JP6561944B2 - 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走行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、高速走行時の走行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、ホイールベース長を伸ばした上で、高速走行をしていた。そのため、高速走行時の走行安定性、特に直進性は向上していた。

しかし、パーソナルモビリティは、軽量であり、ユーザの体重よりも軽い場合が多いため、高速走行時に急旋回動作を行うと、ユーザにかかる遠心力をパーソナルモビリティ本体で支えきれず、ユーザが転倒しまうおそれがあ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、高速走行時の急旋回動作を制限する走行装置を提供するものである。

本発明の一態様に係る走行装置は、
ユーザが搭乗して走行する走行装置であって、
前輪および後輪と、
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、
前記前輪支持部材または前記後輪支持部材に設けられたハンドルと、
前記前輪支持部材または前記後輪支持部材に設けられ、前記ユーザが搭乗する搭乗部と、
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、
を備え、
前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の相対姿勢に応じて前記前輪と前記後輪のホイールベース長が可変となるように、前記前輪支持部材と前記後輪支持部材が支軸を介して連結され、
前記ホイールベース長が長くなるにしたがって、前記駆動部の駆動によって達成される前記走行装置の速度が大きくなるように制御され、
前記ハンドルの旋回操作によって前記前輪または前記後輪の向きが変化して前記走行装置の旋回が可能となり、
前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の相対姿勢に応じて、前記ハンドルの旋回操作の機械的規制の度合いが変化し得る旋回規制部材をさらに備える。

本発明の他の態様に係る走行装置は、
ユーザが搭乗して走行する走行装置であって、
前輪および後輪と、
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、
前記前輪支持部材または前記後輪支持部材に設けられたハンドルと、
前記前輪支持部材または前記後輪支持部材に設けられ、前記ユーザが搭乗する搭乗部と、
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、
を備え、
前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の相対姿勢に応じて前記前輪と前記後輪のホイールベース長が可変となるように、前記前輪支持部材と前記後輪支持部材が支軸を介して連結され、
前記ホイールベース長が長くなるにしたがって、前記駆動部の駆動によって達成される前記走行装置の速度が大きくなるように制御され、
前記ハンドルの旋回操作によって前記前輪または前記後輪の向きが変化して前記走行装置の旋回が可能となり、
前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の相対姿勢に応じて、前記ハンドルの旋回角度の規制の度合いが変化し得る旋回角度規制機構をさらに備える。

このような構成により、ユーザは、高速走行時には、ハンドルの旋回操作が機械的に規制されるか、または、ハンドルの旋回角度が小さく規制される。したがって、高速走行時の急旋回動作を制限することができる。

実施の形態１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。 実施の形態１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。 実施の形態１に係る走行装置の低速走行時における上面概略図である。 実施の形態１に係る走行装置の高速走行時における上面概略図である。 実施の形態１に係る走行装置の制御ブロック図である。 実施の形態１に係る走行中の処理を示すフロー図である。 実施の形態１の変形例１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。 実施の形態１の変形例１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。 実施の形態１の変形例２に係る走行装置の旋回規制部材周辺の斜視概観図である。 実施の形態１の変形例２に係る走行装置の旋回規制部材周辺の低速走行時における斜視概観図である。 実施の形態１の変形例２に係る走行装置の旋回規制部材周辺の低速走行時における正面概観図である。 実施の形態１の変形例２に係る走行装置の旋回規制部材周辺の低速走行時における上面概観図である。 実施の形態１の変形例２に係る走行装置の旋回規制部材周辺の低速走行時における側面概観図である。 実施の形態１の変形例２に係る走行装置の旋回規制部材周辺の高速走行時における斜視概観図である。 実施の形態１の変形例２に係る走行装置の旋回規制部材周辺の高速走行時における正面概観図である。 実施の形態１の変形例２に係る走行装置の旋回規制部材周辺の高速走行時における上面概観図である。 実施の形態１の変形例２に係る走行装置の旋回規制部材周辺の高速走行時における側面概観図である。 実施の形態２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。 実施の形態２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。 実施の形態３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。 実施の形態３に係る走行装置の制御ブロック図である。 実施の形態３に係る走行中の処理を示すフロー図である。 実施の形態３の変形例１に係る走行装置の前側支柱周辺の上面概略図である。

