JP2011063180A

JP2011063180A - 倒立振子型車両

Info

Publication number: JP2011063180A
Application number: JP2009217319A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Gomi; 洋五味; Ichiji Hamaya; 一司浜谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2011-03-31
Anticipated expiration: 2029-09-18
Also published as: JP5337649B2

Abstract

【課題】立ち乗り及び座り乗りの両方が可能であると共に、座り乗り時に足の置き場を最適な位置に変えることができ、乗り易さが向上して運転性に優れた車両を提供すること。
【解決手段】基体２と、床面Ｇ上を移動可能に基体に接続され、該基体を所望する方向に移動させる移動動作部３と、該移動動作部を駆動する駆動部と、基体の左右にそれぞれ取り付けられ、搭乗者Ｐが該基体を跨ぎながら足部を載置するステップ部５と、基体の上部に取り付けられ、搭乗者が着座可能な着座部６と、を備え、ステップ部には、少なくとも水平方向に展開可能とされた補助ステップ部２０が設けられている倒立振子型車両１を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、床面上を移動可能な倒立振子型車両に関するものである。

床面上を移動可能な車両としては、例えば、床面上を全方向（２次元的な全方向）に移動可能な全方向移動車両（特許文献１参照）が知られている。
この全方向移動車両にあっては、床面に接地しながら該床面上を全方向に移動可能な移動動作部と、該移動動作部を駆動する電動モータ等を有するアクチュエータ装置と、が車両の基体に組付けられている。

このように構成された全方向移動車両においては、アクチュエータ装置により球体状又は車輪状又はクローラ状の移動動作部を駆動することによって、床面上を移動することが可能とされている。ところで、この全方向移動車両を運転（操縦）する場合には、基体に取り付けられたステップ部に足を乗せた立ち乗り状態で運転を行っている。
しかしながら、より楽な姿勢で運転したい、或いは、全方向移動車両に乗り込む際により簡単に乗り込みたい等のニーズがあり、シート等の設置が望まれていた。そこで最近では、搭乗者（乗員）が着座できるシート等の着座部が設けられ、立ち乗りに加え、座り乗り状態で運転を行えるものも開発されている。

国際公開第２００８／１３２７７９号パンフレット

上述したように、立ち乗り或いは座り乗りのいずれの状態でも運転を行えるものが開発されているが、足を載せるステップ部は共通している。つまり、立ち乗り状態で運転する場合であっても、座り乗り状態で運転する場合であっても、同じステップ部に足を乗せる必要がある。この際、座り乗りの場合では、座った姿勢に応じてステップ部に乗せる足の置き場を変更して、足をできるだけ楽にしたい場合がある。
ところが、主に立ち乗りの場合を想定してステップ部の位置が決まっているので、座り乗りした場合に足の置き場が立ち乗り時に想定された位置に規制されてしまい、乗り難さを感じる場合があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、立ち乗り及び座り乗りの両方が可能であると共に、座り乗り時に足の置き場を最適な位置に変えることができ、乗り易さが向上して運転性に優れた倒立振子型車両を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供している。
（１）本発明に係る倒立振子型車両は、基体と、床面上を移動可能に前記基体に接続され、該基体を所望する方向に移動させる移動動作部と、前記基体に配設され、前記移動動作部を駆動する駆動部と、前記基体の左右にそれぞれ取り付けられ、搭乗者が該基体を跨ぎながら足部を載置するステップ部と、前記基体の上部に取り付けられ、前記搭乗者が着座可能な着座部と、を備え、前記ステップ部が、少なくとも水平方向に移動可能に取り付けられていることを特徴とする。

本発明に係る倒立振子型車両においては、基体にステップ部及び着座部が取り付けられているので、立ち乗り状態及び座り乗り状態のいずれの状態でも運転（操縦）することが可能である。
立ち乗りする場合には、搭乗者は基体を跨ぎながら両脚の足部をステップ部に載置して乗車する。乗車後、搭乗者が進行したい方向に上体を傾ける等して基体を傾かせると、駆動部が基体の傾きに応じて移動動作部を適宜駆動する。すると、移動動作部は、床面上を移動し、基体を搭乗者が進行したい方向に向けて移動させる。その結果、搭乗者は立ち乗り状態で基体を所望する方向に進行させることができる。
一方、座り乗りをする場合には、搭乗者は、ステップ部に足部を載置すると共に基体の上部に取り付けられている着座部に腰掛けて着座する。これにより、搭乗者は座り乗り状態で基体を所望する方向に進行させることができる。

このように、搭乗者は立ち乗り状態及び座り乗り状態のいずれの状態であっても運転を行うことができる。
特に、ステップ部は、少なくとも水平方向に移動可能とされている。これにより、搭乗者は、立ち乗り時と座り乗り時とで、足部を乗せる足置き場の位置をそれぞれの姿勢に応じた最適な位置に変化させることができる。従って、座り乗りの場合に、従来よりも足を楽にすることができ、窮屈さを感じることなく乗車することができる。その結果、運転性を向上することができる。

（２）本発明に係る倒立振子型車両は、上記本発明の倒立振子型車両において、前記ステップ部が、前記基体を側面視した際、前記移動動作部の重心と車両全体の重心とを結ぶ車両軸線に対して交わるように取り付けられていると共に、前記足部の爪先側に向けて移動可能に取り付けられていることを特徴とする。

