(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者がハンドル操作とブレーキ操作の可能な模型車両と、前記模型車両の操作に対応して予め記憶された映像を表示するディスプレイ装置とを備える車両のライディングシミュレーション装置において、
運転者のハンドルの回動操作に対する反力を付与する反力付与手段を有し、
ブレーキ操作による操作入力値が、一定の閾値を超えた場合に、前記反力付与手段により前記ハンドルに反力を付与するとともに振動を付与することを特徴とする車両のライディングシミュレーション装置。
【請求項２】
請求項１記載のライディングシミュレーション装置において、前記反力付与手段は、前記表示映像上の路面状態情報に基づいて、前記振動の振幅および振動周波数を変化させることを特徴とする車両のライディングシミュレーション装置。
【請求項３】
請求項１記載のライディングシミュレーション装置において、さらに前記閾値を可変する閾値可変手段を備え、該閾値可変手段は、前記車両が自動二輪車である場合に、前記閾値を、前記表示映像上の路面状態情報および（または）前記自動二輪車の左右傾斜角に基づいて、変化させることを特徴とする車両のライディングシミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、走行路を含む映像が表示された前方の画面を見ながら、搭乗者としての運転者が、車両である、例えば、模型二輪車を操作してライディングシミュレーションを行う車両のライディングシミュレーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、乗り手が操作可能な模型二輪車と、この模型二輪車の走行状態に係る走行路を含む所望の映像を表示するＣＲＴ等を利用した表示器とを組み合わせた二輪車用のライディングシミュレーション装置が、遊技用として、あるいは二輪車の運転教育用として使用に供されている。
【０００３】
例えば、特開平４−５１０７８号公報に公表されているように、基台上に設けられ、前後、左右および上下方向に移動自在な移動台と、この移動台の動きを駆動する駆動手段と、前記移動台上に設置され乗り手が操作可能な模型二輪車と、前記模型二輪車の前方に配置され、予め記憶された映像を表示するディスプレイ装置と、乗り手の操作ならびに動きに応じて前記駆動手段を制御して前記模型二輪車のヨー、ロールおよびピッチ動を制御するとともに、前記ディスプレイ装置に表示される映像を前記模型二輪車の走行状態に応じて変化させる制御手段とを備える二輪車のライディングシミュレーション装置が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、自動二輪車や乗用自動車等の四輪車においては、ブレーキを強くかけた場合に、車輪（ホイール）がロックする。
【０００５】
しかし、従来の車両のライディングシミュレーション装置においては、運転者にホイールロック状態の情報を与えるようにしたものは提案されていない。
【０００６】
この発明は、このような点を考慮してなされたものであって、ライディングシミュレーション装置における模型車両の運転者に対して、このホイールロックの情報を適切に与えることを可能とする車両のライディングシミュレーション装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、例えば、図１、図３に示すように、運転者２８がハンドル６０の操作とブレーキ９７の操作の可能な模型車両３０と、前記模型車両の操作に対応して予め記憶された映像を表示するディスプレイ２５装置とを備える車両のライディングシミュレーション装置１０において、運転者のハンドルの回動操作に対する反力を付与する反力付与手段１８、６２を有し、ブレーキ操作による操作入力値が、一定の閾値を超えた場合に、前記反力付与手段により前記ハンドルに反力を付与するとともに振動を付与することを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、ハンドル振動付加手段により、ブレーキ操作による操作入力値が、一定の閾値を超えた場合に、前記ハンドルに振動を付加するようにしている。これにより、ライディングシミュレーション装置において、運転者にホイールロックの情報を与えることができる。
【０００９】
この場合、前記表示映像上の路面状態情報に基づいて、前記振動の振幅および振動周波数を変化させるようにすることで、実際の走行状態に応じたより近似的なホイールロックの情報を与えることができる。
【００１０】
