(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台に対してロール軸およびピッチ軸の回りに揺動可能な模擬車体を備え、前記基台に接続された一対の直動アクチュエータの伸縮動作により、前記模擬車体の動作をシミュレーションするライディングシミュレーション装置であって、
前記各直動アクチュエータは、前記基台に第１自在継手を介して連結されるシャフト部材と、
前記模擬車体に第２自在継手を介して連結されるとともに、前記シャフト部材に螺合するボールねじナットを内包し、前記ボールねじナットが回転駆動されることにより該ボールねじナットと一体的に進退可能なアクチュエータ本体部と、
を備え、
前記各直動アクチュエータの一方の支点が、前記第１自在継手に連結された前記シャフト部材の揺動中心位置に設定されるとともに、
該各直動アクチュエータの他方の支点が、前記アクチュエータ本体部内に設定されることを特徴とするライディングシミュレーション装置。
【請求項２】
請求項１記載のライディングシミュレーション装置において、前記アクチュエータ本体部内の支点位置が、前記ボールねじナットの中心位置に設定されることを特徴とするライディングシミュレーション装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のライディングシミュレーション装置において、前記直動アクチュエータは、前記アクチュエータ本体部内に固定されるステータと、
前記アクチュエータ本体部内に回転自在に収容される中空状ロータと、
前記シャフト部材に螺合し前記中空状ロータに連結されて回転するとともに、前記アクチュエータ本体部と一体的に該シャフト部材に沿って進退可能な前記ボールねじナットと、
を備えることを特徴とするライディングシミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基台に対してロール軸およびピッチ軸の回りに揺動可能な模擬車体を備え、前記基台に接続された一対の直動アクチュエータの伸縮動作により、前記模擬車体の動作をシミュレーションするライディングシミュレーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、乗車員の模擬操作により模擬車体を動作させるライディングシミュレーション装置が採用されている。この種のライディングシミュレーション装置では、通常、ロール軸およびピッチ軸のそれぞれに直結させたモータ等の駆動源の作用下に、前記各軸を回動させることによって模擬車体を揺動させるように構成されている。
【０００３】
ところが、最近、教習所における普通二輪車や小型二輪車の教習や、二輪車の安全教育の一環として原動機付き自転車の教習が望まれている。このため、特開平６−５１６９５号公報に開示されている現行タイプの二輪車再現機能を損なうことなく、廉価に製造することが可能なライディングシミュレーション装置として、一対の直動アクチュエータにより模擬車体をロール軸とピッチ軸の各軸回りに回動し得るように構成したパラレルリンク式のライディングシミュレーション装置が提案されている（特開２００１−０９２３４４号公報）。このライディングシミュレーション装置は、従来の装置に比較して、装置構成を大幅に簡素化することができ、これによって、任意の場所に設置することが可能になるとともに、廉価なライディングシミュレーション装置を提供することができるという利点を備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の直動アクチュエータでは、通常、ラジアル荷重による障害（耐久性の低下等）を確実に回避するために、直動ガイドが設けられている。これにより、製造コストが高騰するとともに、構造が複雑化するという問題が指摘されている。
【０００５】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単かつ安価な構成で、直動アクチュエータにラジアル荷重が作用することを確実に阻止することが可能なライディングシミュレーション装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るライディングシミュレーション装置では、一対の直動アクチュエータが、それぞれ、基台に第１自在継手を介して連結されるシャフト部材と、模擬車体に第２自在継手を介して連結されるとともに、前記シャフト部材に螺合するボールねじナットを内包し、前記ボールねじナットが回転駆動されることにより該ボールねじナットと一体的に進退可能なアクチュエータ本体部とを備えている。そして、各直動アクチュエータの一方の支点が、第１自在継手に連結されたシャフト部材の揺動中心位置に設定されるとともに、前記各直動アクチュエータの他方の支点が、アクチュエータ本体部内に設定されている。
