WO2018069966A1 - 一人乗り移動機器 - Google Patents

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WO2018069966A1
WO2018069966A1 PCT/JP2016/080126 JP2016080126W WO2018069966A1 WO 2018069966 A1 WO2018069966 A1 WO 2018069966A1 JP 2016080126 W JP2016080126 W JP 2016080126W WO 2018069966 A1 WO2018069966 A1 WO 2018069966A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mobile device
boarding
wheel
seat mobile
suspension
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/080126
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
国亮 佐藤
Original Assignee
ｃｏｃｏａ ｍｏｔｏｒｓ．株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ｃｏｃｏａ ｍｏｔｏｒｓ．株式会社 filed Critical ｃｏｃｏａ ｍｏｔｏｒｓ．株式会社
Priority to PCT/JP2016/080126 priority Critical patent/WO2018069966A1/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D51/00—Motor vehicles characterised by the driver not being seated
    • B62D51/02—Motor vehicles characterised by the driver not being seated the driver standing in the vehicle

Definitions

  • the present invention relates to a single-seat mobile device, and more particularly, to a single-seat mobile device that is capable of traveling control by moving the center of gravity of a person.
  • Patent Document 4 is a configuration type in which four wheels are provided on a board-like boarding base, and is a four-wheeled single-seat mobile device that can perform traveling control by moving the center of gravity of the passenger.
  • the single-seat mobile device described in Patent Document 4 includes a board-like boarding board that houses a motor that drives at least a part of a plurality of wheels and a control circuit, and a plurality of load sensors provided on the boarding board, A control circuit that performs drive control of the motor, and the control circuit detects the presence / absence of a load and the center of gravity position based on output signals from a plurality of load sensors, and the center of gravity position detection unit detects the load.
  • a motor drive control unit that controls the drive of the motor according to the presence or absence of a load and the position of the center of gravity;
  • Patent Documents 3 and 4 the problem of deterioration of the ground contact property of the wheel due to the movement of the center of gravity is likely to occur in a four-wheel type single-seat mobile device such as Patent Documents 3 and 4.
  • Patent Document 4 the type described in Patent Document 4 in which the wheel is attached to the lower side of the boarding base is worsened in the grounding property than the type described in Patent Document 3 in which the wheel is attached to the outside of the boarding base. Problems are likely to occur. This is because a large load may be applied to the outside in the left-right direction.
  • the conventional single-seat mobile device has a problem that the grounding property of the wheel is deteriorated when the vehicle travels on a cant road surface or a step road surface having a height difference in the left-right direction of the vehicle.
  • a boarding board on which the driver is boarded is configured by dividing steps, and the vehicle main body rotates the dividing steps around a roll axis (an axis parallel to the traveling direction). Supports the posture to be changeable in the roll direction. And it has the structure which attaches a handle
  • the upper surface of the division step is inclined in the roll direction about the roll axis according to the inclination angle of the cant or the height of the step.
  • the coaxial two-wheeled vehicle can travel straight ahead with high stability.
  • Patent Document 2 there is no four-wheel type single-seat mobile device equipped with a mechanism such as that of Patent Document 2, and the problem of deterioration of ground contact cannot be solved.
  • the apparatus described in Patent Document 2 requires a large-scale configuration such as configuring the boarding base by dividing steps, or providing a mechanism that rotatably supports the vehicle main body and the handle. It cannot be applied to a small four-wheeled single-seat mobile device such as that in Reference 4.
  • JP 2009-23651 A JP 2006-256401 A JP 2004-345608 A Japanese Patent No. 5470507
  • An object of the present invention is to improve the ground contact of wheels when traveling on a non-road surface.
  • Suspensions are provided on the wheels with drive provided on the left and right sides of the base.
  • the ground of the wheel on the other side in the left-right direction is maintained by the action of the suspension, and the wheel is grounded. Can be avoided.
  • the grounding of the wheels with respect to the ground is maintained by the action of the suspension. Can be avoided from floating on the ground.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an appearance of a single-seat mobile device (personal mobility) according to the present embodiment.
  • the single-seat mobile device of this embodiment is a configuration type in which a plurality of wheels 15 and 16 are provided on the lower side of a board-like boarding base 10 and performs travel control by moving the center of gravity of the passenger. It has been made possible. That is, the passenger can ride straight on, turn left and right, and control the running speed by getting both feet on the boarding platform 10 and boarding in an upright state and moving the center of gravity.
  • the boarding board 10 has a substantially rectangular plane, and four wheels 15 and 16 are attached in the vicinity of the four corners. As a result, it is possible to ensure traveling stability when a passenger gets on a single-seat mobile device. Of the four wheels 15 and 16, two front wheels 15 are driven wheels having an in-wheel motor configuration. The remaining two rear wheels 16 are casters of a type that can freely rotate 360 degrees.
  • the boarding base 10 has a curved surface portion 12 that curves downward at a position on the forward side.
  • the back surface of boarding board 10 accommodates a control circuit (not shown) and a battery (not shown) for independently driving in-wheel motors built in two left and right driven wheels 15.
  • a circuit housing part is provided.
  • the two in-wheel motors drive the two driven wheels 15 independently under the control of the control circuit (however, the applied voltages to the two in-wheel motors are the same).
  • the ground pressure applied to the driven wheel 15 when the passenger gets on the boarding platform 10 is transmitted to the in-wheel motor as a load.
  • the wheel 15 with drive is attached to the bottom surface of the boarding base 10
  • the ground pressure applied to the two wheels 15 with driving changes according to the position of the center of gravity of the passenger riding on the boarding base 10.
  • the ground pressure applied to the two left and right driven wheels 15 acts as a load on the two in-wheel motors so that the number of rotations of the two driven wheels 15 changes.
  • the single-seat mobile device of the present embodiment includes a plurality of load sensors.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement example of a plurality of load sensors.
  • 2A is a plan view of the boarding base 10
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA on the forward side of the boarding base 10.
  • FIG. 2B shows the actual structure in a deformed manner for easy understanding of the description.
  • two load sensors 21L and 21R arranged on the left and right at the forward position of the boarding base 10 (hereinafter, the left and right are collectively referred to as the load sensor 21).
  • two load sensors 22L and 22R (hereinafter referred to as the load sensor 22 collectively).
  • the toe part and the heel part slightly protrude from the board 10.
  • the size is designed (see footprint 20 shown by dotted line).
  • the boarding board 10 is configured to have a paper A4 size. It is easier to take the center of gravity if the toe part or the heel part protrudes slightly from the boarding base 10 (or the center of gravity shifts) rather than a solid foot state where the entire sole of the foot reaches the boarding base 10 Because it becomes easier).
  • the four load sensors 21 and 22 provided at four places on the boarding platform 10 on the front, rear, left and right sides can be stepped on the base of the passenger's toes and the part around the heel on the boarding base 10. It is arranged in the position.
  • the forward-side load sensor 21 is disposed at a position including at least a part of the curved surface portion 12 of the boarding base 10.
  • the forward-side load sensor 21 is disposed at a position where a part is applied to the curved surface part 12 and a part is applied to the flat part.
  • the forward-side load sensor 21 may be arranged at a position where the entire area is applied to the curved surface portion 12. However, in that case, it is preferable not to be located far from the flat part of the boarding base 10 but to be located near the flat part. This is because if the passenger is placed on the boarding platform 10, it is difficult to apply a load to the load sensor 21 if it is arranged at a position far from the flat portion.
  • the boarding base 10 is configured by a double structure of a base portion 10a and a cover portion 10b that covers the base portion 10a, and a forward side on the upper surface side of the base portion 10a.
  • the load sensor 21 is arranged.
  • four concave dents carved downward are provided on the upper surface side of the base portion 10a, and four load sensors 21 and 22 are arranged on the bottom surfaces of the respective dents.
