側面図である。

以下、本発明について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係る電動車両１０は、図１に示すように、ユーザＵ（搭乗者：図６Ｂ参照）が座った状態で走行路２００を走行可能な装置である。例えば、電動車両１０は、通常は歩行によって移動するユーザＵを任意に乗車可能として、ユーザＵの移動を補助する。特に、電動車両１０は、乗車中にユーザＵを覆う大型のボディ等を備えないことで、ユーザビリティを大幅に高めた（乗降し易い）構成となっている。

特に、本実施形態に係る電動車両１０は、周知の電動車椅子に比べて、ユーザＵが座る座面１１０ａを高く（座面１１０ａと足が乗るステップ面６６ａとの距離を長く）している。これにより、乗車状態でのユーザＵの視線も高くなり、周囲の人（非搭乗者）とのコミュニケーションが容易となる。この場合、電動車両１０の重心に対しユーザＵからかかる荷重の位置も高くなるが、電動車両１０は、その姿勢を適切に調整することで、走行時の安定化を図っている。以下、この電動車両１０の構成について、具体的に説明していく。

電動車両１０は、ユーザＵの乗車状態で駆動力を発生させて走行を行う駆動走行部１２と、この駆動走行部１２に支持され、駆動走行部１２の上方でユーザＵが座るシート１１０を有する椅子部１４と、を備える。なお、以下の説明では、図１中の矢印方向に基づき電動車両１０の各構成の方向を指示するものとする。すなわち、シート１１０の斜め下方の傾斜によりユーザＵの足が向けられる方向（紙面手前側）を前方向といい、その反対方向（紙面奥側）を後方向という。また、電動車両１０に搭乗したユーザＵの視点を基準とし、紙面右側を左方向、紙面左側を右方向、紙面上側を上方向、紙面下側を下方向という。

電動車両１０の駆動走行部１２は、走行路２００に対し回転可能に接触する４つの車輪１６（左右の駆動輪１８、左右の従動輪２０）を有する。さらに、駆動走行部１２は、左右の駆動輪１８を回転させる主構造部２２を有する。また本実施形態において、左右の駆動輪１８は、主構造部２２の側部に設けられる一方で、左右の従動輪２０は、図２に示すように、主構造部２２から後方向に延出するスイングアーム２４に設けられる。

図１及び図２に示すように、主構造部２２は、骨格（外観）を構成するフレーム２６を有し、このフレーム２６の内部に左右の駆動輪１８を電気的に回転駆動させる各構成を備える。例えば、各構成としては、バッテリ２８があげられ、また図４に示すコンバータ３０、ヒューズ組立体３２、ドライブ装置３４（パワードライブユニット：以下、ＰＤＵ３４という）、一対のモータユニット３６（以下、ＭＵ３６という）及び走行制御部３８等があげられる。

主構造部２２のフレーム２６は、一対の外板４０と、この一対の外板４０の間に配置される一対の内板４２と、外板４０と内板４２の間で上記の各構成の前側を覆う一対の前板４４と、一対の外板４０間で各構成の後側を覆う後板４６と、を有する。また、フレーム２６は、一対の外板４０の間で車幅方向（左右方向）に延在する連結筒４８を複数有する。外板４０、内板４２、前板４４、後板４６及び連結筒４８は、例えば、アルミ合金により構成される。

図１に示すように、一対の外板４０及び一対の内板４２は、上下方向に沿って相互に平行に延在している。そして、一対の内板４２の間（主構造部２２の車幅方向中央部）に、バッテリ２８が取り出し可能に配置される。また、左側の外板４０と内板４２の間、及び右側の外板４０と内板４２の間に、コンバータ３０、ヒューズ組立体３２及び一対のＰＤＵ３４が取り出し不能に収容される。

詳細には、一対の内板４２の間は、前方が開放された前面開放部５２ａとなっており、この前面開放部５２ａの後側にバッテリ２８の配置空間５２が形成されている。配置空間５２の天井には、バッテリ２８の上端を引っ掛け可能なバッテリラッチ５４が設けられている。バッテリラッチ５４は、天井に固定される固定体５４ａと、固定体５４ａに対し揺動自在に取り付けられ前方に延びるフック５４ｂと、を含む。また、配置空間５２の床には、バッテリ２８の下端が挿入されることで、嵌合保持する図示しない嵌合体が設けられている。

バッテリ２８は、ユーザＵ等により前面開放部５２ａから配置空間５２に挿入された際に、その下端部が嵌合体に挿入され、この状態で上端部にフック５４ｂが引っ掛かる。これにより、バッテリ２８は、配置空間５２からの不意の離脱が防止される。バッテリ２８を取り出す際には、ユーザＵがバッテリラッチ５４を操作し、フック５４ｂとバッテリ２８の引っ掛かりが解除されることで、バッテリ２８が配置空間５２から取り出し可能となる。

また図４に示すように、コンバータ３０は、過電流を防止するヒューズ組立体３２を介してバッテリ２８に接続されている。このコンバータ３０は、バッテリ２８が出力する直流電圧を、ＰＤＵ３４に適合する電圧に変換する。

