JPWO2017094069A1 - 一人乗り移動機器 - Google Patents

Abstract

本発明は、左右の車輪を駆動する各モータを個別に制御することなく、また、特殊な部品を使わずに、搭乗者の重心移動により旋回可能なパーソナルモビリティを提供することを目的としている。前輪としての左右の駆動付き車輪（２１）と、後輪としての左右のキャスター（２２）と、左右の駆動付き車輪（２１）をそれぞれ独立して駆動する２つのモータ（３１）とを備え、左右のキャスター（２２）に対し、正面から見たときに上部が内側に傾くキャンバー角を持たせることにより、２つのモータ（３１）のトルクもしくは印加電圧を同じとしつつも、搭乗者が左右方向へ重心移動をしたときに、重心移動した方向にキャスター（２２）が回転して操舵の働きをするようにして、重心移動した方向に一人乗り移動機器を旋回させることができるようにする。

Description

本発明は、一人乗り移動機器に関し、特に、人の重心移動により走行制御可能な移動機器に関するものである。

従来、人ひとりを乗せて走行する新たなタイプの移動機器として、所謂「パーソナルモビリティ（一人乗り移動機器）」が知られている。パーソナルモビリティの一例として、スケートボードのように立って乗るスタイルのパーソナルモビリティが提案されている（例えば、特許文献１〜５参照）。

これら特許文献１〜５に記載のパーソナルモビリティでは、人の重心移動により走行制御を行うことが可能になされている。すなわち、これらの特許文献１〜５に記載の技術では、ボード上のどの位置に重心を移動させるかによって、旋回の角度や走行速度などパーソナルモビリティの動きが決まる。

具体的には、特許文献１に記載の車両では、左右の車輪を回転駆動する２つの駆動モータと、左右の車輪の間に配置されたステップボード上に乗っている搭乗者の重心移動を検出する圧力センサと、圧力センサからの検出信号に基づき２つの駆動モータを駆動制御して直線走行および旋回動作を行う駆動制御手段とを備えている。

また、特許文献２に記載の３輪型乗用移動台車は、基台と搭乗台とを連結する弾性体と、一対の前車輪を独立して駆動するモータと、モータの回転角度を検出する回転角度センサと、基台の前後左右方向のバランスを検出する傾斜角センサと、搭乗台の基台に対する前後左右方向の相対角度を検出する搭乗台傾斜検出手段と、各センサの信号に基づいて、利用者の前後左右方向の重心位置を検出し、その重心位置を示す信号を用いて、前後方向の移動加速度を制御すると共に、左右方向の操行制御を行う制御手段とを備えている。

また、特許文献３に記載の不安定走行装置は、平行に配置された２つの車輪と、２つの車輪を回転駆動する２つの車輪駆動ユニットと、運転操作者の左右の足が個別に置かれる一対の搭乗デッキと、その一対の搭乗デッキの走行方向の傾き角度を検出するジャイロセンサと、一対の搭乗デッキの車軸方向の傾き角度を検出する回転角検出器と、ジャイロセンサおよび回転角検出器により検出される一対の搭乗デッキの姿勢に応じて２つの車輪駆動ユニットに制御信号を出力して走行状態を制御する制御装置とを備えている。

また、特許文献４に記載の一人乗り移動機器は、ボード状の搭乗台に設けられた複数の荷重センサと、複数の荷重センサからの出力信号に基づいて、搭乗者による加重の有無および搭乗台上での搭乗者の重心位置を検出する重心位置検出部と、重心位置検出部により検出された加重の有無および重心位置に応じて、駆動付き車輪に接続された２個のモータの駆動を制御するモータ駆動制御部とを備えている。

また、特許文献５に記載の車両は、少なくとも一部に弾性変形可能な流体室が設けられた２個の車輪と、２個の車輪を回転自在に支持すると共に人が搭乗される車体とを備え、車体に搭乗した人の重心移動により２個の車輪の流体室間の回転半径に差異を生じさせて操舵するようにしている。

