JP3727866B2 - 電動動揺装置及び該電動動揺装置を用いた模擬体験装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基台と動揺台との間に架設された複数のアクチュエータを選択的に伸縮して動揺台に支持された被動揺部に動揺を付与する電動動揺装置及び該電動動揺装置を用いた模擬体験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
模擬体験装置、例えばドライビングシミュレーション装置は、図９に概要を示すように、床面２上に配設された動揺装置１３０によって傾斜及び動揺が付与される模擬運転室１２０及び仮想視界状況を表示するディスプレイ装置１１０等を備えている。
【０００３】
ディスプレイ装置１１０は、模擬運転室１２０の後方に取り付けられたプロジェクタ１１１と、模擬運転室１２０の前方に配設されて上記プロジェクタ１１１から投映された映像を映し出すスクリーン１１２を備えている。
【０００４】
模擬運転室１２０は、例えば実車の車体を模造したものであって、内部にシートや、ハンドル装置、ペダル類等の実車に倣った模擬操作装置が備えられ、利用者がドア（図示せず）から乗降できるように構成されている。
【０００５】
動揺装置１３０は、図７に示すように床面上に取り付けられた基台１３１と、模擬運転室１２０を支持する揺動台１３２との間に両端が揺動自在に支持されて架設された複数のアクチュエータ１４０を有し、各アクチュエータ１４０を選択的に伸長或いは収縮させることによって動揺台１３２上に取付支持された模擬運転室１２０に種々の傾斜及び動揺を与えるように構成されている。
【０００６】
動揺装置１３０の各アクチュエータ１４０は、図８に示すように、基台１３１に取り付けられる第１自在継手１４１と動揺台１３２に取り付けられる第２自在継手１４２とを有し、第１自在継手１４１と第２自在継手１４２との間に伸縮部１４１が掛け渡されている。
【０００７】
伸縮部１４４は、第１自在継手１４１に設けられたケーシング１４３に基端がベアリングを介して回転自在に支持されたスクリューシャフト１４６と、第２自在継手１４２に基端が設けられた円筒状のスリーブ１４７と、スクリューシャフト１４６の外周に形成された螺旋状のボール溝１４６ａとスリーブ１４７の先端内周に形成された螺旋状のボール溝１４７ａとの間に嵌合するボール１４８とからなるボールねじ機構によって形成されている。
【０００８】
ケーシング１４３は、スクリューシャフト１４６に対して平行配置される回転子１５１を備えた正逆回転可能な電動モータ１５０を取付支持すると共に、電動モータ１５０からの動力をスクリューシャフト１４６に伝達する伝動機構１５５が収容されている。
【０００９】
そして、電動モータ１５０を正逆回転することによって、伝動機構１５５の歯車諸元に従って減速してスクリューシャフト１４６が正逆回転駆動されて、ボール溝１４６ａ、１４７ａ、ボール１４８によって螺合するスリーブ１４７が移動して図８（ａ）に示す収縮状態と図８（ｂ）に示す伸長状態の間で伸縮するように構成されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記動揺装置１３０によると、基台１３１と動揺台１３２との間に架設された複数のアクチュエータ１４０を、選択的に伸長或いは収縮させることによって支持台１３２上に取付支持された模擬運転室１２０に種々の傾斜及び動揺を付与することができる。
【００１１】
しかし、各アクチュエータ１４０は、スクリューシャフト１４６の基端部と電動モータ１５０との間に介装された伝動機構１５５によってスクリューシャフト１４６に螺合するスリーブ１４７の移動量が制限されてアクチュエータ１４０の十分な収縮が達成できず、また、電動モータ１５０がスクリューシャフト１４６に対して偏倚しかつ第１自在継手１４１に配設されることに起因して、基台１３１に対するアクチュエータ１４０の傾倒角度が制限され、基台１３１と動揺台１３２との間に大きな高さ寸法を要しして設計の自由度が制限される。
【００１２】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、基台と動揺台との間に架設された複数のアクチュエータを選択的に伸縮して動揺台に支持された被動揺部に動揺を付与する電動動揺装置において、各アクチュエータの十分な傾倒角度が得られる電動動揺装置及び該電動動揺装置を用いた模擬体験装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の電動動揺装置の発明は、設置部に設けられる基台と動揺台との間に複数のアクチュエータを架設し、該各アクチュエータを選択的に伸縮して上記動揺台に支持された被動揺部に動揺を付与する電動動揺装置において、上記各アクチュエータは、自在継手を介して上記基台及び動揺台のいずれか一方に基端部が取付支持されたラック軸と、自在継手を介して上記基台及び動揺台の他方に基端が取付支持され上記ラック軸が移動自在に挿通する筒状のギヤボックスと、該ギヤボックスに回転自在に軸支されて上記ラック軸と交差して噛合するピニオン軸と、上記ラック軸と交差する方向に延在する回転軸を有し伝動機構を介して上記ピニオン軸を正逆回転駆動する上記ギヤボックスに配設された電動モータとを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１の発明によると、自在継手を介して基台及び動揺台のいずれか一方に基端部が取付支持されラック軸と、自在継手を介して他方に基端が取付支持されてラック軸が移動自在に挿通する筒状のギヤボックスと、このギヤボックスに回転自在に軸支されてラック軸と噛合するピニオン軸と、ラック軸と交差する方向に延在する回転軸心を有してギヤボックスに配設された電動モータによって構成することから、収縮状態においてラック軸が筒状のギヤボックスを貫通してラック軸の移動量が確保できる。即ちアクチュエータのストロークが確保でき、かつ自在継手に延設された筒状のギヤボックスに電動モータをラック軸と交差する方向に延在して配設することから、基台と電動モータとの間隔が確保され、基台に対するアクチュエータの傾倒範囲の増大が確保できる。
【００１５】
この結果、動揺台の最下位置と最高位置との間の増大が可能になる一方、電動動揺装置の大型化を伴うことなく大きな電動モータの配置が可能になり、高出力の電動動揺装置が得られる。また、昇降範囲が同じ電動動揺装置にあっては電動動揺装置のコンパクト及び軽量化が得られ、電動動揺装置の設置スペースを抑制することができる。
【００１６】
また、ピニオン軸とラック軸の歯車諸元によって大きな減速比が得られ、電動モータの出力に比べ電動動揺装置の大きな出力が得られ、より小型の電動モータの使用が可能になり、基台に対するアクチュエータの傾倒範囲の増大が期待でき一層の電動動揺装置のコンパクト及び軽量化が可能になる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１の電動動揺装置において、上記伝動機構は、