本発明に係る倒立振子型車両においては、ステップ部が、基体を側面視した際に、移動動作部の重心と車両全体の重心とを結ぶ車両軸線に対して交わるように取り付けられている。そのため、このステップ部を利用して搭乗者が立ち乗り及び座り乗りのいずれの状態で乗車したとしても、搭乗者の重心位置が車両軸線上に一致し易い。従って、搭乗者はバランスを取り易く、より安定した状態で運転することができる。
また、ステップ部は、足部の爪先側に向けて移動可能に取り付けられている。そのため、搭乗者は、座り乗りする際に、足部を立ち乗り時よりも前方に置くことができる。従って、座り乗り時に、膝から下を後側に窮屈に折り畳むのではなく、できるだけ前方に出した状態でゆったりと楽な姿勢で座ることができる。よって、乗り易さがさらに向上して、より運転し易くなる。

（３）本発明に係る倒立振子型車両は、基体と、床面上を移動可能に前記基体に接続され、該基体を所望する方向に移動させる移動動作部と、前記基体に配設され、前記移動動作部を駆動する駆動部と、前記基体の左右にそれぞれ取り付けられ、搭乗者が該基体を跨ぎながら足部を載置するステップ部と、前記基体の上部に取り付けられ、前記搭乗者が着座可能な着座部と、を備え、前記ステップ部には、少なくとも水平方向に展開可能とされた補助ステップが設けられていることを特徴とする。

このように、搭乗者は立ち乗り状態及び座り乗り状態のいずれの状態であっても運転を行うことができる。
特に、ステップ部には少なくとも水平方向に展開可能とされた補助ステップ部が設けられている。これにより、搭乗者は座り乗り状態の際に、ステップ部に加え、補助ステップ部を利用して足部を載置することができる。つまり、立ち乗り時よりも、足部を乗せる足置き場をより広範囲に確保することができ、着座した姿勢に応じた最適な位置に足部を乗せることができる。従って、座り乗りの場合に、従来よりも足を楽にすることができ、窮屈さを感じることなく乗車することができる。その結果、運転性を向上することができる。

（４）本発明に係る倒立振子型車両は、上記本発明の倒立振子型車両において、前記ステップ部が、前記基体を側面視した際、前記移動動作部の重心と車両全体の重心とを結ぶ車両軸線に対して交わるように取り付けられ、前記補助ステップ部が、前記足部の爪先側に向けて展開可能に前記ステップ部に設けられていることを特徴とする。

本発明に係る倒立振子型車両においては、ステップ部が、基体を側面視した際に、移動動作部の重心と車両全体の重心とを結ぶ車両軸線に対して交わるように取り付けられている。そのため、このステップ部を利用して搭乗者が立ち乗り及び座り乗りのいずれの状態で乗車したとしても、搭乗者の重心位置が車両軸線上に一致し易い。従って、搭乗者はバランスを取り易く、より安定した状態で運転することができる。
また、補助ステップ部は、足部の爪先側に向けて展開可能にステップ部に設けられている。そのため、搭乗者は、座り乗りする際に、足部を立ち乗り時よりも前方に置くことができる。従って、座り乗り時に、膝から下を後側に窮屈に折り畳むのではなく、できるだけ前方に出した状態でゆったりと楽な姿勢で座ることができる。よって、乗り易さがさらに向上して、より運転し易くなる。

（５）本発明に係る倒立振子型車両は、上記本発明の倒立振子型車両において、前記着座部が、前記基体に収納可能に取り付けられていることを特徴とする。

本発明に係る倒立振子型車両においては、ステップ部を基体に収納することができるので、立ち乗り状態で運転する際に、着座部を気にすることなく運転することができる。従って、運転性をさらに高めることができる。

（６）本発明に係る倒立振子型車両は、上記本発明の倒立振子型車両において、前記ステップ部が、前記基体に収納可能に取り付けられていることを特徴とする。

本発明に係る倒立振子型車両においては、着座部に加え、ステップ部に関しても基体に収納することができるので、未使用時や保管時等にコンパクトにすることができる。従って、狭いスペースであっても保管等を行うことができ、利便性を向上することができる。
また、持ち運びする際に、着座部やステップ部に干渉することなく、またこれらを気にすることなく持ち運びできる。従って、この点においても扱い易く、利便性を高めることができる。

本発明に係る倒立振子型車両によれば、立ち乗り及び座り乗りの両方が可能であると共に、座り乗り時に足の置き場を最適な位置に変えることができる。従って、立ち乗り時及び座り乗り時のいずれの場合であっても乗り易く、運転性に優れた倒立振子型車両とすることができる。

本発明に係る倒立振子型車両の実施形態を示す図であって、立ち乗り状態で運転している最中の斜視図である。図１に示す倒立振子型車両を座り乗り状態で運転している最中の斜視図である。図１に示す倒立振子型車両の外観斜視図であって、ステップ部及び着座部が収納された状態の斜視図である。図３に示す状態から、ステップ部及び着座部を使用状態にセットした場合の斜視図である。図３に示す倒立振子型車両の内部構造を示す図であって、車輪体及びアクチュエータ装置を拡大した図である。図３に示す矢印Ｃ方向から見た倒立振子型車両の側面図である。図１に示すステップ部の拡大斜視図である。図７に示す矢印Ｄ方向から見たステップ部の上面図である。図７に示す状態から、補助ステップ部を前方に向けて回動させている状態を示す斜視図である。図９に示す状態から、補助ステップ部をさらに回動させ、前方に展開した状態を示す斜視図である。図１に示す倒立振子型車両の上部フレームの縦断面図である。図５に示す車輪体及びアクチュエータ装置を斜め下側から見た斜視図である。図５に示す車輪体の斜視図である。図５に示す車輪体とフリーローラとの関係を示す図であって、車輪体を側方から見た図である。図５に示す車輪体とフリーローラとの関係を示す図であって、車輪体を上方から見た図である。図１に示す運転状態を矢印Ａ方向から見た側面図である。図２に示す運転状態を矢印Ｂ方向から見た側面図である。本発明に係る倒立振子型車両を構成する車輪体の変形例を示す図である。図１８に示す車輪体の断面図である。

