JP4670773B2

JP4670773B2 - 平行二輪車

Info

Publication number: JP4670773B2
Application number: JP2006234081A
Authority: JP
Inventors: 武一柿沼; 郁男山野; 由博川原崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: US20090194955A1; EP2062808A4; JP2008056037A; EP2062808B1; WO2008026770A1; EP2062808A1; US7866430B2

Description

本発明は、平行に配置された２つの車輪で走行する平行二輪車に関し、特に、段差の乗り上げを容易にする段差乗り上げ補助機構を備えた平行二輪車に関するものである。

従来の、この種の平行二輪車の第１の例としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１には、移動用具の部品として使用される車輪に関するものが記載されている。この特許文献１に記載された段差乗り越え車輪は、「キャスターに使用される車輪が段差に当たる前に該車輪より大きな半径を有する円板状、または不定形の外周を持つ脚部材が先に段差に当たって回転し、該車輪を地上より浮かせて段差を乗り上げてゆく段差乗り越え機構において、回転中心が車輪の支持枠と共有して支持された脚部材１個が２個の車輪の中間部に配設されて車輪の支持枠の中に一体化された」ことを特徴としている。

このような構成を有する特許文献１に記載された段差乗り越え車輪によれば、「本発明の脚部材を中間部に一体化して装着する方法によってコンパクトになり、上述の問題点が解決できる。したがって、従来のキャスターとの互換性がある」（明細書の発明の効果の欄）等の効果が期待される。

従来の平行二輪車の第２の例としては、例えば、特許文献２に記載されているようなものもある。特許文献２には、段差を安全かつ確実に乗り越えることができる車椅子に関するものが記載されている。この特許文献２に記載された車椅子は、「乗り手が座る座部を備えたフレームに各一対の前輪及び後輪が設けられた車椅子において、前記フレームの幅に相当する幅を備え、乗り手の足が載せられる上側の載置面及び乗り越えようとする段差の角部に当接する下側の当接面を備え、前記一対の前輪の間に配置されるとともに前記車椅子の進行方向に直交する実質的に水平な回動支軸を介して前記フレームに取り付けられ、前記当接面が前記車輪よりも前方に位置する定常位置と前記当接面が前記前輪の下側外周に交差する収納位置との間で回動自在とされたフットレストと、を備えた」ことを特徴としている。

このような構成を有する特許文献２に記載された車椅子によれば、「フットレストが定常位置にある状態で車椅子が進行して当接面が段差の角に当接した後、乗り手が後輪を駆動すれば、付勢手段に抗してフットレストが収納位置に移動するので、前輪は段差上に乗り上げることができ、さらに乗り手が後輪を駆動して車椅子全体を段差上に進めることができる。」（明細書の段落[００２１]）等の効果が期待される。

また、従来の平行二輪車の第３の例としては、例えば、特許文献３に記載されているようなものもある。特許文献３には、前車輪に於いての段差乗り越えをスムースに行い、段差に当たった時の衝撃を和らげる自由車輪に関するものが記載されている。この特許文献３に記載された段差乗り越え車輪は、「自走行や運搬台車の自由車輪において、回転軸により偏心した位置に主車輪を設け主車輪の前方に補助車輪を左右に設ける。また、主車輪又は補助車輪が段差に当たった時の衝撃を和らげる為のクッション装置を保有する」ことを特徴としている。

このような構成を有する特許文献３に記載された段差乗り越え車輪によれば、「前進する車輪が段差に来た時、先ず補助車輪が段差に当たり、自由車本体を段差と直交する位置にしてから乗り上がる。この時、主車輪（２）は重量を受けなく、補助車輪（３）が上がった位置から主車輪（２）が乗り上がる。又、段差に当たった時に衝撃を少なくする為にクッションを利用して乗り越える。従って、車椅子等で走行時に小さな段差から大きな段差を前進力のみでスムースに乗り越える事が出来る。」（明細書の段落[０００６]）等の効果が期待される。
特開２００２−２２０６号公報特開２００５−２９６６０６号公報実用新案登録第３１０５８２４号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された段差乗り越え車輪は、移動用具の部品として使用される車輪に関するものであり、３つ或いは４つの車輪を有する車椅子や荷物搬送用車両等の車両の段差乗り越えのための補助車輪として用いられている。また、特許文献２に記載された車椅子は、直径の小さな２つの前輪と直径の大きな２つの後輪を有する４輪車両（車椅子）に関し、特に、乗り越え動作時の荷重に十分に耐える段差乗り越え手段を有する車椅子が記載されている。更に、特許文献３には、車椅子や手押し車のスムースな段差乗り越えとクッションによる衝撃防止となる前輪自由車輪が記載されている。

このような３輪車両や４輪車両で段差を乗り越える場合には、全ての車輪が同時に段差に乗り上がることがないため、段差の上と下に位置する車輪で車両荷重を分配し、その荷重割合に応じた駆動力を駆動車輪に発生させることにより、段差の乗り越えを比較的容易に行うことができる。
ところが、平行に配置された２つの車輪で走行する平行二輪車の場合、段差を乗り越えるときには、全ての車輪が同時に段差に乗り上がることがあり、その場合には、車両の全荷重を乗り上げることができる駆動力が必要となる。そのため、段差乗り上げ時には、平地走行時に必要とされるトルクの３倍〜４倍もの大きなトルクが必要となり、大きな駆動力を発生する駆動源が必要になるという問題があった。

