(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作機構と、
前記操作機構に連結され、前記操作機構の操作力に抗して反力を付与する操作反力発生機構と、
前記操作反力発生機構に並列して前記操作機構に連結され、前記操作機構に抵抗を付加するトルク制御機構と、
前記操作機構の位置を検出する検出手段と、
前記検出手段からの検出信号に基づいて、前記トルク制御機構に前記抵抗を制御する制御信号を出力する制御手段と、
を備えた模擬操作力制御装置において、
前記制御手段は、
前記検出手段からの検出信号に基づいて操作機構の移動方向を判断する計算処理部と、
前記計算処理部からの判断信号に基づいて操作機構の方向や位置に対応した映像信号を 作成し、予め設定したイベントに対応させて、前記操作機構の位置を保持させ又は前記 操作機構の復元速度を増減させるための制御信号を出力する映像出力計算処理部と、
前記映像出力計算処理部からの制御信号に従って前記トルク制御機構を制御するブレー キ制御部と、
を備えることを特徴とする模擬操作力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、操作機構に生じる操作力をシュミレートする模擬操作力制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の模擬操作力制御装置としては、例えば、実開平４−９３８６９号公報記載の技術がある。
図１２は本技術を示す概略図である。
この技術は、操作用レバー９０が操作されると、ポジションセンサ９１によって操作用レバー９０の位置が検出され、計算処理部９２内でブレークアウト力と摩擦力とが計算される。そして、その計算結果が電気信号に変換され、電磁式のパウダーブレーキ９３に送られる。これにより、パウダーブレーキ９３の抵抗で、操作用レバー９０の操作に対する反力が付加されるようになっている。
【０００３】
しかし、この技術では、操作用レバー９０から手を離したときに生じる復元トルクを発生させる操作反力発生装置を制御する構造になっていないので、操作用レバー９０の動きが現実の動きからかけ離れ、操作部に復元トルクを必要とするシュミレータとしての機能を発揮しない。
【０００４】
この問題に対処可能な技術として、例えば、特開平６−７５５２０号公報記載の模擬操作力発生装置がある。
図１３は、本技術を示す概略図である。
図１３において、符号１００はステアリングホィールであり、このステアリングホィール１００の回転角度をポテンショメータ１０１で検出し、モータ１０２とパウダーブレーキ（クラッチ）１０３とにより、検出角度に応じたトルクをステアリングホィール１００に加えるようになっている。
【０００５】
具体的には、モータ１０２は、正逆方向に定速回転するリバーシブルなモータであり、このモータ１０２の出力は、ベルト１０６が掛けられたプーリ１０４，１０５を介して、パウダーブレーキ１０３に伝達されるようになっている。
パウダーブレーキ１０３は、ステアリングホィール１００に加わるであろう力量に応じて、伝達トルクを増減するブレーキであり、ベベルギヤ１０７，１０８を介して、ステアリングシャフト１１０に連結されている。
【０００６】
このような構成により、操舵時に、ステアリングホィール１００に対して右（左）方向に力が加わる状況になると、モータ１０２が左（右）方向に回転する。そして、この際に、ステアリングホィール１００に加わるであろう力量が大きい（小さい）と判断すると、パウダーブレーキ１０３の抵抗を増加（減少）させる。また、ステアリングホィール１００から手を離すと、モータ１０２によって復元トルクをステアリングホィール１００に付加するようになっている。
このように、モータ１０２からの駆動力は，パウダーブレーキ１０３で制御することにより、現実に近いステアリング操舵を実現しようとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した特開平６−７５５２０号公報記載の模擬操作力発生装置もまた、操作部に働いている操作反力（復元トルク）をパウダーブレーキにより制御していない点においては、従前どおり変わりがない。さらに、この模擬操作力発生装置では、モータ１０２とパウダーブレーキ１０３とステアリングシャフト１１０とが、パウダーを介して連結した構成になっているので、なんらかの制御トラブルにより、パウダーにスリップが無くなった状態で、ステアリングホィール１００を急激に回転させると、過大な負荷がモータ１０２に加わるおそれがある。また、この状態において、同時に、制御系のトラブルでモータ１０２が暴走し、ステアリングホィール１００へ過大な動力が伝達されないようにする必要がある。