以下、本発明に係る倒立振子型車両の実施形態について、図１から図１９を参照して説明する。
本実施形態の倒立振子型車両１は、図１及び図２に示すように、搭乗者Ｐが立ち乗り状態或いは座り乗り状態のいずれの状態であっても運転することが可能とされ、床面Ｇ上を所望する方向に移動する全方向移動車両である。
なお、図１は、立ち乗り状態で運転している最中の斜視図である。図２は、座り乗り状態で運転している最中の斜視図である。

図３から図５に示すように、この倒立振子型車両（以下、単に車両という）１は、基体２と、床面Ｇに接しながら、該床面Ｇ上を全方向（前後方向及び左右方向を含む２次元的な全方向）に移動可能に基体２に接続され、該基体２を所望する方向に移動させる車輪体（移動動作部）３と、基体２の内部に配設され、車輪体３を駆動するアクチュエータ装置（駆動部）４と、基体２に取り付けられ、搭乗者Ｐが足部を載置するステップ部５と、基体２の上部に取り付けられ、搭乗者Ｐが着座可能な着座部６と、を備えている。

なお、図３は、ステップ部５及び着座部６が基体２に収納された状態の車両１の外観斜視図である。図４は、図３に示す状態から、ステップ部５及び着座部６を使用状態にセットした場合の車両１の外観斜視図である。図５は、車輪体３及びアクチュエータ装置４を拡大した基体２の内部構造を示す図である。

ここで、本実施形態では、ステップ部５に標準的な姿勢で乗車した搭乗者Ｐの姿勢から見た方向にしたがって前後左右及び上下を定義する。なお、「標準的な姿勢」とは、搭乗者Ｐの上体の体幹軸を概ね上下方向に向け、且つ、上体を捻ったりしていない自然な姿勢である。
従って、図１においては、「前」とは紙面に対して左斜め下方向をいい、「後」とは紙面に対して右斜め上方向をいうものとする。また、「右」とは紙面に対して左斜め上方向をいい、「左」とは紙面に対して右斜め下方向をいうものとする。また、「上」とは紙面に対して上方向をいい、「下」とは紙面に対して下方向をいうものとする。また、「前」と「後」とを結ぶ方向を前後方向Ｌ１といい、「左」と「右」とを結ぶ方向を左右方向Ｌ２といい、「上」と「下」とを結ぶ方向を上下方向Ｌ３という。

基体２は、図３及び図６に示すように、車輪体３、アクチュエータ装置４及びステップ部５が取り付けられた下部フレーム１０と、着座部６が取り付けられた上部フレーム１１と、で構成されており、側面視瓢箪形状（８の字形状）に形成されている。なお、図６は、図３に示す矢印Ｃ方向から見た車両１の側面図である。
下部フレーム１０内には、図５に示すように、車輪体３及びアクチュエータ装置４が内蔵されている。車輪体３は、下部フレーム１０の下端部に形成された開口部１０ａを通じて外部に露出し、床面Ｇに接地するようになっている。なお、これら車輪体３及びアクチュエータ装置４に関しては、後に詳細に説明する。

下部フレーム１０の右側及び左側にそれぞれ面する左右の側面部には、図３、図４及び図６に示すように、搭乗者Ｐが足部を載置するステップ部５がそれぞれ取り付けられている。
詳細に説明すると、下部フレーム１０の側面部には、ステップ部５を収納するための収納凹部１５が縦長状に凹み形成されている。この収納凹部１５は、図６に示すように、車両１を後傾（上部フレーム１１を下部フレーム１０よりも後方に倒した状態）させた際に、上下方向に沿って縦長状となるように形成されている。そして、この収納凹部１５内に収まるように、ステップ部５とストッパ１６とが配設されている。

なお、本実施形態の車両１は、運転時、上述した後傾姿勢で安定するように制御されている。そして、この後傾状態を基準として、搭乗者Ｐの体重移動等により基体２を前傾させると前方に進み、さらに後傾させると後方に進み、左右に傾けさせると左右に進むように、アクチュエータ装置４が車輪体３を駆動するようになっている。この点については、後に説明する。

ストッパ１６は、収納凹部１５内の下側に嵌った状態で固定されており、略前後方向Ｌ１に軸方向が向いた図示しない回動軸を上部に有している。ステップ部５は、平面視Ｕ形状に形成されており、ストッパ１６の上部を挟む形で上記回動軸に回動自在に連結されている。
これにより、ステップ部５は、収納凹部１５内に収納された収納状態から、右側及び左側にそれぞれ張り出すオープン状態の間で、回動自在とされている。

