(57)【要約】【課題】２輪自動車で角度の大きい傾斜路でも不安なく走行可能とする。【解決手段】２輪自動車のシート１０は車軸４を備えるフレーム２に対してスライドし、バッテリ等を収容する格納部１５および乗員と一体に前後に移動可能であり、フレーム２は車輪２０を駆動する車輪駆動モータ２５を支持する。ジャイロセンサの信号によりシート１０を前後方向に移動させることにより、車軸４に対し全体重心Ｋの位置を変化させてフレーム２の姿勢を安定化させる。登りの傾斜路に対してはシート１０を移動範囲の後端に移動させて全体重心Ｋを車輪２０の接地点Ｐより後方に位置させ、後退姿勢で登る。登坂可能な最大角度の傾斜路でも前方に延ばした乗員の足などが路面と接触するおそれなく安定した姿勢で踏破可能となる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の横方向１軸上の左右に並行に車輪を備えた２輪自動車であって、
前記車体に固定され、前記車輪をそれぞれ駆動する車輪駆動モータと、
乗員が着座するシートを前後方向に移動させることにより、前記車輪を支持する車軸に対し重心位置を変化させて前記車体の姿勢を安定化させる姿勢保持手段とを有し、
前記シートの移動範囲は、所定の登り傾斜路に対する後退姿勢において前記傾斜路と前記車輪の接地点より後方まで前記重心を移動可能に設定してあり、
前記傾斜路を乗員が背を向けた状態で踏破可能としたことを特徴とする２輪自動車。
【請求項２】
前記傾斜路が階段であるとき、前記車輪の径が階段の段差に基づいて設定してあることを特徴とする請求項１に記載の２輪自動車。
【請求項３】
前記所定の傾斜路の登坂可否は最大登坂角度で規定されることを特徴とする請求項１または２に記載の２輪自動車。
【請求項４】
前記車輪駆動モータの軸心線が、前後方向において前記車軸の鉛直線と前記車輪の前記接地点との間に位置していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の２輪自動車。
【請求項５】
前記シートの背面に、バッテリー及び制御関連の静止装置が配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載の２輪自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体の左右両側に並行に車輪を備える２輪自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
車体の左右に２輪を備えて自律走行する２輪自動車として、例えば特開２００９−１２６２９５号公報に開示されたものがある。
この２輪自動車は、車両の重心を車輪の中心よりも下方に位置させるとともに、車体にはシートアクチュエータにより前後方向に移動可能のシートを設置している。
車体の前端下部と後端下部にそれぞれ車高センサを設けて、路面に対する車体の傾きを検出する。そして、車高センサの検出値に基づいてシートアクチュエータを制御してシートの位置を変化させる。
これにより、車両の重心位置を制御して車体の姿勢制御をおこなう。
すなわち、車体が後方に傾いたときはシートを前方に移動させて車両の重心位置を車体前方に移動させ、車体が前方に傾いたときはシートを後方に移動させて車両の重心位置を車体後方に移動させることにより、車体姿勢を安定化させ、乗り心地の悪化防止を狙っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２６２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特開２００９−１２６２９５号公報の２輪自動車は、車体前後端における路面からの車高を検出して検出値が所定の範囲に維持されるように制御が行われるので、坂道を含めて平坦路走行中においては一定の効果が期待でき、車体姿勢が路面とほぼ平行に保持される。
ところで、２輪自動車は車軸を前後に有する４輪自動車と異なり、前後の車軸間の車体下面が何かに底突きするおそれがない特殊性を生かして、階段部の登り降りまで拡大した走行場面が想定される。
【０００５】
しかしながら、上記従来の２輪自動車では車高センサの検出値が、階段の１段ごとに大きく変化するので、シートの移動制御が対応不可となり、階段部では安全な車体姿勢を確保できなくなる。
また、車体姿勢が路面とほぼ平行に制御されるので、階段部でなくても、坂道の傾斜が大きくなると乗員の姿勢もシートごと傾斜するため不安感や極端な場合には恐怖を抱かせることになる。