上記特許文献１〜４に記載のパーソナルモビリティは何れも、センサの出力信号に基づいて、左右の車輪を駆動する２つのモータを制御装置が異なるトルクで独立して制御する構成となっている。すなわち、右に旋回するときは左車輪側のモータのトルクを大きくし、逆に、左に旋回するときは右車輪側のモータのトルクを大きくするといった制御を行っている。

ここで、制御装置によって左右のモータのトルクをどの程度の大きさに制御するかは、あらかじめ人為的に決められた制御ロジックに従って判断される。そのため、搭乗者が重心移動により意図あるいは予想しているパーソナルモビリティの動きと、制御装置によって制御されるパーソナルモビリティの実際の動きとが一致しないことがある。これにより、搭乗者が自分の意図通りにパーソナルモビリティを操縦することが比較的難しいという問題があった。

これに対し、特許文献５に記載のパーソナルモビリティの場合は、センサや制御装置が存在せず、左右のモータのトルク制御が不要である。すなわち、搭乗者の重心移動によって、車体を通じて２個の車輪に伝えられる荷重の違いにより、左右の流体室間の回転半径に差異を生じさせて操舵する構成となっている。そのため、搭乗者が重心移動により意図あるいは予想している動きに近い形でパーソナルモビリティの動きが実現され得る。しかしながら、特許文献５に記載の技術では、少なくとも一部に弾性変形可能な流体室が設けられた特殊な車輪を用いる必要があるため、製造コストが増加してしまうという問題があった。

ところで、左右の車輪に作用する接地荷重と車両の旋回性との間に一定の関係があることが知られている（例えば、特許文献６，７参照）。例えば、特許文献６には、車両の左側車輪に作用する接地荷重と右側車輪に作用する接地荷重とを所望の割合に変更して、旋回性能の向上を図ることが記載されている。

また、特許文献７には、搭乗部に搭乗した搭乗者の荷重を接地荷重として尾輪に作用させる接地荷重付与機構について開示されている。接地荷重付与機構は、車輪支持フレームの前端部と後端部との中間部に、搭乗部フレームを前後方向に傾動可能に連結されている。この構成により、搭乗者の体重の一部が尾輪に下向きの荷重として作用し、搭乗者の体重に応じて尾輪の接地荷重が変化する。これにより、搭乗者の体重の如何に拘わらず尾輪の接地荷重が適正値となり、良好な旋回性能が得られるとしている。

特開２００４−３５９０９４号公報 特開２００６−２５６４０１号公報 特開２００６−１３８４号公報 特許第５４７０５０７号公報 特開２００４−３４５６０８号公報 特開２００７−３０５６６号公報 特開２０１４−１５１２２号公報

左右の車輪を駆動する各モータのトルクまたは印加電圧を個別に制御するという手段を使わずに、搭乗者の重心移動により旋回制御可能なパーソナルモビリティを提供することが求められている。しかしながら、特許文献５に記載の技術では、上述のように、弾性変形可能な流体室が設けられた特殊な車輪を用いる必要があるため、製造コストが増加してしまうという問題があった。

また、特許文献６に記載の技術は、車両の左側車輪に作用する接地荷重と右側車輪に作用する接地荷重とを所望の割合に変更することにより、四輪自動車の走行時におけるコーナリングパワーを最大に確保することができるようにしたものであり、パーソナルモビリティの旋回制御には適用することができない。

また、特許文献７に記載の技術は、一輪車の旋回性能の向上を目的としたものであり、左右の車輪を備えたパーソナルモビリティの旋回制御には適用することができない。

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、左右の車輪を駆動するために各モータを設けてトルクまたは印加電圧を個別に制御するという手段を使わずに、また、特殊な部品を使わずに、搭乗者の重心移動により旋回制御可能なパーソナルモビリティを提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、前輪としての左右の駆動付き車輪と、後輪としての２つのキャスターとを備え、２つのキャスターに対し、正面から見たときに上部が内側に傾くキャンバー角を持たせるようにしている。

上記のように構成した本発明によれば、搭乗者が左右方向へ重心移動をしたときに、重心移動した方向にキャスターが回転して操舵の働きをするため、重心移動した方向に一人乗り移動機器を旋回させることができる。これにより、左右の車輪を駆動する各モータのトルクまたは印加電圧を個別に制御するという手段を使わずに、また、特殊な部品を使わずに、搭乗者の重心移動により旋回制御可能な一人乗り移動機器を提供することができる。

