JP4411867B2

JP4411867B2 - 重心移動により操舵可能な車両

Info

Publication number: JP4411867B2
Application number: JP2003159546A
Authority: JP
Inventors: 豪介西川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: JP2004359094A; EP1630086B1; EP1630086A4; US20060260862A1; WO2004108513A1; EP1630086A1; US7481291B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステップボード上に乗った搭乗者の重心位置を検出し、その重心位置が車両ベースの中心から移動したときに左右の車輪を駆動させて前後方向に走行運動や旋回運動を行うようにした重心移動により操舵可能な車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両ベースやステップボード等に人が乗って陸上の滑走面を走行するものとしてスケートボードが知られている。このスケートボードは、前後方向に長く形成された適度な弾性を有するボードと、このボードの前後下面に回転自在に支持された前輪及び後輪とから構成されている。前輪及び後輪は、それぞれ左右対称に配置された左車輪及び右車輪の組み合わせによって構成されている。従って、ボードは全体として４個の車輪によって滑走面上に支持される。
【０００３】
このような構成を有するスケートボードは、搭乗者の体重移動によって操舵されるが、連続的な体重移動が難しいためスラローム走行を行うには熟練を要していた。そのため、特許文献１として示すように、スラローム走行を容易に行えるようにしたものが提供されている。
【０００４】
特許文献１には、スケートボードで陸上を走行したり、スノーボードで雪上を滑走したりするためのトレーニング用の滑走用ローラボードに関するものが記載されている。この特許文献１に記載された滑走用ローラボードは、前輪を１個の車輪で構成したことを特徴としている。
【０００５】
また、通常のスケートボードは、搭乗者が動力の発生源となっており、搭乗者が足で地面を蹴って前進のための推力を発生させるものであった。そのため、搭乗者の負担が大きいことから、動力付のスケートボードが提供されるようになった。かかる動力付スケートボードの１例を、特許文献２として示す。
【０００６】
特許文献２には、安全装置を備えた動力付スケートボードに関するものが記載されている。この動力付スケートボードは、推進力発生手段と該推進力発生手段を制御するコントローラとを備えたスケートボードにおいて、スケートボードに垂直加重がかかったことを検知する加重検出手段を設けるとともに、加重が検知されたときに前記推進力発生手段による推進力の発生を許可する制御手段を備えたことを特徴としている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−１２６３２５号公報（第２頁、図４）
【特許文献２】
特開２０００−１４０１９０号公報（第２頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したスケートボードにおいては、搭乗者の体重移動によって操舵操作を行うものであるが、その体重移動によってボードを撓ませることにより、それまで平行であった前輪の車軸と後輪の車軸との間に傾斜角度を設定し、その傾斜方向へ旋回させて操舵を行うものであった。そのため、走行速度や旋回半径等を考慮して搭乗者が自ら体重の移動量や移動速度等を決定して体重移動を行わなければならないことから、ボード上で搭乗者がバランスを取ることが難しく、これを乗りこなすにはやはり熟練を要するという課題があった。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、単なる体重移動によって前後方向への走行運動や左右方向への旋回運動を行うことができる重心移動により操舵可能な車両を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、前記目的を達成するため、本出願の請求項１記載の重心移動により操舵可能な車両は、少なくとも同軸上に配置された第１の車輪及び第２の車輪と、第１の車輪を回転駆動する第１の回転駆動手段及び第２の車輪を回転駆動する第２の回転駆動手段と、第１の車輪及び第２の車輪が左右両側に配置されると共に第１の回転駆動手段及び第２の回転駆動手段が搭載される車両ベースと、車両ベースの上方に配置され且つ人が搭乗されるステップボードと、車両ベースとステップボードとの間に介在され且つ搭乗者の重心移動を検出する重心移動検出手段と、重心移動検出手段からの検出信号に基づき第１の回転駆動手段及び第２の回転駆動手段を駆動制御して直線走行及び／又は旋回動作を行う駆動制御手段と、を設けたことを特徴としている。
