(57)【要約】【課題】搭乗者の体格にかかわらず、該搭乗者が最適な姿勢で搭乗できる同軸二輪車を提供すること。【解決手段】同軸二輪車は、搭乗者が搭乗する車両本体と、該車両本体に回転可能に設けられた一対の車輪と、車両本体に立設され搭乗者が把持して操作するハンドルと、を備え、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する。同軸二輪車は、一対の車輪の車軸と、ハンドルと、の相対距離を前後方向に調整する調整手段を備えている。【選択図】図１
2018094929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭乗者が搭乗する車両本体と、
該車両本体に回転可能に設けられた一対の車輪と、
前記車両本体に立設され前記搭乗者が把持して操作するハンドルと、
を備え、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する同軸二輪車であって、
前記一対の車輪の車軸と、前記ハンドルと、の相対距離を前後方向に調整する調整手段を備える、
ことを特徴とする同軸二輪車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倒立状態を維持して走行する同軸二輪車に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両本体に立設された支柱と、支柱に沿って上下方向に移動自在なハンドル部と、を備え、搭乗者の重心移動に応じて、倒立状態を維持して走行する同軸二輪車が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１１３０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、搭乗者は、上記倒立状態の同軸二輪車に搭乗する際、該搭乗者を乗せた同軸二輪車の重心位置が一対の車輪の車軸上になるように、車両本体上における前後方向の搭乗位置を決める。この搭乗位置では、車軸周りに対する、搭乗者の重心による重心モーメント（搭乗者の体重×重心と車軸間の距離）と、同軸二輪車の重心による重心モーメント（同軸二輪車の重量×重心と車軸間の距離）と、が釣合っている。このため、搭乗者は、車軸周りの重心モーメントが釣合うように、自身の体格によって、搭乗位置を車両本体上で前後方向に移動させ調整する必要がある。すなわち、搭乗者の体重が重い場合（図６（ａ））、搭乗者の搭乗位置は車軸に近ずき、一方、搭乗者の体重が軽い場合（図６（ｂ））、搭乗者の搭乗位置は車軸から遠ざかることとなる。例えば、体重の軽い搭乗者は、重心を後ろにずらし、その重心と車軸間の距離をより大きくすることで搭乗者の重心モーメントをより大きくする必要がある。したがって、体重の軽い搭乗者ほど、図６（ｂ）に示す如く、車両本体の後ろに乗るため、操作ハンドルのハンドル部との距離が大きくなり過ぎたり、腰が引けるような無理な姿勢が強いられる虞がある。
【０００５】
しかし、上記のようにハンドル部を単に上下方向に移動させるだけでは、上記操作ハンドルとの距離は修正しきれず、体重の軽い搭乗者などは、依然として無理な姿勢を強いられる虞がある。
【０００６】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、搭乗者の体格にかかわらず、該搭乗者が最適な姿勢で搭乗できる同軸二輪車を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
搭乗者が搭乗する車両本体と、
該車両本体に回転可能に設けられた一対の車輪と、
前記車両本体に立設され前記搭乗者が把持して操作するハンドルと、
を備え、搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持して走行する同軸二輪車であって、
前記一対の車輪の車軸と、前記ハンドルと、の相対距離を前後方向に調整する調整手段を備える、
ことを特徴とする同軸二輪車
である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、搭乗者の体格にかかわらず、該搭乗者が最適な姿勢で搭乗できる同軸二輪車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１に係る同軸二輪車の概略的な構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る同軸二輪車の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る調整装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図４】操作ハンドルのハンドル部を後ろ側に移動させる状態の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る調整装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図６】（ａ）搭乗者の体格が大きい場合の搭乗位置の一例を示す図である。（ｂ）搭乗者の体格が小さい場合の搭乗位置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る同軸二輪車の概略的な構成を示す斜視図である。本実施形態に係る同軸二輪車１は、例えば、倒立状態を維持しつつ、搭乗者の重心移動に応じて所望の走行を行う。
