JP2009098405A

JP2009098405A - 起震車

Info

Publication number: JP2009098405A
Application number: JP2007269881A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Morimoto; 義則森本
Original assignee: Kayaba System Machinery Co Ltd
Current assignee: Kayaba System Machinery Co Ltd
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2009-05-07

Abstract

【課題】位置決めが容易な起震装置を備えた起震車を提供すること。
【解決手段】本発明は、体験室３を所定方向に揺らす起震装置１から体験室へ伝達される振動を抑制する免震装置と、体験室を起震装置に結合するロック機構８０と、体験室を起震装置に対して所定位置に位置決めする位置決め手段９０とを備え、位置決め手段は、体験室に設けられたストッパ９１と、同一面上で略直交するように配置され、起震装置に回動可能に支持される第１のクランプ９２と第２のクランプ９３と、これら第１のクランプと第２のクランプがストッパを挟持するように第１のクランプと第２のクランプを回動する回動手段１００とを備えた起震車である。
【選択図】図８

Description

本発明は、地震の疑似体験を行う起震装置を備えた起震車の改良に関するものである。

地震の揺れを疑似体験させる起震装置を車両に搭載した起震車が知られている。

従来、この種の起震装置として、前後、左右、上下方向の３軸方向に起震可能としたものがある（例えば特許文献１参照）。ユニット化された起震装置は、車両に搭載され、起震装置が被験者を乗せた体験室を所定の振動パターンで３軸方向に揺れ動かす。

特許文献１に記載の起震装置を免震装置を介して体験室と接続し、免震装置の効果を体験させる起震車が知られている。免震装置は、例えば、起震装置に対して体験室を前後方向と左右方向とに相対移動可能とする装置である。この免震装置により、体験室への前後方向と左右方向の揺れが抑制される。

一方、起震装置に体験室を固定することで、免震装置の効果を被験者に体験させることができる。
特開２０００−２５９０７３公報

起震装置を体験室に固定するロック機構は、起震装置に備えた孔部に体験室に移動可能に支持されたピンを上下方向から貫通させる構成である。このため、起震装置と体験室とが、ピンが孔部を貫通する位置関係にない場合には、固定できない。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、体験室を起震する起震装置を備えた起震車において、免震装置を介して接続する体験室と起震装置との位置関係を所定位置に設定することを目的とする。

本発明の起震車は、体験室と、この体験室を少なくとも水平方向に揺らす起震装置と、前記起震装置から前記体験室へ伝達される振動を抑制する免震装置と、前記体験室を前記起震装置に固定的に結合するロック機構と、前記ロック機構が前記体験室を前記起震装置に固定的に結合するのに先立ち、前記体験室を前記起震装置に対して所定位置に位置決めする位置決め手段とを備え、前記位置決め手段は、前記体験室に設けられたストッパと、同一面上で略直交するように配置され、前記起震装置に回動可能に支持される第１のクランプと第２のクランプと、これら第１のクランプと第２のクランプが前記ストッパを挟持するように前記第１のクランプと前記第２のクランプを回動する回動手段とを備える。

本発明では、確実に体験室を所定位置に移動するため、ロック機構が作動し、起震装置と体験室とを確実に固定することができる。

図１は、本発明の起震車の外観図である。起震装置１は、車両の前後方向に延びる一対のシャシーフレーム２の上に固定される。体験室３が免震装置７０を介して起震装置１の上部に設置される。

そして、体験室３がロック機構８０の作動により起震装置１に固定され、起震装置１で生じた３軸方向の揺れが体験室３に伝達され、体験室３内の被験者は地震を疑似的に体験することができる。対して、ロック機構８０を解除することで、起震装置１の揺れが免震装置７０により抑制されて体験室３に伝達される。被験者は免震装置７０の有無による体験室３の揺れの違いを体験することで、免震装置７０の効果を認識することができる。