ここで、上述した特許文献１〜３に記載されているような段差乗り上げ補助機構を平行二輪車に適用することが考えられる。ところが、そのような段差乗り上げ補助機構を用いる場合には、段差乗り上げ過程において駆動輪が空中に浮き上がると、駆動輪が空転してしまうという問題がある。
また、特許文献３に記載された段差乗り上げ機構の場合、アームの先端と車輪取付金具との間にガススプリングが介在されているが、そのガススプリングは、補助車輪が段差に当たった時の衝撃を少なくするためにのみ用いられており、それ以外の役割はガススプリングに与えられていない。

解決しようとする問題点は、従来の平行二輪車には、段差の乗り上げが容易であって段差を有する路面を滑らかに走行するための段差乗り上げ補助機構は存在しなかった。その一方、平行二輪車以外の車椅子等の４輪車両等においては、幾つかの段差乗り上げ機構が存在したが、そのような段差乗り上げ機構をそのまま平行二輪車に適用しようとすると、段差の乗り上げ時に空中に浮き上がった駆動輪が空転してしまうという問題がある。

本発明の平行二輪車は、運転者が搭乗するステップベースと、そのステップベースを支持する車両本体と、同一軸心線上において互いに平行に配置されると共に車両本体に回転可能に支持された一対の車輪と、その一対の車輪を独立して回転駆動する一対の車輪駆動部と、一対の車輪の各車輪に対応して設けられると共に段差に衝突する速度に応じて段差への乗り上げ動作の依存度を変える一対の段差乗り上げ補助機構と、を備えて構成されている。一対の段差乗り上げ補助機構は、車輪の半径よりも大きな曲率半径を有する円弧支持面を具え且つ回動中心を車輪の回転中心よりも走行方向前側に配置した補助回動部材と、ステップベース又は車両本体に一端が回動可能に支持されると共に補助回動部材を走行方向と直交する方向に回動中心軸を向けて回動可能に支持するリンク部材と、段差に補助回動部材が衝突する速度に応じてリンク部材の他端を支持する力を変える支持力変更器と、をそれぞれ有する、ことを最も主要な特徴とする。

本発明の平行二輪車によれば、ステップベースと車両本体と一対の車輪と一対の車輪駆動部と一対の段差乗り上げ補助機構とを備え、一対の段差乗り上げ補助機構は、補助回動部材とリンク部材と支持力変更器をそれぞれ有するため、段差への突入時、車両速度が低速（所定の車速未満）であって車両を上方向へ持ち上げるのに十分な大きさの慣性力が無い場合には、支持力変更器の抵抗力を無くすか又は小さくして補助回動部材を後方へ逃がし、一対の車輪の駆動力で直接段差を乗り上げる。これに対し、段差への突入時、車両速度が高速（所定の車速以上）であって車両を上方向へ持ち上げるのに十分な大きさの慣性力が有る場合には、支持力変更器の抵抗力を大きくしてリンク部材を現状位置に保持し、補助回動部材を使って一対の車輪を段差に乗り上げる。
このように、段差への衝突時、車両速度の高低によって支持力変更器の特性を変化させ、車両速度が低速の場合には車輪の駆動力で直接段差に乗り上げ、車両速度が高速の場合には補助回動部材を利用して車輪を段差に乗り上げる。これにより、比較的小さな駆動トルクでありながら、段差への乗り上げを容易に、しかも滑らかに乗り上げることができる平行二輪車を提供することができる。

車輪の半径よりも大きな曲率半径を有する円弧支持面を具えた補助回動部材を、その回動中心を車輪の回転中心よりも走行方向前側に配置し、その補助回動部材を、ステップベース又は車両本体に一端が回動可能に支持されたリンク部材に回動可能に支持する。そして、リンク部材の他端を、段差に補助回動部材が衝突する速度に応じて支持力が変わる支持力変更器で支持する構成とすることにより、段差への乗り上げが容易であって、段差を有する路面の走行が容易な平行二輪車を、簡単な構成によって実現した。

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７は、本発明の実施の形態の例を説明するものである。即ち、図１Ａ及び１Ｂは本発明の平行二輪車の第１の実施の例を示す正面図及び側面図、図２Ａ及び２Ｂは図１Ａ及び１Ｂの要部を拡大した説明図、図３は図２Ａ及び２Ｂに示すリンク部材と支持力変更器の連結関係を平面から見た説明図、図４Ａ〜４Ｄは低速時における段差乗り上げを説明する図、図５Ａ〜５Ｄは高速時における段差乗り上げを説明する図、図６は第１の実施の例に係る平行二輪車の制御装置の概略構成を示すブロック説明図、図７は制御装置による車輪空転防止のためのフローチャートである。

図１Ａ，１Ｂに示すように、本発明の第１の実施の例を示す平行二輪車１は、運転者が搭乗するステップベースの一具体例を示す２つの分割ステップ２Ｌ，２Ｒと、その分割ステップ２Ｌ，２Ｒをそれぞれ水平状態にして固定支持する車両本体３と、その車両本体３に回転可能に支持された一対の車輪４Ｌ，４Ｒと、その一対の車輪４Ｌ，４Ｒを個別に回転駆動する車輪駆動部の一具体例を示す一対の車輪駆動ユニット５Ｌ，５Ｒと、車両本体３の略中央部に立設されたハンドルポスト６と、そのハンドルポスト６の上端に固定されたハンドル７と、一対の車輪４Ｌ，４Ｒに対応させてそれぞれ設けた一対の段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒと、各車輪４Ｌ，４Ｒに対応して設けた一対の車輪カバー９Ｌ，９Ｒ等を備えて構成されている。