上記ピニオン軸の一端に取り付けられたウォームホイールと、該ウォームホイールに噛合すると共に上記電動モータによって正逆回転されるウォームとを備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項２の発明によると、電動モータのピニオン軸へ回転を伝動する伝動機構が、ピニオン軸に取り付けられたウォームホイールと、電動モータによって正逆回転するウォームを備えることから、これらの噛合によって更に大きな減速比が得られ、より小型の電動モータの使用が可能になり、かつ電動動揺装置のコンパクト及び軽量化が得られる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項２の電動動揺装置において、更に、ピニオン軸の他端に連結されてラック軸の位置を検出するロータリエンコーダが上記ギヤボックスに配設されたことを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明によると、ピニオン軸の他端側にロータリエンコーダを配置することから、電動モータや伝動機構に影響されることなくロータリエンコーダの設置スペースが容易に確保できる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項３の電動動揺装置において、上記電動モータ及びウォームが上記ギヤボックスに脱着可能に取り付けられた電動モータ取付ベースに配設され、かつ上記ロータリエンコーダが上記ギヤボックスに上記電動モータ取付ベースと独立して脱着可能に取り付けられたセンサハウジングに配設されたことを特徴とする。
【００２２】
請求項４の発明によると、予め電動モータ及びウォームを電動モータ取付ベースに組み付け、同様にロータリエンコーダを予めセンサハウジングに組み付けてからギヤボックスに組付ける、いわゆるサブアッセンブリが可能になり組立作業性に優れると共に、互いに影響されることなく単独で脱着することが可能になり、電動モータ及びロータリエンコーダの交換等のメンテナンス作業が容易になる。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかの電動動揺装置において、上記ギヤボックスの基端は、該ギヤボックスの基端から突出する上記ラック軸の先端部の挿入を許容する筒状の支持管を介在して上記自在継手に結合されたことを特徴とする。
【００２４】
請求項５の発明によると、ギヤボックスの基端をラック軸の先端部の挿入を許容する筒状の支持管を介して自在継手に結合することから、ラック軸の移動量、即ちアクチュエータのストロークがより確保でき、かつギヤボックスのコンパクト及び軽量化が確保できる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかの電動動揺装置において、上記ラック軸の上記先端部が自在継手に当接してアクチュエータの収縮端を規制することを特徴とする。
【００２６】
請求項６の発明によると、自在継手にラック軸の先端部を当接することによってアクチュエータの収縮端を規制することから、別途アクチュエータの収縮端を規制する規制手段を要することなく、構成の簡素化が得られる。
【００２７】
請求項７に記載の模擬体験装置の発明は、上記請求項１〜６のいずれかに記載の電動動揺装置を用いたことを特徴とする。
【００２８】
請求項７の発明によると、模擬体験装置の動揺装置として請求項１〜６のいずれかに記載の模擬体験装置を用いることによって、電動装置がコンパクトでかつ軽量であることから、模擬体験装置の軽量及びコンパクト化が期待でき、必要設置スペースの削減が得られることと相俟ってその取り扱い性に優れた模擬体験装置が可能になる。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、請求項７の模擬体験装置において、上記被揺動部は、乗降可能な模擬運転室であることを特徴とする。
【００３０】
請求項８の発明によると、被動揺部が乗降可能な模擬運転室である場合において、擬運転室が比較的低位置に配置することが可能になり、乗降性に優れると共に安定性の向上が得られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下本発明による電動動揺装置及び模擬体験装置の実施の形態をドライビングシミュレーション装置を例に図を参照して説明する。
【００３２】
ドライビングシミュレーション装置１は、図９にに点鎖線で示すように、設置部となる床面２上に電動動揺装置２０によって傾斜及び動揺が付与させる被動揺部となる模擬運転室１０が配設され、かつ模擬運転室１０からの仮想視界状況を表示するディスプレイ装置６０等を備えている。
【００３３】
模擬運転室１０には、例えば実車の車体を模造したものであって、内部にはシートや、ハンドル装置、操作ペダル等の実車に倣った模擬操作装置が備えられ、利用者がドア（図示せず）を開閉して乗降できるように構成されている。
【００３４】
電動動揺装置２０は、図１に側面図を示し図２に平面図を示すように、略中空六角形の板状に形成されて床面２上に配置される基台２１と、この基台２１と模擬運転室１０を支持する動揺台２５との間に両端が首振可能に均等配分されて架設された複数、本実施の形態では６本のアクチュエータ３０を有している。
【００３５】
各アクチュエータ３０は、例えば図１及び図２に示すように、基台２１に形成された取付部２２と動揺台２５に形成された取付部２６との間に各軸線３０ａが互いに異なる方向に延在するように傾斜して架設され、各アクチュエータ３０を収縮させて図１に示すように動揺台２５を下降させた最下位置と各アクチュエータ３０を伸長させて仮想線２５ａで示すように動揺台２５を上昇させた最高位置との間で、実車の走行に伴う車体の傾斜及び動揺等に倣った仮想走行特性データに基づく制御装置からの指示に従って各アクチュエータ３０を選択的に伸長或いは収縮させることにより動揺台２５を傾斜及び動揺させ、動揺台２５上に配設された模擬運転室１０に揺動を付与すると共に、模擬運転室１０に設けられた振動発生装置（図示せず）によって模擬運転室１０に振動を与えるように構成されている。
【００３６】
各アクチュエータ３０は、基台２１に形成された取付部２２に連結される第１自在継手となるユニバーサルジョイント３１と、動揺台２５に形成された取付部２６に連結される第２自在継手となるボールジョイント３２と、これらユニバーサルジョイント３１とボールジョイント３２との間に配置される伸縮部３３を有している。
【００３７】
図３にアクチュエータ３０の側面図を示しかつ、図４に図３のＡ矢視図を示すように、伸縮部３３は、ユニバーサルジョイント３１に基端が結合されてアクチュエータ３１の軸線３０ａ方向に沿って延在する中空状の支持管３４を有し、支持管３４の先端に伸縮機構３５及び電動モータ５０が配設されている。
【００３８】
伸縮機構３５は、ブラケット３６によって支持管３４に取付支持され、かつ支持管３４の先端に基端３７ａが接合されて軸線３０ａ方向に延在する円筒状のギヤボックス３７を有している。ギヤボックス３７内には、軸線方向３０ａに沿って往復移動自在にラック軸３８が挿通して支持され、ラック軸３８の先端部３８ａがギヤボックス３７の基端３７ａから延出して支持管３４内に挿入する一方、基端部３８ｂがギヤボックス３７の先端３７ｂから突出してボールジョイント３２に連結されている。なお、ギヤボックス３７の先端３７ｂとラック軸３８の基端部３８ｂとの間はゴムブーツ３９によって防水及び防塵処理が施されている。
【００３９】
ギヤボックス３７には、その中間部に図５に図３のＩ−Ｉ線断面図を示し、かつ図６に図４のＩＩ−ＩＩ線断面図を示すようにラック軸３８と交差して噛合するピニオン軸４０が配設され、ピニオン軸４０はギヤボックス３７に互いに脱着可能に取り付けられた中空状のセンサハウジング４１及び電動モータ取付ベース４２に各々配設されたベアリング４３及び４４によって回転自在に支持されている。