本実施形態による一人乗り移動機器の外観を示す概略斜視図である。 本実施形態による一人乗り移動機器の動力系を示す底面図である。 本実施形態の制御回路により検出される重心位置の例を示す図である。 重心位置のＹ座標に応じて行う走行速度や前後の進行方向の制御例を示す図である。 本実施形態によるキャスターの取り付け構造の一例を示す図である。 本実施形態によるキャスターの取り付け構造に関する他の例を示す図である。 本実施形態によるキャスターのキャンバー角の他の付設例を示す図である。 本実施形態によるキャスターの取り付け構造に関する他の例を示す図である。 本実施形態によるキャスターの他の構成例を示す図である。 本実施形態によるキャスターの他の構成例を示す図である。 本実施形態による連結部材の他の構成例を示す図である。 本実施形態による駆動付き車輪を駆動するための他の構成例を示す図である。 本実施形態による駆動付き車輪を駆動するための他の構成例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による一人乗り移動機器（パーソナルモビリティ）の外観を示す概略斜視図である。また、図２は、本実施形態による一人乗り移動機器の動力系を示す底面図である。なお、図２の動力系は、カバーを透視して内部構成を図示した状態を示している。

図１および図２に示すように、本実施形態の一人乗り移動機器は、ボード状の搭乗台１０に複数の車輪２１，２２を設けた構成タイプで、搭乗者の重心移動により走行制御を行うことが可能になされている。すなわち、搭乗者は搭乗台１０の上に両足を乗せて起立状態で搭乗し、前後左右に重心移動を行うことにより、直進、左右への旋回、走行速度の制御を行うことができるようになされている。

搭乗台１０は、平面が略矩形形状となっており、その四隅付近に４つの車輪２１，２２が取り付けられている。これにより、搭乗者が一人乗り移動機器に乗ったときの走行安定性を確保できるようにしている。４つの車輪２１，２２のうち、２つの前輪２１は、搭乗台１０に内蔵された２つのモータ３１により駆動される駆動付き車輪である。残り２つの後輪２２は、３６０度自由に回転可能なタイプのキャスターである。

搭乗台１０は、その底部に４つの車輪２１，２２が取り付けられている。また、搭乗台１０は、左右２つの駆動付き車輪２１をそれぞれ独立して駆動する２つのモータ３１、駆動付き車輪２１とモータ３１とを連結する連結部材３２、制御回路（図示せず）およびバッテリ（図示せず）を内部に収容している。制御回路およびバッテリは、搭乗台１０の底面側に設けられた収容ボックス１１内に収容されている。

本実施形態の一人乗り移動機器は、複数の荷重センサ（図示せず）を備えている。例えば、複数の荷重センサは、搭乗台１０の四隅付近に４個設けられている。具体的には、搭乗台１０を、シャーシとその上に被せる上面カバーとにより構成し、シャーシと上面カバーとの間に４個の荷重センサを配置する。ここで、シャーシの剛性を強くして撓みにくい構成とする一方、上面カバーを比較的撓みやすい構成とすることにより、搭乗者が搭乗台１０に乗って上面カバーに加重が行われたときに、上面カバーに加えられた荷重を荷重センサにて検出可能に構成している。

収容ボックス１１に収容された制御回路は、４つの荷重センサの出力信号を入力して、駆動付き車輪２１に接続された２つのモータ３１の駆動を制御する。本実施形態では、直進、右旋回、左旋回の何れのケースにおいても、２つのモータ３１に与えるトルクもしくは印加電圧を両方とも同じとする。すなわち、本実施形態の制御回路が制御するのは、２つのモータ３１に対する印加電圧の大きさのみで十分であり、旋回方向に応じて左右２つのモータ３１の印加電圧を変えるといった制御を行う必要はない。