  • a convex pusher 33 protruding downward is provided on the back side of the cover portion 10b at a position facing the four load sensors 21, 22.
  • the cover portion 10b When the cover portion 10b is put on the base portion 10a, the opposing surfaces of the base portion 10a and the cover portion 10b are in contact with each other surface except for the depression, while the load sensors 21 and 22 and the pusher are located at the depression position. 23 is in a non-contact state. And when a passenger gets on the cover part 10b, the cover part 10b bends according to a passenger's weight, and the load sensors 21 and 22 are weighted via the pusher 23. .
  • a control circuit (not shown) accommodated in the accommodation box on the back surface of the boarding platform 10 receives the output signals of the four load sensors 21 and 22 and outputs two in-wheel motors built in the driven wheel 15. Control the drive. As described above, in the present embodiment, the 2 2 built in the driven wheel 15 is changed through the change in the ground pressure applied to the two driven wheels 15 according to the position of the center of gravity of the passenger riding on the boarding platform 10. The load on the two in-wheel motors fluctuates, whereby the rotation speed of the two driven wheels 15 changes. As a result, a right turn or a left turn can be performed by moving the center of gravity in the left-right direction.
  • control circuit assumes that the torque or applied voltage applied to the two in-wheel motors is the same in any of the straight, right turn and left turn cases. That is, the control circuit of the present embodiment controls only the magnitude of the applied voltage to the two in-wheel motors, and performs control such as changing the applied voltage of the two left and right in-wheel motors according to the turning direction. There is no need to do it.
  • the control circuit determines the presence / absence of an on-operation by the passenger's foot based on the output signals of the four load sensors 21 and 22.
  • the presence / absence of a load on the four load sensors 21 and 22 is determined as the presence / absence of an ON operation. That is, the control circuit determines that there is an ON operation when there is a load on the load sensors 21 and 22 and that there is no ON operation when there is no load on the load sensors 21 and 22.
  • “having a weight” basically means a case where the values of signals output from the load sensors 21 and 22 are not zero, but the present invention is not limited to this. For example, “there is no weight” when the value of the signal output from the load sensors 21 and 22 is less than or equal to a predetermined value, and “there is a weight” when the value is larger than the predetermined value.
  • the load sensor 21 on the forward side is disposed at a position including at least a part of the curved surface portion 12 on the forward side of the boarding base 10.
  • the reverse load sensor 22 is disposed on the flat portion of the boarding base 10. For this reason, in a state where the passenger simply gets on the boarding platform 10, the output value of the reverse load sensor 22 is larger than a predetermined value (zero or a value other than zero). The output value of 21 does not become larger than a predetermined value.
  • the control circuit determines that the load sensor 21 on the forward side is “weighted (with ON operation)”.
  • the output value of the forward load sensor 21 becomes a predetermined value or less.
  • the control circuit determines “no load (no ON operation)” for the load sensor 21 on the forward side.
  • the control circuit drives and controls the in-wheel motor so as to accelerate to a predetermined speed when it is determined that there is any weight applied to the two load sensors 21 arranged at the forward side position.
  • the in-wheel motor is driven and controlled to accelerate to a predetermined speed at a constant acceleration.
  • the control circuit stops the acceleration, and drives and controls the in-wheel motor so as to maintain the predetermined speed.
  • it accelerated with fixed acceleration this is only an example and how to accelerate is not limited to this.
  • the acceleration control by the control circuit is not started unless the weight is detected in all of the four load sensors 21 and 22. For this reason, it is possible to avoid the inconvenience that the single-seat mobile device starts running in a state where one of the passengers first places one foot on boarding board 10.
  • acceleration control by the control circuit is started, if weight is detected on both sides of the left and right load sensors 21 on the forward side, acceleration control by the control circuit is performed.
  • the control circuit drives and controls the in-wheel motor so as to decelerate when it is determined that there is no weight applied to at least one of the two load sensors 21 arranged at the forward side position.
  • the in-wheel motor is driven and controlled so as to decelerate at a constant deceleration (negative acceleration).
  • the control circuit stops the deceleration control.
  • the control circuit drives and controls the in-wheel motor so as to decelerate when it is determined that no load is applied to at least one of the two load sensors 21 on the forward side for a predetermined time or longer. Is preferred.
  • the control circuit drives and controls the in-wheel motor to stop when it is determined that no load is applied to all of the four load sensors 21 and 22 arranged at the forward side position and the reverse side position. As a result, when the passenger jumps off the boarding platform 10 while traveling forward, the single-seat mobile device immediately stops on the spot.
  • the drive of the in-wheel motor may be stopped when it is determined that no load is applied in all of the four load sensors 21 and 22 for a predetermined time or more.
  • the single-seat mobile device of the present embodiment includes a suspension provided on the left and right driven wheels 15.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the suspension according to the present embodiment, and illustrates a front view of the boarding platform 10 as viewed from the forward side.
  • FIG. 3 for convenience of explanation, the curved surface portion 12 provided on the front side of the boarding base 10 and the accommodation box for the control circuit provided on the back surface of the boarding base 10 are not shown. Further, the left side of FIG. 3 shows the appearance of the suspension box 30 provided in the storage box, and the right side of FIG. 3 shows the configuration inside without the suspension box 30.
  • a suspension box 30 is fixed to the back surface of the boarding base 10, and the suspension box 30 is provided with a rotating shaft 31 parallel to the traveling direction of the single-seat mobile device.
  • the driving wheel 15 is provided with an attachment member 32 extending to the rotating shaft 31.
  • the rotation shaft 31 may be installed obliquely with respect to the traveling direction so as to be gradually inclined inward from the front to the rear.
  • the left and right driven wheels 15 are configured to be rotatable in the direction of the arrow A around the rotation shaft 31 by supporting the extending attachment member 32 on the rotation shaft 31. Further, the left and right driven wheels 15 are attached to the boarding base 10 so as to have a camber angle in which the upper outer side is inclined downward when viewed from the front.
  • a cushion material 33 is provided between the mounting member 32 and the back surface of the boarding base 10.
  • the rotation shaft 31, the attachment member 32, and the cushion material 33 constitute the suspension of this embodiment.
  • a cushion material 33 having a somewhat large elastic limit value it is preferable to use. This is because when the passenger gets on the boarding base 10, the cushioning material 33 is subjected to stress and is distorted, but when the passenger gets off the boarding base 10, the cushioning material 33 needs to return to its original size. . Further, when the cushion material 33 is distorted more than usual due to relatively large stress due to road surface unevenness or the like during traveling of the single-seat mobile device, it is necessary to restore to the normal strain level before receiving the large stress. Because there is.
  • a cushion material 33 having a somewhat large elastic modulus value indicating the difficulty of elastic deformation If the elastic member is easily elastically deformed, the cushioning material 33 is easily crushed simply by the rider getting on the boarding platform 10, and the cushioning effect as a suspension is applied when a large load is applied during traveling of the single-seat mobile device. It is because it becomes impossible to exhibit almost.
  • the elastic modulus of the cushion material 33 is such that, for example, when a passenger of about 60 kg gets on the boarding base 10, the cushion material 33 is crushed to some extent, and the attachment member 32 rotates about the rotation shaft 31. It is preferable to adjust the value so that the camber angle of 15 is almost eliminated (becomes parallel to the boarding platform 10), but there may be some error.
  • the cushion material 33 can be made of a gelled material.
  • FIG. 4 is a diagram showing an installation example of the cushion material 33 made of a gelled material.
  • FIG. 4 is a bottom view showing a state in which the vicinity of one drive wheel 15 of the boarding board 10 is viewed from the back side, and shows a state in which the storage box of the control circuit is removed.
  • the cushion material 33 has a plate shape having a short side in the left-right direction of the boarding base 10 and a long side in the front-back direction of the boarding base 10.