【００１１】
本出願の請求項２記載の重心移動により操舵可能な車両は、重心移動検出手段は、車両ベースの搭乗者の搭乗位置に対して前方に配置される前側検出手段と、搭乗位置に対して後方に配置される後側検出手段とからなることを特徴としている。
【００１２】
本出願の請求項３記載の重心移動により操舵可能な車両は、重心移動検出手段は、車両ベースの搭乗者の搭乗位置に対して前方の左右両側に配置される２個の前側検出手段と、搭乗位置に対して後方の左右両側に配置される２個の後側検出手段とからなることを特徴としている。
【００１３】
本出願の請求項４記載の重心移動により操舵可能な車両は、前側検出手段及び前記後側検出手段は、共に圧力センサであることを特徴としている。
【００１４】
本出願の請求項５記載の重心移動により操舵可能な車両は、第１の車輪及び第２の車輪に加えて第３の車輪を設け、第３の車輪は、第１の車輪と第２の車輪を結ぶ軸心線よりも前側又は後側に変位させて配置したことを特徴としている。
【００１５】
本出願の請求項６記載の重心移動により操舵可能な車両は、第１の車輪及び第２の車輪に加えて、同軸上に配置された第３の車輪及び第４の車輪を設け、第３の車輪及び第４の車輪は、第１の車輪と第２の車輪を結ぶ軸心線よりも前側又は後側に変位させて配置したことを特徴としている。
【００１６】
本出願の請求項７記載の重心移動により操舵可能な車両は、車両ベースには、前記ステップボードを１箇所で略点接触により回動自在に支持する支持軸を設けたことを特徴としている。
【００１７】
本出願の請求項８記載の重心移動により操舵可能な車両は、支持軸は、車両ベースの重心位置において立ち上げるように設けたことを特徴としている。
【００１８】
前述のように構成したことにより、本出願の請求項１記載の重心移動により操舵可能な車両では、人がステップボードの上に乗った後、搭乗者に体重移動が生じると、その体重移動が車両ベースとの間に介在されている重心移動検出手段により検出され、その検出信号が駆動制御手段に送出される。この検出信号を受けた駆動制御手段では、その検出信号に対応した制御信号を第１の回転駆動手段及び第２の回転駆動手段に出力し、搭乗者の体重位置に応じて第１及び第２の車輪を回転駆動させる。そのため、搭乗者の重心移動だけで車両を直線走行及び／又は旋回動作させることができる。
【００１９】
本出願の請求項２記載の重心移動により操舵可能な車両では、車両ベースの前側には前側検出手段が配置され、車両ベースの後側には後側検出手段が配置され、前後２個の検出手段でステップボードが支持されるため、ステップボードに乗っている人の体重の移動による重心位置が、どの方向へどの程度移動しているかを前後２個の検出手段で精度良く検出することができる。
【００２０】
本出願の請求項３記載の重心移動により操舵可能な車両では、車両ベースの前側には左右２箇所に前側検出手段が配置され、車両ベースの後側にも左右２箇所に後側検出手段が配置され、合計４個の検出手段でステップボードが支持されるため、ステップボードに乗っている人の体重の移動による重心位置が、どの方向へどの程度移動しているかを前後４個の検出手段で精度良く検出することができる。
【００２１】
本出願の請求項４記載の重心移動により操舵可能な車両では、検出手段として圧力センサを用いることができ、これにより、簡単な機構によって搭乗者の重心移動を容易に且つ精度良く検出することができる。
【００２２】
本出願の請求項５記載の重心移動により操舵可能な車両では、第１の車輪及び第２の車輪に加えて第３の車輪を設け、この第３の車輪の車軸を第１の車輪と第２の車輪を結ぶ車軸の前側又は後側に配置することにより、本発明を３輪車として実現して車両の安定性を高めることができる。
【００２３】
本出願の請求項６記載の重心移動により操舵可能な車両では、第１の車輪及び第２の車輪に加えて、同軸上に配置された第３の車輪及び第４の車輪を設け、これら第３の車輪と第４の車輪を結ぶ車軸を第１の車輪と第２の車輪を結ぶ車軸の前側又は後側に配置することにより、本発明を４輪車として実現して車両の安定性を高めることができる。
【００２４】
本出願の請求項７記載の重心移動により操舵可能な車両では、ステップボードが支持軸によって１箇所で車両ベースに支持されるため、重心移動検出手段から出力される検出信号に基づいて演算を実行する駆動制御手段による処理を簡単なものとすることができる。
【００２５】
また、本出願の請求項８記載の重心移動により操舵可能な車両では、支持軸が車両ベースの重心位置にあるため、駆動制御手段による処理をより一層簡単なものとすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図１〜図１３は、本発明の実施の例を示すものである。即ち、図１は本発明の重心移動により操舵可能な車両の第１の実施例に係る二輪車の概略構成を示す斜視図、図２は図１に示す二輪車の平面図、図３は図１に示す二輪車の正面図、図４は図１に示す二輪車の変形実施例の正面図、図５は圧力センサの圧力分布を説明するための説明図、図６は本発明に係る駆動制御手段の一実施例を示す回路構成図、図７Ａ，Ｂ及びＣは重心移動を説明するためのそれぞれ説明図である。