図２は起震装置１の平面図である。起震装置１は、車体のシャシーフレーム２に固定されるサブフレーム１０を備える。サブフレーム１０内には車両の前後方向（図においてＸ軸方向）に移動する前後方向移動フレーム２０、左右方向（図においてＹ軸方向）に移動する左右方向移動フレーム３０が設けられ、図３に示す上下方向（図３においてＺ軸方向）に移動する上下方向移動フレーム（以下、起震フレーム）４０が左右方向移動フレーム３０の上部に設けられる。

前後方向移動フレーム２０は、サブフレーム１０に対して前後方向に往復動可能に設置される。左右方向移動フレーム３０は、前後方向移動フレーム２０に対して左右方向に往復動可能に設置される。起震フレーム４０は、左右方向移動フレーム３０に対して上下方向に往復動可能に設置される。体験室３は、このような起震装置１の起震フレーム４０上に設けられ、起震装置１は、体験室３を前後、左右、上下の３軸方向に揺れ動かすことができる。

前後方向移動フレーム２０は、サブフレーム１０の内側に配置され、左右方向移動フレーム３０が前後方向移動フレーム２０の内側に配置される。このような構造のため、各フレームを上下方向に積み重ねられる構造に比べて、起震装置１の高さを低くできる。

サブフレーム１０に前後方向移動フレーム２０を支持する手段として、４つのリニアレール１２がサブフレーム１０に固定される一方、各リニアレール１２に摺動可能に係合する４つのリニアガイドブロック２２が前後方向移動フレーム２０に固定される。各リニアレール１２は車両の前後方向に延び、各リニアガイドブロック２２を介して前後方向移動フレーム２０を車両の前後方向に平行移動可能に支持している。

前後方向移動用油圧シリンダ２４がサブフレーム１０と前後方向移動フレーム２０の間に介装される。前後方向移動フレーム２０は、前後方向移動用油圧シリンダ２４の伸縮によってサブフレーム１０に対して車両の前後方向に移動する。

前後方向移動フレーム２０に左右方向移動フレーム３０を支持する手段として、４つのリニアレール２６が前後方向移動フレーム２０に固定される一方、各リニアレール２６に摺動可能に嵌合するリニアガイドブロック３２が左右方向移動フレーム３０に固定される。各リニアレール２６は車両の左右方向に延び、各リニアガイドブロック３２を介して左右方向移動フレーム３０を車両の左右方向に平行移動可能に支持している。

左右方向移動用油圧シリンダ３４が前後方向移動フレーム２０と左右方向移動フレーム３０の間に介装される。左右方向移動フレーム３０は、左右方向移動用油圧シリンダ３４の伸縮によって車両の左右方向に移動する。

図３を参照すると、左右方向移動フレーム３０に起震フレーム４０を支持する手段として、４つのリニアレール３６が左右方向移動フレーム３０に固定される一方、各リニアレール３６に摺動可能に嵌合するリニアガイドブロック４２が起震フレーム４０に固定される。各リニアレール３６は上下方向に延び、各リニアガイドブロック４２を介して起震フレーム４０を水平を保ったまま上下方向に案内する。

左右方向移動フレーム３０と起震フレーム４０の間に４つのリンク機構５０が上下方向に伸縮可能に介装される。この各リンク機構５０の伸縮動作を互いに連動させるために連動フレーム６０が設けられる。また、図４に示す上下方向移動用油圧シリンダ４４が左右方向移動フレーム３０と連動フレーム６０の間に介装される。連動フレーム６０は、この上下方向移動用油圧シリンダ４４の伸縮によって車両の前後方向に移動する。この移動に伴い、各リンク機構５０が同期して伸縮し、起震フレーム４０を上下方向に平行移動する。

図５を参照すると、体験室３は床フレーム５上に構成される。床フレーム５は、複数のスプリング７を介して起震フレーム４０に連結される。スプリング７は、Ｘ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ配置され、かつ、床フレーム５のＸ軸及びＹ軸の中心軸に対して対称に配置される。スプリング７は、起震フレーム４０に対して床フレーム５の水平位置が所定位置となるように、すなわち図５において、床フレーム５の中心線と起震フレーム４０の中心線とが一致するように床フレーム５を起震フレーム４０に弾性支持する。