  • the short side in the left-right direction is shorter than the length from the inner surface of the drive wheel 15 to the rotary shaft 31, and the long side in the front-rear direction is longer than the diameter of the drive wheel 15.
  • the cushion material 33 needs to increase the value of the elastic modulus to some extent.
  • the gelled material has a property that the elastic modulus increases when the area is increased.
  • the cushion member 33 is easily crushed by receiving a large stress due to the load. This will be described with reference to FIG.
  • FIG. 5A shows a case where the area of the cushion material 33 is increased in the front-rear direction of the single-seat mobile device as shown in FIG.
  • FIG. 5B shows a case where the area of the cushion material 33 is increased in the left-right direction of the single-seat mobile device.
  • the cushion material 33 needs to be provided between the wheel 15 with drive and the rotating shaft 31, if the area of the cushion material 33 is increased in the left-right direction as shown in FIG. The distance from the shaft 31 is increased. For this reason, when the load is not applied, the distance between the grounding point of the wheel 15 with drive and the rotating shaft 31 is longer in L2 in FIG. 5B than in L1 in FIG. 5A.
  • the cushion material 33 is more likely to be crushed because the principle shown in FIG. End up.
  • the area of the cushion material 33 is increased in the front-rear direction of the single-seat mobile device as shown in FIG. 5A, the stress applied to the cushion material 33 by the load is reduced as much as possible, and the cushion material 33 is not easily crushed. Can be.
  • FIG. 6 is a view for explaining the operation of the suspension according to the present embodiment.
  • FIG. 6 shows, as an example, a state when a large load is applied to the left side (right side of the drawing) of the boarding base 10.
  • the boarding base 10 tilts in the left-right direction, the left side sinks downward, and the right side floats upward.
  • the left and right driven wheels 15L and 15R can be maintained in a grounded state due to the difference in how the left and right cushion members 33 are crushed.
  • the left driven wheel 15L receiving a heavy load from the boarding base 10 and being grounded, the left mounting member 32L rotates relatively large around the rotating shaft 31L, and the left driving member 32L rotates to the left according to the rotation angle.
  • the cushion material 33L is relatively crushed.
  • the right mounting member 32R since no load is applied to the right side, the right mounting member 32R does not rotate greatly from the initial state shown in FIG. 3, and the right cushion member 33R does not collapse greatly. Thereby, the right wheel 15R with drive can also ensure the grounding state.
  • FIG. 7 is another diagram for explaining the operation of the suspension according to the present embodiment.
  • FIG. 7 shows a state when the vehicle is traveling on an uneven road surface. According to the present embodiment, even when the vehicle is traveling on a road surface that is not flat, the left and right driven wheels 15L and 15R can be kept grounded by the action of the suspension.
  • the suspension (rotating shaft 31, mounting member 32 and cushion material 33) is provided on the left and right driven wheels 15 of the four wheels 15 and 16, which are front wheels.
  • the grounding property of the driven wheel 15 can be improved when the load is applied in the left-right direction or when the road surface is not flat. This makes it possible to maintain good running stability and operability.
  • the single-seat mobile device of the present embodiment is extremely compact with a size (almost A4 size) that allows one person to stand up and finally get on.
  • the suspension is configured with a simple configuration such as the rotating shaft 31, the attachment member 32, and the cushion material 33, the compact and lightweight suspension is mounted on the compact single-seat mobile device as described above. be able to.
  • the cushion material 33 is configured to have a large area in the front-rear direction so that the front-rear direction of the single-seat mobile device has a long side. Thereby, the cushion material 33 is prevented from being crushed more than necessary due to the stress acting on the cushion material 33 when the passenger is just on the boarding platform 10, and the cushion material is applied when a relatively large load is applied. 33 can be crushed to exhibit a buffering effect. Therefore, a suspension that functions better can be provided.
  • a curved surface portion 12 that curves downward is provided at a position on the forward side of the boarding base 10. Since this downwardly curved portion cannot be weighted, weighting is applied only to the position closer to the rear side from directly above the driving wheel 15 as the front wheel, and a larger load is applied to the front side. Can be prevented. Thereby, when the front side of the boarding board 10 is weighted, the grounding of the rear wheel 16 is maintained with respect to the ground, and the rear wheel 16 can be prevented from floating from the ground.
  • the curved surface portion 12 is provided at the position on the forward side of the boarding base 10
  • the curved surface portion that curves downward may be provided at the position on the backward side of the boarding base 10. In this way, even when the center of gravity is moved behind the boarding board 10, the ground of the driven wheel 15 is maintained with respect to the ground, and the driven wheel 15 can be prevented from floating from the ground. .
  • the left and right driven wheels 15 are attached to the boarding base 10 so that the upper outer side has a camber angle inclined downward when viewed from the front.
  • the rotation angle necessary for functioning as a suspension can be ensured, but also the vehicle can easily travel over obstacles and steps that have fallen on the road surface.
  • FIG. 8 is for explaining the advantage of the height h, and does not show the actual running state. During actual traveling, even when the driven wheel 15 rides on the obstacle 81, the cushion material 33 is crushed to some extent by the weight of the passenger.
  • the said embodiment demonstrated the example which comprises the cushioning material 33 with a gelatinization raw material, this invention is not limited to this.
  • a rubber material may be used as the cushion material 33.
  • a foamed urethane material such as a urethane elastomer may be used as the cushion material 33.
  • FIG. 3 is shown as a configuration example of the suspension, but the configuration is not limited to this.
  • the cushion material 33 may be configured to gradually increase from the inside toward the outside in accordance with the camber angle in the initial state of the wheel 15 with drive.
  • the shape of the cushion material 33 is not limited to a rectangle. . It is sufficient that the length in the front-rear direction is longer than the length in the left-right direction.
  • the shape may be a rectangle with four corners chamfered or an ellipse.
  • FIG. 10 is a view showing another configuration example of the suspension according to the present embodiment.
  • a torsion spring (torsion bar spring) 34 is used in place of the cushion material 33.
  • one plate 34 a of the torsion spring 34 is fixed to a fixing member 35 installed on the back surface of the boarding base 10.
  • the other plate 34 b of the torsion spring 34 is fixed to an attachment member 32 ′ extending from the drive wheel 15.
  • the torsion spring 34 is arranged vertically so that the torsion bar 34c faces the front-rear direction.
  • One end of the torsion bar 34 c is fixed to one plate 34 a, and the other end is pivotally supported by a support member 36 installed on the back surface of the boarding base 10.
  • the driven wheel 15 is configured to be rotatable around the torsion bar 34c. For this reason, when the wheel 15 with a drive rotates when a passenger gets on the boarding board 10, the plate 34b of the torsion spring 34 will also rotate with the attachment member 32 ', and, thereby, the torsion bar 34c will be twisted. This twist acts as a restoring force of the torsion bar 34c, so that the torsion spring 34 functions as a suspension.
  • the torsion spring 34 Since the torsion spring 34 has a high vibration absorbing capacity that can be absorbed per weight, it can be made light. Thereby, the portability of the single-seat mobile device can be improved. Further, the torsion spring 34 has good space efficiency because the torsion bar 34c is straight and thin. Therefore, it can be mounted on a compact single-seat mobile device that has limited storage space for batteries, electronic circuits, and machine parts.
  • the torsion spring 34 in a vertical position parallel to the traveling direction, the stroke amount can be easily obtained compared to the case of installing the torsion spring 34 in a horizontal direction, and the length and thickness of the torsion bar 34c can be greatly reduced, so that it is lightweight. It has the merit that it can be made.
  • it is preferable to install the torsion spring 34 vertically it is also possible to install it horizontally.
  • FIG. 11 is a view showing another configuration example of the suspension according to the present embodiment.
