(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者が操作可能な少なくともステアリング（４０）を有する模型自転車（１２）と、前記模型自転車（１２）の少なくとも前方に配置され、前記模型自転車（１２）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（２００）とを供える自転車シミュレーション装置（１０）において、
前記使用者による前記ステアリング（４０）の操作に対応して、前記映像を旋回表示させるための旋回角度の情報を提供する旋回角度提供部（２３０）を有し、
前記旋回角度提供部（２３０）は、
前記ステアリング（４０）の中立点を中心とした所定舵角以下を不感帯（Ｗｈ）として設定し、
前記ステアリング（４０）の操作に伴う前記中立点を中心とした入力舵角が前記不感帯（Ｗｈ）未満であれば、前記旋回角度を０°とし、前記入力舵角が前記所定舵角以上であれば、前記入力舵角と前記旋回角度とが少なくとも一部において等しくなる特性に基づいて、前記入力舵角に対応した旋回角度を取得し、
前記入力舵角と前記旋回角度の関係は走行速度領域によって異なり、
低速走行領域においては、通常走行領域と比べて前記入力舵角に対する前記旋回角度が小さくなることを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項２】
使用者が操作可能な少なくともステアリング（４０）を有する模型自転車（１２）と、前記模型自転車（１２）の少なくとも前方に配置され、前記模型自転車（１２）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（２００）とを供える自転車シミュレーション装置（１０）において、
前記使用者による前記ステアリング（４０）の操作に対応して、前記映像を旋回表示させるための旋回角度の情報を提供する旋回角度提供部（２３０）を有し、
前記旋回角度提供部（２３０）は、
前記ステアリング（４０）の中立点を中心とした所定舵角以下を不感帯（Ｗｈ）として設定し、
前記ステアリング（４０）の操作に伴う前記中立点を中心とした入力舵角が前記不感帯（Ｗｈ）未満であれば、前記旋回角度を０°とし、前記入力舵角が前記所定舵角以上であれば、前記入力舵角と前記旋回角度とが少なくとも一部において等しくなる特性に基づいて、前記入力舵角に対応した旋回角度を取得し、
前記入力舵角と前記旋回角度の関係は走行速度領域によって異なり、
高速走行領域においては、通常走行領域と比べて前記入力舵角に対する前記旋回角度が小さくなることを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の自転車シミュレーション装置（１０）において、
前記特性は、
前記入力舵角の最大入力舵角（絶対値）が、前記映像の旋回角度の最大旋回角度（絶対値）と一点のみで等しいことを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項４】
請求項１記載の自転車シミュレーション装置（１０）において、
使用者のペダル（１２４）の回転操作によって回転する回転体（１２０）と、該回転体（１２０）に負荷を与える負荷ユニット（３００）とを有し、
前記負荷ユニット（３００）は、前記回転体（１２０）の回転によって発電し、端子間に流れる電流に応じた負荷を前記回転体（１２０）に与える発電機（３０２）と、前記端子間に接続されたコンデンサ（３３０）とを有し、漕ぎ始めにおいては、前記ペダル（１２４）の操作に対する負荷を重く、速度が上がるにつれて段階的に前記負荷が軽減することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の自転車シミュレーション装置（１０）において、
前記入力舵角（絶対値）を｜Ａｘ｜、最大旋回角度（絶対値）を｜Ｍｍ｜、不感帯（Ｗｈ）の最大入力舵角（絶対値）を｜Ｄｚ｜、前記模型自転車（１２）の前記映像上での車速に依存した係数をＣｖ、前記入力舵角の変化に対する前記旋回角度の変化を示す傾きをｋとしたとき、前記旋回角度（絶対値）｜Ｒｄ｜は、
｜Ｒｄ｜＝（｜Ａｘ｜−｜Ｄｚ｜）×ｋ×Ｃｖ
で算出され、
前記傾きｋは、ｋ＝｜Ｍｍ｜／（｜Ｍｍ｜−｜Ｄｚ｜）で算出され、
前記係数Ｃｖは、予め設定されたマップ情報（２５０）から求まることを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項６】
請求項５記載の自転車シミュレーション装置（１０）において、
前記係数Ｃｖは、前記通常走行領域では１．０とし、前記通常走行領域以外では１．０以下とすることを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の自転車シミュレーション装置（１０）において、
前記ステアリング（４０）は、該ステアリング（４０）の右方向の回動操作を規制する第１ストッパ（１００）と、ステアリング（４０）の左方向の回動操作を規制する第２ストッパ（１０２）と、前記ステアリング（４０）の舵角を検知する舵角センサ（６４）とを有し、
前記ステアリング（４０）の中立点は、前記ステアリング（４０）の回動操作が前記第１ストッパ（１００）にて規制された時点での前記舵角センサ（６４）の値（最大値）と、前記ステアリング（４０）の回動操作が前記第２ストッパ（１０２）にて規制された時点での前記舵角センサ（６４）の値（最小値）との中間値とすることを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項８】
請求項７記載の自転車シミュレーション装置（１０）において、
前記舵角センサ（６４）は、前記模型自転車（１２）のヘッドパイプ（３８）と、該ヘッドパイプ（３８）に対して回転自在に挿入されたステアリングステム（７４）との間に配設され、
前記ステアリングステム（７４）に設けられたピン（９６）が前記舵角センサ（６４）に挿入され、前記ステアリングステム（７４）の回動に伴って前記舵角センサ（６４）に挿入された前記ピン（９６）が回動することで前記ステアリング（４０）の舵角が検出されることを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通安全教育、ゲーム及び体力トレーニング等の用途に用いられ、使用者に対して自転車の走行状態を疑似体験させる自転車シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、飛行機、自動車、自動二輪車、自転車等の運転を模擬体験するために、それぞれの乗り物に対応したシミュレーション装置が提案され、その一部が実用化されている。このうち、自転車シミュレーション装置では、運転者が模擬自転車のサドルに跨ったままペダルを漕ぐとともにステアリング（ハンドル）を操作して模擬運転を行うようにした装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来では、模型二輪車の前方に配され、模型二輪車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を備えた二輪車のライディングシミュレーション装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。この特許文献２に記載の装置は、自動二輪車に適用したものであって、模型二輪車の単位時間当たりのヨー角変化（ヨーレートωｃ）に対し、画面上の単位時間当たりのヨー角変化（ヨーレートωｖ）を遅らせることで、コーナーを車体を倒しながら旋回する場合において、違和感のない走行画像の表示を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第２５８９５８１号公報
【特許文献２】特許第３５８１５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に示すような自転車シミュレーション装置において、車体を旋回させる場合、車体を倒さずに、主にステアリング操作により旋回するようにしている。そのため、ステアリング操作に応じた走行画像の表示処理として、特許文献２に記載の方法を採用した場合、ステアリングの単位時間当たりの操舵角変化に対し、画面上の単位時間当たりの操舵角変化を遅らせて、走行画像の表示を行うことになる。その結果、ステアリング操作のスピードに対して、走行画像の変化が遅れて見えることとなり、違和感のある走行画像の表示になるおそれがある。
【０００６】
