JP6380485B2 - 走行装置 - Google Patents

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

ホイールベース長が調整できるこれまでに提案されている車輌は、パーソナルモビリティとはいえ、乗用車をベースとして提案されたものが多く、個人が狭いスペースでも気軽に利用するには大きく、重いものばかりであった。

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、低速走行時の小回りの良さと高速走行時の安定性を両立した、小型で軽量な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、前輪および後輪の少なくともいずれかを駆動する駆動部と、前輪支持部材と後輪支持部材を相対的に回転させる回転部を含み、ユーザの動作が伝達することにより前輪支持部材と後輪支持部材の成す角が変化して、前輪と後輪のホイールベース長が調整される調整機構と、ホイールベース長に連動するパラメータに基づいて駆動部を制御する制御部とを備える。

このように、前輪支持部材と後輪支持部材を相対的に回転させるという簡単な機構を採用して、ホイールベース長をユーザの動作力を利用して調整するようにしたので、小型軽量なパーソナルモビリティを実現できた。

本発明により、低速走行時の小回りの良さと高速走行時の安定性を両立した、小型で軽量な走行装置を提供できる。

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。 他の例の回転角と目標速度の関係を示すテーブルである。 走行中の処理を示すフロー図である。 第２の実施例に係る走行装置の高速走行時における側面概観図である。 第３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。 第３の実施例に係る走行装置の高速走行時における側面概観図である。 第４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。 第４の実施例に係る走行装置の上面概観図である。 第４の実施例に係る走行装置の高速走行時における側面概観図である。 第５の実施例に係る走行装置の高速走行時における側面概観図である。 第６の実施例に係る走行装置の高速走行時における側面概観図である。 第７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。 第８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。 第８の実施例に係る走行装置の高速走行時における側面概観図である。 第８の実施例の変形例に係る走行装置の側面概観図である。

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の上面にはユーザ９００が足を置くためのステップ１４１が設けられている。

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、その動作が伝達することにより、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。すなわち、ユーザ９００は、自身の動作を回転力として作用させることにより、ＷＢ長を短くしたり長くしたりできる。

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。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。

さらに、ＷＢ長の調整はユーザ９００の動作によって生じる作用力が伝達することによって実現されており、ＷＢ長を調整するためのアクチュエータを必要としない。したがって、本実施例における走行装置１００は装置全体として軽量化が図られており、例えばユーザ９００が走行装置１００を容易に電車に持ち込むことができるなど、これまでのパーソナルモビリティにはない利便性を提供できる。

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。

図６は、回転角θを目標速度に変換する変換テーブル２５１の他の一例としての、回転角θと目標速度の関係を示すテーブルである。図５の例では、連続的に変化する回転角θに対して連続的に変化する目標速度を対応付けた。図６の例では、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。

図示するように、回転角θが、θ_ＭＩＮ以上θ_１未満である場合に目標速度０（ｋｍ／ｈ）を対応付け、θ_１以上θ_２未満である場合に目標速度５．０（ｋｍ／ｈ）を対応付け、θ_２以上θ_３未満である場合に目標速度１０．０（ｋｍ／ｈ）を対応付け、θ_３以上θ_ＭＡＸ以下である場合に目標速度１５．０（ｋｍ／ｈ）を対応付ける。このような場合の変換テーブル２５１は、ルックアップテーブル形式を採用することができる。このように目標速度を、ある程度幅を持たせた回転角θの範囲に対応付けると、例えばユーザ９００の体の揺れに影響されて小刻みに目標速度が変わるようなことがなくなり、滑らかな速度変化を期待できる。もちろん、範囲の境界にヒステリシスを持たせても良く、加速時と減速時で範囲の境界を異ならせれば、より滑らかな速度変化を期待できる。

回転角θと目標速度の対応付けは、図５や図６の例に限らず、さまざまな対応付けが可能である。例えば、回転角θの変化量に対する目標速度の変化量を、低速領域においては小さく設定し、高速領域においては大きく設定するといったアレンジも可能である。また、本実施例では、回転角θがＷＢ長と一対一に対応することから、媒介変数である回転角θを目標速度と対応付ける変換テーブル２５１を採用しているが、本来の趣旨通りに、ＷＢ長を目標速度と対応付ける変換テーブルを採用しても良い。この場合は、回転角センサ１３４から取得される回転角θを上述の関数を用いてＷＢ長に換算してから、変換テーブルを参照すれば良い。