このため、特開２００９−１２６２９５号公報の２輪自動車は直ちに実用には供し得ないと言える。
【０００６】
したがって本発明は、上述の問題に鑑み、傾斜路においても不安なく走行可能な２輪自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため本発明の２輪自動車は、
車体に固定され、車輪をそれぞれ駆動する車輪駆動モータと、
乗員が着座するシートを前後方向に移動させることにより、車輪を支持する車軸に対し重心位置を変化させて車体の姿勢を安定化させる姿勢保持手段とを有し、
シートの移動範囲は、所定の登りの傾斜路に対する後退姿勢において傾斜路と車輪の接地点より後方まで重心を移動可能に設定してあり、傾斜路を乗員が背を向けた状態で踏破可能なものとした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、乗員が傾斜路に背を向けた状態で登坂するので、大角度の傾斜路でも路面と足の干渉の心配なく安定した姿勢で踏破することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態にかかる２輪車の側面図である、
【図２】２輪車の背面図である。
【図３】車輪を取り外して示す透視側面図である。
【図４】シートの移動範囲と重心位置を示す図である。
【図５】階段部踏破時の状態を示す図である。
【図６】階段と車輪の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は実施の形態にかかる２輪車の側面図、図２は２輪車の各要素の接続関係を示す背面図である。
２輪自動車１は前進方向を前方とし、左右に離間した縦材２ａを主部とするフレーム２をベースとする。縦材２ａの前端は正面から見て上に開いたコ字形の横材２ｂで接続し、後部も同様にコ字形の横材２ｃで接続して、縦材２ａの間隔を保持している。
なお、後部の横材２ｃの側壁は後述する駆動モータ支持部８を兼ねている。
フレーム２は、車軸４を備える車軸支持部３を各縦材の前後方向略中央から上方に延ばしている。車軸４は一直線上をそれぞれ左右方向外方に延びて車輪２０を回転可能に支持する。
なお、以下では特記しない限り、フレーム２と言うとき、縦材２ａを指す。
【００１１】
フレーム２（縦材）はその上面に前後方向に延びるガイドレール６を備え、シート１０がその下面に備えたスライダ１１をガイドレール６上に滑らせることにより前後に移動可能となっている。
フレーム２はまた下面に前後方向に延びるチェーン７を備え、チェーン７と噛み合うスプロケット１４を備えたシート用モータ１３がシート１０の下面から延びるモータブラケット１２に固定されている。これにより、シート用モータ１３を駆動するとシート１０が移動する。
シート１０の背部には２輪自動車の電源部としてのバッテリ１６やインバータ１７、および車載機器を制御するコントローラ１８等を収納した格納部１５が設けられ、シート１０と一体に移動するようになっている。
【００１２】
フレーム２はさらに下方に延びる駆動モータ支持部８を備え、車輪２０ごとに設置された車輪駆動モータ２５を支持する。
車輪２０はリム２１の内径面にチェーン２３を備えており、車輪駆動モータ２５は車輪２０の外径（タイア径）より内側に位置して、路面に近い低位置でチェーン２３と噛み合うスプロケット２６を備える。
シート１０には操作ノブや操舵レバーの形態をとる不図示の操作部が設置され、乗員の操作に応じてコントローラ１８が車輪駆動モータ２５を制御して発進加速、減速、後退等の駆動態様を得るとともに、左右の車輪２０の独立制御により方向転換を行う。
また、シート１０には乗員の足元にブレーキペダルを設置可能で、コントローラ１８はブレーキペダルによる機械的制動と車輪駆動モータ２５の制御を連動させる連動回路も含み得る。
【００１３】
コントローラ１８には、フレーム２に設置された不図示のジャイロセンサからの信号が制御入力として入力する。
コントローラ１８は、ジャイロセンサからの信号に基づく２輪自動車１の走行状態に応じてシート用モータ１３を駆動して、シート１０を移動させることにより車軸４に対する重心位置を変化させる。
【００１４】
図３は車輪を取り外して示す透視側面図である。車輪２０の輪郭は仮想線で示している。
２輪自動車１の重心は固定重心Ｋｓと移動重心Ｋｍに分けられる。