また、ヨーレートを用いる場合、自転車シミュレーション装置に、ヨーレートセンサが必要になるばかりか、走行画像の基となる背景画像を記憶しておくメモリに加えて、単位時間を測定するためのクロック計時手段や、単位時間毎にサンプリングされた角度データを保存しておくためのメモリが新たに必要になる。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ステアリング操作に応じた走行画像を違和感なく表示させることができ、しかも、ヨーレートセンサやヨーレートを計算するためのクロック計時手段や専用メモリ等の付加が不要で、装置自体の小型化、コストの低廉化を図ることができる自転車シミュレーション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［１］  第１の特徴：本発明に係る自転車シミュレーション装置は、使用者が操作可能な少なくともステアリング（４０）を有する模型自転車（１２）と、前記模型自転車（１２）の少なくとも前方に配置され、前記模型自転車（１２）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（２００）とを供える自転車シミュレーション装置（１０）において、前記使用者による前記ステアリング（４０）の操作に対応して、前記映像を旋回表示させるための旋回角度の情報を提供する旋回角度提供部（２３０）を有し、前記旋回角度提供部（２３０）は、前記ステアリング（４０）の中立点を中心とした所定舵角以下を不感帯（Ｗｈ）として設定し、前記ステアリング（４０）の操作に伴う前記中立点を中心とした入力舵角が前記不感帯（Ｗｈ）未満であれば、前記旋回角度を０°とし、前記入力舵角が前記所定舵角以上であれば、前記入力舵角と前記旋回角度とが少なくとも一部において等しくなる特性に基づいて、前記入力舵角に対応した旋回角度を得ることを特徴とする。なお、括弧書きの符号は、本発明の理解の容易化のために添付図面中の符号に倣って付したものであり、本発明がその符号を付けたものに限定して解釈されるものではなく、以下同様である。
【０００９】
［２］  第２の特徴：前記特性は、前記入力舵角の最大入力舵角（絶対値）が、前記映像の旋回角度の最大旋回角度（絶対値）と一点のみで等しいことを特徴とする。
【００１０】
［３］  第３の特徴：前記入力舵角と前記旋回角度の関係は走行速度領域によって異なり、低速走行領域においては、通常走行領域と比べて前記入力舵角に対する前記旋回角度が小さくなることを特徴とする。
【００１１】
［４］  第４の特徴：前記入力舵角と前記旋回角度の関係は走行速度領域によって異なり、高速走行領域においては、通常走行領域と比べて前記入力舵角に対する前記旋回角度が小さくなることを特徴とする。
【００１２】
［５］  第５の特徴：使用者のペダル（１２４）の回転操作によって回転する回転体（１２０）と、該回転体（１２０）に負荷を与える負荷ユニット（３００）とを有し、前記負荷ユニット（３００）は、前記回転体（１２０）の回転によって発電し、端子間に流れる電流に応じた負荷を前記回転体（１２０）に与える発電機（３０２）と、前記端子間に接続されたコンデンサ（３３０）とを有し、漕ぎ始めにおいては、前記ペダル（１２４）の操作に対する負荷を重く、速度が上がるにつれて段階的に前記負荷が軽減することを特徴とする。
【００１３】
［６］  第６の特徴：前記入力舵角（絶対値）を｜Ａｘ｜、最大旋回角度（絶対値）を｜Ｍｍ｜、不感帯（Ｗｈ）の最大入力舵角（絶対値）を｜Ｄｚ｜、前記模型自転車（１２）の前記映像上での車速に依存した係数をＣｖ、前記入力舵角の変化に対する前記旋回角度の変化を示す傾きをｋとしたとき、前記旋回角度（絶対値）｜Ｒｄ｜は、
｜Ｒｄ｜＝（｜Ａｘ｜−｜Ｄｚ｜）×ｋ×Ｃｖ
で算出され、
前記傾きｋは、ｋ＝｜Ｍｍ｜／（｜Ｍｍ｜−｜Ｄｚ｜）で算出され、前記係数Ｃｖは、予め設定されたマップ情報（２５０）から求まることを特徴とする。
【００１４】
［７］  第７の特徴：前記係数Ｃｖは、前記通常走行領域では１．０とし、前記通常走行領域以外では１．０以下とすることを特徴とする。
【００１５】
［８］  第８の特徴：前記ステアリング（４０）は、該ステアリング（４０）の右方向の回動操作を規制する第１ストッパ（１００）と、ステアリング（４０）の左方向の回動操作を規制する第２ストッパ（１０２）と、前記ステアリング（４０）の舵角を検知する舵角センサ（６４）とを有し、前記ステアリング（４０）の中立点は、前記ステアリング（４０）の回動操作が前記第１ストッパ（１００）にて規制された時点での前記舵角センサ（６４）の値（最大値）と、前記ステアリング（４０）の回動操作が前記第２ストッパ（１０２）にて規制された時点での前記舵角センサ（６４）の値（最小値）との中間値とすることを特徴とする。
【００１６】
［９］  第９の特徴：前記舵角センサ（６４）は、前記模型自転車（１２）のヘッドパイプ（３８）と、該ヘッドパイプ（３８）に対して回転自在に挿入されたステアリングステム（７４）との間に配設され、前記ステアリングステム（７４）に設けられたピン（９６）が前記舵角センサ（６４）に挿入され、前記ステアリングステム（７４）の回動に伴って前記舵角センサ（６４）に挿入された前記ピン（９６）が回動することで前記ステアリング（４０）の舵角が検出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
第１の特徴によれば、ヨーレートを用いないことで、ステアリング操作に応じた映像の旋回の表示を、ステアリング操作に遅れずに表示することができ、映像を見ながら操作する使用者に対して違和感を生じさせることを極力なくすことができる。また、ＣＰＵ内でステアリングに関わる部分については廉価にでき、例えばフライホイール制御等の他の制御の信頼性を高めることが可能となる。しかも、ステアリングの回動中心を基準として不感帯を設けたことにより、意図しない映像の回動をなくすことができ、安定した例えば直進走行の映像を表示することができる。
【００１８】
第２の特徴によれば、入力舵角の最大入力舵角（絶対値）を、映像の旋回角度の最大旋回角度（絶対値）と一点のみで等しくしたことにより、入力舵角と映像の旋回角度との関係を、線形に変化する一次関数にすることができ、ステアリング操作に応じた映像の旋回表示を、違和感なく表示させることができる。
【００１９】
第３の特徴によれば、低速走行領域（例えば漕ぎ始め）においては、通常走行領域と比べて入力舵角に対する映像の旋回角度が小さくなることから、発進時におけるふらつきから画面酔いを防止することができる。
【００２０】
第４の特徴によれば、高速走行領域においては、通常走行領域と比べて入力舵角に対する映像の旋回角度が小さくなることから、ペダルを激しく漕ぐことによる反動で、ステアリング操作が大きくなっても、映像の旋回角度を小さくすることができ、画面酔いを防止することができる。
【００２１】
第５の特徴によれば、コンデンサを用いた制御により、漕ぎ始めにおいては、ペダル操作に対する負荷が重く、速度が上がるにつれて段階的に負荷が軽減する構成となっている。これにより、使用者に対して、実際の自転車を操作している感覚を持たせることができる。例えば漕ぎ始めにおいて、姿勢を安定にするために、ステアリングを激しく操作することになる。このような場合に、本発明では、漕ぎ始め等の低速走行領域において、通常走行領域と比べて入力舵角に対する映像の旋回角度を小さくしていることから、発進時におけるふらつきから画面酔いを防止することができる。つまり、コンデンサを用いた制御により、上述した本発明の効果をさらに際立たせることができる。
【００２２】
第６の特徴によれば、入力舵角｜Ａ（ｘ）｜から不感帯の最大入力舵角｜Ｄｚ｜を差し引いた値に、入力舵角の変化に対する旋回角度の変化を示す傾きｋと模型自転車の映像上での車速に依存した係数Ｃｖとを乗算するという単純な構成で、ステアリング操作をリニアに映像の旋回表示に反映させることができる。しかも、係数Ｃｖを予め設定されたマップ情報から算出して、上述の表示を行うようにしたので、車速を考慮した映像の旋回角度の変化を廉価な構成で実現させることができる。
【００２３】
第７の特徴によれば、通常走行領域においては、車速が考慮されないため、入力舵角と映像の旋回角度との関係を、線形に変化する一次関数にすることができ、ステアリング操作に応じた映像の旋回表示を、違和感なく表示させることができる。また、通常走行領域以外では、通常走行領域の場合よりも、映像の旋回角度が小さくなることから、画面酔いを防止することができる。
【００２４】
第８の特徴によれば、ステアリングの回動操作が第１ストッパにて規制された時点での舵角センサの値（最大値）と、ステアリングの回動操作が第２ストッパにて規制された時点での舵角センサの値（最小値）との中間値を、ステアリングの回動中心に対応した値としたので、ステアリングの回動中心（中立点：ゼロ点）を容易に設定することができる。
【００２５】
第９の特徴によれば、ステアリングステムに設けられたピンを舵角センサに挿入し、ステアリングステムの回動に伴って舵角センサに挿入されたピンが回動することで、ステアリングの舵角を検出するようにしたので、ステアリングの回動を遅滞なく舵角センサに伝達することができ、ステアリングの舵角を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置を示す側面図である。
【図３】第１制御ボックスを含むステアリングの回転機構部の構成を示す斜視図である。
【図４】第１制御ボックスを含むステアリングの回転機構部の構成を示す分解斜視図である。
【図５】本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置の後部を示す側面図である。
