JP6418202B2 - 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、高速で走行する場合には、まずホイールベース長を伸ばす作業を行った上で、加速の指示を受け付けて高速走行を行っていた。低速走行に移行する場合には、一旦ホイールベース長を短くする作業を行ってから減速の指示を受け付けて低速走行を行っていた。したがって、搭乗者は、車輌にホイールベース長を伸縮させる指示と、速度を増減させる指示とを連続して行う必要があり、運転操作が煩雑になるという問題があった。

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、ユーザに煩雑な運転操作をさせることなく、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する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、前輪支持部材と後輪支持部材の相対位置を変化させることにより、前輪と後輪のホイールベース長を調整する調整機構と、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を備え、調整機構によって調整されるホイールベース長と、駆動部の駆動によって達成される走行装置の速度とが、ホイールベース長が長くなるほど速度が大きくなるように、互いに対応付けられており、前記ユーザの操作によって前記ホイールベース長と前記速度のいずれか一方の値が変化した場合に、変化した前記一方の値に対応付けられた他方の値になるように他方が制御される。

このような構成により、走行装置の速度とホイールベース長が互いに好ましい関係に自動的に調整される。したがって、ユーザは、速度に対する指示とホイールベース長に対する指示を２段階に与える必要がない。

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すると共に、ユーザに煩雑な運転操作を強いることがない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低速走行時における側面概観図である。 図８の走行装置の上面概観図である。 図８の走行装置の高速走行時における側面概観図である。 第２の実施例に係る走行装置の制御ブロック図である。 速度とホイールベース長の関係を示すグラフである。 走行中の処理を示すフロー図である。 第３の実施例に係る走行装置の側面概観図である。 図１４の走行装置を複数連結して牽引する様子を示す図である。 回転角と目標速度の関係を示すグラフである。 第４の実施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、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。

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。

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、第２の実施例について説明する。図８は、第２の実施例に係る走行装置６００の低速走行時における側面概観図であり、図９は、図８の状態における走行装置６００を上方から観察した上面概観図である。なお、図９では、図８において点線で示すユーザ９００を省いている。走行装置６００は、第１の実施例の走行装置１００と同様に、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。

第１の実施例における走行装置１００は、前輪１０１と後輪１０２のＷＢ長を調整する機構として、ヒンジ継手１３２を介して前輪支持部材１１０と後輪支持部材１２０を接続し、これらを相対的に回転させる機構を採用した。そして、ユーザ９００は、ハンドル１１５を前後に傾けることにより自らの力を作用させてＷＢ長を調整した。第２の実施例における走行装置６００は、前輪１０１と後輪１０２のＷＢ長を調整する機構として、前輪支持部材１１０と後輪支持部材として機能する本体部１２２との間に介在するように設けられた伸縮ロッド６１０を伸縮させる機構を採用する。伸縮ロッド６１０は、制御部２００の制御信号により不図示のアクチュエータが駆動されて伸縮する。

伸縮ロッド６１０は、互いに径の異なる中空の連結棒が入れ子状に複数配列されており、それぞれの連結棒を収縮状態から伸長状態へまたは伸長状態から収縮状態へ変位させることができる構造を有する。したがって、制御部２００は、ＷＢ長を、連結棒の数に応じて、段階的に長くしたり短くしたりすることができる。

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、フォーク１１２が固定された一端寄りの位置に固定されている。さらに、旋回継手１３１は、連結器６２０を構成する軸受部６２１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、軸受部６２１と相対的に回動する。連結器６２０は、軸受部６２１の他に接続部６２２を有し、軸受部６２１と接続部６２２は一体的に形成されている。接続部６２２は、前側支柱１１１とほぼ平行に伸延する柱状部材であり、軸受部６２１が設けられた一端側とは反対の他端側で収容ボックス６３０を支持している。