次に、本実施例における、走行処理について説明する。図７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。なお、図６のような変換テーブルを採用している場合は、回転角θがひとつの範囲に留まる間は、変化していないと判断する。

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、走行装置１００の変形例としての第２の実施例から第８の実施例まで順に説明する。これらの変形例は、走行装置１００に対してハードウェアとしての構成がそれぞれ若干異なるが、いずれも搭乗者であるユーザ９００の動作により前輪支持部材１１０と後輪支持部材１２０の成す角が変化してＷＢ長が調整される点において共通する。また、制御ブロックの構成や処理フローも、特に説明する場合を除いて図４から図７を用いて説明したものと同様である。したがって、以下の説明においては、主にハードウェアとしての相違点について説明する。また、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。

図８は、第２の実施例に係る走行装置５１０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１００では、本体部１２２の上面にユーザ９００が両足を置くためのステップ１４１が設けられていたが、走行装置５１０は、フォーク１１２の側面に前側ステップ５１１を備える。また、本体部１２２の上面には後側ステップ５１２を備える。ユーザ９００は、左右の足の一方を前側ステップ５１１に載せ、他方を後側ステップ５１２に載せる。図８は、ユーザ９００が左足を前側ステップ５１１に載せ、右足を後側ステップ５１２に載せている様子を示す。逆に、右足を前に左足を後に載せられるように、走行方向に対して、前側ステップ５１１はフォーク１１２の両側に設けられており、後側ステップ５１２も本体部１２２の上面の両側に設けられている。

このように、ユーザ９００が左右の足を前後に開いて搭乗するスタイルを採用すると、ユーザ９００は、ハンドル１１５を前後方向に加重するに限らず、開いた足を前後に開いたり閉じたりする動作によっても、前輪支持部材１１０と後輪支持部材１２０の成す角を変化させることができる。また、足を前後に開いているので、走行方向におけるユーザ９００の重心が、前輪１０１と後輪１０２の間に位置する。したがって、搭乗時におけるバランスが安定しやすい。

また、前輪支持部材１１０と後輪支持部材１２０の成す角が小さくなる方向に付勢バネ１３３が作用しているので、不意に足が開いて速度が増してしまうことがない。さらに、ユーザ９００は、足を前後に開く場合に付勢バネ１３３の付勢力に抗して力を加えることになるので、ＷＢ長を伸ばして加速させるインタフェースとして親和性が高い。

なお、フォーク１１２の側面に設けられた前側ステップ５１１に限らず、前足から加重を受けて前輪支持部材１１０に伝達する部材であれば、前足と接触する接触部材は、いかなる形状や構造であっても構わない。例えば前側支柱１１１に膝当部が設けられており、ユーザ９００が当該膝当部に膝を押し当てて前輪支持部材１１０を前方に押し出す構造であっても良い。同様に、本体部１２２の上面に設けられた後側ステップ５１２に限らず、後足から加重を受けて後輪支持部材１２０に伝達する部材であれば、後足と接触する部材は、いかなる形状や構造であっても構わない。

図９は、第３の実施例に係る走行装置５２０の低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１００では、ユーザ９００がハンドル１１５を走行方向に対して前方へ傾けるとＷＢ長が短くなり後方へ傾けるとＷＢ長が長くなった。換言すれば、前側支柱１１１に固定されたハンドル１１５は、前側支柱１１１と後側支柱１２１が相対的に回動するヒンジ軸Ｈ_Ａを揺動軸として前後に揺動し、ユーザ９００がハンドル１１５を揺動させると前側支柱１１１と後側支柱１２１の成す角が変化する構成であった。第３の実施例に係る走行装置５２０では、ユーザ９００がハンドル１１５を走行方向に対して前方へ傾けるとＷＢ長が長くなり後方へ傾けるとＷＢ長が短くなる。具体的には、走行装置５２０は、ユーザ９００がハンドル１１５を揺動軸Ｓ_Ａに対して一方向へ揺動させた場合に、前輪支持部材１１０がヒンジ軸Ｈ_Ａに対して逆方向へ回転される反転機構を備える。