【図６】本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置を示す機能ブロック図である。
【図７】入力舵角に対する旋回角度の変化の一例を示す特性図である。
【図８】係数マップに登録された係数Ｃｖの車速に対する特性を示す図である。
【図９】本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図１０】自車両挙動処理、主に自車両の車速値を求める処理を示すフローチャートである。
【図１１】自車両挙動処理、主に自車両の旋回角度を求める処理を示すフローチャートである。
【図１２】図１２Ａはブレーキ操作による減速度の特性を示すグラフであり、図１２Ｂは速度に対する空気抵抗の特性を示すグラフである。
【図１３】フライホイールの回転速度と演算後の車速との関係を示す特性図である。
【図１４】負荷ユニットの一部断面側面図である。
【図１５】負荷ユニットの図１４におけるＸＶ−ＸＶ視断面図である。
【図１６】コンデンサ制御回路の回路図である。
【図１７】大容量コンデンサ充電電圧のタイムチャートである。
【図１８】入力舵角に対する旋回角度の変化の他の例を示す特性図である。
【図１９】入力舵角に対する旋回角度の変化のさらに他の例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る自転車シミュレーション装置の実施の形態例を図１〜図１９を参照しながら説明する。
【００２８】
本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置１０は、図１に示すように、実際に自転車を運転しているような疑似感覚を運転者（乗員）に与えることで、自転車における交通安全指導のほか、各種のゲーム機、トレーニング機器等に使用することができる。
【００２９】
図１に示すように、自転車シミュレーション装置１０は、実際の自転車に類似した車体構造からなる模型自転車１２と、模型自転車１２の運転に応じて運転者の前方の背景画像（映像）を表示するメインモニタ１４と、メインモニタ１４を支持するフロントスタンド１６と、運転者の後方の背景画像を表示するリヤモニタ（後方表示部）１８と、自転車シミュレーション装置１０の全体的な制御を行う制御装置（制御部）２０とを備える。
【００３０】
自転車シミュレーション装置１０は、模型自転車１２と、メインモニタ１４と、フロントスタンド１６と、リヤモニタ１８とを分割可能な構造（４分割構造）であり、各要素はボルト締結等によって分割及び組立を容易に行うことができる。
【００３１】
メインモニタ１４は、フロントスタンド１６の上部で支持され、モニタ位置調整機構２２によって上下方向（高さ方向）での位置調整が可能となっている。メインモニタ１４の左右側方には、それぞれ模型自転車１２を運転する運転者の左後方及び右後方の情景を表示する一対のサブモニタ２４、２４が設けられている。従って、以下の説明では、メインモニタ１４、サブモニタ２４及びリヤモニタ１８を総称していう場合は、単にモニタ２００（ディスプレイ装置：図６参照）と記す。
【００３２】
フロントスタンド１６は、パイプ状の本体枠１７と、本体枠１７の底部に設けられた脚部１９や車輪２１等によって構成されており、略水平面を構成するアッパープレート２３の上方に、モニタ位置調整機構２２を介してメインモニタ１４が取り付けられる。
【００３３】
制御装置２０は、フロントスタンド１６のアンダープレート２５に配置されており、模型自転車１２の各部に取り付けられたセンサによって運転者の操作情報（走行情報）が入力されることで、フロントスタンド１６やサブモニタ２４、リヤモニタ１８の状況に応じた各種の映像を表示する。
【００３４】
リヤモニタ１８は、フロントスタンド１６の下部に連結されて模型自転車１２の下部まで延びたメインフレーム２６に連結部２８で連結されたパイプ状のリヤスタンド（後方スタンド）３０により、模型自転車１２の後方に設けられる。図２に示すように、リヤモニタ１８は、モニタ位置調整機構２２によるメインモニタ１４の調整範囲ｈの略中央位置に対応して設置されると共に、模型自転車１２の車体前後方向での中心線から一方側（本実施形態では車体右側）に多少オフセットした位置に設置されている。
【００３５】
図１に示すように、模型自転車１２は、床面及びフロントスタンド１６の下部に固定されて当該模型自転車１２の車体を構成するメインフレーム２６と、メインフレーム２６にシートポスト（サドル側パイプ）３２を介して連結されるサドル３４（着座部）と、メインフレーム２６に連結されるステアリングポスト（ステアリング側パイプ）３６に固着されたヘッドパイプ３８を支軸として回動可能なステアリング４０と、ゴム製等のタイヤによって床面に固定されるダミーの後輪４２とを有し、車体後方側に駆動部４３が配置されている。サドル３４は、サドル位置調整機構４４によって上下方向（高さ方向）での位置調整が可能であり、ステアリング４０は、ステアリング位置調整機構４６によって上下方向（高さ方向）での位置調整が可能である。
【００３６】
メインフレーム２６は、フロントスタンド１６の下部に一対の連結部４７、４７によって両端側が連結されて床面に固定される支持パイプ４８と、支持パイプ４８の中央部から車体後方側へと延びて床面に這わされるアンダーパイプ５０と、アンダーパイプ５０から前傾斜及び後傾斜でそれぞれ上方に延びるステアリング側ベースパイプ５２及びサドル側ベースパイプ５４と、ステアリング側ベースパイプ５２及びサドル側ベースパイプ５４の間を連結するセンターフレーム５６と、ステアリング側ベースパイプ５２及び支持パイプ４８の間を連結する一対のフロントフォーク５８、５８とから構成されて模型自転車１２の車体を構成している。
【００３７】
図２に示すように、ヘッドパイプ３８の下方には、樹脂等のケースで覆われた第１制御ボックス６０が取り付けられている。第１制御ボックス６０の内部には、ステアリング４０の回動動作に適度な手応えを与えるディスクダンパ６２（ステアリング抵抗発生器）やステアリング４０の舵角を検知する舵角センサ６４（図４参照）等が収納されている。
【００３８】
ここで、第１制御ボックス６０を含むステアリング４０の回転機構部６６の構成について図３及び図４に基づいて説明する。
【００３９】
ステアリング４０の回転機構部６６は、ステアリング４０の中心位置から下方に延びる支柱６８と、該支柱６８の下部にボルト７０及びナット７２によって固着されるステアリングステム７４と、該ステアリングステム７４が回転自在に挿通される上述のヘッドパイプ３８と、ステアリングステム７４をヘッドパイプ３８に対して回転自在に支持するための上部レースセット７６（ベアリング等を含む）及び下部レースセット７８（ベアリング等を含む）と、ヘッドパイプ３８の下部に固定された上述の第１制御ボックス６０とを有する。ステアリング４０には例えば樹脂製のグリップ８０が取り付けられている。
【００４０】
第１制御ボックス６０は、ヘッドパイプ３８に固着され、一部がヘッドパイプ３８から横方向にはみ出す固定板８２と、該固定板８２の上面のうち、ヘッドパイプ３８の中空部に対向した部分に例えばねじ８４によって固定されたディスクダンパ６２（ステアリング抵抗発生器）と、固定板８２の下面のうち、ディスクダンパ６２と対向する位置に例えばボルト８６及びナット８８によって固定された舵角センサ６４と、固定板８２の上面に例えばねじ９０によって固定され、ディスクダンパ６２、舵角センサ６４等を保護するカバー９２とを有する。
【００４１】
上述したステアリングステム７４の下端面の中心には、ディスクダンパ６２の中心孔６２ａ（ロータの中心孔）に挿通される矩形状の第１回転軸９４と、第１回転軸９４の先端に設けられ、舵角センサ６４の中心孔６４ａに挿通される矩形状の第２回転軸９６（ピン）とを有する。第２回転軸９６は、その外形が第１回転軸９４の外形よりも小さく、且つ、軸線が第１回転軸９４の軸線と同じとされている。また、ステアリングステム７４の下端には前方に突出する板状の指示片９８が設けられている。
【００４２】
ディスクダンパ６２は、図示しないが、内部のロータとシートとの間にオイルが充填され、ステアリング４０の操舵に伴って、ロータとシートとが相対的に回転すると、オイルの粘性抵抗によってロータにトルクが発生する。このトルクがステアリング４０を介して運転者に伝わり、運転者は、ステアリング４０の操舵において適度な手応えを感じることができる。
【００４３】
舵角センサ６４は、ステアリング４０の操舵角に応じて、内部の電気抵抗が変化する方式のセンサを好ましく採用することができる。この場合、例えば舵角センサ６４に一定のセンス電流を流し、内部の電気抵抗の変化を電圧変化として電気的に取り出せる構造を採用することができる。なお、舵角センサ６４からの電圧信号は、デジタル変換されて舵角値とされ、その後のＣＰＵでの算術演算や論理演算に使用される。舵角センサ６４としては、上述の電気抵抗変化型のほか、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を用いたものや、電磁誘導方式の舵角センサ等を使用することができる。
【００４４】