【００１１】
同軸二輪車１は、例えば、搭乗者が搭乗する車両本体２と、車両本体２に立設され搭乗者が操作する操作ハンドル３と、車両本体２に回転可能に設けられた左右一対の車輪４と、を備えている。
【００１２】
車両本体２には、搭乗者の両足が乗る一対のステップ部２１が設けられている。車両本体２の各側面には、車輪４の車軸が軸受などを介して夫々設けられている。操作ハンドル３は、例えば、車両本体２の前方側かつ中央付近に立設された支柱部３１と、支柱部３１の先端に取付けられ、搭乗者が把持するハンドル部３２と、ハンドル部３２を上下方向にスライドさせるスライド機構３３と、を有する。スライド機構３３は、ハンドル部３２を支柱部３１に沿って上下方向へスライドさせる機構である。これにより、搭乗者は、自らの身長に合わせてハンドル部３２をスイライドさせ、最適な高さに調整できる。
【００１３】
図２は、本実施形態１に係る同軸二輪車の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施形態１に係る同軸二輪車１は、姿勢センサ５と、左右一対の回転センサ６と、左右一対の車輪駆動ユニット７と、制御装置８と、を備えている。
【００１４】
姿勢センサ５は、車両本体２のステップ部２１のピッチ角度、ピッチ角速度、ピッチ角加速度、ロール角度、ロール角速度、ロール角加速度、ヨー角度、ヨー角速度、ヨー角加速度等の姿勢情報を検出する。姿勢センサ５は、例えば、搭乗者が重心を前後へ移動させることで生じた車両本体２のステップ部２１のピッチ角度（傾斜角度）を検出し、また、搭乗者が重心を左右へ移動させることで生じた車両本体２のステップ部２１のロール角度（傾斜角度）を検出することができる。
【００１５】
姿勢センサ５は、制御装置８に接続されており、検出した姿勢情報を制御装置８に対して出力する。なお、姿勢センサ５は、例えば、ジャイロセンサ、加速度センサ、角度センサなどにより構成されている。
【００１６】
各回転センサ６は、車両本体２に設けられた車輪４の回転数、回転角度、回転速度、回転加速度等の回転情報を検出する。回転センサ６は、例えば、エンコーダである。回転センサ６は、制御装置８に接続されており、検出した回転情報を制御装置８に対して出力する。
【００１７】
各車輪駆動ユニット７は、駆動手段の一具体例である。各車輪駆動ユニット７は、車両本体２に回転可能に設けられた各車輪４を夫々駆動することで、車両本体２を走行させる。各車輪駆動ユニット７は、例えば、モータ７１と、モータ７１を駆動する駆動回路７２と、モータ７１の回転軸に動力伝達可能に連結された減速ギア７３などによって構成することができる。駆動回路７２は、例えば、モータドライバＩＣ（Integrated Circuit）やＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）などである。各車輪駆動ユニット７は、制御装置８に接続されており、制御装置８からの制御信号（回転指令値）に応じて、各車輪４を駆動する。
【００１８】
制御装置８は、車両本体２が、例えば、倒立状態を維持する倒立制御を行いつつ、所望の走行（前進、後進、加速、減速、停止、左旋回、右旋回等）を行うように、各車輪駆動ユニット７を制御して、各車輪４の回転を制御する。また、制御装置８は、姿勢センサ５により検出された車両本体２の姿勢情報と、回転センサ６により検出された各車輪４の回転情報と、に基づいて、フィードバック制御、ロバスト制御等の周知の制御を行う。
【００１９】
例えば、制御装置８は、搭乗者が重心を前後に移動させたときに、姿勢センサ５により検出された車両本体２のステップ部２１のピッチ角度に応じて、各車輪駆動ユニット７を介して各車輪４の回転を制御することで、車両本体２を前進又は後進させる。また、制御装置８は、搭乗者が重心を左右に移動させたときに、姿勢センサ５により検出された車両本体２のステップ部２１のロール角度に応じて、各車輪駆動ユニット７を制御して左右車輪間で回転数差を生じさせ、車両本体２を左旋回又は右旋回させる。
【００２０】
さらに、制御装置８は、例えば、姿勢センサ５により検出された車両本体２のステップ部２１のピッチ角度に所定の制御ゲインを乗算して、各車輪４の回転トルクを算出する。そして、制御装置８は、算出した回転トルクが各車輪４に生じるように、各車輪駆動ユニット７を制御する。