収容ボックス６３０は、伸縮ロッド６１０を構成する連結棒のうち最細の連結棒の先端部を固定支持すると共に、収縮時には入れ子状となった連結棒の外周面の少なくとも一部を覆うように伸縮ロッド６１０を収容する。伸縮ロッド６１０を構成する連結棒のうち最太の連結棒の後端部は、本体部１２２に固定支持されている。

走行装置６００は、ハンドル１１５を構成する右側のグリップが、加減速グリップ６１６として構成されている。加減速グリップ６１６は、ハンドル１１６の伸延方向の軸周りに前回転と後回転ができるようになっており、ユーザ９００によって前回転されると加速信号が、後回転されると減速信号が制御部２００へ送信される。

走行装置６００は、加減速グリップ６１６を介してユーザから加減速指示を受けて速度を調整する。そして、その速度に応じて伸縮ロッド６１０を伸縮させてＷＢ長を調整する。図８は、低速走行時にＷＢ長を短くしている様子を示している。図１０は、図８と同様の走行装置６００の側面概観図であるが、高速走行時にＷＢ長を長くしている様子を示している。

本実施例においては、制御部２００は、ユーザ９００からの加減速の指示に従って駆動輪ユニット２１０を制御し、まず走行装置６００の速度を変化させる。そして、変化した速度に応じて伸縮ロッド６１０を伸縮させてＷＢ長を調整する。つまり、速度に対してＷＢ長が対応付けられており、現在の速度が変化すると、それに応じて設定されているＷＢ長になるように伸縮ロッド６１０を伸縮する。別言すれば、ユーザ９００が速度を変化させると、ＷＢ長がその速度に応じて調整される構成となっている。

このような構成においても、低速走行時には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。逆に高速走行時には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６００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、加減速グリップ６１６を前後に回転させれば、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。

図１１は、第２の実施例に係る走行装置６００の制御ブロック図である。走行装置１００と同様の機能を担う機能ブロックについては、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。

加減速グリップ６１６は、上述のように、前回転を検出したら加速信号を、後回転を検出したら減速信号を制御部２００へ送信する。その回転量も検出して、単位時間あたりの加減速量を変化させても良い。

ＷＢ調整機構２３０は、伸縮ロッド６１０と、伸縮ロッド６１０を伸縮させるための駆動回路やアクチュエータを含む。制御部２００は、ＷＢ調整機構２３０へ駆動信号を送ることにより、伸縮ロッド６１０の伸縮制御を実行する。メモリ２５０は、現在の速度を対応するＷＢ長に変換する変換テーブル６５１を記憶している。

図１２は、現在の速度を対応するＷＢ長に変換する変換テーブル６５１の一例としての、速度とＷＢ長の関係を示すグラフである。図示するように、ＷＢ長は速度のステップ関数として表されており、速度が大きくなると、ＷＢ長は段階的に長くなるように設定されている。速度が０以上５．０（ｋｍ／ｈ）未満である場合にはＷＢ長は最小値Ｔ_０（ｍｍ）が、速度が５．０（ｋｍ／ｈ）以上１０．０（ｋｍ／ｈ）未満である場合にはＷＢ長はＴ_０より大きいＴ_１（ｍｍ）が、速度が１０．０（ｋｍ／ｈ）以上１５．０（ｋｍ／ｈ）未満である場合にはＷＢ長はＴ_１より大きいＴ_２（ｍｍ）が、速度が１５．０（ｋｍ／ｈ）以上２０．０（ｋｍ／ｈ）以下である場合にはＷＢ長は最長のＴ_３（ｍｍ）が対応付けられている。なお、最高速度は２０．０（ｋｍ／ｈ）に制限されている。

速度とＷＢ長の対応付けは、この例に限らず、さまざまな対応付けが可能である。例えば、伸縮ロッド６１０が連続的に長さを調整できる構成であれば、一次関数で対応付けることもできる。また、速度の変化量に対するＷＢ長の変化量を、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。