そして、固定板８２の上面には、ステアリング４０の最大舵角を決める円柱状の第１ストッパ１００と第２ストッパ１０２が設けられている。すなわち、ステアリング４０を右方向に回転操作することで、ステアリングステム７４の下端に設けられた指示片９８が第１ストッパ１００に当たり、このときの舵角センサ６４の値（最大値）に基づいて、右方向の最大入力舵角が決定されるようになっている。同様に、ステアリング４０を左方向に回転操作することで、指示片９８が第２ストッパ１０２に当たり、このときの舵角センサ６４の値（最小値）に基づいて、左方向の最大入力舵角が決定され、さらに、最大値と最小値の中間値がステアリング４０の回動中心（中立点）として決定されるようになっている。なお、第１ストッパ１００及び第２ストッパ１０２が、ヘッドパイプ３８に設けられた張り出し部１０１にねじ１０３によって固定されることで、固定板８２がヘッドパイプ３８に固定されるようになっている。
【００４５】
一方、図１及び図２に示すように、ステアリング側ベースパイプ５２及びフロントフォーク５８の間に形成された略三角形状の空間には、樹脂等のケースで覆われた第２制御ボックス１０４が取り付けられている。第２制御ボックス１０４の内部には、ステアリング４０に設けられた前輪ブレーキレバー１０６の揺動動作に適度な手応えを与えるブレーキ抵抗発生器や前輪ブレーキワイヤ１０８の摺動量によって前輪ブレーキの操作量を検知するブレーキセンサ２０６（図６参照）等が収納されている。後輪ブレーキレバー１１０（図１参照）からの後輪ブレーキワイヤ１１２は、第２制御ボックス１０４を抜けて後輪側へと延びている（図２参照）。これら第１制御ボックス６０及び第２制御ボックス１０４は、ハーネス１１４等を介してメインモニタ１４や制御装置２０と接続されている。なお、以下の説明では、前輪ブレーキレバー１０６及び後輪ブレーキレバー１１０を総称していうときは、単にブレーキレバー２０８（図６参照）と記す。
【００４６】
図５に示すように、駆動部４３は、サドル側ベースパイプ５４から後方に延びた左右一対のトラス構造で後輪４２を支持するパイプ状のアンダーステー１１６及びアッパーステー１１８によって支持されている。アンダーステー１１６の前端部には、回転軸（クランク軸：回転体）１２０の左右に連結された一対のクランク１２２、１２２と、各クランク１２２、１２２の先端に設けられたペダル１２４、１２４とが回転可能に軸支されている。
【００４７】
従って、駆動部４３では、運転者がペダル１２４を漕ぐと、クランク１２２に結合されたフロントスプロケット１２６に巻き掛けられた無端状のドライブチェーン１２８が駆動される。ドライブチェーン１２８は、ペダル１２４の車体後方側に回転可能に取り付けられたフライホイール１３０の回転軸１３２に設けたリヤスプロケット（図示せず）に巻き掛けられており、これにより、運転者のペダル操作に伴ってフライホイール１３０が回転駆動される。なお、ドライブチェーン１２８に代えて、樹脂や金属等のベルトを用いてもよい。
【００４８】
フライホイール１３０の車体前方側には、該フライホイール１３０の外周面に接して従動回転するローラ１３４を有するペダル負荷調整機構１３６が取り付けられており、フライホイール１３０の回転抵抗を調整することによって、ペダル１２４の回転に必要な踏力、すなわちペダル負荷の変更が可能となっている。
【００４９】
フライホイール１３０の回転軸１３２と該回転軸１３２に取り付けられる前記リヤスプロケットとの間には一方向クラッチ（図示せず）が配設されており、通常の自転車と同様の惰性走行を再現することができる。また、車体側に取り付けられた回転速度センサ２１０（図６参照）でフライホイール１３０の回転速度を検知することにより、模型自転車１２の疑似的な速度が制御装置２０において算出される。さらに、フライホイール１３０には、後輪ブレーキレバー１１０からの後輪ブレーキワイヤ１１２によって操作されるドラムブレーキ１３８（図５参照）が取り付けられており、実際に回転駆動されるフライホイール１３０を制動することで、実走行に近いリヤブレーキ操作感を得ることができる。
【００５０】
このようなフライホイール１３０は、アンダーステー１１６及びアッパーステー１１８に固定される支持板１４０に対し、回転軸１３２を中心として回転自在に軸支されている。フライホイール１３０に制動力を与えるドラムブレーキ１３８は、後輪ブレーキレバー１１０の操作により後輪ブレーキワイヤ１１２に連結された揺動アーム１４２が車体前方に引かれると、ケースの内周面にブレーキシュー（図示せず）が押し付けられて摩擦力が発生する構成である。なお、ブレーキシステムは、ディスク式ブレーキや、フライホイールの外周部を挟むカンチ式のリムブレーキ等を使用する構成としてもよい。
【００５１】
また、図１及び図２に示すように、リヤモニタ１８を支持するリヤスタンド３０は、メインフレーム２６のアンダーパイプ５０の端部に連結部２８で連結される連結パイプ（連結部）１７０と、連結パイプ１７０の他端側を鉛直方向に立ち上げて、その上端側にリヤモニタ１８が固定される鉛直パイプ（保持部）１７２と、鉛直パイプ１７２の立ち上げ基端部周辺を補強して、リヤモニタ１８を安定して支持するために床面に固定される円環パイプ（保持部）１７４とから構成されている。
【００５２】
連結パイプ１７０は、連結部２８に近い部分が模型自転車１２の車体前後方向に沿っており、その後方側が屈曲して模型自転車１２の後輪４２の前方から車体右後方へと延びている。
【００５３】
図５に示すように、連結部２８において、メインフレーム２６のアンダーパイプ５０と連結パイプ１７０とは、アンダーパイプ５０側が棒状パイプである一方、連結パイプ１７０側がスリット１７０ａを有する中空パイプであり、該連結パイプ１７０に前記アンダーパイプ５０の端部を差し込み、連結パイプ１７０の外周から連結ボルト１７６で締結されることで互いに連結される。
【００５４】
図１及び図５に示すように、リヤモニタ１８からのハーネス１７８は、鉛直パイプ１７２内から連結パイプ１７０内へと通されて、該連結パイプ１７０の端部近傍に形成された孔部１７０ｂから外部に取り出されて立ち上げられ、その先端のＵＳＢコネクタ（コネクタ）１７８ａが模型自転車１２の下部に設けられたＵＳＢ端子（コネクタ）１８０に接続される。ＵＳＢ端子１８０に結線後のハーネス１８４は、模型自転車１２前方に設けたＵＳＢコネクタ１８６に接続され、メインモニタ１４の下方に設けた制御装置２０から延びるハーネス１８８のＵＳＢコネクタ（コネクタ）１９０と結線され、これにより、リヤモニタ１８をメインフレーム２６側（フロントスタンド１６）に配置された制御装置２０で表示制御することができる。このように、リヤモニタ１８からの配線（ハーネス）が各コネクタを介して制御装置２０へと接続されることにより、当該自転車シミュレーション装置１０の各部の分解及び組立を一層簡便に行うことができる。つまり、リヤスタンド３０、模型自転車１２、メインモニタ１４の各々をコネクタで分離でき、各々を分解するときの配線の処理が容易となる。この場合、ＵＳＢ端子１８０からのハーネス１８４は、センターフレーム５６内から第２制御ボックス１０４内へと通って、模型自転車１２の前方へと導出される。センターフレーム５６、ステアリング側ベースパイプ５２及び第２制御ボックス１０４へのハーネス１８４の出入口には、ゴム製等のグロメットをそれぞれ配設しておくことで、ハーネス１８４を保護することができる。
【００５５】
なお、ＵＳＢコネクタ１７８ａ等が外れた場合には、メインモニタ１４にその箇所を表示し、再接続されることで再起動させるとよい。勿論、リヤモニタ１８と制御装置２０とは、ＵＳＢ接続以外の接続方法で接続してもよい。
【００５６】
図１に示すように、模型自転車１２では、駆動部４３は、樹脂等のカバー９９によって覆われており、運転者がドライブチェーン等に接触することが防止されている。
【００５７】
そして、制御装置２０は、図６に示すように、加速度演算部２２２と、加速度補正部２２４と、加減速度演算部２２６と、車速演算部２２８と、旋回角度提供部２３０と、背景画像表示部２３２と、車速表示部２３４と、メモリ２３６とを有する。
【００５８】
メモリ２３６には、予め設定された複数の背景画像情報２３８がそれぞれ記憶されている。１つの背景画像情報２３８は、自転車の教育用に設定された１つの街の三次元画像情報であって、モニタ２００に表示する際には、使用者が操作する自転車の背景画像上での三次元座標（すなわち、カメラ視点の三次元座標）と、焦点中心の座標に基づいてスクリーン座標系の画像に変換して表示される。このとき、使用者がペダル１２４を操作することによって、カメラ視点の背景画像上での三次元座標が刻々と変化することから、モニタ２００には、自転車に乗った使用者があたかも街中を走行しているような動画像が表示されることになる。
【００５９】
メモリ２３６に記憶される背景画像情報２３８（三次元画像情報）としては、例えば現実に存在する街を模した仮想の街の三次元画像情報や、十字路（信号機有り、なし）、Ｔ字路、歩道等、教育上キーとなる種々のポイントが要所要所に配置された仮想の街の三次元画像情報等がある。特に、本実施の形態では、交通法規を考慮して、年齢層に応じた複数の三次元画像情報が用意されてある。すなわち、街中の車道を自転車で走行することを主体にした三次元画像情報、街中の歩道を自転車で走行することを主体にした三次元画像情報等である。