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、各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。また、各実施形態で説明する各図面は、同一の要素には同一の符号を付しており、必要に応じて重複説明を省略する。

＜実施の形態１＞
実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１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。ユーザは、搭乗時には、搭乗部となるステップ１４１に足を置いて走行装置１００に搭乗する。

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（右側後輪と左側後輪）を備える。前輪１０１は、ユーザがハンドル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。２つの後輪１０２は、不図示の車軸で連結されており、不図示のモータと減速機構からなる駆動部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、バー１１４が走行方向前方かつ前輪１０１の回転軸方向と直交する方向に延伸するように固定支持され、バー１１４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、２つの後輪１０２を不図示の車軸を介して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からなる駆動部、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の上面には上述のステップ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、２つの後輪１０２を連結する不図示の車軸の伸延方向と平行なヒンジ軸（支軸）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、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、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。

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２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、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、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、ユーザが回転角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。

しかし、走行装置１００は、軽量であり、ユーザの体重よりも軽い場合が多いため、高速走行時に急旋回動作を行うと、ユーザにかかる遠心力を走行装置１００で支えきれず、ユーザが転倒しまうおそれがある。特に、走行装置１００は、上述のように、ハンドル１１５を走行方向に対して前後に傾けてＷＢ長を調整する構成であるため、ユーザは、ＷＢ長を伸ばす操作をする際に、誤って自身の意思とは異なる旋回操作も加えてしまうことがあるため、上記の問題がより生じやすいと考えられる。

そこで本実施の形態１に係る走行装置１００は、ハンドル１１５の旋回操作を機械的に規制する旋回規制部材１５０を設け、前輪支持部材１１０と後輪支持部材１２０との相対姿勢に応じて、旋回規制部材１５０によるハンドル１１５の旋回操作の機械的規制の度合いが変化し得るようにしている。

図３および図４は、走行装置１００の旋回規制部材１５０周辺の上面概略図であり、図３は、ＷＢ長が短い低速走行時の様子を示し、図４は、ＷＢ長が長い高速走行時の様子を示している。旋回規制部材１５０は、断面が略コの字形状の板状体であり、コの字の開口部分が前側支柱１１１と対向し、また、後側支柱１２１との相対姿勢が一定となるように、不図示の本体フレームに取り付けられている。

ＷＢ長が短い低速走行時には、前側支柱１１１は、略垂直になっており、前側支柱１１１と後側支柱１２１の成す回転角θは小さい。また、旋回規制部材１５０は、前側支柱１１１の伸延方向と略平行になり、前側支柱１１１からは離れた位置にある。この状態では、バー１１４は、旋回規制部材１５０に拘束されないため、前側支柱１１１は自由に回転可能である。したがって、ユーザは、ハンドル１１５を、機械的規制を受けずに、自由に旋回操作することができるため、走行装置１００の旋回動作も制限されない。

一方、ＷＢ長が長い高速走行時には、前側支柱１１１と後側支柱１２１は、回転角θが大きくなる方向に相互に斜めに傾く。そのため、前側支柱１１１のうち、ハンドル１１５が固定されている他端は、旋回規制部材１５０に接近し、旋回規制部材１５０のコの字の開口部分に収容される。この状態では、バー１１４が旋回規制部材１５０に拘束され、前側支柱１１１の回転が制限されることから、ハンドル１１５の旋回操作の機械的規制の度合いが大きくなる。その結果、走行装置１００の高速走行時の急旋回動作を制限することができ、ユーザの転倒の可能性を低減することができる。また、この時、ユーザは、自身で意識しなくても、ハンドル１１５の旋回操作が機械的規制を受けることになるため、ユーザの操作に依存せずに、ユーザの転倒の可能性を低減することができる。また、電気的なデバイス（モータ、ソレノイド等）を用いることなく、ユーザの転倒の可能性を低減することができるため、消費電力の低減、本体重量の低減、本体寸法の縮小、信頼性の向上等の効果も見込まれる。