反転機構は、ハンドル１１５を固定支持するハンドル支柱５２１の一端に固定されたハンドル側ギア５２２と、ハンドル側ギア５２２と噛み合い、前側支柱１１１のうちフォーク１１２を支持する一端とは反対側の他端に固定された前輪側ギア５２３とを含む。また、反転機構は、ハンドル側ギア５２２と前輪側ギア５２３とが噛み合って回動できるようにそれぞれを軸支する旋回継手５２４を含む。旋回継手５２４は、ハンドル支柱５２１が前輪１０１の車軸と平行な揺動軸Ｓ_Ａ周りに揺動できるようにハンドル側ギア５２２を軸支し、前側支柱１１１が前輪１０１の車軸と平行なヒンジ軸Ｈ_Ａ周りに回動できるように前輪側ギア５２３を軸支する。

さらに、旋回継手５２４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に枢設されており、鉛直成分を含むように設定された旋回軸Ｔ_Ａ周りに、後側支柱１２１と相対的に回動する。ハンドル側ギア５２２と前輪側ギア５２３は、例えば幅広で剛性の高い平歯車であって互いに噛合しており、ユーザ９００がハンドル１１５を旋回軸Ｔ_Ａ周りに旋回させると、その作用力が前輪支持部材１１０に伝達され、前輪１０１の向きを変えられる。

なお、付勢バネ１３３と回転角センサ１３４は、ヒンジ軸Ｈ_Ａの両側に設置されている。付勢バネ１３３は、前側支柱１１１と後側支柱１２１の成す角が小さくなる方向に付勢し、回転角センサ１３４は、前側支柱１１１と後側支柱１２１の成す角を検出する。

図１０は、第３の実施例に係る走行装置５２０の高速走行時における側面概観図である。図９の状態からユーザ９００がハンドル１１５を走行方向に対して前側に傾けると、ハンドル支柱５２１は揺動軸Ｓ_Ａ周りに揺動し、前側支柱１１１はヒンジ軸Ｈ_Ａ周りを反対方向へ回動する。すると、図１０で示すように、前輪１０１が走行方向へ突き出され、前側支柱１１１と後側支柱１２１の成す角θが大きくなり、ＷＢ長が長くなる。ＷＢ長が長くなると、上述のように目標速度が大きく設定され、走行装置５２０はより高速で走行する。

このように、ハンドル１１５が徐々に前方に傾くように構成すると、ユーザ９００は、高速走行になるほど前傾姿勢となるが、ＷＢ長も長くなるので、その重心は走行方向において前輪１０１と後輪１０２の中間付近に常に位置することになる。これにより、ユーザ９００は、低速走行から高速走行にわたって安定的にバランスを保って運転することができる。

なお、走行装置５２０では反転機構としてハンドル側ギア５２２と前輪側ギア５２３とが噛み合って互いに逆向きに回動する機構を利用したが、他にも様々な機構を採用し得る。ユーザ９００がハンドル１１５を揺動軸Ｓ_Ａに対して一方向へ揺動させた場合に、前輪支持部材１１０がヒンジ軸Ｈ_Ａに対して逆方向へ回転されるものであれば、いずれの反転機構であっても構わない。例えば、ハンドル支柱５２１と前側支柱１１１を、四辺リンク機構で接続しても良い。

また、走行装置５２０においては、ハンドル１１５を前後に傾けると旋回軸Ｔ_Ａも変化するが、例えばハンドル支柱５２１の中間部にユニバーサルジョイントを設ければ、走行速度によらずハンドル１１５の旋回方向を一定に保つことができる。あるいは、後側支柱１２１に旋回軸Ｔ_Ａが鉛直を保つ機構を設けても良い。

図１１は、第４の実施例に係る走行装置５３０の低速走行時における側面概観図であり、図１２は、図１１の状態における走行装置５３０を上方から観察した上面概観図である。なお、図１２では、図１１において点線で示すユーザ９００を省いている。走行装置５３０は、押圧バー５３１、押下支柱５３２、作用ピン５３３を備える点で第１の実施例に係る走行装置１００と異なる。

押下支柱５３２は、二股に分かれた先端側において前側支柱１１１を両側から挟むように前側支柱１１１に固定して連結されている連結部材である。押下支柱５３２は、上面から見た場合に二股部分が後側支柱１２１と離間して回り込むように配置されて後端側でＹ字状に一本化されており、側面から見た場合に前側支柱１１１に固定された先端から後端へ向かって斜め上方へ延伸している。押下支柱５３２の後端には、走行面に平行で進行方向に直交する向きに棒状の押圧バー５３１が取り付けられている。