２つの分割ステップ２Ｌ，２Ｒは、運転者が片足ずつ乗せて搭乗するもので、人の足の大きさと同程度か又は少し大きく形成された偏平な一対の板体として形成されている。車両本体３は、１個の中空の筐体として構成されており、その内部には、後述する制御装置や姿勢検出ユニット等が収納されている。この車両本体３の幅方向である左右方向の両側には、一対のユニット取付部１０Ｌ，１０Ｒが設けられている。一対のユニット取付部１０Ｌ，１０Ｒには、それぞれ外向き状態で側方に突出する左右の車輪駆動ユニット５Ｌ，５Ｒが取り付けられている。

車輪駆動ユニット５Ｌ，５Ｒは、それぞれステップモータと、その駆動回路と、減速機等を備えて構成されている。そして、各車輪駆動ユニット５Ｌ，５Ｒの回転部に左右の車輪４Ｌ，４Ｒがそれぞれ取り付けられている。左右の車輪４Ｌ，４Ｒは、同一軸心線上に配置されていると共に、互いに平行となるように構成されている。一対の車輪駆動ユニット５Ｌ，５Ｒを個別に駆動することにより、左右の車輪４Ｌ，４Ｒが個別に回転駆動される。この際、左右の車輪４Ｌ，４Ｒの回転速度を一致させることによって直進走行が行われ、また、左右の車輪４Ｌ，４Ｒに回転速度の差を設けることにより、回転速度の低い側に旋回走行することができる。

車両本体３の上面の中央にはハンドルポスト６の下端が固定され、車両本体３と一体的に設けられている。ハンドルポスト６の上部は、走行方向の前側に少し傾斜した前傾状態で上方に延在されており、その上端に、コ字状に形成されたハンドル７の中間部が連結されている。ハンドル７の両端の突起部は、それぞれ上方へ突出するように設けられており、それぞれが把持部７ａ，７ｂとして構成されている。更に、ハンドル７の一方の把持部７ａの上端には、一対の車輪駆動ユニット５Ｌ，５Ｒの駆動を制御することができる旋回操作リング１１が回動可能に取り付けられている。

旋回操作リング１１は、手動操作によって車両の旋回動作を制御するもので、旋回動作のためのアクセルリングをなしている。この旋回操作リング１１を、運転者が旋回したいと思う方向へ回動することにより、その操作量に応じた信号が後述する制御装置に出力され、それに応じて制御装置が一対の車輪駆動ユニット５Ｌ，５Ｒの駆動を制御し、左右の車輪４Ｌ，４Ｒに回転差を生じさせて所望の速度で旋回走行を行うことができる。

また、車両本体３の上面でハンドルポスト６の基部には、一対の車輪駆動ユニット５Ｌ，５Ｒや制御装置その他の電子機器、電気装置等に電力を供給する電源の一具体例を示す図示しないバッテリーが収納された電源収納部１２が設けられている。電源収納部１２は、この実施例ではカートリッジ構造とされていて、多数のバッテリーを収納できるようになっている。しかしながら、電源としては、この実施例で示したバッテリーに限定されるものではなく、携帯が可能な蓄電池や燃料電池その他の電源を用いることができることは勿論である。この電源収納部１２は、電源カバーによって覆われており、雨やホコリ等が入り込まないようにしている。

車両本体３に固定された一対の分割ステップ２Ｌ，２Ｒの下面には、左右の車輪４Ｌ，４Ｒに対応させて、左右の段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒが設けられている。この段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒは、各車輪４Ｌ，４Ｒの外側に配置してもよく、また、各車輪４Ｌ，４Ｒの内側に配置してもよい。この実施例では、各車輪４Ｌ，４Ｒのそれぞれ外側に段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒを配置している。その理由は、段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒを図面に記載する場合に、外側に配置した方が図面が明確になり、その説明が容易になるからである。これとは逆に、段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒを車輪４Ｌ，４Ｒのそれぞれ外側に配置する場合には、車輪４Ｌ，４Ｒがガードの働きをなす。そのため、例えば、段差に斜め方向から突入した場合にも、段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒに対して側方から荷重が加えられるのを防止することができる。

一対の段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒは、左右対称の形状及び構造をなしている。そのため、ここでは左車輪４Ｌのための段差乗り上げ補助機構８Ｌを代表させて説明する。図２Ａ，２Ｂ及び図３に示すように、段差乗り上げ補助機構８Ｌは、補助回動部材１５及びリンク部材１６と、支持力変更器の一具体例を示すダンパ１７と、付勢部材の一具体例を示すコイルばね１８等を有している。

