JPH07199788A

JPH07199788A - シミュレータの揺動装置

Info

Publication number: JPH07199788A
Application number: JP35252793A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Iyori; 潔伊従; Kan Tominaga; 完臣永
Original assignee: Hitachi Denshi KK
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】ドライビングシミュレータの運転席に運転模
擬振動を与える振動発生装置を簡単かつ低コストで実現
することを目的とする。【構成】シミュレータの運転席に模擬振動を与える振
動発生装置において、車体の前部または後部の一方を支
点とし、他方に車体を加振する加振装置を具備し、前記
支点に対し前記加振装置で前記車体を揺動させるシミュ
レータの揺動発生装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドライビングシミュレ
ータの運転席に、運転中の模擬揺動、振動を与える装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術としては、図４に示した揺動
発生装置がある。この従来例では、車体１が固定されて
いる車体ベース１７が上下運動するための直線案内機構
１８、車体重量を支えるバネ４、車体ベース１７の下部
に固定された直線位置決め機構１４、上下運動を発生さ
せるカム１９、ローラ２０、カムに回転力を伝えるタイ
ミングベルト２１、カムの回転力を発生するサーボモー
タ１０およびこれらの機器が搭載されるベース３から構
成される。以下この動作について説明する。サーボモー
タ１０で発生する回転力は、タイミングベルト２１を通
じ、カム１９に伝えられ回転動作を行う。一方、カム１
９には、直線位置決め機構１４に取付けられたローラ２
０が接触しており、カム１９の回転に伴い、上下運動を
行う。また、直線位置決め機構１４は、ローラ２０がカ
ム１９に接触する位置を可変し、上下運動の振幅を可変
するものである。また、他の従来技術としては、図５に
示す揺動発生装置がある。この従来例では、車体１が固
定されている車体ベース１７が、ベース３に対し、３個
の油圧サーボアクチュエータ２２で連結されており、各
油圧サーボアクチュエータが協調動作を行うことで、車
体の揺動及び振動を発生させるものである。油圧サーボ
アクチュエータには、図示しない電磁弁、検出器、油圧
源等の油圧機器が接続されている。前述の図４に示した
従来技術は、ローラ２０とカム１９が接触しているだけ
で、機械的に連結されていない、すなわち、車体が車体
重量とバネ４による自由振動系を持っているため、カム
１９の回転数が増加すると、カム面からローラ２０が離
れる現象が発生し、所期の振動が車体に伝わらない問題
があった。前述の図５に示した従来技術は、油圧サーボ
アクチュエータ２２を複数個用い、これを協調動作させ
るため制御が複雑になり、また、油圧を使うため、周辺
機器が増大し、コスト高になっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの欠
点を除去し、揺動模擬に必要十分な振動数及び振幅を簡
単かつ正確に発生することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、車体の前部または後部のどちらか一方に
支点を、他方に加振力を発生する加振装置を設置したも
のである。