【００４０】
ピニオン軸４０の一端にはウォームホイール４５が取り付けられ、かつ図５に示すように電動モータ取付ベース４２にベアリング４６によって回転自在に軸支されたウォーム４７と噛合している。このウォーム４７と同軸上に電動モータ５０の回転軸５１が配置されて連結され、電動モータ５０の回転をウォーム４７とウォームホイール４５によって形成された伝動機構を介してピニオン軸４０に伝動するように構成されている。電動モータ５０は、電動モータ取付ベース４２に配設されて図１及び図２に示すようにその回転軸心５０ａがアクチュエータ３０の軸線方向３０ａと交差、即ちラック軸３０と交差する略水平方向に延在した状態で電動動揺装置２０の中心側に突出するように配置されている。
【００４１】
また、図６に示すようにピニオン軸４０と同軸上でセンサハウジング４１にロータリエンコーダ５２が配設され、ロータリエンコーダ５２とピニオン軸４０の他端とは連結軸５３によって連結されている。
【００４２】
電気モータ５０が正逆回転するとウォーム４７が回転し、歯車諸元に従って減速してウォームホイール４５が回転し、ピニオン軸４０が正逆回転駆動されてピニオン軸４０に噛み合うラック軸３８を軸線３０ａ方向に沿って直線往復運動させる。一方、ピニオン軸４０は連結軸５３を介してロータリエンコーダ５２を回転させ、その回転数によりラック軸３８の位置が求められ、ロータリエンコーダ５２によって求められたラック軸３８の位置は、フィードバック信号として電動モータ５０の制御に使用される。
【００４３】
また、図６に示すようにギヤボックス３７に形成されたスリーブ装着孔３７ｃに装着される半割形状の一対のスリーブ５４の先端５４ａをスプリング５５によってラック軸３８に圧接することによって、ラック軸３８の撓み等の湾曲変形を抑制してピニオン軸４０とラック軸３８の円滑な噛み合いを確保し、電動モータ５０によるアクチュエータ３０の滑らかな伸縮作動を確保している。更に、支持管３４の基端近傍にリミットスイッチ５６が設けらる一方、ラック軸３８の先端部３８ａにリミットスイッチ５６を作動させるスイッチ作動部５７が設けられている。
【００４４】
そして、電動モータ５０を正転或いは逆回転することによって、ウォーム４７が回転して歯車諸元に従ってウォームホイール４５を介して減速してピニオン軸４０を回転駆動し、ピニオン軸４０に噛み合うラック軸３８を収縮状態と伸長状態との間で円滑に移動させる。アクチュエータ３０を収縮端位置まで収縮させた際、図４に仮想線で示すようにラック軸３８の先端部３８ａがユニバーサルジョイント３１に当接して収縮端が規制されると共に、スイッチ作動部５７によってリミットスイッチ５６が作動するように構成されている。このユニバーサルジョイント３１にラック軸３８の先端部３８ａを当接させて収縮端を規制することによって、別途アクチュエータ３０の収縮端を規制する規制手段を設ける必要がなくなり構成の簡素化を図っている。
【００４５】
このように構成された電動動揺装置２０によると、収縮状態においてラック軸３０の先端部３８ａが支持管３４内を移動してユニバーサルジョイント３１に達することから、ラック軸３０の移動量、即ち十分な有効ストロークが確保でき、かつ電動モータ５０がユニバーサルジョイント３１に取り付けられた支持管３４を介在して取り付けられたギヤボックス３７に設けられた電動モータ取付ベース４２に配設されることから、基台２１と電動モータ５０との間隔が大きく、しかも電動モータ５０の回転軸線５０ａが電動動揺装置２０の中心側に突出するように配置することと相俟って、基台２１と電動モータ５０の当接が有効的に回避されて基台２１に対するアクチュエータ３０の傾倒範囲の増大が確保できる。
【００４６】
この結果、電動動揺装置２０の動揺台２５を図１に示す最下位置と仮想線２５ａで示す最高位置と昇降範囲Ｌの増大が可能になる。換言すると、最下位置と最高位置との間の昇降範囲Ｌを同一に設定する場合には、最下位置及び最高位置を各々低位置に設定することができる。
【００４７】
一方、電動動揺装置２０の大型化を伴うことなく大きな電動モータ５０の配置が容易になり、高出力の電動動揺装置２０が得られ、出力当たりの製造コストの抑制が期待できる。換言すると、同出力の電動動揺装置２０にあっては、電動動揺装置２０のコンパクト及び軽量化が得られ、電動動揺装置２０の設置スペースを抑制することができる。
【００４８】
また、電動モータ５０によって回転駆動されるウォーム４７とウォームホイール４５との歯車諸元及びピニオン軸４０とラック軸３８の歯車諸元によって大きな減速比が得られ、電動モータ５０の出力に比べ大きな電動動揺装置２０の出力が得られ、より小型の電動モータ５０の使用が可能になり、更に基台２に対するアクチュエータ３０の傾倒範囲の増大が期待できると共に電動動揺装置２０のコンパクト及び軽量化が期待できる。
【００４９】
一方、電動モータ５０とロータリエンコーダ５２が各々分離してギヤボックス３７に各々独立して脱着可能に取り付けられた電動モータ取付ベース４２及びセンサハウジング４１を介してギヤボックス３７に取り付けられることから、予め電動モータ５０及びウォーム４７等を電動モータ取付ベース４２に組み付け、同様にロータリエンコーダ５２を予めセンサハウジング４１に組み付けてからギヤボックス３７に組付ける、いわゆるサブアッセンブリが可能になり組立作業性に優れると共に、互いに影響することなく単独で脱着することが可能になり、電動モータ５０及びロータリエンコーダ５２の交換等のメンテナンス作業が容易になり、メンテナンスコストの低減が期待できる。
【００５０】
また、ギヤボックス３７の基端３７ａをラック軸３８の先端部３８ａの挿入を許容する筒状の支持管３４を介してユニバーサルジョイント３１に結合することから、ラック軸３８の移動量、即ちアクチュエータ３０のストロークがより容易に確保でき、かつギヤボックス３７のコンパクト及び軽量化が期待できる。
【００５１】
ディスプレイ装置６０は、例えば、模擬運転室１０の後方で建屋の上部に取り付けられたプロジェクタ６１と、模擬運転室１０の前方に配設され、かつ上記プロジェクタ６１から投影された映像を映し出すスクリーン６２等によって形成されている。
【００５２】
次に、このように構成されたドライビングシミュレーション装置１の作用について説明する。
【００５３】
ドライビングシミュレーション１の使用に先行して、電動動揺装置２０の各アクチュエータ３０を収縮させて図１に示す最下位置まで動揺台２５を下降させて模擬運転室１０を乗降位置に待機させる。
【００５４】
この各アクチュエータ３０の収縮は、各アクチュエータ３０に設けられた電動モータ５０を正転或いは逆回転することによって、ウォーム４７を回転してウォームホイール４５に連結されたピニオン軸４０を回転駆動し、ピニオン軸４０に噛み合うラック軸３８を収縮端位置まで収縮させるとラック軸３８の先端部３８ａがユニバーサルジョイント３１に当接して収縮端が規制されると共に、スイッチ作動部５６によるリミットスイッチ５５の作動により電動モータ５０が停止することによってなされる。このようにして乗降位置となる最下位置まで下降して待機する模擬運転室１０内に利用者が搭乗する。
【００５５】
しかる後、操作室（図示せず）内のオペレータによる開始操作、或いは模擬運転室１０内の利用者による開始操作に伴う信号により仮想視界状態データ等に基づく制御装置からの指示によって、ディスプレイ装置６０のプロジェクタ６１からスクリーン６２に模擬運転室１０のシートに着座した利用者の前方視界として仮想走行時の道路や周辺風景等の仮想視界が映し出される。
