JP6497368B2

JP6497368B2 - 走行装置

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Publication number: JP6497368B2
Application number: JP2016178982A
Authority: JP
Inventors: 釜　剛史; 剛史釜; 森　淳; 淳森
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2019-04-10
Anticipated expiration: 2036-09-13
Also published as: US10654362B2; JP2018043606A; CN107813892A; US20180072155A1; CN107813892B

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

これまでのパーソナルモビリティは、ホイールベース長を調整できるなど前進については工夫が施されてきたが、後進についてはほとんど考慮されていなかった。考慮されていたとしても、後進の操作系は前進の操作系と独立したものが設けられており、ユーザが運転操作を直感的に体得できるものではなかった。

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、直感的なユーザインタフェースで前進させることも後進させることもでき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、前輪および後輪の少なくともいずれかを駆動する駆動部と、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相対位置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、ユーザから前進か後進かの指示を受け付ける指示受付部と、指示受付部により前進の指示を受け付けている場合には、ホイールベース長が長くなるほど大きくなるように対応付けられた前進目標速度に基づいて前進するように駆動部を制御し、指示受付部により後進の指示を受け付けている場合には、ホイールベース長に対応付けられた後進目標速度に基づいて後進するように駆動部を制御する制御部とを備える。

このような構成により、搭乗者たるユーザが自身の体を動かしてホイールベース長を伸縮させると走行装置は移動を開始し、その移動方向はユーザが予め指示した方向である、という、単純で直感的なユーザインタフェースを実現することができる。

本発明により、直感的なユーザインタフェースで前進させることも後進させることもできる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。走行装置の上面概観図である。レバースイッチを上方から観察した概略図である。走行装置の高速走行時における側面概観図である。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。回転角と目標速度の関係を示すグラフである。前輪制動時のＷＢ長の変化を説明する図である。

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、搭乗者たるユーザ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を前進する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を前進する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、例えば、トーションバネである。付勢バネ１３３の付勢力は、ヒンジ軸Ｈ_Ａ周りに作用し、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の成す角が後述する基準回転角になるように変化させる。一方で、ユーザ９００がハンドル１１５を走行方向に対して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。すなわち、このようなヒンジ継手１３２を介して前側支柱１１１と後側支柱１２１を接続する機構は、ユーザ９００がＷＢ長を調整する調整機構として機能する。

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。すなわち、回転角センサ１３４は、前輪支持部材１１０と後輪支持部材１２０の相対位置を計測する計測部として機能する。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。

ハンドル１１５の中央付近には、レバースイッチ１１６が設けられている。図３は、レバースイッチ１１６を走行装置１００の上方から観察した概略図である。レバースイッチ１１６は、ユーザ９００から走行装置１００を前進させるか後進させるかの指示を受け付ける指示受付部として機能する操作部材である。

レバースイッチ１１６は、主に、パネル１１６ａ、スライド溝１１６ｂ、レバー１１６ｃを備える。パネル１１６ａには、「前進」と「後進」の２つのポジションが印刷されている。ユーザ９００は、レバー１１６ｃをつまんでスライド溝１１６ｂに沿ってスライドさせることにより「前進」か「後進」のいずれかに留まらせることができる。後述する制御部は、レバー１１６ｃのポジションを検知して、走行装置１００を前進させるか後進させるかを決定する。詳しくは後述する。なお、指示受付部としての操作部材は、レバースイッチに限らず、「前進」か「後進」を選択指示し得るものであれば、他の操作部材でも良い。例えば、押しボタン、タッチパネルであっても良い。

本実施例における走行装置１００は、前進する場合も後進する場合も、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４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。

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。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。

次に走行装置１００のシステム構成について説明する。図５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。

レバースイッチ１１６は、上述のように、制御部２００の要求に応じて、レバー１１６ｃが「前進」位置にあるのか「後進」位置にあるのかを示す検知信号を制御部２００へ送信する。制御部２００は、受信した検知信号に基づいて、駆動輪ユニット２１０へ送信する駆動信号を、モータを正転させる正転信号とするか逆転させる逆転信号とするかを決定する。