補助回動部材１５は、扇形に形成された板状の部材からなり、扇の要部分には軸穴が形成されていて、その軸穴を回転中心として回動される。この補助回動部材１５の軸穴と反対側は円弧状に湾曲した円弧部１５ａとして形成されている。この補助回動部材１５は、路面上の段差に衝突されることを前提とするものであるため、強度が大きくて比較的質量の大きな材料、例えば、鋳鉄やアルミニウム合金等の金属によって形成されている。この補助回動部材１５の円弧部１５ａには、段差に接触する円弧状支持面を有する接触部２１が設けられている。この接触部２１の円弧状支持面の曲率半径Ｑは、車輪４Ｌの半径Ｒよりも大きく設定されている（Ｑ＞Ｒ）。この接触部２１は、補助回動部材１５が段差に衝突する際の衝撃力を吸収して衝撃を和らげるためのもので、例えば、硬質ゴム等の緩衝材によって形成されている。

このような構成を有する補助回動部材１５は、支持軸２２によってリンク部材１６に回動自在に支持されている。リンク部材１６は、車両本体３又は分割ステップ２Ｌ（２Ｒ）に対して補助回動部材１５を、回動及び高さ位置変更可能に支持するためのものである。そのため、リンク部材１６の長手方向の一側には、分割ステップ２Ｌに回動自在に支持するための第１の軸受部１６ａが設けられている。このリンク部材１６の長手方向の中途部に、補助回動部材１５を支持するための第２の軸受部１６ｂが設けられている。そして、リンク部材１６の長手方向の他側に、ダンパ１７と連結するための第３の軸受部１６ｃが設けられている。

図３に示すように、リンク部材１６の第１の軸受部１６ａと第２の軸受部１６ｂは、それぞれがコ字状に形成された２つの軸受片を有する継ぎ手のような部分からなり、互いの開口側を外側に向けて背中合わせのような状態で連結されている。そして、第２の軸受部１６ｂの一方の軸受片を第１の軸受部１６ａと反対側に延在させると共にくの字状に折り曲げて、その先部に第３の軸受部１６ｃが形成されている。第１の軸受部１６ａの２つの軸受片間には、分割ステップ２Ｌの下面に設けた第１の軸受凸部２２が係合されている。第１の軸受凸部２２には軸受穴が設けられていると共に、これに対応する軸受穴が第１の軸受部１６ａの２つの軸受片に設けられている。これらの軸受穴には回動軸２３が貫通されており、この回動軸２３によってリンク部材１６の一側が分割ステップ２Ｌに回動自在に支持されている。

補助回動部材１５は、支持軸２４によってリンク部材１６の第２の軸受部１６ｂに回動自在に支持されている。即ち、第２の軸受部１６ｂに補助回動部材１５の扇の要部分が介在されており、第２の軸受部１６ｂの２つの軸受片に設けた軸受穴と補助回動部材１５の軸受穴を支持軸２４が貫通している。支持軸２４は、例えば、補助回動部材１５の軸受穴に圧入すると共に両端を補助回動部材１５の両面から突出させ、第２の軸受部１６ｂの２つの軸受片で両端支持するように構成する。

補助回動部材１５の一方の側面部には、コイルばね１８の一端を係止するばね受け孔が設けられている。このばね受け孔に一端が係止されたコイルばね１８は、引っ張り方向に付勢力を発生する引っ張りばねである。このコイルばね１８の他端は、リンク部材１６の第１の軸受部１６ａに設けたばね受け孔に係止されている。このコイルばね１８のばね力により、補助回動部材１５は、常に車両前側である走行方向の前方に付勢されている。そして、第２の軸受部１６ｂの基部によって補助回動部材１５の車両前側（走行方向前方）への回動が阻止されている。

この補助回動部材１５の回動角を検出するための回動角検出器３８Ｌ（３８Ｒ）が、支持軸２３の同軸上に設けられている。回動角検出器３８Ｌ（３８Ｒ）は、支持軸２３に固定された軸部と、その軸部との間の相対的な回転変位量を検出する検出部とによって構成される。この回動角検出器３８Ｌ（３８Ｒ）としては、例えば、ポテンショメータやバリコン構造のセンサ等を適用することができる。この回動角検出器３８Ｌ（３８Ｒ）では、軸部と検出部との間に生じる回転変位量に応じて抵抗値が変化することを利用して、補助回動部材１５が段差に衝突することにより生じる補助回動部材１５の回動角を検出することができる。

ダンパ１７は、内部にオイルや水等の液状媒体が充填されたシリンダ２５と、このシリンダ２５内に摺動可能に保持されたピストンに一端が連結され且つ他端がシリンダ２５の一方の端面を貫通して外部に突出されたピストンロッド２６等を有している。シリンダ２５の他方の端面部は、分割ステップ２Ｌの下面に設けた第２の軸受凸部２７に支持ピン２８によって回動可能に支持されている。そして、ピストンロッド２６の先端は、車両の斜め方向へ延在されたリンク部材１６の第３の軸受部１６ｃに連結ピン２９によって回動可能に連結されている。

このダンパ１７は、補助回動部材１５が段差に衝突するときの速度に応じて、リンク部材１６の第３の軸受部１６ｃを支持する力を変えるものである。即ち、ダンパ１７は、補助回動部材１５の接触部２１が段差に衝突するときの速度が所定速度以上である場合には、シリンダ２５内の液状媒体の粘性によってピストンをロックする。これにより、ダンパ１７の全体を固定して、リンク部材１６を現状位置に保持する。その結果、段差乗り上げ時における段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒに対する依存度が高くなり、段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒを用いた段差乗り上げ動作が実行される。