  • a carbon spring 37 is used instead of the cushion material 33.
  • FIG. 11A shows a default state where the passenger is not on board
  • FIG. 11B shows a deformed state when the passenger is on board.
  • the carbon spring 37 has flexibility, and is deformed from the default state of FIG. 11A to the deformed state of FIG. Conversely, when the passenger gets off the boarding platform 10, the deformed state of FIG. 11B is deformed to the default state of FIG. 11A.
  • the carbon spring 37 has a first surface 37a and a second surface 37b with a bent portion 37c interposed therebetween. And while the 1st surface 37a is fixed to the back surface of the boarding board 10, the wheel 15 with a drive is attached to the 2nd surface 37b. In the default state shown in FIG. 11A, the bent portion 37c has an acute angle inward rather than a downward vertical angle. Thereby, the wheel 15 with a drive is attached to the 2nd surface 37b so that it may have a camber angle
  • the carbon spring 37 since the suspension can be made light, the portability of the single-seat mobile device can be improved. Further, since the carbon spring 37 is also space efficient, it can be mounted on a compact single-seat mobile device.
  • the shape of the carbon spring 37 shown here is merely an example, and the present invention is not limited to this. Further, although carbon is used as the material of the spring here, it is not limited to this. For example, stainless steel may be used.
  • FIG. 12 is a diagram showing another configuration example of the suspension according to the present embodiment.
  • the example shown in FIG. 12 shows a configuration that does not have the rotation shaft 31 when the driven wheel 15 rotates.
  • the suspension is constituted by an attachment member 32 ′′ of the drive wheel 15 and a cushion member 33 provided between the attachment member 32 ′′ and the boarding base 10.
  • the attachment member 32 ′′ has a first surface 32a and a second surface 32b.
  • the first surface 32a is fixed to the back surface of the boarding base 10, and is driven by the second surface 32b.
  • the attached wheel 15 is attached to the second surface 32b so that the second surface 32b has an acute angle inward rather than a downward vertical angle, whereby the driven wheel 15 is viewed from the front.
  • the upper outer side is attached so as to have a camber angle inclined downward.
  • an in-wheel motor is used as a motor for driving the driven wheel 15
  • the present invention is not limited to this.
  • it is good also as a structure which equips the exterior of the wheel 15 with a drive with a motor, and connects the wheel 15 with a drive and a motor with a connection member.
  • the connecting member rotates together with the driven wheel 15 around the rotating shaft 31, it is necessary to use a connecting member that can cope with an angle change of the driven wheel 15.
  • the two driven wheels 15 may be driven by one motor.
  • a differential gear can be used as an example of a connecting member that connects the two wheels 15 with drive and one motor.
  • the two driven wheels 15 are driven by the same motor with the same applied voltage (torque) while the two driven wheels 15 are driven in accordance with the position of the center of gravity of the passenger riding on the boarding base 10. 15 can change the rotational speed of the two wheels 15 with drive.

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Abstract

搭乗台１０の下側に車輪１５，１６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において、左右の駆動付き車輪１５にサスペンション（回転軸３１、取付部材３２、クッション材３３）を設けることにより、搭乗台１０の左右方向の一方側を強く加重したときに、サスペンションの作用により、左右方向の他方側の駆動付き車輪１５の地面に対する接地が保たれ、駆動付き車輪１５が地面から浮いてしまう問題を回避することができるようにする。

Description

一人乗り移動機器
　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に成された一人乗り移動機器に関するものである。
　近年、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）」が注目されている。この種の一人乗り移動機器として、二輪タイプ（例えば、特許文献１参照）、三輪タイプ（例えば、特許文献２参照）、四輪タイプ（例えば、特許文献３，４参照）など、種々のタイプが知られている。
　上記特許文献１～４に記載された一人乗り移動機器は、搭乗者の身体を傾けて重心移動するだけで、直進や旋回などの走行制御を行うことが可能になされている。例えば、特許文献４は、ボード状の搭乗台に４つの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を可能にした四輪の一人乗り移動機器である。