さらに前記閾値を可変する閾値可変手段１８を備え、該閾値可変手段は、ライディングシミュレーション用の模型車両が、模型自動二輪車である場合に、前記閾値を、前記表示映像上の路面状態情報および（または）前記模型自動二輪車の左右傾斜角に基づいて変化させることにより、実際の自動二輪車の走行状態に応じたより近似的なホイールロックの情報を与えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、この一実施の形態に係る二輪車のライディングシミュレーション装置１０の概略構成説明図である。
【００１３】
ライディングシミュレーション装置１０は、床面３４に設置されている制御機構１２と、この制御機構１２に対し連結機構１４を介して着脱自在なモーションユニット部１６と、前記制御機構１２に対して通信線２００で接続される制御テーブル（インストラクターテーブルともいう。）２０１とを備える。制御機構１２は、ミニコンピュータ等の制御回路１８とＣＧＩ発生装置２３を収容する本体部１９と、この本体部１９の上部に設けられるディスプレイボックス２０とを備えている。制御テーブル２０１は、制御機構１２に対してホストコンピュータとしても動作するコンピュータ２０２と、このコンピュータ２０２に接続される、入力手段としてのキーボード２０３、マウス２０４と、表示手段であるＣＲＴディスプレイ等のモニタ２０５とを備えている。なお、制御機構１２およびコンピュータ２０２は、制御、判断、計算手段等として機能する中央処理装置としてのＣＰＵと、システムプログラム等が記憶される記憶手段としてのＲＯＭと、ワーク用等に使用される記憶手段としてのＲＡＭを有している。
【００１４】
図２にも示すように、ディスプレイボックス２０は、スピーカユニット２２を組み込むとともに、スクリーンを有する投写型ディスプレイ２４を有する。
【００１５】
図１に示すように、ディスプレイ装置２５は、基本的には、ディスプレイ（スクリーンまたは画面ともいう。）２４とＣＧＩ発生装置２３とから構成され、そのスクリーン２４上に走行路を含む種々の走行状態を表示する。なお、スクリーン２４上に表示される映像は、ＣＧＩ発生装置２３から通信線を介してＮＴＳＣ信号としてコンピュータ２０２にも供給され、そのモニタ２０５上にも表示される。
【００１６】
モーションユニット部１６は、連結機構１４を介して制御機構１２に着脱自在な基台２６を備え、この基台２６上に乗り手２８が操作可能な自動二輪車の模型二輪車３０と、この模型二輪車３０を実際の二輪車の挙動に則して駆動する駆動機構３２とが装着される。
【００１７】
基台２６は、この基台２６を床面３４上で移動させるための複数の車輪３６と、基台２６を床面３４上で移動不能なように固定するための複数の固定部３８とを備える。固定部３８は、ねじ軸４０を設けており、このねじ軸４０が基台２６に螺回されることにより、固定部３８が上下方向に移動自在である。
【００１８】
基台２６上に支持枠４２が設けられ、この支持枠４２の上部側には、車幅方向に延びるピッチ軸４４（図２も参照）を介して模型二輪車３０の車体４６が前後方向（ピッチ方向）に揺動自在に支持される。また、支持枠４２には、支点４８を中心に揺動自在なピッチモータ５０が支持され、このピッチモータ５０に連結されたねじ軸５２には、車体４６に揺動自在に支持されたナット５４が螺合する。さらに、支持枠４２には、水平方向にロール軸５６を有するロールモータ５８が支持され、このロールモータ５８の図示しない出力軸に車体４６が係合する。
【００１９】
模型二輪車３０のハンドル６０は、ハンドルトルクセンサ９４（図３参照）とステアリングモータ６２の回転軸６４とに直結されており、図３に示す制御回路１８は、このハンドルトルクセンサ９４の出力信号に基づき、ステアリングモータ６２を介して乗り手２８のハンドル６０の回動操作に対応する反力を付与する。
【００２０】
駆動機構３２は、ピッチモータ５０、ロールモータ５８およびステアリングモータ６２により構成される。
【００２１】
図３に示すように、モーションユニット部１６側には、乗り手２８が右手で操作するフロントブレーキレバー９７に連結されたフロントブレーキ圧センサ９８やリヤブレーキペダル９９に連結されたリヤブレーキ圧センサ１００、さらにアクセルであるスロットルグリップ６３に連結されたアクセル開度センサ９０等、参照符号９０〜１００に示す各種センサの他、所望のスイッチを備えたハンドルスイッチ１０２およびギヤポジションスイッチ１０４が、信号線を介してコネクタ７０の一端側に接続される。また、駆動機構３２を構成するピッチモータ５０、ロールモータ５８およびステアリングモータ６２が、信号線を介してコネクタ７２の一端側に接続される。
【００２２】