特に、車両１の未使用時や保管時等では、図３に示すようにステップ部５を収納凹部１５内に収納することが可能とされている。そして、車両１を使用する場合のときだけ、図４に示すように、ステップ部５を回動させて収納凹部１５内から引き出すことが可能とされている。この際、ステップ部５は、略９０度回動した時点でストッパ１６に接触し、その位置で姿勢が維持されるようになっている。従って、足部を載置するステップ面が、床面Ｇに対して略平行（即ち水平）となるように設計されている。

ところで、このステップ部５は、図６に示すように、基体２を側面視した際に、車輪体３の重心（車輪中心）Ｇ１と、車両重心Ｇ２と、を結ぶ車両軸線Ｔに対して交わるように設計されている。即ち、基体２の左右にそれぞれ取り付けられているステップ部５を結ぶ図示しない左右軸線が、車両軸線Ｔに対して交わるように設計されている。
そのため、搭乗者Ｐがこのステップ部５を利用して立ち乗り状態又は座り乗り状態のいずれの状態で運転する場合であっても、搭乗者Ｐの重心位置がこの車両軸線Ｔ上に一致し易くなっている。
また、車輪体３の接地点Ｓの略真上にステップ部５が位置するので、この点においても搭乗者Ｐが非常にバランスを取り易く、運転し易い設計とされている。

また、本実施形態のステップ部５には、ステップ面に平行な方向、即ち水平方向に展開可能とされ、着座部６に着座したときに足部を載置する補助ステップ部２０が設けられている。具体的には、足部の爪先側である前方に向けて展開可能に設けられている。
この補助ステップ部２０について、図７から図１１を参照しながら詳細に説明する。なお、図７は、図４に示すステップ部５の拡大斜視図である。図８は、図７に示すステップ部５を矢印Ｄ方向から見た上面図である。図９は、図７に示す状態から補助ステップ部２０を前方に向けて回動させた状態を示す斜視図である。図１０は、図９に示す状態から補助ステップ部２０をさらに回動させ、前方に展開させた状態を示す斜視図である。

はじめに、ステップ部５は、前方フレーム５ａ、後方フレーム５ｂ及びサイドフレーム５ｃの３つのフレームにより平面視Ｕ形状に一体的に形成されている。そして、補助ステップ部２０は、これら３つのフレーム５ａ、５ｂ、５ｃで囲まれた空間内に収まるサイズでプレート状に形成されており、前方フレーム５ａに固定されたシャフト２１に対して回動自在に連結されている。即ち、ヒンジ連結されている。
そして、補助ステップ部２０は、略１８０度の回動角度で回動するように設計されている。これにより、補助ステップ部２０は、図７及び図８に示すように、ステップ部５の３つのフレーム５ａ、５ｂ、５ｃ内に囲まれた空間内に収まった状態から、図９に示す状態を経由して、図１０に示すように裏返しになった状態まで回動するようになっている。

そして、補助ステップ部２０は、図１０に示すように裏返しになった時点でステップ部５の前方フレーム５ａよりも前方に位置（前方展開）した状態となる。これにより、搭乗者Ｐは、この補助ステップ部２０を利用することで、足部をより前方に置くことが可能とされている。
なお、この裏返しになった面２０ａが、補助ステップ部２０のステップ面であり、凹凸のない平坦な面とされている。但し、このステップ面に若干の凹凸を形成し、滑り止め機能を発揮させるようにしても構わない。

ところで裏返しになった際、補助ステップ部２０は、ステップ部５の前方フレーム５ａ上に一部が重なることで安定した状態となっている。この際、補助ステップ部２０をより安定化させるために、前方フレーム５ａには、図７から図９に示すように、補助ステップ部２０の外形輪郭線に合わせて一段凹み形成された第１凹み部２２が形成されていると共に、この第１凹み部２２からさらに一段凹み形成された第２凹み部２３が形成されている。一方、補助ステップ部２０には、第２凹み部２３に嵌合するパターン部２４が膨出成形されている。
これにより、補助ステップ部２０を図１０に示すように前方展開した際に、パターン部２４が第２凹み部２３に嵌合すると共に、全体形状が第１凹み部２２に嵌合する。従って、補助ステップ部２０は、非常に安定した状態でステップ部５の前方側フレーム上に重なり、がたつき等が生じ難い設計とされている。

上記のように構成された下部フレーム１０の上部には、図３に示すように上部フレーム１１が一体的に連設されている。
上部フレーム１１の最上部には、上方に引き出し可能な取手部３０が取り付けられている。この取手部３０は、前後方向Ｌ１に延在し、且つ、上部フレーム１１の外形に合わせて湾曲するように形成されており、複数のロッド部３１を介して上部フレーム１１に連結されている。これら複数のロッド部３１は、上下方向Ｌ３に移動自在に上部フレーム１１に固定されており、取手部３０の引き出しに応じて上方移動すると共に、取手部３０の押し込みに応じて下方移動するようになっている。
このように、上部フレーム１１に引き出し可能な取手部３０が設けられているので、未使用時等の段階で取手部３０を利用して車両１を容易に持ち運びできるように設計されている。

また、上部フレーム１１の右側及び左側にそれぞれ面する側面部には、図３及び図４に示すように搭乗者Ｐが着座することができる着座部６が取り付けられている。この着座部６は、右側及び左側にそれぞれ跳ね上がるように回動自在に取り付けられており、未使用時等では上部フレーム１１に収納することができるようになっている。
詳細に説明すると、まず、上部フレーム１１には、左右方向Ｌ２に貫通する平面視円形状の収納室３３が形成されており、この収納室３３を利用して図３に示すように着座部６を収納することが可能とされている。