２基のダンパ８が床フレーム５と起震フレーム４０との間に配置される。各ダンパ８は、Ｘ軸方向とＹ軸方向に平行に１基ずつ配置される。ダンパ８は、起震装置１により揺り動かされた体験室３の水平方向の揺れを減衰する。

図３と図４を参照すると、免震装置７０は起震フレーム４０に対して床フレーム５を前後及び左右方向に変位可能に支持する。ロック機構８０は、床フレーム５を起震フレーム４０に一時的に固定することで、免震装置７０の動作をロックする。

起震フレーム４０は、図５に示すように、矩形の枠状に形成される。一方、床フレーム５は、図３に示すように、起震フレーム４０上に配置される下部フレーム５ａと、下部フレーム５ａを取り囲むようにその上部に配置され、体験室３を固定する上部フレーム５ｂと、上部フレーム５ｂと下部フレーム５ａを繋ぐ縦柱５ｃから形成される。

免震装置７０は、図５に示すように、起震フレーム４０と上部フレーム５ｂとの間の４箇所に配置される。免震装置７０は、図６に示すように、起震フレーム４０の上面にＹ軸と平行に固定されたリニアレール７１と、上部フレーム５ｂの下面にＸ軸と平行、かつＺ軸方向から見てリニアレール７１と交差するように固定されたリニアレール７２と、リニアレール７１、７２の双方にそれぞれ摺動可能に係合するリニアガイドブロック７３とを備える。

免震装置７０は、以上の構成のもとで床フレーム５の起震フレーム４０に対する前後及び左右方向への移動を可能することで、起震フレーム４０から床フレーム５への水平方向の揺れの伝達を抑制している。

図６を参照すると、ロック機構８０は、上下方向に摺動可能に起震フレーム４０に支持されるロッド８１と、このロッド８１が挿入する挿入孔を備え、上部フレーム５ｂに固定されるブラケット８２と、Ｘ軸回りに回動可能に起震フレーム４０に支持されるＬ字状のリンク８３と、ピストンロッド８４ａの伸長によりリンク８３を揺動するアクチュエータ８４とを備える。

リンク８３は、Ｌ字の曲折部を起震フレーム４０に回動自在に支持され、リンク８３の一端がＹ軸に平行に配置されたアクチュエータ８４のピストンロッド８４ａの先端に連結する。一方、リンク８３の他端は、ロッド８１の下端に連結する。

ロック機構８０は、ピストンロッド８４ａが伸長動作すると、リンク８３をＸ軸の時計回りに回動し、ロッド８１を下方向に移動させ、ロッド８１とブラケット８２との係合を解除する。対してピストンロッド８４ａが短縮動作すると、リンク８３は、Ｘ軸を反時計回りに回動し、ロッド８１を上方向に移動させ、ロッド８１とブラケット８２とを係合させる。ロッド８１とブラケット８２が係合することで、ロッド８１を支持した起震フレーム４０と、ブラケット８２を固定した床フレーム５との前後、左右方向の相対変位が規制される。

ロック機構８０がロッド８１をブラケット８２の挿入孔に挿入するためには、予め床フレーム５と起震フレーム４０の水平方向の相対位置を所定位置に位置決めしておかねばならない。

この目的のために、この発明による起震車は、位置決め手段として位置決め機構９０を備える。

図７から図９を参照して位置決め機構９０について説明する。

図７、図８を参照すると、位置決め機構９０は、床フレーム５の上部フレーム５ｂの下面に固定されるストッパ９１と、Ｙ軸回りに回動し、前記ストッパ９１を挟持する１対の第１レバー９２ａからなる第１クランプ９２と、第１クランプ９２と直交して同一面上に配置されるとともに、Ｘ軸回りに回動し、ストッパ９１を挟持する１対の第２レバー９３ａからなる第２クランプ９３とを備える。

