JP7409742B2 - ソフトターゲット移動プラットフォーム - Google Patents

Description

本発明は、ソフトターゲット移動プラットフォームに関する。

ソフトターゲット移動プラットフォームは、Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｃ（ＤＲＩ）の名義の一連の特許にて説明されている。特に、米国特許第８，４４７，５０９号の要約は次のとおりである。

誘導可能ソフトターゲット（ＧＳＴ）システムおよび方法は、様々な衝突回避技術を評価するための多様な試験システムおよび方法を提供する。本システムおよび方法を使用して、物理的なリスクを最小限に抑えながら、様々な衝突シナリオにおけるＣＰの衝突前の動きを再現すると同時に、シミュレートするアイテムのセンサシグネチャと実質的に同じセンサシグネチャを一貫して供給することができる。様々な例示的な実施形態におけるＧＳＴシステムは、無線コンピュータネットワークと接続されて動作し得るプログラム可能で自律的に誘導可能な自走式ダイナミックモーションエレメント（ＤＭＥ）に取り外し可能に取り付けられたソフトターゲット車両または歩行者形態を備え得る。試験車両とＧＳＴとの衝突時に、ＤＭＥが跳ね上がって、一般的な試験車両に衝突したりなんらかの損傷を与えたり、乗り心地を悪くしたりするリスクを最小限に抑えながら、ＧＳＴのセンサシグネチャへのＤＭＥの影響を最小限にする具体的なＤＭＥの形状が見出されている。

本明細書では、ＤＲＩ社が「ダイナミックモーションエレメント」という用語を用いるところで「ソフトターゲット移動プラットフォーム」という用語を用いる。

本発明の目的は、改良されたソフトターゲット移動プラットフォームを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、
少なくとも１つの駆動ユニットであって、本ユニットまたは各ユニットが、
モータキャリアと、
モータキャリア内に駆動モータの長手方向軸線を中心としてジャーナル接続された駆動モータと、
駆動モータに駆動可能に連結された駆動輪であって、駆動輪の回転軸線が、長手方向から使用中に水平方向の大きさを有するレバーアームだけオフセットされ、それにより輪荷重が、キャリアに対して長手方向軸線を中心としてモータを回動させるのに寄与する、駆動輪と、
輪荷重による回動に対抗するように駆動モータとキャリアとの間において作用するばねと
を有する、少なくとも１つの駆動ユニット
を備える、ソフトターゲット移動プラットフォームが提供される。

駆動輪とモータの回転子とは同軸であり、ジャーナルの長手方向軸線から回転子の軸線および車輪の軸線までオフセットが設けられ得るが、好ましくは、ジャーナルの軸線と回転子の軸線とが同軸であり、駆動輪の軸線がオフセットされ、駆動伝達手段がモータの回転子と駆動輪との間に設けられ、駆動伝達手段がレバーアームをもたらす。

ばねは、キャリアとモータの本体との間において作用するねじりばねとすることができる。しかしながら、好ましくは、ばねは、ジャーナルの軸線の長手方向に作用し、モータ本体への機構を介してばねにかかる輪荷重に対抗して作用する圧縮またはばねである。この機構は、ベルクランクなどの方向転換器を含むリンク機構を含むことができるが、好ましくは、方向転換プーリーの周りを通り、モータ本体のキャプスタン部分に至るケーブルを備える。

本発明の単一の駆動ユニット、または実際には、プラットフォームの車輪の数よりも少ない数が設けられ得、この場合、プラットフォームの他の車輪が、非駆動輪のためのモータを提供せずに異なる方式でばね作用され得る、または同じ方式でばね作用され得る。ただし、好ましくは、プラットフォームの車輪のそれぞれが本発明の駆動ユニットを備え得る。

好ましくは、プラットフォームの操舵のために、駆動ユニットのキャリアに操舵ピボットを設けることによって、本駆動ユニットまたは少なくともいくつかの駆動ユニットが操舵可能である。操舵ピボットはそれぞれのキャリアの車輪端部にあり、それぞれのキャリアを車輪の接地面の近くに配置するが、好ましい実施形態では、操舵ピボットは、キャリアの中間近くに配置されて、全操舵運動におけるモータ、車輪、およびキャリアの全体的な空間的な条件を制限する。