着座部６は、図１１に示すように、シート部３５と、このシート部３５に連結されたアーム部３６と、収納室３３と取手部３０との間に回動自在に設けられ、アーム部３６の基端側がそれぞれ連結される回動体３７と、で構成されている。なお、図１１は、上部フレーム１１の縦断面図である。

シート部３５は、臀部が載置される平面視略円形状のシート面３５ａと、このシート面３５ａに対向し、上記アーム部３６の先端が連結された対向面３５ｂと、シート面３５ａと対向面３５ｂとを一体的に繋ぐ周面３５ｃと、で構成されている。
シート面３５ａは、着座した際のフィット感を高めるために、周縁よりも中央部が凹むように滑らかに湾曲している。また、周面３５ｃは、着座部６を収納室３３に収納した際に上部フレーム１１に隙間なく接するように、滑らかな湾曲を描くＲ形状に形成されている。

アーム部３６は、先端から基端に向かって大きく湾曲しており、基端側が回動体３７の挿入部３７ａに圧入等により外嵌固定されている。これにより、回動体３７の回動に伴って、アーム部３６は回動するようになっている。
回動体３７は、前後方向Ｌ１に隣接して並んだ状態で配設されると共に、前後方向Ｌ１に軸方向が向いた回動軸３８に軸支されている。この回動体３７には上記挿入部３７ａが一体的に形成されており、該挿入部３７ａを略９０度の範囲内で回動させることができるようになっている。これにより、着座部６は、図３に示すように収納室３３に収まった状態から、図４に示すようにシート部３５が左右方向Ｌ２にそれぞれ跳ね上がり上部フレーム１１の最上部よりも高い位置でシート部３５が略水平となる状態まで可動するようになっている。

次に、車輪体３及びアクチュエータ装置４について、図５、図１２から図１５を参照して詳細に説明する。
なお、図１２は、図５に示す車輪体３及びアクチュエータ装置４を斜め下側から見た斜視図である。図１３は、図５に示す車輪体３の斜視図である。図１４は、図５に示す車輪体３とフリーローラ４３との関係を示す図であって、車輪体３を側方から見た図である。図１５は、図５に示す車輪体３とフリーローラ４３との関係を示す図であって、車輪体３を上方から見た図である。

車輪体３は、図５及び図１２に示すように、ゴム状弾性材により円環状に形成されており、ほぼ円形の横断面形状を有する。この車輪体３は、その弾性変形によって、図１３及び図１４の矢印Ｙ１で示す如く、円形の横断面中心Ｃ１（より詳しくは、円形の横断面中心Ｃ１を通って車輪体３の軸心Ｃ２と同心となる円周線）回りに回転可能となっている。
なお、車輪体３の外表面にグリッド溝が形成されていても良い。このような場合には、厳密に言うと車輪体３の横断面形状が円形にはならないが、車輪体３の横断面形状は上記Ｃ１を中心として回転可能であれば良く、ここではグリッド溝が形成されているようなものも、まとめて円形という。

この車輪体３は、その軸心（車輪体３５全体の直径方向に直交する軸心）Ｃ２を左右方向Ｌ２に向けた状態で、下部フレーム１０内に配設され、下部フレーム１０の開口部１０ａから露出した下端部にて床面Ｇに接地する。
そして、車輪体３は、アクチュエータ装置４による駆動によって、図１３の矢印Ｙ２で示す如く車輪体３の軸心Ｃ２回りに回転する動作（即ち、床面Ｇ上を輪転する動作）と、車輪体３の横断面中心Ｃ１回りに回転する動作と、をそれぞれ行なうことが可能である。その結果、車輪体３は、それらの回転動作の複合動作によって、床面Ｇ上を全方向に移動することが可能となっている。

アクチュエータ装置４は、車輪体３を駆動させる動力を付与する駆動部として機能するものであって、図５及び図１２に示すように、車輪体３と下部フレーム１０の左右の側面部との間に介装される回転部材４０と、この回転部材４０をそれぞれ回転させる左右の電動モータ４１と、を備えている。
電動モータ４１は、それぞれのハウジングが下部フレーム１０を構成する図示しない骨組に各々取付けられている。なお、図示は省略するが、電動モータ４１の電源（蓄電器）は、基体２の適所に搭載されている。

左右の回転部材４０は、左右方向Ｌ２に軸心を有する支軸４２を介して下部フレーム１０の右側面に回転可能に支持されている。これら回転部材４０は、それぞれ電動モータ４１の出力軸に接続されており、電動モータ４１からそれぞれ伝達される動力（トルク）によって回転駆動される。

また、左右の回転部材４０は、それぞれ車輪体３側に向かって縮径する円錐台と同様の形状に形成されており、その外周面がテーパ外周面４０ａとなっている。
回転部材４０のテーパ外周面４０ａの周囲には、回転部材４０と同心の円周上に等間隔で並ぶようにして、複数のフリーローラ４３が配列されている。そして、これらのフリーローラ４３は、それぞれ、ブラケット４４を介してテーパ外周面４０ａに取付けられ、該ブラケット４４に回転自在に支承されている。