印加電圧の大きさを決めるために、制御回路は、４つの荷重センサからの出力信号に基づいて、搭乗者による加重の有無および搭乗台１０上での搭乗者の重心位置を検出する。一例として、制御回路は、４つの荷重センサからの出力信号に基づいて、加重の有無を検出するとともに、補間演算によって重心位置を検出する。

図３は、制御回路により検出される重心位置の例を示す図である。図３に示すように、搭乗台１０の平面上に、搭乗台１０の中心位置を原点とする２次元座標（Ｘ−Ｙ座標）を設定する。この場合、４つの荷重センサ４１は何れも原点から等距離に位置している。

図３に示す座標平面において、第１象限〜第４象限に配置された荷重センサ４１をそれぞれ符号４１_−１〜４１_−４で区別する。ここで、各荷重センサ４１_−１〜４１_−４で検出される荷重の大きさ（圧力）をそれぞれＷ_−１〜Ｗ_−４とする。また、原点から各荷重センサ４１_−１〜４１_−４までのＸ軸方向の距離をｘ（何れも同じ）、Ｙ軸方向の距離をｙ（何れも同じ）とする。

この場合、各荷重センサ４１_−１〜４１_−４からの出力信号Ｗ_−１〜Ｗ_−４に基づいて検出される重心位置Ｇ（ｘ_Ｇ，ｙ_Ｇ）は、
ｘ_Ｇ＝ｘ（Ｗ_−１＋Ｗ_−４）／Ｗ−ｘ（Ｗ_−２＋Ｗ_−３）／Ｗ
ｙ_Ｇ＝ｙ（Ｗ_−１＋Ｗ_−２）／Ｗ−ｙ（Ｗ_−３＋Ｗ_−４）／Ｗ
ただし、Ｗ＝Ｗ_−１＋Ｗ_−２＋Ｗ_−３＋Ｗ_−４
となる。

図４は、重心位置ＧのＹ座標に応じて行う走行速度や前後の進行方向の制御例を示す図である。重心位置ＧのＹ座標に関しては、図４のように、負の最大値から正の最大値までを３つの領域１０１〜１０３に分割し、Ｙ座標の値がｙ_１より大きい第１の領域１０１に重心位置Ｇがあるときは加速、Ｙ座標の値が−ｙ_２より小さい第３の領域１０３に重心位置Ｇがあるときは減速、その間の第２の領域１０２に重心位置Ｇがあるときは等速となるようにモータ３１の印加電圧（トルク）を制御する。

なお、ここで示した制御例は一例に過ぎない。例えば、第１の領域１０１から第３の領域１０３を等分割し、第１の領域１０１に重心位置Ｇがあるときは前進、第２の領域１０２に重心位置Ｇがあるときは停止、第３の領域１０３に重心位置Ｇがあるときは後進となるようにモータ３１の印加電圧を制御してもよい。この場合、第１の領域１０１の中では、重心位置ＧのＹ座標の値が大きくなるほど、モータ３１に与える正の印加電圧を大きくする。また、第３の領域１０３の中では、重心位置ＧのＹ座標の値が小さくなるほど（絶対値が大きくなるほど）、モータ３１に与える負の印加電圧を大きくする。

以上のように、本実施形態では、重心位置ＧのＹ座標に応じて走行速度や前後の進行方向を制御するのみであり、左右方向に対する制御は行っていない。すなわち、重心位置ＧのＸ座標はモータ３１の駆動制御に使っていない。したがって、重心位置ＧのＸ座標は必ずしも計算しなくてもよい。この場合、荷重センサも搭乗台１０の四隅付近に４つ備えなくてもよく、例えば前後に１つずつ備えるのみとしてもよい。

上述のように、２つのモータ３１は、制御回路による制御のもとで、２つの駆動付き車輪２１をそれぞれ独立して駆動する（ただし、２つのモータ３１に対する印加電圧は同じである）。図１および図２に示すように、２つのモータ３１の駆動力は、２つの連結部材３２を介して２つの駆動付き車輪２１にそれぞれ伝達される。

連結部材３２は、モータ３１と駆動付き車輪２１とを連結するものである。例えば、連結部材３２は、モータ３１の回転軸（図示せず）に連結された歯車（図示せず）と、駆動付き車輪２１の車軸３３に連結された歯車（図示せず）とを噛み合わせた構成を有している。これにより、モータ３１の駆動力が連結部材３２の歯車を介して駆動付き車輪２１に伝達されるようになっている。