本発明の第２の態様によれば、ソフトターゲット移動プラットフォームであって、
前車軸に少なくとも１つの操舵可能な前輪と、
後車軸に少なくとも１つの操舵可能な後輪と、
操舵可能な前輪の軸線と操舵可能な後輪の軸線との交点を略中心としてプラットフォームを操舵するために、後輪および前輪とは独立に、または後輪および前輪に従属して、前輪および後輪をそれぞれの操舵角に選択的に操舵するための機構であって、
機構が、交点が操舵動作の量に対して横方向に、かつ操舵動作のモードに対して前後に選択的に移動可能であるようにされる、機構と、
操舵の量およびモードについて機構を制御するための手段と
を備える、ソフトターゲット移動プラットフォームが提供される。

通常、ソフトターゲット移動プラットフォームは中心長手方向軸線を有し、操舵可能な車輪は、そのうちの３つまたは４つの車輪が、
中心長手方向軸線に沿って前車軸位置に少なくとも１つの車輪が配置され、
他の少なくとも１つの車輪が同様に後車軸位置に配置され、
他の１つまたは複数の車輪が車軸に配置され、それにより前輪が１つまたは２つあり、後輪が１つまたは２つある
ように配置される。

単一の車輪が車軸位置に設けられる場合、単一の車輪は通常、実質的に中心長手方向軸線上にある。

車軸位置に２つの車輪が設けられる場合、２つの車輪は、
中心長手方向軸線の両側に略等間隔で通常設けられ、
軸に沿って実質的に同じ位置に通常設けられ、
活軸などの単一の物理的車軸にあり得る、または
独立して仮想車軸に設けられ得る。

車軸は、通常、中心長手方向軸線に対して略直角になる。それにもかかわらず、中心長手方向軸線に対して反対側にある車輪の位置を完全に対称にする必要はない。

プラットフォームを水平に保つために、中心長手方向軸線上に前車軸および後車軸があり、両側にバランス車輪がある構成を想定できる。バランス車輪はキャスタ車輪として構成できる。

４つ以上の車輪を備えた構成も想定できる。

ソフトターゲット移動プラットフォームは、その幅よりも中心長手方向軸線方向において長くてもよく、車軸が中心長手方向軸線に対して横向きとなる。この場合、中心長手方向軸線の位置および向きは自明である。好ましい実施形態では、ソフトターゲット移動プラットフォームは略正方形である。この場合、中心長手方向軸線の位置および向きは同様である。ただし、誤解を避けるために、軸線は車軸に対して横向きとなり、どちらかの車軸上の任意の２つの車輪の中間にあると言える。

「互いに独立していること」により、操舵は、後輪または前輪が操舵されていない間、すなわち、操舵の中心が操舵されていない軸にある状態で真っ直ぐ前方に留まっている間に、車輪のうちの前輪または後輪が操舵されることが意図される。

「互いに従属すること」により、操舵は、個々の車輪の操舵が他の車輪の操舵と相互に関係することが意図される。例えば、
通常は４つであるすべての車輪を均等に操舵し、それによりプラットフォームが真っ直ぐな斜交軸線に沿って操舵され、
前輪を均等に、かつ後輪とは反対に操舵し、それにより操舵の中心が車軸間の中間にある横向き軸線上になり、
前輪を後輪よりも大きく操舵し、それにより操舵の中心が後車軸の後方にある横向き軸線上になる。

均等な操舵への上記の言及は、アッカーマン操舵の許容を含み、それにより、車輪が操舵される実際の角度は、操舵の中心に関して内側の車輪と外側の車輪とで異なることを理解されたい。

