JP6099485B2 - 倒立振子型車両 - Google Patents

Description

本発明は、倒立振子型車両に係り、主輪に加えて旋回を容易にするための副輪を備えた倒立振子型車両に関する。

倒立振子型車両として、車体フレームと、複数の回転自在の従動ローラを当該従動ローラの回転軸線が円環状をなすように組み合わせてなる主輪と、前記車体フレームに前記主輪の回転軸線と概ね同軸をなして前記主輪の両側に位置するように回転可能に支持され、前記従動ローラに対してねじれの関係をもって接触するように配置された複数の回転自在な駆動ローラを備えた左右の駆動ディスクと、前記左右の駆動ディスクを個別に駆動する駆動手段とを有する倒立振子型車両が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に係る倒立振子型車両は、左右の駆動ディスクを回転させ、主輪を左右に延びる軸線を中心として回転させることによって前後に移動することができる。また、倒立振子型車両は、左右の駆動ディスクに速度差をつけて回転させ、従動ローラを回転させることによって左右に移動することができる。このように、倒立振子型車両は前後左右のいずれの方向にも走行することができる。

特開２０１１−６３２４３号公報

しかしながら、特許文献１に係る倒立振子型車両は、前後左右への移動を得意とするものの、左右への旋回（回頭）が難しいという問題がある。この問題に対して、主輪に加えて副輪を設け、副輪による床面との摩擦力や副輪による駆動力によって、倒立振子型車両を旋回させることが考えられる。このような倒立振子型車両では、車体フレームに対して上下方向に回動可能に設けられた副輪アームに副輪を支持させ、副輪を自重によって接地させる構成が考えられる。しかしながら、この構成では、副輪アームを押し下げるような何らかの外力が副輪アームに加わる場合を想定すると、副輪の回転軸や回転軸の支持構造の耐荷重性を確保するために、副輪が必要以上に大型化する。

本発明は、以上の背景を鑑みてなされたものであって、倒立振子型車両において、副輪アームに何らかの下方へ押し下げるような外力が加わった場合であっても、副輪に過大な荷重が加わらないようにすることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、前後左右に移動可能な主輪（３）及び前記主輪に支持された車体フレーム（２）を有する倒立振子型車両（１）において、前記車体フレーム（２）に上下に回動可能に支持された副輪アーム（１０１）と、前記副輪アームに支持され、接地する副輪（５）とを有し、前記副輪は、変形可能な付勢装置（１２９）を介して支持され、前記副輪アームに対して所定の位置に付勢され、前記副輪アームに下方への荷重が加わったときに、前記付勢装置が変形し、前記副輪アームの少なくとも一部が接地することを特徴とする。

この構成によれば、副輪を支持する副輪アームが変形可能な付勢装置を有するため、副輪アームに何らかの下方へ押し下げるような外力が加わった場合には、付勢装置が変形し、副輪アームが床面に突き当たる。そのため、副輪アームを床面側に押す荷重が、副輪、及び副輪と副輪アームとの接合部に加わることが避けられる。これにより、副輪及び副輪アームに求められる耐荷重性を最小限に抑えて、副輪まわりを軽量かつコンパクトにすることができる。

上記発明において、前記副輪アームは屈曲可能な少なくとも１つの関節部（１０２、１１６）を備え、前記付勢装置は前記関節部を所定の角度に付勢するとよい。

この構成によれば、副輪アームの変形部分及び変形方向が定まり、副輪アームによる副輪の支持構造が安定する。

上記発明において、前記副輪の前記主輪から水平方向に最も離れた最端部（Ｒ）は、鉛直方向において前記関節部よりも上方に配置されているとよい。

この構成によれば、倒立振子型車両が走行中に副輪の最端部側から障害物に衝突した場合に、副輪アームの副輪側が上方へと円滑に回動することができるため、副輪は上方に移動して障害物を円滑に乗り越えることができる。

上記発明において、前記副輪アームの前記車体フレームに対する回動軸（１１１）と、前記最端部とを結ぶ線分（Ｌ１）よりも下方に前記関節部が位置するとよい。

この構成によれば、副輪アームに加わる下方への荷重の方向と、副輪アームの関節部が副輪アームの両端部に対して突出する方向とが一致するため、車体フレームが副輪アームを押すときに関節部が円滑に屈曲し易くなる。また、副輪アームに下方への荷重が加わった際に、比較的早い段階で副輪アームを床面に当接させることができる。また、倒立振子型車両の走行中において、床面上の障害物が副輪に接触した場合に、関節部が屈曲して副輪が障害物を乗り越え易くなる。

上記発明において、前記副輪アームは、前記車体フレームに回動可能に支持された第１副輪アーム（１０３）と、第１副輪アームに所定の回動範囲で回動可能に支持された第２副輪アーム（１０４）とを有し、前記付勢装置は、前記第１副輪アーム及び前記第２副輪アーム間に設けられたばね（１２９）であり、前記第２副輪アームの前記副輪側の端部を、前記第１副輪アーム側の端部に対して床面側に付勢するとよい。

この構成によれば、副輪アームは、簡素な構成に形成され、荷重を受けていない通常時には床面から離れた位置に維持され、荷重を受けた際に屈曲して接地することができる。

上記発明において、前記副輪は、回転可能に前記副輪アームに支持されたホイール（１５１）と、前記ホイールの外周部に前記ホイールの接線を中心として回転可能に支持された複数のフリーローラ（１５３）とを有し、前記ホイールは電動モータ（１３３）によって駆動されるようにしてもよい。

この構成によれば、副輪のホイールが回転することによって、倒立振子型車両を旋回させることができる。また、副輪はフリーローラを有するため、ホイールが回転しない場合にもフリーローラが回転することによって、副輪は倒立振子型車両の走行抵抗とならない。

上記発明において、前記関節部は、前記電動モータの下方に配置されているとよい。

この構成によれば、関節部が屈曲する際にも電動モータと床面との接触が避けられる。また、関節部が副輪アームの両端に対して下方に突出して配置された場合には、電動モータは関節部の突出部の裏側（上方）に配置されることによって、スペースの有効利用が可能になる。

上記発明において、前記副輪アームは、前記車体フレームが前記副輪側に傾斜した際に接地する部分に、可撓性を有し、着脱可能なスキッドプレート（１２０）を有するとよい。

この構成によれば、副輪アームはスキッドプレートを介して床面に接地するため、副輪アームと床面との滑りが抑制される。これにより、副輪アームは、床面に対して車体フレームを安定性良く支持することができる。また、スキッドプレートを介して副輪アームが床面に接触するため、床面に傷を付け難くなる。また、スキッドプレートは、着脱可能であるため、摩耗した場合には取り替えが可能である。