図９を参照すると、ストッパ９１は、Ｙ軸方向に並設された３個のストッパ９１ａ〜９１ｃで構成される。両側のストッパ９１ａとストッパ９１ｂは、Ｘ軸回りに回動する第１クランプ９２により両側から挟持され、中央のストッパ９１ｃがＹ軸回りに回動する第２クランプ９３により挟持される。

ストッパ９１ａとストッパ９１ｂの先端には、Ｘ軸回りに回転可能なローラ９４ａが備えられ、このローラ９４ａを第１クランプ９２が挟持する。ストッパ９１ｃの先端には、Ｙ軸回りに回転可能なローラ９４ｂが備えられ、このローラ９４ｂを第２クランプ９３が挟持する。第１クランプ９２と第２クランプ９３がそれぞれストッパ９１ａ〜９１ｃを挟持することにより、位置決め機構９０は、床フレーム５と起震フレーム４０との相対位置を所定位置に位置決めする。

なお、ローラ９４ａとローラ９４ｂが回転することで、第１クランプ９２及び第２クランプ９３とストッパ９１との相対移動をスムースにするもので、ローラをクランプに設けるようにしてもよい。

次に、第１クランプ９２と第２クランプ９３をＸ軸またはＹ軸回りに回動する回動機構１００について説明する。

図７と図８を参照すると、回動機構１００は、第１クランプ９２と第２クランプ９３の各回動中心に同軸に設けられた各ピニオンギア１０１と、各ピニオンギア１０１に噛合し、上下方向に配置されたラックギア１０２と、各ラックギア１０２が固定され、起震フレーム４０に上下方向に摺動可能に支持された摺動部材１０３と、この摺動部材１０３を上下に摺動するリンク１０４とを備える。

図１０を参照すると、摺動部材１０３は、四角筒状に形成され、各外面にラックギア１０２が上下方向に固定される。摺動部材１０３は、上下方向に配置されたリニアレール１０３ａを備えており、また起震フレーム４０には、このリニアレール１０３ａに係合するリニアガイドブロック１０３ｂが固定されている。摺動部材１０３の下端部には、リンク１０４の一端がＸ軸回りに回転自在に接続される。

図７（ｂ）を参照すると、リンク１０４はＸ軸方向から見てＬ字状に構成され、起震フレーム４０はリンク１０４のＬ字の曲折部をＸ軸回りに揺動可能に支持する。また、リンク１０４の一方の腕部１０４ａは、Ｙ軸方向に延び、その腕部１０４ａの先端が摺動部材１０３の下端部に接続する。一方、Ｚ軸に平行に位置する腕部１０４ｂは上方向へ延び、その先端がＹ軸方向に平行に配置されたアクチュエータ１０５のロッド１０５ａの先端部に接続する。

アクチュエータ１０５がＹ軸方向へ伸縮動作すると、ロッド１０５ａの先端が接続するリンク１０４がＸ軸回りに揺動する。このリンク１０４の揺動に伴って、リンク１０４の腕部１０４ａに接続する摺動部材１０３が上下方向へ摺動する。摺動部材１０３が摺動することで、ラックギア１０２を介してピニオンギア１０１が回転し、第１クランプ９２と第２クランプ９３を開閉する。

本実施形態では、第１クランプ９２と第２クランプ９３は、アクチュエータ１０５のロッド１０５ａが伸長することでストッパ９１を挟持する方向へ変位する。アクチュエータ１０５のロッド１０５ａが伸長する過程において、第１クランプ９２と第２クランプ９３がストッパ９１をそれぞれ押圧し、ストッパ９１が固定された床フレーム５と起震フレーム４０とをＸ軸、及びＹ軸方向に相対変位させる。第１クランプ９２と第２クランプ９３は、床フレーム５が起震フレーム４０に対して所定の相対位置に達するまで回動する。第１クランプ９２と第２クランプ９３の開口位置は、アクチュエータ１０５のロッド１０５ａの伸長位置に対応する。したがって、例えばロッド１０５ａが最も伸長した状態で床フレーム５が起震フレーム４０に対して所定位置をなすように第１クランプ９２と第２クランプ９３の形状寸法と、ピニオンギア１０１とラックギア１０２の諸元と、ロッド１０５ａの伸長距離等を予め設定しておく。