【００６０】
背景画像表示部２３２は、メモリ２３６に記憶された複数の背景画像情報２３８のうち、選択された背景画像情報２３８を、メモリ２３６から読み出してモニタ２００に表示する。この場合、背景画像表示部２３２は、仮想の三次元座標に基づく背景画像情報２３８を、少なくともカメラ視点に基づいて透視変換することによって得られたスクリーン座標による画像としてモニタ２００に表示する。
【００６１】
背景画像情報２３８上の自転車の三次元座標（すなわち、カメラ視点の三次元座標）のうち、Ｘ座標（左右）及びＺ座標（奥行き）は使用者のステアリング操作や走行速度に応じて刻々と変化する。一方、Ｙ座標（高さ方向）は、一定の座標を維持する。つまり、後述する旋回角度提供部２３０からの旋回角度情報（第６レジスタＲ６に格納された旋回角度値）と、後述する車速演算部２２８からの車速情報（第４レジスタＲ４に格納された車速値）とに基づいてカメラ視点のベクトルが得られることから、カメラ視点のＸ座標とＺ座標が求まり、結果的に、選択された背景画像情報２３８上でのカメラ視点の三次元座標が求まることとなる。
【００６２】
そして、背景画像表示部２３２は、求まったカメラ視点の三次元座標と前記ベクトルとに基づいて、背景画像情報２３８のうち、カメラ視点からベクトル方向の視野に入る背景画像情報２３８を抽出し、スクリーン座標系の画像に変換してモニタ２００に表示する。この処理が繰り返されることで、モニタ２００には、自転車に乗った使用者があたかも街中を走行しているような動画像が表示されることになる。なお、背景画像情報２３８のモニタ２００への表示は、ファーストパーソン（１人称の視点）で表示するようにしてもよいし、サードパーソン（３人称の視点）で表示するようにしてもよい。
【００６３】
加速度演算部２２２は、回転速度センサ２１０からの検出値に基づいて現在の速度値を演算し、さらに、該現在の速度値から前回の速度値（第２レジスタＲ２に格納された値：初期値＝０）を差し引いた値に基づいて加速度値αを演算し、第１レジスタＲ１に格納する。
【００６４】
加速度補正部２２４は、第１レジスタＲ１に格納された加速度値αを回転速度センサ２１０からの検出値に基づいて補正して補正加速度値βとし、第２レジスタＲ２に格納する。
【００６５】
車速演算部２２８は、２つの演算手法（第１演算手法又は第２演算手法）に基づいて車速を演算する。
【００６６】
すなわち、第１演算手法は、第２レジスタＲ２に格納された補正加速度値βを積分して速度値を求める。そして、ブレーキの操作量に応じた減速値を、速度値から減算して暫定の車速値を求め、さらに、この暫定の車速値に応じた走行抵抗分の車速減少分を、前記暫定の車速値から減算して、車速値として確定させ、該確定した車速値を第４レジスタＲ４に格納する。
【００６７】
第２演算手法は、先ず、加減速度演算部２２６での演算が行われる。加減速度演算部２２６は、第２レジスタＲ２に格納された補正加速度値βに、ブレーキ操作による減速度、走行斜面による加減速度、転がり抵抗、空気抵抗を反映させた現在の加減速度値γを演算し、第３レジスタＲ３に格納する。そして、車速演算部２２８は、第３レジスタＲ３に格納された加減速度値γを積分した値を車速値として第４レジスタＲ４に格納する。
【００６８】
制御装置２０は、車速演算にて第１演算手法を採用した場合、加速度演算部２２２での処理から、加速度補正部２２４での処理、車速演算部２２８での処理にわたる一連の処理を繰り返すことで、また、車速演算にて第２演算手法を採用した場合、加速度演算部２２２での処理から、加速度補正部２２４での処理、加減速度演算部２２６での処理、車速演算部２２８での処理にわたる一連の処理を繰り返すことで、例えば単位時間（例えばテレビ信号の１フレーム期間（１／６０ｓｅｃ））ごとに順次車速を求めるように制御する。演算された車速値は、背景画像表示部２３２での背景画像情報２３８の表示に利用される。
【００６９】
一方、旋回角度提供部２３０は、運転者によるステアリング４０の操作に対応して、モニタ２００上の背景画像を旋回表示させるための旋回角度の情報を提供する機能を有し、中立点設定部２４０と、入力舵角変換部２４２と、最大旋回角度設定部２４４と、旋回角度演算部２４６とを有する。
【００７０】
中立点設定部２４０は、モニタ２００に、ステアリング４０を左方向及び右方向にそれぞれ第１ストッパ１００及び第２ストッパ１０２に当たるまで回すことを要請するガイダンスを表示する。そして、それぞれ第１ストッパ１００及び第２ストッパ１０２に当たったときの２つの舵角（電圧値）を取得し、これら２つの電圧値の中間値をステアリング４０の回動中心（中立点）として設定する。
【００７１】
入力舵角変換部２４２は、中立点の設定後、舵角センサ６４から入力される電圧値を、設定された中立点（電圧値）を原点（入力舵角値＝０）とした入力舵角値に変換する。このとき、例えば右方向の舵角値であれば、正符号「＋」を付し、左方向の舵角値であれば、負符号「−」を付す。これらの正符号及び負符号は、符号ビットを利用して付される。
【００７２】
最大旋回角度設定部２４４は、中立点設定部２４０にて取得した２つの電圧値（それぞれ第１ストッパ１００及び第２ストッパ１０２に当たったときの２つの電圧値）のうち、右方向の電圧値を、設定された中立点（電圧値）を原点（入力舵角値＝０）とした入力舵角値、すなわち、最大入力舵角に変換し、この最大入力舵角を右方向の最大旋回角度値とする。また、上述のように得られた最大旋回角度に負符号を付して左方向の最大旋回角度値とする。
【００７３】
旋回角度演算部２４６は、入力舵角変換部２４２からの入力舵角に基づいてカメラ視点の旋回角度、すなわち、背景画像上での自車両（運転者が操作する自転車）の旋回角度を求める。
【００７４】
ここで、旋回角度演算部２４６での自車両の旋回角度を求める方法（原理）について、一般的な方法と比較して、図７も参照しながら説明する。先ず、自転車のシミュレーション装置において、自車両の旋回角度を求める場合、一般的には、図７の破線Ｔ０に示すように、旋回角度を、入力舵角と一致させることが考えられる。図７において、右方向の最大入力舵角を＋Ａｍ、これに対応する最大旋回角度を＋Ｍｍ、左方向の入力舵角を−Ａｍ、これに対応する最大旋回角度を−Ｍｍとしたとき、破線Ｔ０は、原点（０，０）、点Ｐａ（＋Ａｍ，＋Ｍｍ）、点Ｐｂ（−Ａｍ，−Ｍｍ）を結んだ直線（破線）となる。
【００７５】
この場合、自車両が直進している状況において、ステアリング４０のわずかな舵角の変化でも忠実に背景画像が左右方向に変化することになるため、運転者は、直進しているにも拘わらず、左右に激しく動く背景画像を見ることになり、乗り物酔いに類似した、いわゆる画面酔いの感覚を持つに至るおそれがある。
【００７６】
そこで、本実施の形態では、舵角センサ６４の中立点を中心として右方向及び左方向に所定角度だけ不感帯Ｗｈを設け、入力舵角の値が不感帯Ｗｈ内にあれば旋回角度を０°とする。すなわち、右方向を「＋」、左方向を「−」としたとき、舵角センサ６４の中立点を中心として、入力舵角±２°〜±５°の範囲で不感帯Ｗｈを設ける。例えば入力舵角が±３°の範囲に不感帯Ｗｈを設けた場合、入力舵角が±３°の範囲に入っていれば、自車両の旋回角度は０°となる。これにより、自車両が直進している状況において、ステアリング４０のわずかな舵角の変化は、背景画像の左右方向の変化にはつながらず、直進している状況の背景画像の変化だけが表示されることになる。これは、直進時の画面酔いの防止につながる。
【００７７】
入力舵角が不感帯Ｗｈの範囲外となった場合の旋回角度の設定方法としては、以下の２つの方法（第１設定方法及び第２設定方法）がある。
【００７８】
第１設定方法は、入力舵角（絶対値）を｜Ａｘ｜、最大旋回角度（絶対値）を｜Ｍｍ｜、不感帯Ｗｈの最大入力舵角（絶対値）を｜Ｄｚ｜としたとき、以下の演算式（１）にて旋回角度（絶対値：｜Ｒｄ｜）を求める。そして、求まった旋回角度（｜Ｒｄ｜）に、入力舵角の符号（正負）を付して、今回の旋回角度値として第６レジスタＲ６に格納する。
｜Ｒｄ｜=（｜Ａｘ｜−｜Ｄｚ｜）×｛｜Ｍｍ｜／（｜Ｍｍ｜−｜Ｄｚ｜）｝  ……（１）
【００７９】
これは、右方向の最大入力舵角を＋Ａｍ、左方向の最大入力舵角を−Ａｍとしたとき、右方向の入力舵角＋Ａｘに対しては、図７の点Ｐｃ（＋Ｄｚ，０）と点Ｐａ（＋Ａｍ，＋Ｍｍ）を結んだ直線Ｔａに基づいて旋回角度を求め、左方向の入力舵角−Ａｘに対しては、図７の点Ｐｄ（−Ｄｚ，０）と点Ｐｂ（−Ａｍ，−Ｍｍ）を結んだ直線Ｔｂに基づいて旋回角度を求めることを示す。
【００８０】
一方、第２設定方法は、以下の演算式（２）にて旋回角度（絶対値：｜Ｒｄ｜）を求める。そして、求まった旋回角度（｜Ｒｄ｜）に、入力舵角の符号（正負）を付して、今回の旋回角度値として第６レジスタＲ６に格納する。
｜Ｒｄ｜=（｜Ａｘ｜−｜Ｄｚ｜）×ｋ×Ｃｖ  ……（２）
【００８１】
上記演算式（２）において、ｋは入力舵角の変化に対する旋回角度の変化を示す傾きであり、ｋ＝｜Ｍｍ｜／（｜Ｍｍ｜−｜Ｄｚ｜）によって求めることができる。Ｃｖは車速値に依存した係数であって、通常走行領域では１．０とし、通常走行領域以外（低速走行領域及び高速走行領域）では１．０以下とする。本実施の形態では、係数Ｃｖはメモリ２３６に登録された係数マップ２５０（マップ情報）に基づいて求める。
