JP2012076670A - 乗用車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行中に操舵した際の車両姿勢をより安定化することができる乗用車両を提供する。
【解決手段】フレーム部材１１に対して回動自在に連結され左右方向に並設された対の支持部材３１と、該両支持部材３１に配設された対の後輪３３とを備え、電気的駆動手段により走行駆動される乗用車両において、フレーム部材１１に対する両支持部材３１の回動角度をそれぞれ変化させて両後輪３３の進行方向における位置を変化させる対の車輪位置駆動手段３０とを備え、ハンドル１２の操舵時に両車輪位置駆動手段３０の片側のみを駆動して、両後輪３３の進行方向における位置を互いに異なるように変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動で走行可能な乗用車両に関するものである。

従来、こうした乗用車両としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この乗用車両は、前輪及び後輪が共に二輪であって、ゴルフ場での近距離移動に使用する一人乗り用の車両である。そして、操舵は機械的なハンドルで実現しており、ブレーキ（制動）はアクセルレバーの解放に連動するモータでのブレーキ又は機械的なブレーキで実現していると推定される。

特開平９−３２３５４８号公報

ところで、特許文献１では、車両の走行速度として歩行者の速度程度（例えば最大６［ｋｍ／ｈ］）を想定しており、例えば高速走行中に操舵した際の車両の姿勢安定については何ら考慮されていない。

本発明の目的は、走行中に操舵した際の車両姿勢をより安定化することができる乗用車両を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、本体部に対して回動自在に連結され左右方向に並設された対の支持部材と、該両支持部材に配設された対の車輪とを備え、電気的駆動手段により走行駆動される乗用車両において、前記本体部に対する前記両支持部材の回動角度をそれぞれ変化させて前記両車輪の進行方向における位置を変化させる対の車輪位置駆動手段と、操舵手段の操舵時に、前記両車輪位置駆動手段の片側のみを駆動して、前記両車輪の進行方向における位置を互いに異なるように変化させる車輪位置駆動制御手段とを備えたことを要旨とする。

同構成によれば、前記車輪位置駆動制御手段により、前記両車輪の進行方向における位置が互いに異なるように変化されると、前記本体部における前記両支持部材の支持位置間で高低差が生じる。従って、前記操舵手段の操舵時、内周側に配置される前記支持部材の前記本体部における支持位置が、外周側に配置される前記支持部材の前記本体部における支持位置よりも低くなるように制御することで、乗用車両を内周側に傾けて走行（以下、「リーン走行」ともいう）することができる。これにより、走行中の遠心力を打ち消すことができ、操舵方向に曲がりやすくすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の乗用車両において、前記各車輪位置駆動手段は、前記車輪の進行方向における位置を最前方位置及び最後方位置の間で変化させることを要旨とする。

同構成によれば、前記両車輪が共に前記最前方位置又は前記最後方位置にあるとき、前記操舵手段の操舵時には、前記車輪位置駆動制御手段により、位置調整可能な片側の前記車輪の位置が変化されるように該当側の前記車輪位置駆動手段が駆動されることで、乗用車両を内周側に傾けて走行することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の乗用車両において、前記両車輪は後輪であって、前記両後輪の進行方向における前側で前記本体部に設けられた前輪を備えたことを要旨とする。

同構成によれば、例えば前記車輪位置駆動制御手段により前記両車輪位置駆動手段を駆動して、前記両後輪の進行方向における位置が一致するように変化させると、前記前輪及び前記両後輪間の進行方向における距離（いわゆるホイールベース）を変化させることができる。これにより、例えば車両の走行速度に応じた車両姿勢の安定化を図ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の乗用車両において、前記操舵手段は、前記前輪を操舵することを要旨とする。
同構成によれば、運転者は、前記操舵手段により視認性のよい前記前輪を操舵することで、操作性を向上することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の乗用車両において、前記前輪を左右方向に並設された対で備えたことを要旨とする。
同構成によれば、前記後輪が２輪、前記前輪が２輪の合計４輪で走行することができ、より安定して走行することができる。