押下支柱５３２の二股部分が後側支柱１２１と離間して配置されているので、前輪支持部材１１０を旋回軸Ｔ_Ａ周りに一定の範囲で旋回しても、後側支柱１２１と押下支柱５３２とが干渉することはない。また、押下支柱５３２の後端側が一本化されているので、ユーザ９００は、これを跨いでステップ１４１に搭乗することができる。

作用ピン５３３は、後側支柱１２１の中間付近から両側方へ突出するように設けられている。作用ピン５３３は、押下支柱５３２の二股部分において、その底面と接触している。

図１３は、第４の実施例に係る走行装置５３０の高速走行時における側面概観図である。図１２の状態から、ユーザ９００が、臀部や背部など後背部で押圧バー５３１を押下げると、その押下力が前側支柱１１１に伝達され前輪１０１を前方へ押し出す。また、押下支柱５３２が作用ピン５３３に接触して相対的に摺動しつつ作用ピン５３３が押下げられ、後側支柱１２１が後輪１０２を相対的に後方へ押し出す。このような作用により成す角θが大きくなり、ＷＢ長が長くなる。ＷＢ長が長くなると、上述のように目標速度が大きく設定され、走行装置５３０はより高速で走行する。

すなわち、ユーザ９００は、後背部で押圧バー５３１を押圧する押圧力を調整すると、ＷＢ長を変化させることができ、ひいては走行速度を調節することができる。このような構成によれば、ユーザ９００は、直感的な操作感で走行装置５３０を運転操作することができる。なお、押圧バー５３１は、後背部からの押圧力を受けるものであれば、棒状の形状に限らない。臀部や背部に沿う曲面形状を採用しても良い。

図１４は、第５の実施例に係る走行装置５４０の高速走行時における側面概観図である。走行装置５４０は、第４の実施例に係る走行装置５３０に対して、第２の実施例に係る走行装置５１０の前側ステップ５１１を設置したものである。走行装置５４０では、ユーザ９００は、両足共に前側ステップ５１１に載せる。そして、後背部で押圧バー５３１を押下げることにより後輪１０２を相対的に後方へ押し出す。このような構成においても、ユーザ９００は、直感的な操作感で走行装置５３０を運転操作することができる。

図１５は、第６の実施例に係る走行装置５５０の高速走行時における側面概観図である。走行装置５５０は、第２の実施例に係る走行装置５１０に対して、腰掛部５５１を設けたものである。腰掛部５５１は、一端が本体部１２２に固定された腰掛支柱５５２の他端に固定されている。ユーザ９００は、両足を共に前側ステップ５１１に載せ、腰掛部５５１に腰掛ける。ユーザ９００は、ＷＢ長を長くしたい場合には、足を伸ばして前側ステップ５１１に加重し、前輪１０１を前方へ押し出す。このようにしてＷＢ長が長くなると、上述のように目標速度が大きく設定され、走行装置５５０はより高速で走行する。なお、ユーザ９００は、前側ステップ５１１への加重を弱めれば、付勢バネ１３３の作用により前輪１０１が引き戻され、ＷＢ長を短くすることができる。このような構成によれば、ユーザ９００は、腰掛けて運転操作ができるので、長時間の搭乗に対して有利である。

図１６は、第７の実施例に係る走行装置５６０の低速走行時における側面概観図である。第５の実施例に係る走行装置５４０では、前輪支持部材１１０に押下支柱５３２を連結して押圧バー５３１を設けた。また、ハンドル１１５は、前輪支持部材１１０と一体的に構成されている。すなわち、ハンドル１１５、前輪支持部材１１０、押圧バー５３１が一体的であり、これらが後輪支持部材１２０に対してヒンジ軸Ｈ_Ａ周りに相対的に回動する構成であった。走行装置５６０は、前輪支持部材１１０と押圧バー５３１が一体的であり、これらが一体的に構成された後輪支持部材１２０とハンドル１１５に対してヒンジ軸Ｈ_Ａ周りに相対的に回動する構成である。

ユーザ９００は、前側ステップ５１１に両足を載せてバランスを取る。そして、後背部で押圧バー５３１を押圧して押下支柱５３２を押下げる。すると、押下支柱５３２が作用ピン５３３に接触して相対的に摺動しつつ作用ピン５３３が押下げられ、後側支柱１２１が後輪１０２を相対的に後方へ押し出す。このような作用により成す角θが大きくなり、ＷＢ長が長くなる。ＷＢ長が長くなると、上述のように目標速度が大きく設定され、走行装置５３０はより高速で走行する。