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２つの後輪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２つの後輪１０２を連結する不図示の車軸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２３０は、ヒンジ軸Ｈ_Ａ周りに前側支柱１１１と後側支柱１２１の成す回転角θを検出する、例えばロータリエンコーダである。回転角センサ２３０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。

変換テーブル２５１は、回転角θと目標速度の関係を示すテーブルであり、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。変換テーブル２５１は、例えば、目標速度を回転角θの関数として表した関数形式として良いが、変換テーブル２５１の形式はこれに限られない。

次に、本実施の形態１における、走行処理について説明する。図６は、走行中の処理を示すフロー図である。図６のフローは、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２３０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、加減速中も回転角θが変化したか、つまり、ユーザがハンドル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。

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。

なお、本実施の形態１に係る走行装置１００は、ＷＢ長が長い高速走行時には、バー１１４を旋回規制部材１５０で拘束することで、ハンドル１１５の旋回操作を規制していたが、これには限られない。例えば、ハンドル１１５自体を拘束することで、ハンドル１１５の旋回操作を規制しても良い。

ここで、ハンドル１１５自体を拘束する本実施の形態１の変形例１の構成を図７および図８に示す。図７および図８は、実施の形態１の変形例１に係る走行装置１００Ａの側面概観図であり、図７は、ＷＢ長が短い低速走行時の様子を示し、図８は、ＷＢ長が長い高速走行時の様子を示している。本実施の形態１の変形例１に係る走行装置１００Ａは、旋回規制部材１５０の代わりに、旋回規制部材１５０Ａを備えている。旋回規制部材１５０Ａは、旋回規制部材１５０と比較して、ハンドル１１５の高さ位置まで上方に延伸した構成になっている。そのため、走行装置１００Ａは、ＷＢ長が長い高速走行時には、ハンドル１１５自体を旋回規制部材１５０Ａで拘束することで、ハンドル１１５の旋回操作を規制することができる。

また、本実施の形態１に係る走行装置１００は、断面が略コの字形状の旋回規制部材１５０を用いたが、これには限られない。断面が略コの字形状の旋回規制部材１５０は、ハンドル１１５を一意な旋回角度にしか規制することができない。そこで、旋回規制部材の断面形状は、例えば、上方から下方に向かうにしたがって、前側支柱１１１と対向する開口部分の幅が徐々に狭くなるような形状としても良い。これにより、ＷＢ長が長くなるにしたがって、ハンドル１１５をより小さい旋回角度に規制することができ、無段階の角度規制が可能になる。

また、本実施の形態１に係る走行装置１００は、断面が略コの字でかつ板状体の形状である旋回規制部材１５０を用いたが、これには限られない。

ここで、旋回規制部材１５０の断面および形状を変更した本実施の形態１の変形例２の構成を図９に示す。本実施の形態１の変形例２に係る走行装置１００Ｂは、旋回規制部材１５０の代わりに、旋回規制部材１５０Ｂを備えている。旋回規制部材１５０Ｂは、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固定支持された略Ｙ字形状の部材であり、Ｙ字の開口部分が前側支柱１１１と対向するように配置されている。旋回規制部材１５０Ｂは、後側支柱１２１の他端に固定支持されているため、後側支柱１２１と共に、ヒンジ軸Ｈ_Ａ周りに、ヒンジ継手１３２と相対的に回動する。