本発明では、走行中に操舵した際の車両姿勢をより安定化することができる乗用車両を提供することができる。

本発明の一実施形態を示す側面図。 同実施形態を示す側面図。 同実施形態を示す縦断面図。 同実施形態の段差乗り越え時の動作を示す模式図。 同実施形態のハンドル操舵時の動作を示す模式図。 同実施形態の電気的構成を示すブロック図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２は、本実施形態に係る乗用車両を示す側面図であり、図３は、その縦断面図である。図１に示すように、この乗用車両は一人乗り用であって、例えば自転車用パイプ材からなるフレーム部材１１を備える。このフレーム部材１１は、その前側部に上下方向に延在する筒状のコラム１１ａを有する。このコラム１１ａは、左右方向に延在する操舵手段としての丸棒状のハンドル（いわゆる自転車用のＴ字ハンドル）１２に一体回動するように連結されたハンドル軸１３を軸支する。

そして、図４に模式的に示したように、このハンドル軸１３を支点に揺動可能に連結された上下一対のリンク２１，２２と、これらリンク２１，２２に回動自在に連結される左右一対のリンク２３，２４とで構成される周知の４リンク２０を介して、左右一対の従動輪としての前輪２５の軸が回転自在に支持されている。両前輪２５は、自転車用車輪からなる。そして、例えば車両の進行方向を変えるべくハンドル１２が操舵されると、両前輪２５が同方向に向きを変える（図５参照）。つまり、本実施形態では、機械的なハンドルで操舵を実現している。また、段差Ｄに遭遇して片側の前輪２５が他側の前輪２５よりも高くなると、これに合わせてリンク２１，２２が傾斜する。特に、前輪２５が比較的タイヤ径の大きな自転車用車輪であることで、段差Ｄを円滑に乗り越えることができる。

一方、図１に示すように、前記フレーム部材１１は、その後側上部に左右方向に延在する台座部１１ｂを有する。この台座部１１ｂは、運転者の座面を形成するシート１４を設置するためのもので、その両端部には 対の車輪位置駆動手段３０がそれぞれ設置されている。各車輪位置駆動手段３０は、例えば電動モータを主体に構成されるもので、その回転軸には、左右方向に軸線の延びる回転軸周りに回動駆動されるアーム状の支持部材３１が連結されている。そして、図４に模式的に示したように、各支持部材３１の下端部には、例えばコイルばねからなるサスペンション３２を介して、駆動輪としての後輪３３の軸が回転自在に支持されている。左右方向で対をなす後輪３３も、自転車用車輪からなる。従って、段差Ｄに遭遇して片側の後輪３３が他側の後輪３３よりも高くなると、これに合わせて両サスペンション３２が伸縮する。特に、後輪３３が比較的タイヤ径の大きな自転車用車輪であることで、段差Ｄを円滑に乗り越えることができる。

なお、各後輪３３には、これを回転駆動するモータ３４（図６参照）が内蔵されている（いわゆるインホイールモータ）。つまり、両後輪３３は、左右独立駆動となっている。従って、乗用車両は、両後輪３３が各々のモータ３４により同方向に回転駆動されることで走行駆動される。このとき、両後輪３３の回転速度が互いに異なると、乗用車両の後部は、両後輪３３の回転速度差に応じて曲がろうとする。特に、車両停止中、両後輪３３が同等の大きさになる逆方向の回転速度で回転されると、乗用車両は、両後輪３３間の中心周りに回転（その場回転）しようとする。

ここで、図１に示すように、両支持部材３１が共に図示時計回りに回動駆動されて、両後輪３３が最前方位置に配置される状態では、前輪２５及び後輪３３間の進行方向（前後方向）における距離（ホイールベース）が最短となって、路面における占有スペースが最小化される。このとき、両支持部材３１及びハンドル軸１３が立ち上がることで、車両高さが全体として高くなる。以下、この状態を「歩行モード」ともいう。この歩行モードでは、車両速度の最大速度として６ｋｍ／ｈ程度を想定している。

一方、図２に示すように、両支持部材３１が共に図示反時計回りに回動駆動されて、両後輪３３が最後方位置に配置される状態では、前輪２５及び後輪３３間の進行方向における距離（ホイールベース）が最長となって、路面における占有スペースが最大化される。このとき、両支持部材３１及びハンドル軸１３が倒れることで、車両高さが全体として低くなる。以下、この状態を「走行モード」ともいう。この走行モードでは、車両速度の最大速度として２０〜３０ｋｍ／ｈ程度を想定している。