以上の構成によれば、倒立振子型車両において、副輪アームに下方への荷重が加わった場合であっても、副輪に過大な荷重が加わらないようにすることができる。

実施形態に係る倒立振子型車両の斜視図 倒立振子型車両の側面図 ホイールカバーを取り外した状態の倒立振子型車両の側面図 ホイールカバーを取り外して示す倒立振子型車両の正面図 車体フレームの斜視図 副輪アーム及び副輪ユニットの斜視図（電動モータ、回転角センサ及び副輪カバーを省略して示す） 副輪アーム及び副輪ユニットの平面図（電動モータ、回転角センサ及び副輪カバーを省略して示す） 初期形態における副輪アーム及び副輪ユニットの断面図（電動モータ、回転角センサ及び副輪カバーを省略して示す） 屈曲後形態における副輪アーム及び副輪ユニットの断面図（電動モータ、回転角センサ及び副輪カバーを省略して示す） 倒立振子型車両の側面図であって、第１副輪アームの変形例を示す 一部変形実施形態の初期形態における副輪アーム及び副輪ユニットの断面図（電動モータ、回転角センサ及び副輪カバーを省略して示す） 一部変形実施形態の変形後形態における副輪アーム及び副輪ユニットの断面図（電動モータ、回転角センサ及び副輪カバーを省略して示す）

以下に、図面を参照して本発明の倒立振子型車両の実施形態を説明する。以下の説明では、倒立振子型車両に着座した乗員（搭乗者）を基準として各方向を定める。

（全体構成）
図１は実施形態に係る倒立振子型車両の斜視図であり、図２は倒立振子型車両の側面図であり、図３はホイールカバーを取り外した状態の倒立振子型車両の側面図であり、図４はステップユニットが収納状態にあり、ホイールカバーを取り外して示す倒立振子型車両の正面図である。図１〜図４に示すように、倒立振子型車両１は、車体骨格をなす車体フレーム２と、主輪３を含む主輪ユニット４と、副輪５を含む副輪ユニット６と、主輪ユニット４を駆動する駆動ユニット７と、駆動ユニット７及び副輪ユニット６を制御する電装ユニット８と、電装ユニット８に電力を供給するバッテリパック９と、乗員が着座するためのサドルユニット１１とを有する。

（車体フレーム）
図５は、車体フレームの斜視図である。図１〜図５に示すように、車体フレーム２は、上下に延びる左右一対のサイドポスト２１と、左右に延び、左右のサイドポスト２１を連結するアッパビーム２２及びミドルビーム２３とを有している。アッパビーム２２は、直線状に延び、左右両端が左右のサイドポスト２１の上端部に接合されている。ミドルビーム２３は、アッパビーム２２よりも下方に配置され、左右両端が左右のサイドポスト２１の中間部に接合されている。ミドルビーム２３は、長手方向における中間部が左右両端よりも前方に突出するように湾曲して形成されている。サイドポスト２１、アッパビーム２２、及びミドルビーム２３は、鋼製のパイプ材から形成され、ボルト締結や溶接によって互いに接合されている。以下、特に限定しない限り、接合との語は、ボルト締結や溶接等の公知の接合手法を含むものとする。他の実施形態では、サイドポスト２１、アッパビーム２２、及びミドルビーム２３は、プレス鋼板等の公知の材料から形成されてよい。

左右のサイドポスト２１の下端部には、主輪ユニット４を支持する車軸２５に支持されるマウント部材（車軸支持部材）２６がそれぞれ接合されている。車軸２５及びマウント部材２６は車体フレーム２の一部をなす。マウント部材２６は、車軸孔（不図示）が形成されたマウント基部３１と、マウント基部３１から上方に延びるポスト接合部３２と、マウント基部３１から下方に延びるステップ接合部３３とを有している。ポスト接合部３２は、各サイドポスト２１の下端部に接合されている。左右の車軸孔は、それぞれ左右に貫通するように形成され、互いに同軸に配置されている。車軸孔の内径は、車軸２５の外径よりも小さく形成されている。車軸孔には車軸締結ボルト２８が挿通される（図４参照）。車軸締結ボルト２８の軸部は、左右方向における外側からワッシャ２９及び車軸孔を貫通し、車軸２５の端部に螺着することによって、車軸２５をマウント部材２６に回転不能に締結している。左右のステップ接合部３３は、マウント基部３１から下方に延びた後、左右方向において互いに離間する方向に延びている。左右のステップ接合部３３の下端間には、後述するステップユニット３５が掛け渡されている。

アッパビーム２２には左右一対の第１ブラケット３７が前方に突出するように接合され、ミドルビーム２３には左右一対の第２ブラケット３８が前方に突出するように接合されている。第１及び第２ブラケット３７、３８には駆動ユニット７がボルト締結され、駆動ユニット７は左右のサイドポスト２１の上部前方に配置されている。

アッパビーム２２には、左右一対の第３ブラケット３９が後方に突出するように接合されている。第３ブラケット３９にはバッテリパック９を支持するためのバッテリケース４１が接合され、バッテリケース４１は左右のサイドポスト２１の上部後方に配置される。バッテリケース４１は、後方に向けて開口する箱形に形成され、内部にバッテリパック９とのコネクタ（不図示）を有している。バッテリパック９は、後方からバッテリケース４１に挿入されることによって、バッテリケース４１に支持されると共に、コネクタに接続されている。

左右のサイドポスト２１の上下方向における中間部には、ボルトボスである電装ユニット接合部４３が設けられている。電装ユニット接合部４３には、電装ユニット８の外殻をなす電装ケース４４がボルト締結され、電装ケース４４はバッテリケース４１の直下、すなわちサイドポスト２１の上部後方に配置されている。

（主輪ユニット）
図４に示すように、主輪ユニット４は、左右のマウント部材２６間、及び左右のサイドポスト２１間に配置されている。主輪ユニット４は、車幅方向（左右方向）に水平に延在する車軸２５と、車軸２５の外周に互いに独立して回転可能に支持された左右の駆動ディスク５０と、車軸２５によって挿通されると共に、左右の駆動ディスク５０間に配置された環状の主輪３と、左右の駆動ディスク５０に接合されたコグベルト用の左右の従動プーリ５１とを有する。左右の駆動ディスク５０と左右の従動プーリ５１とは、全て車軸２５の軸線を共通軸線として同一軸線上にある。車軸２５の外周には、左右一対の段部（不図示）が軸線方向に所定の間隔をおいて形成されている。左右の駆動ディスク５０は、車軸２５に螺着されるナット（不図示）と段部と間に保持され、車軸２５の軸線方向における位置が定められている。