【０００８】
また、モータ１０２によって、大きな電力を消費するので、省エネルギー対策上も好ましいものではない。
さらに、モータ１０２の制御系とパウダーブレーキ１０３の制御系との２系統の制御系が必要不可欠であるので、制御構成が複雑になり、このため、装置全体の構成も複雑になってしまい、製造コストの増大に繋がる。
【０００９】
本発明の目的は、簡単な構造で、しかも、現実的かつ安全な模擬操舵が可能な模擬操作力制御装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、操作機構と、前記操作機構に連結 され、前記操作機構の操作力に抗して反力を付与する操作反力発生機構と、前記操作 反力発生機構に並列して前記操作機構に連結され、前記操作機構に抵抗を付加するト ルク制御機構と、前記操作機構の位置を検出する検出手段と、前記検出手段からの検 出信号に基づいて、前記トルク制御機構に前記抵抗を制御する制御信号を出力する制 御手段と、を備えた模擬操作力制御装置において、前記制御手段は、前記検出手段か らの検出信号に基づいて操作機構の移動方向を判断する計算処理部と、前記計算処理 部からの判断信号に基づいて操作機構の方向や位置に対応した映像信号を作成し、予 め設定したイベントに対応させて、前記操作機構の位置を保持させ又は前記操作機構 の復元速度を増減させるための制御信号を出力する映像出力計算処理部と、前記映像 出力計算処理部からの制御信号に従って前記トルク制御機構を制御するブレーキ制御 部と、を備えることを特徴とする模擬操作力制御装置である。
【００１２】
【作用】
本発明によれば、検出手段により、操作力に抗して操作反力を発生する操作機構の位置が検出され、制御手段により、検出手段からの検出信号に基づいて映像が変化し、その映像の内容に応じて抵抗を制御するための制御信号がトルク制御機構に出力される。
【００１３】
また、本発明によれば、制御手段の計算処理部によって、検出手段からの検出信号に基づいて操作機構の移動方向が判断される。すると、映像出力計算処理部によって、計算処理部からの判断信号に基づいて操作機構の方向や位置に対応した映像信号が作成され、予め設定したイベントに対応させて、操作機構の位置を保持させ又は操作機構の操作反力を増減させるための制御信号がブレーキ制御部に出力され、トルク制御機構の抵抗が制御される。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例に係る模擬操作力発生装置の構成図であり、図２はその正面図である。
本実施例の模擬操作力発生装置は、操作反力（復元トルク）発生機構１と、トルク制御機構２と、検出手段としての検出器３及び入力信号変換部４０と、制御手段としての制御器４とを備えている。
【００１５】
操作反力発生機構１は、回転されたステアリングホィール１００及びステアリングシャフト１１０（操作機構）を中立位置Ｍに戻す反力を発生する機構である。具体的には、コ字状のケース１０の底部１０ａにレール１１が取り付けられ、このレール１１の上に、キャリア１２がスライド可能に載置されている。そして、このキャリア１２の上にラックギア１３が取り付けられ、ラックギア１３の歯１３ａに、ステアリングシャフト１１０の先端部に固着されたピニオンギア１４が噛み合っている。このピニオンギア１４は、ステアリングホィール１００の中立位置Ｍにおいて、ラックギア１３の中央部で歯１３ａと噛み合うように設定されている。
すなわち、ステアリングホィール１００を中立位置Ｍから矢印Ａ方向に回転させると、ラックギア１３が、矢印Ｂで示すように、図１の右方向に、ステアリングホィール１００の回転角度θに対応した距離だけ移動することとなる。
【００１６】
このようなラックギア１３とキャリア１２との中央部には、プランジャ１６，１７（付勢部材）の付勢力を受けるプランジャ当接板１５が取り付けられている。プランジャ１６（１７）は、高圧ガスによる液圧式の付勢体であり、油等の液体が入ったシリンダ１６ａ（１７ａ）と、シリンダ１６ａ（１７ａ）から突出したピストンロッド１６ｂ（１７ｂ）とで構成されている。
シリンダ１６ａ（１７ａ）は、ケース１０の側部１０ｂ（１０ｃ）に取り付けられており、このシリンダ１６ａ（１７ａ）から突出したピストンロッド１６ｂ（１７ｂ）の先端部１６ｃ，１７ｃは、プランジャ当接板１５の側面に当接されている。
