JP6497369B2 - 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

パーソナルモビリティは、搭乗者が車外に放出されることを防ぐために、搭乗者を包み込むような車体構造を採用することが難しい。通常の走行においては、低速走行時の小回りの良さと高速走行時の安定性を発揮し、故障が発生したときには、迅速に停車できて、しかも搭乗者がバランスを崩すことなく安全に降車できるパーソナルモビリティが望まれている。

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、ホイールベース長が調整できる走行装置において、故障発生時にも搭乗者がバランスを取りやすく、安全に降車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、ユーザが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、ホイールベース長に対応付けられた目標速度に基づいて駆動部を制御する制御部と、走行装置の故障を検知する故障検知部とを備え、制御部は、故障検知部が故障を検知した場合に、ホイールベース長に対応付けられた目標速度に基づく制御を停止すると共に、ホイールベース長を伸長させるための制御を実行する。

このような構成により、通常の走行時においては、ホイールベース長を伸ばして高速で走行するところ、故障を検知した場合には、ユーザがバランスを取りやすいようにホイールベース長を伸ばしながらも、速度を迅速に低下させることができる。

本発明により、ホイールベース長が調整できる走行装置において、故障発生時にも搭乗者がバランスを取りやすく、安全に降車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。 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。 通常走行時の処理を示すフロー図である。 故障発生時の走行装置の挙動を説明する図である。 故障監視割込処理のフロー図である。 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。 走行装置の上面概観図である。 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。 ＷＢ長と目標速度の関係を示すグラフである。 通常走行時の処理を示すフロー図である。 故障監視割込処理のフロー図である。

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、本体部１２２と共に搭乗部として機能する、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。

後輪１０２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、制御部からのブレーキ信号に応じて、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、後輪１０２の回転速度を低下させる。

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。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。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。

走行装置１００は、通常の走行時において、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。走行装置１００は、通常の走行時において、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、走行装置１００は、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。

ユーザ９００がハンドル１１５を傾斜させたり体重移動したりしてＷＢ長を調整することにより速度を調整する通常走行時においては、回転角θが小さくなるとＷＢ長が短くなって低速で走行するので、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を前後に傾けるなどの直感的な動作により、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。

各種センサ２３５は、走行装置１００を構成する様々な要素の状態あるいは指令に対する応答について異常が発生していないかを監視するためのセンサ群であり、制御部２００の要求に応じて、あるいは周期的にその検知結果を制御部に送信する。例えば、バッテリの温度センサであり、モータの電流センサである。

ディスクブレーキ１１７は、後輪１０２の回転を摩擦力により低下させる。制御部２００は、ディスクブレーキ１１７にブレーキ信号を送信して、制動の開始終了および摩擦力の増減を制御する。

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。

制御部２００は、故障検知部２０１としての役割を担う。故障検知部２０１は、車速センサ２２０、回転角センサ１３４、各種センサ２３５、荷重センサ２４０から取得する情報を分析して、走行装置１００の故障を検知する。具体的な処理については後述する。

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。横軸は、回転角θ（度）であり、縦軸は、目標速度（ｋｍ／ｈ）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、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、通常走行時の走行処理について説明する。図７は、通常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。

さて、図７を用いて説明した通常の走行時において、走行装置１００は、いつ故障が生じるか予測が難しい。一方で、ユーザ９００が搭乗して走行するという走行装置としての性質上、故障が生じた場合には、迅速かつ安全に停止させることが望ましい。そこで、本実施例における走行装置１００は、図７の通常の走行時において、故障が発生していないかを周期的に監視する割込み処理を実行し、故障が検知されたら迅速かつ安全に停止させる故障時制御を実行する。

図８は、故障発生時の走行装置１００の挙動を説明する図である。図８（ａ）は、走行中に故障を検知した直後の様子を表し、図８（ｂ）は、故障時制御を開始して若干の時間が経過した後の様子を表す。

走行装置１００は、走行方向に対して前輪１０１と後輪１０２が並び、ステップ１４１上でユーザ９００がバランスを取りながら走行する装置である。すなわち、搭乗者たるユーザ９００は、走行装置１００に安定して着座しているのではない。したがって、故障したからといって急ブレーキを掛けてしまうと、ユーザ９００が前のめりになって走行装置１００から飛び降りるような事態を招きかねない。