次に、本実施例における、走行処理について説明する。図１３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Ｓ２０１で、加減速グリップ６１６の回転を検出する。すなわち、加減速グリップ６１６から加速信号または減速信号を受信する。そして、ステップＳ２０２で、駆動ユニット２１０へ対して、加速信号を受信した場合には加速の、減速信号を受信した場合には減速の駆動信号を送信する。

制御部２００は、加減速の処理を開始すると、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（ステップＳ２０３）。そして、ステップＳ２０４で、確認した現在の速度を、メモリ２５０から読み出した変換テーブル６５１に当てはめ、ＷＢ長を調整する必要があるか否かを判断する。調整する必要がないと判断したらステップＳ２０１へ戻る。調整する必要があると判断したらステップＳ２０５へ進む。

制御部２００は、ステップＳ２０５で、ＷＢ調整機構２３０へ駆動信号を送信し、伸縮ロッド６１０を伸縮させて、現在の速度に対応付けられたＷＢ長に調整する。そして、ステップＳ２０６へ進み、現在の速度が０であるか否かを確認する。現在の速度が０でなければ、ステップＳ２０１へ戻る。現在の速度が０であればステップＳ２０７へ進む。

制御部２００は、ステップＳ２０７で、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Ｓ２０１へ戻る。降機したと判断したら、一連の処理を終了する。

以上説明した第２の実施例における走行装置６００では、ユーザ９００が加減速を指示する指示部材として加減速グリップ６１６を採用したが、指示部材の形式はこれに限らない。例えば、ボタンやレバーであっても構わない。また、加速の指示部材と減速の指示部材を別個に備えても良い。減速の指示部材として例えばブレーキレバーを採用しても良い。

次に第３の実施例を説明する。図１４は、第３の実施例に係る走行装置７００の側面概観図である。走行装置７００は、第１の実施例における走行装置１００に、ユーザ９００が降機したときに利用する付加機能を追加したものである。したがって、走行装置７００は、原則として走行装置１００が有する要素、機能は全て備えているので、付加機能に関する要素、機能について説明する。

走行装置７００は、一端がフォーク１１２に設けられた繋止部７１２に繋ぎ止められている、牽引紐７１０を備える。牽引紐７１０は、例えばワイヤや鎖などの紐状部材から成る。牽引紐７１０は、ユーザ９００が把持しやすいように、他端に円環状の把持環７１１を有する。牽引紐７１０は、ユーザ９００が牽引しない場合には、点線で図示するように、ハンドル１１５の近傍に設けられた掛止フック７２１に把持環７１１が引掛けられて収容される。また、本体部１２２の後端には連結フック７２２を備える。

ユーザ９００は、走行装置７００から降りて走行装置７００を駐機場所に運ぶような状況において、牽引紐７１０を引っ張って走行装置７００を移動させることができる。走行装置７００は、１つの前輪１０１と２つの後輪１０２によって自立可能な静的安定車輌であり、ユーザ９００が牽引紐７１０を引っ張れば、その方向へ追従する。

走行装置７００は、付勢バネ１３３で互いに付勢された前輪支持部材１１０と後輪支持部材１２０とがヒンジ軸Ｈ_Ａ周りに回転可能に構成されているので、ユーザ９００が牽引紐７１０を引く力によっては、前輪支持部材１１０と後輪支持部材１２０の成す角が変化し、ＷＢ長が変化する。第１の実施例で説明したように、速度は前輪支持部材１１０と後輪支持部材１２０の成す角である回転角θに対応付けられているので、ユーザ９００は、牽引紐７１０を引っ張る引張力を調整すれば、走行装置７００を引っ張る方向へ自立走行させられると共にその速度も調整できる。