ＰＤＵ３４は、コンバータ３０から出力された直流電力を、モータに適用可能な三相交流電力に変換して伝達する機能を有している。そして、ＰＤＵ３４は、走行制御部３８の駆動指令や後述する姿勢制御部９０の駆動指令に基づき、一対のＭＵ３６、及び後述する姿勢調整機構部８６の調整用アクチュエータ９２に適宜の電力を供給するドライバとしての機能を有している。

一対のＭＵ３６は、左右の駆動輪１８の内部にそれぞれ設けられている（以下、左側に配置されるものを左ＭＵ３６Ｌともいい、右側に配置されるものを右ＭＵ３６Ｒともいう）。つまり、一対のＭＵ３６（左ＭＵ３６Ｌ及び右ＭＵ３６Ｒ）は、インホールモータとして構成されている。図１及び図４に示すように、各ＭＵ３６は、前板４４の下部側に突出するように設けられたホルダ４４ａにモータ本体５６の基端部が固定されている。そして、各モータ本体５６のシャフトが一対の駆動輪１８の径方向外側のホイール６０に連結されている。左ＭＵ３６Ｌ及び右ＭＵ３６Ｒは、ＰＤＵ３４からの電力の伝達に基づき、相互に同じ回転運動を行うことができ、また異なる回転運動を行うことができる。

すなわち、一対の駆動輪１８（左駆動輪１８Ｌ、右駆動輪１８Ｒ）は、左ＭＵ３６Ｌ及び右ＭＵ３６Ｒにより独立的に回転し接触している走行路２００上を転動する、本発明の第１車輪を構成している。この一対の駆動輪１８は、所望の弾性力を有するように構成された円環状のゴム部５８と、中心の回転軸（モータ本体５６のシャフト）から径方向外側に広がりゴム部５８の内側を支持する円盤状のホイール６０とを有する。

ゴム部５８は、例えば、ウレタン樹脂を射出成形することによって成型され得る。左駆動輪１８Ｌ及び右駆動輪１８Ｒの各ホイール６０は、相互に平行に配置されている。一対の駆動輪１８は、その直径が従動輪２０の直径に比べて大きく形成されていることで、走行路２００の多少の凹凸を乗り越えることが可能となっている。

一方、走行制御部３８は、図４に示すように、プロセッサ、メモリ及び入出力インターフェースを有する電子制御ユニット（ＥＣＵ）として構成される。走行制御部３８は、椅子部１４に設けられた操作部１１４の操作情報を受信及び処理して、電動車両１０の走行を主に制御する。走行制御部３８による電動車両１０の制御については後述する。

また図１及び図３Ａに示すように、フレーム２６は、主構造部２２の下部構造として、一対の駆動輪１８に挟まれるように、固定底部６２、ステップ用ヒンジ部６４及びステップ６６を有している。固定底部６２は、主構造部２２に連結されると共に、前板４４から前方向に（走行路２００の路面に沿って）短く突出している。ステップ用ヒンジ部６４は、固定底部６２の幅方向中央部に設けられ、ステップ６６を回動可能に連結している。

ステップ６６は、固定底部６２側から外側（前側）に向かって幅広に形成され、ユーザＵの足（足裏）が配置可能なステップ面６６ａを上面に有する（図３Ｂも参照）。このステップ６６は、ステップ用ヒンジ部６４により、固定底部６２の突出方向と平行な第１回動位置Ａ１と、第１回動位置Ａ１と略直交し突出端が上方向を向く第２回動位置Ａ２との間で回動する。すなわち、電動車両１０は、第２回動位置Ａ２にステップ６６を配置することで、保管時に省スペース化が図られる。その一方で、使用時に第１回動位置Ａ１にステップ６６を配置することでユーザＵの足を載せる場所を形成する。

さらに、電動車両１０は、フレーム２６の一対の外板４０に連結され、ステップ６６と一対の駆動輪１８との間に配置される一対の車輪フェンダ６８を有する。車輪フェンダ６８は、ユーザＵの足が駆動輪１８に接触することを防止する。

図２、図３Ａ及び図５Ａに示すように、駆動走行部１２のスイングアーム２４は、主構造部２２から延出してその延出端部に従動輪２０を有することで、駆動輪１８と共に電動車両１０を走行可能に支える。このスイングアーム２４は、フレーム２６の固定底部６２の底面に連結され後方向に向かって延在する一対の延在管体７０と、一対の延在管体７０の間を架橋する架橋管体７２と、を有する。

詳細には、一対の延在管体７０は、左駆動輪１８Ｌの近傍位置に連結される左延在管体７０Ｌと、右駆動輪１８Ｒの近傍位置に連結される右延在管体７０Ｒと、で構成される。一対の延在管体７０は、主構造部２２に対し揺動可能な一対の軸受け構造７４（ピボット）を介して固定底部６２に連結されている。

図５Ｂに示すように、軸受け構造７４は、固定底部６２に連結され下方に隆起部７６ａを有するテーブル７６と、延在管体７０に連結される支承部７８と、隆起部７６ａに固定される軸支ピン７９と、軸支ピン７９及び支承部７８の間に設けられ支承部７８を回動自在に支持する軸受け本体８０と、を含む。軸支ピン７９は、ナット７９ａにより軸受け構造７４に離脱不能に連結されている。軸受け本体８０は、例えば、支承部７８の内側で軸支ピン７９上を転動する複数のボールやころ等の要素を有する転がりラジアル軸受けを採用するとよい。なお、軸受け構造７４は、主構造部２２とスイングアーム２４を回動自在に連結する構造であれば、特に限定されないことは勿論である。

