(57)【要約】  本発明は、走行車両にいるドライバーが受けるあらゆる力を現実的にシミュレートすることができる３つの可動部を備える原型からなる。  第１部は、回転垂直軸に対して円運動を行い、固定部に支持され、第２部は、第１部に不可欠であり、第１部の回転軸に垂直に縦運動（水平）を行う。第３部は、第２部に不可欠であり、シミュレータの効果を受けるユーザーの位置として機能し、第１部の回転軸と平行な回転垂直軸に対して円運動を行う。第２部の縦運動は、第１部の第１回転と第３部の瞬間角度位置との相乗効果で、走行車両に存在する加速、減速（制動）、横力のような力の展開を連続して再現することができる。本発明は、あらゆる動的状態でも高加速をシミュレートし、小型モーターを設置していることによりハイパワーの車両（例えば、Ｆ１カー）にいるような感覚を再現する。本発明の基礎をなしている原理は、どんなときでも、走行車両の内部にいる人は合成力を受けるが、合成力が人為的に連続して再現されたものであっても、現実の運転状況からわずかなちがいしかないという原理である。現在の機械エミュレータは、既存の種類の多様性や、大きさや運動型の特殊化にもかかわらず、運転の現実的な感覚を創造作り出すことに物理的限界がある。エミュレータは、方向やドライバーが受ける力の強さを再現できない。とりわけ、長期にわたって連続して力を再現することができない。本発明は、強さ、方向、移行対応及び持続の点で現実的肉体感覚を発生するシミュレーションを作り出すことが出来るから、従来の発明を比べ非常に革新的である。そのため、ユーザーは現実とフィクションを区別することができない。この全体の現実性は、シミュレーターの構成要素の動きの相乗効果により、非常に強力で高価なモーターを使わずに実現されるので、本発明は直ちに製造することができる。
2010515097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本発明は、結合し、連携して動く３つの可動部を備えるシミュレータを備える。
第１部は、回転の垂直軸に対して円運動を行い、かつ固定部に支持され、第２部は第１部に不可欠であり、第１部の回転軸に垂直に縦運動（水平に）を行う。第３部は、第２部に不可欠であり、シミュレーションの効果を受けるユーザーの場所として機能する。第３部は、第１部の回転軸と平行な回転垂直軸に対して円運動を行う。
第１部の回転と第３部の瞬間角度位置との相乗効果における第２部の縦運動は、車両走行の動的状況のあらゆる加速、制動、減速、横力の連続展開を示すことができる。このことは、（第３部に位置する）ユーザーに短い間隔で連続して強力な力の発生を受けさせる力の時間的などのような展開に対しても、正確なシミュレーションを作り出す。
【請求項２】
第１部が一定の回転方向に回転運動を行い、かつその角速度の機能として変化する遠心力を発生する請求項１記載のシミュレータ。
【請求項３】
第１部は、第１部の回転によって発生した遠心力を補償するために使用され、第２部及び第３部の両方に影響を及ぼす緩衝装置を両端部に備える請求項１記載のシミュレータ。
【請求項４】
第２部は、第１部に不可欠であり、第１部の垂直回転軸に垂直に縦運動を行い、シミュレータの全体の慣性モーメントを減少させる効果を有し、第１部の回転軸からその重心への距離を減少させる、請求項１記載のシミュレータ。
【請求項５】
第２部が、移行時間（立ち上がり時間）を減らし、（シミュレーションの効果を受ける）ユーザーにかかる特有シミュレートされた力を発生させ、同様に短い立ち上がり時間で強力な力を発生できる、請求項４及び１記載のシミュレータ。
【請求項６】
第２部が、ユーザーの重心と第１部の回転軸との距離を変えることによって第１部が発生した遠心力の値を変化させる、請求項１記載のシミュレータ。
【請求項７】
第２部が、第１部の直径の至るところの動きの結果、第３部に位置する間に一方から他方へ投げられる効果をユーザーに与える力を逆にすることができる、請求項１記載のシミュレータ。
【請求項８】
第３部は、垂直軸に対して円運動を行い、第１部の回転と第２部の位置によって角度位置を変化させ、ユーザーにかかる力（加速、減速（制動）、コーナーの横力）をシミュレートする、請求項１記載のシミュレータ。
【請求項９】
第３部が、求めるシミュレーション（加速、制動、コーナリング、横力）の感覚を連続して維持するために、第１部の角速度の変化及び／又は第２部の直線速度の変化によって発生した追加力を補償するために瞬時に位置角度を変化させる、請求項８及び１記載のシミュレータ。
【請求項１０】
第１部の回転軸に近接した第２部の最初の位置決め及び／又は第１部の低角度回転数、
予定位置に停止する第２部の側に向かって移動する結果、第１部の回転速度の引き続く増加、
同時に、一定の加速の感覚を保てるように、発生する力に関してユーザーの位置合成方向を維持するために、第３部がいつでも角度位置を変化する（図１１ａ参照）こと、
の結果によってシミュレータがユーザーのために加速の一定増加を発生する、請求項９、８、及び１記載のシミュレータ。
【請求項１１】
シミュレータは、０ではない角速度を実現する第１部の回転軸からの一定距離への第２部の初期位置を通じて、かつ第１部の回転軸に近接したプリセットポジションでの停止するまで第２部の内側に向かう移動の結果で（及び／又は第１部の低い角速度で）起こる第１部の回転速度の引き続いて起こる減少を通して、ユーザーに加速の一定の減少を作る、請求項９、８及び１記載のシミュレータ。
