JP7165367B1 - ４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキ再現時等におけるシート前傾の応答性を高めることができる４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構を提供する。【解決手段】４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構１は、地面に載置される基台２と、シート３が固定されるシート支持台５と、シート支持台５の前側２箇所で基台２とシート支持台５とを間隙を有するように連結する両端部をユニバーサルジョイントとする一対のシリンダ式アクチュエータ６と、シート支持台５の後側２箇所で基台２とシート支持台５とを間隙を有するように連結する両端部をユニバーサルジョイントとする一対の油圧ダンパ７と、シート支持台５の中央部で基台２とシート支持台５とを間隙を有するように連結するボールジョイント９とを備える。これにより、シリンダ式アクチュエータ６は重力を利用して素早くロッドを縮めることができるため、ブレーキ再現時等におけるシート前傾の応答性を高めることができる。【選択図】図２

Description

本開示は、４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構、特にブレーキ再現時等におけるシート前傾の応答性を高めた４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構に係るものである。

従来から、４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構としては、地面に載置される基台とシートが固定されるシート支持台と、シート支持台の後側２箇所で基台とシート支持台とを間隙を有するように連結する、両端部をユニバーサルジョイントとする一対のシリンダ式アクチュエータとを備えるものが知られている（特許文献１参照。）

しかし、このようなシート支持機構では、ブレーキの再現時等におけるシート前傾時にシリンダ式アクチュエータのロッドを重力に抗して押し上げる必要があり、応答性に難があった。
なお、特許文献１のシート支持機構の構成ではシート支持台の回動中心がシート位置より相当前側にあるため所望のシート前傾角度を実現するには相当量のロッド伸長が必要となる。

そこで、対策として一対のシリンダ式アクチュエータを複数対備えた構成もある（特許文献２参照。）。このような構成の場合、それぞれの対となるシリンダ式アクチュエータを協働させることによってシート前傾に対する応答性に一定の効果を得ることができる。

しかし、このような構成であってもシート前傾時にシリンダ式アクチュエータのロッドを重力に抗して押し上げる必要があることに変わりなく、シートの搭乗者の体重、搭乗者のシートポジション等の差異によって協働条件が容易に変化してしまい効果を奏しない場合も多々あった。

なお、特許文献２の構成の場合、１対のシリンダ式アクチュエータを複数対備えるため、どうしても装置全体の体格、重量、コスト、消費電力等が大きくなってしまう問題を潜在的に抱えている。

特開２０００－２６２７５８号公報 特許第６６１８９４６号公報

本開示は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ブレーキ再現時等におけるシート前傾の応答性を高めた４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構を提供することにある。

本開示の４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構は、地面に載置される基台と、シートが固定されるシート支持台と、一対のシリンダ式アクチュエータと、一対の油圧ダンパと、ボールジョイントとを備える。

ここで、一対のシリンダ式アクチュエータは、両端部がユニバーサルジョイントとなっており、シート支持台の前側２箇所で基台とシート支持台とを間隙を有するように連結している。
また、一対の油圧ダンパは、両端部がユニバーサルジョイントとなっており、シート支持台の後側２箇所で基台とシート支持台とを間隙を有するように連結している。
さらに、ボールジョイントは、シート支持台の中央部で基台とシート支持台とを間隙を有するように連結している。

ここで、一対のシリンダ式アクチュエータはシート支持台の前側２箇所で基台とシート支持台とを連結しているので、ブレーキ再現時等におけるシート前傾の実現の際にシリンダ式アクチュエータはロッドを縮める動作をすることになる。この場合、シリンダ式アクチュエータは重力を利用することができるため素早くロッドを縮めることができる。
このため、本開示の４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構は、ブレーキ再現時等におけるシート前傾の応答性を高めることができる。

また、一対の油圧ダンパは、シート支持台の後側２箇所で基台とシート支持台とを連結している。ここで、シリンダ式アクチュエータの配されるシート支持台の前側から最も遠いシート支持台の後側はその先に動きを規制するものが何もない所謂開放端部であるため、そのままでは、シリンダ式アクチュエータのロッド伸縮動作に対してオーバーシュート、アンダシュート、ハンチング等が起こりやすくなっている。

