JP2021189229A - シミュレータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで省力化することができるシミュレータ装置を提供する。【解決手段】操縦室の振動を模擬するシミュレータ装置において、前記操縦室と、前記操縦室を振動させる加振器と、前記操縦室が設置される設置部と、前記操縦室との間に設けられ、前記加振器による前記操縦室の振動と共振して、振動を増幅する弾性部材と、前記加振器の振動を制御する制御部と、を備える。また、前記設置部と前記操縦室との間に設けられ、前記操縦室の振動を抑制するダンパを、さらに備える。【選択図】図１

Description

本開示は、操縦室の振動を模擬するシミュレータ装置に関するものである。

従来、シミュレータ装置として、運転手段を備えた振動台と、振動台を支持するサスペンションユニットと、運転状態に応じてサスペンションユニットを介して振動台を振動させる振動発生手段とを備えた疑似体験装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１１４３３１号公報

特許文献１では、振動発生手段により振動台を振動させているため、装置構成が大型化する。また、特許文献１は、車両用の疑似体験装置であることから、例えば、航空機等の大型のフライトシミュレータ装置に適用した場合、振動発生手段を構成するアクチュエータに求められる性能は高くなり、また大型のものとなる。なお、サスペンションユニットは、車両のサスペンションを模擬していることから、サスペンションユニットに設けられるスプリングは振動を吸収するものとなっている。

そこで、本開示は、コンパクトで省力化することができるシミュレータ装置を提供することを課題とする。

本開示のシミュレータ装置は、操縦室の振動を模擬するシミュレータ装置において、前記操縦室と、前記操縦室を振動させる加振器と、前記操縦室が設置される設置部と、前記操縦室との間に設けられ、前記加振器による前記操縦室の振動と共振して、振動を増幅する弾性部材と、前記加振器の振動を制御する制御部と、を備える。

本開示によれば、コンパクトで省力化することができるシミュレータ装置を提供することができる。

図１は、実施形態１に係るシミュレータ装置の説明図である。 図２は、実施形態１に係るシミュレータ装置の模式的な平面図である。 図３は、実施形態２に係るシミュレータ装置の説明図である。 図４は、実施形態２に係るシミュレータ装置の模式的な平面図である。

以下に、本開示に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るシミュレータ装置の説明図である。図２は、実施形態１に係るシミュレータ装置の模式的な平面図である。

実施形態１に係るシミュレータ装置１０は、操縦室の振動を模擬する装置であり、具体的に、航空機の操縦室の振動を模擬するフライトシミュレータである。なお、実施形態１では、シミュレータ装置１０として、フライトシミュレータに適用して説明するが、特に限定されない。操縦室として、車両の運転室（運転席）に適用し、シミュレータ装置１０として、車両用シミュレータに適用してもよい。

シミュレータ装置１０は、設置台（設置部）１１と、操縦室１２と、操縦装置１５と、加振器１６と、弾性部材１７と、ダンパ１８と、視覚装置１９と、制御部２０と、を備えている。

設置台１１は、操縦室１２が設置される台である。操縦室１２は、いわゆるコクピットであり、床面、天面及び側面を有する部屋となっている。操縦室１２には、操作者が座る座席２１が設けられる。座席２１には、操作者に振動を与える座席振動装置２２が設けられている。

操縦装置１５は、座席２１の前方側に設けられ、操作者によって航空機を模擬的に操縦するための装置となっている。操縦装置１５は、制御部２０に接続されており、操作者によって操縦された操縦に関する情報を、制御部２０へ向けて出力している。

加振器１６は、操縦室１２の内部に設けられるとともに、操縦室１２の床面に設けられている。加振器１６は、例えば、慣性型加振器である。また、加振器１６は、床面の隅部、具体的には、床面と側面とが交差する角部に設けられている。加振器１６は、所定の振動数で振動する。加振器１６は、鉛直方向及び水平方向に振動可能となっている。加振器１６は、制御部２０に接続されており、制御部２０によって振動が制御される。