走行装置１００は、上述のようにＷＢ長（回転角θ）に対応した目標速度に追従するように速度制御される。したがって、制御部２００が故障時においてもその速度制御を継続すると、走行装置１００を停止させるためには、ユーザ９００がＷＢ長を縮めるか、アクチュエータを用いた調整機構を用意して強制的にＷＢ長を縮める必要が生じる。一方で、故障時にはできる限り迅速に停止させたいという点を考慮すると、減速時にユーザ９００に生じる慣性は通常の減速時よりも大きくなり、ＷＢ長が短いとユーザ９００がステップ１４１上でバランスを保つことが困難になる。

そこで、制御部２００は、故障検知部２０１が故障を検知した場合に、ＷＢ長に対応付けられた目標速度に基づく制御を取り止め、駆動輪ユニット２１０への駆動信号の供給を遮断し、ＷＢ長を伸長させるための制御を実行する。ここで、制御部２００は、ＷＢ長を伸長させるための制御として、後輪制動部材としてのディスクブレーキ１１７に後輪１０２の回転を制動させる。

故障検知部２０１が図８（ａ）の状態で故障を検知すると、制御部２００は、駆動輪ユニット２１０への駆動信号の供給を遮断する。すると、不図示のモータの回転が停止するので、走行装置１００は減速し始める。このときの回転角θはθ_ａであり、ＷＢ長はＷＢ_ａとする。なお、モータの回転を停止させる方法として、駆動信号の供給を遮断するほかに、制御部２００は、モータへの電力供給を遮断しても良い。

制御部２００は、駆動信号の供給を遮断と共に、ディスクブレーキ１１７にブレーキ信号を送信して後輪１０２の回転速度を低下させる。このときのディスクブレーキ１１７の制動力は、ユーザ９００がバランスを失わないようにその時点の速度に応じて調整されることが好ましい。

後輪１０２の制動が開始されると、図８（ｂ）に示すように、ＷＢ長はおのずと伸長する。すなわち、後輪１０２は、ディスクブレーキ１１７の制動の開始により回転速度がいち早く落ちるが、前輪１０１は、慣性によりそのまま回転しようとするので、前側支柱１１１と後側支柱１２１がヒンジ軸Ｈ_Ａ周りに相対的に回転し（θ_ａ→θ_ｂ）、ＷＢ長が伸びる（ＷＢ_ａ→ＷＢ_ｂ）ことになる。走行装置１００の速度が短時間に低下するときに、ＷＢ長を長く保つことができれば、ユーザ９００はステップ１４１上でバランスを取りやすい。

図９は、故障が発生していないかを周期的に監視する故障監視割込処理のフロー図である。上述のように、故障監視割込処理は、図７のフローの実行中に、一定周期で割り込み処理として実行される処理である。

故障監視割込処理は、まず、故障検知部２０１が、ステップＳ８１１で、車速センサ２２０、回転角センサ１３４、各種センサ２３５、荷重センサ２４０から取得する情報を分析して故障の有無を確認する。故障を検知しなければ、そのまま図７のフローの処理中のステップに復帰する。故障を検知したらステップＳ８１２へ進む。

制御部２００は、ステップＳ８１２で、ＷＢ長に対応付けられた目標速度に基づく速度制御を停止すると共に、駆動輪ユニット２１０への駆動信号の供給を停止する。そして、ディスクブレーキ１１７へブレーキ信号を送信して、後輪１０２の回転を制動する（ステップＳ８１３）。

制御部２００は、ステップＳ８１４で、車速センサ２２０から速度信号を受信して、走行装置１００の速度が０、すなわち走行装置１００が停止したか否かを確認する。まだ停止していなければステップＳ８１３へ戻り、停止していれば、バッテリの電力出力を遮断して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１０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１１は、図１０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１１では、図１０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長を調整する調整機構として、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、伸縮ロッド６１０を伸張、収縮させる操作グリップ６１６として構成されている。操作グリップ６１６は、ハンドル１１５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伸張信号が、後回転されると収縮信号が制御部２００へ送信される。

走行装置６００は、通常の走行時において、操作グリップ６１６を介してユーザから伸縮ロッド６１０を伸縮させる指示を受けてＷＢ長を調整する。そして、そのＷＢ長に対応付けられた目標速度に追従するように速度調整が行われる。図１２は、図１０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。

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、ＷＢ長と速度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。また、ユーザ９００は、操作グリップ６１６を前後に回転させれば、ＷＢ長と速度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。