なお、図１０に示すように、リンク１０４の腕部１０４ｂが接続する摺動部材１０３には、接続用の長孔１０３ｃが形成される。この長孔１０３ｃはＹ軸方向に長辺を配置することで、摺動部材１０３の上下方向への摺動に伴うリンク１０４の揺動による摺動部材１０３のＹ軸方向の変位分をキャンセルする。

第１クランプ９２は２個のストッパ９１ａとストッパ９１ｂを挟持し、第２クランプ９３は１個のストッパ９１ｃを挟持する。このため、図１１に示すように第１クランプ９２と第２クランプ９３とではストッパ９１を挟持する挟持位置での開口幅が異なることになる。そこで、第１クランプ９２と第２クランプ９３の開口幅は、最も広げた初期位置において予めストッパ挟持位置での寸法の差分を考慮して設定する。具体的には、初期位置において、Ｚ軸に対する第１クランプ９２の中心線がなす角度と、第２クランプ９３の中心線がなす角度を開口幅の違い分だけ異ならせる。

前後方向移動用油圧シリンダ２４、左右方向移動用油圧シリンダ３４、上下方向移動用油圧シリンダ４４、位置決め機構９０のアクチュエータ１０５、及びロック機構８０のアクチュエータ８４の各動作は、図示されないコントローラから、予め設定された作動モードに基づいてそれぞれ出力される駆動信号により、油圧サーボ機構を介して制御される。

以上のように構成されて、次に作用について説明する。

ロック機構８０がロックしている状態では、体験室３は起震装置１によって前後、左右、上下の３軸方向に揺り動かされ、体験室３に被験者が乗って地震を疑似体験することができる。

一方、ロック機構８０がロックを解除した状態では、起震装置１により前後及び左右の揺れは、免震装置７０に吸収されて、体験室３にはほとんど伝達されず、主として起震装置１の上下方向の揺れのみが体験室３に伝達される。

したがって、被験者は、ロック機構８０のロックとロック解除により、免震装置７０の免震効果を比較的に体験することができる。

ロック機構８０をロック解除状態からロック状態にするには、ロック機構８０のロッド８１をブラケット８２の挿入孔に挿入できるよう、起震フレーム４０と床フレーム５との相対位置を所定位置に位置決めする必要がある。

この起震車においては、位置決め機構９０のアクチュエータ１０５を、例えばロッド１０５ａの最伸長位置まで伸長駆動することで、第１クランプ９２と第２クランプ９３を介して起震フレーム４０と床フレーム５との相対位置が所定位置へと自動的に調整される。したがって、アクチュエータ１０５をロッド１０５ａの最伸長位置まで伸長駆動させた後に、ロック機構８０のアクチュエータ８４を伸長させれば、ロッド８１をブラケット８２の挿入孔へスムースに挿入でき、ロック機構８０のロック動作を短時間で容易に行うことができる。

第１のクランプ９２と第２のクランプ９３は、互いに対峙する一対のレバー９２ａ、９３ａを備え、回動手段１００は、レバーの回動中心に設けられたピニオンギア１０１と、このピニオンギア１０１に噛合し、垂直方向に延びるラックギア１０２と、このラックギア１０２が固定され、起動装置１に垂直方向に摺動可能に支持される摺動部材１０３を備えたので、容易な構成で、第１のクランプ９２と第２のクランプ９３とを同期的に回動することができる。

さらに水平方向に配置されたアクチュエータ１０５と、このアクチュエータ１０５の水平方向の伸縮動作を摺動部材１０３の垂直方向の動作に変換するリンク部材１０４とを備えたので、上下方向のスペースを抑制することができ、体験室１の高さを抑制することができる。