【００５６】
そして、シートに着座した利用者は、スクリーン６２に映し出された前方の仮想視界状態を目視ながら上記模擬運転室１０に設けられたハンドル装置やペダル類等の操作装置を操作する。
【００５７】
同時に、ハンドル装置やペダル類等の操作装置の作動に従って、車体の傾斜や振動等の仮想車体走行特性データに基づく制御装置の指示に従って、各アクチュエータ３０の電動モータ５０を選択的に正逆回転制御して、各アクチュエータ３０の伸長及び収縮を繰り返すことによって、動揺台２５を図１に示す最下位置と仮想線２５ａで示す最高位置との間で揺動させ、模擬運転室１０を種々方向に傾斜及び動揺すると共に、模擬運転室１０に設けられた振動発生装置によって模擬運転室１０に振動を付与する。
【００５８】
従って、模擬運転室１０の前方に設けられたスクリーン６１に仮想走行時の道路や周辺風景等の仮想視界状況が映し出され、かつ電動動揺装置２０による十分な動揺範囲が確保された状態で、かつ十分に確保された電動動揺装置２０の出力によって模擬運転室１０に揺動が付与されることから、模擬運転室１０に搭乗している利用者に恰も実車を運転しているかのような臨場感が与えられる。
【００５９】
しかる後、操作室内のオペレータによる操作、或いは模擬運転室１０内の利用者による操作に伴う信号により各アクチュエータ３０の電動モータ５０によって各アクチュエータ３０を収縮させて図１に示す最下位置に動揺台２５を下降させてアクチュエータ３０の収縮及び振動発生装置を停止する。そして模擬運転室１０に搭乗している利用者は模擬運転室１０から降りる。
【００６０】
このように構成されたドライビングシミュレーション装置１によると、電動装置２０がコンパクトでかつ軽量であることから、電動動揺装置２０の設置スペースを抑制することができ、ドライビングシミュレーション装置１の軽量及びコンパクト化が期待できる。また必要設置スペースの削減が得られることと相俟ってその取り扱い性に優れ、かつ電動動揺装置２０における動揺台２５の最下位置及び最高位置を従来より低位置に設定することが可能になり、模擬運転室１０を安定した状態で動揺を付与することが可能になると共に、模擬運転室１０への乗降性が向上する。
【００６１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では支持管３４側を第１自在継手を介して基台２１に取り付け、かつラック軸３０の基端部３８ｂ側を第２自在継手を介して揺動台２５に取り付けたが、支持管３４側を第２自在継手を介して動揺台２５に、かつラック軸３０の基端部３８ｂ側を第１自在継手を介して基台２１側に取り付けることも可能である。
【００６２】
また、上記実施の形態では支持管３４とギヤボックス３７を別体に形成したが、支持管３４とギヤボックス３７を一体形成することによって構成部品点数の削減及び構成の簡素化を図ることも可能である。アクチュエータ３０は６本に限定されることなく、他の複数本に変更することも可能である。更に、電動動揺装置２０をドライビングシミュレーション装置１に適用した場合を例に説明したが、航空機の模擬操縦を体験させる訓練装置や遊戯装置等の模擬体験装置に広く適用することも可能である。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明した本発明の電動動揺装置によると、基台と動揺台との間に選択的に伸縮する複数のアクチュエータを架設して動揺台に支持された被動揺部に動揺を付与する電動動揺装置において、各アクチュエータを、自在継手を介して基台及び動揺台の一方に基端部が取付支持されラック軸と、自在継手を介して他方に基端が取付支持されてラック軸が移動自在に挿通する筒状のギヤボックスと、このギヤボックスに回転自在に軸支されてラック軸と噛合するピニオン軸及びラック軸と交差する方向に延在する回転軸を有する電動モータによって構成することによって、アクチュエータのストロークが確保でき、かつ基台と電動モータとの間隔が確保され、基台に対するアクチュエータの傾倒範囲の増大が確保できる。
【００６４】
この結果、動揺台の最下位置と最高位置と昇降範囲の増大が可能になる一方、電動動揺装置の大型化を伴うことなく大きな電動モータの配置が可能になり、高出力の電動動揺装置が得られる。また、同出力の電動動揺装置にあっては電動動揺装置のコンパクト及び軽量化が得られ、電動動揺装置の設置スペースを抑制することができる。
【００６５】
また、この電動動揺装置を用いた模擬体験装置は、電動装置がコンパクトでかつ軽量であることから、模擬体験装置の軽量及びコンパクト化が期待でき、必要設置スペースの削減が得られることと相俟ってその取り扱い性に優れた模擬体験装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動動揺装置の実施の形態の概要を示す側面図である。
【図２】同じく、電動動揺装置の平面図である。
【図３】同じく、アクチュエータの側面図である。
【図４】同じく、図３のＡ矢視図である。
【図５】同じく、図３のＩ−Ｉ線断面図である。
【図６】同じく、図４のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図７】従来の電動動揺装置の説明図である。
【図８】同じく、従来のアクチュエータの説明図であり、（ａ）はアクチュエータの収縮状態を示し、（ｂ）は伸長状態を示している。
【図９】ドライビングシミュレーション装置の概要説明図である。
【符号の説明】
１ ドライビングシミュレーション装置（模擬体験装置）
２ 床面（設置部）
１０ 模擬運転室（被揺動部）
２０ 電動動揺装置
２１ 基台
２５ 動揺台
３０ アクチュエータ
３０ａ 軸線
３１ ユニバーサルジョイント（自在継手）
３２ ボールジョイント（自在継手）
３３ 伸縮部
３４ 支持管
３５ 伸縮機構
３７ ギヤボックス
３７ａ 基端
３７ｂ 先端
３８ ラック軸
３８ａ 先端部
３８ｂ 基端部
４０ ピニオン軸
４１ センサハウジング
４２ 電動モータ取付ベース
４５ ウォームホイル
４７ ウォーム
５０ 電動モータ
５０ａ 回転軸心
５２ ロータリエンコーダ
【発明の属する技術分野】
本発明は、基台と動揺台との間に架設された複数のアクチュエータを選択的に伸縮して動揺台に支持された被動揺部に動揺を付与する電動動揺装置及び該電動動揺装置を用いた模擬体験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
模擬体験装置、例えばドライビングシミュレーション装置は、図９に概要を示すように、床面２上に配設された動揺装置１３０によって傾斜及び動揺が付与される模擬運転室１２０及び仮想視界状況を表示するディスプレイ装置１１０等を備えている。
【０００３】
ディスプレイ装置１１０は、模擬運転室１２０の後方に取り付けられたプロジェクタ１１１と、模擬運転室１２０の前方に配設されて上記プロジェクタ１１１から投映された映像を映し出すスクリーン１１２を備えている。
【０００４】
模擬運転室１２０は、例えば実車の車体を模造したものであって、内部にシートや、ハンドル装置、ペダル類等の実車に倣った模擬操作装置が備えられ、利用者がドア（図示せず）から乗降できるように構成されている。
【０００５】