　この特許文献４に記載の一人乗り移動機器は、複数の車輪のうち少なくとも一部を駆動するモータおよび制御回路を収容するボード状の搭乗台と、搭乗台に設けられた複数の荷重センサと、モータの駆動制御を行う制御回路とを備え、制御回路は、複数の荷重センサからの出力信号に基づいて荷重の有無および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荷重の有無および重心位置に応じて、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。
　しかしながら、搭乗者の重心移動により走行制御を行う一人乗り移動機器では、左右方向の一方側または前後方向の一方側に重心が大きく移動したときに、他方側の車輪が地面から浮いてしまい、走行の安定性と操作性が損なわれてしまうという問題があった。例えば、車両を急旋回させようとして搭乗台の左側に重心を大きく移動させたり、搭乗台の左側を強く加重したりすると、右側の車輪が地面から浮いてしまうという問題があった。また、搭乗台の前方を強く加重すると、後輪が地面から浮いてしまうという問題があった。
　特に、このような重心移動に伴う車輪の接地性の悪化の問題は、特許文献３，４のような四輪タイプの一人乗り移動機器に起こりやすい。その中でも特に、搭乗台の外側に車輪が取り付けられた特許文献３に記載のタイプよりも、搭乗台の下側に車輪が取り付けられた特許文献４に記載のタイプの方が、接地性の悪化の問題が起こりやすい。左右方向のより外側に大きな荷重が加わることがあるからである。
　また、従来の一人乗り移動機器では、車両の左右方向に高低差のあるカント路面や段差路面を走行する際にも、車輪の接地性が悪化するという問題があった。
　なお、上記特許文献２に記載の同軸二輪車では、運転者が搭乗する搭乗台を分割ステップにより構成し、車両本体がその分割ステップを、ロール軸（走行方向に平行な軸）を中心に回転するロール方向へ姿勢変更可能となるように支持する。そして、ロール軸を回動中心として回動可能なようにハンドルを車両本体に取り付け、車両本体の両側に一対の車輪を設ける構成を有している。
　これにより、カント路面や段差路面を走行している場合には、カントの傾斜角度や段差の高さに応じて、分割ステップの上面が、ロール軸を中心としてロール方向に傾いた状態となる。この場合、車両本体に対してハンドルが直角に交わる状態を維持するとともに、搭乗者が重力に対して平行に立つことにより、同軸二輪車を安定性良く直進走行させることができるようになっている。
　しかしながら、四輪タイプの一人乗り移動機器において、特許文献２のような機構を備えたものはなく、接地性の悪化の問題は解消できていない。なお、特許文献２に記載の装置は、搭乗台を分割ステップにより構成したり、車両本体やハンドルを回動可能に支持する機構を設けたりするなどの大掛かりな構成が必要であり、これを特許文献４のような小型の四輪タイプの一人乗り移動機器に適用することはできない。
特開２００９－２３６５２号公報 特開２００６－２５６４０１号公報 特開２００４－３４５６０８号公報 特許第５４７０５０７号公報
　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、搭乗台の下側に車輪を設けた構成タイプの一人乗り移動機器において、左右方向または前後方向への加重時や平坦でない路面の走行時における車輪の接地性を向上させることができるように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、搭乗台の下側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において、搭乗台の左右に設けられた駆動付き車輪にサスペンションを備えるようにしている。
　上記のように構成した本発明によれば、搭乗台の左右方向の一方側を強く加重したときに、サスペンションの作用により、左右方向の他方側の車輪の地面に対する接地が保たれ、車輪が地面から浮いてしまう問題を回避することができる。カント路面や段差路面などの平坦でない路面を走行しているときも同様に、搭乗台が地面に対して傾いた状態になっても、サスペンションの作用により、車輪の地面に対する接地が保たれ、車輪が地面から浮いてしまう問題を回避することができる。このように、本発明によれば、左右方向への加重時や平坦でない路面の走行時における車輪の接地性を向上させることができる。
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。 本実施形態による複数の荷重センサの配置例を示す図である。 本実施形態によるサスペンションの構成例を示す図である。 本実施形態によるクッション材の設置例を示す図である。 本実施形態によるクッション材の潰れやすさの違いについて説明するための図である。 本実施形態によるサスペンションの作用を説明するための図である。 本実施形態によるサスペンションの作用を説明するための図である。 本実施形態による駆動付き車輪の障害物等の乗り越えやすさについて説明するための図である。 本実施形態によるサスペンションの他の構成例を示す図である。 本実施形態によるサスペンションの他の構成例を示す図である。 本実施形態によるサスペンションの他の構成例を示す図である。 本実施形態によるサスペンション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。
　図１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の下側に複数の車輪１５，１６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、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１５，１６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１５，１６のうち、２つの前輪１５は、インホイールモータの構成を有する駆動付き車輪である。残り２つの後輪１６は、３６０度自由に回転可能なタイプのキャスタである。搭乗台１０は、前進側の位置において下方へ湾曲する曲面部１２を有している。
　なお、搭乗台１０の裏面には、左右２つの駆動付き車輪１５に内蔵されたインホイールモータをそれぞれ独立して駆動する制御回路（図示せず）およびバッテリ（図示せず）を収容するための回路収容部を備えている。２つのインホイールモータは、制御回路による制御のもとで、２つの駆動付き車輪１５をそれぞれ独立して駆動する（ただし、２つのインホイールモータに対する印加電圧は同じである）。
　搭乗者が搭乗台１０に乗ることによって駆動付き車輪１５に加えられる接地圧が、インホイールモータに負荷として伝達されるようになっている。ここで、駆動付き車輪１５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１５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１５にかかる接地圧が２つのインホイールモータに対する負荷として働き、２つの駆動付き車輪１５の回転数が変わるようになっている。
　本実施形態の一人乗り移動機器は、複数の荷重センサを備えている。図２は、複数の荷重センサの配置例を示す図である。図２（ａ）は搭乗台１０の平面図を示し、図２（ｂ）は搭乗台１０の前進側におけるＡ－Ａ断面図である。なお、図２（ｂ）は、説明を分かりやすくするために、実際の構造をデフォルメして示している。
　図２（ａ）に示すように、本実施形態では、搭乗台１０の前進側の位置において左右に配置された２個の荷重センサ２１Ｌ，２１Ｒ（以下、左右をまとめて荷重センサ２１と書く）と、後進側の位置において左右に配置された２個の荷重センサ２２Ｌ，２２Ｒ（以下、左右をまとめて荷重センサ２２と書く）とを備えている。
　本実施形態では、例えば成人男性（靴サイズの平均値が２６．５ｃｍ）が搭乗台１０に乗ったときに、爪先の一部分と踵の一部分とが搭乗台１０から少しはみ出るように搭乗台１０のサイズが設計されている（点線で示す足形２０参照）。例えば、搭乗台１０は用紙Ａ４サイズ程度で構成するのが好ましい。搭乗台１０の上に足裏の全面が着くようなベタ足状態となるよりも、爪先部分や踵部分が搭乗台１０から多少はみ出ていた方が重心をとりやすくなる（あるいは、重心移動を行いやすくなる）からである。
　搭乗台１０の前後左右の４箇所に設けられた４個の荷重センサ２１，２２は、搭乗台１０の上に載った搭乗者の足指の付け根辺りの部位および踵あたりの部位で踏まれるような位置に配置されている。特に、前進側の荷重センサ２１は、搭乗台１０の曲面部１２の少なくとも一部を含む位置に配置されている。図２（ａ）の例では、一部が曲面部１２にかかり、一部が平坦部にかかる位置に前進側の荷重センサ２１が配置されている。
　なお、この図２（ａ）に示す配置は一例に過ぎない。例えば、前進側の荷重センサ２１を、その全領域が曲面部１２にかかる位置に配置するようにしてもよい。ただし、その場合、搭乗台１０の平坦部から遠い位置ではなく、平坦部に近い位置に配置するのが好ましい。平坦部から遠い位置に配置すると、搭乗台１０に乗った搭乗者が荷重センサ２１に対する加重を行いにくくなるからである。
　また、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、搭乗台１０をベース部１０ａとその上に被せるカバー部１０ｂとの二重構造により構成し、ベース部１０ａの上面側に前進側の荷重センサ２１を配置している。後進側の荷重センサ２２についても同様である。なお、ベース部１０ａの上面側には、下方に彫り込まれた凹状の窪みが４箇所設けられ、それぞれの窪みの底面に４個の荷重センサ２１，２２が配置されている。