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６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。横軸は、回転角θ（度）であり、縦軸は、目標速度（ｋｍ／ｈ）である。図中、「前進時」と示す一次関数は、レバースイッチ１１６により「前進」が指示されている場合に適用される、回転角θに対する前進目標速度を表している。また、「後進時」と示す一次関数は、レバースイッチ１１６により「後進」が指示されている場合に適用される、回転角θに対する後進目標速度を表している。なお、両目標速度は、前進する場合も後進する場合も、単位時間あたりの移動距離として、正の値で表す。

前進目標速度は、回転角θが大きくなるにつれて、すなわちＷＢ長が長くなるにつれて、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。後進目標速度も、回転角θが大きくなるにつれて、すなわちＷＢ長が長くなるにつれて、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／２（ｋｍ／ｈ）である。なお、ここでは、後進する場合の目標最高速度を、前進する場合の目標最高速度の半分としているが、それぞれの最高速度は、走行装置１００の性能等に応じて任意に設定し得る。ただし、移動の効率や搭乗時の姿勢の安定性を考慮すると、後進する場合の目標最高速度を、前進する場合の目標最高速度よりも小さくすると良い。

制御部２００は、レバースイッチ１１６が「前進」に位置する場合には、ユーザ９００が調整した現在の回転角θから前進目標速度を決定し、現在の速度が当該目標速度に追従するように、駆動輪ユニット２１０へ正転の駆動信号を送信する。同様に、レバースイッチ１１６が「後進」に位置する場合には、ユーザ９００が調整した現在の回転角θから後進目標速度を決定し、現在の速度が当該目標速度に追従するように、駆動輪ユニット２１０へ逆転の駆動信号を送信する。

このように回転角θと目標速度が関数で対応付けられる場合は、変換テーブル２５１を関数形式で記述することができる。関数形式で記述された変換テーブル２５１は、メモリ２５０に記憶され、適宜参照される。

図７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７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、それぞれにひとつずつの前進目標速度と後進目標速度を対応付ける。なお、目標速度は、前進する場合も後進する場合も、単位時間あたりの移動距離として、正の値で表す。

図示するように、前進目標速度は、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。また、後進目標速度は、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２.５（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５．０（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７．５（ｋｍ／ｈ）を対応付ける。なお、ここではいずれのグループにおいても、後進目標速度を、前進目標速度の半分としているが、それぞれの目標速度は、走行装置１００の性能等に応じて任意に設定し得る。

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６や図７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、本実施形態では、回転角θがＷＢ長と一対一に対応することから、媒介パラメータである回転角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８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、レバースイッチ１１６のレバー位置を確認する。制御部２００は、レバー位置が「前進」位置であれば、これから前進制御を実行し、「後進」位置であれば、これから後進制御を実行する。

制御部２００は、ステップＳ１０２へ進み、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Ｓ１０３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、ステップＳ１０１の確認結果に応じて前進目標速度または後進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Ｓ１０４へ進み、駆動輪ユニット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輪ユニット２１０へ送信し、目標速度が現在の速度より小さければ減速する駆動信号を駆動輪ユニット２１０へ送信する。

制御部２００は、加減速中も回転角θが変化したかを監視する（ステップＳ１０５）。回転角θが変化したと判断したら、再度ステップＳ１０２からやり直す。変化していないと判断したらステップＳ１０６へ進む。なお、図７のような変換テーブルを採用している場合は、回転角θがひとつのグループ範囲に留まる間は、変化していないと判断する。

制御部２００は、ステップＳ１０６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Ｓ１０４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Ｓ１０７へ進む。ステップＳ１０７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Ｓ１０７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Ｓ１０８）。

制御部２００は、ステップＳ１０８で定速走行している間も、回転角θが変化したかを監視する（ステップＳ１０９）。回転角θが変化したと判断したら、ステップＳ１０２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Ｓ１０８へ戻る。

ステップＳ１０７で目標速度が０であったと確認したら、ステップＳ１１０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。ここで、ステップＳ１０１へ戻るのは、レバースイッチ１１６は、ステップＳ１０７で速度０となった場合に、ユーザ９００の操作を受け付けるからである。制御部２００は、ユーザ９００によりレバースイッチ１１６が操作され、走行方向が反転されたかを確認すべく、ステップＳ１０１へ戻る。