動揺装置１３０は、図７に示すように床面上に取り付けられた基台１３１と、模擬運転室１２０を支持する揺動台１３２との間に両端が揺動自在に支持されて架設された複数のアクチュエータ１４０を有し、各アクチュエータ１４０を選択的に伸長或いは収縮させることによって動揺台１３２上に取付支持された模擬運転室１２０に種々の傾斜及び動揺を与えるように構成されている。
【０００６】
動揺装置１３０の各アクチュエータ１４０は、図８に示すように、基台１３１に取り付けられる第１自在継手１４１と動揺台１３２に取り付けられる第２自在継手１４２とを有し、第１自在継手１４１と第２自在継手１４２との間に伸縮部１４１が掛け渡されている。
【０００７】
伸縮部１４４は、第１自在継手１４１に設けられたケーシング１４３に基端がベアリングを介して回転自在に支持されたスクリューシャフト１４６と、第２自在継手１４２に基端が設けられた円筒状のスリーブ１４７と、スクリューシャフト１４６の外周に形成された螺旋状のボール溝１４６ａとスリーブ１４７の先端内周に形成された螺旋状のボール溝１４７ａとの間に嵌合するボール１４８とからなるボールねじ機構によって形成されている。
【０００８】
ケーシング１４３は、スクリューシャフト１４６に対して平行配置される回転子１５１を備えた正逆回転可能な電動モータ１５０を取付支持すると共に、電動モータ１５０からの動力をスクリューシャフト１４６に伝達する伝動機構１５５が収容されている。
【０００９】
そして、電動モータ１５０を正逆回転することによって、伝動機構１５５の歯車諸元に従って減速してスクリューシャフト１４６が正逆回転駆動されて、ボール溝１４６ａ、１４７ａ、ボール１４８によって螺合するスリーブ１４７が移動して図８（ａ）に示す収縮状態と図８（ｂ）に示す伸長状態の間で伸縮するように構成されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記動揺装置１３０によると、基台１３１と動揺台１３２との間に架設された複数のアクチュエータ１４０を、選択的に伸長或いは収縮させることによって支持台１３２上に取付支持された模擬運転室１２０に種々の傾斜及び動揺を付与することができる。
【００１１】
しかし、各アクチュエータ１４０は、スクリューシャフト１４６の基端部と電動モータ１５０との間に介装された伝動機構１５５によってスクリューシャフト１４６に螺合するスリーブ１４７の移動量が制限されてアクチュエータ１４０の十分な収縮が達成できず、また、電動モータ１５０がスクリューシャフト１４６に対して偏倚しかつ第１自在継手１４１に配設されることに起因して、基台１３１に対するアクチュエータ１４０の傾倒角度が制限され、基台１３１と動揺台１３２との間に大きな高さ寸法を要しして設計の自由度が制限される。
【００１２】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、基台と動揺台との間に架設された複数のアクチュエータを選択的に伸縮して動揺台に支持された被動揺部に動揺を付与する電動動揺装置において、各アクチュエータの十分な傾倒角度が得られる電動動揺装置及び該電動動揺装置を用いた模擬体験装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の電動動揺装置の発明は、設置部に設けられる基台と動揺台との間に複数のアクチュエータを架設し、該各アクチュエータを選択的に伸縮して上記動揺台に支持された被動揺部に動揺を付与する電動動揺装置において、上記各アクチュエータは、自在継手を介して上記基台及び動揺台のいずれか一方に基端部が取付支持されたラック軸と、自在継手を介して上記基台及び動揺台の他方に基端が取付支持され上記ラック軸が移動自在に挿通する筒状のギヤボックスと、該ギヤボックスに回転自在に軸支されて上記ラック軸と交差して噛合するピニオン軸と、上記ラック軸と交差する方向に延在する回転軸を有し伝動機構を介して上記ピニオン軸を正逆回転駆動する上記ギヤボックスに配設された電動モータとを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１の発明によると、自在継手を介して基台及び動揺台のいずれか一方に基端部が取付支持されラック軸と、自在継手を介して他方に基端が取付支持されてラック軸が移動自在に挿通する筒状のギヤボックスと、このギヤボックスに回転自在に軸支されてラック軸と噛合するピニオン軸と、ラック軸と交差する方向に延在する回転軸心を有してギヤボックスに配設された電動モータによって構成することから、収縮状態においてラック軸が筒状のギヤボックスを貫通してラック軸の移動量が確保できる。即ちアクチュエータのストロークが確保でき、かつ自在継手に延設された筒状のギヤボックスに電動モータをラック軸と交差する方向に延在して配設することから、基台と電動モータとの間隔が確保され、基台に対するアクチュエータの傾倒範囲の増大が確保できる。
【００１５】
この結果、動揺台の最下位置と最高位置との間の増大が可能になる一方、電動動揺装置の大型化を伴うことなく大きな電動モータの配置が可能になり、高出力の電動動揺装置が得られる。また、昇降範囲が同じ電動動揺装置にあっては電動動揺装置のコンパクト及び軽量化が得られ、電動動揺装置の設置スペースを抑制することができる。
【００１６】
また、ピニオン軸とラック軸の歯車諸元によって大きな減速比が得られ、電動モータの出力に比べ電動動揺装置の大きな出力が得られ、より小型の電動モータの使用が可能になり、基台に対するアクチュエータの傾倒範囲の増大が期待でき一層の電動動揺装置のコンパクト及び軽量化が可能になる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１の電動動揺装置において、上記伝動機構は、
上記ピニオン軸の一端に取り付けられたウォームホイールと、該ウォームホイールに噛合すると共に上記電動モータによって正逆回転されるウォームとを備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項２の発明によると、電動モータのピニオン軸へ回転を伝動する伝動機構が、ピニオン軸に取り付けられたウォームホイールと、電動モータによって正逆回転するウォームを備えることから、これらの噛合によって更に大きな減速比が得られ、より小型の電動モータの使用が可能になり、かつ電動動揺装置のコンパクト及び軽量化が得られる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項２の電動動揺装置において、更に、ピニオン軸の他端に連結されてラック軸の位置を検出するロータリエンコーダが上記ギヤボックスに配設されたことを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明によると、ピニオン軸の他端側にロータリエンコーダを配置することから、電動モータや伝動機構に影響されることなくロータリエンコーダの設置スペースが容易に確保できる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項３の電動動揺装置において、上記電動モータ及びウォームが上記ギヤボックスに脱着可能に取り付けられた電動モータ取付ベースに配設され、かつ上記ロータリエンコーダが上記ギヤボックスに上記電動モータ取付ベースと独立して脱着可能に取り付けられたセンサハウジングに配設されたことを特徴とする。
【００２２】