弾性部材１７は、設置台１１と操縦室１２との間に設けられている。弾性部材１７は、座席２１の下方側に設けられる。弾性部材１７は、例えば、コイルバネである。弾性部材１７は、複数設けられている。弾性部材１７の弾性係数（ばね定数）は、操縦室の全重量で決定される固有振動数が、航空機特有の振動数と合致するように設定される。ここで、操縦室の全重量は、操縦室内に設置されるものの重量含む。航空機特有の振動数は、航空機に設けられるガスタービンエンジンの回転による振動や、回転翼機のロータ回転数に起因した振動等を対象としている。このように弾性部材１７の弾性係数を設定することで、操縦室１２は、航空機特有の振動数に対して、共振して振動しやすくなる。また、複数の弾性部材１７は、鉛直方向に弾性変形する弾性部材１７と、水平方向に弾性変形する弾性部材１７とを含む。この時、本実施形態で設定される固有振動数のモードは、上下方向、左右方向、ピッチ方向、ロール方向、ヨー方向の５つの振動モードとなる。つまり、弾性部材１７は、５つのモードについて固有振動数を持つ。シミュレータ装置１０は、航空機特有の振動数の数に合わせて其々設定することで、其々の振動数で共振して振動しやすくなる。また、シミュレータ装置１０は、前後方向の弾性部材を追加すれば、前後方向の固有振動数も追加可能となる。なお、実施形態１では、弾性部材１７として、コイルバネを適用したが、特に限定されない。弾性部材１７として、空気ばねまたは板ばねを適用してもよい。

ダンパ１８は、設置台１１と操縦室１２との間に設けられている。ダンパ１８は、弾性部材１７に隣接して座席２１の下方側に設けられる。ダンパ１８は、操縦室１２の振動が過度に大きくなりすぎないよう抑制する。ダンパ１８は、複数の弾性部材１７に応じて複数設けられている。複数のダンパ１８は、各弾性部材１７に応じた減衰係数となっている。ダンパ１８は、弾性部材１７と同様に、鉛直方向に振動を減衰するダンパ１８と、水平方向に振動を減衰するダンパ１８とを含む。

視覚装置１９は、操縦装置１５を介した操作者の操縦に応じて、航空機の飛行動作に伴う外的環境を表示する表示装置である。視覚装置１９は、例えば、液晶ディスプレイまたはプロジェクター等の表示デバイスである。視覚装置１９は、制御部２０に接続されており、制御部２０によって表示が制御される。

制御部２０は、航空機の飛行動作を模擬しており、航空機の飛行動作に伴う操縦室１２の振動を模擬している。制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の集積回路を含んでいる。制御部２０は、操縦装置１５からの操縦に関する情報に基づいて、航空機の飛行動作を模擬し、模擬した結果として、視覚装置１９に航空機の外的環境を表示したり、座席振動装置２２を振動させたり、加振器１６を振動させたりする。

このようなシミュレータ装置１０において、操作者が操縦装置１５を操作すると、操縦装置１５から操縦に関する情報が制御部２０へ出力される。制御部２０は、操縦に関する情報を取得すると、取得した操縦に関する情報に基づいて、航空機の飛行動作を模擬し、模擬結果として、視覚装置１９に航空機の外的環境を表示する。また、制御部２０は、模擬結果として、座席振動装置２２を振動させる。さらに、制御部２０は、模擬結果として、加振器１６を振動させる。

制御部２０は、所定の振動モードで加振器１６を振動させる。加振器１６が振動すると、加振器１６の振動により操縦室１２が振動する。このとき、弾性部材１７により、操縦室１２が固有振動数で共振することで、操縦室１２の振動が増幅する。なお、ダンパ１８は、操縦室１２の過大な振動を減衰させる。

以上により、シミュレータ装置１０は、加振器１６の振動を弾性部材１７により増幅して、操縦室１２を振動させることができる。このため、シミュレータ装置１０は、振動を発生させるために装置構成を大型化する必要がないことから、コンパクトで省力化された装置とすることができる。

［実施形態２］
次に、図３及び図４を参照して、実施形態２に係るシミュレータ装置３０について説明する。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。

実施形態２のシミュレータ装置３０は、実施形態１の加振器１６に代えて、複数の加振器３１を備えたものとなっている。複数の加振器３１は、実施形態１の加振器１６よりも性能が抑制されたもの、また、小型化されたものとなっている。複数の加振器３１は、実施形態１と同様に、操縦室１２の内部に設けられるとともに、操縦室１２の床面に設けられている。また、加振器３１は、床面の隅部、具体的には、床面と側面とが交差する４つの角部に設けられている。複数の加振器１６は、所定の振動数で同じ振動数となるように振動する。加振器３１は、鉛直方向及び水平方向に振動可能となっている。加振器３１は、制御部２０に接続されており、制御部２０によって振動が制御される。