図１０〜図１３は、走行装置１００Ｂの旋回規制部材１５０Ｂ周辺の低速走行時における概観図であり、図１０は斜視概観図、図１１は正面概観図、図１２は上面概観図、図１３は側面概観図である。また、図１４〜図１７は、走行装置１００Ｂの旋回規制部材１５０Ｂ周辺の高速走行時における概観図であり、図１４は斜視概観図、図１５は正面概観図、図１６は上面概観図、図１７は側面概観図である。なお、図１５および図１６は、構造の理解を容易とするために、それぞれ正面および上面から若干斜めにずらした斜め正面および斜め上面から見た図面としている。

ＷＢ長が短い低速走行時は、旋回規制部材１５０Ｂは、前側支柱１１１からは離れた位置にある。この状態では、不図示のバー１１４は、旋回規制部材１５０Ｂに拘束されないため、前側支柱１１１は自由に回転可能である。したがって、ユーザは、不図示のハンドル１１５を、機械的規制を受けずに、自由に旋回操作することができるため、走行装置１００Ｂの旋回動作も制限されない。

一方、ＷＢ長が長い高速走行時は、前側支柱１１１のうち、不図示のハンドル１１５が固定されている他端は、旋回規制部材１５０ＢのＹ字の開口部分に収容される。ここで、不図示のバー１１４の前側支柱１１１の伸延方向における位置は、図１２〜図１５の状態でハンドル１１５を旋回操作した時に、バー１１４が旋回規制部材１５０Ｂで拘束されるような位置に配置されている。そのため、バー１１４が旋回規制部材１５０Ｂに拘束され、前側支柱１１１の回転が制限されることから、ハンドル１１５の旋回操作の機械的規制の度合いが大きくなる。その結果、走行装置１００Ｂの高速走行時の急旋回動作を制限することができ、ユーザの転倒の可能性を低減することができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態２について説明する。図１８および図１９は、実施の形態２に係る走行装置３００の側面概観図であり、図１８は、ＷＢ長が短い低速走行時の様子を示し、図１９は、ＷＢ長が長い高速走行時の様子を示している。

本実施の形態２に係る走行装置３００は、上記の実施の形態１と比較して、旋回規制部材１５０（又は１５０Ａ又は１５０Ｂ）の代わりに、弾性バネである旋回規制部材１５１を備える点が異なっている。旋回規制部材１５１は、前側支柱１１１のうち前輪１０１を支持する一端寄りの位置にて、前側支柱１１１と後輪支持部材１２０とをバネ接続している。なお、ここでは、後輪支持部材１２０には、後側支柱１２１よりも前輪１０１寄りの位置にて後側支柱１２１を固定支持する補助支柱１２３が設けられているため、旋回規制部材１５１は、補助支柱１２３に接続されているが、補助支柱１２３を設けない場合には、後側支柱１２１に接続すれば良い。

ＷＢ長が短い低速走行時は、弾性バネである旋回規制部材１５１は縮む。この状態では、前側支柱１１１は、旋回規制部材１５１のバネ力の影響を受けないため、自由に回転可能である。したがって、ユーザは、ハンドル１１５を、機械的規制を受けずに、自由に旋回操作することができるため、走行装置３００の旋回動作も制限されない。

一方、ＷＢ長が長い高速走行時は、弾性バネである旋回規制部材１５１は伸びる。この状態では、前側支柱１１１は、旋回規制部材１５１のバネ力により後輪１０２側に引っ張られ、自由な回転が制限される。そのため、ハンドル１１５の旋回操作の機械的規制の度合いが大きくなる。その結果、走行装置３００の高速走行時の急旋回動作を制限することができ、ユーザの転倒の可能性を低減することができる。また、旋回規制部材１５１には弾性力があるため、ハンドル１１５の直進方向への復元力を持たせることができるという利点もある。

なお、走行装置３００の制御ブロックおよび走行中の処理フローは、上記の実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