【００２７】
また、図８は第１の実施例に係る二輪車１に人が乗った状態の説明図、図９は本発明に係る二輪車の第２の実施例を示す説明図、図１０は本発明に係る二輪車の第３の実施例を示す説明図、図１１は本発明に係る三輪車の第１の実施例を示す説明図、図１２は本発明に係る三輪車の第２の実施例を示す説明図、図１３は本発明に係る四輪車の第１の実施例を示す説明図である。
【００２８】
図１〜図３に示すように、本発明の重心移動により操舵可能な車両の第１の実施例に係る二輪車１は、車両ベース２とステップボード３と２個の車輪４Ｌ，４Ｒと２個の駆動モータ５Ｌ，５Ｒと４個の圧力センサＳ_FL、Ｓ_FR、Ｓ_BL及びＳ_BR等を備えて構成されている。
【００２９】
車両ベース２は、四角形をなす板状の部材からなり、その前後方向中間部の左側には第１の回転駆動手段の一具体例を示す左側の駆動モータ５Ｌが搭載され、右側には第２の回転駆動手段の一具体例を示す右側の駆動モータ５Ｒが搭載されている。これら駆動モータ５Ｌ，５Ｒとしては、例えば、直流モータ、同期モータ、誘導モータ、ステップモータが好適であるが、その他の形式のモータを適用することもできる。
【００３０】
各駆動モータ５Ｌ，５Ｒは、それぞれ回転軸８を側方へ突出させた状態で車両ベース２にネジ止め等の固着手段によって固定されている。そして、左側駆動モータ５Ｌの回転軸８Ｌには左側の車輪４Ｌが固定され、右側駆動モータ５Ｒの回転軸８Ｒには右側の車輪４Ｒが固定されている。これにより、左右の車輪４Ｌ，４Ｒは、左右の駆動モータ５Ｌ，５Ｒを互いに逆方向へ回転駆動することにより、その回転方向に応じて同時に前方又は後方へ回転駆動される。一方、左右の駆動モータ５Ｌ，５Ｒを同方向へ回転駆動すると、その回転方向に応じて互いに逆方向へ回転駆動される。
【００３１】
車両ベース２の四隅には、重心移動検出手段の一具体例を示す圧力センサが、それぞれの隅部に１個ずつ合計４個搭載されている。即ち、車両ベース２の前側左隅には前左側センサ（Ｓ_FL）６Ｌが配置され、前側右隅には前右側センサ（Ｓ_FR）６Ｒが配置されている。そして、車両ベース２の後側左隅には後左側センサ（Ｓ_BL）７Ｌが配置され、後側右隅には後右側センサ（Ｓ_BR）７Ｒが配置されている。４個の圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒには同じものが用いられており、それぞれ入力部を上に向けた状態で車両ベース２に固定されている。
【００３２】
４個の圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒの上に、平面形状が車両ベース２と略同様の形状を有する四角形の板体からなるステップボード３が載置されている。このステップボード３は、図３に示すように、４個の圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒの上に載置するだけで高さ方向の基準位置を設定しない構成としても良い。しかしながら、図４に示すように、車両ベース２に立設された支持軸９を用いて、１箇所で略点接触により回動自在に支持する構成にすると良い。
【００３３】
この場合、ステップボード３の支持は、例えば、支持軸９の先端に球面部を設ける一方、その球面部を回動自在に保持することができる球面軸受をステップボード３の下面に設け、球面部と球面軸受との組み合わせによって構成するようにする。この球面部と球面軸受は、上記とは逆に配置して、支持軸９の先端に球面軸受を設け、ステップボード３に球面部を設ける構成としても良い。
【００３４】
このように支持軸９を設けてステップボード３を下方から支持すると共に、４個の圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒを支持軸９から等しい距離に配置することにより、ステップボード３を水平状態としたときのすべての圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒの値（基準値）を等しく設定することができる。かかる場合には、４個の圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒ間における検出値相互の調整が不要となり、それぞれの検出値をそのまま後述する駆動制御手段に供給して、その検出値を使用してステップボード３の傾き方向や傾き角度等の演算処理等を簡単にすることができる。
【００３５】