【００８２】
すなわち、自転車の漕ぎ出し段階等のように、車速値が例えば０〜４ｋｍ／ｈ等の低速走行領域では、自車両の姿勢を安定化させるために、ステアリング４０を激しく左右に動かすことが多い。また、ペダル１２４を激しく漕いで自転車を高速で走らせる等、車速値が高速走行領域では、ペダル１２４を漕ぐときの反動でステアリング４０も左右に操舵されることになる。このような場合に、背景画像もステアリング４０の操舵に合わせて激しく左右に動くと、運転者の視点が定まらなくなり、画面酔いを引き起こすおそれがある。そこで、この第２設定方法では、第１設定方法の演算式（１）に車速値に依存した係数Ｃｖを考慮して旋回角度を求める。
【００８３】
車速値に対する係数Ｃｖの変化、すなわち、係数マップ２５０の特性は、例えば図８に示すように、車速値０ｋｍ／ｈ以上、４ｋｍ／ｈ未満の低速走行領域では、０．２から１．０に急峻に立ち上がる特性とされ、車速値４ｋｍ／ｈ以上、１０ｋｍ／ｈ未満の通常走行領域では、該領域にわたって１．０の一定の特性とされ、車速値１０ｋｍ／ｈ以上、２２ｋｍ／ｈ未満の高速走行領域では、１．０から０．６に緩やかに立ち下がる特性とされ、２２ｋｍ／ｈ以上の超高速走行領域では、０．６の一定の特性とされている。なお、通常走行領域での旋回角度は、実質的に演算式（１）で求められる旋回角度と同じになる。
【００８４】
従って、低速走行領域での旋回角度は、通常走行領域の場合と比べて、低速であればあるほど小さくなる。同様に、高速走行領域での旋回角度も、通常走行領域の場合と比べて、高速であればあるほど小さくなる。
【００８５】
係数マップ２５０は、メモリ２３６に、車速値と係数とを対応させて記憶されている。従って、現在の車速値に対応する係数Ｃｖを取得する場合は、係数マップ２５０に配列された複数のレコードのうち、現在の車速値と同じ車速値、あるいは最も近い車速値が登録されたレコードを検索し、検索したレコードに格納された係数Ｃｖを読み出すことにより得られる。
【００８６】
なお、係数マップ２５０において、車速値における低速走行領域の上限（あるいは通常走行領域の下限）、通常走行領域の上限（あるいは高速走行領域の下限）、高速走行領域の上限（あるいは超高速走行領域の下限）、並びに、低速走行領域の下限における係数、高速走行領域の上限（あるいは高速走行領域の下限）における係数は、使用するシミュレーション装置の規模や、模型自転車１２のサイズ等に応じて適宜設定することができる。
【００８７】
そして、第２設定方法においては、現在の車速値に基づく係数Ｃｖを係数マップ２５０から読み出して、該読み出した係数Ｃｖを、上述した第１設定方法の演算式（１）に乗算することによって旋回角度を求める。
【００８８】
この第２設定方法を採用することで、低速走行領域において、自車両の姿勢を安定化させるために、ステアリング４０を激しく左右に動かしても、旋回角度は、演算式（１）で求めた旋回角度よりも小さくなることから、背景画像がステアリング４０の操舵に合わせて激しく左右に動くことがなくなり、画面酔いを防止することができる。また、高速走行領域や超高速走行領域において、ペダル１２４を激しく漕ぐことによる反動で、ステアリング４０が左右に激しく動くことになっても、旋回角度は、演算式（１）で求めた旋回角度よりも小さくなることから、背景画像がステアリング４０の操舵に合わせて激しく左右に動くことがなくなり、画面酔いを防止することができる。
【００８９】
なお、自車両を漕ぎ出した後、車速値が例えば４〜１０ｋｍ／ｈの通常走行領域となった場合は、運転者は余裕を持って運転している状況にあることから、旋回角度を、演算式（１）で求められる旋回角度と同じにしても、低速走行領域や高速走行領域のような不都合（画面酔いの誘発）は生じない。
【００９０】
車速表示部２３４は、第４レジスタＲ４に格納された車速値をモニタ２００に表示する。このとき、スピードメーターの画像が表示されていれば、スピードを示す指標をアナログ表示形式で、車速値に応じた回転角だけ回転させて表示し、あるいは車速値が示す数値を表示する。もちろん、スピードメーターの画像が表示されていなくても、モニタ２００の画面のコーナー部に車速値を示す数値を表示するようにしてもよい。これによって、使用者は現在の車速を一目で認識することができ、車速に応じて背景画像が変化していく模様を体験することができる。
【００９１】
次に、本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置１０の動作、すなわち、模擬運転動作について図９〜図１２Ｂを参照しながら説明する。
【００９２】
模擬運転に当たっては、モニタ２００に、練習コース（自転車で仮想の街中を走行するコース）、難易度の設定、ケーススタディコース（危険予知、回避の練習をガイダンスを受けながら練習するコース）、自転車に関するクイズ等が選択するための選択画面が表示され、使用者は該当する項目を選択する。そして、模擬運転は、選択された項目に従って練習コースの画面、ケーススタディコースの画面、クイズの画面を表示する。使用者は表示された画面やガイダンスに従って模型自転車１２を操作していくことになる。
【００９３】
先ず、図９のステップＳ１において、ステアリング４０の中立点を設定する。中立点設定部２４０は、モニタ２００に、ステアリング４０を右方向及び左方向にそれぞれ第１ストッパ１００及び第２ストッパ１０２に当たるまで回すことを要請するガイダンスを表示する。その後、中立点設定部２４０は、それぞれ第１ストッパ１００及び第２ストッパ１０２に当たったときの２つの舵角（電圧値）を取得し、これら２つの電圧値の中間値をステアリング４０の回動中心（中立点）として設定する。
【００９４】
その後、ステップＳ２において、右方向及び左方向の最大旋回角度を設定する。最大旋回角度設定部２４４は、上述のステップＳ１で取得した２つの電圧値のうち、右方向の電圧値を、設定された中立点（電圧値）を原点とした最大入力舵角値に変換し、この最大入力舵角値を右方向の最大旋回角度値とする。また、この右方向の最大旋回角度値に負符号を付して左方向の最大旋回角度値とする。
【００９５】
その後、ステップＳ３において自車両（使用者が操作する自転車）の挙動演算処理が行われ、ステップＳ４において他車両の挙動演算処理が行われ、ステップＳ５においてガイダンス処理が行われる。その後、ステップＳ６において終了要求（終了ボタンの操作、電源断等）があるか否かが判別され、終了要求でなければステップＳ３以降の処理が繰り返される。
【００９６】
ここで、ステップＳ３における自車両の挙動演算処理を図１０及び図１１に基づいて説明する。先ず、図１０のステップＳ１０１〜ステップＳ１０９（又はステップＳ１１１）にかけて、自車両の車速値が設定され、図１１のステップＳ１１２〜ステップＳ１１４（又はステップＳ１１７）にかけて自車両の旋回角度が設定される。
【００９７】
すなわち、図１０のステップＳ１０１において、加速度補正部２２４は、第４レジスタＲ４から速度値ｖ（初期値＝０）を読み出す。その後、ステップＳ１０２において、加速度補正部２２４は、速度値ｖが所定値未満であるか否かを判別する。通常、加速度は停止状態から走行状態に移る過程や低速時において高くなる。そこで、速度が低速であるかどうかを判別する。本実施の形態では、所定値として例えば５ｋｍ／ｈに設定してある。もちろん、実施される用途に応じて適宜変更してもよい。
【００９８】
加速度補正部２２４は、前記速度値が所定値未満であれば、ステップＳ１０３において、第５レジスタＲ５（図６参照）に第１補正係数ｈａを格納し、前記速度値が所定値以上であれば、ステップＳ１０４において、第５レジスタＲ５に第２補正係数ｈｂを格納する。第１補正係数ｈａと第２補正係数ｈｂとの大小関係は、第１補正係数ｈａ及び第２補正係数ｈｂは共に１より大きい値であって、第１補正係数ｈａ＞第２補正係数ｈｂであり、本実施の形態では、ｈａ＝ｈｂ×３とした。もちろん、実施される用途に応じて適宜変更してもよい。
【００９９】
その後、ステップＳ１０５において、加速度演算部２２２は、回転速度センサ２１０からの検出値に基づいて加速度値αを演算する。具体的には、まず、回転速度センサ２１０からの検出値に基づいて現在の速度値＝Ｉ／ｋを演算する。ここで、Ｉは回転速度センサ２１０からの検出値、ｋは使用者の年齢に応じた係数である。係数ｋは、年齢が高くなるに従って小さくなるように設定される。得られた現在の速度値からステップＳ１０１にて読み出した速度値ｖを差し引いた値を加速度値αとする。得られた加速度値αを第１レジスタＲ１に格納する。加速度値αを上述のように演算するので、制御装置２０は、現在のフライホイール１３０の回転数を加速度として認識することになる。
【０１００】
ステップＳ１０６において、加速度補正部２２４は、第１レジスタＲ１に格納された加速度値αに、第５レジスタＲ５に格納された補正係数（第１補正係数ｈａ又は第２補正係数ｈｂ）を乗算して補正加速度値βを得、該補正加速度値βを第２レジスタＲ２に格納する。
【０１０１】
つまり、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６において以下の演算が行われる。