主輪３は、倒立振子制御に基づき駆動される駆動輪であり、金属製の円環部材５３と、円環部材５３の外周に取り付けられた複数個の従動ローラ５４（フリーローラ）とにより構成され、従動ローラ５４において接地する。従動ローラ５４は、円環部材５３の外周に回転可能に装着された円筒状の金属製の基部（符号省略）と、基部の外周に加硫接着された円筒状のゴム製の外周部（符号省略）とにより構成されている。従動ローラ５４は、円環部材５３の環方向（円周方向）に複数個設けられ、各々自身の配置位置における円環部材５３の接線を回転中心として個々に回転（自転）可能になっている。つまり、主輪３は、独立して自転可能な複数個の従動ローラ５４を、円環をなすように組み合わせてなる。厳密には、複数個の従動ローラ５４は、自身の個数に応じた角数の多角形をなすように組み合わせて主輪３をなす。

左右の駆動ディスク５０は、円環部材５３の中心半径より小さい外径の円盤形をなし、その外周部は略円錐台形をなす。駆動ディスク５０の外周部には、周方向に等間隔をおいて複数の金属製の駆動ローラ５８が回転可能に支持されている。左側の駆動ディスク５０の駆動ローラ５８と右側の駆動ディスク５０の駆動ローラ５８とは、左右対称形をなすように配置され、各駆動ローラ５８の回転中心は駆動ディスク５０の回転中心に対してねじれの関係となるように配置されている。これにより、左右の駆動ローラ５８は、左右対称形をなし、はすば歯車の歯すじに似た傾斜配置となっている。

左右の駆動ディスク５０は、主輪３を左右両側より挟むように配置され、主輪３を略同一軸線上（同心）に支持する。これにより、主輪３は左右の駆動ディスク５０間に支持される。

駆動ディスク５０の駆動ローラ５８の外周部は、主輪３の従動ローラ５４の外周部に押し付けられた状態で接触している。左右の駆動ディスク５０の駆動ローラ５８が左右両側から従動ローラ５４を挟むことにより、主輪３は左右の駆動ディスク５０の間に無軸状態で支持され、左右の駆動ディスク５０と共に自身の中心を回転軸として回転（公転）可能となっている。以上のようにして、左右の駆動ディスク５０、左右の従動プーリ５１、車軸２５及び主輪３による主輪ユニット４としての組立体が構成される。主輪ユニット４は、左右のマウント部材２６間に配置され、ワッシャ２９及び車軸孔を貫通し、車軸２５の端部に接合される車軸締結ボルト２８によってマウント部材２６の内側に締結される。車軸締結ボルト２８の頭部はマウント部材２６から左右外方へと突出している。

（駆動ユニット）
駆動ユニット７は、左右一対の電動モータ６１と、減速機構６２と、左右一対のコグベルト用の駆動プーリ６３とを有する。減速機構６２は、１つのギヤケース６４と、ギヤケース６４内に支持された左側の電動モータ６１用のギヤ列（不図示）と、ギヤケース６４内に支持された右側の電動モータ６１用のギヤ列（不図示）とを有する。左右の電動モータ６１は、ギヤケース６４の左右の側部に、ギヤケース６４を挟んで互いに回転軸が同軸となるように接合されている。減速機構６２における２つのギヤ列の各出力軸（不図示）は、互いに同軸にギヤケース６４の左右の側部から突出している。各ギヤ列の出力軸は、左右の電動モータ６１の回転軸と平行に配置されており、左側の電動モータ６１に対応したギヤ列の出力軸は左方に突出し、右側の電動モータ６１に対応したギヤ列の出力軸は右方に突出している。駆動プーリ６３は、各ギヤ列の出力軸に接合されている。

ギヤケース６４が第１ブラケット３７及び第２ブラケット３８にボルト締結されることによって、駆動ユニット７は車体フレーム２に支持される。駆動ユニット７は車体フレーム２に支持された状態で、駆動ユニット７は左右のサイドポスト２１の上部前方に配置され、主輪ユニット４の前部上方に配置されている。左右の電動モータ６１は、左右のサイドポスト２１の前方に配置され、左右のサイドポスト２１よりも左右外方へと突出している。左右の駆動プーリ６３は、左右の電動モータ６１に対して前方かつ下方に配置され、左右の従動プーリ５１の上方に配置されている。左右において対応する駆動プーリ６３及び従動プーリ５１には無端のコグベルト６６が掛け渡されている。駆動プーリ６３は、従動プーリ５１に対して直径が小さく、かつ歯数が少なく設定されている。これにより、左側の電動モータ６１の回転力は、減速機構６２の左側のギヤ列、左側の従動プーリ５１、コグベルト６６、左側の従動プーリ５１を介して左側の駆動ディスク５０に伝達される。同様に、右側の電動モータ６１の回転力は、減速機構６２の右側のギヤ列、右側の従動プーリ５１、コグベルト６６、右側の従動プーリ５１を介して右側の駆動ディスク５０に伝達される。

主輪３、左右の駆動ディスク５０、左右の従動プーリ５１、左右の駆動プーリ６３、及びコグベルト６６を覆うように合成樹脂製のホイールカバー６７が設けられている。ホイールカバー６７の下部は、開口を有しており、主輪３の下部が外部に露出している。

（ステップユニット）
図１〜図４に示すように、ステップユニット３５は、乗員の足裏を支持するためのフットステップ７１と、フットステップ７１に設けられたスタンド装置７２とを有する。スタンド装置７２は、倒立振子制御が行われない不使用時に倒立振子型車両１を起立状態に維持するために使用される。フットステップ７１は、ホイールカバー６７の前方を左右に延在する前端部と、前端部の左端及び右端からそれぞれ後方に延びる左右一対の側部とを有し、各側部の後端部において左右のマウント部材２６のステップ接合部３３にボルト締結されている。