これに対して、支持軸９を設けない図３の実施例の場合には、ステップボード３の基準位置が存在しないために、搭乗者の体重によってステップボード３の水平状態における高さが変化することになる。そのため、搭乗者の重心移動によってステップボード３の全体が上下方向へ移動しつつ傾きも変化することになる。従って、ステップボード３の基準位置が毎回変化するため、ステップボード３の基準位置をその都度算出する必要がある。そして、これにより算出された基準位置とそれぞれの検出値を比較して各圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒ間の変位量を算出し、その算出値を使用してステップボード３の傾き方向や傾き角度等を演算することができるようになるため、演算処理が若干面倒なものになる。
【００３６】
このような演算処理を実行するため、車両ベース２には、４個の圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒから検出信号がそれぞれ供給されると共に、それらの検出信号に基づいて２個の駆動モータ５Ｌ，５Ｒを駆動制御するための制御信号を出力する駆動制御手段１０が設けられている。この駆動制御手段１０は、例えば、図６に示すような構成とすることができる。
【００３７】
駆動制御手段１０は、４個の加算器１１，１２，１３，１４と１個の加算器減算器１５と３個のアンプ１６，１７，１８と２個の加算器累積器２０，２１とを備えて構成されている。前右側センサ（Ｓ_FR）６Ｒの検出信号は第１の加算器１１と第２の加算器１２に入力され、後右側センサ（Ｓ_BR）７Ｒの検出信号は第２の加算器１２と第３の加算器１３に入力される。また、前左側センサ（Ｓ_FL）６Ｌの検出信号は第１の加算器１１と第４の加算器１４に入力され、後左側センサ（Ｓ_BL）７Ｌの検出信号は第３の加算器１３と第４の加算器１４に入力される。
【００３８】
第１の加算器１１から出力される信号は加算器減算器１５に入力され、第３の加算器１３から出力される信号も加算器減算器１５に入力される。加算器減算器１５から出力される信号は第１のアンプ１６に入力される。また、第２の加算器１２から出力される信号は第２のアンプ１７に入力され、第４の加算器１４から出力される信号は第３のアンプ１８に入力される。そして、第１のアンプ１６と第２のアンプ１７と第３のアンプ１８から出力される信号は、それぞれ第１の加算器累積器２０及び第２の加算器累積器２１に入力される。
【００３９】
第１の加算器累積器２０は右側車輪４Ｒのための右側駆動モータ５Ｒに接続され、第２の加算器累積器２１は左側車輪４Ｌのための左側駆動モータ５Ｌに接続されている。これにより、第１の加算器累積器２０からは右側駆動モータ５Ｒを駆動制御するための制御信号が出力され、第２の加算器累積器２１からは左側駆動モータ５Ｌを駆動制御するための制御信号が出力される。このようにして出力される制御信号に対応する各駆動モータの駆動力は、例えば、次のような数式によって算出される。
【００４０】
ここで、４個の圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒの圧力を、それぞれＳ_FL，Ｓ_FR，Ｓ_BL，Ｓ_BRとし、３個のアンプ１６，１７，１８の係数をそれぞれＫ，Ｋ_L，Ｋ_Rとする。すると、
右側駆動モータ５Ｒの駆動力Ｍ_Rは、
Ｍ_R＝Ｋ_R（Ｓ_FR＋Ｓ_BR）−Ｋ_L（Ｓ_FL＋Ｓ_BL）＋Ｋ（Ｓ_FR＋Ｓ_FL−Ｓ_BR＋Ｓ_BL） ‥‥‥（１）
左側駆動モータ５Ｌの駆動力Ｍ_Lは、
Ｍ_L＝Ｋ_L（Ｓ_FL＋Ｓ_BL）−Ｋ_R（Ｓ_FR＋Ｓ_BR）＋Ｋ（Ｓ_FR＋Ｓ_FL−Ｓ_BR＋Ｓ_BL） ‥‥‥（２）
となる。
【００４１】
また、図５に示すように、４個の圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒに加えられる総重量をＷ、各圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒの負担する重量成分をＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４、車両ベース２の重心をＯ、その重心Ｏを中心として設定した直交座標軸であるｘ軸及びｙ軸から重量Ｗまでの距離をそれぞれＸ及びＹとし、更に、ｘ軸及びｙ軸から各圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒまでの距離を等しくＬｘ及びＬｙとする。
【００４２】
このとき総重量Ｗは、
総重量Ｗ＝Ｓ_FL＋Ｓ_FR＋Ｓ_BL＋Ｓ_BR ‥‥‥（３）
となる。また、それぞれの重量成分Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、
重量成分Ｗ１＝（Ｓ_FL＋Ｓ_FR）／２ ‥‥‥（４）
重量成分Ｗ２＝（Ｓ_BL＋Ｓ_BR）／２ ‥‥‥（５）
重量成分Ｗ３＝（Ｓ_FL＋Ｓ_BL）／２ ‥‥‥（６）