また、車輪体３は、左右のフリーローラ４３の間に挟まれるようにして、回転部材４０と同軸心に配置されている。この際、図５及び図１４に示すように、各フリーローラ４３は、その軸心Ｃ３が車輪体３の軸心Ｃ２に対して傾斜すると共に、車輪体３の直径方向（車輪体３をその軸心Ｃ２の方向で見たときに、該軸心Ｃ２と各フリーローラ４３とを結ぶ径方向）に対して傾斜する姿勢で配置されている。そして、このような姿勢で、各フリーローラ４３のそれぞれの外周面が車輪体３の内周面に斜め方向に圧接されている。

より一般的に言えば、右側のフリーローラ４３は、回転部材４０が軸心Ｃ２回りに回転駆動されたときに、車輪体３との接触面で、軸心Ｃ２回りの方向の摩擦力成分（車輪体３の内周の接線方向の摩擦力成分）と、車輪体３の横断面中心Ｃ１回り方向の摩擦力成分（円形の横断面の接線方向の摩擦力成分）とを車輪体３に作用させ得るような姿勢で、車輪体３の内周面に圧接されている。左側のフリーローラ４３についても同様である。

上述した点をさらに詳細に説明する。
図１４及び図１５に示すように、各フリーローラ４３の軸心Ｃ３は、車輪体３の軸心Ｃ２の軸方向から見て、少なくとも車輪体３の径方向に対してある角度（図１４に示す角度α）を持って傾いていると同時に、車輪体３の内周側から径方向に見て、車輪体３の横断面中心Ｃ１に対してある角度（図１５に示す角度β１、β２）を持って傾いている。このような三次元的な軸線の傾きは、喩えると、ある角度の円錐面上に置かれた「はす歯傘歯車」の歯の傾きに似ている。
なお、傾斜角度αは、０度ではなく、角度β１、β２は何れも９０度でないことが必要である。

このように、フリーローラ４３の軸心Ｃ３を、車輪体３の軸心Ｃ２に対して直交する仮想垂直面に対して三次元的に傾けることにより、各フリーローラ４３の外周面と車輪体の外周面との接触部において作用する摩擦力が、フリーローラ４３の横力として車輪体３の接線方向（軸心Ｃ２回り）と、軸心Ｃ３回り方向とに作用することとなる。
なお、フリーローラ４３は、その一方だけが三次元的に傾いていれば良く、他方は車輪体３の回転方向に対して平行であっても良い。また、上述した摩擦力が最大限発揮されるように、フリーローラ４３と車輪体３との接触面には、適度な凹凸加工や粗面加工を施しておくと良い。

次に、上述したように構成された車両１を運転（操縦）する場合について、説明する。
はじめに、本実施形態の車両１においては、基体２にステップ部５及び着座部６がそれぞれ取り付けられているので、立ち乗り状態及び座り乗り状態のいずれの状態であっても運転することが可能である。

まず、立ち乗りする場合について、説明する。
この場合には、図３に示すように、下部フレーム１０の収納凹部１５内に収納されているステップ部５を略９０度回動させて収納凹部１５から引き出し、図１に示すように左右に張り出させる。この際、左右のステップ部５は、略９０度回動した時点でストッパ１６に当たるので、ステップ面が床面Ｇに対して略平行な状態で姿勢が安定する。
なお、立ち乗りの段階では、補助ステップ部２０を作動させる必要はない。

ステップ部５を引き出した後、搭乗者Ｐは、図１及び図１６に示すように、基体２を跨ぎながら両脚の足部を左右のステップ部５に載置する。なお、図１６は、図１に示す運転状態を矢印Ａ方向から見た側面図である。
そして、立ち乗りした後、搭乗者Ｐの体重移動等に起因する基体２の傾きに応じて、アクチュエータ装置４が車輪体３を駆動する。
具体的には、図１６に示すように前方に傾斜している基体２を、搭乗者Ｐが上体を傾ける等の体重移動によってさらに前方に傾斜させた場合には、車両１が前方に移動するように、アクチュエータ装置４が車輪体３を駆動する。
同様に、搭乗者Ｐが上体を傾ける等の体重移動によって基体２を後方、右側或いは左側に傾斜させた場合には、基体２がそれぞれ傾いた方向に車両１が移動するように、アクチュエータ装置４が車輪体３を駆動する。

ここで、車輪体３を駆動するアクチュエータ装置４の動きと車両１の移動方向との関係について簡単に説明する。
まず、搭乗者Ｐが体重移動によって基体２を前後方向Ｌ１に傾けた場合、電動モータ４１はそれぞれ、回転部材４０を同方向に等速度で回転駆動する。すると、車輪体３は、回転部材４０と同方向に軸心Ｃ２回りに回転することとなる。その結果、車輪体３が床面Ｇ上を前後方向Ｌ１に輪転するので、車両１を前後方向Ｌ１に移動させることができる。
なお、この場合、車輪体３はその横断面中心Ｃ１回りには回転しない。

また、搭乗者Ｐが体重移動によって基体２を左右方向Ｌ２に傾けた場合、電動モータ４１は回転部材４０を互いに逆方向に同じ大きさの速度で回転駆動する。すると、車輪体３は、その横断面中心Ｃ１回りに回転することとなる。その結果、車輪体３がその軸心Ｃ２方向（すなわち左右方向Ｌ２）に移動するので、車両１を左右方向Ｌ２に移動させることができる。
なお、この場合、車輪体３はその軸心Ｃ２回りには回転しない。