対策として、基台とシート支持台とを両端部をユニバーサルジョイントとするコネクトバー等で連結する等が考えられるが、コネクトバー等ではオーバーシュート等の影響を直接自身で吸収することになるため、コネクトバー等の破損を招いてしまう。
そこで、油圧ダンパをシート支持台の後側で基台とシート支持台とを連結するように配することで、不要な振動を積極的に減衰させることができ、油圧ダンパ自身の破損を防ぐとともに４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構の動作をより安定させる。
すなわち、油圧ダンパはシート支持台の後側の上下動に伴ってロッドを伸縮させるとともに不要な振動を減衰吸収することにより、より臨場感のある４輪自動車運転シミュレータの動作を実現している。

さらに、ボールジョイントは、シート支持台の中央部で基台とシート支持台とを連結している。ここで、ボールジョイントはユニバーサルジョイント等に比してよりスムースなシート支持台の回動を実現できる。
このため、ブレーキ再現時等におけるシート前傾の応答性を、さらに高めることができる。

４輪自動車運転シミュレータの後方斜視図である（実施例）。 ４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構のフレーム構成図である（実施例）。 ４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構の側面図である（実施例）。 ４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構の平面図である（実施例）。 ４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構の正面図である（実施例）。 ４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構の正面図である（変形例）。 ４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構の正面図である（変形例）。

以下、本開示を実施するための形態を実施例に基づいて説明する。
なお、以下の実施例は具体的な一例を開示するものであり、本開示が以下の実施例に限定されないことは言うまでもない。

実施例の４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構１（以下、シート支持機構１と略して呼ぶことがある。）の構成を、図１～５を用いて説明する。
シート支持機構１は、地面Ｇに載置される基台２と、シート３が固定されるシート支持台５と、一対のシリンダ式アクチュエータ６と、一対の油圧ダンパ７と、ボールジョイント９とを備える。

基台２は、前後方向に長い矩形状の台板１０と、台板１０の外周から下方に延設される矩形枠体１１からなり、左右対称に形成されている。
シート支持台５は、シート３が固定されるものであり、上面が開口した矩形箱型形状である。そして、前後方向の長さが基台２と略等しく、左右方向の幅が基台２よりやや幅狭に形成されている。

なお、シート支持台５の前側にはフード部１３が形成され、フード部１３内にハンドル機構１５が設置されており、フード部１３の下側にはブレーキペダル１６、アクセルペダル１７等が配置されている。
また、フード部１３を含むシート支持台５は左右対称に形成されている。

そして、ハンドル機構１５、ブレーキペダル１６、アクセルペダル１７等を操作することで、制御装置２０を介して、シート支持台５を前後左右方向に傾斜させるとともに前方に設置されるモニタ２１に映し出される映像を変化させることで４輪自動車の運転をシミュレートしている。

ここで、制御装置２０は、制御機能および演算機能を有するＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭのような各種の記憶装置、入力装置、および出力装置を有する周知のマイクロコンピュータを含むように構成されている。
そして、制御装置２０から出力される制御信号に基づいてシート支持台５の前後左右の傾斜状態を制御するとともに制御装置２０はモニタ２１にシート支持台５の操作状態に応じた映像情報を出力する。

なお、モニタ２１の映像情報とシート支持台５の傾斜状態とに間にずれが生じてしまうと搭乗者に大きな違和感を与えてしまう。このため、モニタ２１の映像情報とシート支持台５の傾斜状態と間のずれをなくすことが重要となってくる。すなわち、シート支持台５の操作状態から瞬時に演算される映像情報にシート支持台５の傾斜状態をどれだけ迅速に追随させるかが４輪自動車運転シミュレータとして重要であるということになる。