同時に、第３部は、加速状態における減少の一定感覚を作りだせるように、発生した力に対するユーザーの位置の合成方向を維持するためにあらゆるときに角度位置を変化させる（図１１ｂ参照）。
【請求項１２】
第１部の回転軸に近接した第２部の初期位置（及び／又は第１部の低い角速度）、及び第２部の側に向かってプリセットポジションでの停止位置に達するまで移動する第１部の角速度における続いて起こる増加、
同時に、減速の一定感覚を作り出せるようにシミュレータから発生した力に対するユーザーの合成位置維持するためにあらゆるときに角度位置を変化させる、第３部、
の結果により減速（制動）の一定の増加を作り出す、請求項９、８及び１記載のシミュレータ（図１２ａ参照）。
【請求項１３】
ここから０ではない角速度とともに第１部の回転軸からの一定の距離の第２部の最初の位置を通じて、かつ第２部の内部に向かって第１部の回転軸近くのプリセットポジションの停止位置に向かって移動した結果とともに第１部の回転速度の引き続いて起こる減少を通して（及び／又は第１部の角速度はほぼ０でもって）、シミュレータは、ユーザーにかかる減速（制動）の一定の減少を作り出す、請求項９，８、及び１記載のシミュレータ。同時に減速における減少の一定感覚を作り出すために、発生した力に対してユーザーの合成位置を維持するために、第３部はあらゆるときに角度位置を変化させる（図１２ｂ参照）。
【請求項１４】
シミュレータが、第１部の回転と第２部の外側への動きによってユーザーにかかる横力の一定増加を作り出す請求項９、８及び１記載のシミュレーター。同時に、第３部は、ユーザーの位置にかかる合成力を維持し、横推進力で一定の増加の望ましい感覚を得るために、あらゆるときに角度位置を変化させる（図１３ａ参照）。
【請求項１５】
シミュレータが、第１部の角速度を減少すること、及び内側に向けて動く第２部の角速度を減少することによって、ユーザーにかかる横推進力の一定減少を作り出す請求項９、８及び１記載のシミュレータ。
同時に第３部は、ユーザーの位置にかかる合成力を維持し、横推進力での一定の減少の望ましい感覚を得るために、あらゆるときに角度位置を変化させる（図１３ｂ参照）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、娯楽産業、特に自動車及び／又は飛行シミュレータ、又は博覧会及び／又はゲームセンターに設置された他の乗り物で用いるために利用される。
【０００２】
また、本発明は自動車教習所のようなところでの指導や訓練のため、または工業的用途のために利用されてもよい。
【背景技術】
【０００３】
運転シミュレーションシステムは、通常、可動機械式部品を有してないが、遊園地やゲームセンターに設置されている。このシミュレーションシステムによって、ユーザーは現実の運転で生じる危険にさらされることなく運転の感覚を体感できる。このシステムは、ドライバーが視覚のレベルだけで行動しているにもかかわらず、シミュレートした道に沿って走行している車両のイメージをスクリーン上に投写してドライバーに本当のドライブの感じを与える。
【０００４】
このシミュレータは、可動機械式部品によってさらに改善されており、この可動機械式部品はエミュレーターとして特徴づけられ、このエミュレーターは操縦者を現実のドライバーと同じ方向へ移動させる。このエミュレーターは、視覚と同様にシミュレーションの現実性を改善しており、また、ユーザーに肉体的感覚も与える。実際、ソフトウエアだけを使用するシミュレーターの限界の１つに、運転の間、肉体的感覚が欠けることがあり、このため実際に車両にいる感じがしない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在、エミュレーターは、既存の種類の多様性や、大きさや運動型の特殊化にもかかわらず、運転の現実的な感覚を作り出すことに物理的限界がある。エミュレーターは、力の方向や強さ、ドライバーが受けるストレスの点で正確なシミュレーションを再現することができず、中でも、ある期間にわたって連続してストレスをシミュレーションすることができない。実際、通常、ストレスは、操縦者の体重を使って、特定の方向にエミュレーターを傾け、または狭い空間でのある程度の自由のあるキャビンを動かす大きなリニアモーターを使って、強度及びタイム露出が制限された感覚を作り出すことにより、シミュレートされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決手段は、結合し、かつ連携して動く３つの可動部と、固定台として機能する部分を備えるシミュレータである。第１部は、固定台に関して垂直軸で円運動を行い、第２部は、第１部に不可欠であり、第１部の回転軸に垂直に縦運動を行う。第３部は、第２部に不可欠であり、中にユーザーが座り、シミュレーターの効果を受けており、（第１部と平行に）その軸に対して円運動を行う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、現実的な強さ、方向、変化の速度と耐久性の身体的感覚を生じるシミュレータであるため、従来のモデルより非常に革新的であり、そのため、ユーザーは、現実とフィクションを区別することができない。この全体の現実性は、シミュレーターを構成している構成要素の動きの相乗効果により、非常に強力で高価なモーターを使わずに実現されるので、本発明は直ちに製造することができる。
【０００８】