また、搭乗者Ｐが体重移動によって基体２を前後左右に対して斜め方向に傾けた場合、電動モータ４１は回転部材４０を、互いに異なる速度（方向を含めた速度）で、同方向又は逆方向に回転駆動する。すると、車輪体３は、その軸心Ｃ２回りに回転すると同時に、その横断面中心Ｃ１回りに回転することとなる。その結果、これらの回転動作の複合動作（合成動作）によって、前後方向Ｌ１及び左右方向Ｌ２に対して傾斜した方向に車輪体３が移動するので、車両１を斜め方向に移動させることができる。
なお、この場合の車輪体３の移動方向は、回転部材４０の回転方向を含めた回転速度（回転方向に応じて極性が定義された回転速度ベクトル）の差に依存して変化するものとなる。

上述したように、アクチュエータ装置４によって適宜駆動された車輪体３は、床面Ｇ上を全方向（２次元的な全方向）に移動し、基体２を搭乗者Ｐが進行したい方向（体重移動等によって基体２を傾けた方向）に向けて移動させる。これにより、搭乗者Ｐは、立ち乗り状態で基体２を所望する方向に移動させることができる。

次に、座り乗りをする場合には、まず、上部フレーム１１の収納室３３に収まっている着座部６を、図１１に示すようにシート部３５が左右方向Ｌ２にそれぞれ跳ね上がるように回動させる。そして、上部フレーム１１の最上部よりも高い位置でシート部３５が略水平となるようにセットする。

また、これと同時に、搭乗者Ｐは、図１に示す補助ステップ部２０を回動させて前方に展開させる。即ち、ステップ部５の３つのフレーム５ａ、５ｂ、５ｃ内に囲まれた空間内に収まっている補助ステップ部２０を図９に示すように徐々に回動させ、最終的に図１０に示すように裏返しになった状態まで回動させる。これにより、ステップ部５の前方フレーム５ａよりも補助ステップ部２０を前方に位置させることができ、前方展開を完了することができる。

そしてに、着座部６のセットと補助ステップ部２０の前方展開とが共に完了した後、搭乗者Ｐは、図２及び図１７に示すように、ステップ部５に足部を載置すると共に着座部６に腰掛けて着座する。なお、図１７は、図２に示す運転状態を矢印Ｂ方向から見た側面図である。これにより、搭乗者Ｐは、座り乗り状態で基体２を所望する方向に進行させることができる。

このように、本実施形態の車両１によれば、搭乗者Ｐは立ち乗り状態及び座り乗り状態のいずれの状態であっても運転を行うことができる。
特に、ステップ部５には、ステップ面に平行な方向である水平方向に展開可能とされた補助ステップ部２０が設けられている。これにより、搭乗者Ｐは、座り乗り状態の際に、ステップ部５に加え、補助ステップ部２０を利用して足部を載置することができる。つまり、立ち乗り時よりも、足部を乗せる足置き場を広範囲に確保することができ、着座した姿勢に応じた最適な位置に足部を乗せることができる。
従って、座り乗りの場合に、従来よりも足を楽にすることができ、窮屈さを感じることなく乗車することができる。従って、座り乗り状態での運転性を向上することができる。

特に、本実施形態では、補助ステップ部２０は、足部の爪先側である前方に向けて展開するように設けられている。そのため、搭乗者Ｐは、図１６及び図１７に示すように、座り乗りする際に、足部を立ち乗り時よりも前方に置くことができる。従って、座り乗り時に、膝から下を後側に窮屈に折り畳むのではなく、できるだけ前方に出した状態でゆったりと楽な姿勢で座ることができる。よって、非常に乗り易く、運転し易い。

上述したように、本実施形態の車両１によれば、立ち乗り及び座り乗りの両方が可能であると共に、座り乗り時に足の置き場を最適な位置に変えることができる。従って、立ち乗り時及び座り乗り時のいずれの場合であっても乗り易く、運転性に優れた車両１とすることができる。

更に、本実施形態では、基体２を側面視した際に、ステップ部５が車輪体３の重心（車輪中心）Ｇ１と、車両重心Ｇ２と、を結ぶ車両軸線Ｔに対して交わるように取り付けられている。そのため、このステップ部５を利用して搭乗者Ｐが立ち乗り及び座り乗りのいずれの状態で乗車したとしても、搭乗者Ｐの重心位置がこの車両軸線Ｔ上に一致し易い。従って、搭乗者Ｐはバランスを取り易く、より安定した状態で運転することができる。

また、図１に示すように、着座部６を基体２に収納することができるので、立ち乗り状態で運転する際に、着座部６を気にすることなく運転することができる。従って、非常に運転し易い。
また、図３に示すように、着座部６に加え、ステップ部５に関しても基体２に収納することができるので、未使用時や保管時等に車両１をコンパクトにすることができる。従って、狭いスペースであっても保管等を行うことができ、利便性を向上することができる。また、持ち運びする際に、着座部６やステップ部５に干渉することなく、またこれらを気にすることなく持ち運びできる。従って、この点においても扱い易く、利便性を高めることができる。

なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、床面上を全方向に移動可能に構成した場合を例に挙げて説明したが、全方向ではなく、前後方向Ｌ１と旋回とが可能に設計されていても構わない。つまり、左右方向Ｌ２に移動不能であっても構わない。