以下、本発明の理解を助けるために、例として、かつ添付の図面を参照しながら、本発明の特定の実施形態を説明する。

本発明によるソフトターゲット移動プラットフォームの斜視図である。 図１のプラットフォームの側面図である。 図１のプラットフォームの底面図（底面カバーなし）である。 図３と同様の底面図であるが、プラットフォームの一部のみをより詳細に示した底面図である。 図１のプラットフォームの駆動ユニットの底面図である。 リバウンド位置にある図５の駆動ユニットの側面図である。車輪を輪郭で示す。 図６と同様の側面図であるが、凹凸（ｂｕｍｐ）位置にある図５の駆動ユニットの側面図である。 図６と同様の側面図であるが、車輪を含み、モータに対するそのレバーアームを示す側面図である。 車輪のシャフトの中心を通る、図８の線Ｂ－Ｂでの断面図である。 モータの回転子のシャフトの中心を通る、図８の線Ｃ－Ｃでの断面図である。 駆動ユニットのサスペンションばねの斜視図である。 駆動ユニットのサスペンション全体の斜視図である。 プラットフォームの操舵角の図である。

図面を参照すると、ソフトターゲット移動プラットフォーム１は、以下を有する。

クランプ４を介してソフトターゲット（図示せず）を取り付けることができるデッキ３を備えた本体２。ターゲットはプラットフォームよりも長くてもよい。よって、シミュレートされる足踏み式自転車または原動機付自転車は、それよりも短いプラットフォームで支持できる。通常、プラットフォームは、シミュレートされる歩行者のフットプーリーント（足の設置部分）を収容するサイズを有する。

シミュレートされる衝突が発生した場合に自動車の車輪がプラットフォーム上に乗り上げることができるようにする、中央デッキ３の周囲にある傾斜部５。

傾斜部の縁部６の下方にわずかな量だけ通常延びて傾斜部とプラットフォームが使用される路面Ｒとの間にわずかな地上高Ｃを設ける車輪６。

図示の実施形態は、左側用または右側用であること以外は同一である駆動ユニット１１に設けられる４つの車輪６を有する。駆動ユニット１１のそれぞれが、略「ｈ」字型のキャリア１２を有し、上方のアームは操舵アーム１４であり、２つの下方のアーム１５は、それらの端部１７にモータジャーナル１６を有し、中間部分１８は、デッキ３の下側に固定された舌状体（ｔｏｎｇｕｅ）２０内に係合する一対の内向きのキングピンスタッド１９を支持する。「ｈ」における位置に関連してアームを説明したが、当然のことながら、プラットフォームの使用中には、これらのアームは略水平に配置される。アーム１５の間にジャーナル接続されたモータはＤＣモータ２１であり、車輪への回転速度低下なしにシミュレーション速度でプラットフォームを駆動するために高速な毎分回転数が可能であり、車輪は必然的に小さい。デッキは、通常の使用では１３ｍｍのオーダで道路Ｒの上方にあり、換言すれば、Ｃは通常１３ｍｍである。ジャーナル１６は、モータのハウジング２４の端部でオス部（ｓｐｉｇｏｔ）２３を取り囲む平軸受２２を備える。ジャーナルは、モータ内の回転子ベアリング（図示せず）と同心である。駆動端部のオス部２３がハウジング２４の部分２５と固定され、ギヤ伝達比は１：１である。ここでは、第１のギヤ２６がモータ出力シャフト２７と固定され、第１のギヤと噛み合う第２のギヤ２８は、車輪６が取り付けられる出力シャフト２９と固定され、これらのギヤは同数の歯を有する。