　一方、カバー部１０ｂの裏面側には、４個の荷重センサ２１，２２と対向する位置において下方に突出する凸状の押し子３３が備えられている。ベース部１０ａの上にカバー部１０ｂを被せたときに、ベース部１０ａとカバー部１０ｂとの対向面が窪み以外の面で接触状態となる一方、窪みの位置において荷重センサ２１，２２と押し子２３とが非接触状態となる。そして、カバー部１０ｂの上に搭乗者が乗ったときに、搭乗者の体重によってカバー部１０ｂが撓み、押し子２３を介して荷重センサ２１，２２に対して加重が行われるようになっている。
　搭乗台１０の裏面の収容ボックスに収容された制御回路（図示せず）は、４つの荷重センサ２１，２２の出力信号を入力して、駆動付き車輪１５に内蔵された２つのインホイールモータの駆動を制御する。上述したように、本実施形態では、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１５にかかる接地圧の変化を通じて、駆動付き車輪１５に内蔵された２つのインホイールモータに対する負荷が変動し、それによって２つの駆動付き車輪１５の回転数が変わるようになっている。これにより、左右方向への重心移動により、右旋回または左旋回を行うことができる。
　このため、制御回路は、直進、右旋回、左旋回の何れのケースにおいても、２つのインホイールモータ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つのインホイールモータ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つのインホイールモータの印加電圧を変えるといった制御を行う必要はない。
　制御回路は、４個の荷重センサ２１，２２の出力信号に基づいて、搭乗者の足によるオン操作の有無を判定する。本実施形態では、オン操作の有無として、４個の荷重センサ２１，２２に対する加重の有無をそれぞれ判定する。すなわち、制御回路は、荷重センサ２１，２２に対する加重が有るときはオン操作有り、荷重センサ２１，２２に対する加重が無いときはオン操作無しと判定する。
　なお、ここで「加重が有る」とは、基本的には、荷重センサ２１，２２から出力される信号の値がゼロではない場合を意味するが、本発明はこれに限定されない。例えば、荷重センサ２１，２２から出力される信号の値が所定値以下のときに「加重が無い」とみなし、所定値より大きいときに「加重が有る」とするようにしてもよい。
　上述したように、本実施形態では、前進側の荷重センサ２１は、搭乗台１０の前進側における曲面部１２の少なくとも一部を含む位置に配置されている。一方、後進側の荷重センサ２２は、搭乗台１０の平坦部に配置されている。このため、搭乗者が搭乗台１０の上に単に乗っただけの状態では、後進側の荷重センサ２２の出力値は所定値（ゼロまたはゼロ以外の値）より大きくなるが、前進側の荷重センサ２１の出力値は所定値より大きくならない。
　これに対して、例えば、搭乗者が前傾をしたり前方に加重したりすると、前進側の荷重センサ２１の出力値が所定値より大きくなる。この場合、制御回路は、前進側の荷重センサ２１に関して「加重有り（オン操作有り）」と判定する。一方、搭乗者が前傾や加重を止めると（後傾をしてもよいが、必ずしも大きく後傾する必要はない）、前進側の荷重センサ２１の出力値が所定値以下となる。例えば、親指を上げる程度でも、前進側の荷重センサ２１の出力値は所定値以下となる。この場合、制御回路は、前進側の荷重センサ２１に関して「加重無し（オン操作無し）」と判定する。
　制御回路は、前進側の位置に配置された２個の荷重センサ２１に対する加重が何れも有ると判定された場合に、所定速度まで加速を行うようにインホイールモータを駆動制御する。本実施形態では、荷重の大きさには関係なく、加重が有る場合には、一定の加速度で所定速度まで加速するようにインホイールモータを駆動制御する。所定速度に達すると、制御回路は加速を停止し、所定速度を維持するようにインホイールモータを駆動制御する。なお、ここでは一定の加速度で加速するとしたが、これは一例に過ぎず、加速のし方はこれに限定されない。
　本実施形態では、４個の荷重センサ２１，２２の全てにおいて加重が検出されない限り、制御回路による加速制御が開始されることはない。そのため、搭乗者が搭乗台１０に搭乗しようとして最初に片足を乗せた状態で、一人乗り移動機器が走り出してしまうという不都合を回避することができる。なお、制御回路による加速制御が開始された後は、前進側の左右２個の荷重センサ２１の両側において加重が検出されていれば、制御回路による加速制御が行われる。
　制御回路は、前進側の位置に配置された２個の荷重センサ２１の少なくとも１つに対する加重が無いと判定された場合に、減速を行うようにインホイールモータを駆動制御する。本実施形態では、２個の荷重センサ２１の少なくとも１つに対する加重が無いことが検出されている間、一定の減速度（マイナスの加速度）で減速するようにインホイールモータを駆動制御する。そして、速度がゼロになるまで減速が行われると、制御回路は減速の制御を停止する。なお、ここでは一定の減速度で減速するとしたが、これは一例に過ぎず、減速のし方はこれに限定されない。
　なお、走行中の振動等によって足が動き、前進側の荷重センサ２１に対する加重が一時的になくなることもあり得る。そのような場合にまで減速制御を行うことがないようにするのが好ましい。そこで、制御回路は、前進側の２個の荷重センサ２１の少なくとも１つに対する加重が無いことが所定時間以上継続したと判定された場合に、減速を行うようにインホイールモータを駆動制御するのが好ましい。
　制御回路は、前進側の位置および後進側の位置に配置された４個の荷重センサ２１，２２の全てにおいて加重が無いと判定された場合に、インホイールモータを停止するように駆動制御する。これにより、前進走行中に搭乗者が搭乗台１０から飛び降りると、一人乗り移動機器はその場で直ちに停止する。
　なお、停止制御に関しても、４個の荷重センサ２１，２２の全てにおいて加重が無いことが所定時間以上継続したと判定された場合に、インホイールモータの駆動を停止するようにしてもよい。
　本実施形態の一人乗り移動機器は、左右の駆動付き車輪１５に設けられたサスペンションを備えている。図３は、本実施形態によるサスペンションの構成例を示す図であり、搭乗台１０を前進側から見た正面図を示している。
　なお、図３では、説明の便宜上、搭乗台１０の正面側に有している曲面部１２と、搭乗台１０の裏面に設けられた制御回路の収容ボックスは図示していない。また、図３の左側は、収容ボックス内に設けられるサスペンションボックス３０を外観した状態を示し、図３の右側は、サスペンションボックス３０を無くしてその内側の構成を示している。
　図３に示すように、搭乗台１０の裏面にサスペンションボックス３０が固定され、このサスペンションボックス３０には、一人乗り移動機器の進行方向に平行な回転軸３１が設けられている。駆動付き車輪１５には、回転軸３１まで延伸する取付部材３２が設けられている。なお、ここでは回転軸３１を進行方向に平行となるように設置する例について説明したが、必ずしも平行である必要はない。例えば、前方から後方にかけて徐々に内側に傾くように、回転軸３１を進行方向に対して斜めに設置するようにしてもよい。
　左右の駆動付き車輪１５は、延伸する取付部材３２が回転軸３１に支持されることにより、回転軸３１を中心として矢印Ａの方向に回転可能に構成されている。また、左右の駆動付き車輪１５は、正面から見たときに上部の外側が下方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。
　また、取付部材３２と搭乗台１０の裏面との間には、クッション材３３が設けられている。回転軸３１、取付部材３２およびクッション材３３により、本実施形態のサスペンションが構成されている。
　クッション材３３は、弾性限界の値がある程度大きいものを用いるのが好ましい。搭乗台１０の上に搭乗者が乗ることにより、クッション材３３は応力を受けて歪むが、搭乗者が搭乗台１０から降りたときには、クッション材３３が元の寸法に戻る必要があるからである。また、一人乗り移動機器の走行中に、路面の凹凸等によって比較的大きな応力を受けてクッション材３３が通常より大きく歪んだ際も、大きな応力を受ける前の通常の歪み程度まで復元する必要があるからである。
　また、クッション材３３は、弾性変形のしにくさを表す弾性率の値もある程度大きいものを用いるのが好ましい。容易に弾性変形し過ぎると、搭乗者が搭乗台１０に乗っただけでクッション材３３が容易に大きく潰れてしまい、一人乗り移動機器の走行中に大きな加重がかったときに、サスペンションとしての緩衝効果を殆ど発揮することができなくなってしまうからである。
　クッション材３３の弾性率は、例えば６０ｋｇ程度の搭乗者が搭乗台１０に乗ったときに、クッション材３３がある程度潰れて、取付部材３２が回転軸３１を中心として回転することにより、駆動付き車輪１５のキャンバー角がほぼ無くなる（搭乗台１０に対して平行な状態となる）ような値に調整するのが好ましいが、多少の誤差はあってもよい。
　弾性限界および弾性率に関して上述の条件を満たすものとして、例えば、ゲル化素材によりクッション材３３を構成することが可能である。図４は、ゲル化素材により構成したクッション材３３の設置例を示す図である。図４は、搭乗台１０の一方の駆動付き車輪１５付近を裏面から見た状態を示す底面図であり、制御回路の収容ボックスを取り払った状態を示している。
　図４に示すように、クッション材３３は、搭乗台１０の左右方向に短辺を有し、搭乗台１０の前後方向に長辺を有するプレート形状を成している。左右方向の短辺は、駆動付き車輪１５の内側面から回転軸３１までの長さよりも短く、前後方向の長辺は、駆動付き車輪１５の直径よりも長く構成されている。