図２に戻り、左延在管体７０Ｌは、後方に延在した延在端部に左従動輪２０Ｌを連結しており、右延在管体７０Ｒは、後方に延在した延在端部に右従動輪２０Ｒを連結している。これら左従動輪２０Ｌ、右従動輪２０Ｒは、電動車両１０が駆動輪１８の回転駆動に伴い走行路２００を走行した際に、走行路２００の摩擦によって従動回転する本発明の第２車輪である。

また本実施形態において、一対の従動輪２０（左従動輪２０Ｌ、右従動輪２０Ｒ）は、オムニホイールとして構成されている。すなわち、各従動輪２０は、２重の第１ローラ８２を有すると共に、この第１ローラ８２の径方向外側の周縁部８２ａに、この周縁部８２ａ周りに回転可能な複数の第２ローラ８４を有する。２重の第１ローラ８２は、周縁部８２ａを支持するホイール８２ｂの面方向が駆動輪１８のホイール６０の面方向と平行に配置されている。また、複数の第２ローラ８４は、樽型に形成され、一の第１ローラ８２と、隣接する他の第１ローラ８２とで周方向に位相がずれるように配置される。このように構成された従動輪２０は、第１ローラ８２の回転による電動車両１０の前後方向だけではなく、第２ローラ８４の回転による左右方向にも自由に動くことができる。

一方、スイングアーム２４の架橋管体７２は、一対の延在管体７０の延在方向の途中位置に設けられ、電動車両１０の車幅方向に延在している。架橋管体７２の幅方向中央部には、姿勢調整機構部８６を連結するための台部７２ａが一体成形されている。

ここで、本実施形態に係る電動車両１０（駆動走行部１２）は、姿勢調整機構部８６によって主構造部２２とスイングアーム２４の相対角度を調整する構成となっている。姿勢調整機構部８６は、主構造部２２が位置している走行路２００の勾配に関わる情報を検出する検出部８８と、検出部８８の検出情報を処理する姿勢制御部９０（図４、図９Ａ参照）と、姿勢制御部９０の駆動指令下に直線状に伸縮する調整用アクチュエータ９２と、を有する。

検出部８８は、主構造部２２の上端部に連結固定されると共に、姿勢制御部９０に情報通信可能に接続される。この検出部８８は、走行路２００の勾配による主構造部２２の傾きの変化を検出して、その検出情報を姿勢制御部９０に定期的（又は姿勢制御部９０の指令下）に出力する。検出部８８としては、例えば、電動車両１０の３軸方向（前後方向、左右方向及び上下方向）の角速度を検出可能なジャイロセンサを適用することが好ましい。なお、検出部８８の設置位置は、特に限定されず、電動車両１０の適宜の位置に設けられるとよい。

姿勢制御部９０は、プロセッサ、メモリ及び入出力インターフェースを有する電子制御ユニット（ＥＣＵ）として構成され、例えば、主構造部２２内（外板４０と内板４２の間）の適宜の位置に収容固定されている。なお、姿勢制御部９０は、走行制御部３８が設けられている制御基板（電子制御ユニット）に併設されていてもよい。姿勢制御部９０は、検出情報（走行路２００の勾配に伴う主構造部２２の傾斜の変化）を定常的に監視し、勾配の変化に基づき調整用アクチュエータ９２に駆動指令を出力する。この姿勢制御部９０による電動車両１０の制御については後述する。

図２及び図５Ａに示すように、調整用アクチュエータ９２は、主構造部２２の後方且つ幅方向中央部に設けられる。この調整用アクチュエータ９２は、アクチュエータ本体９４と、アクチュエータ本体９４に設けられ進退自在に変位するロッド９６と、を有する。本実施形態において、調整用アクチュエータ９２は、アクチュエータ本体９４を上側に配置し、このアクチュエータ本体９４からロッド９６を下方向に延出させている。なお、調整用アクチュエータ９２は、アクチュエータ本体９４とロッド９６の上下位置が逆になっていてもよい。

アクチュエータ本体９４は、ロッド９６を直線状に進退させる図示しない機械構造を内部に有する。機械構造の種類は、特に限定されず、ボールネジ機構やエアシリンダ機構等を採用可能であり、本実施形態ではボールネジ機構を適用している。この場合、アクチュエータ本体９４は、ロッド９６の進退量に基づく交流電力がＰＤＵ３４からモータ（不図示）に供給され、モータの回転運動をロッド９６の直動運動に変換する。

また、アクチュエータ本体９４は、本体側取付構造９８を介して主構造部２２のフレーム２６に連結される。本体側取付構造９８は、一対の内板４２に連結固定され側面視でＬ字状に形成された連結体１００と、アクチュエータ本体９４の上端に一体成形された上端突部１０２と、で構成される。上端突部１０２は、左右方向外側に突出する一対のピン１０２ａを有し、連結体１００は、一対のピン１０２ａを各々回動自在に挿入する一対の孔部１００ａを有する。これにより、アクチュエータ本体９４は、主構造部２２の上端部に対して回動自在に連結される。

