(57)【要約】【課題】低温環境下でも用いることができる車両自動運転用ロボットを提供する。【解決手段】車両Ｃのペダルやシフトレバーを操作するアクチュエータ２を備えた車両自動運転用ロボットＤであって、前記アクチュエータ２を駆動するためのモータＭを、熱伝導性の良い材料からなるシート状体１３で覆い、このシート状体１３の外側にヒータ１４を設けるようにした。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のペダルやシフトレバーを操作するアクチュエータを備えた車両自動運転用ロボットであって、前記アクチュエータを駆動するためのモータを、熱伝導性の良い材料からなるシート状体で覆い、このシート状体の外側にヒータを設けるようにしたことを特徴とする車両自動運転用ロボット。
【請求項２】
前記モータの外周面と端面とが前記シート状体により覆われ、このシート状体において前記モータの外周面に当接する部分の外側にのみ前記ヒータを設けるようにしてあり、前記端面のほぼ中央の位置において計測される温度を用いて、前記ヒータの温度調整を行うようにしてある請求項１に記載の車両自動運転用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばシャシダイナモメータを用いて車両試験を行う場合に、その車両を運転するために用いられる車両自動運転用ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２０００−３３８００４号公報
車両をシャシダイナモ上にセットし、その車両を決まった手順で走行させて行う車両試験に用いられる従来の車両自動運転用ロボットとして、アクセルペダル、ブレーキペダル、クラッチペダルの踏み込みやギアチェンジを行うためのアクチュエータを備え、前記車両の運転者用シートに固定されるものがある（上記特許文献１参照）。
【０００３】
前記車両自動運転用ロボットは、前記車両試験を行うに際して、人間ではなくロボットに車両を運転させようというコンセプトから開発され、実用化されるに至ったものであり、前記ロボットの各アクチュエータの駆動源にはモータが用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記車両試験は、マイナス３０℃ともなる低温環境下で行う場合があるが、一般的な前記モータの使用温度範囲は通常０℃以上とされていることから、上記のような低温環境下ではその性能が保証されず、低温環境下での車両試験に前記車両自動運転用ロボットを用いることは困難であった。
【０００５】
本発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、低温環境下でも用いることができる車両自動運転用ロボットを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の車両自動運転用ロボットは、車両のペダルやシフトレバーを操作するアクチュエータを備えた車両自動運転用ロボットであって、前記アクチュエータを駆動するためのモータを、熱伝導性の良い材料からなるシート状体で覆い、このシート状体の外側にヒータを設けるようにした（請求項１）。
【０００７】
上記の構成により、低温環境下でも用いることができる車両自動運転用ロボットを提供することが可能となる。
【０００８】
すなわち、低温環境下で車両自動運転用ロボットを用いようとする際には、各アクチュエータを駆動させるためのモータが低温環境に耐えられないことがネックになっていたのであるが、本発明では、各アクチュエータのモータをヒータによって加熱するようにしてあることから、モータの使用温度範囲よりも例えば２０〜３０℃以上低い温度となっている低温環境下でも、前記モータおよびこのモータを用いた前記ロボットを使用できるのである。
【０００９】
また、本発明の車両自動運転用ロボットでは、モータの外側に直接ヒータを取り付けるのではなく、モータの外面を熱伝導性の良いシート状体で覆い、このシート状体の外側に前記ヒータを取り付けるように構成してあることから、前記ヒータからの熱をモータの外面全体にほぼ均一に伝達させることができ、これによって、モータの温度調整を安定してより適正に行うことができるのであり、モータが局部的に加熱されたり、ヒータやモータに多大な負荷がかかるなどのおそれがない。
【００１０】
また、前記モータの外周面と端面とが前記シート状体により覆われ、このシート状体において前記モータの外周面に当接する部分の外側にのみ前記ヒータを設けるようにしてあり、前記端面のほぼ中央の位置において計測される温度を用いて、前記ヒータの温度調整を行うようにしてあるとしてもよい（請求項２）。この場合には、簡単な構成によって、モータの温度を最適に調整することが容易となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例に係る車両自動運転用ロボット（以下、ロボットという）Ｄを用いて車両Ｃの試験を行うための試験装置１の構成を概略的に示す説明図である。