スタンド装置７２は、起立位置と収納位置との間で回動可能にフットステップ７１に支持された左右一対のスタンドアーム７４と、各スタンドアーム７４を収納位置から起立位置に回動させる起立用レバー７５と、各スタンドアーム７４を起立位置から収納位置に回動させる左右一対の収納用レバー７６とを有している。起立用レバー７５及び左右の収納用レバー７６は、それぞれフットステップ７１に回動可能に支持されており、各リンク部材（符号省略）を介して左右一対のスタンドアーム７４に連結されている。乗員は、起立用レバー７５及び左右の収納用レバー７６を踏み込み操作することによって、スタンドアーム７４を起立位置と収納位置との間で回動させることができる。左右のスタンドアーム７４は、起立状態において、車体フレーム２を前傾させた場合に床面Ｓに当接する。

（サドルユニット）
図１〜図４に示すように、サドルユニット１１は、乗員の臀部を支持するサドル８４と、サドル８４を車体フレーム２に支持するサドルポスト８５とを有している。サドル８４は、骨格（底板）をなす板状のベース８６と、ベース８６の上部に取り付けられた可撓性のパッド８７とを有している。左右一対のサドルポスト８５は、上下に延びる柱状をなし、その上端がベース８６の下部に接合されている。左右のサドルポスト８５は、左右のサイドポスト２１の上端開口に挿入され、サイドポスト２１に支持される。左右のサイドポスト２１の上端付近には、サイドポスト２１を径方向に貫通する調整ねじ８８が螺着されている。左右のサドルポスト８５には、直径方向に貫通し、調整ねじ８８を受容する受容孔（不図示）が形成されている。受容孔は、サドルポスト８５の長手方向に沿って複数形成されている。調整ねじ８８が通過する受容孔を選択することによって、サイドポスト２１に対するサドルポスト８５の挿入深さが選択される。すなわち、サイドポスト２１に対するサドル８４の高さを調整することができる。

（電装ユニット）
電装ユニット８は、いずれも図示しない主輪ＰＤＵ、副輪ＰＤＵ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、及びＩ／Ｏインターフェースと、ジャイロセンサ９１とを有している。主輪ＰＤＵは駆動ユニット７を制御するための主輪制御用パワードライブユニットであり、副輪ＰＤＵは副輪ユニット６を制御するための副輪制御用パワードライブユニットである。ＤＣ−ＤＣコンバータは、バッテリパック９から供給される直流電圧を所定の直流電圧に降圧する。ジャイロセンサ９１は、所定の軸線（例えば、鉛直線）に対する車体フレーム２の傾斜角及び角速度を検出する。主輪ＰＤＵ、副輪ＰＤＵ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、及びＩ／Ｏインターフェースは、箱形の電装ケース４４内に収容されている（図１参照）。

電装ケース４４は、左右のサイドポスト２１に設けられた電装ユニット接合部４３にボルト締結され、バッテリケース４１の下方かつ主輪ユニット４の上方に配置される。側方から見て電装ケース４４は、大部分が左右のサイドポスト２１よりも後方に配置される。ジャイロセンサ９１は、電装ケース４４の底面に接合され、上下方向において電装ケース４４と主輪ユニット４との間に配置されている。電装ユニット８の電源をＯＮ、ＯＦＦするスイッチボタン９３は、ホイールカバー６７の前面、すなわち主輪３の前方上方に設けられている。スイッチボタン９３から出力信号は、Ｉ／Ｏインターフェースに入力される。

（副輪ユニット）
図５は車体フレームの斜視図であり、図６は副輪アーム及び副輪ユニットの斜視図（電動モータ、回転角センサ及び副輪カバーを省略して示す）であり、図７は副輪アーム及び副輪ユニットの平面図（電動モータ、回転角センサ及び副輪カバーを省略して示す）である。図５〜図７に示すように、副輪ユニット６は、副輪アーム１０１を介して車軸締結ボルト２８（車軸２５）に支持されている。副輪アーム１０１は、関節部１０２を介して互いに屈曲可能に連結された第１副輪アーム１０３と、第２副輪アーム１０４とを有している。

第１副輪アーム１０３は、金属製のパイプ材から形成された第１副輪アーム前部１０６と、第１副輪アーム前部１０６に接合されたブラケットである第１副輪アーム後部１０７とを有している。第１副輪アーム前部１０６は、長手方向における中間部が左右方向に延び、左右の端部が中間部に対して屈曲して前方に延び、平面視において前方に向けて開口したＵ字形を呈する。第１副輪アーム前部１０６の左右の前端部は左右方向から板状に押し潰され、左右を向く面を形成している。第１副輪アーム前部１０６の左右前端部のそれぞれには、左右方向に貫通する軸受孔（不図示）が形成されている。各軸受孔には、車軸締結ボルト２８の頭部にそれぞれ接合された回動軸１１１が挿通されている。回動軸１１１は、軸部と段付きの頭部を備えた段付きボルトであり、車軸締結ボルト２８の頭部に同軸に螺着されている。これにより、第１副輪アーム前部１０６は左右の回動軸１１１を介して、車軸２５の中心を通る軸線を中心として回動可能に車軸２５に支持されている。これにより、第１副輪アーム前部１０６の左右の前端部の間には、主輪ユニット４（左右の駆動ディスク５０及び主輪３）、ホイールカバー６７、左右のマウント部材２６が配置される。詳細には、第１副輪アーム前部１０６は、回動軸１１１の頭部に支持されている。第１副輪アーム前部１０６は、回動軸１１１の頭部に形成された段部に係止され、回動軸１１１に対して軸線方向に変位不能に支持されている。すなわち、第１副輪アーム前部１０６は、回動軸１１１の頭部から脱落しないように支持されている。

第１副輪アーム後部１０７は、板状の底部１１４と、底部１１４の左右両側縁から上方へと延びる左右の側壁部１１５とを有している。第１副輪アーム後部１０７は、鋼板をプレス成形することによって形成されている。底部１１４及び左右の側壁部１１５の前端は、第１副輪アーム前部１０６の後端部、すなわち長手方向における中間部に溶接されている。底部１１４及び左右の側壁部１１５は、第１副輪アーム前部１０６の後端部から後方へと延びている。底部１１４は、左右の側壁部１１５よりも後方に延びている。左右の側壁部１１５間には、円柱状の支持軸１１６が掛け渡されている。支持軸１１６は、軸線が左右に延びるように配置されている。

第２副輪アーム１０４は、第２副輪アーム前部１２１と、第２副輪アーム後部１２２とを互いに接合して構成されている。第２副輪アーム前部１２１は、板片を折り曲げて形成されたものであり、面が前後を向き、左右に延びる中間部１２４と、中間部１２４の左右両端から前方に延び、面が左右を向く左右の側部１２５とを有する。左右の側部１２５の前端部には、左右に貫通する貫通孔（不図示）が形成され、各貫通孔には支持軸１１６が挿通されている。これにより、第２副輪アーム前部１２１は、支持軸１１６に回動可能に支持される。このようにして、第１副輪アーム後部１０７及び第２副輪アーム前部１２１は、関節部１０２を構成している。