図３の（ａ）に実線で示す固定側部材、すなわちガイドレール６およびチェーン７を含むフレーム２とフレーム２に結合された車輪駆動モータ２５が固定重心Ｋｓを形成し、図３の（ｂ）に実線で示す移動部材、すなわちシート１０とシート１０に取り付けられたシート用モータ１３および格納部１５に加えて、シート１０に着座した乗員Ｍが一体となって車軸４に対し前後方向に移動可能な移動重心Ｋｍを形成する。
固定重心Ｋｓは、車輪駆動モータ２５が特に大きな重量要素であることから、側方から見たとき車輪駆動モータ２５、とくにその軸芯位置の近傍に位置する。
車輪２０を除く２輪自動車全体の重心（以下、全体重心）Ｋはこれら固定重心Ｋｓと移動重心Ｋｍとが合成されたものとなる。
大重量の車輪駆動モータ２５が路面に近い低位置にあるので、図３の（ｃ）に示すように、合成された全体重心Ｋの位置は車軸４よりも低くなっている。
【００１５】
コントローラ１８は走行状態、とくに姿勢変化を示すジャイロセンサからの角速度信号に応じて、シート１０の位置を変化させ、全体重心Ｋの位置を移動させる。
すなわち、平坦路における停車状態および一定速度走行中は、全体重心Ｋが車軸４と接地点Ｐを結ぶ鉛直線上に位置するようにシート１０を位置させる。
加速時にはシート１０を前方へ移動させることにより全体重心Ｋを車軸４より前方に位置させて、駆動トルク反力による前上がりを抑え、減速および後退時には逆にシート１０を後方へ移動させることにより全体重心Ｋを車軸４より後方に位置させて、前下がりを抑えて姿勢変動を防止し、フレーム２を水平状態に保持する。２輪自動車１の姿勢はここではフレーム２の姿勢で代表される。
【００１６】
図４は急発進（加速側）時から急停止（減速側）時の間のシート１０の移動範囲とともに、これに伴う２輪自動車１の全体重心Ｋの位置を示す。
急発進時にシート１０を最前端へ移動させたとき、全体重心Ｋは車軸４よりも前方のＫ１の位置へ移動し、急停止時にシート１０を最後端へ移動させたとき、全体重心Ｋは車軸４よりも後方のＫ２の位置へ移動する。
なお、設定されたシート１０の移動範囲Ｌ内で所定の重心位置を得るために、格納部１５に必要に応じてウエイト（おもり）を収納可能である。
【００１７】
本実施の形態の２輪自動車１は、足元が路面に近接しない緩やかな傾斜路では、前進方向で登るが、階段部など所定以上の角度をもった傾斜路においては、路面に対して後退姿勢、すなわちシート１０上の乗員Ｍが背を向けた状態で登り降りする。
２輪自動車１が水平姿勢でその車輪２０が階段の角に接地している状態では、全体重心Ｋの位置が車輪２０の接地点Ｐより前方では転がり落ちる方向に作用する。このため、登坂可能な最大角度の傾斜路において、シート２０の移動範囲Ｌの最後端近傍で全体重心Ｋが車輪２０の階段との接地点Ｐより後方になるように設定して、図５に示すように、登坂時にはシート１０を移動範囲Ｌ（図４参照）の最後端近傍へ移動させる。
なお、傾斜路の登坂可能な最大角度は、車輪２０のタイア２２の材質やトレッドパターン等によりスリップなく登れる値が２輪自動車１の仕様としてあらかじめ設定される。
【００１８】
また、シート１０の背部の格納部１５はシート１０の移動範囲Ｌの最後端位置において路面（階段）と所定の間隙ｄ（図５参照）を有するように設定され、路面に接触しないようになっている。
前述の車輪駆動モータ２５は全体重心Ｋを定める重量要素として大きいので、図５に示されるように、その前後方向位置は登坂可能な最大角度の傾斜路に対する車輪２０の接地点Ｐと車軸４との水平距離ｘの範囲内に設定してある。
言い換えると、車輪駆動モータ２５の軸心線Ｃが、２輪自動車１の前後方向（水平方向）において車軸２０の鉛直線Ｖと車輪１０の傾斜路との設置点Ｐとの間に位置するように設定してある。
傾斜路の登り降りについては、階段部でなく、車輪１０の接地点Ｐが平滑な路面である場合も同じである。
【００１９】
傾斜路を前進方向で登る場合、後ろへ仰け反らないように全体重心Ｋを車輪２０の接地点Ｐより前方（路面方向）へ移動させることが望ましいにもかかわらず、シート１０上の乗員Ｍの脚が前方へ延びているのでシート１０や足が路面を突きかねず、シート１０の移動範囲Ｌが制限されるのに比較して、後退姿勢で路面に面するのでシート１０を後方に大きく移動できるとともに前方へも脚と無関係に移動できるので、全体重心Ｋの移動範囲が必要なだけ容易に確保可能である。
【００２０】
なお、屋内や公共施設等の階段部での使用も考えると、建築基準法やバリアフリー基準等を参照して、４３．６°から５６．８°を登坂可能な最大角度（最大登坂角度）として設定するのが望ましい。