補正加速度値β＝｛（Ｉ／ｋ）−ｖ｝×ｚ
【０１０２】
その後、ステップＳ１０７以降において、車速値の演算が行われる。具体的には、ステップＳ１０７〜ステップＳ１０９での第１演算手法又はステップＳ１１０及びＳ１１１での第２演算手法によって車速値の演算が行われる。
【０１０３】
すなわち、第１演算手法では、ステップＳ１０７において、車速演算部２２８は、第２レジスタＲ２に格納された補正加速度値βを積分して速度値を求める。その後、ステップＳ１０８において、車速演算部２２８は、ブレーキレバー２０８の操作に基づくブレーキセンサ２０６からのブレーキ入力値に基づいて減速値を演算し、前記速度値から減速値を差し引いて暫定の車速値を求める。その後、ステップＳ１０９において、暫定の車速値に応じた走行抵抗分の車速減少分を、暫定の車速値から減算して、車速値として確定させ、該確定した車速値を第４レジスタＲ４に格納する。ここでは、フライホイール１３０の回転数を加速度に見立てて、該加速度を積分した値から車速値を求めるようにしているため、フライホイール１３０の回転数の急増、急減に対して、車速値の変化が緩やかになる。
【０１０４】
一方、第２演算手法では、ステップＳ１１０において、加減速度演算部２２６は、第２レジスタＲ２に格納された補正加速度値βに、ブレーキ操作による減速度Ｄａ（前輪ブレーキによる減速度Ｄａｆ＋後輪ブレーキによる減速度Ｄａｒ）、走行斜面による加減速度Ｄｂ、転がり抵抗Ｄｃ、空気抵抗Ｄｄを反映させて現在の加減速度γを演算し、第３レジスタＲ３に格納する。
【０１０５】
前輪ブレーキによる減速度の特性、すなわち、前輪ブレーキレバー１０６の操作量（ストローク量）に対する減速度の変化は図１２Ａの実線Ｌａｆに示す特性となる。従って、前輪ブレーキによる減速度Ｄａｆは、以下の演算式（３）に基づいて求めることができる。
Ｄａｆ＝ｆ×ｍ                                  ……（３）
【０１０６】
ここで、ｆは、使用者による前輪ブレーキレバー１０６の操作量に応じた値（０〜１の値）であり、ｍは、前輪ブレーキ限界制動力に基づく値（定数）である。
【０１０７】
後輪ブレーキによる減速度の特性、すなわち、後輪ブレーキレバー１１０の操作量（ストローク量）に対する減速度の変化は図１２Ａの破線Ｌａｒに示す特性となる。従って、後輪ブレーキによる減速度Ｄａｒは、以下の演算式（４）に基づいて求めることができる。
Ｄａｒ＝ｒ×ｎ                                ……（４）
【０１０８】
ここで、ｒは、使用者による後輪ブレーキレバー１１０の操作量に応じた値（０〜１の値）であり、ｎは、後輪ブレーキ限界制動力に基づく値（定数）である。
【０１０９】
走行斜面による加減速度Ｄｂは、以下の演算式（５）に基づいて求められる。
Ｄｂ＝ｓｉｎθ                                    ……（５）
【０１１０】
ここで、θは、背景画像上での自車両が走行している斜面（坂道）の斜面角度であり、以下のようにして得ることができる。例えば用意された複数の背景画像情報２３８にそれぞれ対応した複数の坂道情報テーブル２５２（図６参照）をメモリ２３６に記憶しておく。各坂道情報テーブル２５２には、対応する背景画像情報２３８に設定された坂道の三次元座標と坂道の斜面角度とが対応して登録されている。そして、背景画像表示部２３２から現在のカメラ視点の三次元座標を受け取り、現在の表示されている背景画像情報２３８に対応した坂道情報テーブル２５２に登録されている坂道の三次元座標とを対比して、現在のカメラ視点が坂道に位置している場合は、該坂道の傾斜角度を読み出して傾斜角度θとし、現在のカメラ視点が坂道に位置していない場合は、傾斜角度θを０とする。
【０１１１】
転がり抵抗Ｄｃは、一定値としている。
【０１１２】
空気抵抗の特性、すなわち、速度に対する空気抵抗の変化は図１２Ｂの実線Ｌｄに示す特性となる。従って、空気抵抗Ｄｄは、以下の演算式（６）に基づいて求めることができる。
Ｄｄ＝ｖ×ｖ×０．０００１        ……（６）
【０１１３】
本来、空気抵抗は、（１／２）×ｖ２×前面投影面積×空気密度×空気抵抗係数で求められるが、この実施の形態では、演算を容易にするために、現在の速度値ｖ以外の項を一定値（＝０．０００１）とした。もちろん、本来の演算式に基づいて空気抵抗Ｄｄを求めてもよい。
【０１１４】
ステップＳ１１１において、車速演算部２２８は、第３レジスタＲ３に格納された加減速度値γを積分し、その積分値を車速値として第４レジスタＲ４に格納する。
【０１１５】
次に、図１１のステップＳ１１２において、入力舵角変換部２４２は、舵角センサ６４から入力される電圧値（検出値）を、入力舵角値に変換する。
【０１１６】
ステップＳ１１３において、旋回角度演算部２４６は、入力舵角値が予め設定された不感帯Ｗｈの範囲内にあるか否かを判別する。
【０１１７】
入力舵角値が不感帯Ｗｈ内にあれば、次のステップＳ１１４に進み、旋回角度値を０°に設定して、該旋回角度値を第６レジスタＲ６に格納する。
【０１１８】
一方、ステップＳ１１３において、入力舵角値が不感帯Ｗｈ外であると判別された場合は、ステップＳ１１５以降の処理に進み、旋回角度演算部２４６は、上述した第２設定方法による旋回角度値の設定を行う。もちろん、第１設定方法によって旋回角度値を設定してもよい。
【０１１９】
すなわち、ステップＳ１１５において、係数Ｃｖを求める。図１０のステップＳ１０９又はステップＳ１１１にて求められた車速値（第４レジスタに格納されている）と、メモリ２３６に登録された係数マップ２５０とに基づいて、今回の車速値に対応した係数Ｃｖを求める。
【０１２０】
その後、ステップＳ１１６において、演算式（２）における傾きｋを求める。これは、図９のステップＳ２にて設定された最大旋回角度Ｍｍと不感帯Ｗｈの最大入力舵角値Ｄｚとに基づいて求められる。
【０１２１】
そして、ステップＳ１１７において、今回の入力舵角値と、ステップＳ１１５にて得られた係数Ｃｖと、ステップＳ１１６にて得られた傾きｋとに基づいて、演算式（２）を演算して、今回の旋回角度値を求め、第６レジスタＲ６に格納する。
【０１２２】
上述のステップＳ１１４での処理又はステップＳ１１７での処理が終了した段階で、次のステップＳ１１８に進み、背景画像表示部２３２は、メモリ２３６に記憶された複数の背景画像情報２３８のうち、選択されたコースに対応した背景画像情報２３８を、メモリ２３６から読み出してモニタ２００に表示する。このとき、背景画像表示部２３２は、背景画像情報２３８を、今回の車速値及び旋回角度値によって三次元座標が設定されたカメラ視点に基づいてモニタ２００に表示する。
【０１２３】
図９のステップＳ５におけるガイダンス処理は、危険回避等のガイダンスを表示したり、音声出力するものであって、例えば背景画像上での自車両が赤信号で停止している状態で、青信号に切り替わらないうちから走行しようとしたとき、モニタ２００には停止を促す内容を意味する文章がガイダンスとして表示され、また、音声出力されることとなる。
【０１２４】
そして、上述したステップＳ６において、終了要求があると判別された場合、この自転車シミュレーション装置１０での処理が終了する。
【０１２５】
このように、本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置１０においては、ヨーレートを用いないことで、ステアリング操作に応じた背景画像（映像）の旋回の表示を、ステアリング操作に遅れずに表示することができ、モニタ２００に表示された背景画像（映像）を見ながら操作する使用者に対して違和感を生じさせることを極力なくすことができる。また、ヨーレートを用いた場合、単位時間を測定するためのクロック計時手段や、単位時間毎にサンプリングされた角度データを保存しておくためのメモリが新たに必要になるが、本実施の形態では、ヨーレートを用いないため、制御装置２０に新たなメモリを設置する必要がなく、その結果、制御装置２０に組み込まれる各機能部のうち、ステアリング４０に関わる機能部については廉価にできる。そのため、その他の機能部、例えばフライホイール制御等の機能部を充実させることができ、これにより、全体的な信頼性を高めることが可能となる。しかも、本実施の形態では、ステアリング４０の回動中心を基準として不感帯Ｗｈを設けたことにより、意図しない背景画像の旋回表示をなくすことができ、安定した例えば直進走行の映像を表示することができる。
【０１２６】
また、入力舵角の最大入力舵角（絶対値）｜Ａｍ｜を、背景画像の旋回角度の最大旋回角度（絶対値）｜Ｍｍ｜と一点のみで等しくしたことにより、入力舵角と背景画像の旋回角度との関係を、線形に変化する一次関数にすることができ、ステアリング操作に応じた背景画像の旋回表示を、違和感なく表示させることができる。
【０１２７】
特に、演算式（２）にて旋回角度を算出することによって、低速走行領域（例えば漕ぎ始め）においては、通常走行領域と比べて入力舵角に対する背景画像の旋回角度が小さくなることから、発進時におけるふらつきから画面酔いを防止することができる。同様に、高速走行領域においては、通常走行領域と比べて入力舵角に対する映像の旋回角度が小さくなることから、ペダル１２４を激しく漕ぐことによる反動で、ステアリング操作が大きくなっても、背景画像の旋回角度を小さくすることができ、画面酔いを防止することができる。