一方、アクチュエータ本体９４から下方向に延出するロッド９６の端部は、ロッド側取付構造１０４を介してスイングアーム２４の台部７２ａに連結される。ロッド側取付構造１０４は、ロッド９６に連結される筒状装着体１０６と、筒状装着体１０６と台部７２ａとの間に設けられる緩衝部材１０８と、を含む。

筒状装着体１０６は、緩衝部材１０８に固定される固定底壁１０６ａから上方向に突出する一対の突出片１０６ｂを有し、この突出片１０６ｂの上部には、ロッド９６に形成された一対のピン９６ａが各々挿入される孔部１０６ｃが設けられている。すなわち、ロッド９６は、筒状装着体１０６によりスイングアーム２４に対して回動自在に連結されている。

緩衝部材１０８は、適度な弾性力と剛性を有する短尺な円柱状に形成されている。この緩衝部材１０８は、スイングアーム２４にかかる振動等を緩衝する。また緩衝部材１０８は、スイングアーム２４とロッド９６の相対的な角度変化を許容しつつ、ロッド９６の進退量をスイングアーム２４に伝達させる。この種の緩衝部材１０８を構成する材料としては、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム等の熱硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマー、或いは他のエラストマー等があげられる。

次に、図１、図２及び図３Ｂを参照して、上記の駆動走行部１２に支持される椅子部１４について説明する。椅子部１４は、シート１１０、一対のシートポスト１１２、操作部１１４及び乗車支持ハンドル１１６を備える。

シート１１０は、上述した主構造部２２の上方に配置され、その上面にユーザＵが座る座面１１０ａを有している。シート１１０は、平面視で、主構造部２２よりも前後方向及び左右方向に大きく形成されている。このシート１１０は、ユーザＵが直接座りその荷重を受ける主要座部１１８と、主要座部１１８の左右方向及び後方向を囲う周辺部１２０と、を有する。主要座部１１８は、後側から前側に向かって下方向に滑らかに湾曲しており、ユーザＵの乗車状態で、両足を適度な角度にガイドする。周辺部１２０は、主要座部１１８の縁部から斜め上方に迫り上がっており、ユーザＵの臀部を主要座部１１８に寄せる。

一対のシートポスト１１２は、上下方向に延在して上記のシート１１０を支持し、主構造部２２に対しシート１１０を所定の高さ位置に保持する。一対のシートポスト１１２の上端部には、シート１１０に連結すると共に、シート１１０の傾き（シート１１０の前端の上下位置）を変動可能なシート用ヒンジ部１２２（図３Ａ参照）が設けられている。

また、一対のシートポスト１１２は、シートブラケット１２４を介して主構造部２２のフレーム２６に各々連結固定されている。各シートブラケット１２４は、各シートポスト１１２の外部から装着可能なブロック状に形成されている。このシートブラケット１２４は、主構造部２２（一対の内板４２）のうち後方向に突出している部分にネジ止めされると共に、主構造部２２の底部にネジ止めされることで、シートポスト１１２の直立状態を強固に支持する。

さらに、一対のシートポスト１１２は、固定筒１２６と、固定筒１２６内に変位自在に挿入される可動筒１２８とで構成され、可動筒１２８を固定筒１２６に対し相対的に昇降させることで、シート１１０の高さを調整する高さ調整機構部１３０を有する。高さ調整機構部１３０は、シート１１０の下側且つ側方（図２中では右方向）に昇降ハンドル１３２を備え、ユーザＵによる昇降ハンドル１３２の操作下にシート１１０を昇降させる。

一方、操作部１１４は、シート１１０の下側から側方（図１中では右方向）に延在して途中位置から前方且つ上方に延在する支持バー１３４と、支持バー１３４の延在端部に取り付けられユーザＵの手により操作される操作本体１３６と、を備える。また、操作部１１４は、走行制御部３８に対して有線又は無線により情報通信可能に接続されている。

操作本体１３６は、前後方向に長い箱状に形成されている。操作本体１３６の上面には、電動車両１０の電源のオン／オフを切り換えるスイッチ１３８と、乗車状態でユーザＵの手が置かれて電動車両１０の走行を操作可能な円盤状の操作子１４０と、が設けられている。

操作子１４０は、操作本体１３６に対して前方向、後方向、左斜め前方向、右斜め前方向に相対移動可能である。さらに、操作子１４０は、操作本体１３６に対して時計回り及び反時計回りに相対回転可能となっている。操作子１４０と操作本体１３６との間には、操作子１４０の移動により弾性変形する図示しない弾性部材が配置されており、操作子１４０は、ユーザＵが手を放すと、弾性部材の復元力により元の位置に復帰する。操作部１１４は、ユーザＵによる操作子１４０の操作（相対移動や相対回転、操作停止）をリアルタイムに検知して、操作情報として走行制御部３８に送信する。

また、椅子部１４の乗車支持ハンドル１１６は、パイプ状に形成され、シート１１０の下側から側方（支持バー１３４に対しシート１１０を挟んだ反対側：図１中では左方向）に突出している。また乗車支持ハンドル１１６は、斜め上方向に傾斜しつつ、前後方向に延在する把持予定部１１６ａを有し、ユーザＵは、乗車状態で、この把持予定部１１６ａを把持する。