また、図５に模式的に示したように、歩行モードにおいて、例えば左カーブを曲がるべくハンドル１２が左方向に操舵されて両前輪２５が左方向に傾いた際に、内周側である左側の車輪位置駆動手段３０のみが駆動されて、当該側の後輪３３が後方に移動するように支持部材３１が回動駆動されたとする。このとき、内周側に配置される支持部材３１のフレーム部材１１における支持位置（台座部１１ｂ）が、外周側に配置される支持部材３１のフレーム部材１１における支持位置（台座部１１ｂ）よりも低くなることで、乗用車両は内周側に傾いて走行（リーン走行）する。

あるいは、走行モードにおいて、例えば左カーブを曲がるべくハンドル１２が左方向に操舵されて両前輪２５が左方向に傾いた際に、外周側である右側の車輪位置駆動手段３０のみが駆動されて、当該側の後輪３３が前方に移動するように支持部材３１が回動駆動されたとする。このとき、外周側に配置される支持部材３１のフレーム部材１１における支持位置（台座部１１ｂ）が、内周側に配置される支持部材３１のフレーム部材１１における支持位置（台座部１１ｂ）よりも高くなることで、同様に乗用車両は内周側に傾いて走行（リーン走行）する。

なお、右カーブを曲がる場合ついても、前記した説明の左右を入れ替えることで同様である。
図３に示すように、フレーム部材１１には、両前輪２５間に挟まれる左右方向中央部において、従動輪持ち上げ手段４０が設けられている。この従動輪持ち上げ手段４０は、例えば電動モータを主体に構成されるもので、上下方向に延在して前輪２５の軸線を遮る筒状のホルダ部４１を有するとともに、該ホルダ部４１に進退自在に支持された可動部４２を有し、更に該可動部４２の下端部に回転自在に支持された補助輪４３を有する。従動輪持ち上げ手段４０は、例えば電動モータの回転に伴うねじ作用でホルダ部４１に対し可動部４２を進退させる。これにより、例えばホルダ部４１に対し下降する補助輪４３がその接地する路面を押すと、両前輪２５が路面から離れるようにこれらを持ち上げる。一方、ホルダ部４１に対し上昇する補助輪４３が路面から離れると、両前輪２５が路面に接地する。なお、補助輪４３は、前後方向に延びる軸線を有して左右方向に転動する。

ここで、例えば車両停止中、両後輪３３が同等の大きさになる逆方向の回転速度で回転されると、乗用車両は、両後輪３３間の中心周りに回転（その場回転）しようとする。このとき、従動輪持ち上げ手段４０により、両前輪２５が路面から離されると、これら両前輪２５によって乗用車両の前記したその場回転が阻害されることはない。従って、乗用車両は、補助輪４３を路面に転動させつつ、その場回転する。

なお、乗用車両は、上記に加えて、走行速度の調整意思を表すアクセルレバー、制動意思を表すブレーキレバー、ホイールベースの長短を切り替える意思を表すホイールベース可変つまみ３６（図６参照）を備える。特に、ブレーキレバーは、前輪２５の機械式ブレーキに連係されており、ブレーキレバーの操作によって両前輪２５に制動力を作用する。ただし、両後輪３３については、ブレーキレバーの操作に伴い両モータ３４を回生動作させることで制動力が作用されるようになっている。

次に、本実施形態の電気的構成について図６に基づき説明する。同図に示すように、各種制御を司る電子制御装置５０には、両後輪３３をそれぞれ回転駆動する対の前記モータ３４と、両後輪３３の前後位置をそれぞれ変化させる対の前記車輪位置駆動手段３０と、前記従動輪持ち上げ手段４０（モータ）とがそれぞれ電気的に接続されている。また、電子制御装置５０には、前記ホイールベース可変つまみ３６と、アクセルレバーの開度を検出する開度センサ５１と、ハンドル１２の操舵角を検出するハンドル操舵角センサ５２と、両後輪３３の回転速度をそれぞれ検出する対の車輪速度センサ５３とがそれぞれ電気的に接続されている。