前記試験装置１は、ハウジング１ａ内において、シャシダイナモメータ１ｂ上に載置された車両Ｃを前記ロボットＤを用いて運転させ、決まった手順で走行させることにより、性能試験、排ガス試験や耐久試験などの車両試験を行えるように構成されている。
【００１２】
前記ハウジング１ａは、密閉することができるように断熱構造のパネルで構成されている。このハウジング１ａ内には、ハウジング１ａ内の温度調整を行うための室温調整装置１ｃが設けられ、ハウジング１ａの上部には、排気ダクト１ｄが、また、下部には前記シャシダイナモメータ１ｂがそれぞれ設けられている。
【００１３】
図２は、前記ロボットＤの構成を概略的に示す斜視図である。
前記ロボットＤは、車両Ｃの各ペダル（車両Ｃがマニュアルトランスミッション車の場合は、アクセルペダル、ブレーキペダルおよびクラッチペダルの３つのペダル、車両Ｃがオートマティックトランスミッション車の場合は、アクセルペダルおよびブレーキペダルの２つのペダル、いずれも図示せず）を操作するための各アクチュエータ２と、シフトレバーを操作するためのシフト用アクチュエータ３と、エンジンキー（イグニッションキーともいう、図示せず）を操作するためのキー用アクチュエータ（スタータともいう、図示せず）と、各アクチュエータ２、３に電力および制御信号を送るための本体５とを備えている。
【００１４】
なお、本実施例における車両Ｃはマニュアルトランスミッション車であり、これに対応させて、前記ロボットＤは、前記アクチュエータ２として、車両Ｃのアクセルペダルを操作するためのアクセル用アクチュエータ２ａと、ブレーキペダルを操作するためのブレーキ用アクチュエータ２ｂと、クラッチペダルを操作するためのクラッチ用アクチュエータ２ｃとを備えている。
【００１５】
また、各アクチュエータは、前記本体５から送られる電力および制御信号によって作動するのであり、詳しくは、前記各アクチュエータ２の作動は、その先端部に設けられた当接部６が、それぞれ対応するペダルを踏み込む方向に進退するものである。また、前記シフト用アクチュエータ３の作動は、その先端部に設けられたハンド部７が、シフトレバーを前後および左右方向に動かすものである。そして、前記スタータの作動は、その先端部に設けられ、エンジンキーを保持するクランプ部（図示せず）が前記エンジンキーを回動操作するものである。
【００１６】
上記のように作動する各アクチュエータ２、３は、それぞれに設けられたモータＭによって駆動するのである。前記モータＭは、図３（Ａ）に示すように、一端側からエンコーダ部Ｍａとモータ部Ｍｂとを有している。そして、前記モータＭは、例えば、その使用温度範囲が０〜４５℃と定められた一般的なモータである。
【００１７】
また、前記モータＭは、ほぼ柱形状（本実施例では円柱形状）の外見を呈し、詳しくは、ほぼ円形状に形成された端面９を一端側に有するとともに、断面がほぼ円形状に形成された外周面１０を有している。そして、各モータＭの外面には温度調整装置１１が取り付けられるのである。
【００１８】
図３（Ａ）および（Ｂ）は、前記温度調整装置１１の構成を概略的に示す分解斜視図および斜視図である。
前記温度調整装置１１は、前記端面９のほぼ中央の位置に固定される温度センサ１２と、熱伝導性の良い材料からなり、前記モータＭの外面を覆うシート状体１３と、このシート状体１３において前記モータＭの外周面１０に当接する部分の外側にのみ設けられるヒータ１４と、このヒータ１４の外側に設けられる断熱材１５とを備えている。
【００１９】
前記温度センサ１２は、例えば、サーミスタにより構成される。
【００２０】
前記シート状体１３は、例えば、銅、鉄、鋼などの金属からなり、本実施例では、コストの面および加工性の面で優れたアルミニウムを用いて形成してある。また、前記シート状体１３は、前記モータＭの端面９を覆う第一シート状部１６と、前記モータＭの外周面１０に巻かれるほぼ矩形状または正方形状の第二シート状部１７とを有している。
【００２１】
そして、前記第一シート状部１６は、前記端面９に当接するほぼ円形状の中央部１６ａと、この中央部１６ａの周縁から外方に折り曲げ可能に連設された複数の折曲部１６ｂ，１６ｂ…とを有しており、前記折曲部１６ｂ，１６ｂ…は前記モータＭの外周面１０に当接することとなる。
【００２２】