実施形態２のシミュレータ装置３０において、制御部２０は、所定の振動モードで複数の加振器３１を振動させる。複数の加振器３１が振動すると、複数の加振器３１の振動により操縦室１２が振動する。このとき、弾性部材１７は、操縦室１２の振動に共振することで、操縦室１２の振動を増幅させる。なお、ダンパ１８は、操縦室１２の過大な振動を減衰させる。

なお、複数の加振器３１は、異なる振動数で振動させてもよいし、異なる位相で振動させてもよい。つまり、複数の加振器３１を異なる振動モードで振動させてもよい。この場合、複数の加振器３１のそれぞれは、実施形態１と同じ振動性能となる加振器としてもよい。

以上により、シミュレータ装置３０は、複数の加振器３１の振動を弾性部材１７により増幅して、操縦室１２を振動させることができる。このため、シミュレータ装置３０は、振動を発生させるために装置構成を大型化する必要がないことから、コンパクトで省力化された装置とすることができる。

以上のように、実施形態に記載のシミュレータ装置１０，３０は、例えば、以下のように把握される。

第１の態様に係るシミュレータ装置１０，３０は、操縦室１２の振動を模擬するシミュレータ装置１０，３０において、前記操縦室１２と、前記操縦室１２を振動させる加振器１６，３１と、前記操縦室１２が設置される設置部（設置台１１）と、前記操縦室１２との間に設けられ、前記加振器１６，３１による前記操縦室１２の振動と共振して、振動を増幅する弾性部材１７と、前記加振器１６の振動を制御する制御部２０と、を備える。

この構成によれば、加振器１６，３１の振動を弾性部材１７により増幅して、操縦室１２を振動させることができる。このため、振動を発生させるために装置構成を大型化する必要がないことから、コンパクトで省力化された装置とすることができる。

第２の態様として、前記加振器１６，３１は、前記操縦室１２の内部における床面の隅部に設けられる。

この構成によれば、加振器１６，３１と弾性部材１７との間の長さを長くすることができるため、振動に関するモーメントを大きくすることができ、振動を効率よく発生させることができる。

第３の態様として、前記設置部（設置台１１）と前記操縦室１２との間に設けられ、前記操縦室１２の振動を抑制するダンパ１８を、さらに備える。

この構成によれば、ダンパ１８により操縦室１２の振動を減衰させることができるため、操縦室１２の過大な振動を抑制することができる。

第４の態様として、前記加振器３１は、複数設けられる。

この構成によれば、一つ当たりの加振器３１を小型化することができるため、設置スペースを小さくすることができる。

第５の態様として、模擬される前記操縦室の振動モードは、複数用意され、前記弾性部材は、複数設けられ、複数の前記弾性部材は、複数の前記振動モードに応じた弾性係数となっている。

この構成によれば、複数の振動モードで操縦室１２を振動させることができるため、多様な操縦室１２の振動を模擬することができる。

第６の態様として、前記操縦室は、航空機のコクピットである。

この構成によれば、航空機のコクピットにおける振動を模擬することができる。

１０ シミュレータ装置
１１ 設置台
１２ 操縦室
１５ 操縦装置
１６ 加振器
１７ 弾性部材
１８ ダンパ
１９ 視覚装置
２０ 制御部
２１ 座席
２２ 座席振動装置
３０ シミュレータ装置（実施形態２）
３１ 加振器（実施形態２）

Claims (6)

1. 操縦室の振動を模擬するシミュレータ装置において、
   前記操縦室と、
   前記操縦室を振動させる加振器と、
   前記操縦室が設置される設置部と、前記操縦室との間に設けられ、前記加振器による前記操縦室の振動と共振して、振動を増幅する弾性部材と、
   前記加振器の振動を制御する制御部と、を備えるシミュレータ装置。
2. 前記加振器は、前記操縦室の内部における床面の隅部に設けられる請求項１に記載のシミュレータ装置。
3. 前記設置部と前記操縦室との間に設けられ、前記操縦室の振動を抑制するダンパを、さらに備える請求項１または２に記載のシミュレータ装置。
4. 前記加振器は、複数設けられる請求項１から３のいずれか１項に記載のシミュレータ装置。
5. 模擬される前記操縦室の振動モードは、複数用意され、
   前記弾性部材は、複数設けられ、
   複数の前記弾性部材は、複数の前記振動モードに応じた弾性係数となっている請求項１から４のいずれか１項に記載のシミュレータ装置。
6. 前記操縦室は、航空機のコクピットである請求項１から５のいずれか１項に記載のシミュレータ装置。

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