請求項４の発明によると、予め電動モータ及びウォームを電動モータ取付ベースに組み付け、同様にロータリエンコーダを予めセンサハウジングに組み付けてからギヤボックスに組付ける、いわゆるサブアッセンブリが可能になり組立作業性に優れると共に、互いに影響されることなく単独で脱着することが可能になり、電動モータ及びロータリエンコーダの交換等のメンテナンス作業が容易になる。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかの電動動揺装置において、上記ギヤボックスの基端は、該ギヤボックスの基端から突出する上記ラック軸の先端部の挿入を許容する筒状の支持管を介在して上記自在継手に結合されたことを特徴とする。
【００２４】
請求項５の発明によると、ギヤボックスの基端をラック軸の先端部の挿入を許容する筒状の支持管を介して自在継手に結合することから、ラック軸の移動量、即ちアクチュエータのストロークがより確保でき、かつギヤボックスのコンパクト及び軽量化が確保できる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかの電動動揺装置において、上記ラック軸の上記先端部が自在継手に当接してアクチュエータの収縮端を規制することを特徴とする。
【００２６】
請求項６の発明によると、自在継手にラック軸の先端部を当接することによってアクチュエータの収縮端を規制することから、別途アクチュエータの収縮端を規制する規制手段を要することなく、構成の簡素化が得られる。
【００２７】
請求項７に記載の模擬体験装置の発明は、上記請求項１〜６のいずれかに記載の電動動揺装置を用いたことを特徴とする。
【００２８】
請求項７の発明によると、模擬体験装置の動揺装置として請求項１〜６のいずれかに記載の模擬体験装置を用いることによって、電動装置がコンパクトでかつ軽量であることから、模擬体験装置の軽量及びコンパクト化が期待でき、必要設置スペースの削減が得られることと相俟ってその取り扱い性に優れた模擬体験装置が可能になる。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、請求項７の模擬体験装置において、上記被揺動部は、乗降可能な模擬運転室であることを特徴とする。
【００３０】
請求項８の発明によると、被動揺部が乗降可能な模擬運転室である場合において、擬運転室が比較的低位置に配置することが可能になり、乗降性に優れると共に安定性の向上が得られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下本発明による電動動揺装置及び模擬体験装置の実施の形態をドライビングシミュレーション装置を例に図を参照して説明する。
【００３２】
ドライビングシミュレーション装置１は、図９にに点鎖線で示すように、設置部となる床面２上に電動動揺装置２０によって傾斜及び動揺が付与させる被動揺部となる模擬運転室１０が配設され、かつ模擬運転室１０からの仮想視界状況を表示するディスプレイ装置６０等を備えている。
【００３３】
模擬運転室１０には、例えば実車の車体を模造したものであって、内部にはシートや、ハンドル装置、操作ペダル等の実車に倣った模擬操作装置が備えられ、利用者がドア（図示せず）を開閉して乗降できるように構成されている。
【００３４】
電動動揺装置２０は、図１に側面図を示し図２に平面図を示すように、略中空六角形の板状に形成されて床面２上に配置される基台２１と、この基台２１と模擬運転室１０を支持する動揺台２５との間に両端が首振可能に均等配分されて架設された複数、本実施の形態では６本のアクチュエータ３０を有している。
【００３５】
各アクチュエータ３０は、例えば図１及び図２に示すように、基台２１に形成された取付部２２と動揺台２５に形成された取付部２６との間に各軸線３０ａが互いに異なる方向に延在するように傾斜して架設され、各アクチュエータ３０を収縮させて図１に示すように動揺台２５を下降させた最下位置と各アクチュエータ３０を伸長させて仮想線２５ａで示すように動揺台２５を上昇させた最高位置との間で、実車の走行に伴う車体の傾斜及び動揺等に倣った仮想走行特性データに基づく制御装置からの指示に従って各アクチュエータ３０を選択的に伸長或いは収縮させることにより動揺台２５を傾斜及び動揺させ、動揺台２５上に配設された模擬運転室１０に揺動を付与すると共に、模擬運転室１０に設けられた振動発生装置（図示せず）によって模擬運転室１０に振動を与えるように構成されている。
【００３６】
各アクチュエータ３０は、基台２１に形成された取付部２２に連結される第１自在継手となるユニバーサルジョイント３１と、動揺台２５に形成された取付部２６に連結される第２自在継手となるボールジョイント３２と、これらユニバーサルジョイント３１とボールジョイント３２との間に配置される伸縮部３３を有している。
【００３７】
図３にアクチュエータ３０の側面図を示しかつ、図４に図３のＡ矢視図を示すように、伸縮部３３は、ユニバーサルジョイント３１に基端が結合されてアクチュエータ３１の軸線３０ａ方向に沿って延在する中空状の支持管３４を有し、支持管３４の先端に伸縮機構３５及び電動モータ５０が配設されている。
【００３８】
伸縮機構３５は、ブラケット３６によって支持管３４に取付支持され、かつ支持管３４の先端に基端３７ａが接合されて軸線３０ａ方向に延在する円筒状のギヤボックス３７を有している。ギヤボックス３７内には、軸線方向３０ａに沿って往復移動自在にラック軸３８が挿通して支持され、ラック軸３８の先端部３８ａがギヤボックス３７の基端３７ａから延出して支持管３４内に挿入する一方、基端部３８ｂがギヤボックス３７の先端３７ｂから突出してボールジョイント３２に連結されている。なお、ギヤボックス３７の先端３７ｂとラック軸３８の基端部３８ｂとの間はゴムブーツ３９によって防水及び防塵処理が施されている。
【００３９】
ギヤボックス３７には、その中間部に図５に図３のＩ−Ｉ線断面図を示し、かつ図６に図４のＩＩ−ＩＩ線断面図を示すようにラック軸３８と交差して噛合するピニオン軸４０が配設され、ピニオン軸４０はギヤボックス３７に互いに脱着可能に取り付けられた中空状のセンサハウジング４１及び電動モータ取付ベース４２に各々配設されたベアリング４３及び４４によって回転自在に支持されている。
【００４０】
ピニオン軸４０の一端にはウォームホイール４５が取り付けられ、かつ図５に示すように電動モータ取付ベース４２にベアリング４６によって回転自在に軸支されたウォーム４７と噛合している。このウォーム４７と同軸上に電動モータ５０の回転軸５１が配置されて連結され、電動モータ５０の回転をウォーム４７とウォームホイール４５によって形成された伝動機構を介してピニオン軸４０に伝動するように構成されている。電動モータ５０は、電動モータ取付ベース４２に配設されて図１及び図２に示すようにその回転軸心５０ａがアクチュエータ３０の軸線方向３０ａと交差、即ちラック軸３０と交差する略水平方向に延在した状態で電動動揺装置２０の中心側に突出するように配置されている。
【００４１】
また、図６に示すようにピニオン軸４０と同軸上でセンサハウジング４１にロータリエンコーダ５２が配設され、ロータリエンコーダ５２とピニオン軸４０の他端とは連結軸５３によって連結されている。
【００４２】