【０００５】

【作用】その結果、加振装置により車体の一方に振動を
与える様にし、車体の揺動模擬に必要十分な、振動数及
び振幅を簡単かつ正確に発生することができる。

【０００６】

【実施例】以下この発明一実施例を図１、図２、図３に
より説明する。図１は全体構成を示す図で、同図におい
て、１は車体、２は車体前部を支える支点、４は車体後
部を支えるバネ、５は車体に揺動を与える加振装置、３
はこれらの機器が搭載されるベースである。車体１は支
点２のまわりに回転自在であり、加振装置５の上下運動
により揺動が与えられる。なお、支点を車体の前部に設
けるか後部に設けるかはシミュレーションする車両の性
質、あるいは車体１の重心の位置により決定する。図
２、図３に加振装置の一例の詳細構造を示す。なお、図
２は加振装置の側断面図であり、図３はバネ４を省略し
た図１の加振装置部分のＡ−Ａ断面図である。両図にお
いて、７及び１２は第１及び第２のリンクで回転軸１３
により回転自在に連結されている。リンク７の他端は、
支点６に支えられている。また、リンク１２の他端は、
サーボモータ１０に直結した偏心軸１１に連結してい
る。一方、車体１には、直線位置決め機構１４が固定さ
れている。直線位置決め機構１４は、ボールねじ２３、
直線案内機構２５、２６及び上側加動部１５から構成さ
れる。直線位置決め機構１４のボールねじ部２３には
直線位置決め機構の上側可動部１５（可動方向は矢印ａ
方向）が位置し、直線位置決め機構の下側可動部９（可
動方向は矢印ｂ方向）は直線案内機構８をスライドする
よう移動自在に取り付けられている。上側可動部１５
と下側可動部９は回転軸１６で回転自在（回転方向矢印
ｅ）に連結している。前述のように２３はボールね
じ、２４はモータであり、このモータ２４の回転によ
り、上側可動部１５は矢印ａ方向に移動する。以下この
動作について説明する。サーボモータ１０により、偏心
軸１１が回転運動（矢印ｄで示す）をすると、リンク１
２は上下動する。このリンク１２の上下動により、リン
ク７は回転軸１３と支点６の作用により、支点６を中心
に矢印ｃ方向に謡動する。このとき、車体１に固定され
た直線位置決め機構１４の上側可動部１５と下側加動部
９は、回転軸１６を中心に矢印ｅに示すように回転（数
度から数十度の回転角）する。リンク７の謡動運動は、
リンク７に取付けた直線案内機構８、回転軸１６を通
じ、直線位置決め機構１４および車体１を支点２を中心
に矢印ｆ方向に謡動運動させる。これにより車体１は、
支点２に対し、謡動運動し振動が与えられる。一方、モ
ータ２４、ボールねじ２３による直線位置決め機構１４
により、上側可動部１５を矢印ａ方向に変化することに
より下側可動部９の位置を矢印ｂ方向に変化させると、
これに伴い車体１への作用点が変わるため、振動の振幅
が変化する。更に、サーボモータ１０は、図示しない制
御装置により任意に回転数が変化するため、車体に与え
る振動数を変化させることが可能である。以上説明した
とおり、サーボモータ１０の回転運動は、これらのリン
ク機構、直線案内機構をとおし、確実に車体１の謡動運
動に変換することができる。また、サーボモータ１０の
回転数、および直線位置決め機構１４の上側可動部１５
（下側可動部９）の位置により、任意に振動周波数、振
幅を可変することが出来る。なお、この実施例では車
体１の揺動振幅Ｍ１と揺動周波数Ｖ０及び車体に加わる
最大加速度Ｇｍａｘとの関係は以下の式で表される。Ｇｍａｘ＝Ｍ１・ω²／ｇｇ：重力加速度 ω：２πＶ０偏心軸１１の偏心量をＭ０とすると、車体１の振幅Ｍ１
（偏心量に対する振幅、すなわち、片振幅）は次のよう
に表すことができる。Ｍ１＝Ｍ０・Ｌ２／Ｌ１例えば、この実施例を一般的な乗用車用のシミュレータ
として用いた場合、一例として、偏心軸１１の偏心量を
１．５ｍｍ、Ｌ１を３００ｍｍ、Ｌ２を０〜２００ｍｍ
とし、モータ１０の回転数を０〜３，０００ｒｐｍ（す
なわち、振動周波数０〜５０Ｈｚ）にすることにより、
０〜１ｍｍの片振動（ｐ−ｐ振幅は０〜２ｍｍ）を得る
ことができ、車体１に最適な揺動を与えることができ
る。また、Ｌ１の長さが３００ｍｍであることからも
理解できるよう。加振装置自体は非常に小型化すること
ができる。なお、この加振装置は、偏心軸に複数のリン
ク機構を連結し、車体に固定された直線位置決め機構
を、リンク機構内に設けられた直線案内機構と回転自在
に連結し偏心軸の回転運動を上下運動に変換する様にし
てもよい。なお、本実施例では、回転駆動源にサーボモ
ータを用いているが、これは特に限定されず例えばエア
モータでも良い。また、ボールねじ２３とモータ２４よ
りなる直線位置決め機構１４はリニアモータあるいは半
固定の手動式であっても良いことは言うまでもない。さ
らに、直線位置決め機構１４（モータ２４、ボールねじ
２３）を第１のリンク７側に設け、直線案内機構８を車
体１側に設けても良い。さらに実施例によれば、車体重
量１は、支点２とバネ４で支えられているため、大きな
加振力を必要とせず、加振装置が小形化できるため低コ
スト化を実現できる。また、加振装置にリンク機構と直
線位置決め機構を併用することにより、確実に自動車の
揺動模擬に必要十分な任意の振動数及び振幅を得ること
ができる。また、各機械要素は、例えば、回転玉軸受、
ころ軸受等の摩擦力の小さい軸受で連結されており、装
置の寿命向上を図ることができる。その結果、偏心軸の
回転と、直線位置決め機構の位置決め動作により、シミ
ュレーションする対象物の性質に対応して、揺動模擬に
必要十分な、振動数及び振幅を簡単かつ正確に発生する
ことができる。以上が図２、図３に示した加振装置の一
実施例の動作説明である。次に他の実施例について説明
する。他の実施例として、例えば、従来技術として説明
した図４の加振装置の部分、あるいは図５の油圧アクチ
ュエータを加振装置として用いても、車体の一方を支点
とすれば本発明特有の効果を得ることができる。前述の
図４に示した従来技術は、ローラ２０とカム１９が接触
しているだけで、機械的には連結されておらず、車体が
車体重量とバネ４による自由振動系を持っているため、
カム１９の回転数が増加すると、カム面からローラ２０
が離れる現象が発生し、所期の振動が車体に伝わらない
問題があった。しかし、第２の実施例では図６に示すよ
うに、従来のバネ４の側を支点２とし、自由振動系を無
くし、上記のような問題を防止するようにしている。な
お、図６に示した符号は図４と同一物を示す。次にこの
動作について説明する。サーボモータ１０で発生する回
転力は、タイミングベルト２１を通じ、カム１９に伝え
られ回転動作を行う。一方、カム１９には、直線位置決
め機構１４に取付けられたローラ２０が接触しており、
カム１９の回転に伴い、直線位置決め機構１４及びその
上の車体１は矢印ｆに示すよう上下運動を行う。また、
直線位置決め機構１４は、ローラ２０がカム１９に接触
する位置を可変することにより、上下運動の振幅を変更
する（カム１９の中心に近いほど振幅は小さくなる）も
のである。なお、直線位置決め機構１４はボールねじと
モータあるいはリニアモータによりシミュレーション中
に可変できるようにすることにより、より実車に近い振
動を得ることができる。ただし、半固定の手動式であっ
ても良いことは言うまでもない。図６の実施例の場合は
モータ１０の回転を上げることにより、比較的簡単に振
動周波数を高くすることが可能である。このため、自動
車以外に例えば、オートバイ、電車等のシミュレータに
用いて最適である。また、図示しないバネ機構を加振装
置５’の近傍に補助的に設けることにより車体１の重量
の一部を支えるようにしてもよい。この場合はバネによ
る自由振動系の固有周波数をシミュレータの揺動周波数
の範囲外にすることにより、従来（図４）のような問題
は生じない。つぎに、図７に示した第３の実施例は、油
圧サーボアクチュエータ２２を車体の後部のみに用い、
前部を支点２としたものである。この実施例では油圧サ
ーボアクチュエータを協調動作させる必要が無く、制御
が単純になり、また、アクチュエータ数の減少によりコ
ストの低減を図ることが出来る。油圧サーボアクチュエ
ータの特性として、応答性が他の実施例と比較し多少劣
るものの、より大きな振幅を得ることが出来るため、飛
行機、船舶、あるいはブルドーザ等、大型の特殊車両で
比較的振動周波数の低い振幅の大きな乗物のシミュレー
タに用いることが出来る。なお、以上の説明で、車体と
は地上を走行する車両以外にも飛行機のコックピット、
船舶の操舵等を示すものである。また、支点２を車体の
前方にするか、後方にするかは車体１の重心の位置およ
びシミュレーションする乗物の種類により決定する。す
なわち、重心が位置する側を支点とすることにより、揺
動、加振機構で必要とする力は少なくてすむことにな
る。