また、上記実施形態では、補助ステップ部２０を足部の爪先側である前方に展開できるように構成したが、前方に限られるものではなく、例えば、左右方向Ｌ２に展開できるように構成しても構わない。いずれにしても、少なくとも水平方向に展開できるように構成されていれば良い。
また、補助ステップ部２０を回動させることで前方に展開したが、この場合に限定されず、例えば補助ステップ部２０をスライド移動によりステップ部５から引き出すことで、前方に展開させても構わない。

更に、上記実施形態では、水平方向に展開可能な補助ステップ２０を設けた構成にしたが、補助ステップ部２０を設けず、ステップ部５自体が少なくとも水平方向に移動可能となるように設計しても構わない。
この場合であっても、立ち乗り時と座り乗り時とでステップ部５の位置を変えることで、足部を乗せる足置き場の位置をそれぞれの姿勢に応じた最適な位置に変化させることができる。従って、座り乗り時の場合に、従来よりも足を楽にすることができ、窮屈さを感じることなく乗車することができる。従って、上記実施形態と同様に、車両１の運転性を向上することができる。

なお、この場合であっても、ステップ部５を前後方向Ｌ１に移動可能に構成することが好ましいが、左右方向Ｌ２に移動できるように構成しても構わない。また、ステップ部５を移動させた後、該ステップ部５をその位置で固定できるような固定手段を設けるとさらに好ましい。

また、上記実施形態では、移動動作部の一例として円環状の車輪体３を例に挙げて説明したが、この車輪体３に限定されるものではない。
例えば、図１８及び図１９に示すように、円環軸体５１と、この円環軸体５１に各々円環軸体５１の接線方向軸線回りに回転可能に取り付けられ、駆動力を作用させる対象物に接触する複数のスリーブ５２と、で構成された車輪体５０を移動動作部としても構わない。

詳細に説明すると、円環軸体５１には、周方向移動可能且つ回転不能に多数のインナースリーブ５３が嵌着されている。各インナースリーブ５３には、メタル軸受５４を一体結合してなるスリーブ５２が回転可能に装着されている。スリーブ５２は、駆動力を作用させる対象物に接触するフリーローラであって、数珠繋ぎに円環軸体５１に装着され、各々、円環軸体５１の接線方向軸線回り、即ち、各スリーブ５２自体の軸心回りに回転可能になっている。

このように構成した場合の車輪体５０の横断面中心は、各スリーブ５２の回転軸線同士をリング状に繋げたものとなり、車輪体５０の軸心回りの回転は、スリーブ５２自体の回転（自転）によって得られる。

このように構成された車輪体５０では、回転部材４０と共に回転駆動するフリーローラ４３との接触によってスリーブ５２が円環軸体５１回り（横断面中心回り）に回転し、左右方向Ｌ２への駆動力を床面Ｇに作用させることができると共に、車輪体５０全体の回転による円周方向移動により、前後方向Ｌ１への駆動力を床面Ｇに作用させることができる。従って、このように構成した車輪体５０であっても、床面Ｇ上を全方向に移動することができ、同様の作用効果を奏することができる。

Ｇ１…移動動作部の重心
Ｇ２…車両重心
Ｔ…車両軸線Ｔ
１…倒立振子型車両
２…基体
３、５０…車輪体（移動動作部）
４…アクチュエータ装置（駆動部）
５…ステップ部
６…着座部
２０…補助ステップ部

Claims

基体と、
床面上を移動可能に前記基体に接続され、該基体を所望する方向に移動させる移動動作部と、
前記基体に配設され、前記移動動作部を駆動する駆動部と、
前記基体の左右にそれぞれ取り付けられ、搭乗者が該基体を跨ぎながら足部を載置するステップ部と、
前記基体の上部に取り付けられ、前記搭乗者が着座可能な着座部と、を備え、
前記ステップ部は、少なくとも水平方向に移動可能に取り付けられていることを特徴とする倒立振子型車両。
請求項１に記載の倒立振子型車両において、
前記ステップ部は、前記基体を側面視した際、前記移動動作部の重心と車両全体の重心とを結ぶ車両軸線に対して交わるように取り付けられていると共に、前記足部の爪先側に向けて移動可能に取り付けられていることを特徴とする倒立振子型車両。
基体と、
床面上を移動可能に前記基体に接続され、該基体を所望する方向に移動させる移動動作部と、
前記基体に配設され、前記移動動作部を駆動する駆動部と、
前記基体の左右にそれぞれ取り付けられ、搭乗者が該基体を跨ぎながら足部を載置するステップ部と、
前記基体の上部に取り付けられ、前記搭乗者が着座可能な着座部と、を備え、
前記ステップ部には、少なくとも水平方向に展開可能とされた補助ステップが設けられていることを特徴とする倒立振子型車両。
請求項３に記載の倒立振子型車両において、
前記ステップ部は、前記基体を側面視した際、前記移動動作部の重心と車両全体の重心とを結ぶ車両軸線に対して交わるように取り付けられ、
前記補助ステップ部は、前記足部の爪先側に向けて展開可能に前記ステップ部に設けられていることを特徴とする倒立振子型車両。
請求項１から４のいずれか１項に記載の倒立振子型車両において、
前記着座部は、前記基体に収納可能に取り付けられていることを特徴とする倒立振子型車両。
請求項５に記載の倒立振子型車両において、
前記ステップ部は、前記基体に収納可能に取り付けられていることを特徴とする倒立振子型車両。