電気モータ５０が正逆回転するとウォーム４７が回転し、歯車諸元に従って減速してウォームホイール４５が回転し、ピニオン軸４０が正逆回転駆動されてピニオン軸４０に噛み合うラック軸３８を軸線３０ａ方向に沿って直線往復運動させる。一方、ピニオン軸４０は連結軸５３を介してロータリエンコーダ５２を回転させ、その回転数によりラック軸３８の位置が求められ、ロータリエンコーダ５２によって求められたラック軸３８の位置は、フィードバック信号として電動モータ５０の制御に使用される。
【００４３】
また、図６に示すようにギヤボックス３７に形成されたスリーブ装着孔３７ｃに装着される半割形状の一対のスリーブ５４の先端５４ａをスプリング５５によってラック軸３８に圧接することによって、ラック軸３８の撓み等の湾曲変形を抑制してピニオン軸４０とラック軸３８の円滑な噛み合いを確保し、電動モータ５０によるアクチュエータ３０の滑らかな伸縮作動を確保している。更に、支持管３４の基端近傍にリミットスイッチ５６が設けらる一方、ラック軸３８の先端部３８ａにリミットスイッチ５６を作動させるスイッチ作動部５７が設けられている。
【００４４】
そして、電動モータ５０を正転或いは逆回転することによって、ウォーム４７が回転して歯車諸元に従ってウォームホイール４５を介して減速してピニオン軸４０を回転駆動し、ピニオン軸４０に噛み合うラック軸３８を収縮状態と伸長状態との間で円滑に移動させる。アクチュエータ３０を収縮端位置まで収縮させた際、図４に仮想線で示すようにラック軸３８の先端部３８ａがユニバーサルジョイント３１に当接して収縮端が規制されると共に、スイッチ作動部５７によってリミットスイッチ５６が作動するように構成されている。このユニバーサルジョイント３１にラック軸３８の先端部３８ａを当接させて収縮端を規制することによって、別途アクチュエータ３０の収縮端を規制する規制手段を設ける必要がなくなり構成の簡素化を図っている。
【００４５】
このように構成された電動動揺装置２０によると、収縮状態においてラック軸３０の先端部３８ａが支持管３４内を移動してユニバーサルジョイント３１に達することから、ラック軸３０の移動量、即ち十分な有効ストロークが確保でき、かつ電動モータ５０がユニバーサルジョイント３１に取り付けられた支持管３４を介在して取り付けられたギヤボックス３７に設けられた電動モータ取付ベース４２に配設されることから、基台２１と電動モータ５０との間隔が大きく、しかも電動モータ５０の回転軸線５０ａが電動動揺装置２０の中心側に突出するように配置することと相俟って、基台２１と電動モータ５０の当接が有効的に回避されて基台２１に対するアクチュエータ３０の傾倒範囲の増大が確保できる。
【００４６】
この結果、電動動揺装置２０の動揺台２５を図１に示す最下位置と仮想線２５ａで示す最高位置と昇降範囲Ｌの増大が可能になる。換言すると、最下位置と最高位置との間の昇降範囲Ｌを同一に設定する場合には、最下位置及び最高位置を各々低位置に設定することができる。
【００４７】
一方、電動動揺装置２０の大型化を伴うことなく大きな電動モータ５０の配置が容易になり、高出力の電動動揺装置２０が得られ、出力当たりの製造コストの抑制が期待できる。換言すると、同出力の電動動揺装置２０にあっては、電動動揺装置２０のコンパクト及び軽量化が得られ、電動動揺装置２０の設置スペースを抑制することができる。
【００４８】
また、電動モータ５０によって回転駆動されるウォーム４７とウォームホイール４５との歯車諸元及びピニオン軸４０とラック軸３８の歯車諸元によって大きな減速比が得られ、電動モータ５０の出力に比べ大きな電動動揺装置２０の出力が得られ、より小型の電動モータ５０の使用が可能になり、更に基台２に対するアクチュエータ３０の傾倒範囲の増大が期待できると共に電動動揺装置２０のコンパクト及び軽量化が期待できる。
【００４９】
一方、電動モータ５０とロータリエンコーダ５２が各々分離してギヤボックス３７に各々独立して脱着可能に取り付けられた電動モータ取付ベース４２及びセンサハウジング４１を介してギヤボックス３７に取り付けられることから、予め電動モータ５０及びウォーム４７等を電動モータ取付ベース４２に組み付け、同様にロータリエンコーダ５２を予めセンサハウジング４１に組み付けてからギヤボックス３７に組付ける、いわゆるサブアッセンブリが可能になり組立作業性に優れると共に、互いに影響することなく単独で脱着することが可能になり、電動モータ５０及びロータリエンコーダ５２の交換等のメンテナンス作業が容易になり、メンテナンスコストの低減が期待できる。
【００５０】
また、ギヤボックス３７の基端３７ａをラック軸３８の先端部３８ａの挿入を許容する筒状の支持管３４を介してユニバーサルジョイント３１に結合することから、ラック軸３８の移動量、即ちアクチュエータ３０のストロークがより容易に確保でき、かつギヤボックス３７のコンパクト及び軽量化が期待できる。
【００５１】
ディスプレイ装置６０は、例えば、模擬運転室１０の後方で建屋の上部に取り付けられたプロジェクタ６１と、模擬運転室１０の前方に配設され、かつ上記プロジェクタ６１から投影された映像を映し出すスクリーン６２等によって形成されている。
【００５２】
次に、このように構成されたドライビングシミュレーション装置１の作用について説明する。
【００５３】
ドライビングシミュレーション１の使用に先行して、電動動揺装置２０の各アクチュエータ３０を収縮させて図１に示す最下位置まで動揺台２５を下降させて模擬運転室１０を乗降位置に待機させる。
【００５４】
この各アクチュエータ３０の収縮は、各アクチュエータ３０に設けられた電動モータ５０を正転或いは逆回転することによって、ウォーム４７を回転してウォームホイール４５に連結されたピニオン軸４０を回転駆動し、ピニオン軸４０に噛み合うラック軸３８を収縮端位置まで収縮させるとラック軸３８の先端部３８ａがユニバーサルジョイント３１に当接して収縮端が規制されると共に、スイッチ作動部５６によるリミットスイッチ５５の作動により電動モータ５０が停止することによってなされる。このようにして乗降位置となる最下位置まで下降して待機する模擬運転室１０内に利用者が搭乗する。
【００５５】
しかる後、操作室（図示せず）内のオペレータによる開始操作、或いは模擬運転室１０内の利用者による開始操作に伴う信号により仮想視界状態データ等に基づく制御装置からの指示によって、ディスプレイ装置６０のプロジェクタ６１からスクリーン６２に模擬運転室１０のシートに着座した利用者の前方視界として仮想走行時の道路や周辺風景等の仮想視界が映し出される。
【００５６】
そして、シートに着座した利用者は、スクリーン６２に映し出された前方の仮想視界状態を目視ながら上記模擬運転室１０に設けられたハンドル装置やペダル類等の操作装置を操作する。
【００５７】
同時に、ハンドル装置やペダル類等の操作装置の作動に従って、車体の傾斜や振動等の仮想車体走行特性データに基づく制御装置の指示に従って、各アクチュエータ３０の電動モータ５０を選択的に正逆回転制御して、各アクチュエータ３０の伸長及び収縮を繰り返すことによって、動揺台２５を図１に示す最下位置と仮想線２５ａで示す最高位置との間で揺動させ、模擬運転室１０を種々方向に傾斜及び動揺すると共に、模擬運転室１０に設けられた振動発生装置によって模擬運転室１０に振動を付与する。
【００５８】
従って、模擬運転室１０の前方に設けられたスクリーン６１に仮想走行時の道路や周辺風景等の仮想視界状況が映し出され、かつ電動動揺装置２０による十分な動揺範囲が確保された状態で、かつ十分に確保された電動動揺装置２０の出力によって模擬運転室１０に揺動が付与されることから、模擬運転室１０に搭乗している利用者に恰も実車を運転しているかのような臨場感が与えられる。