本実施例においては、レバースイッチ１１６は、走行装置１００の速度が０になった場合にのみ操作を受け付け、走行中は受け付けない。このように速度が０になった場合にレバースイッチ１１６の操作を受け付けることにより、駆動輪の回転中に逆転させる駆動信号を送信して駆動系に過大な負荷を与えてしまうことを防いでいる。レバースイッチ１１６は、例えば、走行信号を受信している間はレバー１１６ｃにロックが掛けられてスライド不能となり、速度が０になって走行信号が途絶えるとロックが解除されてスライド可能となる構成を有する。操作部材がレバースイッチではなく、押しボタンのようなものであれば、速度が０の場合に点灯させて、方向逆転の指示が可能であることを示し、その間のみユーザ９００からの指示を受け付けても良い。

レバースイッチ１１６が操作を受け付ける速度は、例えば１.０ｋｍ／ｈ未満とするなど、駆動系の負荷が許容される範囲で幅を持たせても良い。換言すれば、予め定められた速度よりも遅くない場合に、操作を受け付けないように構成しても良い。また、本実施例においては、レバースイッチ１１６が操作を受け付ける条件を、車速センサ２２０の出力を利用した速度によって定義したが、他のパラメータによる定義を採用しても良い。例えばＷＢ長を採用し、検出された現在のＷＢ長が予め定められたＷＢ長よりも短くない場合には、操作部材の操作を受け付けないようにしても良い。

制御部２００は、ステップＳ１１０でユーザ９００が降機したと判断したら、一連の処理を終了する。制御部２００は、走行装置１００の電源をオフにする。

次に第２実施例について説明する。図９は、第２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る。走行装置６００は、主に、前輪１０１にディスクブレーキ１１７を備える点と後進目標速度が一定である点で、第１実施例の走行装置１００と相違する。したがって、走行装置１００と同様の機能を担う要素については、第１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。また、走行装置６００の制御ブロックの構成や処理フローも、走行装置１００のそれらとほぼ同様である。したがって、以下の説明においては、走行装置１００との相違点について説明する。

前輪１０１は、その回転を制動する制動部材としてディスクブレーキ１１７を備える。ディスクブレーキ１１７は、制御部２００からの信号に応じて、ホイールの内側に取り付けられた円盤１１７ａをブレーキパッド１１７ｂで挟み込んで摩擦を生じさせ、前輪１０１の回転速度を低下させる。

図１０は、本実施例における回転角θと目標速度の関係を示すグラフである。横軸は、回転角θ（度）であり、縦軸は、目標速度（ｋｍ／ｈ）である。図中、「前進時」と示す一次関数は、レバースイッチ１１６により「前進」が指示されている場合に適用される、回転角θに対する前進目標速度を表している。また、「後進時」と示す関数は、レバースイッチ１１６により「後進」が指示されている場合に適用される、回転角θに対する後進目標速度を表している。なお、両目標速度は、前進する場合も後進する場合も、単位時間あたりの移動距離として、正の値で表す。

前進目標速度は、図６と同様に、回転角θが大きくなるにつれて、すなわちＷＢ長が長くなるにつれて、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。後進目標速度は、回転角θが最小値θ_ＭＩＮのときに０であり、最小値θ_ＭＩＮよりも大きい場合に、一定値Ｖ_ｃ（ｋｍ／ｈ）である。

すなわち、前進時は、回転角θが大きくなってＷＢ長が伸びると目標速度も比例して大きくなるが、後進時は、ＷＢ長が伸びても目標速度を一定とする。走行装置６００の利用目的等によっては、後進時には高速にする必要がない場合もあり、そのような場合には、安定性を重視して、後進速度が変化しないように設定すると良い。しかも、ユーザ９００は、後進時には後方を振り返りながら運転することもあってバランスを崩しやすいが、ＷＢ長を長くできれば、そのような恐れも少ない。本実施例では、ＷＢ長を伸ばしても後進速度が大きくならないので、ユーザ９００は、よりバランスを保ちやすい。