また、ロック機構８０が孔部と、この孔部に侵入するロッド８１から構成されるため、簡単な構成で確実に体験室３と起震装置１との水平方向の相対変位を禁止することができる。

免震装置を一対の第１のリニアレール７１と第２のリニアレール７２と、一対のリニアレールの摺動可能に係合するリニアガイドブロック７３により構成したので、簡単な構成で免震装置を構成することができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。例えば、位置決め機構９０がロック機構８０の機能を備えるようにしてもよい。また、起震装置１は体験室３を３軸方向に揺らす装置に限らず、水平方向に揺らす装置であってもよい。さらには、起震装置１を車両のみならず、屋内に固定して地震体験装置として用いてもよい。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明は、起震装置を搭載した起震車に適用することができる。

本発明を適用する起震車の外観図である。起震装置の平面図である。起震装置の正面図である。図５の矢視Ｄ−Ｄの矢視図である。起震装置に床フレームを取り付けた状態の平面図である。起震装置に床フレームを取り付けた状態の左側面図である。（ａ）位置決め装置の平面図、（ｂ）同じく正面図、（ｃ）同じく下面図である。図７の矢視Ａの矢視図である。図７の矢視Ｂ−Ｂの矢視図である。回動機構の詳細図である。第１クランプと第２クランプの挟持位置の違いを説明する図である。

符号の説明

１起震装置
３体験室
５床フレーム
１０サブフレーム
１２リニアレール
２０前後方向移動フレーム
３０左右方向移動フレーム
４０起震フレーム
５０リンク機構
６０連動フレーム
７０免震装置
７１リニアレール
７２リニアレール
７３リニアガイドブロック
８０ロック機構
８１ロッド
８２ブラケット
８３リンク
８４アクチュエータ
８４ａピストンロッド
９０位置決め機構
９１、９１ａ−９１ｃストッパ
９２第１クランプ
９２ａ第１レバー
９３第２クランプ
９３ａ第２レバー
１００回動機構
１０１ピニオンギア
１０２ラックギア
１０３摺動部材
１０４リンク
１０４ａ腕部
１０４ｂ腕部
１０５アクチュエータ
１０５ａロッド

Claims

体験室と、
この体験室を少なくとも水平方向に揺らす起震装置と、
前記起震装置から前記体験室へ伝達される振動を抑制する免震装置と、
前記体験室を前記起震装置に固定的に結合するロック機構と、
前記ロック機構が前記体験室を前記起震装置に固定的に結合するのに先立ち、前記体験室を前記起震装置に対して所定位置に位置決めする位置決め手段とを備え、
前記位置決め手段は、前記体験室に設けられたストッパと、同一面上で略直交するように配置され、前記起震装置に回動可能に支持される第１のクランプと第２のクランプと、これら第１のクランプと第２のクランプが前記ストッパを挟持するように前記第１のクランプと前記第２のクランプを回動する回動手段とを備えることを特徴とする起震車。
前記第１のクランプと前記第２のクランプは、互いに対峙する一対のレバーを備え、
前記回動手段は、前記レバーの回動中心に設けられたピニオンギアと、このピニオンギアに噛合し、垂直方向に延びるラックギアと、このラックギアが固定され、前記起動装置に垂直方向に摺動可能に支持される摺動部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の起震車。
水平方向に配置されたアクチュエータと、
このアクチュエータの水平方向の伸縮動作を前記摺動部材の垂直方向の動作に変換するリンク部材とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の起震車。
前記ロック機構は、前記体験室と前記起震装置のいずれか一方に上下方向に形成された孔部を備え、前記体験室と前記起震装置のいずれか他方に前記孔部に侵入可能に移動する棒状部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の起震車。
前記免震装置は、前記体験室に水平に固定された第１のガイドレールと、この第１のガイドレールと直交する方向に、前記起震装置に水平に固定された第２のガイドレールと、前記第１のガイドレールと前記第２のガイドレールに対してそれぞれ摺動可能に係合するガイドブロックとを備えることを特徴とする請求項１に記載の起震車。