第１副輪アーム後部１０７の底部１１４の下面には、スキッドプレート１２０が着脱可能に取り付けられている。スキッドプレート１２０は、可撓性を有する板状部材であり、底部１１４の下面を覆うように設けられている。底部１１４には上下に貫通する係合孔１１８が形成され、スキッドプレート１２０には係合孔１１８に着脱可能に係止される弾性爪１３０が突設されている。

第２副輪アーム前部１２１の中間部１２４には、板状の第２副輪アーム後部１２２の下端部がボルト１２６によって締結されている。ボルト１２６は、第２副輪アーム前部１２１の中間部１２４を貫通し、第２副輪アーム後部１２２に螺着するように設けられており、ボルト１２６の頭部は、中間部１２４の前側に突出している。

支持軸１１６には、捩じりコイルばねであるばね１２９のコイル部が支持されている。ばね１２９は、その一端が第１副輪アーム後部１０７の底部１１４の上面に当接し、他端が第２副輪アーム前部１２１及び第２副輪アーム後部１２２に一体に結合されたボルト１２６の頭部の上部に引っ掛かっている。倒立振子型車両１を左側から見た状態を基準にすると（図８参照）、第２副輪アーム前部１２１は、ばね１２９によって、第１副輪アーム後部１０７に対して、支持軸１１６を中心として時計回りに付勢されている。すなわち、前端部において支持軸１１６に支持された第２副輪アーム前部１２１の後端部が、支持軸１１６に対して下方に向かうように、ばね１２９に付勢されている。ばね１２９に付勢された第２副輪アーム前部１２１は、左右の側部１２５の下縁が第１副輪アーム後部１０７の底部１１４の上面に当接した状態に維持される。

第２副輪アーム後部１２２は、その下端部が第２副輪アーム前部１２１の中間部１２４にボルト締結され、第２副輪アーム前部１２１の中間部１２４に対して上方に延出している。第２副輪アーム後部１２２は、面が前後を向く板状に形成され、その中央部には前後に貫通する挿通孔１３１が形成されている。

副輪ユニット６は、電動モータ１３３と、減速機１３４と、副輪５とを有している。電動モータ１３３は、コイル（不図示）が収容されたハウジング（ヨーク）１３７と、ハウジング１３７に回転可能に支持された回転軸１３８とを有している。ハウジング１３７は、第２副輪アーム後部１２２の前面にボルト等によって接合され、関節部１０２の上方に配置される。電動モータ１３３の回転軸１３８は挿通孔１３１を通過して第２副輪アーム後部１２２よりも後方に突出している。電動モータ１３３のハウジング１３７の前端には、電動モータ１３３の回転軸１３８の回転角を検出するための回転角センサ１３９が取り付けられている。

減速機１３４は、外殻をなすギヤボックス１４１を有する。ギヤボックス１４１は、有底円筒状に形成された本体部１４２と、本体部１４２の開口端に外向きに突設されたフランジ部１４３とを有する。ギヤボックス１４１は、フランジ部１４３において第２副輪アーム後部１２２の後面に接合され、本体部１４２の内部が挿通孔１３１に連通している。本体部１４２の内部にはギヤ列（不図示）が収容されている。ギヤ列は、複数の平歯車や遊星歯車から構成され、所定の減速比が得られるように構成されている。ギヤ列に連結された減速機１３４の出力軸１４５は、本体部１４２の軸線に沿って本体部１４２から後方に突出している。出力軸１４５の先端は、扁平形状に形成されている。

副輪５は、１つのホイール１５１と、ホイール１５１の外周部に支持軸１５２を介して回転可能に支持された複数のフリーローラ１５３とを有する、いわゆるオムニホイールである。ホイール１５１は、回転軸線に対して直交する平面で半割りに分割された前半部１５５及び後半部１５６と、前半部１５５及び後半部１５６を回転軸線に沿った方向から挟持する前板１５７及び後板１５８とを有している。前板１５７、前半部１５５、後半部１５６、及び後板１５８は、これらを前後に貫通する複数のボルト１６１と、各ボルト１６１の先端に螺着されるナット１６２とによって、一体に結合されている。

前半部１５５及び後半部１５６の合わせ面には、フリーローラ１５３を受容するための溝部１６４、１６５が形成されている。フリーローラ１５３は、中央部に挿通された支持軸１５２によって回転可能に支持され、支持軸１５２の両端部は前半部１５５及び後半部１５６の間に挟持されている。このようにして、フリーローラ１５３は支持軸１５２を介してホイール１５１に回転可能に支持されている。各支持軸１５２の軸線は、ホイール１５１の外周部において、各位置におけるホイール１５１の接線と平行に配置されている。すなわち、フリーローラ１５３は、それぞれが設けられた位置において、その回転軸線がホイール１５１の接線と平行に配置されている。

前板１５７、前半部１５５、及び後半部１５６は、その中央部に前後に貫通する受容孔１６８が形成されている。一方、後板１５８は、中央部に貫通孔を有さず、受容孔１６８の底部を構成している。減速機１３４の本体部１４２は受容孔１６８に隙間を介して挿入され、減速機１３４の出力軸１４５は後板１５８の中心に形成された結合孔に圧入される。これにより、出力軸１４５は後板１５８と一体回転するように結合される。

ギヤボックス１４１のフランジ部１４３には、支持具１７１が接合され、支持具１７１には副輪カバー１７２が支持されている（図１及び図２参照）。副輪カバー１７２は、副輪５の上方、後方左右側方を覆うように設けられている。

図８に示すように、第１副輪アーム１０３が車軸２５に対して回動することによって、副輪５はフリーローラ１５３において床面Ｓに接地する。車体フレーム２が所定の範囲内で傾斜している場合も同様である。このとき、関節部１０２は、ばね１２９に付勢され、第２副輪アーム前部１２１の左右の側部１２５の下縁が第１副輪アーム後部１０７の底部１１４の上面に当接した状態に維持される。この状態で第１副輪アーム前部１０６は、車軸２５から後方かつ下方へと傾斜して延び、第１副輪アーム後部１０７の底部１１４は略水平に後方に延びる。このとき、第１副輪アーム１０３及び第２副輪アーム１０４を含む副輪アーム１０１は、床面Ｓから離れて配置される。このときの副輪アームの形態を初期形態という。また、副輪５が接地した状態において、電動モータ１３３の回転軸１３８、すなわちホイール１５１の回転軸線は前後に延在する。すなわち、平面視で車軸２５の軸線（主輪３の回転中心軸線）に対して直交する軸線を中心としてホイール１５１は回転する。