次に、本実施形態に係る電動車両１０の制御について説明する。

図４に示すように、電動車両１０は、走行路２００を走行する際に、操作部１１４、走行制御部３８、ＰＤＵ３４及び一対のＭＵ３６（左ＭＵ３６Ｌ、右ＭＵ３６Ｒ）により、一対の駆動輪１８（左駆動輪１８Ｌ、右駆動輪１８Ｒ）を転動させる。すなわち、操作部１１４は、ユーザＵによる操作子１４０の操作を検出して、走行制御部３８に操作情報を送信する。走行制御部３８は、受信した操作情報を適宜処理して、ＰＤＵ３４への動作指令を生成し、この動作指令を出力する。

ＰＤＵ３４は、コンバータ３０から供給された電力を三相交流の電力とし、受信した動作指令に含まれる左ＭＵ３６Ｌの回転速度（トルク等を含む）に基づき適宜の電力を左ＭＵ３６Ｌに供給する。同様に、受信した駆動指令に含まれる右ＭＵ３６Ｒの回転速度に基づき適宜の電力を右ＭＵ３６Ｒに供給する。これにより左ＭＵ３６Ｌ及び右ＭＵ３６Ｒは、独立的に左駆動輪１８Ｌ及び右駆動輪１８Ｒを転動させつつ相互に協働し合い、電動車両１０の走行を行う。

例えば、図６Ａに示すように、ユーザＵが操作子１４０を前方向に押したとする。走行制御部３８は、この操作情報に基づき、ＰＤＵ３４に前進方向の回転動作を行う動作指令を出力する。これにより、ＰＤＵ３４は、左ＭＵ３６Ｌ及び右ＭＵ３６Ｒを回転駆動させ、左駆動輪１８Ｌ及び右駆動輪１８Ｒを前進方向（左側面視で左駆動輪１８Ｌを反時計回り、右側面視で右駆動輪１８Ｒを時計回り）に同じ回転速度で回転させる。そのために、図６Ｂに示すように、電動車両１０が前方向に直進する。

なお、操作部１１４は、ユーザＵの操作子１４０の操作量の情報を出力し、走行制御部３８は、この操作量に比例して左ＭＵ３６Ｌ及び右ＭＵ３６Ｒの回転速度を変化させる動作指令を出力する構成であるとよい。これにより例えば、ユーザＵが操作子１４０を微量に操作した場合には、電動車両１０が遅く直進するようになり、ユーザＵが操作子１４０を多量に操作した場合には、電動車両１０が速く直進するようになる。

なお、電動車両１０は、ユーザＵが手を操作子１４０から放し、操作子１４０が戻る（つまりユーザＵの押圧操作がない）ことで停止を行う。移動状態から停止する際、走行制御部３８は、操作子１４０が元に戻った操作情報を受信すると、ＰＤＵ３４に速度をゼロ（逆トルク）とする動作指令を出力する。これにより左ＭＵ３６Ｌ及び右ＭＵ３６Ｒは、回生ブレーキをかけて、電動車両１０を停止させる。停止時の回生エネルギーは、バッテリ２８に充電されてもよい。

また図示は省略するが、ユーザＵが操作子１４０を後方向に引いた場合、走行制御部３８は、この操作情報を受信すると、ＰＤＵ３４に後退方向（前進方向と逆回り）の回転動作を行う動作指令を出力する。これにより、左ＭＵ３６Ｌ及び右ＭＵ３６Ｒは、左駆動輪１８Ｌ及び右駆動輪１８Ｒを同じ回転速度で回転させて、電動車両１０が後方向に後退する。なお、電動車両１０を後退させる場合も、ユーザＵの操作子１４０の操作量に応じて後退速度を可変にするとよい。

また例えば、図７Ａに示すように、ユーザＵが操作子１４０を左斜め前方に押したとする。走行制御部３８は、この操作情報を受信すると、ＰＤＵ３４に対し左ＭＵ３６Ｌを低速で回転させ、右ＭＵ３６Ｒを高速で回転させる動作指令を出力する。これにより、左ＭＵ３６Ｌが遅く回転する一方で、右ＭＵ３６Ｒが速く回転する回転差が生じることになり、図７Ｂに示すように、電動車両１０は、現在位置から前方に進みつつ、左旋回することができる。この際、左従動輪２０Ｌ及び右従動輪２０Ｒは、第２ローラ８４を適度に回転させつつ、第１ローラ８２が駆動輪１８に追従する。

なお、電動車両１０を旋回させる場合も、ユーザＵの操作子１４０の操作量に応じて旋回速度を可変に構成するとよい。また図示は省略するが、ユーザＵが操作子１４０を右斜め前方に押すと、電動車両１０は右旋回を行う。この際、走行制御部３８、ＰＤＵ３４、左ＭＵ３６Ｌ、右ＭＵ３６Ｒは上記と逆の動作を行う（具体的な説明は省略する）。