一対のシリンダ式アクチュエータ６は、両端部がユニバーサルジョイントとなっており、シート支持台５の前側２箇所で基台２とシート支持台５とを間隙を有するように連結している。
より具体的には、シリンダ式アクチュエータ６は、フード部１３の側面から左右方向に突き出るバー２５に上端部のユニバーサルジョイントを結合し、基台２に設けられる支持片２７に支持される左右方向に伸びるバー２８に下端部のユニバーサルジョイントを結合している。

なお、シリンダ式アクチュエータ６は、シート支持台５の前側に配されているため、ロッドを伸ばすことでシート支持台５を後側に傾けることができ、ロッドを縮めることでシート支持台５を前側に傾けることができる構成となっている。

また、一対のシリンダ式アクチュエータ６は、それぞれ地面Ｇに対して垂直に配されているとともに、左右対称の配置となっている。
ここで、左右対称の配置とは、シート支持台５に結合した状態において、シート支持台５を含め左右対称の配置になっていることを意味している。

また、一対の油圧ダンパ７は、両端部がユニバーサルジョイントとなっており、シート支持台５の後側２箇所で基台２とシート支持台５とを間隙を有するように連結している。
より具体的には、油圧ダンパ７は、シート支持台５の後端部から下側に延設されるプレート３０に上端部のユニバーサルジョイントを結合し、基台２の後端部から上側に延設されるプレート３１に下端部のユニバーサルジョイントを結合している。

ここで、一対の油圧ダンパ７は、左右対称の配置となっているとともに、逆Ｖ字型を呈するように配されている。
また、左右対称の配置とは、シート支持台５に結合した状態において、シート支持台５を含め左右対称の配置になっていることを意味している。
なお、油圧ダンパ７は、シート支持台５の後側の上下動に伴ってロッドを伸縮させるとともに不要の振動を減衰吸収する周知の構成となっている。

さらに、ボールジョイント９は、シート支持台５の中央部で基台２とシート支持台５とを間隙を有するように連結している。
より具体的には、ボールジョイント９は、ボール部３３が基台２側、ボールスタッド部３４がシート支持台５側となるようにシート支持台５の下面と基台２の上面に端部が固定されており、ボール部３３を回動中心としてシート支持台５が回動するようになっている。

また、ボールジョイント９は、左右対称の配置となっている。ここで、左右対称の配置とは、シート支持台５に結合した状態において、シート支持台５を含め左右対称の配置になっていることを意味している。

ここで、ボールジョイント９は、一対のシリンダ式アクチュエータ６とシート支持台５との結合部と一対の油圧ダンパ７とシート支持台５との結合部を結ぶ４角形の地面Ｇへの投影面内にボールジョイント９の地面Ｇへの投影面が存する配置となっている。

［実施例の効果］
実施例のシート支持機構１は、地面Ｇに載置される基台２と、シート３が固定されるシート支持台５と、一対のシリンダ式アクチュエータ６と、一対の油圧ダンパ７と、ボールジョイント９とを備える。

ここで、一対のシリンダ式アクチュエータ６は、両端部がユニバーサルジョイントとなっており、シート支持台５の前側２箇所で基台２とシート支持台５とを間隙を有するように連結している。
また、一対の油圧ダンパ７は、両端部がユニバーサルジョイントとなっており、シート支持台５の後側２箇所で基台２とシート支持台５とを間隙を有するように連結している。
さらに、ボールジョイント９は、シート支持台５の中央部で基台２とシート支持台５とを間隙を有するように連結している。

ここで、一対のシリンダ式アクチュエータ６はシート支持台５の前側２箇所で基台２とシート支持台５とを連結しているので、ブレーキ再現時等におけるシート前傾の実現の際にシリンダ式アクチュエータ６はロッドを縮める動作をすることになる。この場合、シリンダ式アクチュエータ６は重力を利用することができるため素早くロッドを縮めることができる。
このため、シート支持機構１は、ブレーキ再現時等におけるシート前傾の応答性を高めることができる。