第１部の回転と第３部の瞬間角度位置との相乗効果における第２部の半径方向運動は、どんな運転状況でも現れる加速、減速（制動）、及び横力のどんな動きでも連続して示すことができる。このシミュレーターは、比較的小さなエンジンで、ハイパワーの車両（たとえばＦ１カー）に乗っているような感じを再現するどんな動的条件でも高加速のシュミレーションができる。上述した同じコンセプトは航空シミュレーションにあてはまる。飛行の場合はあらゆる動的な状況をカバーするために、第３部の自由度を増やすのが必要と考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本シミュレータの全体図であり、本発明の主要構成部分である固定台、第１部、第２部、第３部が示されており、動きの主要軸がわかる。シミュレーションの効果を楽しむユーザーの位置もわかる。
【００１０】
【図２】本シミュレータの一般的な全体図であり、原型の力学関係を特徴づける物理的パラメータを示している。
【００１１】
【図３】本シミュレータの概観図であり、主要な機械部品や電気機械部品を確認できる。
【００１２】
【図４】本シミュレータの概観図であり、２本の回転軸と１本の水平運動からなる動きの３つの自由度を効果的に示す。
【００１３】
【図５】上から見た本シミュレーターの部分図（第１部と第３部が見える）であり、第３部の角度位置が示されている。
【００１４】
【図６】上から見た本シミュレータの部分図であり、第３部の長手方向軸と本シミュレータによって発生する合力との間の角度を示す。
【００１５】
【図７ａ】上から見た本シミュレータの第３部の図であり、シミュレーションされたカーブの上を横推力を受けたユーザーが見える。
【００１６】
【図７ｂ】上から見た本シミュレータの第３部の図であり、シミュレーションされた制動力をうけたユーザーが見える。
【００１７】
【図７ｃ】上から見た本シミュレータの第３部の図であり、シミュレーションされた加速を受けたユーザーが見える。
【００１８】
【図８】上から見た第３部の図であり、シミュレータによって発生した遠心力を受けたユーザーが見える。
【００１９】
【図９】上から見た本シミュレータの図であり、第３部（位置１と位置２）の２つの位置が示されており、その２つの位置が第１部の回転軸に関して鏡影されている。
【００２０】
【図１０ａ】上からみた第３部の図であり、第１部と比較して第２部の加速から発生した望ましくない力（寄生）が示されている。
【００２１】
【図１０ｂ】上からみた第３部の図であり、第１部の角度から発生した望ましくない力（寄生）が示されている。
【００２２】
【図１０ｃ】上から見た第３部の図であり、第１部の角度から発生した望ましくない力（寄生）が示されている。
【００２３】
【図１１ａ】上から見たシミュレーターであり、第３部の異なる位置を、そのような位置のユーザに現れる力とともに示している。図は、一定の速度又は静止状態から加速状態までの動的移行をシミュレートするにはどうしたらできるかを示している。
【００２４】
【図１１ｂ】上からみたシミュレータであり、第３部の異なる位置を、そのような位置のユーザーに現れる力とともに示している。加速状態から一定の速度または静止状態への動的移行をどのようにシミュレートしたらいいかを表している。
【００２５】
【図１２ａ】上から見たシミュレータであり、異なる位置を示す。そのような位置にいるユーザーを示す力と第３部。この図は、一定の速度から制動（減速）の状態への動的移行のシミュレートをどのようにしたらいいかを示している。
【００２６】
【図１２ｂ】上から見たシミュレータであり、第３部の異なる位置を、そのような位置にいるユーザーに現れる力とともに示している。この図は、制動状態から一定の速度または静止状態への移行をどのように動的にシミュレートしたらいいかを示している。
【００２７】
【図１３ａ】上から見たシミュレータであり、第３部の異なる位置を、そのような位置にいるユーザーに現れる力とともに示している。この図は、制動状態から横推力（カーブ）への移行をどのように動的にシミュレートできるかを示している。
【００２８】
【図１３ｂ】上から見たシミュレータであり、第３部の異なる位置を、そのような位置にいるユーザーに現れる力とともに示している。この図は、横推力状態から加速の状態へ移行をどのように動的シミュレートできるかを示している。
【００２９】
【図１４ａ】このチャートは、シミュレータの力学によって発生した加速の傾向を示している。
【００３０】
【図１４ｂ】このチャートは、シミュレータの力学によって起きた減速の傾向を示している。
【符号の説明】
【００３１】
【００３２】
０  シミュレータの固定台
【００３３】
１  シミュレータの第１可動部
【００３４】
２  シミュレータの第２可動部
【００３５】
３  シミュレータの第３可動部
【００３６】
４  第２部の軸受け
【００３７】
５  第１部の回転軸
【００３８】
６  第３部の回転軸
【００３９】
７  第１部の回転の正方向
【００４０】
８  第３部の回転の正方向
【００４１】
９  第２部の軸変換
【００４２】
１０  第１部のモーター
【００４３】
１１  第２部のリニアモーター固定子の固定部
【００４４】
１２  第２部のリニアモーターの可動部
【００４５】
１３  第２部と第３部に与える遠心力を補償する衝撃吸収材
【００４６】
１４  第３部のモーター及びアダプター
【００４７】
１５  第３部の基準軸
【００４８】
１６  シミュレータによって発生したシミュレータ効果が示されたユーザー
【００４９】
１７  第１部の速度と接線加速度の正方向
【００５０】
１８  第２部の直線速度と加速度の正方向
【００５１】
１９  第１部の角速度ベクトルの正方向
【００５２】
２０  第３部の角速度ベクトルの正方向.