【００５９】
しかる後、操作室内のオペレータによる操作、或いは模擬運転室１０内の利用者による操作に伴う信号により各アクチュエータ３０の電動モータ５０によって各アクチュエータ３０を収縮させて図１に示す最下位置に動揺台２５を下降させてアクチュエータ３０の収縮及び振動発生装置を停止する。そして模擬運転室１０に搭乗している利用者は模擬運転室１０から降りる。
【００６０】
このように構成されたドライビングシミュレーション装置１によると、電動装置２０がコンパクトでかつ軽量であることから、電動動揺装置２０の設置スペースを抑制することができ、ドライビングシミュレーション装置１の軽量及びコンパクト化が期待できる。また必要設置スペースの削減が得られることと相俟ってその取り扱い性に優れ、かつ電動動揺装置２０における動揺台２５の最下位置及び最高位置を従来より低位置に設定することが可能になり、模擬運転室１０を安定した状態で動揺を付与することが可能になると共に、模擬運転室１０への乗降性が向上する。
【００６１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では支持管３４側を第１自在継手を介して基台２１に取り付け、かつラック軸３０の基端部３８ｂ側を第２自在継手を介して揺動台２５に取り付けたが、支持管３４側を第２自在継手を介して動揺台２５に、かつラック軸３０の基端部３８ｂ側を第１自在継手を介して基台２１側に取り付けることも可能である。
【００６２】
また、上記実施の形態では支持管３４とギヤボックス３７を別体に形成したが、支持管３４とギヤボックス３７を一体形成することによって構成部品点数の削減及び構成の簡素化を図ることも可能である。アクチュエータ３０は６本に限定されることなく、他の複数本に変更することも可能である。更に、電動動揺装置２０をドライビングシミュレーション装置１に適用した場合を例に説明したが、航空機の模擬操縦を体験させる訓練装置や遊戯装置等の模擬体験装置に広く適用することも可能である。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明した本発明の電動動揺装置によると、基台と動揺台との間に選択的に伸縮する複数のアクチュエータを架設して動揺台に支持された被動揺部に動揺を付与する電動動揺装置において、各アクチュエータを、自在継手を介して基台及び動揺台の一方に基端部が取付支持されラック軸と、自在継手を介して他方に基端が取付支持されてラック軸が移動自在に挿通する筒状のギヤボックスと、このギヤボックスに回転自在に軸支されてラック軸と噛合するピニオン軸及びラック軸と交差する方向に延在する回転軸を有する電動モータによって構成することによって、アクチュエータのストロークが確保でき、かつ基台と電動モータとの間隔が確保され、基台に対するアクチュエータの傾倒範囲の増大が確保できる。
【００６４】
この結果、動揺台の最下位置と最高位置と昇降範囲の増大が可能になる一方、電動動揺装置の大型化を伴うことなく大きな電動モータの配置が可能になり、高出力の電動動揺装置が得られる。また、同出力の電動動揺装置にあっては電動動揺装置のコンパクト及び軽量化が得られ、電動動揺装置の設置スペースを抑制することができる。
【００６５】
また、この電動動揺装置を用いた模擬体験装置は、電動装置がコンパクトでかつ軽量であることから、模擬体験装置の軽量及びコンパクト化が期待でき、必要設置スペースの削減が得られることと相俟ってその取り扱い性に優れた模擬体験装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動動揺装置の実施の形態の概要を示す側面図である。
【図２】同じく、電動動揺装置の平面図である。
【図３】同じく、アクチュエータの側面図である。
【図４】同じく、図３のＡ矢視図である。
【図５】同じく、図３のＩ−Ｉ線断面図である。
【図６】同じく、図４のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図７】従来の電動動揺装置の説明図である。
【図８】同じく、従来のアクチュエータの説明図であり、（ａ）はアクチュエータの収縮状態を示し、（ｂ）は伸長状態を示している。
【図９】ドライビングシミュレーション装置の概要説明図である。
【符号の説明】
１ ドライビングシミュレーション装置（模擬体験装置）
２ 床面（設置部）
１０ 模擬運転室（被揺動部）
２０ 電動動揺装置
２１ 基台
２５ 動揺台
３０ アクチュエータ
３０ａ 軸線
３１ ユニバーサルジョイント（自在継手）
３２ ボールジョイント（自在継手）
３３ 伸縮部
３４ 支持管
３５ 伸縮機構
３７ ギヤボックス
３７ａ 基端
３７ｂ 先端
３８ ラック軸
３８ａ 先端部
３８ｂ 基端部
４０ ピニオン軸
４１ センサハウジング
４２ 電動モータ取付ベース
４５ ウォームホイル
４７ ウォーム
５０ 電動モータ
５０ａ 回転軸心
５２ ロータリエンコーダ
Claims (8)
- 設置部に設けられる基台と動揺台との間に複数のアクチュエータを架設し、該各アクチュエータを選択的に伸縮して上記動揺台に支持された被動揺部に動揺を付与する電動動揺装置において、
上記各アクチュエータは、
自在継手を介して上記基台及び動揺台のいずれか一方に基端部が取付支持されたラック軸と、
自在継手を介して上記基台及び動揺台の他方に基端が取付支持され上記ラック軸が移動自在に挿通する筒状のギヤボックスと、
該ギヤボックスに回転自在に軸支されて上記ラック軸と交差して噛合するピニオン軸と、
上記ラック軸と交差する方向に延在する回転軸心を有し伝動機構を介して上記ピニオン軸を正逆回転駆動する上記ギヤボックスに配設された電動モータと、を備えたことを特徴とする電動動揺装置。 - 上記伝動機構は、
上記ピニオン軸の一端に取り付けられたウォームホイールと、
該ウォームホイールに噛合すると共に上記電動モータによって正逆回転されるウォームと、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動動揺装置。 - 更に、ピニオン軸の他端に連結されてラック軸の位置を検出するロータリエンコーダが上記ギヤボックスに配設されたことを特徴とする請求項２に記載の電動動揺装置。
- 上記電動モータ及びウォームが上記ギヤボックスに脱着可能に取り付けられた電動モータ取付ベースに配設され、かつ上記ロータリエンコーダが上記ギヤボックスに上記電動モータ取付ベースと独立して脱着可能に取り付けられたセンサハウジングに配設されたことを特徴とする請求項３に記載の電動動揺装置。
- 上記ギヤボックスの基端は、
該ギヤボックスの基端から突出する上記ラック軸の先端部の挿入を許容する筒状の支持管を介在して上記自在継手に結合されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電動動揺装置。 - 上記ラック軸の先端部が上記自在継手に当接してアクチュエータの収縮端を規制することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電動動揺装置。
- 上記請求項１〜６のいずれかに記載の電動動揺装置を用いたことを特徴とする模擬体験装置。
- 上記被動揺部は、乗降可能な模擬運転室であることを特徴とする請求項７に記載の模擬体験装置。
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