【０００７】
このため、直動アクチュエータに引っ張り荷重や圧縮荷重が付与されても、前記直動アクチュエータにラジアル荷重が作用することがない。これにより、従来の直動ガイドを不要にして構成の簡素化を図ることができ、ライディングシミュレーション装置全体の製造コストの削減が有効に可能になる。
【０００８】
また、アクチュエータ本体部内の支点位置が、ボールねじナットの中心位置に設定されるため、各直動アクチュエータの両支点間に荷重が付与されても、ラジアル荷重やモーメント荷重が作用することがない。これにより、直動アクチュエータの負荷を低減することができ、前記直動アクチュエータの耐久性を有効に向上させることが可能になる。
【０００９】
さらにまた、直動アクチュエータは、アクチュエータ本体部内に固定されるステータと、前記アクチュエータ本体部内に回転自在に収容される中空状ロータと、前記シャフト部材に螺合し前記中空状ロータに連結されて回転するとともに、前記アクチュエータ本体部と一体的に該シャフト部材に沿って進退可能な前記ボールねじナットとを備えている。従って、簡単な構成で、直動アクチュエータ全体をコンパクトに構成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係る二輪車のライディングシミュレーション装置１０の概略側面図であり、図２は、このライディングシミュレーション装置１０の概略平面図である。
【００１１】
ライディングシミュレーション装置１０は、脚部１１によって支持される基台１２と、基台１２上に後述するロール軸１８の軸回りとピッチ軸２２の軸回りとの２軸の回転自由度をもって支持される模擬車体１４とを備える。
【００１２】
基台１２上の略中央には支持台１６が固定されており、この支持台１６上には、模擬車体１４の車長方向（矢印Ａ方向）に延在するロール軸１８が、一対の軸受２０を介して支持されている。図３に示すように、ロール軸１８の上方には、これに直交する模擬車体１４の車幅方向（矢印Ｂ方向）に延在するピッチ軸２２が、一対の軸受２４を介して支持されている。軸受２４は支持板２６の裏面に固着されるとともに、この支持板２６の上面にはメインフレーム２８が固着されている。
【００１３】
メインフレーム２８の車長方向後方には、図１に示すように、斜め上方に延びるリヤフレーム３０が配設され、このリヤフレーム３０上には、乗車員（図示せず）が着座するためのシート３１が設けられている。メインフレーム２８の車長方向前方には、上方に延びるフロントコラム３２が配設され、前記フロントコラム３２の上部にステアリング軸３６が回転自在に支持される。
【００１４】
ステアリング軸３６の上端にハンドル３４が取り付けられるとともに、前記ステアリング軸３６の下端部にステアリング制御部４０が連結される。ハンドル３４には、ステアリング制御部４０を介して運転状態に応じた操行負荷が与えられるように構成されている。
【００１５】
ライディングシミュレーション装置１０には、ロール軸１８の軸線方向（本実施形態では前方）にオフセットした位置に、ロール軸１８の軸線を含みピッチ軸２２に直交する面に関して対称に左右一対の直動アクチュエータ５０、５０が配設される。
【００１６】
各直動アクチュエータ５０は、図１、図３および図４に示すように、基台１２に第１自在継手５２を介して連結されるボールねじ部（シャフト部材）５４と、模擬車体１４に第２自在継手５６を介して連結されるとともに、前記ボールねじ部５４に螺合するボールねじナット５８を内包し、前記ボールねじナット５８が回転駆動されることにより、該ボールねじナット５８と一体的に矢印Ｃ方向に進退可能なアクチュエータ本体部６０とを備える。
【００１７】
第１自在継手５２は、基台１２に固定された下部ヨーク６２と、ボールねじ部５４に固定された上部ヨーク６４とを、十字状金具６６を介して連結したフック形の自在軸継手で構成されている。第２自在継手５６は、フロントコラム３２の前面両側に突設したブラケット６８を備え、前記ブラケット６８の両端に配設される軸受７０には、車体前後方向に向かう軸７２を介してフォーク状金具７４が支持される。
【００１８】
図４に示すように、フォーク状金具７４の二股部には、軸７２に直交する軸７６が互いに対向して設けられている。フォーク状金具７４の二股部間にアクチュエータ本体部６０が挿入された状態で、前記フォーク状金具７４の軸７６が軸受７８を介してアクチュエータ本体部６０に枢着されている。
【００１９】
アクチュエータ本体部６０には、サーボモータ８０とブレーキ機構８２とが同軸的に連結される。サーボモータ８０は、アクチュエータ本体部６０にねじ止めされるモータハウジング８４と、このモータハウジング８４内に固定されるステータ８６と、前記モータハウジング８４内に回転自在に収容され、中央に中空部８８が形成されたロータ９０とを備える。