以上のような構成の走行装置６００においても、通常の走行時において、第１の実施例に類似する速度制御を実行することができる。具体的には、回転角θに対応付けられた目標速度の変換テーブルを、ＷＢ長に対応付けられた目標速度の変換テーブルに変更し、また、回転角θを検出して目標速度を設定する処理を、ＷＢ長を検出して目標速度を設定する処理に変更すれば良い。

図１３は、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。

操作グリップ６１６は、上述のように、前回転を検出したら伸長信号を、後回転を検出したら収縮信号を制御部２００へ送信する。その回転量も検出して、単位時間あたりの伸長量、収縮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。ＷＢ調整機構２３０は、アクチュエータの駆動力によってＷＢ長を伸長させる伸長駆動部としての機能を担う。制御部２００は、ＷＢ調整機構２３０へ伸縮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。

図１４は、ＷＢ長に対応付けられた目標速度に追従させる速度制御を行う場合の、ＷＢ長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ＷＢ長の一次関数として表されており、ＷＢ長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ＷＢ長ＷＢ_ＭＩＮ（ｍｍ）のときに目標速度は０であり、最大角ＷＢ長ＷＢ_ＭＡＸ（ｍｍ）のときに目標速度は最高速度Ｖ_ｍ（ｋｍ／ｈ）である。この関係は、ＷＢ長を目標速度に変換する変換テーブル２５１としてメモリ２５０に記憶されている。

また、第１の実施例で図６を用いて説明した例のように、連続的に変化するＷＢ長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たルックアップテーブル形式を採用しても良い。また、ＷＢ長と目標速度の対応付けは、ＷＢ長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など、様々なアレンジも可能である。

次に、本実施例における、通常走行時の処理について説明する。図１５は、通常走行時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。図７中の処理と同等の処理については、図７のステップ番号と同じ番号を付す。

制御部２００は、ステップＳ２０１で、操作グリップ６１６の回転を検出し、伸張信号または収縮信号を受信する。そして、ステップＳ２０２で、受信した伸張信号または収縮信号に応じてＷＢ調整機構２３０へ伸縮信号を送信し、ＷＢ長を調整する。制御部２００は、ステップＳ１０２へ進み、調整したＷＢ長を、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、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、加減速中も操作グリップ６１６が回転されたかを監視する（ステップＳ２０４）。操作グリップ６１６が回転されたと判断したら、再度ステップＳ２０１からやり直す。操作グリップ６１６が回転されていないと判断したらステップＳ１０５へ進む。

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６００は停止していることになる。この場合は、ステップＳ１０９へ進む。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、操作グリップ６１６が回転されたかを監視する（ステップＳ２０８）。操作グリップ６１６が回転されたと判断したら、ステップＳ２０１へ戻る。操作グリップ６１６が回転され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、制御部２００は、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Ｓ２０１へ戻る。降機したと判断したら、一連の処理を終了する。

本実施例における走行装置６００も、第１の実施例における走行装置１００と同様に、通常の走行時において、故障が発生していないかを周期的に監視する割込み処理を実行し、故障が検知されたら迅速かつ安全に停止させる故障時制御を実行する。本実施例においても第１の実施例と同様に、制御部２００は、故障検知部２０１が故障を検知した場合に、ＷＢ長に対応付けられた目標速度に基づく制御を取り止め、駆動輪ユニット２１０への駆動信号の供給を遮断し、ＷＢ長を伸長させるための制御を実行する。ただし本実施例においては、制御部２００は、ＷＢ長を伸長させるための制御として、より直接的に、ＷＢ調整機構２３０へ伸長信号を送信して伸縮ロッド６１０を伸長させる。

図１６は、故障が発生していないかを周期的に監視する故障監視割込処理のフロー図である。故障監視割込処理は、図１５のフローの実行中に、一定周期で割り込み処理として実行される処理である。図９中の処理と同等の処理については、図９のステップ番号と同じ番号を付す。

故障監視割込処理は、まず、故障検知部２０１が、ステップＳ８１１で、車速センサ２２０、回転角センサ１３４、各種センサ２３５、荷重センサ２４０から取得する情報を分析して故障の有無を確認する。故障を検知しなければ、そのまま図１６のフローの処理中のステップに復帰する。故障を検知したらステップＳ８１２へ進む。