電子制御装置５０は、ホイールベース可変つまみ３６等の検出結果に応じてモータ３４等を駆動制御する。例えば車両走行中、ハンドル操舵角センサ５２によりハンドル１２の操舵が検出されると、電子制御装置５０は、そのときの操舵角及び車両速度（後輪３３の回転速度）に応じて相対的に内周側の高さが低くなるように片側の車輪位置駆動手段３０を駆動する。これにより、乗用車両は、ハンドル１２の操舵時の操舵角及び車両速度に応じた傾斜角度でリーン走行する。あるいは車両停止中（車両速度ゼロ）、ハンドル操舵角センサ５２によりハンドル１２の操舵が検出されると、電子制御装置５０は、両前輪２５を持ち上げるべく従動輪持ち上げ手段４０（モータ）を駆動する。次いで、電子制御装置５０は、所定時間の経過を待って、そのときの操舵角に応じた大きさになる逆方向の回転速度で両モータ３４を回転駆動する。これにより、乗用車両は、ハンドル１２の操舵時の操舵角に応じた速度で、ハンドル１２の操舵方向にその場回転する。その後、ハンドル１２の操舵が戻されると、電子制御装置５０は、その場回転を停止すべく、両モータ３４の回転駆動を停止する。次いで、電子制御装置５０は、所定時間の経過を待って、両前輪２５を下ろすべく従動輪持ち上げ手段４０（モータ）を駆動する。

なお、電子制御装置５０等は、個別に設けられた複数のバッテリで給電されてもよいし、共用の単独のバッテリで給電されてもよい。また、電子制御装置５０は、モータ３４等を個別に駆動制御する複数の電子制御装置と、それらを統括制御する電子制御装置との組み合せであってもよい。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、電子制御装置５０により、両後輪３３の進行方向における位置が互いに異なるように変化されると、フレーム部材１１における両支持部材３１の支持位置間で高低差が生じる。従って、ハンドル１２の操舵時、内周側に配置される支持部材３１のフレーム部材１１における支持位置が、外周側に配置される支持部材３１のフレーム部材１１における支持位置よりも低くなるように制御することで、乗用車両を内周側に傾けて走行（リーン走行）することができる。これにより、走行中の遠心力を打ち消すことができ、操舵方向に曲がりやすくすることができる。

また、リーン走行のために駆動されるのは片側の車輪位置駆動手段３０のみであるため、消費電力を削減することができる。
（２）本実施形態では、両後輪３３が共に最前方位置にあるとき（歩行モード）又は前記最後方位置にあるとき（走行モード）、ハンドル１２の操舵時には、電子制御装置５０により、位置調整可能な片側の後輪３３の位置が変化されるように該当側の車輪位置駆動手段３０が駆動されることで、乗用車両を内周側に傾けて走行することができる。

（３）本実施形態では、例えば車輪位置駆動手段３０により両車輪位置駆動手段３０を駆動して、両後輪３３の進行方向における位置が一致するように変化させると、両前輪２５及び両後輪３３間の進行方向における距離（ホイールベース）を変化させることができる。これにより、例えば車両の走行速度に応じた車両姿勢の安定化を図ることができる。

また、ハンドル１２の操舵時に操舵方向に曲がりやすくする手段を共用して、車両の走行速度に応じた車両姿勢の安定化を図ることができ、部品点数を削減することができる。そして、車両重量、コストを削減することができる。

（４）本実施形態では、運転者は、ハンドル１２により視認性のよい前輪２５を操舵することで、操作性を向上することができる。そして、壁や人等の横から操舵しながら発進したり、走行中に操舵した際の壁や人等との接触を容易に回避することができる。

（５）本実施形態では、後輪３３が２輪、前輪２５が２輪の合計４輪で走行することができ、より安定して走行することができる。
（６）本実施形態では、例えば車両停止中、電子制御装置５０により、両後輪３３を同等の大きさになる逆方向の回転速度で回転させると、乗用車両は、両後輪３３間の中心周りに回転（その場回転）しようとする。このとき、従動輪持ち上げ手段４０により、両前輪２５が路面から離されると、該前輪２５によって乗用車両の前記したその場回転が阻害されることはない。従って、乗用車両を狭い場所で回転させることができる。