【００２０】
ロータ９０の外周には、環状のマグネット９２が固着されており、ステータ８６を構成するコイル８６ａは、モータハウジング８４の内側に環状に配置されており、前記コイル８６ａに対向する前記マグネット９２の軸方向の寸法に対応して矢印Ｃ方向の寸法が設定されている。
【００２１】
ロータ９０の一端側に設けられた大径部９０ａの外周面と、アクチュエータ本体部６０の内周面との間に、第１および第２ベアリング９４、９６が介装される。ロータ９０の他端側の小径部９０ｂの外周面と、アクチュエータ本体部６０の内周面との間に、第３ベアリング９８が介装されている。
【００２２】
ロータ９０の大径部９０ａには、ボールねじナット５８と、前記ロータ９０の回転角度を検知するためのエンコーダ１００とが一体的にねじ止めされる。ボールねじナット５８にボールねじ部５４が螺合しており、このボールねじ部５４は、アクチュエータ本体部６０を貫通して矢印Ｃ方向に延在している。
【００２３】
ブレーキ機構８２は、アクチュエータ本体部６０にねじ止めされるとともに、前記ブレーキ機構８２を構成するケーシング１０２と基台１２との間には、蛇腹部材１０４が配設されている。
【００２４】
各直動アクチュエータ５０では、図４に示すように、一方の支点１０６が、第１自在継手５２に連結されたボールねじ部５４の揺動中心位置に設定されるとともに、他方の支点１０８が、アクチュエータ本体部６０内に設定される。具体的には、アクチュエータ本体部６０内の支点１０８の位置は、ボールねじナット５８の中心位置に設定される。
【００２５】
このように構成されるライディングシミュレーション装置１０の動作について、以下に説明する。
【００２６】
直動アクチュエータ５０では、一対のアクチュエータ本体部６０を同時に上動または下動させると、模擬車体１４には、ピッチ軸２２を支点とした前上がりまたは前下がりの回動、すなわち、ピッチ動作が与えられる。一方、両直動アクチュエータ５０のアクチュエータ本体部６０を互いに上下反対方向に移動させると、模擬車体１４には、ロール軸１８を支点とした横方向の回動、すなわち、ロール動作が与えられる。
【００２７】
直動アクチュエータ５０の動作を概略的に説明すると、図４に示すように、まず、サーボモータ８０に電力が供給されることにより、ステータ８６のコイル８６ａに通電される。このため、ステータ８６とこのステータ８６に対向する環状のマグネット９２との作用下に磁界が発生し、サーボモータ８０を構成するロータ９０が所定の方向に回転する。
【００２８】
ロータ９０を構成する大径部９０ａの端部には、ボールねじナット５８がねじ止めされており、前記ロータ９０の回転作用下に、前記ボールねじナット５８が一体的に回転する。ボールねじナット５８はボールねじ部５４に螺合しており、前記ボールねじナット５８が、アクチュエータ本体部６０と一体的に前記ボールねじ部５４に沿って矢印Ｃ方向に移動する。これにより、アクチュエータ本体部６０は上動または下動して、模擬車体１４にピッチ動作またはロール動作が付与されることになる。
【００２９】
従って、ライディングシミュレーション装置１０では、乗車員によるアクセル操作やブレーキ操作に応じてピッチ動作を与えるとともに、乗車員の体重移動に応じてロール動作を与えることにより、乗車員に実車走行時と同様の車体挙動を体感させることができる。
【００３０】
この場合、本実施形態では、図４に示すように、各直動アクチュエータ５０の一方の支点１０６が、第１自在継手５２に連結されたボールねじ部５４の揺動中心位置に設定されるとともに、前記各直動アクチュエータ５０の他方の支点１０８が、アクチュエータ本体部６０内に設定されている。具体的には、アクチュエータ本体部６０内の支点１０８の位置が、ボールねじナット５８の中心位置に設定されている。
【００３１】
このため、乗車員により模擬車体１４の動作をシミュレーションする際に、直動アクチュエータ５０に引っ張り荷重や圧縮荷重が付与されても、ボールねじナット５８およびボールねじ部５４にラジアル荷重が作用することがない。これにより、従来の直動ガイドを不要にして構成の簡素化を図ることができ、ライディングシミュレーション装置１０全体の製造コストの削減が有効に達成されるという効果が得られる。
【００３２】
例えば、図５に示すように、直動アクチュエータ５０の他方の支点１０８ａが、ボールねじ部５４の軸中心からずれた位置に設定されている場合、支点１０６、１０８ａ間に引っ張り荷重または圧縮荷重が付与されると、ボールねじナット５８と前記ボールねじ部５４との間にモーメントが作用する。従って、直動アクチュエータ５０に過度の荷重（モーメント荷重）が付与されてしまい、前記直動アクチュエータ５０自体の耐久性が低下するおそれがある。