＜実施の形態３＞
実施の形態３について説明する。図２０は、実施の形態３に係る走行装置５００の低速走行時における側面概観図である。

本実施の形態３に係る走行装置５００は、上記の実施の形態１，２と比較して、旋回規制部材１５０（又は１５０Ａ又は１５０Ｂ又は１５１）の代わりに、ハンドル１１５の旋回角度を規制する旋回角度規制機構１６０を備え、前輪支持部材１１０と後輪支持部材１２０の相対姿勢に応じて、旋回角度規制機構１６０によるハンドル１１５の旋回角度の規制の度合いが変化し得るようにしている点が異なっている。本実施の形態３に係る旋回角度規制機構１６０は、歯車１６１、歯車１６２、およびモータ１６３を含む。

歯車１６１は、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前側支柱１１１に軸支されて固定されており、前側支柱１１１の回転と共に、歯車１６１自身も回転する。歯車１６２は、歯車１６１と噛合し、歯車１６１と相対的に回転する。また、歯車１６２には、歯車１６２を軸支するモータ１６３が取り付けられており、モータ１６３により回転駆動される。モータ１６３は、旋回継手１３１に固定されている。すなわち、歯車１６２は、歯車１６１と噛合した状態で固定されており、歯車１６１と歯車１６２の相対姿勢は一定となる。

ＷＢ長が短い低速走行時は、モータ１６３を作動させない。そのため、前側支柱１１１は、歯車１６２により回転が制限されずに、自由に回転可能である。したがって、ユーザは、ハンドル１１５を、旋回角度の規制を受けずに、自由に旋回操作することができるため、走行装置５００の旋回動作も制限されない。

一方、ＷＢ長が長い高速走行時は、モータ１６３を作動させて、前側支柱１１１の回転を歯車１６２により制限する。ここで、歯車１６１の回転角を、走行装置５００が直進方向を向いている時を０°として、回転角ｒとする。例えば、ＷＢ長が最長の時は、回転角ｒが±３０°の範囲内であれば、モータ１６３を作動させないが、回転角ｒが±３０°の範囲を超えたら、歯車１６２をロックするようにモータ１６３を作動させる。このように、回転角ｒが±３０°の範囲を超えた場合には、歯車１６１がロックされることから、前側支柱１１１は、回転角ｒが±３０°の範囲内でしか回転することができない。そのため、ハンドル１１５の旋回角度も±３０°の範囲に規制され、ハンドル１１５の旋回角度の規制の度合いが大きくなる。その結果、走行装置５００の高速走行時の急旋回動作を制限することができ、ユーザの転倒の可能性を低減することができる。

図２１は、走行装置５００の制御ブロック図である。図２１は、図５と比較して、歯車ユニット２６０および回転角センサ２７０を追加した点が異なっている。歯車ユニット２６０は、歯車１６２を駆動するための駆動回路やモータ１６３を含む。回転角センサ２７０は、歯車１６１の回転角ｒを検出する、例えばロータリエンコーダである。回転角センサ２７０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。制御部２００は、回転角センサ２７０の回転角信号に応じた駆動信号を歯車ユニット２６０へ送ることにより、歯車１６２の回転制御を実行する。

次に、本実施の形態３における、走行処理について説明する。ここでは、上述のように、ＷＢ長が最長の時に、回転角ｒが±３０°の範囲を超えたら、歯車１６２をロックするものとして説明する。本実施の形態３は、走行中は、図６の処理に追加して、図２２の処理を行う。図２２は、本実施の形態３で追加される、走行中の処理を示すフロー図である。図２２のフローは、図６のステップＳ１０１で算出された現在の回転角θが最大角であった場合に、つまりＷＢ長が最長であった場合に、開始される。