本実施例では、走行装置６００は、ユーザ９００が調整機構を意識的に調整しなくてもバランスを取りやすいようにＷＢ長を伸長する。図１１は、前輪制動時のＷＢ長の変化を説明する図である。

制御部２００は、後進時にディスクブレーキ１１７を作動させる。具体的には、制御部２００は、ディスクブレーキ１１７により、前輪１０１の回転を完全に抑え込むのではなく、駆動輪である後輪１０２の回転速度よりも前輪１０１の回転速度を低下させるべく、回転抵抗を与える程度に抑え込む。

図１１(ａ）は、後進開始時の様子を示す。後進開始時であるので、上述のように、回転角θは最小値θ_ＭＩＮであり、ＷＢ長も最小値ＷＢ_ＭＩＮである。この状態から後輪１０２が逆転を開始すると走行装置６００は後進し始めるが、同時に、ディスクブレーキ１１７の制動も開始する。

すると、後輪１０２の回転速度よりも前輪１０１の回転速度の方が遅くなり、ヒンジ軸Ｈ_Ａ周りに後側支柱１２１と前側支柱１１１が相対的に回転しはじめ、回転角θが徐々に大きくなる。図１１（ｂ）は、後進を始めてしばらく経過した時点の様子を示す。図示するように、回転角θは、θ_ＭＩＮよりも開いたθ_ｃとなり、ＷＢ長もＷＢ_ｃに伸びている。このように後進時にディスクブレーキ１１７を作動させると、ユーザ９００は、後方を振り返った体勢でハンドル操作などをしなくてもＷＢ長はおのずと伸長するので、バランスを崩す恐れが少ない。

なお、本実施例では、後進時に前輪１０１の回転を制動する制動部材としてディスクブレーキ１１７を利用したが、前輪１０１に回転抵抗を与える部材であれば他の部材であっても良い。例えば、前輪１０１の後転時にのみ作用するワンウェーのロータリダンパーであっても良い。また、ディスクブレーキ１１７を、前進時のブレーキとして利用しても良い。この場合は、ハンドル１１５にブレーキレバーを設けて、ユーザが握り込めばディスクブレーキ１１７が作動するように構成すると良い。

以上、第１実施例および第２実施例を説明したが、第２実施例において図１０を用いて説明した後進時の目標速度を一定に設定する変換テーブルは、第１実施例の走行装置１００に採用しても良い。高速で後進する必要がない場合は、一定かつ低速で後進することが望ましい。後進時の目標速度をどのように設定するか、搭乗者たるユーザが変換テーブルを選択できるように構成しても良い。

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、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、１１６レバースイッチ、１１７ディスクブレーキ、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、６００走行装置、９００ユーザ

Claims

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、
前記ユーザが動作する力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相対位置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、
前記ユーザから前進か後進かの指示を受け付ける指示受付部と、
前記指示受付部により前進の指示を受け付けている場合には、前記ホイールベース長が長くなるほど大きくなるように対応付けられた前進目標速度に基づいて前進するように前記駆動部を制御し、前記指示受付部により後進の指示を受け付けている場合には、前記ホイールベース長に対応付けられた後進目標速度に基づいて後進するように前記駆動部を制御する制御部と
を備える走行装置。
前記後進目標速度は、前記ホイールベース長が長くなるほど大きくなるように対応付けられている請求項１に記載の走行装置。
前記後進目標速度は、前記ホイールベース長が最短以外の場合に一定速度に対応付けられている請求項１に記載の走行装置。
後進する場合に前記前輪の回転を制動する制動部材を備え、
前記駆動部は、前記後輪を駆動する請求項３に記載の走行装置。
前記指示受付部は、前記ホイールベース長が予め定められた長さよりも短くない場合には、前記指示を受け付けない請求項１から４のいずれか１項に記載の走行装置。
前記指示受付部は、前記走行装置の速度が予め定められた速度よりも遅くない場合には、前記指示を受け付けない請求項１から５のいずれか１項に記載の走行装置。