図１及び図６等に示すように、左右のサイドポスト２１には、後方かつ下方に突出したストッパ１７５が取り付けられている。ストッパ１７５は、副輪アーム１０１が左右方向に延びる車軸２５を中心とした所定の回動位置にあるときに第１副輪アーム前部１０６の上面に突き当たることによって、車軸２５を中心とした第１副輪アーム１０３の上方への回動範囲（車両を左方から見た状態（図２及び図３参照）において第１副輪アーム１０３の反時計回り方向への回動範囲）を規制する。換言すると、ストッパ１７５が第１副輪アーム１０３に当接することによって、車体フレーム２（サイドポスト２１）の後方への最大傾斜角が規制される。

（倒立振子型車両の姿勢及び走行制御）
倒立振子型車両１の走行動作について説明する。主輪ＰＤＵは、ジャイロセンサ９１により計測される車体フレーム２の前後左右の傾斜角及び角速度の変化よりサドルユニット１１に着座した乗員を含む倒立振子型車両１全体の重心位置を随時演算する。

主輪ＰＤＵは、乗員を含む倒立振子型車両１全体の重心がニュートラル位置（例えば、車軸２５の上方）にある時には、倒立振子制御則に従った制御処理に基づいて駆動ユニット７の電動モータ６１を駆動し、車体フレーム２を直立姿勢に維持する。

このとき、副輪ＰＤＵは、旋回制御則に従った制御処理に基づいて副輪ユニット６の電動モータ１３３を停止状態に維持し、副輪５は回転しない。

乗員を含む倒立振子型車両１全体の重心がニュートラル位置より前側に移動すると、主輪ＰＤＵが倒立振子制御則に従った制御処理のもとに、駆動ユニット７の電動モータ６１をそれぞれ正転方向に同一速度で駆動する。電動モータ６１の駆動によって、左右の駆動ディスク５０が同一速度で前転し、主輪３が自身の輪中心を回転軸として正転、つまり、前進方向に公転する。このとき、左右の駆動ディスク５０に回転速度差が生じないため、駆動ディスク５０の駆動ローラ５８及び主輪３の従動ローラ５４が自転せず、倒立振子型車両１は真っ直ぐに前進する。

乗員を含む倒立振子型車両１全体の重心がニュートラル位置より後側に移動すると、主輪ＰＤＵが倒立振子制御則に従った制御処理のもとに、左右の駆動ユニット７の電動モータ６１をそれぞれ逆転方向に同一速度で駆動する。電動モータ６１の駆動によって、左右の駆動ディスク５０が同一速度で逆転し、主輪３が自身の輪中心を回転軸として逆転、つまり、後進方向に公転する。このとき、左右の駆動ディスク５０に回転速度差が生じないため、駆動ディスク５０の駆動ローラ５８及び主輪３の従動ローラ５４が自転せず、倒立振子型車両１は真っ直ぐに後進する。

前進時及び後進時には、副輪ＰＤＵは、旋回制御則に従った制御処理のもとに、副輪ユニット６の電動モータ１３３の停止状態が維持され、副輪５は公転しない。このとき、倒立振子型車両１の前進に伴って副輪５のフリーローラ１５３が自転する。

乗員を含む倒立振子型車両１全体の重心がニュートラル位置より左側あるいは右側に移動すると、主輪ＰＤＵが、倒立振子制御則に従った制御処理のもとに、駆動ユニット７の電動モータ６１を、互いに異なった回転方向及び又は回転速度に駆動する。電動モータ６１の駆動によって、左右の駆動ディスク５０間に回転速度差が生じ、左右の駆動ディスク５０の回転力による円周（接線）方向の力に対し、この力に直交する向きの分力が左右の駆動ローラ５８と主輪３の従動ローラ５４との接触面に作用する。この分力によって従動ローラ５４が自身の中心軸線回りに回転（自転）することになる。

従動ローラ５４の回転は、左右の駆動ディスク５０の回転速度差によって定まる。例えば、左右の駆動ディスク５０を互いに同一速度で逆向きに回転させると、主輪３は全く公転せず、従動ローラ５４の自転だけが生じる。これにより、主輪３には左右方向の走行力が加わることになり、倒立振子型車両１は、左右方向に移動（真横移動）する。また、左右の駆動ディスク５０を同一方向に相違した速度で回転させると、主輪３の公転と共に従動ローラ５４の自転が生じる。これにより、倒立振子型車両１は、斜め前方や斜め後方に移動する。

このとき、副輪ＰＤＵは、旋回制御則に従った制御処理のもとに、副輪ユニット６の電動モータ１３３を駆動し、真横移動速度と同等の回転速度で副輪５を回転（公転）させてもよい。主輪３の従動ローラ５４の回転による移動量と、副輪５の回転による移動量とに差が生じる場合には、倒立振子型車両１は旋回する。

倒立振子制御が行われているときには、車軸２５を中心とした車体フレーム２の前傾及び後傾は所定の範囲に留められるため、第１副輪アーム１０３がストッパ１７５に当接することはない。一方、倒立振子制御が行われていないとき（例えば停車時）には、車体フレーム２は左右に延びる車軸２５を中心として自由に回動することができるため、車体フレーム２は所定の範囲を超えて後傾することができる。車体フレーム２が後傾するときには、ストッパ１７５が第１副輪アーム１０３に当接し、第１副輪アーム１０３を下方に押す。これにより、ばね１２９の付勢力に抗して関節部１０２が左右方向に延びる支持軸１１６を中心として屈曲する（第１副輪アーム１０３に対して第２副輪アーム１０４が左右方向に延びる支持軸１１６を中心として回動する）。図９は、屈曲後形態における副輪アーム及び副輪ユニットの断面図（電動モータ、回転角センサ及び副輪カバーを省略して示す）である。図９に示すように、車体フレーム２の後傾が進むと、第１副輪アーム後部１０７の底部１１４がスキッドプレート１２０を介して床面Ｓに突き当たる。このときの屈曲した状態における副輪アーム１０１の形態を屈曲後形態という。この状態で、車体フレーム２の後傾は規制される。換言すると、第１副輪アーム１０３が支えとなって、車体フレーム２は床面Ｓに対して所定の角度に維持される。