また、これとは逆に、搭乗者が搭乗台１０に乗ることによって駆動付き車輪２１に加えられる接地圧が、連結部材３２を介してモータ３１に負荷として伝達されるようにもなっている。ここで、駆動付き車輪２１が搭乗台１０の底面に取り付けられているため、搭乗台１０の上に乗った搭乗者の重心位置に応じて、２つの駆動付き車輪２１にかかる接地圧が変わる。そして、この左右２つの駆動付き車輪２１にかかる接地圧が２つのモータ３１に対する負荷として働き、当該２つの駆動付き車輪２１の回転数が変わるようになっている。

本実施形態では、左右方向への旋回制御を効果的に行うことができるようにするため、後輪（キャスター）２２の取り付け構造に工夫をしている。図５は、本実施形態によるキャスター２２の取り付け構造の一例を示す図である。

図５に示すように、２つのキャスター２２は、正面から見たときに上部が内側に傾くキャンバー角を有するように、搭乗台１０に取り付けられている。すなわち、本実施形態では、左右のキャスター２２に対して、正面からみてハの字に見えるようなネガティブキャンバー角を付けている。

図５の例では、キャスター２２のプレート２２ａの４箇所と搭乗台１０とを４つのネジ２２ｂ，２２ｃによって固定する際に、内側のネジ２２ｂは足の長いものを使用し、外側のネジ２２ｃは足の短いものを使用している。これにより、２つのキャスター２２にネガティブキャンバー角を持たせるようにしている。

キャスター２２は、プレート２２ａと平行に３６０度自由に回転可能に構成されている。また、キャスター２２は、４つのネジ２２ｂ，２２ｃによる搭乗台１０への取り付け位置よりも後方に、車輪の回転軸２２ｄが偏芯している。

なお、ここに示したキャンバー角の付設方法は一例に過ぎず、これに限定されるものではない。例えば、図５の例ではプレート２２ａが水平な平板で構成されているが、これに代えて、底面（搭乗台１０に取り付けられる面）が水平である一方で平面（車輪が存在する方の面）に元々キャンバー角が付けられている部材を用いるようにしてもよい。

このように、キャスター２２にネガティブキャンバー角を持たせることにより、搭乗者が左右方向へ重心移動をすると、重心移動した方向にキャスター２２が回転して操舵の働きをするため、重心移動した方向に一人乗り移動機器を旋回させることができる。

例えば、搭乗者の重心位置が右側に移動すると、後輪である２つのキャスター２２のうち、荷重がより強くかけられている右側のキャスター２２が、その荷重を受けて右側（外側）に向かって回転する。このため、右側のキャスター２２の車輪が直進時よりも大きく右方向を向き、一人乗り移動機器を右方向へ旋回させることができる。

一方、搭乗者の重心位置が左側に移動すると、後輪である２つのキャスター２２のうち、荷重がより強くかけられている左側のキャスター２２が、その荷重を受けて左側（外側）に向かって回転する。このため、左側のキャスター２２の車輪が直進時よりも大きく左方向を向き、一人乗り移動機器を左方向へ旋回させることができる。

このように、本実施形態によれば、２つのモータ３１に与える印加電圧（トルク）を同じとしつつも、操舵角の制御（左右方向への旋回制御）を行うことを可能にしている。なお、本実施形態では、搭乗者の左右方向への重心移動により変化する左右の駆動付き車輪２１にかかる接地圧の大きさに応じて、左右の駆動付き車輪２１の回転数に差異を生じさせることにより、より旋回しやすい状態とすることができる。

例えば、搭乗者の重心位置が右側に移動すると、右側の駆動付き車輪２１の接地圧が大きくなって回転数が落ち、左側の駆動付き車輪２１の方が回転数が多くなるため、一人乗り移動機器が右方向に対してより旋回しやすい状態となる。逆に、搭乗者の重心位置が左側に移動すると、左側の駆動付き車輪２１の接地圧が大きくなって回転数が落ち、右側の駆動付き車輪２１の方が回転数が多くなるため、一人乗り移動機器が左方向に対してより旋回しやすい状態となる。