しかも、牽引紐７１０は紐状部材であるので、ユーザ９００が歩きつつ走行装置７００を引っ張る状況において、走行装置７００の速度が増してユーザ９００に追いつこうとする場合には、牽引紐７１０はたるむことになる。牽引紐７１０がたるむと、牽引力が前輪支持部材１１０に伝達されなくなるので、付勢バネ１３３の作用により回転角θが小さくなる。すなわち、走行装置７００の速度は自動的に低下する。したがって、ユーザ９００は、走行装置７００が重い場合であっても小さな力で快適に追従させることができる。

図１５は、走行装置７００を複数台連結して牽引する様子を示す図である。走行装置７００は、上述のように本体部１２２の後端に連結フック７２２を備えている。ユーザ９００は、後続の走行装置７００の把持環７１１を先行する走行装置７００の連結フック７２２に引っ掛ければ、２台の走行装置７００を牽引紐７１０で繋ぐことができる。同様にして、３台、４台と繋ぐことができる。図は、３台の走行装置７００を連結した様子を示している。

そして、ユーザ９００は、先頭の走行装置７００の把持環７１１を引っ張れば、連結された複数の走行装置７００を纏めて移動させることができる。前後する２台の走行装置７００を連結する牽引紐７１０のそれぞれは、原理的には同じ引張力を受けるので、走行装置７００のそれぞれの回転角θ_αは互いに同じ角度になり、したがって、連結されている走行装置７００の移動速度は同じになる。路面上の凹凸などで引張力に違いが生じても、回転角θが大きくなった後続車は速度を上げて先行車に追いつこうとし、回転角θが小さくなった先行車は速度を下げて後続車の追従を待つことになるので、全体としての速度調整が自動的に行われることになる。

図１６は、走行装置７００に適用される回転角θと目標速度の関係を示すグラフである。ユーザ９００が牽引紐７１０を牽引して走行装置７００を移動させる場合は、搭乗して走行する場合に比べて、比較的遅い速度で移動させたいことが多いと考えられる。そこで、牽引紐７１０で牽引する場合の回転角θに対応付ける目標速度は、搭乗して走行する場合の目標速度を上回らないように設定する。図の例は、その一例である。

図示するように、搭乗して走行する場合の対応付けがθ_ＭＩＮからθ_ＭＡＸ（度）の範囲で０からＶ_ｍ（ｋｍ／ｈ）に直線的に変化する設定とすると、牽引する場合の対応付けを、同範囲で０からＶ_ｍ／２（ｋｍ／ｈ）に直線的に変化する設定とする。すなわち、一次関数の傾きを１／２とする。このような対応付けを定めれば、例えば降機後に駐車スペースまで牽引して移動する場合に、取り回しが容易となる。

なお、回転角θと目標速度の対応付けは、図１６の例に限らず、さまざまな対応付けが可能である。図６のように、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場合には、最小範囲であるθ_ＭＩＮ以上θ_１未満において、共に速度０を対応付ければ良い。また、搭乗して走行する場合の目標速度を上回らないのであれば、牽引する場合の速度を回転角θによらず一定にしても良い。また、第１の実施例と同じく、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。

以上説明した第３の実施例では、牽引紐７１０で走行装置７００を牽引する構成を採用したが、ＷＢ長を降機した状態で調整できるのであれば紐状部材に限らず、さまざまな操作部材を採用し得る。例えば、リングや取っ手でも構わない。また、取り付け位置はフォーク１１２に限らず、例えば前輪１０１の回転軸に直接的に取り付けても良い。さらには、牽引する形式に限らず、走行装置７００の後方から押す形式であっても良い。例えば、前側支柱１１１から後方へ延びる押し下げレバーが設けられており、ユーザ９００が降機して後方からこのレバーを押し下げつつ前方へ向けて押せば、ＷＢ長が広がるような構成であっても良い。また、牽引部材で牽引する力を力覚センサで検出して、その大きさに応じてＷＢ長を調整する構成を採用すれば、第２の実施例として示した走行装置６００へも適用できる。この場合は、力角センサで検出した牽引力に応じて加減速も行う。したがって、変換テーブル２５１の他に、牽引力とＷＢ長を関連づけるテーブルまたは牽引力と加減速を対応付けるテーブルを予め設定すると良い。