このように、前輪支持部材１１０に連結されて、ユーザ９００の後背部側から加重を受ける押圧バー５３１および押下支柱５３２と、後輪支持部材１２０に連結されたハンドル１１５とがヒンジ軸Ｈ_Ａで接続された走行装置５６０は、第５の実施例に係る走行装置５４０と同様に、簡単な部品構成で実現される。

なお、走行装置５６０では、ハンドル１１５が旋回されると後輪支持部材１２０が旋回軸Ｔ_Ａ周りに旋回し、後輪１０２の向きが変わる。旋回操作をより軽い力で行えるようにしたい場合には、後輪１０２を従動輪にして、前輪１０１を駆動輪にすれば良い。

図１７は、第８の実施例に係る走行装置５７０の低速走行時における側面概観図である。これまで説明した各実施例における走行装置は、前輪支持部材１１０と後輪支持部材１２０とがヒンジ軸を中心として相対的に回動する構成を採用した。走行装置５７０は、ヒンジ軸ではなく、接続部を板バネ５７１とワイヤ５７２で構成する。

旋回継手５７６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に枢設されており、鉛直成分を含むように設定された旋回軸Ｔ_Ａ周りに、後側支柱１２１と相対的に回動する。前輪支持部材１１０を構成する前側支柱１１１の上部近傍には取付部材５７３が固定されている。旋回継手５７６と取付部材５７３は走行方向に対向し、旋回継手５７６と取付部材５７３の両側方に板バネ５７１とワイヤ５７２がそれぞれ懸架されて固定されている。

板バネ５７１は、図示するように、側方から見た場合に上方向に開口したＵ字状に曲げられて固定されている。その結果、板バネ５７１は、前側支柱１１１と後側支柱１２１の成す角が小さくなる方向に付勢力が作用する。一方でワイヤ５７２が板バネ５７１の付勢力で伸張され、前側支柱１１１と後側支柱１２１の成す角が一定角よりも小さくなることを防いでいる。また、板バネ５７１は、前輪１０１の車軸方向には高い剛性を有し、ハンドル１１５が旋回された場合には、旋回軸Ｔ_Ａ周りに旋回継手５７６を回動させることができる。

ＷＢ長は、本体部１２２に設けられた距離センサ５７４により検出する。距離センサ５７４は、例えばレーザー距離計であり、フォーク１１２に設けられたコーナーキューブ５７５で再起反射した反射光を受光してＷＢ長を検出する。

図１８は、第８の実施例に係る走行装置５７０の高速走行時における側面概観図である。図１７の状態からユーザ９００が板バネ５７１の付勢力に抗してハンドル１１５を後方に傾斜させると、前輪１０１が前方に押し出されてＷＢ長が長くなる。このとき、ワイヤ５７２は、旋回継手５７６と取付部材５７３の間で弛む。ＷＢ長が長くなると、上述のように目標速度が大きく設定され、走行装置５３０はより高速で走行する。

このように構成された走行装置５７０は、前輪支持部材１１０と後輪支持部材１２０の成す角を調整する回転部の機構としてヒンジに限らない設計を可能とする。なお、回転部は、一端が前輪支持部材１１０に、他端が後輪支持部材１２０に接続され、前輪支持部材１１０と後輪支持部材１２０の成す角を小さくする方向へ付勢するものであれば、板バネ５７１に限らず、他の弾性部材であっても構わない。また、このような回転部の機構は、上述の各実施例における走行装置に適用しても良い。

図１９は、第８の実施例の変形例に係る走行装置の側面概観図であって、図１７に対応する図である。本変形例では、取付部材５７３を後側支柱１２１のうち、本体部１２２に支持された一端とは反対側の他端に設けている。また、旋回継手５７６を前側支柱１１１に枢設させている。本変形例でも同様に、旋回継手５７６と取付部材５７３は走行方向に対向し、旋回継手５７６と取付部材５７３の両側方に板バネ５７１とワイヤ５７２がそれぞれ懸架されて固定されている。

旋回継手５７６は、前側支柱１１１に対して、前側支柱１１１の伸延方向と平行な旋回軸Ｔ_Ａ周りに相対的に回動する。このように旋回軸を形成すると、旋回時に板バネ５７１の旋回を伴わず、また、旋回軸Ｔ_Ａもユーザ９００が操作するハンドル１１５の旋回軸と平行になるので、ユーザ９００は、軽いハンドル操作で旋回を行うことができる。