この登坂可否の判定用の最大登坂角度の角度範囲では、車輪２０の半径をｒ、階段の段差をＨ、傾斜の角度をθとすると、図６に示されるように、
Ｈ＝ｒ−ｒｃｏｓθ
の関係が得られる。これより、ｒ＝Ｈ／（１−ｃｏｓθ）となる。
例えば最大傾斜角度をθ＝４５°とし、Ｈ＝１８５ｍｍとすれば、ｒ＝６３０ｍｍが上記式から得られ、直径１２６０ｍｍの車輪２０を備えればよい。
【００２１】
本実施の形態では、フレーム２が発明における車体に該当する。
また、ジャイロセンサからの信号に基づくコントローラ１８の制御により、乗員Ｍが着座するシート１０を前後方向に移動させることにより、車軸４に対し全体重心Ｋの位置を変化させてフレーム２の姿勢を安定化させる構成が姿勢保持手段を形成する。
【００２２】
実施の形態は以上のように構成され、フレーム２の横方向１軸上の左右に並行に車輪を備えた２輪自動車であって、フレーム２に固定され車輪２０をそれぞれ駆動する車輪駆動モータ２５を備え、コントローラ１８の制御で乗員Ｍが着座するシート１０を前後方向に移動させることにより、車軸４に対し全体重心Ｋの位置を変化させてフレーム２の姿勢を安定化させる一方、シート１０の移動範囲は、登りの傾斜路に対する後退姿勢において傾斜路と車輪２０の接地点Ｐより後方まで全体重心Ｋを移動可能に設定してあり、傾斜路を乗員Ｍが背を向けた状態で踏破可能としたので、登坂可能な最大角度（最大登坂角度）の傾斜路でもシート１０や乗員Ｍの前方に延ばした足が路面と接触するおそれがなく、安定した姿勢で踏破することができる。
（請求項１および３に対応する効果）
【００２３】
また、傾斜路が階段であるときは車輪２０の径を階段の段差Ｈに基づいて設定することにより車輪２０が滑ることなく確実に踏破することができる。（請求項２に対応する効果）
そして、大重量の車輪駆動モータ２５の軸心線Ｃが前後方向において車軸４の鉛直線Ｖ上と車輪２０の傾斜路との接地点Ｐとの間に位置し、固定重心Ｋｓが車軸４に近くなっているので、移動重心Ｋｓを形成するシート１０は大きく移動させなくても全体重心Ｋの必要な移動範囲を確保することが容易である。（請求項４に対応する効果）
【００２４】
シート１０の背部には２輪自動車の電源部としてのバッテリ１６やインバータ１７、および車載機器を制御するコントローラ１８等の制御関連の装置を収納した格納部１５が設けられており、シート１０とシート１０に取り付けられたシート用モータ１３および格納部１５に加えて、シート１０に着座した乗員Ｍが一体となって車軸４に対し前後方向に移動可能な移動重心Ｋｍを形成するので、車両の重心位置を適切に制御して車体の姿勢制御をおこなうことができる。（請求項５に対応する効果）
【００２５】
なお、実施の形態は、２輪自動車１の姿勢変化をジャイロセンサによって検知してシートを移動させるものとしたが、姿勢変化検出のためには加速度センサ等を用いてもよい。
また、車輪２０の駆動については、リム２１に設置したチェーン２３に車輪駆動モータ２５のスプロケット２６を噛み合わせるものとしたが、チェーンの代わりにリングギアをリムに設置し、リングギアに噛み合うピンギアを車輪駆動モータ２５に設けてもよい。
【００２６】
左右の車輪２０を支持する車軸４は一直線上に位置するものとしたが、独立懸架によりそれぞれ規定の一直線から限定された所定量の範囲で変動する構成も発明における「１軸上」に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００２７】
１    ２輪自動車
２    フレーム
３    車軸支持部
４    車軸
６    ガイドレール
７    チェーン
８    駆動モータ支持部  １０    シート
１１    スライダ
１２    モータブラケット
１３    シート用モータ
１４    スプロケット
１５    格納部
１６    バッテリ
１７    インバータ
１８    コントローラ
２０    車輪
２１    リム
２２    タイア
２３    チェーン
２５    車輪駆動モータ
２６    スプロケット
Ｋ    全体重心
Ｋｍ    移動重心
Ｋｓ    固定重心
Ｐ    接地点
【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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