図８から分かるように、車輪６は、モータに対し、レバーアーム３１のところに配置され、それにより、輪荷重が、キャリアに対してモータを回動させるのに寄与する。この回動に対して、各駆動ユニットにおいて、図５では見えないが、キャリア部分１８と固定されたプレート３３の上方に配置されたばね３２が抵抗する。プレートの上方には、プレート３３に固定された２つのラグ３５、３６の間に配置されたロッド３４がある。ユニットの車輪端部にあるラグ３５はプーリー３７を支持し、ケーブル３８がモータハウジングのキャプスタン溝３９からプーリー３７の周りを通る。ケーブルの一方の端部は、プーリーから離れた溝の端部の点４０において固定される。他方の端部は、ロッドを通り、プーリーから離れたところで、ロッドに支持されたばねカップ４２を押すナックル４１に支承される。ばねカップ４２は、ばねカップ４２からナックルが延びるためのスロット４３を有する。車輪が上向きに動くとケーブルに張力がかかり、ばねカップがロッドに沿ってプーリーに向かって引き寄せられることが理解されよう。カップ４２は、ケーブルにおいて輪荷重によって誘発された力をばねに伝達する。

プラットフォームの通常の空荷状態では、モータハウジング部分２５に固定されたブラケット４５上のリバウンドストップ４４が、それぞれのアーム１５に支承されて、ケーブル３８の張力およびばね３２の圧縮を保持する。プラットフォームが押された場合、傾斜部の縁部７は、押し下げられたプラットフォームに対して車輪が上向きに駆動される状態で接地される。この動作により、ばねの圧縮によってモータが回転する。よって、駆動ユニットへの損傷が回避される。車輪端部のアーム１５は、４６において、車輪のシャフト２９が通るモータハウジング部分２５のオス部２３を収容するように丸く扇形の口部が設けられている（ｓｃａｌｌｏｐｅｄ）ことに留意されたい。

次に、プラットフォームのサスペンションから操舵に移ると、４つの駆動ユニットが、仮想の前車軸Ｆおよび後車軸Ｒの前方の対および後方の対として設けられる。すべての車輪がプラットフォームの中心長手方向軸線Ａにすべて整列されると、それらの個々の軸ｆ、ｒが整列される。操舵アーム１４は、内側に向けられ、操舵アーム１４の端部５１においてタイロッド５２の外側端部に枢着される。タイロッド５２の内側端部は、変位部材５３に枢着される。変位部材５３は、サーボモータ５６によって駆動される送りねじ５５で支持される。前車軸のこれらの操舵構成要素と後車軸のこれらの操舵構成要素との間には、機械的な連結はない。実際、機械構成要素、駆動部、サスペンション、および操舵部は両方の車軸で同一であり、フロントおよびリアとしての指定は、遠隔制御部が作動されたときにプラットフォームが移動するように設定される方向に基づいて任意である。プラットフォームには、通常、前方を示すマーキングＤがある。

両方の車軸における操舵が機械的に独立しているため、サーボモータは、
例えばキャスタ前輪付きトロリーなど、前車軸キャリアおよび車輪のみの操舵のため、または
例えばキャスタ後輪付きトロリーなど、後車軸キャリアおよび車輪のみの操舵のため、または
例えばキャスタ前輪およびキャスタ後輪付きトロリーなど、車軸におけるランダムな操舵による前車軸キャリアおよび後車軸キャリアならびに車輪のみの操舵のため、
のいずれかで動作され得ることに留意されたい。

プラットフォームの車軸の間隔は、ショッピングトロリーの車軸の間隔よりも大きいと予想され得るため、キャスタ前輪トロリーの場合、プラットフォームは、トロリーの後車軸、すなわちプラットフォームの後ろに瞬間的な操舵の中心を置いて操舵することにより、操縦をシミュレートする。トロリー後輪操舵の場合、反対のことが必要である。