上記の構成からなるシート状体１３のモータＭへの取り付けは、まず、前記第一シート状部１６の中央部１６ａを端面９に当接させ、かつ折曲部１６ｂ，１６ｂ…を外周面１０に当接させた状態とした後、前記第二シート状部１７を外周面１０に巻き付けて固定することにより行えるのであり、前記第二シート状部１７を外周面１０に巻き付けるときに、第二シート状部１７と外周面１０との間に前記第一シート状部１６の折曲部１６ｂ，１６ｂ…を挟み込むことで、前記第一シート状部１６が固定されることとなる。
【００２３】
前記ヒータ１４は、シート状に構成されており、前記第二シート状部１７の外側に当接するように配置される。そして、前記温度センサ１２により検知した温度に基づいてその温度が制御されるように構成されている。
【００２４】
前記断熱材１５は、例えば、厚さ２ｍｍ程度のシート状をしている。この断熱材１５を、前記ヒータ１４と別体としてもよいが、前記ヒータ１４の外側に接着剤などで固定しておいてもよい。
【００２５】
なお、前記シート状体１３において前記ヒータ１４に覆われていない部分の外側、すなわち前記第一シート状部１６の外側を、図３（Ａ）に示すように、前記断熱材１５によって覆うようにしてもよい。
【００２６】
そして、前記モータＭの外側に巻かれたシート状体１３、ヒータ１４および断熱材１５は、ベルト体１８などの適宜の手段によりモータＭの外側に固定される。
【００２７】
ここで、本実施例における前記モータＭの外周面１０には、突出部１０ａが設けられており、また、この突出部１０ａに接続されるケーブル１０ｂが外周面１０に沿うように配置されていることから、前記温度調整装置１１のシート状体１３（第二シート状部１７）、ヒータ１４および断熱材１５は、前記突出部１０ａおよびケーブル１０ｂを避けて配置されることとなり、外周面１０において前記突出部１０ａおよびケーブル１０ｂが沿う部分は外部に露出した状態となっている。
【００２８】
上記の構成からなるロボットＤでは、低温環境下でも用いることができるのである。すなわち、低温環境下でロボットＤを用いようとする際には、各アクチュエータを駆動させるためのモータＭが低温環境に耐えられないことがネックになっていたのであるが、本実施例のロボットＤでは、各アクチュエータのモータＭをヒータ１４によって加熱するようにしてあることから、モータＭの使用温度範囲よりも例えば２０〜３０℃以上低い温度となっている低温環境下でも、前記モータＭおよびこのモータＭを用いた前記ロボットＤを使用できるのである。例えば、前記モータＭの使用温度範囲が０℃以上であったとしても、マイナス２０〜３０℃の低温環境でロボットＤを用いることができるのである。
【００２９】
また、前記ロボットＤでは、モータＭの外側に直接ヒータ１４を取り付けるのではなく、モータＭの外面を熱伝導性の良いシート状体１３で覆い、このシート状体１３の外側に前記ヒータ１４を取り付けるように構成してあることから、前記ヒータ１４からの熱をモータＭの外面全体にほぼ均一に伝達させることができ、これによって、モータＭの温度調整を安定してより適正に行うことができるのであり、モータＭが局部的に加熱されたり、ヒータ１４やモータＭに多大な負荷がかかるなどのおそれがない。
【００３０】
さらに、本実施例の前記温度調整装置１１では、前記温度センサ１２により計測した前記モータＭの端面９のほぼ中央の位置の温度に基づいて前記ヒータ１４の温度調整を行うことにより、モータＭの温度を最適に調整できるのである。
【００３１】
上記のモータＭの端面９のほぼ中央の温度に基づいてヒータ１４の温度調整を行うことによる効果は、以下に示す実験により明らかとなったものである。すなわち、本発明者は、モータＭの温度調整を行う際に、モータＭのどの部位の温度を基準とすれば、その温度調整が最適なものになるのかということを調べるために、前記温度センサ１２としてのサーミスタをモータＭの端面９の端部に取り付けたときと端面９の中心に取り付けたときとの違いを比べる実験を行ったのである。
【００３２】
まず、前記モータＭの端面９の中央部分ｐ１と、エンコーダ部Ｍａの外周部分ｐ２，ｐ３と、前記モータ部Ｍｂの外周部分における前記温度調整装置１１により覆われていない露出部分ｐ４とにそれぞれ熱電対（図示せず）を固定した。なお、前記外周部分ｐ２は、エンコーダ部Ｍａの外周部分においてヒータ１４により覆われた被覆部分であり、前記外周部分ｐ３は、前記ヒータ１４により覆われていない露出部分である。また、室温を測定するためにもう１つの熱電対を用意した。
【００３３】
そして、サーミスタ（図示せず）を、前記端面９の端部ｐ５に固定し、上記の構成からなる温度調整装置１１をモータＭに対してセットした。なお、前記ヒータ１４のヒータ容量は２８．４Ｗであり、前記ヒータ１４の制御基盤の温度調整設定温度は１０℃（ヒステリシス幅：±２℃）とした。
【００３４】