制御部２００は、現在の回転角θが最大角である場合、つまりＷＢ長が最長である場合、ステップＳ２０１で、回転角センサ２７０から回転角信号を取得して現在の回転角ｒを算出する。そして、ステップＳ２０２で、現在の回転角ｒが±３０°の範囲内であるか否かを判断する。現在の回転角ｒが±３０°の範囲内であったなら、ユーザはステップＳ２０２の時点では大きな旋回角度で旋回操作をしていないことになるため、ステップＳ２０４に進む。そうでなければ、ユーザは大きな旋回角度で旋回操作をしようとしているので、歯車１６２をロックするように駆動信号を歯車ユニット２６０へ送信し（ステップＳ２０３）、ステップＳ２０４に進む。

制御部２００は、ステップＳ２０４で、回転角センサ２３０から回転角信号を取得して現在の回転角θを算出し、現在の回転角θが最大角であるか否かを判断する。現在の回転角θが最大角であると判断したら、ステップＳ２０１に戻り、現在の回転角ｒを算出する。現在の回転角θが最大角でないと判断したら、一連の処理を終了する。以降に、図６のステップＳ１０１で算出された現在の回転角θが最大角になると、つまりＷＢ長が最長になると、図２２のフローが再度開始される。

なお、本実施の形態３に係る走行装置５００は、ハンドル１１５の旋回角度を規制する旋回角度規制機構１６０を、歯車とモータで構成していたが、これには限られない。例えば、ブレーキパッドのように、摩擦力を用いて前側支柱１１１の回転にブレーキをかけることで、ハンドル１１５の旋回角度を規制しても良い。または、油圧を用いて前側支柱１１１の招動部に粘性成分を付与することで、ハンドル１１５の旋回角度を規制しても良い。

ここで、前側支柱１１１に粘性成分を付与する本実施の形態３の変形例１の構成を図２３に示す。図２３は、本実施の形態３の変形例１の走行装置５００Ａの旋回角度規制機構１６０Ａ周辺の上面概略図である。本実施の形態３の変形例１に係る旋回角度規制機構１６０Ａは、油溜まり１７１および羽根１７２を含む。

油溜まり１７１は、前側支柱１１１の伸延方向の任意の位置に設けられた箱状の部材であり、底面が閉塞されていて、粘性油が溜められるようになっている。ここでは、油溜まり１７１は、立方体又は直方体の四角柱形状としているが、その他の多角柱形状（六角柱や八角柱）、円柱形状としても良い。また、油溜まり１７１の上面は開放されても良いし、閉塞されても良い。また、油溜まり１７１には、外部から油圧により粘性油の供給及び排出を可能とするための不図示の給油／排出口が設けられている。

羽根１７２は、前側支柱１１１の外周に設けられ、前側支柱１１１から放射方向に延びる板状の部材である。ここでは、羽根１７２は６枚設けられているが、羽根１７２の数はこれには限られない。なお、羽根１７２は、前側支柱１１１の伸延方向の全面にわたって設ける必要はなく、少なくとも油溜まり１７１に対応する位置に設ければ良い。

ＷＢ長が短い低速走行時は、油溜まり１７１における粘性油は空の状態とする。この状態で、ユーザは、ハンドル１１５を旋回させて前側支柱１１１を回転させると、前側支柱１１１の回転と共に６枚の羽根１７２も回転する。このとき、油溜まり１７１には粘性油がないため、前側支柱１１１は、粘性油により回転が制限されずに、自由に回転可能である。したがって、ユーザは、ハンドル１１５を、旋回角度の規制を受けずに、自由に旋回操作することができるため、走行装置５００Ａの旋回動作も制限されない。

一方、ＷＢ長が長い高速走行時は、油溜まり１７１に粘性油を供給し、粘性油が溜まった状態とする。この状態で、ユーザは、ハンドル１１５を旋回させて前側支柱１１１を回転させると、６枚の羽根１７２は、粘性油からの粘性抵抗力を表面に受けるため、前側支柱１１１の回転が制限されることから、ハンドル１１５の旋回角度の規制の度合いが大きくなる。その結果、走行装置５００Ａの高速走行時の急旋回動作を制限することができ、ユーザの転倒の可能性を低減することができる。