　上述したように、クッション材３３は、弾性率の値をある程度大きくする必要がある。ここで、ゲル化素材は、面積を大きくすると、弾性率が大きくなるという性質を有している。しかし、一人乗り移動機器の左右方向にクッション材３３の面積を大きくすると、クッション材３３は加重による大きな応力を受けて潰れやすくなってしまう。そのことを、図５を用いて説明する。
　図５（ａ）は、図４のように一人乗り移動機器の前後方向にクッション材３３の面積を大きくした場合を示している。図５（ｂ）は、一人乗り移動機器の左右方向にクッション材３３の面積を大きくした場合を示している。
　クッション材３３は、駆動付き車輪１５と回転軸３１との間に設ける必要があることから、図５（ｂ）のように左右方向にクッション材３３の面積を大きくすると、駆動付き車輪１５と回転軸３１との距離が長くなる。このため、加重がかかっていないときの駆動付き車輪１５の接地点と回転軸３１との距離が、図５（ａ）のＬ１よりも図５（ｂ）のＬ２の方が長くなる。
　その結果、同じ大きさの加重がかけられたときでも、梃子の原理により、図５（ｂ）に示す方がクッション材３３に対して大きな応力がかかることになり、クッション材３３が潰れやすくなってしまう。これに対し、図５（ａ）のように一人乗り移動機器の前後方向にクッション材３３の面積を大きくとれば、加重によってクッション材３３にかかる応力をできるだけ小さくして、クッション材３３が潰れにくくなるようにすることができる。
　図６は、本実施形態によるサスペンションの作用を説明するための図である。図６では一例として、搭乗台１０の左側（図面の右側）に大きな加重がかかったときの状態を示している。左側に大きな加重がかかることにより、搭乗台１０が左右方向に傾斜し、左側が下方に沈む一方、右側が上方へ浮く。このように搭乗台１０が左右に傾いた状態でも、左右のクッション材３３の潰れ方の違いにより、左右の駆動付き車輪１５Ｌ，１５Ｒが両方とも接地された状態を維持することができる。
　すなわち、左側の駆動付き車輪１５Ｌが搭乗台１０からの加重を強く受けて接地した状態で、左側の取付部材３２Ｌが回転軸３１Ｌを中心として比較的大きく回転し、その回転角に応じて左側のクッション材３３Ｌが比較的大きく潰れる。一方、右側には加重がかかっていないので、右側の取付部材３２Ｒは図３に示す初期状態から大きく回転せず、右側のクッション材３３Ｒは大きく潰れることはない。これにより、右側の駆動付き車輪１５Ｒも接地状態を確保することができる。
　図７は、本実施形態によるサスペンションの作用を説明するための別の図である。図７は、平坦ではない路面を走行しているときの状態を示している。本実施形態によれば、このように平坦ではない路面を走行しているときでも、サスペンションの作用により、左右の駆動付き車輪１５Ｌ，１５Ｒが両方とも接地された状態を維持することができる。
　以上詳しく説明したように、本実施形態では、搭乗台１０の下側に４個の車輪１５，１６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において、４個の車輪１５，１６のうち、前輪である左右の駆動付き車輪１５にサスペンション（回転軸３１、取付部材３２およびクッション材３３）を設けている。
　このように構成した本実施形態によれば、搭乗台１０の左右方向の一方側を強く加重したときに、サスペンションの作用により、左右方向の他方側の駆動付き車輪１５の地面に対する接地が保たれ、地面から浮いてしまう問題を回避することができる。
　カント路面や段差路面などの平坦でない路面を走行しているときも同様に、搭乗台１０が地面に対して傾いた状態になっても、サスペンションの作用により、駆動付き車輪１５の地面に対する接地が保たれ、地面から浮いてしまう問題を回避することができる。
　このように、本実施形態によれば、左右方向への加重時や平坦でない路面の走行時における駆動付き車輪１５の接地性を向上させることができる。これにより、走行の安定性および操作性を良好に維持することができるようになる。
　また、本実施形態の一人乗り移動機器は、人ひとりが起立してようやく搭乗できる程度の大きさ（ほぼＡ４サイズ）の極めてコンパクトなものである。本実施形態では、回転軸３１、取付部材３２、クッション材３３といった簡素な構成によりサスペンションを構成しているので、上記のようにコンパクトな一人乗り移動機器に対してコンパクトかつ軽量なサスペンションを実装することができる。
　また、本実施形態では、一人乗り移動機器の前後方向が長辺となるように、クッション材３３を前後方向に面積が大きくなるようにして構成いる。これにより、搭乗者が搭乗台１０に乗っただけの状態のときにクッション材３３に働く応力によって、クッション材３３が必要以上に大きく潰れないようにしつつ、比較的大きな加重がかかったときにはクッション材３３が潰れて緩衝効果を発揮するようにすることができる。よって、より良好に機能するサスペンションを提供することができる。
　また、本実施形態では、搭乗台１０の前進側の位置に、下方へ湾曲する曲面部１２を備えている。この下方へ湾曲した部分に対して加重することはできないので、前輪である駆動付き車輪１５の真上から後方寄りの位置に対してのみ加重が行われるようになり、より前方に大きな荷重が加わることを防ぐことができる。これにより、搭乗台１０の前方側を加重したときに、後輪１６の地面に対する接地が保たれ、後輪１６が地面から浮いてしまうことを回避することができる。
　なお、上記実施形態では、搭乗台１０の前進側の位置に曲面部１２を設ける例について説明したが、搭乗台１０の後進側の位置に、下方へ湾曲する曲面部を設けてもよい。このようにすれば、搭乗台１０の後方に重心移動が行われたときも、駆動付き車輪１５の地面に対する接地が保たれ、駆動付き車輪１５が地面から浮いてしまうことを回避することができる。
　また、本実施形態では、正面から見たときに上部の外側が下方に傾くキャンバー角を有するように、左右の駆動付き車輪１５を搭乗台１０に取り付けている。これにより、サスペンションとして機能するために必要な回転角を確保するだけでなく、路面に落ちている障害物や段差などを乗り越えて走行しやすくすることができる。
　すなわち、図８に示すように、加重がかかっていない初期状態において、駆動付き車輪１５の外側の下端点（接地点に相当する）と、内側の下端点との間に高さｈのギャップを有する。そのため、走行中に駆動付き車輪１５の下に障害物８１や段差が入った場合でも、図８に示す初期状態の角度までは、駆動付き車輪１５が殆ど抵抗を受けずに回転して戻ることができる。すなわち、本実施形態の構成によれば、駆動付き車輪１５が障害物や段差を乗り越えるに際し、高さｈ分のアドバンテージを元々有しているため、障害物や段差などを乗り越えて走行しやすくなる。なお、この図８は、高さｈ分のアドバンテージを説明するためのものであり、実際の走行時の状態を示したものではない。実際の走行時は、駆動付き車輪１５が障害物８１に乗り上げているときでも、搭乗者の体重によりクッション材３３はある程度潰れた状態となっている。
　なお、上記実施形態では、ゲル化素材によりクッション材３３を構成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、クッション材３３として、ゴム素材を用いてもよい。あるいは、クッション材３３として、ウレタンエラストマー等の発砲ウレタン素材を用いてもよい。
　また、上記実施形態では、サスペンションの構成例として図３を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、図９に示すように、駆動付き車輪１５の初期状態におけるキャンバー角に合わせて、内側から外側に向かって徐々に厚くなるようにクッション材３３を構成するようにしてもよい。
　また、上記実施形態では、図４に示したように、サスペンションボックス３０の形状に合わせてクッション材３３を矩形のプレート形状に構成する例について説明したが、クッション材３３の形状は矩形に限定されない。左右方向の長さよりも前後方向の長さの方が長くなればよく、例えば、矩形で四隅が面取りされた形状であってもよいし、楕円形であってもよい。
　図１０は、本実施形態によるサスペンションの他の構成例を示す図である。図１０に示す例では、クッション材３３に代えてトーションバネ（ねじり棒ばね）３４を用いている。図１０において、トーションバネ３４の一方のプレート３４ａは、搭乗台１０の裏面に設置された固定部材３５に固定されている。トーションバネ３４の他方のプレート３４ｂは、駆動付き車輪１５から延伸する取付部材３２’に固定されている。トーションバネ３４は、トーションバー３４ｃが前後方向を向くように縦置きに配置されている。トーションバー３４ｃの一端は一方のプレート３４ａに固定され、他端は、搭乗台１０の裏面に設置された支持部材３６に軸支されている。
　駆動付き車輪１５は、トーションバー３４ｃを中心として回転可能に構成されている。このため、搭乗者が搭乗台１０に搭乗することによって駆動付き車輪１５が回転すると、取付部材３２’と共にトーションバネ３４のプレート３４ｂも回転し、これによりトーションバー３４ｃがねじれる。このねじれがトーションバー３４ｃの復元力として働くので、トーションバネ３４がサスペンションとしての機能を発揮する。
　トーションバネ３４は、重量あたりで吸収できる振動吸収能力が高いため、軽量に作ることができる。これにより、一人乗り移動機器の携帯性を向上させることができる。また、トーションバネ３４は、トーションバー３４ｃがまっすぐで細いため、スペース効率が良い。そのため、バッテリや電子回路、機械部品に使える収納スペースが限られているコンパクトな一人乗り移動機器にも実装が可能である。