これがどのように達成されるかは、図１３を参照して理解でき、図１３は以下を示している。

前輪は角度αへと操舵され、左右の車輪間のαにおけるアッカーマン差（Ａｃｋｅｒｍａｎｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）δはわずかである。
後輪は角度βへと操舵される。
前輪の軸線と後輪の軸線との交差の交点、つまり操舵の中心Ｓ（単一の点として示されているが、実際には、交差は小さな四辺形である可能性が高く、発生するホイールスクラブは少量である）。
点Ｓは横方向、つまり中心軸線Ａ側に距離Ｑだけオフセットされ、操舵の量を指定する。Ｑが小さいほど、プラットフォームの方向の変化の角速度が大きくなる。
点は長手方向にオフセットされ、つまり、前後の車軸Ｆ、Ｒの間の中心線Ｌの前または後ろに、距離Ｍだけオフセットされ、操舵のモードを指定する。例えば、そのサイズおよびそれが前輪の操舵であるか後輪の操舵であるかに応じて固定されたＭを生じさせるトロリーの場合、プラットフォームの前輪および後輪は、所望のＱに従って異なる角度αおよびβへと操舵されることが理解されよう。とはいえ、角度αおよびβの実際の値、すなわち、前後の操舵部材５３の変位およびサーボモータ５６の角回転は、ＱおよびＭの所望の値に対して容易に決定される。

図１の特定のケースでは、Ｍはゼロに等しい、つまり、軸線の交点／操舵の中心Ｓは中心線Ｌ上にある。この場合、車輪は均等に反対に操舵され、α＝－βである。このモードでは、プラットフォームに最も急な旋回の円が与えられ、これは、歩行者が急旋回するのをシミュレートするのに役立つ。

サーボモータはコントローラ５７の制御下にある。通常、モードが最初にＭの値として設定され、遠隔制御部から操舵振幅信号Ｑを受信する。次に、コントローラ５７は、αおよびβに適したサーボ信号を計算して印加する。実際の制御プログラミングは、当業者たる読み手の能力の範囲内であることが予期されている。

本発明は、上記の実施形態の細部に限定されることを意図するものではない。例えば、クランプ４は、磁気ホルダまたはベルクロパッドまたはストラップなど、力の閾値に達したときに解除される装置によって置き換えることができる。モータによる車輪の１：１ギヤ駆動は、モータのパフォーマンスおよびプラットフォームに必要とされる速度に応じて、減速機に置き換えても、さらには増速機に置き換えてもよい。

Claims (14)