また、本実施の形態３に係る走行装置５００は、ハンドル１１５の旋回角度を規制するために、旋回角度が規制角度以上になるとハンドル１１５を完全にロックしていたが、これには限られない。例えば、本実施の形態３の変形例１の場合、ハンドル１１５の旋回角度が規制角度に近づくにしたがって、徐々に粘性抵抗力を高くし、規制角度以上になった場合でも、ユーザが手でハンドル１１５を旋回させるにはかなりの力を要するものの、完全にはロックしない構成としても良い。なお、粘性抵抗力を高くする方法としては、粘性油の量を増やす方法が考えられるが、これには限られない。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、走行装置は、自立可能な静的安定車輌でなくても良い。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、ハンドルは、前輪支持部材に設けることに限らず、後輪支持部材に設けても構わない。また、搭乗部は、後輪支持部材に設けることに限らず、前輪支持部材に設けても構わない。また、駆動輪は後輪に限らず、前輪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。

１００，１００Ａ，１００Ｂ，３００，５００，５００Ａ 走行装置、１０１ 前輪、１０２ 後輪、１１０ 前輪支持部材、１１１ 前側支柱、１１２ フォーク、１１４ バー、１１５ ハンドル、１２０ 後輪支持部材、１２１ 後側支柱、１２２ 本体部、１２３ 補助支柱、１３１ 旋回継手、１３２ ヒンジ継手、１４１ ステップ、１５０，１５０Ａ，１５０Ｂ，１５１ 旋回規制部材、１６０，１６０Ａ 旋回角度規制機構、１６１ 歯車、１６２ 歯車、１６３ モータ、１７１ 油溜まり、１７２ 羽根、２００ 制御部、２１０ 駆動輪ユニット、２２０ 車速センサ、２３０ 回転角センサ、２４０ 荷重センサ、２５０ メモリ、２５１ 変換テーブル、２６０ 歯車ユニット、２７０ 回転角センサ

Claims (2)

1. ユーザが搭乗して走行する走行装置であって、
   前輪および後輪と、
   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、
   前記前輪支持部材または前記後輪支持部材に設けられたハンドルと、
   前記前輪支持部材または前記後輪支持部材に設けられ、前記ユーザが搭乗する搭乗部と、
   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、
   を備え、
   前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の相対姿勢に応じて前記前輪と前記後輪のホイールベース長が可変となるように、前記前輪支持部材と前記後輪支持部材が支軸を介して連結され、
   前記ホイールベース長が長くなるにしたがって、前記駆動部の駆動によって達成される前記走行装置の速度が大きくなるように制御され、
   前記ハンドルの旋回操作によって前記前輪または前記後輪の向きが変化して前記走行装置の旋回が可能となり、
   前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の相対姿勢に応じて、前記ハンドルの旋回操作の機械的規制の度合いが変化し得る旋回規制部材をさらに備える、走行装置。
2. ユーザが搭乗して走行する走行装置であって、
   前輪および後輪と、
   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、
   前記前輪支持部材または前記後輪支持部材に設けられたハンドルと、
   前記前輪支持部材または前記後輪支持部材に設けられ、前記ユーザが搭乗する搭乗部と、
   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、
   を備え、
   前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の相対姿勢に応じて前記前輪と前記後輪のホイールベース長が可変となるように、前記前輪支持部材と前記後輪支持部材が支軸を介して連結され、
   前記ホイールベース長が長くなるにしたがって、前記駆動部の駆動によって達成される前記走行装置の速度が大きくなるように制御され、
   前記ハンドルの旋回操作によって前記前輪または前記後輪の向きが変化して前記走行装置の旋回が可能となり、
   前記前輪支持部材と前記後輪支持部材の相対姿勢に応じて、前記ハンドルの旋回角度の規制の度合いが変化し得る旋回角度規制機構をさらに備える、走行装置。

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