さらに例えば、図８Ａに示すように、ユーザＵが操作子１４０を反時計回りに回転させたとする。走行制御部３８は、この操作情報を受信すると、左ＭＵ３６Ｌを前進方向と逆方向（後退方向）に回転させ、右ＭＵ３６Ｒを前進方向のまま回転動作させる動作指令をＰＤＵ３４に出力する。このため図８Ｂに示すように、左駆動輪１８Ｌが後方に進む一方で右駆動輪１８Ｒが前方に進む。この際、左ＭＵ３６Ｌと右ＭＵ３６Ｒは、回転方向が逆向きでも、回転速度は同一となっている。そのため、電動車両１０にヨー方向の回転モーメントがかかって、現在位置を殆どずらすことなく左側（反時計回り）に信地旋回する。この信地旋回は、ユーザＵが操作子１４０の回転操作を止めると、左ＭＵ３６Ｌ及び右ＭＵ３６Ｒが回生ブレーキをかけることで停止する。

なお、信地旋回も、ユーザＵの操作子１４０の操作量（回転量）に応じて旋回速度を可変に構成してよい。また図示は省略するが、ユーザＵが操作子１４０を時計回りに回転させると、電動車両１０は右側（時計回り）に信地旋回する。この際、走行制御部３８、ＰＤＵ３４、左ＭＵ３６Ｌ、右ＭＵ３６Ｒは、上記と逆の動作を行う（具体的な説明は省略する）。

そして、電動車両１０は、図９Ａに示すように、検出部８８、姿勢制御部９０、調整用アクチュエータ９２によって、走行制御とは別に姿勢制御を行う構成となっている。なお、姿勢制御部９０は、走行制御部３８から走行に関わる情報を受信して、電動車両１０の速度情報を反映した姿勢制御を行う構成でもよい（図９Ａ中の点線参照）。逆に、走行制御部３８も、姿勢制御部９０から姿勢に関わる情報を受信して、電動車両１０の姿勢情報を反映した走行制御を行う構成でもよい（図４も参照）。

姿勢制御では、駆動輪１８を側方に有する主構造部２２と、主構造部２２から延出し従動輪２０を側方に有するスイングアーム２４との相対角度を、調整用アクチュエータ９２を伸縮することで変化させる（図３Ａも参照）。これにより、主構造部２２自体の姿勢が調整される。具体的には、姿勢制御部９０は、姿勢制御を実施する機能部として、検出情報取得部１４２及びロッド制御指令部１４４を備える。

検出情報取得部１４２は、走行路２００の勾配により主構造部２２が傾いた際に、主構造部２２に固定されている検出部８８から勾配の変化（検出情報）を取得する。

ロッド制御指令部１４４は、検出情報取得部１４２が受信した勾配の変化に基づき、調整用アクチュエータ９２のロッド９６の伸縮や状態維持を、ＰＤＵ３４に指令する。例えば、ロッド制御指令部１４４は、検出部８８の検出情報が水平から傾いている場合に、検出部８８の検出が水平となるまでロッド９６の伸長方向への移動又は収縮方向への移動の指令を行う。なお、検出部８８の検出情報が水平である場合には、ロッド９６の状態維持を継続する（ロッド９６を動作させない）。

ＰＤＵ３４は、姿勢制御部９０からの駆動指令に基づく三相交流の電力を調整用アクチュエータ９２に供給することでロッド９６を進出又は後退させる。換言すれば、本実施形態における姿勢制御では、主構造部２２の姿勢（調整用アクチュエータ９２のロッド９６の移動状態）を検出部８８により監視し、その監視結果を姿勢制御部９０側に戻すフィードバック制御を実施している。これにより電動車両１０は、スイングアーム２４が変動する要素（走行路２００の勾配や走行路２００における他の外乱等）に応じて、調整用アクチュエータ９２を適切に伸縮することが可能となる。なお、姿勢制御部９０は、検出部８８の検出値に基づき、走行路２００の勾配又はロッド９６の伸縮量を算出し、算出値に基づきＰＤＵ３４の駆動指令を行うフィードフォワード制御を行ってもよい。

例えば図１０Ａに示すように、電動車両１０は、勾配がある走行路２００を登る方向に進行する（登り勾配２０２を進む）際に、走行路２００の勾配により、主構造部２２自体が鉛直方向に対して後側に傾斜する。そのため、検出部８８が後方の傾斜（勾配の変化）を検出することになる。なお、検出部８８は、登り勾配２０２の勾配が徐々に変化する場合は、その都度変化を検出して姿勢制御部９０に検出情報を送信する。

この場合、姿勢制御部９０は、検出情報に基づきロッド制御指令部１４４により、検出部８８の後方の傾斜を水平に戻す駆動指令をＰＤＵ３４に出力する。これにより、ＰＤＵ３４から調整用アクチュエータ９２に適宜の電力が供給され、調整用アクチュエータ９２が作動する。

図１０Ｂに示すように、アクチュエータ本体９４は、登り勾配２０２に応じてロッド９６を進出させる。すなわち調整用アクチュエータ９２全体が伸長する。このため、スイングアーム２４は、軸受け構造７４を基点に回動する。平地における主構造部２２の重心位置の鉛直姿勢に対する相対角度がθ１であるとすると、登り勾配２０２では、回動に伴いより大きな相対角度であるθ２に移行する。

これにより図１１に示すように、登り勾配２０２では、シート１１０（椅子部１４）の後部がスイングアーム２４に対して上方に上がることになる（尻上がりになる）。つまり、電動車両１０は、登り勾配２０２に対応して主構造部２２の姿勢がθ２−θ１だけ前傾することになり、電動車両１０自体の重心が前方に移動して安定的に走行することができる。