これに対して、補助回動部材１５の接触部２１が段差に衝突するときの速度が所定速度未満である場合には、シリンダ２５内の液状媒体の粘性抵抗は極めて小さいため、シリンダ２５内のピストンはフリーな状態となり、シリンダ２５内を容易に移動することができる。即ち、ダンパ１７がリンク部材１６を保持する力を小さくし、ダンパ１７の縮退動作を可能として、リンク部材１６の回動を許容する。その結果、段差乗り上げ時における段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒに対する依存度が低くなり、段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒを用いることなく、車輪４Ｌ，４Ｒの駆動力のみによる段差乗り上げ動作が実行される。

即ち、補助回動部材１５の段差への衝突力に応じて、ピストンロッド２６がシリンダ２５内に入り込む。これにより、リンク部材１６が回動軸２３を回動中心として車両後方へ回動されると共に、その回動量に応じて補助回動部材１５が持ち上げられる。しかしながら、この場合には、補助回動部材１５の接触部２１が段差に接触するが、段差からの反力はリンク部材１６によって上方へ受け流され、車両に付加される大部分の荷重が２つの車輪４Ｌ，４Ｒに付加された状態のままとなる。そのため、２つの車輪４Ｌ，４Ｒによる走行が続行され、２つの車輪４Ｌ，４Ｒが段差に衝突して、当該車輪４Ｌ，４Ｒの駆動力による段差乗り上げが行われる。

このダンパ１７による補助回動部材１５の保持特性を、図４Ｄと図５Ｄに示す。図４Ｄ及び図５Ｄは、補助回動部材１５が段差に衝突するときの速度Ｓと、そのときに補助回動部材１５が受ける抗力Ｆとの関係をグラフに表したものである。そのうち、図４Ｄは、車両が所定速度以上の高速で段差に衝突したときのダンパ１７による補助回動部材１５の保持荷重の変化を示している。この場合、衝突速度Ｓ１が所定速度以上の高速であるときには、保持荷重は極めて大きな値となり、ダンパ１７が略ロックされた状態になる。これに対して、図５Ｄは、車両が所定速度未満の低速で段差に衝突したときのダンパ１７による補助回動部材１５の保持荷重の変化を示している。この場合、衝突速度Ｓ２が所定速度未満の低速であるときには、保持荷重は極めて小さな値となり、ダンパ１７が略フリーとなったような状態になる。

ここで、補助回動部材１５が段差に衝突するときの所定速度以上とは、図４Ｄに示す衝突速度Ｓ１を超える速度を言うものとする。また、補助回動部材１５が段差に衝突するときの所定速度未満とは、図５Ｄに示す衝突速度Ｓ２を超えない速度を言うものとする。

このような構成を有する段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒの外側には、盾となってこれらを保護する車輪カバー９Ｌ，９Ｒが設けられている。図１Ａ，１Ｂにおいて二点鎖線で示すように、各車輪カバー９Ｌ，９Ｒは、それぞれの上端縁が分割ステップ２Ｌ，２Ｒの外縁に固定されていて、下方に展開された部分で段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒの側面を覆うようにしている。このとき、車輪カバー９Ｌ，９Ｒの下方には車輪４Ｌ，４Ｒの下部と補助回動部材１５の下部（主に接触部２１）が露出される。

また、車両本体３の内部には、一対の車輪駆動ユニット５Ｌ，５Ｒ等を個別に駆動する左車輪駆動回路３１Ｌ及び右車輪駆動回路３１Ｒと、車両本体３やハンドル７（或いはハンドルポスト６）等の姿勢を検出してそれらの検出信号を出力する姿勢検出ユニット３２と、一対の車輪駆動ユニット５Ｌ，５Ｒ等を駆動制御するための制御信号を出力する制御装置４０等が収納されている。

図６に示すように、姿勢検出ユニット３２は、車両本体３のピッチ角を検出するピッチ角検出器３３と、車両本体３のロール角を検出するロール角検出器３４と、車両本体３のヨー角を検出するヨー角検出器３５と、３軸方向（例えば、Ｘ軸＝走行方向，Ｙ軸＝走行方向と水平方向で直交する方向、及びＺ軸＝走行方向と垂直方向で直交する方向）の加速度を検出する加速度検出器等を備えて構成されている。ピッチ角検出器３３とロール角検出器３４とヨー角検出器３５としては、例えば、ジャイロセンサを適用することができる。

ジャイロセンサは、車両本体３のピッチ軸（一対の車輪４Ｌ，４Ｒの車軸に相当する軸）と、ロール軸（車両本体３の中心を通り、車両の走行方向と平行をなす軸）と、ヨー軸（車両本体３の中心を通り、車両が走行する路面と垂直をなす軸）の少なくともいずれか１つの軸に関する角速度を検出するものである。また、姿勢検出ユニット３２の加速度検出器は、車両本体３を３軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）で現したときの少なくともいずれか１つの軸に関する加速度を検出するものである。なお、ピッチ角とは、ピッチ軸を回動中心として車両本体３が前後方向へ回動する角度を言う。また、ロール角とは、ロール軸を回動中心として車両本体３が左右方向へ回動する角度を言う。更に、ヨー角とは、ヨー軸を回動中心として車両本体３が水平方向へ回動する角度を言う。