制御部２００は、ステップＳ８１２で、ＷＢ長に対応付けられた目標速度に基づく速度制御を停止すると共に、駆動輪ユニット２１０への駆動信号の供給を停止する。そして、ディスクブレーキ１１７へブレーキ信号を送信して、後輪１０２の回転を制動する（ステップＳ８１３）。ただし、本実施例のディスクブレーキ１１７の役割は、単に、迅速に速度を低下させることである。制御部２００は、ステップＳ９０１へ進み、ＷＢ調整機構２３０へ伸長信号を送信して伸縮ロッド６１０を伸長させる。

制御部２００は、ステップＳ８１４で、回転角センサ１３４から回転角信号を受信して、走行装置１００の速度が０、すなわち走行装置１００が停止したか否かを確認する。まだ停止していないと判断した場合は、ステップＳ８１３へ戻り、ステップＳ８１３とステップＳ９０１を継続する。ただし、伸縮ロッド６１０が最長の長さまで伸びきった場合はステップＳ９０１をスキップする。制御部２００は、ステップＳ８１４で、停止したと判断したら、バッテリの電力出力を遮断して一連の処理を終了する。

このような第２の実施例の制御によっても、走行装置６００の速度を短時間に低下させられ、ＷＢ長も長くすることができるので、故障時において迅速かつ安全に走行装置６００を停止させることができる。なお、本実施例においても、モータの回転を停止させる方法として、モータへの電力供給を遮断する方法を採用しても良い。

以上、第１の実施例と第２の実施例を説明したが、制御部２００は、故障を検知した場合に、駆動輪ユニット２１０への駆動信号の供給を遮断するのではなく、速度が漸減するように駆動信号の供給を継続しても良い。徐々に速度が低下すれば、ユーザ９００は、ステップ１４１上でよりバランスを取りやすくなる。

また、ＷＢ長を伸長させるための制御は、第１の実施例のように後輪１０２を制動したり、第２の実施例のように伸縮ロッド６１０を伸長させたりするほかにも、様々な制御を採用し得る。例えば、通常は係止部により押し縮められているが係止部が解放されたときにはＷＢ長を押し広げる弾性部材を前側支柱１１１と後側支柱１２１の間に設けておき、故障を検知したときに、係止部をアクチュエータによって解放する制御を採用しても良い。

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。

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、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、１２４ ストッパ、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、２０１ 故障検知部、２１０ 駆動輪ユニット、２２０ 車速センサ、２３０ ＷＢ調整機構、２３５ 各種センサ、２４０ 荷重センサ、２５０ メモリ、２５１ 変換テーブル、６００ 走行装置、６１０ 伸縮ロッド、６１６ 操作グリップ、６２０ 連結器、６２１ 軸受部、６２２ 接続部、６３０ 収容ボックス、９００ ユーザ

Claims (7)

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、
   前記ユーザが前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の相対位置を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、
   前記ホイールベース長に対応付けられた目標速度に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、
   前記走行装置の故障を検知する故障検知部と
   を備え、
   前記制御部は、前記故障検知部が故障を検知した場合に、前記ホイールベース長に対応付けられた目標速度に基づく制御を停止すると共に、前記ホイールベース長を伸長させるための制御を実行する走行装置。
2. 前記制御部は、前記故障検知部が故障を検知した場合に、前記駆動部への電力の供給または駆動信号の供給を遮断する請求項１に記載の走行装置。
3. 前記制御部は、前記故障検知部が故障を検知した場合に、前記駆動部を制御して前記走行装置の速度を漸減させる請求項１に記載の走行装置。
4. 前記後輪の回転を制動する後輪制動部材を備え、
   前記制御部は、前記故障検知部が故障を検知した場合に、前記ホイールベース長を伸長させるための制御として、前記後輪制動部材に前記後輪の回転を制動させる請求項１から３のいずれか１項に記載の走行装置。
5. 前記調整機構は、アクチュエータの駆動力によって前記ホイールベース長を伸長させる伸長駆動部を含み、
   前記制御部は、前記故障検知部が故障を検知した場合に、前記ホイールベース長を伸長させるための制御として、前記伸長駆動部に前記ホイールベース長を伸長させる請求項１から３のいずれか１項に記載の走行装置。
6. 係止部が解放されたときに前記ホイールベース長を押し広げるように前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の間に設けられた弾性部材を備え、
   前記制御部は、前記故障検知部が故障を検知した場合に、前記ホイールベース長を伸長させるための制御として、前記弾性部材の前記係止部を解放する請求項１から３のいずれか１項に記載の走行装置。
7. 前記目標速度は、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から６のいずれか１項に記載の走行装置。

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