これにより、ステアリングホィール１００を中立位置Ｍから矢印Ａ方向に回転させ、ラックギア１３と共にプランジャ当接板１５を、矢印Ｂ方向に移動させると、プランジャ１７のピストンロッド１７ｂがシリンダ１７ａ内に押し戻される。その結果、ステアリングホィール１００に対して、トルクが付加される。そして、この状態で、ステアリングホィール１００から手を離すと、プランジャ１７の付勢力によって、プランジャ当接板１５が逆矢印Ｂ方向に移動させられ、ステアリングホィール１００が中立位置Ｍに戻されることとなる。
【００１７】
トルク制御機構２は、ステアリングホィール１００の操舵に応じて抵抗をステアリングホィール１００に与えるための機器であり、パウダーブレーキ２０を有している。
パウダーブレーキ２０には、タイミングプーリー２１が取り付けられており、このタイミングプーリー２１が、タイミングベルト２２を介して、ステアリングシャフト１１０に固着されたプーリー２３に連結されている。
すなわち、ステアリングシャフト１１０の回転に対して、パウダーブレーキ２０が所定の大きさのブレーキをかけることにより、ステアリングホィール１００に抵抗を発生させるようになっている。
【００１８】
検出器３は、ポテンショメータ３０を有しており、このポテンショメータ３０は、ギア３１，３２を介して、ステアリングシャフト１１０に連結されている。
これにより、ステアリングホィール１００が中立位置Ｍから角度θだけ回転すると、この角度θがポテンショメータ３０によって検出され、角度θを示すアナログの検出信号Ｓ１が制御器４に出力されるようになっている。
入力信号変換部４０は、ポテンショメータ３０からのアナログの検出信号Ｓ１をデジタル変換して、角度θを示すデジタルの検出信号Ｓ２を制御部４に出力する部分である。
【００１９】
制御器４は、入力信号変換部４０からの検出信号Ｓ２に基づいて、パウダーブレーキ２０を制御するための機器であり、図１に示すように、計算処理部４１と、映像出力計算処理部４２と、映像出力装置４３と、パウダーブレーキ制御部４４（ブレーキ制御部）とを備えている。
計算処理部４１は、入力信号変換部４０からのデジタル検出信号Ｓ２に基づいて、ステアリングホィール１００の回転方向が右方向（図１の矢印Ａ方向）か左方向かを判断して、その判断信号Ｄを映像出力計算処理部４２に出力する部分である。映像出力計算処理部４２には、市街道路、高速道路等の幾つかの走行映像メニュー、及び、駐停車等のイベントに対応して、パウダーブレーキ２０を制御する制御データが記憶されており、制御データは、任意に設定できるようになっている。
【００２０】
映像出力計算処理部４２は、計算処理部４１からの判断信号Ｄに基づいて、ステアリングホィール１００の方向や角度に対応した映像を作成して、その映像信号Ｖを映像出力装置４３に出力すると共に、予め設定したイベントに対応した制御信号Ｃ２をパウダーブレーキ制御部４４に出力する部分である。
具体的には、映像信号Ｖが走行映像メニューから選択した市街道路の直線走行映像の場合には、その映像に対応した大きさの抵抗をステアリングホィール１００に加えるための制御信号Ｃ０をパウダーブレーキ制御部４４に出力する。また、直線走行映像から右左折走行映像に変化した場合には、その映像に対応した大きさの抵抗をステアリングホィール設置部１００に加えるための制御信号Ｃ１をパウダーブレーキ制御部４４に出力する。そして、そのときに、予め設定されているイベント１〜ｎが発生し、そのイベントに起因したアクシデントを生じると、イベント１〜ｎに対応した大きさの抵抗をステアリングホィール１００に加えるための制御信号Ｃ２をパウダーブレーキ制御部４４に出力する機能を有している。
例えば、映像信号Ｖが、直進走行映像から右左折走行映像に変化した場合であって、歩行者が道路を横断したときに（イベント１）、歩行者を巻き込む巻き込み事故が生じると、ステアリングホィール１００の復元速度を減少するように、パウダーブレーキ２０を制御する制御信号Ｃ２をパウダーブレーキ制御部４４に出力する。また、右左折走行映像時に対向車が接近した場合であって（イベント２）、急ブレーキによる急激な停車が生じたときは、ステアリングホィール１００の回転位置を保持するように、パウダーブレーキ２０を制御する制御信号Ｃ２を出力する。また、車庫入れ映像時の場合には（イベント３）、据え切り操作が生じると、ステアリングホィール１００の復元速度をより減少させるように、パウダーブレーキ２０を制御する制御信号Ｃ２を出力する。また、車庫入れ映像時の場合に（イベントｎ）、道路の縁石等に接触すると、ステアリングホィール１００の復元速度をより減少させるように、パウダーブレーキ２０を制御する制御信号Ｃ２を出力する。
映像出力装置４３は、映像出力計算処理部４２からの映像信号Ｖを経時的に表示する装置であり、モニター等を備えている。