（７）本実施形態では、従動輪持ち上げ手段４０は、両前輪２５間の中央部に配置されていることで、両前輪２５をバランスよく持ち上げることができる。
（８）本実施形態では、ハンドル１２を操舵するのみで、そのときの操舵角に応じた速度で乗用車両をその場回転できるため、アクセルレバーの操作を気にしなくてもよい。また、シート１４側である後輪３３側を中心にその場回転するため、その動作を安定化することができる。

（９）本実施形態では、一般道であっても、乗車したまま比較的高速で移動できる。
（１０）本実施形態では、前輪２５又は後輪３３における段差Ｄの乗り越えを機械的に行っていることで、例えば電気的な制御で行う場合に比べて電気的構成及びその制御を簡素化することができ、消費電力を削減することができる。

（１１）本実施形態では、車両重量を削減することができ、高齢者であっても転倒した際に容易に起こすことができる。
（１２）本実施形態では、前輪２５及び後輪３３間が広く開放されていることで、運転者は横から容易に乗降することができる。

（１３）本実施形態では、運転者は自転車の座席に座ったような姿勢になるため、その目線が高くなる。従って、歩行者と会話しながらの並走が容易となり、あるいは一般道路を走行する場合には車からの視認性を向上できる。また、前輪２５及び後輪３３のタイヤ径が大きいために、段差や溝を円滑に乗り越えることができ、行動範囲を拡大することができる。さらに、走行モードでは、車両速度が最大で２０〜３０［ｋｍ／ｈ］程度となり、目的地までの移動時間を短縮することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態において、歩行モード及び走行モード間の切り替えを、手動操作により機械的に行うようにしてもよい。

・前記実施形態において、ホイールベースが歩行モード及び走行モードの中間長となる中間モードを設定してもよい。
・前記実施形態において、従動輪（前輪２５）は、１個でもよいし、３個以上でもよい。

・前記実施形態において、両前輪２５を持ち上げることで補助輪４３を接地させる従動輪持ち上げ手段４０であってもよい。また、従動輪持ち上げ手段４０は一例であって、例えば前輪２５及び後輪３３間の適宜位置でフレーム部材１１に設置されていてもよい。

・前記実施形態において、例えば車両停止中、電子制御装置５０により、片側の後輪３３を停止したまま他側の後輪３３を回転させて、乗用車両を回転させてもよい。
・前記実施形態において、前輪２５及び後輪３３と、従動輪及び駆動輪の関係は逆であってもよい。また、後輪３３を操舵するようにしてもよい。

・前記実施形態において、両後輪３３を前後方向にスライドさせてホイールベースを直に変化させる機構を別途、設けてもよい。
・前記実施形態において、従動輪（前輪２５）を手動で持ち上げる従動輪持ち上げ手段であってもよい。また、前輪２５を１輪にして、従動輪持ち上げ手段４０を割愛してもよい。

１１…フレーム部材（本体部）、１２…ハンドル（操舵手段）、２５…前輪、３０…車輪位置駆動手段、３１…支持部材、３３…後輪（車輪）、３４…モータ（電気的駆動手段）、５０…電子制御装置（車輪位置駆動制御手段）。

Claims (5)

1. 本体部に対して回動自在に連結され左右方向に並設された対の支持部材と、該両支持部材に配設された対の車輪とを備え、電気的駆動手段により走行駆動される乗用車両において、
   前記本体部に対する前記両支持部材の回動角度をそれぞれ変化させて前記両車輪の進行方向における位置を変化させる対の車輪位置駆動手段と、
   操舵手段の操舵時に、前記両車輪位置駆動手段の片側のみを駆動して、前記両車輪の進行方向における位置を互いに異なるように変化させる車輪位置駆動制御手段とを備えたことを特徴とする乗用車両。
2. 請求項１に記載の乗用車両において、
   前記各車輪位置駆動手段は、前記車輪の進行方向における位置を最前方位置及び最後方位置の間で変化させることを特徴とする乗用車両。
3. 請求項１又は２に記載の乗用車両において、
   前記両車輪は後輪であって、
   前記両後輪の進行方向における前側で前記本体部に設けられた前輪を備えたことを特徴とする乗用車両。
4. 請求項３に記載の乗用車両において、
   前記操舵手段は、前記前輪を操舵することを特徴とする乗用車両。
5. 請求項３又は４に記載の乗用車両において、
   前記前輪を左右方向に並設された対で備えたことを特徴とする乗用車両。

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