一方、図１２Ａに示すように、電動車両１０は、勾配がある走行路２００を降る方向に進行する（降り勾配２０４を進む）際に、走行路２００の勾配により、主構造部２２自体が鉛直方向に対して前側に傾斜する。そのため、検出部８８が前方の傾斜（勾配の変化）を検出することになり、姿勢制御部９０はこの前方の傾斜に応じて、検出部８８を水平に戻す駆動指令をＰＤＵ３４に出力する。これにより、ＰＤＵ３４は、調整用アクチュエータ９２に走行路２００の勾配に応じてロッド９６を後退させる電力供給を行う。

図１２Ｂに示すように、アクチュエータ本体９４は、降り勾配２０４に応じてロッド９６を後退させる。すなわち調整用アクチュエータ９２全体が収縮する。このため、スイングアーム２４は、平地における主構造部２２の重心位置の鉛直姿勢に対する相対角度がθ１であるとすると、回動に伴い降り勾配２０４では、小さな相対角度であるθ２に移行する。

これにより図１３に示すように、降り勾配２０４では、シート１１０（椅子部１４）の後部がスイングアーム２４に対して下方に下がることになる（尻下がりになる）。つまり、電動車両１０は、降り勾配２０４に対応して主構造部２２の姿勢がθ１−θ２だけ後傾となり、その結果、電動車両１０自体の重心が後方に移動して安定的に走行することが可能となる。

また、走行路２００を降る場合に、走行制御部３８は、姿勢制御部９０から走行路２００の勾配の情報を受信することで、一対の駆動輪１８の回転速度を同時に低下させるとよい。これにより電動車両１０は、降り勾配２０４において平地よりも遅い速度で（ブレーキをかけながら）進行することができる。

以上のように、電動車両１０は、姿勢調整機構部８６、検出部８８、姿勢制御部９０を有することで、登り勾配２０２又は降り勾配２０４を走行する際に、主構造部２２とスイングアーム２４の相対角度を調整して、主構造部２２自体の傾斜を勾配に対応させることができる。すなわち、電動車両１０は、主構造部２２の姿勢を調整することで、ユーザＵの荷重と主構造部２２の重心が前後方向にずれることを抑えて走行する。従って、電動車両１０は、勾配がある走行路２００でも、充分に安定した走行を行うことができる。

しかも、この電動車両１０は、シート１１０が主構造部２２の上方に配置されていることで、ユーザＵの座面１１０ａが高くなる。これにより、ユーザＵの視線が高くなり、周囲の非搭乗者からの圧迫感が和らぎ、コミュニケーションを良好に行うことができる。またこのように座面１１０ａが高い場合でも、電動車両１０は、ユーザＵの荷重と主構造部２２の重心のずれを抑制するので、安定的な走行を実現できる。

そして、電動車両１０は、スイングアーム２４が主構造部２２の底面から後方向に延出していることで、ユーザＵの乗車時等にスイングアーム２４が邪魔になることがない。また、スイングアーム２４は、主構造部２２を下から支えることで、主構造部２２の重量を良好に分散させることができる。

さらに、電動車両１０は、直線状に伸縮する調整用アクチュエータ９２を有することで、主構造部２２の傾斜を簡単に調整することができる。つまり、登り勾配２０２を走行する際には、調整用アクチュエータ９２が伸長し、降り勾配２０４を走行する際には、調整用アクチュエータ９２が収縮することで、主構造部２２の姿勢を安定化させる。

この場合、調整用アクチュエータ９２は、アクチュエータ本体９４を主構造部２２に連結し、ロッド９６をスイングアーム２４に連結していることで、スイングアーム２４にかかる荷重を軽くして主構造部２２に対する揺動を容易化することができる。

上記構成に加えて、電動車両１０は、アクチュエータ本体９４が主構造部２２の上端部に回動自在に連結されていることで、調整用アクチュエータ９２の伸縮に伴う作動力を主構造部２２の上端部側に伝達することが可能となる。これにより、支点に対し作用点が離れることになり、主構造部２２の姿勢の調整をスムーズに行うことができる。

さらにまた、電動車両１０は、ロッド９６がスイングアーム２４に回動自在に連結されていることで、主構造部２２とスイングアーム２４の相対角度が変化しても、調整用アクチュエータ９２の伸縮に伴う作動力を良好に伝達することができる。

またさらに、姿勢調整機構部８６は、緩衝部材１０８を有することで、調整用アクチュエータ９２の傾きを容易に許容することが可能となる。

そして、電動車両１０は、従動輪２０がオムニホイールであることで、通常の旋回時や信地旋回時に、駆動輪１８の回転に対し従動輪２０を確実に追従回転させる。そのため、安定的な旋回を行うことができる。

また、電動車両１０は、一対の駆動輪１８をそれぞれ回転させるインホールモータを有することで、多様な旋回動作を実現することができる。

電動車両１０は、主構造部２２にバッテリ２８やドライブ装置等の重量物を収容することで、走行を安定化させることができ、しかも、姿勢調整機構部８６により姿勢が安定化するので、より一層安定的に走行することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、発明の要旨に沿って種々の改変が可能である。例えば、本実施形態に係る電動車両１０は、車両自体の軽量化のため主構造部２２を外部に露出させた構成としているが、電動車両１０は、例えば、適宜の箇所（主構造部２２等）をカウルで覆い意匠性を高めた構成でもよい。