パウダーブレーキ制御部４４は、映像出力計算処理部４２からの制御信号Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２に従って、パウダーブレーキ２０を制御する部分である。
【００２１】
次に、本実施例の模擬操作力発生装置の動作について説明する。
図３は、この動作を示すフローチャート図である。
走行映像メニュー（Ｓ２０）から市街地道路の走行モードを選択すると、市街地道路の走行モードに対応したパウダーブレーキの伝達トルク制御信号Ｃ０（図３のステップＳ２１）を発生する。市街地道路の直進映像に合わせて、ステアリングホィール１００を中立位置Ｍに保持したままにすると、検出器３のギア３１，３２は回転しないので、ポテンショメータ３０からは回転角度０の検出信号Ｓ１が入力信号変換部４０に出力される（図３のステップＳ１）。
入力信号変換部４０に入力されたアナログの検出信号Ｓ１は、デジタル変換され、デジタルの検出信号Ｓ２として、制御部４の計算処理部４１に出力される。
そして、計算処理部４１において、このデジタル検出信号Ｓ２に基づいて、ステアリングホィール１００の回転方向が右，左方向のいずれでもないと判断され（図３のステップＳ２及びＳ３のＮＯ）、それを示す判断信号Ｄが映像出力計算処理部４２に出力される。
すると、映像出力計算処理部４２において、直進映像の映像信号Ｖが作成され、その映像信号Ｖが映像出力装置４３に出力される（図３のステップＳ４）。
このとき、直進映像状態であり、右左折パウダーブレーキ伝達トルク制御信号（図３のステップＳ１５）は発生しないので、映像出力計算処理部４２からパウダーブレーキ制御部４４へは制御信号Ｃ１が送出されず、トルク制御機構２のパウダーブレーキ２０のトルクは変化しない。
これにより、操作反力発生機構１のプランジャ当接板１５は、プランジャ１６，１７によって、中央に保持された状態となり、ステアリングホィール１００は中立位置Ｍに位置する。イベント１〜ｎが発生し、アクシデントが発生しない限り、この動作は繰り返し行われる（図３のステップＳ４〜ステップＳ１）。
【００２２】
この状態で、ステアリングホィール１００を右回転させると、検出器３のギア３２が回転し、ギア３２に噛み合ったギア３１がステアリングホィール１００に対応した角度で回転する。そして、このギア３１の回転から、ポテンショメータ３０によってステアリングホィール１００の回転角度が検出され、その角度を示す検出信号Ｓ１が制御器４の入力信号変換部４０に出力される（図３のステップＳ１）。そして、計算処理部４１から映像出力計算処理部４２に、右回転を示す判断信号Ｄが出力される（図３のステップＳ２のＹＥＳ）。
すると、映像出力計算処理部４２において、右折映像の映像信号Ｖが作成され、この映像信号Ｖが、映像出力装置４３に出力される（図３のステップＳ５）。
このとき、ステアリングホィール１００の右回転により、映像信号Ｖが直進走行映像から右折走行映像に変化するので、直進走行のステアリングホィール１００の操舵よりも、ステアリングホィール１００の復元速度をより減少させる制御信号Ｃ１が、映像出力計算処理部４２からパウダーブレーキ制御部４４に出力される。この結果、パウダーブレーキ制御部４４の制御により、パウダーブレーキ２０の抵抗がステアリングシャフト１１０に付加される（図３のステップＳ１５）。
これにより、右回転時に加わるプランジャ１６の押圧力による反力と、パウダーブレーキ２０による抵抗とが、ステアリングシャフト１１０に加算されるので、操舵者は、実車の右折時における操舵感を体験することができる。ステアリングホィール１００を右回転させてイベントが発生しない限り、この動作は繰り返し行われる（図３のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ１５）。
【００２３】
この状態において、歩行者が道路を横断する「イベント１」が発生し、この「イベント１」に起因した巻き込み事故を生じた場合に（図３のステップＳ６のＹＥＳ、ステップＳ１６のＹＥＳ）、ステアリングホィール１００の復元速度をより減少させる制御信号Ｃ２が、映像出力計算処理部４２からパウダーブレーキ制御部４４に出力され、パウダーブレーキ２０の抵抗がより増大する（図３のステップＳ７）。また、右左折走行時に対向車が接近すると、「イベント２」が発生し、この「イベント２」に起因した急停車が生じた場合に（図３のステップＳ６のＮＯ，ステップＳ８のＹＥＳ、ステップ１７のＹＥＳ）、ステアリングホィール１００の回転位置を保持するような制御信号Ｃ２が、映像出力計算処理部４２からパウダーブレーキ制御部４４に出力され、パウダーブレーキ２０の抵抗によって、ステアリングシャフト１１０の回転位置が保持される（図３のステップＳ９）。