重量成分Ｗ４＝（Ｓ_BR＋Ｓ_FR）／２ ‥‥‥（７）
となる。
【００４３】
また、重心Ｏの座標位置Ｘ，Ｙは、
Ｘ＝Ｌｘ×（Ｗ１−Ｗ２）／（Ｗ１＋Ｗ２） ‥‥‥（８）
Ｙ＝Ｌｙ×（Ｗ３−Ｗ４）／（Ｗ３＋Ｗ４） ‥‥‥（９）
となる。
【００４４】
いま、図７Ａに示すように、搭乗者がステップボード３の中央部に立っているため、重心Ｗが車両ベース２の中心Ｏと一致している状態（図３及び図４において薄墨の矢印で示す。）では、車両ベース２及びステップボード３は共に水平な平衡状態となる。
【００４５】
この平衡状態から体重の移動が生じ、図７Ｂの状態に変化したものとする。このとき、重心Ｗはｙ軸上にあるため、左右方向に位置する圧力センサ６Ｌと６Ｒ及び７Ｌと７Ｒの値はそれぞれ等しい（Ｓ_FL＝Ｓ_FR），（Ｓ_BL＝Ｓ_BR）が、前後方向に位置する圧力センサ６Ｌと７Ｌ及び６Ｒと７Ｒの値はそれぞれ正負逆となる（Ｓ_FL＝−Ｓ_BL），（Ｓ_FR＝−Ｓ_BR）。
【００４６】
例えば、Ｓ_FL＝Ｓ_FRの値が等しく１０ｋｇであるものとすると、Ｓ_BL＋Ｓ_BR＝−１０ｋｇとなる。また、計算を簡単にするため、Ｋ，Ｋ_L，Ｋ_Rの値をそれぞれ１とすると、（１）式より、
Ｍ_R＝１（１０−１０）−１（１０−１０）＋１（１０＋１０＋１０−１０）＝２０
となる。同様に、（２）式より、
Ｍ_L＝１（１０−１０）−１（１０−１０）＋１（１０＋１０＋１０−１０）＝２０
となる。
【００４７】
このように、左右の車輪４Ｌ，４Ｒのための駆動力は、符号が同一で同一の値の２０ｋｇとなる。これにより、左右の車輪４Ｌ及び４Ｒは、等しい駆動力で共に前側へ回転駆動される。その結果、この車両は、図７Ｂにおいて、ｙ軸方向の上方へ真っ直ぐに走行運動することになる。
【００４８】
一方、図７Ａに示すバランスの取れた平衡状態から、重心Ｗの移動が生じて図７Ｃの状態に変化したものとする。このとき、例えば、Ｓ_FLの値が１０ｋｇ、Ｓ_FR及びＳ_BLの値が等しく５ｋｇ、更にＳ_BRの値が−１０ｋｇであるものとする。すると、このときのＭ_Rは、（１）式より、
Ｍ_R＝１（５−１０）−１（１０＋５）＋１（５＋１０＋１０＋５）
＝−５−１５＋３０＝１０
となる。また、Ｍ_Lは、（２）式より、
Ｍ_L＝１（１０＋５）−１（５−１０）＋１（５＋１０＋１０＋５）
＝１５＋５＋３０＝５０
となる。
【００４９】
この場合、左車輪４Ｌのための駆動力が５０ｋｇとなり、右車輪４Ｒのための駆動力が１０ｋｇとなる。従って、これらの駆動力に対応した制御信号が、駆動制御手段１０から左側駆動モータ５Ｌ及び右側駆動モータ５Ｒに出力される。これにより、それぞれに入力される制御信号の値に応じて、左車輪４Ｌは５０ｋｇの駆動力によって回転駆動され、右車輪４Ｒは１０ｋｇの駆動力によって回転駆動される。その結果、この車両は、図７Ｃにおいて時計方向へ旋回運動することになる。
【００５０】
かくして、本実施例によれば、図７Ａに示すように、搭乗者の体重移動によって重心Ｗが車両の中心Ｏより前側に移動すると、車両の重量バランスが前側に崩れ、その重心Ｗの移動が４個の圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒによって検出される。これにより、各圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒからその検出値に対応した検出信号が出力され、それらが駆動制御手段１０に入力される。これにより、駆動制御手段１０が重心Ｗの移動量に応じた制御信号を、左右の駆動モータ５Ｌ，５Ｒにそれぞれ出力する。
【００５１】
これにより、左右の車輪４Ｌ，４Ｒが同じように前側へ回転駆動される。その結果、車両が前進走行することになり、この重心Ｗが車両中心Ｏより前側に移動した状態を維持することにより、車両を真っ直ぐに連続させて前進走行させることができる。
【００５２】
この車両の前進走行を停止させる場合には、変位した位置にある重心Ｗを車両中心Ｏに戻すようにする。このとき、重心Ｗを後退させて車両中心Ｏに戻すと、４個の圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒから出力される検出値が等しくなるため、左右の駆動モータ５Ｌ，５Ｒに出力される制御信号が共にゼロとなる。その結果、左右の駆動モータ５Ｌ，５Ｒの回転駆動が停止され、車両の走行が停止されることになる。
【００５３】
このような車両の走行制御は、重心Ｗが車両中心Ｏより後側に移動する場合も同様である。即ち、重心Ｗが車両中心Ｏより後側に移動したことを４個の圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒが検出すると、駆動制御手段１０が制御信号を出力して左右の車輪４Ｌ，４Ｒを共に後側に回転させる。これにより、車両が後方に走行することになる。また、車両の後退運動を停止させる場合は、前述した前進運動を停止させる場合と同様である。