さらに、シート支持機構１は、一対のシリンダ式アクチュエータ６のみによってブレーキ再現時等におけるシート前傾の応答性を高めることができるため、シート支持機構１全体の体格、コスト、消費電力等を小さくすることができる。

ここで、シート支持機構１は、４輪自動車の加速時等の再現においてシートを後傾させる際にシリンダ式アクチュエータ６のロッドを重力に抗して伸長させるため応答性が悪くなるのではとの懸念があるかもしれない。しかし、４輪自動車はそもそも慣性が大きいため急加速といってもそれほどの急峻なロッド変化量を必要とするものではないため、重力に抗してのシリンダ式アクチュエータ６のロッド伸長でも応答性としては十分である。

また、一対の油圧ダンパ７は、シート支持台５の後側２箇所で基台２とシート支持台５とを連結している。
これにより、シート支持台５の後側で発生する不要な振動を積極的に減衰させることができ、油圧ダンパ７自身の破損を防ぐとともにシート支持機構１の動作をより安定させることができる。
また、油圧ダンパ７を複数とすることで、それぞれの油圧ダンパ７の負担する負荷を少なくすることができるため、それぞれの油圧ダンパ７の劣化を抑制し長寿命化を図ることもできる。

また、ボールジョイント９は、シート支持台５の中央部で基台２とシート支持台５とを間隙を有するように連結している。
ここで、ボールジョイント９はユニバーサルジョイント等に比してよりスムースなシート支持台５の回動を実現できるため、シート支持台５のブレーキ再現時等におけるシート前傾の応答性をより高めることができる。なお、ボールジョイント９によりスムースなシート支持台５の回動を実現できているため加速時等の再現時におけるシート後傾の際の応答性も改善している。

また、実施例の４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構１は、一対のシリンダ式アクチュエータ６がそれぞれ地面Ｇに対して垂直に配されている。
これにより、重力の作用を最大限に利用することができ、ブレーキ再現時等におけるシート前傾の応答性をより高めることができる。

また、一対のシリンダ式アクチュエータ６がそれぞれ地面Ｇに対して垂直に配されているため、シリンダ式アクチュエータ６の地面Ｇへの投影面積は最小となり、三次元的占有領域が最小となるためシート支持機構１の体格をより小さくできる。

また、実施例のシート支持機構１は、一対のシリンダ式アクチュエータ６と一対の油圧ダンパ７が左右対称の配置となっている。
これにより、シート支持機構１の組み付け時の煩雑さ、制御時の複雑さを軽減することができる。

また、通電終了時等において、一対のシリンダ式アクチュエータ６と一対の油圧ダンパ７とが協働することでボールジョイント９の位置にもよるが、自己無撞着にシート支持台５を左右の高さの揃った状態にしやすくすることができる。
この結果、無通電状態で長期保管をされる場合であっても、シート支持機構１に無理な歪が蓄積することを防ぐことができる。

また、実施例のシート支持機構１は、一対の油圧ダンパ７が逆Ｖ字型を呈するように配されている。
これにより、一対の油圧ダンパ７が実際の自動車のサスペンション機構と同様の配置構成となるため、シート支持台５後側の上下動に伴う油圧ダンパ７の応答がよりリアルなものとなり、シート支持機構１による動作の臨場感をより高めることができる。

また、実施例のシート支持機構１は、ボールジョイント９が左右対称の配置となっている。
これにより、シート支持機構１の組み付け時の煩雑さ、制御時の複雑さをより軽減することができるとともに、無通電状態等においてシート支持台５を左右の高さの揃った状態によりしやすくすることができる。

さらに、実施例のシート支持機構１は、一対のシリンダ式アクチュエータ６とシート支持台５との結合部と一対の油圧ダンパ７とシート支持台５との結合部を結ぶ４角形の地面Ｇへの投影面内にボールジョイント９の地面Ｇへの投影面が存する構成となっている。
これにより、シート支持台５は所謂フローティング構成となるため、シート支持台５はボールジョイント９のボール部３３を回動中心として回動する。
このため、シリンダ式アクチュエータ６のロッドの少ない変化量でも所望のシート支持台５の傾きを実現できるため、ブレーキ再現時等におけるシート前傾の応答性をより高めることができる。