制御装置４０は、姿勢検出ユニット３２からの検出信号と、操作リングの旋回状態検出器３７からの検出信号と、左右の補助回動部材の回動角検出器３８Ｌ、３８Ｒからの検出信号等の入力情報に基づいて所定の演算処理を実行し、必要な制御信号を左右の車輪駆動回路３１Ｌ、３１Ｒに出力して左右の車輪駆動ユニット５Ｌ，５Ｒを駆動制御する。この制御装置４０は、例えば、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を有する演算回路４１と、プログラムメモリやデータメモリその他のＲＡＭやＲＯＭ等を有する記憶装置４２等を備えて構成されている。制御装置４０には、バッテリーを有する電源４４と左右の車輪駆動回路３１Ｌ，３１Ｒが接続されていて、それらは非常停止スイッチ４５を介して互いに接続されている。

左右の車輪駆動回路３１Ｌ，３１Ｒは、左右の車輪４Ｌ，４Ｒの回転速度や回転方向等を個別に制御するもので、これらに左右の車輪駆動ユニット５Ｌ，５Ｒが個別に接続されている。各車輪駆動ユニット５Ｌ，５Ｒには、それぞれが有する駆動モータの回転角度を検出する角度検出器が設けられている。これら角度検出器からの各車輪４Ｌ，４Ｒの状態に関する検出信号も、それぞれ制御装置４０に供給されている。

この左右の車輪４Ｌ，４Ｒを駆動制御するため制御装置４０には、前述したように左右の補助回動部材１５，１５の傾斜角度である回動角を検出する左右の回動角検出器２４Ｌ，２４Ｒからの検出信号と、旋回操作リング１１の回動操作量を検出する旋回状態検出器３７からの検出信号と、車両本体３のピッチ角とロール角とヨー角及び加速度等を検出する姿勢検出ユニット３２からの検出信号とがそれぞれ供給されている。これらの検出信号に基づき制御装置４０が所定の演算処理を実行し、左右の車輪４Ｌ，４Ｒの回転数や回転方向を制御して、平行二輪車１の直進走行や旋回走行を安定性よく制御する。

図７は、段差乗り上げ時における駆動車輪４Ｌ，４Ｒの空転を防止するためのフローチャートを示す図である。図７に示す制御プログラムは、例えば、割り込み処理によって実行される。なお、左右の車輪４Ｌ，４Ｒに対応して設けた左右の段差乗り上げ補助機構８Ｌ、８Ｒは、同一のものを左右対称に配置したものであり、その内容に違いが無く共通であるため、左右の区別を省略して説明する。

ステップＳ１の初期状態では、車輪駆動ユニット５Ｌ，５Ｒのモータの角速度を検出すると共に、段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒの補助回動部材１５の初期取付角度（初期位置）を検出する。この場合、モータの角速度はモータ角度検出器からの検出信号によって検出され、モータ角速度Ｍvel_0＝ω_0である。また、補助回動部材１５の初期状態の取付角度は回動角検出器２４Ｌ，２４Ｒによって検出され、補助回動部材角Ｒpos_0＝θr_0である。ここで、補助回動部材１５の取付角度は、図２Ａにおいて、反時計方向の回転をプラスとする。

次に、ステップＳ２に移行して、走行時に所定のサンプリング間隔Δｔによってモータの状態（モータ角速度ω_n）と補助回動部材１５の状態(補助回動部材角θr_n)に関する情報を取得し、制御装置４０の記憶装置４２に記憶する。このとき、モータ角速度Ｍvel_n＝ω_n、補助回動部材角Ｒpos_n＝θr_nである。

次に、ステップＳ３に移行して、補助回動部材１５の取付角度が初期取付角度から変化していないか否かを判定する。この判定は、補助回動部材１５の現在の取付角度Ｒpos_nと初期の取付角度Ｒpos_0とを比較し、補助回動部材１５の取付角度が初期状態と異なっているかどうか、即ち、路面上の段差に接触部２１が接触して補助回動部材１５が回動を始めたかどうかを検出する。この場合に、補助回動部材１５の接触部２１が段差に接触すると、車輪４Ｌ，４Ｒに懸かる重量（車両自体の重量＋搭乗者の重量）が補助回動部材１５側に移行し始めるため、車輪４Ｌ，４Ｒに浮き上がり状態が発生し始めるときを判断することができる。この判定において、補助回動部材１５の取付角度が初期状態と同じであるときには、ステップＳ２に戻る。一方、補助回動部材１５の取付角度が初期状態と異なっているときには、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４では、段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒを利用して段差への乗り上げ動作を実行するため、車輪４Ｌ，４Ｒの回転規制を行う。この車輪回転規制は、補助回動部材１５が段差に当たることによって補助回動部材１５の取付角度に変化が生じ（Ｒpos_0＜Ｒpos_n）、車輪４Ｌ，４Ｒが浮き上がり状態となるため、その車輪４Ｌ，４Ｒの駆動力を減少側に制御するものである。このステップＳ４では、まず、補助回動部材１５の取付角度Ｒpos_nを検出し、その検出値を数式（１）に代入して、回転規制すべきモータ角速度Ｍvel_nを算出する。