次に第４の実施例を説明する。図１７は、第４の実施例に係る走行装置８００の側面概観図である。図１７（ａ）は、駐機状態を示し、図１７（ｂ）は、走行状態を示す。走行装置８００は、第１の実施例における走行装置１００に、駐機時の付加機能を追加したものである。したがって、走行装置８００は、原則として走行装置１００が有する要素、機能は全て備えているので、付加機能に関する要素、機能について説明する。

走行装置８００は、前側支柱１１１と後側支柱１２１と共にリンク機構の節を構成する支持バー８１１とリンクバー８１２を備える。支持バー８１１の一端はフォーク１１２に回転自在に軸支されており、リンクバー８１２の一端は後側支柱１２１に回転自在に軸支されている。そして、支持バー８１１の中程でリンクバー８１２の他端が回転自在に軸支されている。このようなリンク機構により、前側支柱１１１と後側支柱１２１の成す角である回転角θが大きくなると、支持バー８１１とリンクバー８１２の成す角も大きくなる。

支持バー８１１の他端には、ストッパ８１０が固定されている。ストッパ８１０は、回転角θが最小となるθ_ＭＩＮである場合に、後輪１０２の回転面に接触する。ストッパ８１０のうち、後輪１０２の回転面と接触する接触面は、摩擦係数の高い部材（例えばゴム部材）によって形成されている。したがって、走行装置８００の駐機時においては、ストッパ８１０が後輪１０２の回転面と接触して、後輪１０２の回転を抑制する。別言すれば、走行装置８００は、駐機時に風に煽られて勝手に動き出すような恐れが少ない。また、走行時には、リンク機構の作用により、ストッパ８１０が後輪１０２から離間するので、走行の妨げになることもない。また、電磁ブレーキで車輪の回転を抑制する装置に比べて、電力を消費することがない点でも有効である。

上述の例では、リンク機構によりストッパ８１０を後輪１０２の回転面に接触させる構成を採用したが、具体的な構成はこれに限らない。ＷＢ長が短くなる調整機構の動作に連動して、前輪１０１および後輪１０２の少なくともいずれかの回転を規制するように回転要素に接触するストッパであれば、いかなる構成も採用し得る。例えば、リングバー８１２の先端にもストッパを設けて、駐機時に前輪１０１の回転面に接触させても良い。また、摩擦力によって回転を抑制するストッパに限らず、例えば、前輪支持部材１１０側から回転防止ピンが突出しており、θ_ＭＩＮになると回転防止ピンが車軸１０３に設けられた係合孔に挿入されて、車軸１０３が回転できないようにする構成であっても良い。これらのストッパは、駐機中に車輪と関連する回転要素との接触を保つことにより、車輪の回転を抑制する。

また、ＷＢ長が短くなる調整機構の動作に連動して、走行面に接触するストッパを備える構成であっても良い。この場合は、例えば図１７（ａ）の例において、ストッパ８１０を支持バー８１１の他端において下向き（路面向き）に取り付ければ良い。このとき、ストッパ８１０の路面との接触面は、平面にすることが好ましい。

また、走行装置８００は走行装置１００をベースとしたが、走行装置６００をベースとして同様の機能を付加しても良い。例えば、伸縮ロッド６１０が収縮する動作に連動して、ストッパが前輪１０１に接触する構成を採用し得る。

以上各実施例を説明したが、第３の実施例および第４の実施例で説明した付加機能を付加しないのであれば、走行装置は、自立可能な静的安定車輌でなくても良い。走行方向に対して少なくとも前輪と後輪を有していれば、第１および第２の実施例における走行装置は実現できる。また、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、走行装置は、ハンドルの旋回によって操舵する構成でなくても良く、例えばユーザ９００の体重移動によって旋回する構成であっても良い。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。