【００２１】
これにより、制御装置８は、車両本体２が傾斜している方向へ各車輪４を回動させ、搭乗者を乗せた車両本体２の重心位置を各車輪４の車軸を通る鉛直線上へ戻すような倒立制御を行う。また、制御装置８は、各車輪４に対して適切な回転トルクを夫々付加することで、車両本体２のピッチ角度がある一定値を超えないような倒立状態を維持しつつ、さらに、姿勢センサ５からの姿勢情報に応じて、前進、後進、停止、減速、加速、左旋回、右旋回等の車両本体２の移動制御を行うことができる。
【００２２】
なお、制御装置８は、例えば、制御処理、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）８１、ＣＰＵ８１によって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ８２、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）８３、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、それぞれ、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ８１、メモリ８２、及びインターフェイス部８３は、データバスなどを介して相互に接続されている。
【００２３】
ところで、搭乗者は、倒立状態の同軸二輪車に搭乗する際、搭乗者を乗せた同軸二輪車の重心位置が一対の車輪の車軸上になるように、車両本体上における前後方向の搭乗位置を決める。この搭乗位置は倒立状態の中立位置であり、搭乗者は、この中立位置で重心を前後方向に移動させることで、同軸二輪車を前後方向へ容易に移動させることができる。この搭乗位置では、車軸周りに対する、搭乗者の重心による重心モーメント（搭乗者の体重×重心と車軸間の距離）と、同軸二輪車の重心による重心モーメント（同軸二輪車の重量×重心と車軸間の距離）と、が釣合っている。このため、搭乗者は、車軸周りの重心モーメントが釣合うように、自身の体格によって、搭乗位置を車両本体上で前後方向に移動させ調整する必要がある。すなわち、搭乗者の体格が大きい（体重が重い）場合、搭乗者の搭乗位置は車軸に近ずき（図６（ａ））、一方、搭乗者の体格が小さい（体重が軽い）場合、搭乗者の搭乗位置は車軸から遠ざかることとなる（図６（ｂ））。例えば、体格の小さい体重の軽い搭乗者は、重心を後ろにずらし、その重心と車軸間の距離をより大きくすることで搭乗者の重心モーメントをより大きくする必要がある。したがって、体重の軽い体格の小さい搭乗者ほど、図６（ｂ）に示す如く、車両本体の後ろに乗るため、操作ハンドルのハンドル部３２との距離が大きくなり過ぎたり、腰が引けるような無理な姿勢が強いられる虞がある。
【００２４】
これに対し、本実施形態に係る同軸二輪車１は、一対の車輪４の車軸と、操作ハンドル３のハンドル部３２と、の相対距離を前後方向に調整する調整装置９を備えている。調整装置９により、一対の車輪４の車軸と、操作ハンドル３のハンドル部３２と、の相対距離を前後方向に調整することで、搭乗者を乗せた同軸二輪車１の重心位置が車軸上にあり、かつ、搭乗者の体格にかかわらず、該搭乗者は操作ハンドル３との距離を適切に維持し、最適な姿勢で搭乗できる。これにより、例えば、搭乗者の姿勢が一定になり、バランス訓練によるリハビリ効果のバラツキを低減できる。
【００２５】
調整装置９は、調整手段の一具体例である。調整装置９は、車軸に対して、操作ハンドル３の支柱部３１を前後方向に相対移動させることで、車軸と、操作ハンドル３のハンドル部３２と、の相対距離を前後方向に調整する。
【００２６】
図３は、本実施形態１に係る調整装置の概略的な構成を示すブロック図である。例えば、調整装置９は、操作ハンドル３の支柱部３１を前後方向へ移動させる支柱移動機構９１と、支柱移動機構９１を駆動するアクチュエータ９２と、搭乗者が操作する調整レバー９３と、を有している。支柱移動機構９１は、操作ハンドル３の支柱部３１の根元付近に設けられ、減速機構、クラッチ機構などを有している。アクチュエータ９２は、直動モータなどであり、支柱移動機構９１を駆動することで、操作ハンドル３の支柱部３１を前後方向に移動させる。調整レバー９３は、車両本体２や操作ハンドル３などに搭乗者などが操作可能な位置に設けれている。
【００２７】
搭乗者が調整レバー９３を前後方向に操作するとアクチュエータ９２が駆動し、支柱移動機構９１は操作ハンドル３の支柱部３１を前後方向に移動させる。これにより、車軸と操作ハンドル３のハンドル部３２との相対距離を前後方向に調整できる。すなわち、搭乗者は、該搭乗者を乗せた同軸二輪車１の重心位置が車軸上になるように、自身の体重に合わせて搭乗位置を決め、その搭乗位置に合わせて、操作ハンドル３のハンドル部３２との距離を適切に維持し最適な姿勢を取れるように、調整装置９により操作ハンドル３のハンドル部３２を前後方向へ調整できる。