【００５４】
また、搭乗者の体重移動によって重心Ｗが車両の中心Ｏより斜め前方若しくは斜め後方又は側方に移動すると、車両の重量バランスがその重心Ｗの移動方向に崩れ、そのバランスの崩れを４個の圧力センサ６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒが圧力の変化として検出し、その検出信号を駆動制御手段１０に供給する。これにより、駆動制御手段１０が重心Ｗの移動量に応じた制御信号を左右の駆動モータ５Ｌ，５Ｒに出力する。
【００５５】
これにより、左右の車輪４Ｌ，４Ｒがそれぞれの制御信号に応じて前側又は後側に回転駆動される。その結果、重心Ｗが移動した方向の車輪が他方の車輪よりも強く回転駆動され、その重心成分に応じた駆動力を発生させて、車両を右方向又は左方向へ旋回動作させる。
【００５６】
このように走行・操舵される車両は、例えば、図８〜図１３に示すような構成の車両として実現することができる。図８〜図１０は二輪タイプの車両、図１１及び図１２は三輪タイプの車両、図１３は四輪タイプの車両として構成したものである。尚、図８〜図１３において、図１〜図４に示す実施例と同一部分には同一の符号を付して、それらの説明を省略する。
【００５７】
図８に示す二輪タイプの車両の第１の実施例は、丸太乗りのように横方向に足を広げて搭乗できるようにしたもので、図１〜図４に示す実施例と同様のものである。この二輪車１の場合には、丸太乗りのような感覚でありながら、比較的容易に、しかも安定性良く搭乗して、重心の移動だけで走行操作及び操舵操作を行うことができる。
【００５８】
図９に示す二輪タイプの車両の第２の実施例は、サーフボードのように前後方向に足を広げて搭乗できるようにしたものである。この二輪車３０の場合には、サーフィンのような波乗り感覚で搭乗することができ、しかも安定性良く搭乗して、重心の移動だけで走行操作及び操舵操作を行うことができる。
【００５９】
図１０に示す二輪タイプの車両の第３の実施例は、ローラスケート靴のように左右の足にそれぞれ１個ずつ取り付けて搭乗できるようにしたものである。この二輪車３１の場合には、ローラスケートのような感覚で搭乗することができ、同じく重心の移動によって走行操作及び操舵操作を行うことができる。
【００６０】
図１１に示す三輪タイプの車両の第１の実施例（三輪車３２）は、左右車輪４Ｌ，４Ｒの前側中央部に１個の補助輪２２を設けたものである。また、図１２に示す三輪タイプの車両の第２の実施例（三輪車３３）は、左右車輪４Ｌ，４Ｒの後側中央部に１個の補助輪２３を設けたものである。三輪車３２の補助輪２２及び三輪車３３の補助輪２３は、車両ベース２の安定性を確保することを主な役目とするものであるため車両ベース２又はステップボード３に回転自在に支持されていれば良いが、左右車輪４Ｌ，４Ｒと同様に駆動モータ等の動力を備える構成としても良い。
【００６１】
図１３に示す四輪タイプの車両の第１の実施例（四輪車３４）は、左右車輪４Ｌ，４Ｒの後側（前側でも良い。）に左右一対の補助輪２４Ｌ，２４Ｒを設けたものである。四輪車３４の補助輪２４Ｌ，２４Ｒは、車両ベース２の安定性を確保することを主な役目とするため車両ベース２又はステップボード３に回転自在に支持されていれば良いが、左右車輪４Ｌ，４Ｒと同様に駆動モータ等の動力を備える構成としても良い。また、図示しないが、左右車輪４Ｌ，４Ｒの前後中央部にそれぞれ１個の補助輪を配置し、全体として４個の車輪を菱形に配置する構成とすることもできる。
【００６２】
これら図９〜図１３に示すような構成を有する車両３０，３１，３２，３３及び３４によっても、前述した第１の実施例の車両１と同様に、重心の移動によって車両の走行操作及び操舵操作を行うことができる。
【００６３】
前述した車輪は、空気が充填されるチューブ入りのタイヤは勿論のこと、全体がゴムで形成された中実のゴムタイヤ、木製車輪、金属製車輪、プラスチック製車輪等のように各種の材質のものを適用できるものである。また、前記実施例では、重心移動検出手段として圧力センサを用いた例について説明したが、圧力センサに代えて歪ゲージを適用し、圧力、荷重、変位、トルク等の物理量を電気信号に変換して重量を検出する構成とすることもできる。
【００６４】
更に、前記実施例においては、４個の圧力センサＳ_FL、Ｓ_FR、Ｓ_BL及びＳ_BRを備える場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、車両の重心位置の前後の１個ずつ配置する構成とすることもできる。この場合、前後の圧力センサは、前後の対角線方向に配置してもよく、また、中心線に沿って前後に配置してもよい。
【００６５】