一方、制御機構１２側には、コネクタ７０、７２の他端側から信号線に接続される制御回路１８が設けられ、この制御回路１８には、乗り手２８に風を送る電動ファン１０６、振動発生器１０８、スピーカユニット２２およびディスプレイ装置２５が接続されている。
【００２３】
この制御機構１２には、映像用の通信線２００ｂとデータ伝送用の通信線２００ａとを介して制御テーブル２０１が接続されている。
【００２４】
このように構成されるライディングシミュレーション装置１０の動作について説明する。なお、動作を制御する主体（手段）は制御回路１８である。
【００２５】
乗り手２８が、ハンドル６０に設けられているアクセルとしてのスロットルグリップ６３やフロントブレーキレバー９７を操作することで、アクセル開度センサ９０の出力信号やフロントブレーキ圧センサ９８の出力信号が制御回路１８に供給される。また、リヤブレーキペダル９９を操作することで、リヤブレーキ圧センサ１００の出力信号が制御回路１８に供給される。
【００２６】
その一方、模型二輪車３０上で乗り手２８の体重の移動方向や移動量が、リーントルクセンサ９６により検出され、その出力信号が制御回路１８に送られる。
【００２７】
これらの出力信号に基づいて、制御回路１８は、駆動機構３２を駆動制御するとともに、ディスプレイ装置２５等を駆動制御する。
【００２８】
例えば、乗り手２８がフロントブレーキレバー９７の操作を行い、ブレーキをかけると、フロントブレーキ圧センサ９８により検出されるブレーキ圧に応じてピッチモータ５０が駆動されて模型二輪車３０が前傾され、ブレーキング時の挙動が再現される。一方、スロットルグリップ６３の操作によりアクセルを急速に開くと、アクセル開度センサ９０により検出される開度に応じてピッチモータ５０が駆動され、同様に、このピッチモータ５０の作用下に模型二輪車３０が後傾され、加速操作時の挙動が再現される。
【００２９】
また、乗り手２８が体重移動を行うと、その体重の移動方向および移動量と走行速度とに基づいてロールモータ５８が駆動され、車体４６が車幅方向に傾動してコーナリング（旋回）時の挙動が再現される。このときの体重移動に伴って、体重移動方向にハンドル６０が切られる、すなわちステアリングが切られることになる。このとき、ハンドルトルクセンサ９４によりそのトルクが検出され、検出されたトルクに応じて制御回路１８によりステアリングモータ６２が駆動されて、ハンドル６０が切られる方向と反対方向の反力がハンドル６０に与えられ、実車によるものと同様の操舵感覚が実現される。
【００３０】
上述したような乗り手２８の種々の操作が行われると、ディスプレイ２４に走行状態に基づいた走行路を含む映像が表示されるため、乗り手２８は、実車によるものと同等の走行感覚を得ることができる。
【００３１】
ここで、制御回路１８からステアリングモータ６２を介してハンドル６０に与えられる反力をハンドル指令値Ｓｍとする。このハンドル指令値Ｓｍは、フロントブレーキレバー９７の操作によるフロントブレーキ圧センサ９８の出力（出力値）をフロントブレーキ入力（フロントブレーキ入力値またはフロントブレーキ圧ともいう。）Ｆｂとし、このフロントブレーキ圧Ｆｂと比較する所定の閾値をＣ１とするとき、次の（１）式で表される値で制御されるようにしている。
【００３２】
ｉｆ  Ｆｂ≦Ｃ１  ｔｈｅｎ
Ｓｍ＝Ｓｍ
ｉｆ  Ｆｂ＞Ｃ１  ｔｈｅｎ
Ｓｍ＝Ｓｍ＋Ｓｉｎ＿ｍｏｔｉｏｎ（Ｍｂｌ＿Ａ，Ｍｂｌ＿Ｆ）…（１）
ただし、Ｆｂ：ブレーキ入力
Ｓｍ：ハンドル指令値
Ｃ１：閾値
Ｍｂｌ＿Ａ：振幅
Ｍｂｌ＿Ｆ：振動周波数
Ｓｉｎ＿ｍｏｔｉｏｎ（Ｍｂｌ＿Ａ，Ｍｂｌ＿Ｆ）：２つの引数、すなわち、振幅Ａと振動周波数Ｆにより正弦波（ｓｉｎ波）を生成する関数
この（１）式は、フロントブレーキ入力Ｆｂが閾値Ｃ１よりも小さい値であるときには、制御回路１８から出力されてステアリングモータ６２に供給されるハンドル指令値Ｓｍをそのままハンドル指令値Ｓｍとし、一方、フロントブレーキ入力Ｆｂが閾値Ｃ１よりも大きい値であるときには、ホイールがロックした状態になっていると判断して、制御回路１８から供給されるハンドル指令値Ｓｍに振動成分Ｓｉｎ＿ｍｏｔｉｏｎ（Ｍｂｌ＿Ａ，Ｍｂｌ＿Ｆ）を加えてステアリングモータ６２に加えられるハンドル指令値Ｓｍとすることを意味している。
【００３３】
簡単に言えば、この実施の形態では、検出されるフロントブレーキ圧Ｆｂと比較するための閾値Ｃ１を設け、フロントブレーキ圧Ｆｂが、この閾値Ｃ１を超えたものと制御回路（比較手段）１８が判断したときにハンドル６０に対してステアリングモータ６２を介して正弦波の振動を与えるようにしている。この振動により乗り手２８にホイールロック（ブレーキロック）の情報を与えることができる。この場合、フロントブレーキ圧Ｆｂが閾値Ｃ１を超えたときに、ディスプレイ２４上に、「ホイールロック注意」の表示を併せて行うことも可能であり、スピーカユニット２２を通じて「ホイールがロックしました。」と音声により出力することも可能である。