また、本実施形態に係る電動車両１０は、主構造部２２に駆動輪１８、スイングアーム２４に従動輪２０を設けているが、本発明は、この構成に限定されず、主構造部２２に従動輪２０、スイングアーム２４に駆動輪１８が設けられてもよい。また、本実施形態に係るスイングアーム２４は、主構造部２２の後方に延出しているが、この構成に限定されず、例えばスイングアーム２４を前方に延出させた構成としてもよい。スイングアーム２４が前方に延出した構成では、姿勢調整機構部８６も主構造部２２の前側に設けられることが好ましい。

また、従動輪２０は、左右一対で設けられていなくてもよく、少なくとも１以上設けられていればよい。さらに従動輪２０は、オムニホイールを適用せずに、通常（駆動輪１８と同様の構成）の車輪でもよい。一方、駆動輪１８を回転させる構成も、インホールモータに限定されず、ＭＵ３６と駆動輪１８の間にギア機構やトランスミッション等が設けられていてもよい。

電動車両１０は、椅子部１４の構成も、任意に設計してよく、例えば背もたれ付きのシートを採用してもよく、図示しないベルト等によりユーザＵをシート１１０に固定させる構成でもよい。

１０…電動車両 １２…駆動走行部
１４…椅子部 １８…駆動輪
２０…従動輪 ２２…主構造部
２４…スイングアーム ２８…バッテリ
３４…ドライブ装置（ＰＤＵ） ３６…モータユニット（ＭＵ）
３８…走行制御部 ６６…ステップ
６６ａ…ステップ面 ７４…軸受け構造
８２…第１ローラ ８４…第２ローラ
８６…姿勢調整機構部 ８８…検出部
９０…姿勢制御部 ９２…調整用アクチュエータ
９８…本体側取付構造 １０４…ロッド側取付構造
１０８…緩衝部材 １１０…シート
１１０ａ…座面 １１４…操作部

Claims (11)

1. 走行路を走行可能な電動車両であって、
   ユーザが座るシートと、
   前記シートを支持する主構造部と、
   前記主構造部に対して揺動可能に連結され、前記主構造部から所定方向に向かって延出するスイングアームと、
   前記主構造部の両側方にそれぞれ設けられ、前記走行路上を転動する一対の第１車輪と、
   前記スイングアームに設けられ、前記走行路上を転動する第２車輪と、
   前記主構造部と前記スイングアームの相対角度を調整可能な姿勢調整機構部と、
   勾配がある走行路を前記電動車両が走行した際に、前記勾配に関わる情報を検出する検出部と、
   前記検出部の検出情報に基づき前記姿勢調整機構部を制御し、前記主構造部を、前記勾配の影響を抑えた姿勢とする姿勢制御部と、を備える
   ことを特徴とする電動車両。
2. 請求項１記載の電動車両において、
   前記シートは、前記主構造部の上方に配置されている
   ことを特徴とする電動車両。
3. 請求項１又は２記載の電動車両において、
   前記スイングアームは、前記主構造部の底面から該主構造部の後方に延出している
   ことを特徴とする電動車両。
4. 請求項３記載の電動車両において、
   前記姿勢調整機構部は、直線状に伸縮する調整用アクチュエータを含み、
   前記姿勢制御部は、
   前記電動車両の進行方向が登り勾配である場合に、前記調整用アクチュエータを伸長することにより前記主構造部を前方に傾斜させ、
   前記電動車両の進行方向が降り勾配である場合に、前記調整用アクチュエータが収縮することにより前記主構造部を後方に傾斜させる
   ことを特徴とする電動車両。
5. 請求項４記載の電動車両において、
   前記調整用アクチュエータは、前記主構造部に連結されるアクチュエータ本体と、一端部が前記スイングアームに連結され、前記アクチュエータ本体の駆動下に進退するロッドと、を備える
   ことを特徴とする電動車両。
6. 請求項５記載の電動車両において、
   前記アクチュエータ本体は、前記主構造部の上端部に回動自在に連結されている
   ことを特徴とする電動車両。
7. 請求項６記載の電動車両において、
   前記ロッドは、前記アクチュエータ本体から下方向に延出し、前記一端部が前記スイングアームに回動自在に連結されている
   ことを特徴とする電動車両。
8. 請求項７記載の電動車両において、
   前記姿勢調整機構部は、前記スイングアームの延出方向と、前記ロッドの延出方向との相対角度のずれを許容可能な緩衝部を有する
   ことを特徴とする電動車両。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の電動車両において、
   前記第２車輪は、そのホイールの面方向が前記第１車輪のホイールの面方向と平行に配置された第１ローラと、且つ前記第１ローラの径方向外側の周縁部に、該周縁部周りに回転可能な複数の第２ローラと、を有するオムニホイールである
   ことを特徴とする電動車両。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の電動車両において、
    前記主構造部は、前記一対の第１車輪を直接回転させる一対のインホールモータを備える
    ことを特徴とする電動車両。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電動車両において、
    前記姿勢制御部は、バッテリの電力を配分するドライブ装置に指令する構成であり、
    前記主構造部の内部には、前記バッテリ、前記ドライブ装置が収容されている
    ことを特徴とする電動車両。

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