車庫入れ映像時の場合には、「イベント３」が発生し、この「イベント３」に起因した据え切り操作が生じた場合に（図３のステップＳ１０のＹＥＳ、ステップＳ１８のＹＥＳ）、ステアリングホィール１００の復元速度をより減少させる制御信号Ｃ２が、映像出力計算処理部４２からパウダーブレーキ制御部４４に出力され、パウダーブレーキ２０の抵抗が、より増大する（図３のステップＳ１１）。さらに、車庫入れする「イベントｎ」が発生しこの［イベントｎ」に起因して、道路の縁石等に接触した場合にも（図３のステップＳ１２のＹＥＳ、ステップＳ１９のＹＥＳ）、ステアリングホィール１００の復元速度をより減少させる制御信号Ｃ２が、映像出力計算処理部４２からパウダーブレーキ制御部４４に出力される（図３のステップＳ１３）。
なお、ステアリングホィール１００を左回転した場合には、図３のステップＳ１，Ｓ２のＮＯ，Ｓ３のＹＥＳ，Ｓ１４で示す動作を経て、以後、前述した右折の場合とほぼ同様の動作を行う。また、走行映像メニューとして高速道路等の他の走行モードも同様である。
【００２４】
このように、本実施例によれば、通常時にステアリングホィール１００に加わる略一定の反力を操作反力発生機構１で実現し、運転状況によって加わる抵抗をトルク制御機構２で実現する構成であるので、操舵者に、実車の操舵感を体験させることができる。
また、前述した従来の模擬操作力発生装置では、通常時にステアリングホィール１００に加わる反力を実現する手段として、電気的な制御を必要とするモータ１０２を使用しているが、本実施例では、機械的な構造の操作反力発生機構１を使用しているので、ステアリングホィール１００を急激に回転させる等して、操作反力発生機構１に過大な負荷を発生させても、操作反力発生機構１が破損することはない。すなわち、耐久性のある模擬操作力発生装置を提供することができる。さらに、操作反力発生機構１が暴走して、ステアリングホィール１００が急激に回転するおそれはなく、安全な操舵を保証することができる。
また、操作反力発生機構１に対しては制御系を必要とせず、トルク制御機構２に対してのみ、１系統の制御系（制御器４）を用いれば足りるので、制御が簡単であり、また、制御系の構造も簡単にすることができる。この結果、製造コストの低減化と重量の軽減化とを図ることができる。さらに、操作反力発生機構１による電力の消費は生じないので、省エネルギー対策上好ましい模擬操作力発生装置を提供することができる。
【００２５】
（第２実施例）
図４は、本発明の第２実施例に係る模擬操作力発生装置の構成図であり、図５は、その正面図である。
本実施例は、検出器の構造が前述した第１実施例と異なる。
すなわち、操作反力発生機構１のラックギア１３とキャリア１２との左端部に、先端取付径孔３９ａを有した取付板３９を立設すると共に、ケース１０の側部１０ｂに、取付孔１０ｄを穿設した。そして、直線式位置センサ３５の先端部を、先端取付径孔３９ａに挿通させて、ボルト３６で固定すると共に、直線式位置センサ３５の胴部を、取付金具３７により側部１０ｂに固定した構造になっている。
【００２６】
このような構成により、直線式位置センサ３５がラックギア１３の移動量を検出し、この移動量から、ステアリングホィール１００の回転角度を検出して、回転角度を示す検出信号を直線式位置センサ３５から入力信号変換部４０を介して制御器４に出力する。
その他の構成，作用効果は前述した第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００２７】
（第３実施例）
図６は、本発明の第３実施例に係る模擬操作力発生装置を示す斜視図である。
本実施例は、操作反力発生機構１の構成が前述した第１及び第２実施例と異なる。
図６において、符号５はシート５１が装着された筺体であり、この筺体５内にフレーム５２が組み込まれている。
ステアリングホィール１００のステアリングシャフト１１０は、このフレーム５２の上面において軸支されており、ステアリングシャフト１１０の基部側に操作反力発生機構１が設けられている。
すなわち、フレーム５２の上面両側に、ラックギヤ支持体５３，５３が固着され、ステアリングシャフト１１０のピニオンギア１４に噛み合ったラックギア１３がこれらのラックギヤ支持体５３，５３によってスライド自在に支持されている。
【００２８】
このラックギア１３の下側に、プランジャ１６，１７が取り付けられている。