上記のようにセッティングを行った後、前記室温調整装置１ｃを操作して、室温を２０℃からマイナス４０℃にまで下げ、一定時間マイナス４０℃で保った後、再び２０℃に戻したときの各熱電対からの出力温度を記録したのであり、各熱電対からの出力温度を縦軸にとり、時間を横軸にとったグラフを図４（Ａ）に示してある。
【００３５】
また、前記サーミスタの取り付け位置を、端面９の端部ではなく中心とし、その他の条件は変えずに行った実験の結果を、図４（Ｂ）に示してある。
【００３６】
図４（Ａ）から明らかなように、サーミスタをモータＭの端面９の端部に取り付けた場合には、ヒータ１４により覆われた中央部分ｐ１および被覆部分ｐ２と、エンコーダ部Ｍａの露出部分ｐ３との表面温度が適温に調整されるが、モータ部Ｍｂの露出部分ｐ４が０℃以下（−３〜−４℃程度）となってしまう。エンコーダ部Ｍａの露出部分ｐ３とモータ部Ｍｂの露出部分ｐ４との温度が異なるのは、エンコーダ部Ｍａとモータ部Ｍｂの材質が異なるためであり、前記モータ部Ｍｂの露出部分ｐ４の表面温度が０℃以下となったのは、サーミスタが取り付けられることにより温度調整の基準となったモータＭの端面９の端部の表面温度と、前記モータ部Ｍｂの露出部分ｐ４の表面温度との温度差が大きすぎたためと考えられる。
【００３７】
また、図３（Ｂ）から明らかなように、サーミスタをモータＭの端面９の中心に取り付けた場合には、モータＭの各部分ｐ１〜ｐ４の表面温度が適温に調整され、また、各部分ｐ１〜ｐ４の表面温度は全体的に５℃以上上昇することがわかる。これは、サーミスタが取り付けられることにより温度調整の基準となったモータＭの端面９の中心の表面温度と、前記モータ部Ｍｂの露出部分ｐ４の表面温度との温度差が小さくなり、また、温度調整の基準としたモータＭの端面９の中心の温度が、端面９の端部の温度よりも低いためであると考えられる。
【００３８】
以上の実験により、前記モータＭの端面９のほぼ中央の位置、すなわち、ヒータ１４が設けられる位置から最も遠い位置付近の温度に基づいて前記ヒータ１４の温度調整を行うことの有効性が確認されたのであり、このように温度調整を行うことで、モータＭの温度を確実にその使用温度範囲内に保つことができるのである。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低温環境下でも用いることができる車両自動運転用ロボットを提供することが可能となる。
【００４０】
すなわち、低温環境下で車両自動運転用ロボットを用いようとする際には、各アクチュエータを駆動させるためのモータが低温環境に耐えられないことがネックになっていたのであるが、本発明では、各アクチュエータのモータをヒータによって加熱するようにしてあることから、モータの使用温度範囲よりも例えば２０〜３０℃以上低い温度となっている低温環境下でも、前記モータおよびこのモータを用いた前記ロボットを使用できるのである。
【００４１】
また、本発明の車両自動運転用ロボットでは、モータの外側に直接ヒータを取り付けるのではなく、モータの外面を熱伝導性の良いシート状体で覆い、このシート状体の外側に前記ヒータを取り付けるように構成してあることから、前記ヒータからの熱をモータの外面全体にほぼ均一に伝達させることができ、これによって、モータの温度調整を安定してより適正に行うことができるのであり、モータが局部的に加熱されたり、ヒータやモータに多大な負荷がかかるなどのおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る車両自動運転用ロボットを用いて車両の試験を行うための試験装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図２】上記実施例の構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】（Ａ）および（Ｂ）は、上記実施例における温度調整装置の構成を概略的に示す分解斜視図および斜視図である。
【図４】（Ａ）は、モータの端面の端部にサーミスタを取り付けたときのモータの各部位の表面温度と時間との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は、モータの端面の中心にサーミスタを取り付けたときのモータの各部位の表面温度と時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２…アクチュエータ、１３…シート状体、１４…ヒータ、Ｃ…車両、Ｄ…車両自動運転用ロボット、Ｍ…モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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