【００５３】
２１  第１部の上の第２部のスライドレール
【００５４】
Aｃ  ユーザーの重心にかかるシミュレータによって発生した遠心加速度
【００５５】
R  ユーザーの重心と第１部の回転軸との距離 
【００５６】
ω1    第１部の角速度
【００５７】
ｍｓ  ユーザーの質量
【００５８】
α  第１部に関する第３部の位置調整角度（第３部の基準軸と第２部の縦運動軸の間の角度）
【００５９】
β  第３部の基準軸と、ユーザーの重心の上にシミュレータによって発生した合力のベクトルとの角度
【００６０】
Fris  ユーザーの重心の上にシミュレータによって発生した合力
【００６１】
０ｓ  ユーザーの重心
【００６２】
０１  第１部の重心
【００６３】
Ｏ３  第３部の重心
【００６４】
V2  第２部の速度
【００６５】
FC  第１部の回転によって発生したユーザーにかかる遠心力
【００６６】
Ｆｔ  第１部の角加速度によって発生したユーザーにかかる接線分力
【００６７】
Ｆｒ    第１部の直径に沿って第２部によって発生したユーザーにかかる半径方向力
【００６８】
Ｆcor    回転中の第１部の上の第２部の半径方向運動によって発生したユーザーにかかるコリオリの力
【００６９】
α１  第１部の接線加速度
【００７０】
α２  第２部の加速度 
【００７１】
ｖ１  第１部の接線速度
【００７２】
ω３  第３部の角速度
【００７３】
g  重力加速度
【００７４】
ｔ  時間
【００７５】
ｔｓ  立ち上がり時間（移行対応の展開を特徴づけるパラメーター）
【００７６】
位置1は、第１部と比較して第３部のある位置を示す。
【００７７】
位置２は、第１部と比較して第３部のある位置を示す。
【００７８】
位置３は、第１部と比較して第３部のある位置を示す。
【００７９】
位置４は、第１部と比較して第３部のある位置を示す。
【００８０】
位置５は、第１部と比較して第３部のある位置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８１】
シミュレータは、連携して動く３つの可動部を備え、それぞれ付与された（割り当てられた）機能によって異なる特徴を持っている。本発明も全体の原型の土台として機能する固定部によって備える（図１）。
【００８２】
土台または０部分（図３）は、可動性構造を地面に固定させるように維持するという特有の目的をもつので、シミュレータをあまり特徴づけていない構成部分である。この要素は基本的に内部に部分１を動かすモーターが固定されている管状型の凹形構造を備える。
【００８３】
部分１は、半月のような形をした２つのクロスバーに両端が接合された３本の縦ロッド（バー）（図２）、及び管状型の土台の上で部分１の回転を可能にする部分１の回転モーター１０に接合された中央部を備える。２本の外側のクロスバー２１は、部分２の支持及びスライドの機能を果たし、一方、中央バー１１は、部分２に推進力を与えるリニアモーターの固定子の部分を示す（図１）。縦運動における部分１の上で部分２の滑りを可能するベアリング２２は、縦側バーに（図４の軸９）固定されている。
【００８４】
緩衝装置１３は、部分１の縦ロッドの端部に設置され、部分２と部分３にかかる部分１の回転によって発生する遠心力を減らし、モーター１１／１２で補償されなければならない。この構成部品は、部分１の高回転と距離Ｒの高い値の存在下でシミュレーターの高い力（強いシミュレーター力の発生）が働いている状況でリニアモーター１１／１２によって支持される力を減らすために不可欠である。緩衝装置１３は、リニアモーターの利用を限られた力で可能にし、シミュレータの製造価格を制限できる。
【００８５】
部分２は、縦バー及び／又は水平バーを介して部分１に連結する土台を備える（図３）。部分２は、縦バーの端部に位置するベアリング２２を介して部分１に接合されている。土台の中央部に開口部があり、その開口部の上部は部分３のモーター１４があり、底部には部分２を動かすリニアモーターの可動部品１２がある。
【００８６】
最後の構成部品である部分３（図１）は、ユーザー１６（人又は物の位置するキャビンを備え、ユーザーはシミュレータによって作り出された最終シミュレーションの効果を享受する。部分３は、部分３の構造の支持部として又はカバーパネルのクランプとして働く剛体管フレームを備える。この剛体管フレームは上に部分３のモーター１４のシャフト（図３）が固定されている土台に固定されている。
【００８７】
３つの剛体部分、部分１・部分２及び部分３（図４）の動きの型はシミュレーターの機能を特徴づけるものである。実際、結合した３つの動きのおかげで、時間制限なしであらゆる方向への高加速度を短い移動時間（図１４ａに見られる短い立ち上がり時間ｔｓ）で現実のシミュレーションを発生する最終結果を得る。