以上のように、車体フレーム２が後傾する際には、副輪アーム１０１は関節部１０２において屈曲し、第１副輪アーム後部１０７の底部１１４が床面Ｓに突き当たるため、車体フレーム２の荷重が副輪ユニット６に加わることが避けられる。詳細には、減速機１３４の出力軸１４５や電動モータ１３３の回転軸１３８、第２副輪アーム後部１２２と電動モータ１３３のハウジング１３７及びギヤボックス１４１との接合部、減速機１３４の出力軸１４５と副輪５の後板１５８との接合部に加わることが避けられる。このため、副輪ユニット６に求められる耐荷重を最小限に抑えることができる。

副輪アーム１０１の関節部１０２は、副輪アーム１０１の車軸２５に支持された前端部と、電動モータ１３３を支持する後端部とを結ぶ線分よりも下方に配置されているため、第１副輪アーム１０３が車体フレーム２のストッパ１７５に下方に押された際に関節部１０２は円滑に回動することができる。また、倒立振子型車両１の走行時に路面上の障害物が副輪５に当たった際には、副輪アーム１０１や関節部１０２が回動して副輪５は障害物を円滑に乗り越えることができる。

また、図２に示すように、副輪ユニット６の水平方向において主輪３から後方に最も離れた最後端部Ｒは、副輪カバー１７２によって構成されている。最後端部Ｒを通る水平な線を水平線Ｈとし、最後端部Ｒと回動軸１１１の中心とを結ぶ線分をＬ１とする。関節部１０２は、水平線Ｈ及び線分をＬ１よりも下方に配置されている。そのため、倒立振子型車両１が後方に移動し、副輪ユニット６の後方から床面Ｓ上の障害物が副輪ユニット６の最後端部Ｒに衝突した場合には、関節部１０２を中心として副輪ユニット６側が上方へと円滑に回動することができるため、衝撃吸収に寄与する。

車体フレーム２が、後傾した状態から車軸２５を中心として前方に回動すると、副輪アーム１０１の関節部１０２はばね１２９に付勢され、第２副輪アーム前部１２１の左右側部１２５が第１副輪アーム後部１０７の底部１１４に当接するまで回動し、第１副輪アーム後部１０７の底部１１４が床面Ｓから離れ、初期形態に復帰する。

次に、図１０を参照して、第１副輪アーム１０３の変形例として、第１副輪アーム１０３に副輪ユニット６を保護するガード１８０を設けた例について説明する。図１０は、倒立振子型車両１の側面図であって、第１副輪アーム１０３の変形例を示す。図１０に示すように、ガード１８０は、第１副輪アーム前部１０６から後方に略水平に突出した部材である。ガード１８０は、例えばパイプ材から形成され、平面視においてＵ字状を呈し、前端が二股に分岐している。ガード１８０は、各前端において第１副輪アーム前部１０６の分岐した左右両側に溶接等によって接合されている。これにより、ガード１８０の二股に分岐した前端間に主輪ユニット４及びホイールカバー６７が配置され、ガード１８０の後部が主輪ユニット４の後方に配置される。

ガード１８０の後部は、副輪ユニット６の上方を覆うように延出している。ガード１８０の前部と第１副輪アーム前部１０６と間には斜材１８１が掛け渡され、ガード１８０の前部と第１副輪アーム前部１０６との接合部が補強されている。ガード１８０の最後端の副輪ユニット６に対する前後位置は、特に限定されないが最後端Ｒよりも前方に配置されることが好ましい。ガード１８０は、関節部１０２が屈曲する際に、副輪ユニット６に接触しない位置に配置されている。

ガード１８０が副輪ユニット６の上方を覆うことによって、副輪ユニット６の上方から副輪ユニット６に荷重が加わることを抑制することができる。例えば、人の足等が副輪ユニット６に上方から接近するときには、足はガード１８０に遮られ、副輪ユニット６が直接踏み込まれることが避けられる。足による荷重は、ガード１８０及び斜材１８１を介して第１副輪アーム１０３に加わり、関節部１０２が屈曲することによって第１副輪アーム１０３が床に接地する。

ガード１８０を設けた場合には、支持具１７１を省略し、副輪カバー１７２をガード１８０に支持させてもよい。この場合には、関節部１０２が屈曲するときに、尾輪５は副輪カバー１７２に対して相対移動する。

次に、上記の実施形態の一部を変更した一部変形実施形態を図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は、一部変形実施形態の初期形態における副輪アーム及び副輪ユニットの断面図（電動モータ、回転角センサ及び副輪カバーを省略して示す）であり、図１２は一部変形実施形態の変形後形態における副輪アーム及び副輪ユニットの断面図（電動モータ、回転角センサ及び副輪カバーを省略して示す）である。図１１に示すように、一部変形実施形態に係る副輪アーム２００は、関節部１０２を有さず、複数のばね２０１（付勢装置）によって第１副輪アーム１０３と第２副輪アーム１０４とが連結されている。一部変形実施形態に係る副輪アーム２００の構成のうちで、上記の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

第２副輪アーム１０４は、第２副輪アーム前部１２１を有さず、第２副輪アーム後部１２２に対応した縦壁部２０５を有している。縦壁部２０５は、第２副輪アーム後部１２２と同様に、面が前後を向く板状に形成され、その中央部には前後に貫通する挿通孔１３１が形成されている。縦壁部２０５には、電動モータ１３３のハウジング１３７と、ギヤボックス１４１のフランジ部１４３とが接合されている。縦壁部２０５の下部には、電動モータ１３３及び回転角センサ１３９の下方を前方に延びる下板部２０６が突設されている。下板部２０６は、面が上下を向くように配置され、縦壁部２０５と下板部２０６とに掛け渡された補強壁部２０７によって、縦壁部２０５に対する倒れが抑制されている。

下板部２０６は、第１副輪アーム１０３の底部１１４と対向するように配置されている。下板部２０６と底部１１４との間には、コイルばねであるばね２０１が複数介装されている。各ばね２０１は、一端が下板部２０６の下面に接合され、他端が底部１１４の上面に接合されている。以上の構成により、第１副輪アーム１０３と第２副輪アーム１０４とはばね２０１を介して互いに接合されている。