1. 少なくとも１つの駆動ユニットを備える、ソフトターゲット移動プラットフォームであって、
   前記駆動ユニットまたは前記駆動ユニットの各々が、
   モータキャリアと、
   中心の長手方向軸線を有する駆動モータであって、前記モータキャリア内に該駆動モータの中心の長手方向軸線を中心としてジャーナル接続された駆動モータと、
   前記駆動モータに駆動可能に連結された駆動輪であって、前記駆動輪の回転軸線が、前記駆動モータの中心の長手方向軸線から使用中に水平方向の大きさを有するレバーアームだけオフセットされ、それにより輪荷重が、前記キャリアに対して前記駆動モータの中心の長手方向軸線を中心として前記駆動モータを回動させるのに寄与する、駆動輪と、
   前記輪荷重による回動に対抗するように前記駆動モータと前記キャリアとの間において作用するばねと、
   を有し、
   前記駆動モータの中心の前記長手方向軸線と前記駆動モータの回転子の軸線とが同軸であり、
   前記駆動輪の軸線が前記同軸の軸線からオフセットされ、
   駆動伝達手段が前記駆動モータの前記回転子と前記駆動輪との間に設けられ、前記駆動伝達手段が前記レバーアームを提供する、ソフトターゲット移動プラットフォーム。
2. 前記ばねが、前記キャリアと前記駆動モータのモータ本体との間において作用するねじりばねである、請求項１に記載のソフトターゲット移動プラットフォーム。
3. 前記プラットフォームの操舵のために、前記駆動ユニットの前記キャリアに操舵ピボットを設けることによって、前記駆動ユニットまたは少なくともいくつかの駆動ユニットが操舵可能である、請求項１～２のいずれか一項に記載のソフトターゲット移動プラットフォーム。
4. 前記操舵ピボットが対応の前記キャリアの車輪の端部にあって、対応の前記キャリアを前記車輪の接地面の近くに配置する、請求項３に記載のソフトターゲット移動プラットフォーム。
5. 前記操舵ピボットが、前記キャリアの中間近くに配置されて、全操舵運動における前記駆動モータ、車輪、および前記キャリアの全体的な空間的な条件を制限する、請求項３に記載のソフトターゲット移動プラットフォーム。
6. 前車軸にある少なくとも１つの前輪が操舵可能であり、
   後車軸にある少なくとも１つの後輪が操舵可能であり、
   操舵可能な前記前輪の軸線と操舵可能な前記後輪の軸線との交点を略中心として前記プラットフォームを操舵するために、前記後輪および前記前輪とは独立に、または前記後輪および前記前輪に従属して、前記前輪および前記後輪をそれぞれの操舵角に選択的に操舵するための機構が設けられ、
   前記機構が、前記交点を操舵動作の量に対して横方向に、かつ操舵動作のモードに対して前後に選択的に移動可能であるように、操舵可能な前記前輪および前記後輪が選択的に操舵するために設けられ、
   操舵の量およびモードについて前記機構を制御するための手段が設けられる、請求項１～５のいずれか一項に記載のソフトターゲット移動プラットフォーム。
7. 前記プラットフォームが中心長手方向軸線を有し、
   前記プラットフォームが、そのうちの少なくとも一つの前輪と少なくとも一つの後輪とを含む３つまたは４つの車輪を備え、
   前記プラットフォームの中心長手方向軸線に沿って前車軸位置に少なくとも１つの車輪が配置され、
   他の少なくとも１つの車輪が同様に後車軸位置に配置され、
   他の１つまたは複数の車輪が前記車軸に配置され、それにより前輪が１つまたは２つあり、後輪が１つまたは２つあるように配置される、請求項６に記載のソフトターゲット移動プラットフォーム。
8. 車軸位置に設けられた単一の車輪が前記プラットフォームの中心長手方向軸線上にある、請求項７に記載のソフトターゲット移動プラットフォーム。
9. 前記プラットフォームを水平に保つために、中心軸線上に前輪および後輪があり、両側にバランス車輪がある構成を有し、前記バランス車輪が、好ましくは、キャスタ車輪として構成される、請求項６に記載のソフトターゲット移動プラットフォーム。
10. 前記ソフトターゲット移動プラットフォームが、その幅よりも前記中心長手方向軸線の方向において長く、前記車軸が前記中心長手方向軸線に対して横向きとなっている、請求項７～８のいずれか一項に記載のソフトターゲット移動プラットフォーム。
11. 前記プラットフォームが略正方形であり、前記プラットフォームの中心長手方向軸線が前記車軸に対して横向きとなっており、どちらかの前記車軸上の任意の２つの前記車輪の中間にある、請求項７～８のいずれか一項に記載のソフトターゲット移動プラットフォーム。
12. 前記選択的に操舵するための機構が、前記前輪および前記後輪を互いに独立して操舵するように構成され、それにより、車輪のうちの前記前輪または前記後輪の前記操舵が、前記車輪のうちの前記後輪または前記前輪の前記操舵と相互に関係しない、請求項６～１１のいずれか一項に記載のソフトターゲット移動プラットフォーム。
13. 前記選択的に操舵するための機構が、前記前輪および前記後輪を互いに従属して、すなわち互いに相互に関係するとして操舵するように構成される、請求項６～１１のいずれか一項に記載のソフトターゲット移動プラットフォーム。
14. 前記相互に関係することが、
    通常は４つであるすべての車輪を均等に操舵し、それにより前記プラットフォームが真っ直ぐな斜交軸線に沿って操舵され、
    前記前輪を均等に、かつ前記後輪に反対に操舵し、それにより操舵の中心が前記車軸間の中間にある横向き軸線上になり、
    前記前輪を前記後輪よりも大きく操舵し、それにより操舵の前記中心が前記後車軸の後方にある横向き軸線上になるような相互に関係することであり、
    均等な操舵への上記の言及は、アッカーマン操舵の許容を含み、それにより、前記車輪が操舵される実際の角度は、操舵の前記中心に関して内側の車輪と外側の車輪とで異なる、請求項１３に記載のソフトターゲット移動プラットフォーム。

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