なお、キャスター２２にキャンバー角を持たせることに加えて、搭乗台１０とキャスター２２との間に弾性部材を備えるようにしてもよい。図６は、本実施形態によるキャスター２２の取り付け構造に関する他の例を示す図である。ここでは３つの構成例を示している。図６（ａ）の例では、キャスター２２のプレート２２ａの４箇所と搭乗台１０とを４つのネジ２２ｂ，２２ｃによってネジ止めするとともに、プレート２２ａの略全領域（ネジ止めした４箇所により形成される領域）と搭乗台１０との間に弾性部材６１を備えている。

このように構成した場合、搭乗者の重心移動により搭乗台１０に荷重がかけられたときに、弾性部材６１が弾性変形することによってキャンバー角がより大きくなるため、左右方向への旋回性が向上する。すなわち、搭乗台１０に対して下方への加重が行われると、搭乗台１０の中寄り部分が下方に撓む。これにより、キャスター２２の内側にも下方への力が加わる。このとき、キャスター２２にキャンバー角が付けられているため、内側に加わる下方への力の反作用で、キャスター２２の外寄り部分に上方への応力が発生する。この応力によって、弾性部材６１の外側部分が弾性変形して薄くなる結果、キャスター２２のキャンバー角が僅かに大きくなる。これにより、左右方向への旋回性が向上する。

図６（ｂ）の例では、キャスター２２のプレート２２ａの内側２箇所と搭乗台１０とを２つのネジ２２ｂによってネジ止めするとともに、プレート２２ａの外側領域と搭乗台１０との間に弾性部材６１を備えている。上述のように、搭乗者による搭乗台１０に対する加重によって弾性部材６１が弾性変形するのは外側部分である。そこで、図６（ｂ）の例は、プレート２２ａの外側領域のみに弾性部材６１を備えるようしている。

また、図６（ｂ）の例では、プレート２２ａの外側はネジ止めされていないので、搭乗台１０への加重による反作用で、キャスター２２のプレート２２ａの外寄り部分に生じる上方への応力が弾性部材６１に伝わりやすくなる。これにより、キャンバー角がより変化しやすい状態とすることができる。

図６（ｃ）の例では、キャスター２２のプレート２２ａの内側２箇所のみと搭乗台１０とを２つのネジ２２ｂによってネジ止めするだけで、プレート２２ａと搭乗台１０との間に弾性部材は備えていない。そのため、プレート２２ａの外寄り部分と搭乗台１０との間には空隙が存在する。

このように構成した場合、搭乗台１０への加重による反作用で、キャスター２２のプレート２２ａの外寄り部分が上方へ変位するため、キャンバー角が大きくなる。なお、弾性部材６１があると、走行時の衝撃を吸収する緩衝材としても機能するので、その点では弾性部材６１を設けるのが好ましい。

なお、以上では、キャスター２２の搭乗台１０への取り付け方によってキャンバー角を付設する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７に示すように、搭乗台１０そのものに対してキャンバー角を付設するようにしてもよい。図７の例では、搭乗台１０のキャスター２２が取り付けられた部分１２が、正面から見たときに外側から内側に向かって徐々に低くなる傾斜を有している。このようにすることにより、キャスター２２を搭乗台１０に普通に取り付けても、キャスター２２がキャンバー角を有する状態とすることができる。

なお、図７に示す例では、搭乗台１０の外側領域において傾斜が付けられている部分（傾斜領域）１２と、搭乗台１０の中央領域において傾斜が付けられていない部分との境界部分にＵ字溝１３を形成している。これにより、搭乗台１０のＵ字溝１３より内側の中央領域に対して下方への加重が行われたときに、当該中央領域が下方に撓み、その反作用でＵ字溝１３より外側の傾斜領域１２が上方へ変位するため、キャスター２２のキャンバー角が大きくなる。これにより、左右方向への旋回性を向上させることができる。なお、溝の形状はＵ字に限定されない。