例えば、車両ベース２の前側には左隅に前左側センサ（Ｓ_FL）６Ｌのみを配置し、車両ベース２の後側には右隅に後右側センサ（Ｓ_BR）７Ｒのみを配置する。これとは逆に、車両ベース２の前側の右隅に前右側センサ（Ｓ_FR）６Ｒのみを配置し、車両ベース２の後側の左隅に後左側センサ（Ｓ_BL）７Ｌのみを配置するようにしてもよい。このような構成の場合、削除する前側圧力センサ（Ｓ_FR）又は（Ｓ_FL）及び後側圧力センサ（Ｓ_BL）又は（Ｓ_BR）の出力をそれぞれ零とすることにより、旋回動作以外に関して、上述した計算式等に関する説明は適合され、直進走行を行うことができる。
【００６６】
更に、前左側センサ（Ｓ_FL）６Ｌ若しくは前右側センサ（Ｓ_FR）６Ｒのいずれか一方、及び後右側センサ（Ｓ_BR）７Ｒ若しくは後左側センサ（Ｓ_BL）７Ｌのいずれか一方を備える構成とすることにより、旋回走行を行うことができる。この場合、削除する前側圧力センサ（Ｓ_FR）若しくは（Ｓ_FL）及び後側圧力センサ（Ｓ_BL）若しくは（Ｓ_BR）の出力をそれぞれ零とすることにより、直進動作以外に関して、上述した計算式等に関する説明は適合され、旋回走行を行うことができる。更に又、３個の圧力センサを用いて、これらを三角形のように配置する構成とすることもできる。
【００６７】
また、前記実施例においては、重心移動検出手段の一具体例として圧力センサを用いた例について説明したが、他の形式のセンサ、例えば、エラストマセンサや静電容量圧力トランスデューサ等を適用することもできる。エラストマセンサは、ゴムや柔軟な合成樹脂に若干の導電性を持たせた材料で必要な形状に成型加工したセンサであり、抵抗変化センサとしての機能の他に、変形量に比例する抵抗変化とその速度に比例した抵抗変化が得られ、更に、柔軟性があって成型加工ができる、等の特徴を有している。このエラストマセンサを利用することにより、操作方向に一致した信号を得ることができると共に、搭乗者の体重移動の強弱とその移動速度の高低に比例した信号を得ることができる。
【００６８】
また、静電容量圧力トランスデューサは、静電容量（キャパシタンス）の電気特性を利用して圧力を測定するようにしたものである。この静電容量圧力トランスデューサを利用する場合には、ある加圧環境下では電極間のギャップが小さくなり、その結果として生じる静電容量の変化を駆動回路で測定することにより、前記実施例と同様の効果を得ることができる。このように、本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願の請求項１記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、少なくとも第１及び第２の車輪と第１及び第２の回転駆動手段と車両ベースとステップボードと重心移動検出手段と駆動制御手段とを設ける構成としたため、人がステップボード搭乗して体重移動を生じさせると、これによる重心移動が車両ベースとの間に介在されている重心移動検出手段により検出され、その検出信号が駆動制御手段に送出されて、その検出信号に対応した制御信号が駆動制御手段から第１の回転駆動手段及び第２の回転駆動手段に出力される。その結果、搭乗者の重心移動に応じて車両を直線走行及び／又は旋回動作させることができ、興趣に富んだ車両を提供することができるという効果が得られる。
【００７０】
本出願の請求項２記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、車両ベースの前側に前側検出手段を配置し、車両ベースの後側に後側検出手段を配置して前後２個の検出手段でステップボードを支持する構成としたため、ステップボードに乗っている人の体重による重心の移動が、どの方向へどの程度移動しているかを確実に且つ精度良く検出することができるという効果が得られる。
【００７１】
本出願の請求項３記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、車両ベースの前側には左右２箇所に前側検出手段を配置し、車両ベースの後側にも左右２箇所に後側検出手段を配置して合計４個の検出手段でステップボードを支持する構成としたため、ステップボードに乗っている人の体重による重心の移動が、どの方向へどの程度移動しているかを確実に且つ精度良く検出することができるという効果が得られる。
【００７２】
本出願の請求項４記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、検出手段として圧力センサを用いる構成としたため、簡単な機構によって搭乗者の重心移動を容易に且つ精度良く検出することができるという効果が得られる。
【００７３】
本出願の請求項５記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、第１の車輪及び第２の車輪に加えて第３の車輪を設け、この第３の車輪の車軸を第１の車輪と第２の車輪を結ぶ車軸の前側又は後側に配置する構成としたため、本発明を三輪車として実現して車両の安定性を高めることができるという効果が得られる。