〔数１〕
Ｍvel_n＝Ｍvel_n×（１−（--１／ｋｍ）×Ｒpos_n））
ここで、数式１中のｋｍは、車輪４Ｌ，４Ｒの回転速度が段差衝突時の速度以下となるように予め決定された係数である。このような係数ｋｍの逆数を取付角度Ｒpos_nに掛け合わせ、その掛け算値を１から引いた値に、それまでのモータ角速度Ｍvel_nを掛け合わせる。これを新たなモータ角速度Ｍvel_nに置き換えることにより、段差衝突時の速度以下の新たなモータ角速度Ｍvel_nに規制して、車輪４Ｌ，４Ｒを駆動制御する。その後、ステップ２に戻り、ステップ２からステップ４までの処理を繰り返す。

このような構成を有する平行二輪車１は、例えば、次のようにして走行することができる。図４Ａ〜４Ｃは、乗り越え可能な所定速度以上で段差ＳＴに突入した場合（高速走行状態）の説明図である。補助回動部材１５の接触部２１が段差ＳＴに衝突すると、図４Ｄに示すように、ダンパ１７が大きな抗力を発生し、ピストンロッド２６がロックされたような状態になる。これにより、ダンパ１７が現在位置に保持され、同様に、リンク部材１６が現在位置でその姿勢を維持するように保持される。そのため、段差ＳＴから補助回動部材１５に入力される衝突による外力が、分割ステップ２Ｌ，２Ｒを含む三角形の一辺をなすように保持されるリンク部材１６によって受け持たれる。

そのため、図４Ａに示すように、段差ＳＴへの衝突による外力によって補助回動部材１５が、リンク部材１６に設けた支持軸２４を回動中心として反時計方向に回動する。この補助回動部材１５の回動により、図４Ｂに示すように、車輪４Ｌ，４Ｒが持ち上げられると共に、その持ち上げられた状態のままで車輪４Ｌ，４Ｒが段差ＳＴに接触する。その結果、図４Ｃに示すように、車輪４Ｌ，４Ｒの回転力が段差ＳＴに伝達され、その回転力によって車輪４Ｌ，４Ｒが段差ＳＴの上に完全に乗り上がる。車輪４Ｌ，４Ｒが段差ＳＴの上に乗り上がると、補助回動部材１５の接触部２１が段差ＳＴから離れ、段差ＳＴによる補助回動部材１５を支持する力が解除される。そのため、補助回動部材１５は、コイルばね１８のばね力により当初の走行方向前方に付勢された状態に復帰する。

この段差乗り上げの際、車輪４Ｌ，４Ｒは一時的に浮き上がった状態になるが、このときには前述したような車輪空転防止プログラムが実行され、車輪４Ｌ，４Ｒが、段差衝突時の速度以下となるよう減速側に制御される。そのため、車輪４Ｌ，４Ｒの空転を防止して、車輪４Ｌ，４Ｒが高速で空回りするのを防ぐことができる。このようにして、補助回動部材１５が段差ＳＴに対して所定速度以上の衝突速度Ｓ１で衝突する場合には、段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒが働くことになり、比較的小さな車輪駆動力であっても、段差ＳＴを容易に乗り越えることができる。

これに対して、図５Ａ〜５Ｃは、乗り越え可能な所定速度未満で段差ＳＴに突入した場合（低速走行状態若しくは停止から走行を開始した状態）の説明図である。この場合に、図５Ａに示すように、補助回動部材１５の接触部２１が段差ＳＴに衝突すると、図５Ｄに示すように、衝突速度が遅いためにダンパ１７の抗力が小さくなり、リンク部材１６を保持するだけの十分に大きな抗力がダンパ１７には発生しない。そのため、図５Ｂに示すように、ピストンロッド２６が後退してシリンダ２５内に入り込み、ダンパ１７の全長が短くなる。これにより、リンク部材１６が、回動軸２３を回動中心として図５Ａにおいて反時計方向に回動され、補助回動部材１５を支持する支持軸２４が持ち上げられる。その結果、支持軸２４を回動中心とした補助回動部材１５の接触部２１における円弧面両側の高さ方向の差が無くなり、大きな抵抗力を生ずることなく後方へ回動される。

そのため、低速走行の場合には、段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒが働くことなく、車輪４Ｌ，４Ｒがそのまま駆動力を路面に伝達して走行し、その段差ＳＴに車輪４Ｌ，４Ｒが衝突する。その結果、車輪駆動ユニット５Ｌ、５Ｒによって回転駆動される車輪４Ｌ，４Ｒの回転力により、そのまま車輪４Ｌ，４Ｒが段差ＳＴに乗り上がる。そして、車輪４Ｌ，４Ｒが段差ＳＴの上に乗り上がると、補助回動部材１５の接触部２１が段差ＳＴから離れ、段差ＳＴによる補助回動部材１５の支持力が解除される。これにより、補助回動部材１５が、コイルばね１８のばね力によって当初の走行方向前方に付勢された状態に復帰する。

かくして、低速若しくは停止状態からの段差乗り上げ時には、車輪４Ｌ，４Ｒの駆動力のみによって段差ＳＴへの乗り上がりが実行される。これに対し、段差ＳＴへの衝突速度が所定速度以上ある場合には、段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒを使い、少ない衝突衝撃の下に比較的小さな駆動力で段差ＳＴに容易に乗り上がることができる。