【００２８】
例えば、図６（ｂ）に示す如く、体重の軽い体格の小さい搭乗者の搭乗位置は車両本体２の後ろ側に寄るが、その搭乗者は、調整レバー９３を操作し、図４に示す如く、操作ハンドル３のハンドル部３２を後ろ側に移動させることで、ハンドル部３２と距離を適切に維持し、最適な姿勢でハンドル部３２を把持操作できる。
【００２９】
なお、上記調整装置９の構成は一例であり、これに限定されない。例えば、調整ネジを回すことで支柱移動機構９１を駆動し、操作ハンドル３の支柱部３１を前後方向に移動させる構成であってもよい。調整装置９は、操作ハンドル３の支柱部３１を前後方向に移動させる直動スライダー機構と、直動スライダー機構を所望の位置で固定するクラッチ機構と、を有する構成でもよい。
【００３０】
さらに、調整装置９は、操作ハンドル３を前後方向に傾斜させることで、車軸と、操作ハンドル３のハンドル部３２と、の相対距離を前後方向に調整してもよい。これにより、搭乗者は、体重に合わせて搭乗位置を決め、その搭乗位置に合わせて最適な姿勢を取れるように、操作ハンドル３のハンドル部３２を前後方向へ調整できる。例えば、体重の軽い体格の小さい搭乗者の搭乗位置は車両本体２の後ろ側に寄るが、搭乗者は、操作ハンドル３のハンドル部３２を後ろ側に傾斜させることで、ハンドル部３２と距離を適切に維持し、最適な姿勢でハンドル部３２を把持操作できる。
【００３１】
以上、本実施形態１に係る同軸二輪車１は、一対の車輪４の車軸と、操作ハンドル３のハンドル部３２と、の相対距離を前後方向に調整する調整装置９を備えている。調整装置９により、一対の車輪４の車軸と、操作ハンドル３のハンドル部３２と、の相対距離を前後方向に調整することで、搭乗者を乗せた同軸二輪車１の重心位置が車軸上にあり、かつ、搭乗者の体格にかかわらず、該搭乗者は操作ハンドル３との距離を適切に維持し、最適な姿勢で搭乗できる。
【００３２】
実施形態２
本発明の実施形態２において、調整装置は、操作ハンドル３に対して、車軸を前後方向へ相対移動させることで、車軸と、操作ハンドル３と、の相対距離を前後方向に調整する。
【００３３】
図５は、本実施形態２に係る調整装置の概略的な構成を示すブロック図である。例えば、本実施形態２に係る調整装置９０は、車軸を前後方向へ移動させる車軸移動機構９４と、車軸移動機構９４を駆動するアクチュエータ９５と、搭乗者が操作する調整レバー９６と、を有している。
【００３４】
車軸移動機構９４は、車軸の軸受などに設けられ、減速機構、クラッチ機構などを有している。アクチュエータ９５は、直動モータなどであり、車軸移動機構９４を駆動することで、車軸を前後方向に移動させる。調整レバー９６は、車両本体２や操作ハンドル３などに搭乗者が操作可能に設けられている。搭乗者が調整レバー９６を前後方向に操作するとアクチュエータ９５が駆動し、車軸移動機構９４は車軸を前後方向に移動させる。これにより、車軸と操作ハンドル３のハンドル部３２との相対距離を前後方向に調整できる。
【００３５】
すなわち、搭乗者は、搭乗者を乗せた同軸二輪車１の重心位置が車軸上になり、かつ、操作ハンドル３のハンドル部３２との距離が最適となるように、車軸の位置を調整できる。例えば、体重の軽い体格の小さい搭乗者の搭乗位置は、上述の如く、通常、車両本体２の後ろ側に寄る。しかし、搭乗者は、調整レバー９６を操作し、車軸を前側に移動させる。これにより、同軸二輪車１の重心と車軸との距離は減少し、その重心モーメントも減少する。逆に、搭乗者の重心と車軸との距離は増加し、その重心モーメントも増加する。したがって、搭乗者は、その距離及び重心モーメントの増加分だけ前側に寄ることができる。すなわち、搭乗者は、操作ハンドル３のハンドル部３２と距離を適切に維持し、最適な姿勢でハンドル部３２を把持操作できる。なお、本実施形態２において、他の構成は上記実施形態１と略同一であることから、同一部分に同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３６】
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。
【符号の説明】
【００３７】
１  同軸二輪車、２  車両本体、３  操作ハンドル、４  車輪、５  姿勢センサ、６  回転センサ、７  車輪駆動ユニット、８  制御装置、９  調整装置、２１  ステップ部、３１  支柱部、３２  ハンドル部、３３  スライド機構、７１  モータ、７２  駆動回路、７３  減速ギア、９０  調整装置、９１  支柱移動機構、９２  アクチュエータ、９３  調整レバー、９４  車軸移動機構、９５  アクチュエータ、９６  調整レバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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