【００８８】
部分１は、一定方向の回転での円運動５をする（図２及び図４）。そして、正方向７として考えられる回転方向は、反時計回りである。
【００８９】
部分１の機能は、部分３に位置するユーザー１６に遠心加速度Ａｃを発生させることである（図２）。この遠心加速度は、部分１の回転軸５からユーザー１６の重心Ｏｓまでの距離Ｒに左右され（図２では、簡単にするために、ユーザーの重心Ｏｓが部分３の重心Ｏ３と一致するような特別な場合が描かれている）、また遠心加速度はＡｃ＝Ｒ・ω１２ の式を受けて部分１の角速度ω１  に左右される。部分１の動きと、部分２の位置によって、質量ｍｓをもつユーザー１６（第３可動部の内側に位置する、図１）に発生する遠心力ＦＣ＝ｍｓ・Ａｃは調整されなければならない力である。実際、部分２及び部分３の動きによってその力は修正されており、そこから、連続的に効果的なシミュレーションを体験でき、正確に期待通りの結果を再生する。シミュレータの種々の部品は、正確に機能するために基本のもので、特徴がある。
【００９０】
縦運動を行い（図４）、円運動を唯一行わない部分２は、原型の慣性モーメントを制限することによって加速を生じる移行時間（立ち上がり時間ｔｓ、図１４ａ）を減らすための重要な部分である。部分２の動きは、代わりに、ユーザーに高加速を発生させることが可能である。その機能は、回転軸７に関して部分３の距離Ｒ（図２）を変えることである。同じ角速度ω１で、部分２は、もし部分１の中心と反対の方向に位置していれば（図９の位置１と位置２）、逆方向に力を作り出すことを指摘するのも興味深い。そのため、部分２は、半径Ｒを変えることに加えて、ユーザーにかかる力を反対方向に向けることも可能である。部分２は、目標に到達するため非常の強力なモーターの使用を省けるから、シミュレータを効率的に製造できる鍵となる。
【００９１】
Ａｃ  ＝Ｒ・ω１２ の数式に関して、部分１から発生した加速度の絶対値は、（モーター１０の結果により）部分１の角速度ω１を変えること（０００９）か、それとも（リニアモーター１２の結果によって）部分１に関して部分２の半径方向運動Ｒで、変更されることが可能である。
【００９２】
最後の構成部分（部分３）については、部分３の軸と呼ばれている（図５）基準方向１５を、参考に引いており、部分３の角度位置αを示しており、部分３の軸９（図５と図４の部分２の縦軸）と軸１５（図５）の間の角度を示している。
【００９３】
回転軸６について回転運動８を行う（図２及び図４）部分３の目的は、部分２に関して部分３の位置角度αを修正し、（図２及び図５）、シミュレータによって発生した力に角度β（図６及び（００９４））を適切に修正することである。
【００９４】
角度β（図６）は、シミュレータによって発生したユーザー１６にかかる合力Ｆｒｉｓと、部分３の軸１５の間の角度である。この角度は０とは異なる値であり、従ってコーナリング力に相当するユーザーにかかる横力の要素の存在を暗示する。結果力Ｆｒｉｓの絶対値と方向は変化し、部分１と部分２の動きによって生じたシミュレーターの動的状態に左右される（図６）。
【００９５】
シミュレータの全体の動作が、部分１、部分２、部分３の動きの結合から派生し、シミュレーションの効果が最終可動部に不可欠なユーザー１６によってのみ体感される（図１を除く図面では、ユーザー１６は、上から見た一人の人間によって示されている）。
【００９６】
部分３の内部では、（００１４）に部分的に前述したように、基準の始点と方向１５（図７）が示されている。始点は、ユーザーの重心Ｏｓであり、基準方向１５は部分３の軸であり、部分３を長手方向に分ける線である（図５、図６）。より簡単に説明すると、合力Ｆｒｉｓが作用するＯｓは実際の位置とくらべてわずかにシフトした状態で示されている。
【００９７】
大きな力と非常に短い立ち上がり時間ｔｓの場合は、ある程度の時間をかければ、このシミュレータの働きによって、部分３にいるユーザー１６にかかる方向と絶対値の両方で可変な力の効果をシミュレートすることができる。
【００９８】
原型の主な目的は、車両を運転する間ドライバー（又は乗客）１６にかかる力を正確に再現することである。
【００９９】
既に述べたように、原型の特有の形のおかげで、中断なしに連続して運転の間ドライバー１６が受ける、加速力、減速力（制動）、カーブでの横力（遠心力）やまたはこれらの様々な結合によって生じたあらゆる肉体的感覚を再現することができる。
【０１００】