具体的には、ラックギア１３のほぼ真下に位置するフレーム部上に、ブラケット５４が固着され、このブラケット５４にフリーリンク５５が回転自在に取り付けられている。そして、このフリーリンク５５の回転端部にプランジャ１６（１７）のシリンダ１６ａ（１７ａ）後端が固着され、このプランジャ１６（１７）の先端部１６ｃ（１７ｃ）が調整リンク５６を介してラックギア１３の端部に連結されている。また、フリーリンク５５，５５の間には、フリーリンク５５，５５がフレーム５２の内側に回転することを防止するリンクストッパ５７が設けられている。
【００２９】
なお、トルク制御機構２は、操作反力発生機構１よりも先端部側（図６の左側）に位置するように、ステアリングシャフト１１０に組み付けられている。すなわち、下方のパウダーブレーキ２０に、タイミングプーリー２１が取り付けられ、このタイミングプーリー２１が、タイミングベルト２２を介して、上方のステアリングシャフト１１０に固着されたプーリー２３に連結されている。
また、検出器３はステアリングシャフト１１０の先端に組み付けられている。すなわち、ギア３２がステアリングシャフト１１０の先端に取り付けられ、このギア３２にポテンショメータ３０のギア３１が噛み合っている。
【００３０】
次に、本実施例の動作について説明する。
ステアリングホィール１００を操舵して、操作反力発生機構１のラックギア１３を図の矢印Ｄ方向に移動させると、プランジャ１７の先端部１７ｃがラックギア１３の端部に連結されているので、プランジャ１７が矢印Ｄ方向に押され、右側のフリーリンク５５が回転しようとする。しかし、リンクストッパ５７によってその回転が阻止されるので、プランジャ１７はＤ方向に移動しない。この結果、プランジャ１７の付勢力によって、ステアリングホィール１００に反力が付加される。
【００３１】
一方、プランジャ１６は、ラックギア１３がＤ方向に移動すると、フリーリンク５５がリンクストッパ５７から離れる方向に回転するので、ラックギア１３と共にＤ方向に移動する。したがって、フリーリンク５５が回転している間は、ステアリングホィール１００に対してプランジャ１６による付勢力は加わらない。
また、操作反力発生機構１のラックギア１３を図の矢印Ｄ方向と逆方向に移動させるように、ステアリングホィール１００を操舵すると、前述した動作と逆の動作を行い、プランジャ１６による付勢力がステアリングホィール１００に加わることとなる。
【００３２】
また、図６においては、その中心線Ｐがラックギア１３の中心線とほぼ直角になるように、調整リンク５６をラックギア１３の端部に取り付けたが、調整リンク５６をラックギア１３の中心線に対して傾いた状態にして取り付け、その状態の調整リンク５６にプランジャ１６（１７）の先端部１６ｃ（１７ｃ）を取り付けることにより、ステアリングホィール１００に対するプランジャ１６（１７）の付勢力を増減調整することができる。
【００３３】
このように、本実施例によれば、操作反力発生機構１をリンク結合で構成したので、プランジャ１６，１７の耐久性が向上する。
その他の構成，作用効果は前述した第１及び第２実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００３４】
（第４実施例）
図７は、本発明の第４実施例に係る模擬操作力発生装置を示す斜視図である。
本実施例は、操作反力発生機構のプランジャの取付構造が前述した第１ないし第３実施例と異なる。
図７に示すように、ステアリングホィール１００のステアリングシャフト１１０が、軸受５８，５８で軸支されており、このステアリングシャフト１１０の先端部に操作反力発生機構１のピニオンギア１４が取り付けられている。
そして、ラックギア１３が、ステアリングシャフト１１０先端部の両側に固定されたラックギヤ支持体５３，５３によってスライド自在に支持された状態で、ピニオンギア１４に噛み合っている。
【００３５】
このラックギア１３の前方（図７の左方）に、プランジャ１６，１７が取り付けられている。
すなわち、ラックギア１３のほぼ中央部にアジャストプレート６０が固着され、アジャストプレート６０の両側縁にプランジャ１６，１７が連結されている。
具体的には、ラックギア１３の両端部と対応する位置にリンクストッパ６２，６２が固定され、その内側に、フリーリンク６１，６１が回転自在に取り付けらている。そして、各フリーリンク６１の回転端部に、プランジャ１６（１７）のシリンダ１６ａ（１７ａ）後端が固着され、このプランジャ１６（１７）の先端部１６ｃ（１７ｃ）がアジャストプレート６０の側縁にボルトにて軸支されている。
なお、アジャストプレート６０の両側縁には、各々複数のボルト孔６０ａ，６０ｂ，６０ｃが穿設されており、いずれかのボルト孔６０ａ，６０ｂ，６０ｃにプランジャ１６（１７）の先端部１６ｃ（１７ｃ）をボルトにて軸支することができるようになっている。
【００３６】