［変形例］
本願発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を考えることができる。
例えば、実施例のシート支持機構１によれば、一対のシリンダ式アクチュエータ６はそれぞれ地面Ｇに対して垂直に配されていたが、この態様に拘るものではなく、地面Ｇに対する垂直方向から角度を有する構成としてもよい。これにより、シリンダ式アクチュエータ６の設置の自由度を高めることができる。

また、実施例のシート支持機構１によれば、ボール部３３が基台２側、ボールスタッド部３４がシート支持台５側となるようにシート支持台５と基台２との間に配されていたが、ボール部３３をシート支持台５側、ボールスタッド部３４を基台２側としてもよい。これにより、シート支持台５の回動中心の位置を調整することができる。

また、実施例のシート支持機構１によれば、フード部１３の左右方向の幅は上下方向において略同一であったが、図６に示すようにフード部１３のバー２５より上側の左右側面をテーパ面、バー２５より下側の左右側面を逆テーパ面としてもよい。
これにより、シート支持台５が左右側に傾く場合におけるシリンダ式アクチュエータ６とフード部１３とが干渉しない範囲を広げることができる。すなわち、シート支持台５の左右側の傾きをより広範囲に行うことが可能となる。

ここで、シート支持台５が左右側に傾く際にシリンダ式アクチュエータ６とフード部１３とが干渉しない範囲を広げるためには、フード部１３のバー２５の部分が左右方向で最大幅となるようにすればよい。このため、フード部１３の左右側面を図７に示すような凸曲面構成としてもよい。なお、凸曲面構成は平面構成より外側からの力に対する強度が強くなっている。

また、シート支持台５が左右側に傾く際にシリンダ式アクチュエータ６とフード部１３との干渉しない範囲が広がるということは、シリンダ式アクチュエータ６とフード部１３とをより近づけて配置できるということにもなるため、結果として、シート支持機構１の体格をより小型化できることにもなる。

１ シート支持機構（４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構） ２ 基台
３ シート ５ シート支持台 ６ シリンダ式アクチュエータ ７ 油圧ダンパ
９ ボールジョイント
Ｇ 地面

Claims (6)

1. 地面に載置される基台と、
   シートが固定されるシート支持台と、
   前記シート支持台の前側２箇所で前記基台と前記シート支持台とを間隙を有するように連結する、両端部をユニバーサルジョイントとする一対のシリンダ式アクチュエータと、
   前記シート支持台の後側２箇所で前記基台と前記シート支持台とを間隙を有するように連結する、両端部をユニバーサルジョイントとする一対の油圧ダンパと、
   前記シート支持台の中央部で前記基台と前記シート支持台とを間隙を有するように連結するボールジョイントとを備える４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構。
2. 請求項１に記載の４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構において、
   前記一対のシリンダ式アクチュエータはそれぞれ地面に対して垂直に配されていることを特徴とする４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構。
3. 請求項１または２に記載の４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構において、
   前記シート支持台、前記一対のシリンダ式アクチュエータ、および前記一対の油圧ダンパは左右対称の配置となっていることを特徴とする４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構。
4. 請求項３に記載の４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構において、
   前記一対の油圧ダンパは逆Ｖ字型を呈するように配されていることを特徴とする４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構。
5. 請求項３または４に記載の４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構において、
   前記ボールジョイントは、前記シート支持台に結合した状態において、前記シート支持台を含め左右対称の配置となっていることを特徴とする４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構。
6. 請求項１～５の内のいずれか１つに記載の４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構において、
   前記一対のシリンダ式アクチュエータと前記シート支持台との結合部と前記一対の油圧ダンパと前記シート支持台との結合部とを結ぶ４角形の地面への投影面内に前記ボールジョイントの地面への投影面が存することを特徴とする４輪自動車運転シミュレータのシート支持機構。
   

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