【０００７】

【発明の効果】本発明によれば、乗物の運転席の重量
は、支点で支えることができるため、大きな加振力を必
要とせず、加振、揺動装置を小形化できる。このため、
低コスト化を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にける全体構成を示す構成図。

【図２】本発明の一実施例の加振装置の構造を示す側面
図。

【図３】本発明の一実施例の加振装置の構造を示す平面
図。

【図４】従来例の構成図。

【図５】従来例の構成図。

【図６】本発明の実施例にける全体構成を示す構成図。

【図７】本発明の実施例にける全体構成を示す構成図。

【符号の説明】

１車体２支点３ベース４バネ５加振装置６加振装置支点７、１２リンク１０サーボモータ１１偏心軸１３、１６回転軸８、９直線案内機構１４、１５直線位置決め機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】運転席に模擬揺動を与えるシミュレータ
において、該シミュレータの車体揺動装置の前部または
後部の一方を支点とし、他方に車体を揺動する加振装置
を具備し、前記車体揺動装置の後部または前部の他方を
加振することを特徴とするシミュレータの揺動発生装
置。
【請求項２】第１請求項の加振装置は、車体下部に、
一方を支点とし他方が上下動する第１のリンクと、該第
１のリンクに接続した該第１のリンクを上下動させるた
めの第２のリンクと、該第２のリンクの上下動駆動源
と、前記第１のリンクの上下動を前記車体へ伝える作用
点を移動する可動部と該可動部の直線位置決め機構を前
記第１のリンクと前記車体との間に接続して成ることを
特徴とする加振装置。