図８は、本実施形態によるキャスター２２の取り付け構造に関する他の例を示す図である。図８に示す例において、２つのキャスター２２は、側面から見たときに上部が後方に傾くキャスター角を更に有している。図８の例では、キャスター２２のプレート２２ａの４箇所と搭乗台１０とをネジ止めする際に、４本のネジ２２ｂ_-1，２２ｂ_-2，２２ｃ_-1，２２ｃ_-2をそれぞれの足の長さが異なるものを使用している。

ここで、足の長さは以下のように設定している。
外側の前方のネジ２２ｃ_-2＜内側の前方のネジ２２ｂ_-2≦外側の後方のネジ２２ｃ_-1＜内側の後方のネジ２２ｂ_-1
これにより、２つのキャスター２２に対し、正面から見たときに上部が内側に傾くキャンバー角を持たせるとともに、側面から見たときに上部が後方に傾くキャスター角を持たせるようにしている。

キャスター２２にキャスター角を持たせることにより、一人乗り移動機器の直進性を増すことができる。上述のように、キャスター２２にキャンバー角を持たせた場合、左右方向への旋回性が向上する。このため、搭乗者の意図しない左右方向への重心移動（バランスを崩した場合など）によって、一人乗り移動機器が小刻みに左右方向へ旋回し、ふらつくような走行になってしまう恐れがある。これに対し、キャスター２２にキャスター角を持たせると、直進性が増すので、直進時における走行の安定性を確保することができる。すなわち、キャンバー角を持たせたキャスター２２が、搭乗者のわずかな重心移動に敏感に反応して左右方向に回転することにより、直進時にふらついたような走行になってしまうという問題を回避することができる。

また、キャスター２２にキャスター角を持たせた場合、直進時の走行安定性だけでなく、旋回時の走行安定性も向上させることができる。すなわち、キャンバー角に加えてキャスター角を持たせることにより、一人乗り移動機器がどのような速度で走行している場合でも、より安定した状態で旋回することができるというメリットを有する。つまり、キャンバー角の効果によって一人乗り移動機器が急旋回し過ぎることをキャスター角によって抑制することができる。

なお、図８の例では、キャスター２２の搭乗台１０への取り付け方によってキャスター角を付設する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示すように、キャスター２２’の構造によって、キャスター角を付設するのと同等の効果を得るようにすることも可能である。

図９の例において、キャスター２２’は、搭乗台１０へ取り付けるプレート２２ａの位置よりも後方に、車輪の回転軸２２ｄが大きく偏芯している。すなわち、図５〜図７に示したキャスター２２と比べて、プレート２２ａの位置から車輪の回転軸２２ｄまでの偏芯距離を長くしている。このように構成したキャスター２２’を図５〜図７のように取り付けることにより、キャスター２２’に対してキャンバー角およびキャスター角を付設することが可能である。

なお、上記実施形態において、キャスター２２，２２’は、２つの車輪を平行に並べて１つの車輪のように使うタイプの双輪キャスタであってもよい。また、図１０に示すような球型のキャスター２２”を用いてもよい。図１０は、球型のキャスター２２”に対してキャンバー角およびキャスター角を持たせた例を示している。球型のキャスター２２”を用いてキャンバー角を持たせた場合、キャスター２２”が加重を受けて外側に向かって回転する際に、より滑らかに回転するため、左右方向へ旋回する際の走行の安定性も確保することができる。

また、上記実施形態では、駆動付き車輪２１とモータ３１とを連結する連結部材の一例として、図２のような連結部材３２（歯車によって駆動付き車輪２１の車軸３３とモータ３１の回転軸とを連結する構成）を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１１に示すように、モータ３１の回転軸と駆動付き車輪２１の車軸３３とをタイミングベルト３５等により連結する構成としてもよい。

あるいは、前後の車輪をタイミングベルト等でかけ渡したキャタピラ型の構成にて駆動付き車輪２１を構成し、当該前後の車輪の何れか一方にモータ３１の回転軸を連結させる構成としてもよい。

