(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台に接続された複数の直動アクチュエータの伸縮動作により、模擬車体の動作をシミュレーションするシミュレーション装置であって、
前記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沿って進退可能な中空状アクチュエータ本体部と、
前記基台側に一端が固定され、前記シャフト部材を覆って配設される蛇腹部材と、
前記中空状アクチュエータ本体部と前記蛇腹部材の他端との間に配置されるフィルタ部材と、
を備えることを特徴とする模擬車体のシミュレーション装置。
【請求項２】
請求項１記載のシミュレーション装置において、前記フィルタ部材は、連泡スポンジで構成されることを特徴とする模擬車体の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、基台に接続された複数の直動アクチュエータの伸縮動作により、模擬車体の動作をシミュレーションする模擬車体の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シミュレーション装置が採用されている。この種のシミュレーション装置において、例えば、二輪車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れ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車や小型二輪車の教習の他、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、例えば、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がなく、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知られている（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、この種の直動アクチュエータでは、模擬車体に連結されたアクチュエータ本体部が、基台に接続されたシャフト部材（螺杆）に沿って進退可能に構成されている。このため、アクチュエータ本体部の移動に伴う空気の流入によって、前記アクチュエータ本体部内に塵埃等が進入するとともに、例えば、モータ内部のグリスが漏れるおそれがある。
【０００５】
そこで、シャフト部材を覆うように基台とアクチュエータ本体部との間に蛇腹部材が設置され、前記蛇腹部材には、空気の流入および流出を行うための孔部が形成されるとともに、前記孔部に対応してメッシュの布材が貼り付けられている。しかしながら、良好な防塵機能を維持するために、孔部の径を大きく設定することができず、通過する空気の流量が少量となってしまい、アクチュエータ本体部の高速移動が阻害されるという問題が指摘されている。この場合、蛇腹部材に多数の孔部を設けることが考えられるが、前記蛇腹部材の製造コストが相当に高騰するという問題がある。
【０００６】
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内に塵埃等が進入することがなく、しかも高速動作が可能な模擬車体のシミュレーション装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る模擬車体のシミュレーション装置は、直動アクチュエータが、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沿って進退可能な中空状アクチュエータ本体部と、前記基台側に一端が固定され、前記シャフト部材を覆って配設される蛇腹部材と、前記中空状アクチュエータ本体部と前記蛇腹部材の他端との間に配置されるフィルタ部材とを備えている。
【０００８】
このように、フィルタ部材が使用されるため、蛇腹部材に孔部を設ける必要がなく、この蛇腹部材を経済的に製造することができる。これにより、簡単な構成で、中空状アクチュエータ本体部内に塵埃等が進入したり、グリスの漏れが発生したりすることがなく、信頼性を大幅に向上させることができる。しかも、フィルタ部材を介して蛇腹部材に対する空気の流入および流出が円滑に行われるため、中空状アクチュエータ本体部の高速移動が確実に遂行可能になる。
【０００９】
また、フィルタ部材は、連泡スポンジで構成されている。このため、フイルタ部材の製造コストが有効に削減されるとともに、中空状アクチュエータ本体部に対する空気の流入および流出が円滑かつ確実に行われる。
【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の回りとピッチ軸２２の回りとの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に直交する面に対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方向に進退可能な中空状の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】
図４に示すように、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側に一端が固定され、ボールねじ部５４を覆って配設される蛇腹部材１０４の他端との間に、フィルタ部材１０６が配置される。フィルタ部材１０６は、連泡スポンジで構成されており、ケーシング１０２にボルト１０８を介して蛇腹部材１０４の他端と一体的に固定されている。
【００２４】
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。
【００２５】
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を同時に上昇または下降させると、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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は上昇または下降して、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。
【００２８】
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。
【００２９】
この場合、本実施形態では、ボールねじ部５４を覆って配設される蛇腹部材１０４と、ブレーキ機構８２を構成するケーシング１０２との間に、フィルタ部材１０６が配置されている。このため、図５に示すように、アクチュエータ本体部６０が下降（矢印Ｃ１方向）する際には、蛇腹部材１０４が縮小されてこの蛇腹部材１０４内の空気がフィルタ部材１０６を通って外部に円滑に流出する。
【００３０】
一方、図６に示すように、アクチュエータ本体部６０が上昇（矢印Ｃ２方向）する際には、蛇腹部材１０４が拡大されるため、外部の空気がフィルタ部材１０６を通って前記蛇腹部材１０４内に円滑に流入する。
【００３１】
このように、本実施形態では、フィルタ部材１０６が使用されることにより蛇腹部材１０４に孔部を設ける必要がなく、この蛇腹部材１０４を経済的に製造することができる。これにより、アクチュエータ本体部６０内に塵埃等が進入してこの塵埃等が、ボールねじ部５４、サーボモータ８０の内部またはエンコーダ１００等の構成部品に付着することを阻止するとともに、前記サーボモータ８０内部からグリスの漏れが発生することがなく、簡単な構成で、信頼性を大幅に向上させることが可能になるという効果が得られる。
【００３２】
さらに、フィルタ部材１０６は、連泡スポンジで構成されており、この連泡スポンジを介して蛇腹部材１０４に対する空気の流入および流出が円滑かつ確実に行われる。このため、アクチュエータ本体部６０をボールねじ部５４に沿って上下方向に高速で移動させても、蛇腹部材１０４内での空気抵抗が大幅に低減され、前記アクチュエータ本体部６０の高速移動が確実に遂行可能になるという利点がある。しかも、フイルタ部材１０６の製造コストが有効に削減され、経済的なものとなる。
【００３３】
なお、本実施形態では、二輪車のライディングシミュレーション装置１０を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、複数の直動アクチュエータの伸縮動作により模擬車体の動作をシミュレーションするものであれば同様に適用でき、例えば、四輪車のドライビングシミュレーション装置等にも適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係る模擬車体のシミュレーション装置では、シャフト部材に沿って進退可能な中空状アクチュエータ本体部と、前記シャフト部材を覆って配設される蛇腹部材との間にフィルタ部材が介装されるため、前記蛇腹部材に孔部を設ける必要がなく、該蛇腹部材を経済的に製造することができる。これにより、簡単な構成で、中空状アクチュエータ本体部内に塵埃等が進入したり、グリスの漏れが発生したりすることがなく、信頼性を大幅に向上させることができる。しかも、フィルタ部材を介して蛇腹部材に対する空気の流入および流出が円滑に行われるため、中空状アクチュエータ本体部の高速移動が確実に遂行可能になる。
【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が下降する際の動作説明図である。
【図６】前記直動アクチュエータが上昇する際の動作説明図である。
【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
１０２…ケーシング                      １０４…蛇腹部材
１０６…フィルタ部材                    １０８…ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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