図１１に示すように、第１副輪アーム１０３がストッパ１７５に押されていないときには、第１副輪アーム１０３及び第２副輪アーム１０４を含む副輪アーム１０１は床面Ｓから離れ、副輪５が自重によって床面Ｓに接地している。図１２に示すように、車体フレーム２が後傾し、ストッパ１７５が第１副輪アーム１０３を下方に押すときには、各ばね２０１が変形し、第１副輪アーム１０３がスキッドプレート１２０を介して床面Ｓに突き当たる。そのため、上述した実施形態と同様に車体フレーム２の荷重が副輪ユニット６に加わることが避けられる。このように、関節部１０２を設けない場合にも、変形可能なばね１０２及び第２副輪アーム１０４を介して副輪ユニット６を第１副輪アーム１０３に支持させることにより、車体フレーム２からの荷重が副輪ユニット６に加わらない構成とすることができる。

以上の一部変形実施形態では、第２副輪アーム１０４に下板部２０６を設け、ばね２０１の一端を下板部２０６に接合する構成としたが、他の実施形態では下板部２０６を省略し、ばね２０１の一端を電動モータ１３３のハウジング１３７や、ギヤボックス１４１等の副輪ユニット６の要素に直接に接合してもよい。この場合には、縦壁部２０５を含む第２副輪アーム１０４を省略し、電動モータ１３３のハウジング１３７とギヤボックス１４１とを直接に接合する構成としてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。上記実施形態では、主輪３の後方に副輪５を配置した構成について説明したが、副輪は主輪３の後方に限らず、主輪３の左右側方や前方に配置して、側輪や前輪としてもよい。すなわち、副輪は、倒立振子型車両１の旋回時において、主輪３から離れた位置で床面Ｓとの間に摩擦力を生じさせることができればよいため、主輪３に対する位置は限定されない。また、副輪は、倒立振子型車両１が旋回を行わないときには床面Ｓとの間に生じる摩擦力を低減し、倒立振子型車両１の走行抵抗とならないことが好ましい。そのため、上記実施形態の副輪５のようにフリーローラ１５３を有することが好ましい。

上記の実施形態では、ばね１２９の付勢力によって、第１副輪アーム後部１０７の底部１１４と第２副輪アーム前部１２１の左右側部１２５が当接した状態を関節部１０２の初期形態としたが、他の実施形態では引張りコイルばねを使用することによって、第１副輪アーム１０３と第２副輪アーム１０４とが当接しない状態に関節部１０２を維持し、この状態を初期形態としてもよい。例えば、第１副輪アーム１０３及び第２副輪アーム１０４に、左右方向において互いに対向する部分を設け、この互いに対向する部分間に左右方向に延在する引張りコイルばねを掛け渡す構成としてもよい。このように構成すると、関節部１０２は、初期形態から支持軸１１６を中心としていずれの回転方向にも回転することができる。

また、上記実施形態では、副輪アーム１０１に１つの関節部１０２を設けた構成としたが、他の実施形態では関節部１０２は複数個設けられていてもよい。

また、一部変形実施形態では、コイルばねであるばね２０１に代えて、適切なばね特性を持つゴム等の弾性体（エラストマ）や板ばねを適用してもよい。

１…倒立振子型車両、２…車体フレーム、３…主輪、４…主輪ユニット、５…副輪、６…副輪ユニット、７…駆動ユニット、８…電装ユニット、９…バッテリパック、１１…サドルユニット、２１…サイドポスト、２５…車軸、５０…駆動ディスク、５４…従動ローラ、５８…駆動ローラ、６１…電動モータ、６２…減速機構、６７…ホイールカバー、７１…フットステップ、１０１…副輪アーム、１０２…関節部、１０３…第１副輪アーム、１０４…第２副輪アーム、１０６…第１副輪アーム前部、１０７…第１副輪アーム後部、１１４…底部、１１５…側壁部、１１６…支持軸、１２０…スキッドプレート、１２１…第２副輪アーム前部、１２２…第２副輪アーム後部、１２４…中間部、１２５…側部、１２９…ばね（付勢装置）、１３１…挿通孔、１３３…電動モータ、１３４…減速機、１３８…回転軸、１４１…ギヤボックス、１４５…出力軸、１５１…ホイール、１５３…フリーローラ、１７２…副輪カバー、１７５…ストッパ

Claims (8)

1. 前後左右に移動可能な主輪（３）及び前記主輪に支持された車体フレーム（２）を有する倒立振子型車両（１）において、
   前記車体フレーム（２）に上下に回動可能に支持された副輪アーム（１０１）と、
   前記副輪アームに支持され、接地する副輪（５）とを有し、
   前記副輪は、変形可能な付勢装置（１２９）を介して前記副輪アームに変位可能に支持され、前記副輪アームに対して所定の位置に付勢され、
   前記副輪アームに下方への荷重が加わったときに、前記付勢装置が変形して前記副輪に対して前記副輪アームが変位することによって、前記副輪アームの少なくとも一部が接地することを特徴とする倒立振子型車両。
2. 前記副輪アームは屈曲可能な少なくとも１つの関節部（１０２、１１６）を備え、前記付勢装置は前記関節部を所定の角度に付勢することを特徴とする請求項１に記載の倒立振子型車両。
3. 前記副輪の前記主輪から水平方向に最も離れた最端部（Ｒ）は、鉛直方向において前記関節部よりも上方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の倒立振子型車両。
4. 前記副輪アームの前記車体フレームに対する回動軸（１１１）と、前記最端部とを結ぶ線分（Ｌ１）よりも下方に前記関節部が位置することを特徴とする請求項３に記載の倒立振子型車両。
5. 前記副輪アームは、前記車体フレームに回動可能に支持された第１副輪アーム（１０３）と、前記第１副輪アームに所定の回動範囲で回動可能に支持された第２副輪アーム（１０４）とを有し、
   前記付勢装置は、前記第１副輪アーム及び前記第２副輪アームの間に設けられたばね（１２９）であり、前記第２副輪アームの前記副輪側の端部を、前記第１副輪アーム側の端部に対して床面側に付勢することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つの項に記載の倒立振子型車両。
6. 前記副輪は、回転可能に前記副輪アームに支持されたホイール（１５１）と、前記ホイールの外周部に前記ホイールの接線を中心として回転可能に支持された複数のフリーローラ（１５３）とを有し、前記ホイールは電動モータ（１３３）によって駆動されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つの項に記載の倒立振子型車両。
7. 前記副輪アームは屈曲可能な少なくとも１つの関節部（１０２）を備え、前記付勢装置は前記関節部を所定の角度に付勢し、前記関節部は、前記電動モータの下方に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の倒立振子型車両。
8. 前記副輪アームは、前記車体フレームが前記副輪側に傾斜した際に接地する部分に、着脱可能なスキッドプレート（１２０）を有することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つの項に記載の倒立振子型車両。

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