以上説明したように、平行に配置された２輪で走行する平行二輪車において段差を乗り上げる場合、一般的には、全ての車輪で同時に段差を乗り上げるため、平行二輪車の重量と搭乗者の重量を加えた全ての荷重を乗り上げられるだけの駆動力が動力源において必要であり、平地走行時に必要な駆動トルクに比べて３倍〜４倍もの大きな駆動トルクが必要となる。これに対して、本願発明の平行二輪車によれば、段差乗り上げ時だけに必要とされる大きな駆動トルクを、段差乗り上げ補助機構８Ｌ，８Ｒによって小さくすることができ、駆動モータを含めた装置全体の小型化と低消費エネルギ化を図ることができる。

また、本願発明の平行二輪車によれば、乗り心地の見地においても、段差衝突時、駆動車輪より高い位置に配置された補助回動部材により見かけ上、段差が低くなる。しかも、補助回動部材の大きな車輪径（円弧状支持面の曲率半径）で段差に乗り上げることになるので、より滑らかに段差乗り上げが可能となる。このことは、平行二輪車の走破性能としても、駆動車輪の車輪径で決まってくる段差よりも高い段差の乗り上げを可能とすることができる。

以上説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、例えば、前記実施例においては、車両本体として略直方体からなる筐体を適用した例について説明したが、二枚の板体を平行に配置して平行リンク式の車両本体として構成することができる。更に、ハンドルの把持部をコ字状に形成した例について説明したが、把持部は一文字であってもよく、また、把持部を楕円形や円形として形成したり、その他のハンドル形状を適用できることは勿論である。また、前記実施例では、段差乗り上げ補助機構をステップベースに取り付けた例について説明したが、段差乗り上げ補助機構を車両本体に取り付けることもできる。このように、本願発明は、その要旨を変更しない範囲で各種の変更実施が可能である。

本発明の平行二輪車の第１の実施の例を示すもので、図１Ａは正面図、図１Ｂは側面図である。図１Ａ，１Ｂに示す平行二輪車の要部を拡大したもので、図２Ａは図１Ａの要部拡大図、図２Ｂは図１Ｂの要部拡大図である。図１Ａ，１Ｂに示す平行二輪車の段差乗り上げ補助機構に係るリンク部材とダンパの平面図である。図１Ａ，１Ｂに示す平行二輪車に係る段差乗り上げ補助機構の高速走行時における動作等を説明するもので、図４Ａは段差乗り上げ前の状態、図４Ｂは段差乗り上げ時の状態、図４Ｃは段差乗り上げ後の状態、図４Ｄはダンパによる補助回動部材の保持荷重を示す、それぞれ説明図である。図１Ａ，１Ｂに示す平行二輪車に係る段差乗り上げ補助機構の低速走行時における動作等を説明するもので、図５Ａは段差乗り上げ前の状態、図５Ｂは段差乗り上げ時の状態、図５Ｃは段差乗り上げ後の状態、図５Ｄはダンパによる補助回動部材の保持荷重を示す、それぞれ説明図である。本発明の平行二輪車の第１の実施の例に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。図６に示す制御装置による車輪空転防止制御を行うための割り込み処理によるフローチャートである。

符号の説明

１‥平行二輪車、２Ｌ，２Ｒ‥分割ステップ（ステップベース）、３‥車両本体、４Ｌ，４Ｒ‥車輪、５Ｌ，５Ｒ‥車輪駆動ユニット（車輪駆動部）、７‥ハンドル、８Ｌ，８Ｒ‥段差乗り上げ補助機構、１５‥補助回動部材、１６‥リンク部材、１７‥ダンパ（支持力変更器）、１８‥コイルばね（付勢部材）、２１‥接触部（円弧状支持面）、２３‥回動軸、２４‥支持軸、２９‥連結ピン、３１Ｌ，３１Ｒ‥車輪駆動回路、３２‥姿勢検出ユニット、３７‥旋回状態検出器、３８Ｌ，３８Ｒ‥回動角検出器、４０‥制御装置、ＳＴ‥段差

Claims

運転者が搭乗するステップベースと、
前記ステップベースを支持する車両本体と、
同一軸心線上において互いに平行に配置されると共に前記車両本体に回転可能に支持された一対の車輪と、
前記一対の車輪を独立して回転駆動する一対の車輪駆動部と、
前記一対の車輪の各車輪に対応して設けられると共に段差に衝突する速度に応じて当該段差への乗り上げ動作の依存度を変える一対の段差乗り上げ補助機構と、を備え、
前記一対の段差乗り上げ補助機構は、車輪の半径よりも大きな曲率半径を有する円弧支持面を具え且つ回動中心を前記車輪の回転中心よりも車両前側に配置した補助回動部材と、前記ステップベース又は前記車両本体に一端が回動可能に支持されると共に前記補助回動部材を前記走行方向と直交する方向に回動中心軸を向けて回動可能に支持するリンク部材と、前記段差に前記補助回動部材が衝突する速度に応じて前記リンク部材の他端を支持する力を変える支持力変更器と、をそれぞれ有することを特徴とする平行二輪車。
前記支持力変更器は、前記補助回動部材が前記段差に衝突する速度が所定速度以上の場合には前記リンク部材を現状位置に保持し、前記衝突する速度が所定速度未満の場合には前記リンク部材を保持する力を小さくしてリンク部材の回動を許容するダンパであることを特徴とする請求項１記載の平行二輪車。
前記補助回動部材を前記走行方向の前側に付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の平行二輪車。
前記補助回動部材の回動角度を検出して角度検出信号を出力する回動角検出器を設けたことを特徴とする請求項１記載の平行二輪車。