【００７４】
本出願の請求項６記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、第１の車輪及び第２の車輪に加えて、同軸上に配置された第３の車輪及び第４の車輪を設け、これら第３の車輪と第４の車輪を結ぶ車軸を第１の車輪と第２の車輪を結ぶ車軸の前側又は後側に配置する構成としたため、本発明を四輪車として実現して車両の安定性を高めることができるという効果が得られる。
【００７５】
本出願の請求項７記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、ステップボードを支持軸によって１箇所で車両ベースに支持する構成としたため、重心移動検出手段から出力される検出信号に基づいて演算を実行する駆動制御手段による処理を簡単なものとすることができるという効果が得られる。
【００７６】
また、本出願の請求項８記載の重心移動により操舵可能な車両によれば、支持軸が車両ベースの重心位置にある構成としたため、駆動制御手段による処理をより一層簡単なものとすることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の重心移動により操舵可能な車両の第１の実施例に係る二輪車の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す二輪車の平面図である。
【図３】図１に示す二輪車の正面図である。
【図４】図１に示す二輪車の変形実施例の正面図である。
【図５】本発明に係る重心移動検出手段の一実施例を示す圧力センサの圧力分布を説明するための説明図である。
【図６】本発明に係る駆動制御手段の一実施例を示す回路構成図である。
【図７】本発明に係る重心移動検出手段により検出される重心移動を説明するためのもので、同図Ａは重心Ｗと車両中心Ｏが一致した状態、同図Ｂは重心Ｗが車両中心Ｏから前側に移動した状態、同図Ｃは重心Ｗが車両中心Ｏから左前方に移動した状態を示すそれぞれ説明図である。
【図８】第１の実施例に係る二輪車に人が乗った状態の説明図である。
【図９】本発明に係る二輪車の第２の実施例を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る二輪車の第３の実施例を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る三輪車の第１の実施例を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る三輪車の第２の実施例を示す説明図である。
【図１３】本発明に係る四輪車の第１の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１，３０，３１…二輪車（車両）、２…車両ベース、３…ステップボード、４Ｌ，４Ｒ…車輪、５Ｌ，５Ｒ…駆動モータ（回転駆動手段）、６Ｌ，６Ｒ，７Ｌ，７Ｒ…圧力センサ（重心移動検出手段）、９…支持軸、１０…駆動制御手段、１１，１２，１３，１４…加算器、１５…加算器減算器、１６，１７，１８…アンプ、２０…加算器累積器、２２，２３，２４Ｌ，２４Ｒ…補助輪、３２，３３…三輪車（車両）、３４…四輪車

Claims

少なくとも同軸上に配置された第１の車輪及び第２の車輪と、
前記第１の車輪を回転駆動する第１の回転駆動手段及び第２の車輪を回転駆動する第２の回転駆動手段と、
前記第１の車輪及び第２の車輪が左右両側に配置されると共に前記第１の回転駆動手段及び第２の回転駆動手段が搭載される板状の車両ベースと、
前記車両ベースの上方に配置され且つ人が搭乗される板状のステップボードと、
搭乗者の重心移動を検出する重心移動検出手段と、
前記重心移動検出手段からの検出信号に基づき前記第１の回転駆動手段及び第２の回転駆動手段を駆動制御して直線走行及び／又は旋回動作を行う駆動制御手段とを備え、
前記重心移動検出手段は、
前記車両ベースの前記搭乗者の搭乗位置に対して前方の左右両側に配置される２個の圧力センサと、前記搭乗位置に対して後方の左右両側に配置される２個の圧力センサとからなり、
前記４個の圧力センサは前記車両ベースと前記ステップボードとの間に介在され、且つ、当該４個の圧力センサにより前記ステップボードが支持される
ことを特徴とする重心移動により操舵可能な車両。
前記第１の車輪及び第２の車輪に加えて第３の車輪を設け、当該第３の車輪は、第１の車輪と第２の車輪を結ぶ軸心線よりも前側又は後側に変位させて配置したことを特徴とする請求項１記載の重心移動により操舵可能な車両。
前記車両ベースには、前記ステップボードを１箇所で略点接触により回動自在に支持する支持軸を設けたことを特徴とする請求項１記載の重心移動により操舵可能な車両。
前記支持軸は、前記車両ベースの重心位置において前記ステップボードを下方から支持するように設けたことを特徴とする請求項３記載の重心移動により操舵可能な車両。