　また、トーションバー３４ｃの太さ、長さ、材質、形状（中空など）を変えることで、細かなサスペンションの調整を行うことができるというメリットも有する。また、トーションバネ３４を進行方向と平行な縦置きに設置することで、横置きに設置する場合と比べてストローク量が出しやすく、トーションバー３４ｃの長さや太さを大幅に抑えられるため、軽量に作ることができるというメリットも有する。なお、トーションバネ３４を縦置きに設置することが好ましいものの、横置きに設置することも可能である。
　図１１は、本実施形態によるサスペンションの他の構成例を示す図である。図１１に示す例では、クッション材３３に代えてカーボンバネ３７を用いている。図１１（ａ）は搭乗者が搭乗していないデフォルト状態を示し、図１１（ｂ）は搭乗者が搭乗したときの変形状態を示している。カーボンバネ３７は可撓性を有しており、搭乗者が搭乗台１０に乗ることによって、図１１（ａ）のデフォルト状態から図１１（ｂ）の変形状態に変形する。逆に、搭乗者が搭乗台１０から降りることによって、図１１（ｂ）の変形状態から図１１（ａ）のデフォルト状態に変形する。
　図１１に示すように、カーボンバネ３７は、屈曲部３７ｃを挟んで第１の面３７ａと第２の面３７ｂとを有している。そして、第１の面３７ａが搭乗台１０の裏面に固定されるとともに、第２の面３７ｂに駆動付き車輪１５が取り付けられている。図１１（ａ）に示すデフォルト状態において、屈曲部３７ｃは、下方に鉛直な角度よりも内向きに鋭角な角度を有している。これにより、駆動付き車輪１５が、正面から見たときに上部の外側が下方に傾くキャンバー角を有するように第２の面３７ｂに取り付けられている。
　このように、カーボンバネ３７を用いた場合も、サスペンションを軽量に作ることができるので、一人乗り移動機器の携帯性を向上させることができる。また、カーボンバネ３７もスペース効率が良いため、コンパクトな一人乗り移動機器にも実装が可能である。なお、ここに示したカーボンバネ３７の形状は単なる一例であって、これに限定されるものではない。また、ここではバネの材質としてカーボンを用いているが、これに限定されるものでもない。例えば、ステンレスを用いてもよい。
　図１２は、本実施形態によるサスペンションの他の構成例を示す図である。図１２に示す例は、駆動付き車輪１５が回転するときの回転軸３１を有しない構成について示したものである。図１２の例では、サスペンションは、駆動付き車輪１５の取付部材３２”と、当該取付部材３２”と搭乗台１０との間に設けられたクッション材３３とにより構成される。
　取付部材３２”は、第１の面３２ａと第２の面３２ｂとを有している。そして、第１の面３２ａが搭乗台１０の裏面に固定されるとともに、第２の面３２ｂに駆動付き車輪１５が取り付けられている。第２の面３２ｂは、下方に鉛直な角度よりも内向きに鋭角な角度を有している。これにより、駆動付き車輪１５が、正面から見たときに上部の外側が下方に傾くキャンバー角を有するように取り付けられている。
　その他、ボード状の搭乗台１０の下側に四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小型の一人乗り移動機器に適用可能な構成であれば、図３や図９～図１２以外の構成のサスペンションを用いることも可能である。
　また、上記実施形態では、駆動付き車輪１５を駆動するモータとしてインホイールモータを用い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、駆動付き車輪１５の外部にモータを備え、駆動付き車輪１５とモータとを連結部材により連結する構成としてもよい。この場合、回転軸３１を軸として駆動付き車輪１５と共に連結部材も回転するため、駆動付き車輪１５の角度変化に対応可能な連結部材を用いることが必要である。
　また、駆動付き車輪１５の外部にモータを備える場合において、１つのモータによって２つの駆動付き車輪１５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１５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１５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１５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１５の回転数が変わるようにすることができる。
　また、上記実施形態では、２つのインホイールモータ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例について説明したが、旋回方向に応じて左右２つのインホイールモータの印加電圧を変える制御を更に行うようにしてもよい。
　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
　１２　曲面部
　１５　駆動付き車輪
　１６　キャスタ
　３０　サスペンションボックス
　３１　回転軸
　３２　取付部材
　３３　クッション材
　３４　トーションバネ
　３７　カーボンバネ

Claims (14)

  1. 　搭乗台の下側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、
    　上記搭乗台の下側の左右に設けられた駆動付き車輪と、
    　上記駆動付き車輪を駆動するモータと、
    　上記駆動付き車輪が取り付けられる上記搭乗台と、
    　上記左右の駆動付き車輪に設けられたサスペンションとを備えたことを特徴とする一人乗り移動機器。
  2. 　上記モータは、上記駆動付き車輪に内蔵されたインホイールモータであ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. 　上記駆動付き車輪は前輪であ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. 　上記左右の駆動付き車輪は、正面から見たときに上部の外側が下方に傾くキャンバー角を有するように上記搭乗台に取り付けられていることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の一人乗り移動機器。
  5. 　上記サスペンションは、上記駆動付き車輪の取付部材と、当該取付部材と上記搭乗台との間に設けられたクッション材とにより構成されることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の一人乗り移動機器。
  6. 　上記左右の駆動付き車輪は、正面から見たときに上部の外側が下方に傾くキャンバー角を有するように上記搭乗台に取り付けられ、回転軸を中心として回転可能に構成されており、
    　上記サスペンションは、上記回転軸と、上記駆動付き車輪から上記回転軸まで延伸する取付部材と、当該取付部材と上記搭乗台との間に設けられたクッション材とにより構成されることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の一人乗り移動機器。
  7. 　上記クッション材は、上記搭乗台の左右方向の長さよりも前後方向の長さを長くした形状を成しており、上記左右方向の長さは、上記駆動付き車輪の内側面から上記回転軸までの長さよりも短く、上記前後方向の長さは、上記駆動付き車輪の直径よりも長く構成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の一人乗り移動機器。
  8. 　上記クッション材は、ゲル化素材により構成されていることを特徴とする請求項５～７の何れか１項に記載の一人乗り移動機器。
  9. 　上記クッション材は、ゴム素材により構成されていることを特徴とする請求項５～７の何れか１項に記載の一人乗り移動機器。
  10. 　上記クッション材は、発砲ウレタン素材により構成されていることを特徴とする請求項５～７の何れか１項に記載の一人乗り移動機器。
  11. 　上記サスペンションは、上記駆動付き車輪から延伸する取付部材と、当該取付部材に固定されたトーションバネとにより構成され、
    　上記トーションバネは、一方が上記搭乗台の裏面に設置された固定部材に固定されるとともに、他方が上記取付部材に固定され、ねじり棒としてのトーションバーを回転軸として上記左右の駆動付き車輪が回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の一人乗り移動機器。
  12. 　上記トーションバネは、上記トーションバーが上記搭乗台の前後方向を向くように配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の一人乗り移動機器。
  13. 　上記サスペンションは、上記搭乗台の裏面に固定される第１の面と、上記左右の駆動付き車輪が取り付けられる第２の面と、上記第１の面および上記第２の面の間の屈曲部とを有する可撓性のバネにより構成され、
    　上記搭乗者が上記搭乗台に搭乗していないデフォルト状態において、上記第２の面に取り付けられた上記駆動付き車輪が、正面から見たときに上部の外側が下方に傾くキャンバー角を有するように構成されていることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の一人乗り移動機器。
  14. 　上記バネはカーボンバネであることを特徴とする請求項１３に記載の一人乗り移動機器。
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