トルク制御機構２は、操作反力発生機構１よりも基部側に位置するように、ステアリングシャフト１１０に組み付けられている。すなわち、パウダーブレーキ２０に、タイミングプーリー２１が取り付けられ、このタイミングプーリー２１が、タイミングベルト２２を介して、ステアリングシャフト１１０に固着されたプーリー２３に連結されている。
また、検出器としては、ラックギア１３のスライド方向の移動量を検出直線式位置センサ３５が用いられている。
【００３７】
次に、本実施例の動作について説明する。
図８は、操作反力発生機構１の動作を説明するための平面図である。
図８に示すように、ステアリングホィール１００を操舵して、操作反力発生機構１のラックギア１３を図の矢印Ｅ方向に移動させると、アジャストプレート６０がラックギア１３と一体になって矢印Ｅ方向に移動する。これにより、プランジャ１６の先端部１６ｃがアジャストプレート６０によって矢印Ｅ方向に押される。このとき、フリーリンク６１の回転は左のリンクストッパ６２によって阻止されるので、プランジャ１６はＥ方向に移動しない。この結果、プランジャ１６の付勢力によって、ステアリングホィール１００にトルクが付加される。
【００３８】
一方、プランジャ１７は、ラックギア１３がＥ方向に移動すると、フリーリンク６１が右のリンクストッパ６２から離れる方向に回転するので、ラックギア１３と共にＥ方向に移動する。したがって、フリーリンク６１が回転している間は、ステアリングホィール１００に対してプランジャ１６による付勢力は加わらない。
【００３９】
また、図７においては、プランジャ１６，１７の先端部１６ｃ，１７ｃをアジャストプレート６０の最先端のボルト孔６０ａにボルト締めしたが、図９に示すように、先端部１６ｃ，１７ｃをアジャストプレート６０の最奥端のボルト孔６０ｃにボルト締めすることができる。これにより、プランジャ１６，１７からステアリングホィール１００への付勢力を弱くすることができる。
【００４０】
このように、本実施例によれば、プランジャ１６，１７の先端部１６ｃ，１７ｃをアジャストプレート６０のボルト孔６０ａ，６０ｂ，６０ｃのいずれかにボルト締めすることで、プランジャ１６，１７からの付勢力を増減調整することができる。
その他の構成，作用効果は前述した第１ないし第３実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００４１】
（第５実施例）
前述した第１ないし第４実施例では、自動車ゲームの操作機構に模擬操作力発生装置を適用したが、本実施例ではヨットゲームに適用した。
図１０は、本実施例の模擬操作力発生装置が適用されたヨットゲームの斜視図であり、図１１は図１０のヨットに装備された操作反力発生機構とトルク制御機構と検出器とを示す斜視図である。
【００４２】
図１０において、符号７はヨットであり、ヨット７の周囲に、ワイドスクリーン７１が立設され、ワイドスクリーン７１の上方には、ヨット７に風を送るための複数の送風機７２が取り付けられている。
ヨット７の後部には、模擬ラダー７３を有するラダーシャフト７４が回転自在に取り付けられている。このラダーシャフト７４の上部はヨット７側に折り曲げられ、プレイヤ８が模擬ラダー７３を操舵するためのラダーレバー７５が形成されている。
【００４３】
そして、模擬ラダー７３下側の筺体９内には、ラダーレバー７５に操作反力を与える機構、すなわち、図１１に示すような操作反力発生機構１と、トルク制御機構２と、検出器３と、制御器４とが内蔵されている。
具体的には、ラダーシャフト７４にピニオンギア１４が固着されており、このピニオンギア１４に横向きのラックギア１３が噛み合っている。ラックギア１３にはプランジャ当接板１５が取り付けられ、プランジャ１６，１７によって中立位置に付勢されている。
また、ラダーシャフト７４の上部側には、制御器４で制御されるトルク制御機構２のプーリー２３が固着され、プーリー２３がタイミングベルト２２を介してパウダーブレーキ２０のタイミングプーリー２１に連結されている。
さらに、ラダーシャフト７４の下端部には、検出器３のポテンショメータ３０が取り付けられ、その検出信号が制御器４に入力されるようになっている。
【００４４】
このような構成により、ヨット７の停止時には、外部入力がされない限り、ラダーレバー７５は、制御器４の制御によるパウダーブレーキ２０の抵抗によって、現状位置に保持される。
そして、送風機７２から風が吹き、制御器４によってワイドスクリーン７１にヨット７が進む映像が移し出されると、パウダーブレーキ２０の抵抗が解かれ、操作反力発生機構１の作用で、ラダーレバー７５が前述の現状位置から中立位置に戻される。