【００３３】
また、図６に示すように、直動アクチュエータ５０の他方の支点１０８ｂが、ボールねじ部５４の軸方向一方にずれた位置に設定されている場合や、図７に示すように、直動アクチュエータ５０の他方の支点１０８ｃが、ボールねじ部５４の軸方向他方にずれた位置に設定されている場合がある。
【００３４】
ここで、支点１０８ｂ、１０８ｃがボールねじ部５４の軸上から僅かでもずれていると、支点１０６、１０８ｂ間または支点１０６、１０８ｃ間に引っ張り荷重または圧縮荷重が付与される際に、ボールねじナット５８と前記ボールねじ部５４との間に作用するモーメント荷重や、前記ボールねじ部５４に作用する偏荷重が、相当に大きな値になってしまうおそれがある。
【００３５】
これにより、本実施形態では、支点１０６が第１自在継手５２に連結されたボールねじ部５４の揺動中心位置に設定されるとともに、支点１０８がボールねじナット５８の中心位置に設定されることにより、簡単な構成で、ラジアル荷重やモーメント荷重が作用することがなく、耐久性の向上を容易に図ることが可能になる。
【００３６】
また、直動アクチュエータ５０は、アクチュエータ本体部６０内に固定されるステータ８６と、前記アクチュエータ本体部６０内に回転自在に収容される中空状のロータ９０と、ボールねじ部５４に螺合し前記ロータ９０に連結されて回転するとともに、前記アクチュエータ本体部６０と一体的に前記ボールねじ部５４に沿って進退可能なボールねじナット５８とを備えている。従って、簡単な構成で、直動アクチュエータ５０全体を有効にコンパクト化することができるという効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明に係るライディングシミュレーション装置では、各直動アクチュエータの一方の支点が、第１自在継手に連結されたシャフト部材の揺動中心位置に設定されるとともに、前記各直動アクチュエータの他方の支点が、アクチュエータ本体部内に設定されている。このため、直動アクチュエータにラジアル荷重やモーメント荷重が作用することがない。これにより、従来の直動ガイドを不要にして構成の簡素化を図ることができ、製造コストの削減が有効に可能になるとともに、耐久性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る二輪車のライディングシミュレーション装置の概略側面図である。
【図２】前記ライディングシミュレーション装置の概略平面図である。
【図３】前記ライディングシミュレーション装置の、図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】前記ライディングシミュレーション装置を構成する直動アクチュエータの一部断面説明図である。
【図５】前記直動アクチュエータの他方の支点がボールねじ部の軸中心位置からずれた位置に設定されている場合の説明図である。
【図６】前記直動アクチュエータの他方の支点がボールねじ部の軸方向一方にずれた位置に設定されている場合の説明図である。
【図７】前記直動アクチュエータの他方の支点がボールねじ部の軸方向他方にずれた位置に設定されている場合の説明図である。
【符号の説明】
１０…ライディングシミュレーション装置  １２…基台
１４…模擬車体                          １８…ロール軸
２２…ピッチ軸                          ２８…メインフレーム
３０…リヤフレーム                      ３２…フロントコラム
３６…ステアリング軸                    ５０…直動アクチュエータ
５２、５６…自在継手                    ５４…ボールねじ部
５８…ボールねじナット                  ６０…アクチュエータ本体部
６８…ブラケット                        ８０…サーボモータ
８２…ブレーキ機構                      ８４…モータハウジング
８６…ステータ                          ８６ａ…コイル
８８…中空部                            ９０…ロータ
９２…マグネット                        １００…エンコーダ
１０６、１０８、１０８ａ〜１０８ｃ…支点
【図１】
0003658343.tif 000002
【図２】
0003658343.tif 000003
【図３】
0003658343.tif 000004
【図４】
0003658343.tif 000005
【図５】
0003658343.tif 000006
【図６】
0003658343.tif 000007
【図７】
0003658343.tif 000008