また、本変形例は、ＷＢ長を距離センサにより直接的に検出するのではなく、ＷＢ長に連動するパラメータとして、後側支柱１２１の鉛直方向に対する傾斜角φを検出する角度センサ５７７を採用する。角度センサ５７７は、例えば重力センサである。傾斜角φは、上述の回転角θと同様に、ＷＢ長と一対一に対応するので、傾斜角φを検出することにより、ＷＢ長に基づく速度制御を実行することができる。なお、角度センサ５７７を前側支柱１１１に設置して、前側支柱１１１の傾斜角を検出するように構成しても良い。

以上各実施例を説明したが、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、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。また、上記の各実施例では、ＷＢ長に連動する成す角θに目標速度が一対一に対応付けられる制御例を説明したが、ＷＢ長に連動するパラメータに基づいて駆動を制御するものであれば、他の様々な制御も可能となる。例えば、ＷＢ長に連動するパラメータに最高速度制限値を対応付け、その制限値までの範囲であればユーザはアクセルスロットルなどによって加減速を調整できるように構成しても良い。

１００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０ 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、２４０ 荷重センサ、２５０ メモリ、２５１ 変換テーブル、５１１ 前側ステップ、５１２ 後側ステップ、５２１ ハンドル支柱、５２２ ハンドル側ギア、５２３ 前輪側ギア、５２４ 旋回継手、５３１ 押圧バー、５３２ 押下支柱、５３３ 作用ピン、５５１、５６１ 腰掛部、５５２ 腰掛支柱、５７１ 板バネ、５７２ ワイヤ、５７３ 取付部材、５７４ 距離センサ、５７５ コーナーキューブ、５７６ 旋回継手、５７７ 角度センサ、９００ ユーザ

Claims (11)

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と、
   前記前輪支持部材と前記後輪支持部材を相対的に回転させる回転部を含み、前記ユーザの動作が伝達することにより前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の成す角が変化して、前記前輪と前記後輪のホイールベース長が調整される調整機構と、
   前記ホイールベース長に連動するパラメータに基づいて前記駆動部を制御する制御部と
   を備える走行装置。
2. 前記制御部は、前記パラメータに対応付けられた目標速度に到達するように前記駆動部を制御する請求項１に記載の走行装置。
3. 前記動作として前記ユーザの一方の足から加重を受けて前記前輪支持部材に伝達する前側接触部と、
   前記動作として前記ユーザの他方の足から加重を受けて前記後輪支持部材に伝達する後側接触部と
   を備える請求項１または２に記載の走行装置。
4. 前記前輪を旋回方向に旋回させると共に、前記回転部の回転軸と平行な揺動軸周りに揺動可能なハンドル部を備え、
   前記調整機構は、前記ユーザが前記ハンドル部を前記揺動軸周りに揺動させる動作により前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の成す角が変化する請求項１または２に記載の走行装置。
5. 前記調整機構は、前記ユーザが前記ハンドル部を前記揺動軸に対して一方向へ揺動させた場合に、前記前輪支持部材が前記回転軸に対して前記一方向とは逆方向へ回転される反転機構を含む請求項４に記載の走行装置。
6. 前記ハンドル部は前記前輪支持部材に対して固定されており、前記揺動軸は前記回転部の回転軸と共通である請求項４に記載の走行装置。
7. 前記動作としての加重を前記ユーザの後背部側から受けて前記前輪支持部材に伝達するように前記前輪支持部材に連結された連結部材を備える請求項１または２に記載の走行装置。
8. 前記後輪支持部材に連結され、前記ユーザが腰掛ける腰掛部と、
   前記前輪支持部材に連結され、前記動作として前記ユーザの足から加重を受けて前記前輪支持部材を押し出す押出部と
   を備える請求項１または２に記載の走行装置。
9. 前記前輪支持部材に連結され、前記ユーザの後背部側から加重を受ける連結部と、
   前記後輪支持部材に連結され、前記ユーザが把持するハンドル部と
   を備える請求項１または２に記載の走行装置。
10. 前記回転部は、ヒンジであり、
    前記調整機構は、前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の成す角を小さくする方向へ付勢する付勢部材を有する請求項１から９のいずれか１項に記載の走行装置。
11. 前記回転部は、一端が前記前輪支持部材に、他端が前記後輪支持部材に接続された弾性部材であり、前記弾性部材は、前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の成す角を小さくする方向へ付勢する請求項１から９のいずれか１項に記載の走行装置。

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