プレイヤ８が、ラダーレバー７５を回転させ、模擬ラダー７３の向きを変えると、操作反力発生機構１による反力が、水の抵抗に合せてラダーレバー７５に加わる。
なお、ラダーレバー７５に加わるこの反力や前述した戻り速さは操作反力発生機構１のプランジャ１６，１７の付勢力とパウダーブレーキ２０の抵抗制御とによって、任意に設定することができる。
【００４５】
ワイドスクリーン７１の映像が段々高速になっていき、この状態で、ヨット７の向きを変えるようにラダーレバー７５を回転させると、速度に対応した抵抗をラダーレバー７５に与えるように、制御器４がパウダーブレーキ２０を制御するようになっている。
また、ヨット７が浅瀬等に進入し、模擬ラダー７３が海底に接触した映像になると、制御器４が、現実の状況に合せてパウダーブレーキ２０をロック状態に近い状態にする。
その他の構成，作用効果は前述した第１ないし第４実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００４６】
なお、本発明は、以上説明した実施例に限定されず、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明に含まれる。
例えば、前述した実施例では、操作反力発生機構１の付勢部材として、液圧式のプランジャ１６，１７を用いたが、これに限らず、ガスやエア等の気体圧式のものを用いても良く、また、コイルスプリングを用いても良い。
また、パウダーブレーキ２０は、ギヤ伝達によりステアリングシャフト１１０に連結させてもよく、又は、ステアリングシャフト（ラダーシャフト）１１０の端部に直接連結させてもよい。さらに、第５実施例ではヨット７について本実施例の模擬操作力発生装置を適用したが、模擬ラダー７３と一体のエンジン等の船外機をラダーレバー７５で回転操作することができるモータボート等にも適用することができることは勿論である。またさらに、計算処理部４１からパウダーブレーキ制御部４４に制御信号を出力して、予め設定したイベントに応じた大きさのトルクを操作機構に付加することもできる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、通常時に操作機構に加わる反力を操作反力発生機構で実現し、運転状況によって加わる抵抗をトルク制御機構で実現する構成であるので、操舵者に、現実の操舵感を体験させることができるという効果がある。
さらに、制御系は１系統の制御手段であるので、安全な制御が可能であり、また、制御系の構造も簡単にすることができる。この結果、製造コストの低減化と重量の軽減化とを図ることができるという効果がある。
【００４８】
また、本発明によれば、予め設定されたイベントに応じて、抵抗が付加されるので、操舵者に、より一層の現実的な操舵感を体験させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る模擬操作力制御装置の構成図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１の模擬操作力制御装置の動作を示すフローチャート図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る模擬操作力制御装置の構成図である。
【図５】図４の正面図である。
【図６】本発明の第３実施例に係る模擬操作力制御装置を示す斜視図である。
【図７】本発明の第４実施例に係る模擬操作力制御装置を示す斜視図である。
【図８】操作反力発生機構の動作を説明するための平面図である。
【図９】プランジャのアジャストプレートへの取付状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第５実施例の模擬操作力制御装置が適用されたヨットゲームの斜視図
である。
【図１１】図１０のヨットに装備された操作反力発生機構とトルク制御機構と検出器とを
示す斜視図である。
【図１２】従来例の概略構成図である。
【図１３】他の従来例の概略構成図である。
【符号の説明】
１  操作反力発生機構
２  トルク制御機構
３  検出器
４  制御器
１３  ラックギア
１４  ピニオンギア
１６，１７  プランジャ
２０  パウダーブレーキ
３０  ポテンショメータ
４１  計算処理部
４２  映像出力計算処理部
４４  パウダーブレーキ制御部
１００  ステアリングホィール
１１０  ステアリングシャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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