また、上記実施形態では、２つのモータ３１によって２つの駆動付き車輪２１をそれぞれ独立して駆動する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、１つのモータによって２つの駆動付き車輪２１を駆動するようにしてもよい。この場合、２つの駆動付き車輪２１と１つのモータとを連結する連結部材の一例として、ディファレンシャルギアを用いることが可能である。このようにすれば、１つのモータにより２つの駆動付き車輪２１を同じ印加電圧（トルク）で駆動しつつも、搭乗台１０の上に乗った搭乗者の重心位置に応じて２つの駆動付き車輪２１にかかる接地圧の変化によって、当該２つの駆動付き車輪２１の回転数が変わるようにすることができる。

あるいは、図１２に示すように、１つのモータ３１の左右に連結部材３２を設け、これによって１つのモータ３１で２つの駆動付き車輪２１を駆動するようにしてもよい。この場合、搭乗台１０の上に乗った搭乗者の重心位置に応じて、２つの駆動付き車輪２１にかかる接地圧が変わったとしても、当該２つの駆動付き車輪２１の回転数は変わらない。しかしながら、キャスター２２にキャンバー角が付いているので、搭乗者の重心移動により、一人乗り移動機器を左右方向へ旋回させることが可能である。

また、上記実施形態では、駆動付き車輪２１とモータ３１とを連結部材によって連結する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１３に示すように、インホイールモータを用いることにより、駆動付き車輪２１とモータとの間の連結部材を省略することも可能である。

また、上記実施形態では、前輪としての駆動付き車輪２１を左右に２つ設ける例について説明したが、中央に１つのみ設ける構成としてもよい。

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０ 搭乗台
２１ 駆動付き車輪（前輪）
２２，２２’，２２” キャスター（後輪）
３１ モータ
３２ 連結部材

Claims (10)

1. 搭乗台に車輪を設けた構成タイプで、搭乗者の重心移動により走行制御を行うことが可能になされた一人乗り移動機器であって、
   前輪としての駆動付き車輪および後輪としての左右のキャスターにより構成された複数の車輪と、
   上記駆動付き車輪を駆動するモータと、
   上記複数の車輪が取り付けられるとともに、上記モータを収容する上記搭乗台とを備え、
   上記左右のキャスターは、正面から見たときに上部が内側に傾くキャンバー角を有していることを特徴とする一人乗り移動機器。
2. 上記左右のキャスターは、側面から見たときに上部が後方に傾くキャスター角を有していることを特徴とする請求項１に記載の一人乗り移動機器。
3. 上記左右のキャスターに上記キャンバー角を持たせることに代えて、上記搭乗台の上記左右のキャスターが取り付けられた部分が、正面から見たときに外側から内側に向かって徐々に低くなる傾斜を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の一人乗り移動機器。
4. 上記左右のキャスターは、上記搭乗台への取り付け位置よりも後方に回転軸が偏芯していることを特徴とする請求項１または３に記載の一人乗り移動機器。
5. 上記搭乗台と上記キャスターとの間に弾性部材を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の一人乗り移動機器。
6. 上記キャスターのプレートの内側２箇所と上記搭乗台とをネジ止めするとともに、上記プレートの外側領域と上記搭乗台との間に上記弾性部材を備えたことを特徴とする請求項５に記載の一人乗り移動機器。
7. 上記キャスターのプレートの４箇所と上記搭乗台とをネジ止めするとともに、上記プレートの略全領域と上記搭乗台との間に上記弾性部材を備えたことを特徴とする請求項５に記載の一人乗り移動機器。
8. 上記キャスターのプレートの内側２箇所と上記搭乗台とをネジ止めし、上記プレートの外寄り部分と上記搭乗台との間に空隙が存在するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の一人乗り移動機器。
9. 上記搭乗台の上記傾斜を有している領域と、上記搭乗台において傾斜を有していない領域との境界部分に溝を形成したことを特徴とする請求項３に記載の一人乗り移動機器。
10. 上記前輪は、左右の駆動付き車輪により構成されており、
    上記搭乗者の重心位置に応じて上記左右の駆動付き車輪にかかる接地圧が変わるように構成し、当該接地圧によって、上記左右の駆動付き車輪の回転数が変わるようにしたことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の一人乗り移動機器。