車両にいるドライバー１６が感じる感覚は、どんな作用でも等しくかつ逆の作用を返すと説明する力の第３原理に左右される。ユーザー１６にかかるカーブでの横力、制動及び加速力を各々示している図７ａ、図７ｂ、図７ｃ参照。
【０１０１】
どんなときでも、ドライバー１６は、(００９９)に特定されている力の結合である合力Ｆｒｉｓ（合力が０である一定速度又は車両が停止している状況、及び上り坂、下り坂、渋滞地域によってつくられた感覚を除いて）を受ける。合力Ｆｒｉｓは、ユーザー１６にかかる力の方向によって変化し、加速、制動またはコーナーのコーナリング横推力として扱われる。
【０１０２】
シミュレータの機能の基礎をなしている原理は、本物の車両を運転する間に存在するであろう合力Ｆｒｉｓをどんな時でも再現することである。
【０１０３】
本明細書の中で、「力」とはユーザー１６にかかる力のことであり、ユーザーの質量ｍｓ（一定である）にかかる加速の効果に当てはまる。そのため、比例因子ｍｓでない限り、加速と力は等しいから、加速か力かについて述べることは無意味である。
【０１０４】
シミュレータは、車両のドライバーのキャビンの内側の力を再現することができる。ユーザー１６にかかる加速制動と横力の力は、シミュレータにとって必須の機能フェーズである。
【０１０５】
シミュレータの機能フェーズ（加速、制動、横力）について述べるとき、実際、本物の車両を運転する間のドライバーにとっての移行的動的状態を意味する。シミュレーターの動きと運動状態での車両の動きは異なるからである。運転の現実では、実際、加速、制動、コーナーリングスラスト（ロータリーを除く）は、シミュレータで得られるのとは反対に、限られた時間の間持続することができる。
【０１０６】
加速シミュレータの再現は、図７ｃに示されている。角度βは１８０°である（図６，及び図７）。
【０１０７】
制動シミュレータの再現は図７ｂに示されている。角度βは、０である（図６，及び図７）。
【０１０８】
カーブでの横力のシミュレータによる再現は、図７ａに示されている。角度がともに０と１０８°とからで異なっている（（００９４）と図６参照）。もしβの値が０°と９０°の間であれば（極端な場合を除き）、制動と横サーストが同時に起こり、一方、βが９０°と１８０°の間であれば（極端な場合を除き）、加速と横サーストが同時に起こる。完璧な円曲線では、この角度は±９０°である。部分３の回転を通じて角度βを変えることにより、コーナリング力、制動と同時に起こる横推力、または加速の間の横推力の組み合わせを発生することができる。
【０１０９】
加速（β＝１８０°）、と制動（β＝０°）は、反対の方向に適用された同じ力の補完性効果である。
【０１１０】
(００２４)で示した以外で、シミュレータの機能における２つの状態が他にあり、その状態は、機能レベルで完全に同一であり、力の欠如によって特徴づけられる。つまり、一定の速度の車両（完全に慣性システム）と静止車両である。これらの状態では両方ともω１≒０で、ｖ２＝０である。
【０１１１】
シミュレータが加速、制動、横推力の力を再現できることが確認されたので（図７）、運転の現実を正確で継続してシミュレータするために、現実の車両に存在する動的状態を再生しつつある状態から別の状態にどのように移動できるかを調べる必要がある。現実の車を運転するとき、実際、ドライバー１６は、ルートや車の特性により、加速から一定速度、減速からコーナリング、または加速等へ通過する間、多少早く変化する力を受ける。シミュレータは、ある状態から別の状態への移行を動的にシミュレートすることができなければならない。（（０１０５）も参照）。
【０１１２】
シミュレータがどのように構造化されているかを考えれば、ある状態から別の状態への移行の間、寄生力として知られ、シミュレータによって補償されなければならない付加的な力が発生する可能性があるから、動的機能の再現は、特有の分析を必要とする。
【０１１３】
動的動作の間にシミュレータが発生する寄生力は、主に部分１と部分２の動きによって生成される（遠心効果は部分３によって生成されて無視される）。発生するこの力は、部分１の回転と部分２の位置（００９１）によって発生した遠心力Ｆｃ（図８）と、半径方向力（図１０ａ）、接線分力（図１０ｂ）、コリオリの力（図１０ｃ）という望ましくない力である。
【０１１４】
半径方向力  Ｆｒ＝ｍｓ・α２は、部分２の加速の間に存在し、α２≠０である（図１０ａ）。
【０１１５】
接線分力Ｆｔは、部分１の加速回転の間で、部分２の距離Ｒが０ではないときに発生する。
【０１１６】
コリオリの力  Ｆｃｏｒ＝２・ｍｓ・ω１・ｖ２は、部分１が回転して、ω１≠０で、部分２が動いて、ｖ２≠０のときに作り出される。
【０１１７】