【００３４】
（１）式において、閾値Ｃ１、振幅Ｍｂｌ＿Ａおよび振動周波数Ｍｂｌ＿Ｆは、路面の状態、車体のバンク角、車速などにより可変にしてもよい。例えば、路面が濡れている場合や砂地である場合、さらに、車体のバンク角が大きい場合、また、車速が大きい場合には、いずれの場合にも、通常の状態（路面が乾燥しているアスファルトの道路上を走行する場合等）に比較して比較的小さいブレーキ圧Ｆｂで滑りやすいため、ホイールロックレベル（ホイールロック検出レベル）に対応する閾値Ｃ１を比較的に小さい値に設定すればよい。また、フロントブレーキ圧Ｆｂが閾値Ｃ１よりはるかに大きい値である場合には、フロントブレーキ圧Ｆｂと閾値Ｃ１との差Ｆｂ−Ｃ１が大きくなり、ホイールロックの程度が大きいと判断されるので、この差に対応させて、振幅Ｍｂｌ＿Ａを大きくするように制御することもできる。
【００３５】
なお、（１）式や、（１）式中の振動成分Ｓｉｎ＿ｍｏｔｉｏｎ（Ｍｂｌ＿Ａ，Ｍｂｌ＿Ｆ）は、予め制御回路１８を構成する記憶手段であるＲＯＭ等に記憶しておけばよいので、この振動制御処理に基づく部品追加等のコストアップはない。すなわち、この実施の形態では、ホイールロック状態と判定したときに、ハンドル６０に振動を与えることで、コストの上昇なしに、いわゆるブレーキロックの不安定状態を表現することができる。もちろん、閾値Ｃ１や振幅Ｍｂｌ＿Ａ、振動周波数Ｍｂｌ＿Ｆは制御テーブル２０１中のボード２０３やマウス２０４を使用して、コンピュータ２０２から制御回路１８のＲＡＭに設定して変更するようにしてもよい。
【００３６】
また、（１）式において、振動成分は、正弦波としているが、これに限らず、矩形波、三角波、その他任意の波形に選択することができる。
【００３７】
さらに、この実施の形態では、模型車両として自動二輪車の模型二輪車３０のホイールロックのライディングシミュレーションを行うようにしているが、これに限らず、乗用自動車、トラック等の模型車両（模型四輪車）にも適用することができる。
【００３８】
さらにまた、この発明は、上述の実施の形態に限定されず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、運転者による、一定の閾値を超えるブレーキ操作による操作入力値を検出したときに、ハンドルに振動を付加するようにしている。
【００４０】
このため、一定の閾値をホイールロックの場合の値としておくことで、ライディングシミュレーション装置の運転者にホイールロックが発生するブレーキ操作を体感させることができるという効果が達成される。これにより、ライディングシミュレーション装置における模型車両の運転者に対して、ホイールロックの情報を適切に与えることができる。
【００４１】
なお、ライディングシミュレーション装置において、ハンドルには、例えば、操作力に応じた反力が与えられるように構成されているので、この反力を与える手段に振動を付加する構成とすることにより、ほとんど製造コストが上昇することなく、ホイールロックの状態を表現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態の全体構成を示す説明図である。
【図２】図１例の装置を後方から見た図である。
【図３】図１例の装置の電気回路的ブロック図である。
【符号の説明】
１０…ライディングシミュレーション装置
１２…制御機構                      １６…モーションユニット部
１８…制御回路                      ２３…ＣＧＩ発生装置
２４…ディスプレイ                  ２５…ディスプレイ装置
２８…乗り手                        ３０…模型二輪車
３２…駆動機構                      ４４…ピッチ軸
５０…ピッチモータ                  ５８…ロールモータ
６０…ハンドル                      ６２…ステアリングモータ
６３…スロットルグリップ            ９４…ハンドルトルクセンサ
９７…フロントブレーキレバー        ９８…フロントブレーキ圧センサ
２０１…制御テーブル
【図１】
0003587634.tif 000002
【図２】
0003587634.tif 000003
【図３】
0003587634.tif 000004