１００ 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、２３０ ＷＢ調整機構、２４０ 荷重センサ、２５０ メモリ、２５１ 変換テーブル、６００ 走行装置、６１０ 伸縮ロッド、６１６ 加減速グリップ、６２０ 連結器、６２１ 軸受部、６２２ 接続部、６３０ 収容ボックス、６５１ 変換テーブル、７００ 走行装置、７１０ 牽引紐、７１１ 把持環、７１２ 繋止部、７２１ 掛止フック、７２２ 連結フック、８００ 走行装置、８１０ ストッパ、８１１ 支持バー、８１２ リンクバー、９００ ユーザ

Claims (8)

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、
   前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の相対位置を前記ユーザの操作力によって変化させることにより、前記前輪と前記後輪のホイールベース長を調整する調整機構と、
   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、
   前記ユーザが前記調整機構を操作して前記ホイールベース長を調整した場合に、調整された前記ホイールベース長に対応付けられた前記走行装置の速度を目標速度として前記駆動部を駆動する制御部と
   を備え、
   前記調整機構によって調整される前記ホイールベース長と、前記駆動部の駆動によって達成される前記速度とが、前記ホイールベース長が長くなるほど前記速度が大きくなるように互いに対応付けられている走行装置。
2. 前記前輪支持部材は、前記ユーザが把持するためのハンドルを有し、
   前記後輪支持部材は、前記ユーザが搭乗するためのステップを有し、
   前記調整機構は、前記前輪支持部材と前記後輪支持部材とを相対的に回転させるヒンジを有し、
   前記ユーザは、前記ハンドルへの加重および前記ステップ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、前記ヒンジ周りに前記前輪支持部材と前記後輪支持部材とを相対的に回転させて、前記ホイールベース長を調整する請求項１に記載の走行装置。
3. 前記調整機構は、前記前輪支持部材と前記後輪支持部材との相対角度を小さくする方向へ付勢する付勢部材を有し、
   前記付勢部材の作用によって前記相対角度が最小とされた場合の前記ホイールベース長が、前記速度のゼロと対応付けられている請求項２に記載の走行装置。
4. 前記前輪および前記後輪を含む接地部材により前記走行装置は自立可能であって、
   前記ユーザが前記走行装置から降りた状態で前記調整機構を動作させて前記ホイールベース長を調整できる操作部材を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の走行装置。
5. 前記操作部材は、前記前輪支持部材に一端側が取り付けられ、他端側が前記ユーザに牽引される紐状部材を含み、
   前記後輪支持部材は、他の走行装置の前記紐状部材の他端側を係止するための係止部を有する請求項４に記載の走行装置。
6. 前記操作部材を用いずに前記ホイールベース長を調整する場合の前記ホイールベース長と前記速度の対応付けと、前記操作部材を用いて前記ホイールベース長を調整する場合の前記ホイールベース長と前記速度の対応付けは、互いに異なり、
   同じ前記ホイールベース長に対しては、前記操作部材を用いて前記ホイールベース長を調整する場合の速度が、前記操作部材を用いずに前記ホイールベース長を調整する場合の速度を上回らないように対応付けられている請求項４または５に記載の走行装置。
7. 前記ホイールベース長が短くなる前記調整機構の動作に連動して、前記前輪および前記後輪の少なくともいずれかの回転を規制するように回転要素に接触するストッパを備え、
   前記ストッパは、前記走行装置の駐機中において前記回転要素との接触を保つ請求項１から６のいずれか１項に記載の走行装置。
8. 前記ホイールベース長が短くなる前記調整機構の動作に連動して、走行面に接触するストッパを備え、
   前記ストッパは、前記走行装置の駐機中において前記走行面との接触を保つ請求項１から７のいずれか１項に記載の走行装置。

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