ω１ ≠ 0で作られる寄生力Ｆｔ及びＦｃｏｒ（（０１１４）（０１１５））は、遠心力Ｆｃが存在するときだけ存在することがわかるのは興味深いことである。
【０１１８】
力Ｆｒ、Ｆｔ、Ｆｃｏｒは、シミュレータの動的動作の間に角度βのひずみを生じるので、寄生力と考えられている。問題を生じる点は、これらの力の方向にあり、一方、それらの絶対値はある状態から他の状態に変化する移行時間をさらに減らすために有利に利用することができる。
【０１１９】
現実の車を道路で運転するときの運転シナリオを、いくつもの直線区間がカーブにより連結された例で示しうる。典型的な現実のシナリオは次の通りである。停止状態から車がスタートし、一定速度に到達するために加速し、カーブに至るとカーブに沿って減速し、加速して一定速度に到達し、最終的にはいくつかの直線やカーブを走った後に速度を落とし停止する。この現実のシナリオは、動作中のシステム下での一連の状態の連続を通してさらに表されている（（０１０６）、（０１０７）、（０１０８））。つまりＡ）車停止→Ｂ）加速→Ｃ）一定速度→Ｄ）制動（減速）→Ｅ）カーブ→Ｂ）加速→Ｃ）一定速度→Ｄ）制動→Ａ）車停止
【０１２０】
シミュレータが、（０１１９）に示されている状態の変化をどのようにシミュレートできるのかを説明する。
【０１２１】
２つの動的連続を分析すると、状態の最初の変化はＡ→Ｂ、車が静止した状態から一定速度に向かって、加速する状態である。状態Ａは、シミュレータによってω１ ≠ 0、 ｖ2 ＝O（位置−１、図１１ａ）のときになり、中間段階（位置−２、図１１ａ）を経て、ω１ ≠ 0、 ｖ2 ＝OのＢに達する（位置−３、図１１ａ）。（０１１３）と（０１１８）で前述したように、また図１１ａを参照すると、位置１（ω１≒0、 ｖ2 ＝O）から位置２（部分３の動きｖ２≠０とともに部分１が加速して回転したところω１ ≠ 0、 α１ ≠O）を経て、位置３（ω１ ≠ 0、α１＝０、 v2 ＝O）への移行が加速の一定の増加の同じ感覚を維持するためにシミュレータによって補償された寄生力をどのように作り出すかがわかる。ω１=0からω１≠ 0への移行は、接線加速度Ｆｔを生じ、速さv2の変化は半径方向力Ｆｒを生じ、ω１ ≠ 0、 v2 ≠Oの同時存在は、コリオリの力Ｆｃｏｒを生じる。重心力Ｆｃに加えて、これらの３つの望まれてない力Fｔ、Fｒ、Fｃｏｒは、合力Ｆｒｉｓを作り出し、角度αを変えることで部分３の瞬時位置によって補償されたシミュレータの力によって作り出される（図１１ａ参照）。ドライバーは、実際、位置１から位置３への移行の間、常にひずみのあらゆる要素なしに加速増加の一定の感じを受ける（図１４ａの範囲（１）参照）。みてわかるとおり、角度βは、１８０°一定のままである。
【０１２２】
第２の状況変化（０１１９）がＢ→Ｃ、加速から一定速度である。この状況は、機能的に、前のケース（０１２１）と反対である。ω１ ≠ 0、α１＝0、ｖ2 ≠O（位置３、図１１ｂ）、ω１ ≠ 0、α１≠0、ｖ2 ≠O（部分３の中心に向かっての半径運動と部分１の回転の減速、位置４、図１１ｂ）を経て、ω１ ≒0、ｖ2 ≠O（位置５、図１１ｂ）に移行する。図１１ｂからわかるように、最初の位置から最後（位置４）までの移行では、角度αの位置が、その値を移行におけるFｔ、Fｒ、Fｃｏの存在を補償し、角度βを１８０°に保つために変化させる。このようにして、ドライバーは、加速が減る間、ひずみにまったく気づかない（範囲（２）、図１４ａ）。
【０１２３】
前述の（０１２１）および（０１２２）からわかるように、部分３はシミュレータの内側に拡張機能を有している。いつでも角度αを変化させて、望まれない寄生力の（シミュレータの動的動作中生じる）を補償し、角度βを所望の値に維持することは勿論、カーブでの車両のシミュレーションを可能とする。
【０１２４】
（０１２１）及び（０１２２）と同じように、（０１１３）で述べたように寄生力が現れる場合でも、（０１１９）による状態の他の変化を分析することができる。
【０１２５】
図１２ａに、（０１１９）の状態Ｃ→Ｄ、つまり一定速度から制動への変化を示している。見てわかるように、部分３の補償効果の結果（位置２、図１２ａ）、角度βは０°のままであり、ユーザーは、制動（減速）の一定の増加がわかる（範囲（１）、図１４ｂ）。
【０１２６】
図１２ｂに、（０１１９）の状態Ｄ→Ａ、つまり制動から車両静止／一定の速度を示す。角度βは０°のままで、ドライバーはひずみなしに制動の間、減速を感じる（範囲（２）、図１４ｂ）。
【０１２７】
図１３ａに、状態Ｄ→Ｅ、つまり制動からカーブへの変化を示す。（書かれている例は、左へのカーブだが、右へのカーブの場合でも同じである）。まっすぐな操縦からカーブへの移行は、角度βを０°から９０°に変えるシミュレータによって徐々に作り出される。部分３の角度αの位置調整によって、寄生力のひずみ効果を補償し、同時に既定の角度βになることが可能である。
【０１２８】
状態Ｅ→Ｂ、つまりカーブから加速の変化に関して、これは図１３ｂに示している。（０１２７）で前述したケースと同じ考察をすることができる。この場合、角度βは９０°から０°に移動する。
【０１２９】
図１１、１２、１３を用いて、（０１１９）で述べた状態の動的変化を分析した。一定速度→カーブ、カーブ→一定速度／静止した車両、加速→カーブ等のように理論上は可能な状態変化が他にもある。これらの変化は、前に検討した場合を簡単に参照できるので、図で示してない。
【０１３０】
（０１１９）では、よりわかりやすく説明するために、２つ１組で状態変化を分析した。しかし、現実の状況では、変化は３つを１組に分析しなければならない。実際、本物の車両は、静止した状況（静止した車両または固定／一定の速度）からスタートし、そして加速し、制動し、またはカーブし、最終的に静止位置に戻る。だから、（０１１９）に関して、状態変化の連続は、Ａ→Ｂ→Ｃ、Ｃ→Ｄ→Ａ、及びＣ→Ｄ→Ｅ→Ｂ→Ｃというように分析しなければならない。図１１、１２、１３では、状態変化は、上記と同じようにそれぞれＡ→Ｂ→Ｃ、Ｃ→Ｄ→Ａ及びＤ→Ｅ→Ｂというように示している（後者の場合、状態ＣからまたはＣへの変化は、無関係である）。この点において図１１、１２及び１３に示している状態の経過がどのようにシミュレータの重要な目的の達成を示しているかを明らかにすること、つまり途切れなく連続して忠実にシミュレートすることが不可欠である。同じ状態に言及する図１１及び図１２の異なるスタート位置である部分３の第１位置と最終の第５位置について追加すべき説明は、途切れなく連続してシミュレーションを可能にすることだけではない。まずはじめに、位置１と位置５は異なることは必要でなく、実際、角度αが０°〜１８０°と同じであってもよいことを指摘する必要がある。しかし、シミュレータの働きは部分１の両側を対称的に展開するので（図９参照）、図１１又は図１２の位置５は、それぞれ、可動部１と比べて対称的に見た同じ図の位置１に相当する。図１１の位置５は、図１２の位置１と同じであり、逆もまた同様であることもわかる。そして、このことにより、加速の段階の後、正常に制動の段階になり、また制動の段階の後に加速の段階になる本物の車両の正常機能につながる。しかし、上述したように、図１１及び図１２の位置１と位置５は、全く同一であり、それ故に、シミュレータの働きの部分１のある部分を作る。
【０１３１】
シミュレータは、上記に述べた機械的構造だけでなく、電気的構造も備える。
【０１３２】
電気的構造は、次の主な要素を備える。コンピューター、制御装置、レギュレータ、検出器、ディスプレイ、その他の装置である。
【０１３３】
検出器は、シミュレータを制御するのに必要な物理量の測定ができる。
【０１３４】
部分１には、直接又は間接的にω１とα１を測定するための位置と角速度の検出器がある。
【０１３５】
部分２には、ｖ２とα２を測定するための位置と直線加速度の検出器がある。
【０１３６】
部分３の上には、αとＦｒｉｓを測定するための位置と角加速度の検出器がある。
【０１３７】
コンピューターと制御装置は、部分１、部分２、部分３の上に１つずつある。部分３にあるコンピューターは、主要もので、他の制御装置を統括する役目をし、表示されるシミュレーションソフトウェアの機能の機械的構造の制御を実現する。ソフトウェアのシミュレーションと物理的力のシミュレーションを兼ね備える装置である。
【０１３８】
もしシミュレータが、ユーザーがシミュレーションの観客の機能を持つ「受け身」タイプ（たとえば、遊び場向け）、又はユーザーがシミュレートされた乗り物の活発なドライバーである場合（ビデオゲームや、運転シミュレータ等）は、部分３にハンドル、ブレーキ、アクセル、ギアなどの装備が加わるだろう。
【０１３９】
最後に、ユーザーが１人の場合を述べてきたが、特にシミュレータが受け身の場合については、部分３に１人以上のユーザーを含むことができることに注目することが重要である。シミュレーターのこのタイプは、博覧会やアミューズメントゲームセンターでの使用に適している。
【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７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【国際調査報告】
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