【０１２８】
上述した演算式（２）では、入力舵角｜Ａ（ｘ）｜から不感帯Ｗｈの最大入力舵角｜Ｄｚ｜を差し引いた値に、入力舵角の変化に対する旋回角度の変化を示す傾きｋと模型自転車１２の背景画像上での車速に依存した係数Ｃｖとを乗算するという単純な算出法で、ステアリング操作をリニアに背景画像の旋回表示に反映させることができる。しかも、係数Ｃｖを予め設定された係数マップ２５０から算出して、上述の背景画像の旋回表示を行うようにしたので、車速を考慮した映像の旋回角度の変化を廉価な構成で実現させることができる。
【０１２９】
上述した演算式（２）を用いて旋回角度を算出することで、通常走行領域においては、車速が考慮されないため、入力舵角と映像の旋回角度との関係を、線形に変化する一次関数にすることができ、ステアリング操作に応じた映像の旋回表示を、違和感なく表示させることができる。また、通常走行領域以外では、通常走行領域の場合よりも、映像の旋回角度が小さくなることから、画面酔いを防止することができる。
【０１３０】
さらに、本実施の形態では、ステアリング４０の回動操作が第１ストッパ１００にて規制された時点での舵角センサ６４の値（最大値）と、ステアリング４０の回動操作が第２ストッパ１０２にて規制された時点での舵角センサ６４の値（最小値）との中間値を、ステアリング４０の回動中心に対応した値としたので、ステアリング４０の回動中心（中立点：ゼロ点）を容易に設定することができる。
【０１３１】
また、ステアリングステム７４の下端に設けられた第２回転軸９６（ピン）を舵角センサ６４の中心孔６４ａに挿入し、ステアリングステム７４の回動に伴って舵角センサ６４に挿入された第２回転軸９６が回動することで、ステアリング４０の舵角を検出するようにしたので、ステアリング４０の回動を遅滞なく舵角センサ６４に伝達することができ、ステアリング４０の舵角を高精度に検出することができる。
【０１３２】
また、本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置１０においては、回転速度センサ２１０からの検出値に基づいて加速度を演算し、得られた加速度を検出値に基づいて補正して補正加速度とし、第１演算方式では、得られた補正加速度に基づいて車速を演算し、第２演算方式では、得られた補正加速度にブレーキ操作による減速度、走行斜面による加減速度、転がり抵抗、空気抵抗を反映させた現在の加減速度を演算し、この加減速度に基づいて車速を演算するようにしたので、現在の車速に応じた加速度を得ることが可能となり、実際に自転車を走行する場合と同様の走行感を疑似体験させることができる。しかも、専用の負荷抵抗発生装置を別途取り付ける必要がないため、自転車シミュレーション装置１０体の小型化をも図ることができる。
【０１３３】
また、本実施の形態では、回転速度センサ２１０からの検出値を積分した値に対し、１以上の補正係数を乗算した値を車両の速度として演算し、補正係数を、車速が小さいときには大きな値に設定し、車速が大きくなると小さな値に設定するようにしたので、使用者がペダル１２４を漕ぎ出した低速時には、車速を補正係数（１以上の値）により大きな値にして素早くスピードが上がるような疑似走行画像が表示されることとなり、また、車速が上がるにつれて、補正係数が小さくなるので、車速が上がりすぎてしまうことがない。すなわち、図１３に示すように、車速（実線Ｓａ参照）は、漕ぎ出し時においては、フライホイール１３０の回転速度（実線Ｓｂ参照）とほぼ同じように、ペダル１２４への踏み込みに対して直接的に車速が上がっていき、走り出し後は、フライホイール１３０の回転速度が一定となった後においても、車速が徐々に加速していく特性を得ることができる。従って、例えばペダル１２４の漕ぎ出し時と走り出し後において、実車に近い感覚を使用者に与えることができる。
【０１３４】
また、本実施の形態では、回転速度センサ２１０からの検出値に基づいて加速度を演算し、予め設定された速度しきい値と検出値とを比較し、その比較結果に応じて加速度を補正するようにしたので、加速度を補正する演算が簡単になり、制御装置２０への演算負荷を低減することができる。
【０１３５】
また、本実施の形態では、加速度に補正係数を乗算することで加速度を補正し、検出値が所定値（速度しきい値）未満の場合に補正係数として第１補正係数ｈａを用い、検出値が速度しきい値以上の場合に補正係数として第２補正係数ｈｂを用い、第１補正係数ｈａ＞第２補正係数ｈｂの関係を有するようにしたので、補正係数を、漕ぎ出し時には大きく、走り出し後はそれより小さくすることができ、漕ぎ出し時においては、ペダル１２４への踏み込みに対して直接的に車速が上がっていく感覚となり、走り出し後は徐々に加速していく感覚となる。つまり、車両の停止状態から走行状態に移る過程や低速時において加速度が高くなるという現実に近い走行感を使用者に与えることができる。
【０１３６】
また、本実施の形態では、得られた補正加速度にブレーキ操作による減速度、走行斜面による加減速度、転がり抵抗、空気抵抗を反映させた現在の加減速度を演算し、この加減速度を積分した値を車両の速度としたので（第２演算方式）、使用者によるブレーキ操作や坂道の斜面効果、空気抵抗等による影響を車速に反映させることが可能となり、より現実に近い走行感を使用者に与えることができる。
【０１３７】
また、本実施の形態では、加速度演算部２２２での処理から、加速度補正部２２４での処理、加減速度演算部２２６での処理にわたる一連の処理を繰り返すことで順次前記補正加速度を求めるように制御したので、モニタ２００に三次元画像情報による背景画像を表示している場合に、カメラ視点の背景画像上での三次元座標を刻々と変化させることができ、モニタ２００に、自転車に乗った使用者があたかも街中を走行しているような動画像を表示させることが可能となる。
【０１３８】
また、本実施の形態では、車速演算部２２８にて得られた車速をモニタ２００に表示するようにしたので、使用者は現在の車速を一目で認識することができ、車速に応じて背景画像が変化していく模様を体験することができる。
【０１３９】
上述の例では、フライホイール１３０の外周面に接して従動回転するローラ１３４を有するペダル負荷調整機構１３６を取り付けて、フライホイール１３０の回転抵抗を調整することによって、ペダル１２４の回転に必要な踏力（ペダル負荷）の変更を可能にしたが、その他、発電機によって、運転者のペダリングに応じた負荷を発生させる負荷ユニット３００を用いるようにしてもよい。具体的に、負荷ユニット３００の構成について図１４〜図１７を参照しながら説明する。
【０１４０】
負荷ユニット３００には、図１４に示すように、クランク軸１２０（回転体）及び発電機３０２が設けられている。図１５に示すように、クランク軸１２０の回転を伝える動力伝達部として、クランク軸１２０と平行な第１中間軸３０４、第２中間軸３０６及び発電機軸３０８が設けられており、各軸はそれぞれベアリングで軸支されている。クランク軸１２０には一方向クラッチ３１０を介して第１駆動ギア３１２ａが設けられている。
【０１４１】
第１中間軸３０４には、第１駆動ギア３１２ａと噛合して増速回転される第１従動ギア３１２ｂと、第２中間軸３０６に回転を伝える第２駆動ギア３１４ａとが設けられている。第２中間軸３０６には、第２駆動ギア３１４ａと噛合して増速回転される第２従動ギア３１４ｂと、発電機軸３０８に回転を伝える第３駆動ギア３１６ａとが設けられている。発電機軸３０８には、第３駆動ギア３１６ａと噛合して増速回転される第３従動ギア３１６ｂと、発電機３０２とが設けられている。
【０１４２】
クランク軸１２０の回転は、一方向クラッチ３１０の作用により、正方向の回転駆動力のみが第１中間軸３０４に伝達される。従って、クランク軸１２０が逆方向に回転する場合、又は発電機軸３０８が慣性により一方向に回転している最中にクランク軸１２０の回転を停止又は減速させた場合には、発電機軸３０８はクランク軸１２０と無関係にその時点の回転状態（一方向への回転又は停止）が維持される。
【０１４３】
これにより、ペダリングを減速、停止又は逆回転させたときに、第１中間軸３０４、第２中間軸３０６及び発電機軸３０８の慣性力によってペダル１２４、１２４が強制的に回転させられることが防止される。また、ペダル１２４、１２４を逆方向に回転させる場合には、発電機軸３０８による負荷や第１中間軸３０４、第２中間軸３０６及び発電機軸３０８の慣性力がなく、極めて軽く回転可能となる。このような特性は、実際の自転車と同様であって現実感が高い。
【０１４４】
なお、第３従動ギア３１６ｂの近傍には、正面を通過する第３従動ギア３１６ｂの歯を検出する速度ピックアップ３１８が設けられている。発電機軸３０８は、実際の自転車における後輪に相当し、回転速度センサ２１０において、速度ピックアップ３１８の検出信号に基づいて発電機軸３０８の回転速度を検出することにより、模型自転車１２の疑似的な速度が制御装置２０において算出される。
【０１４５】
発電機３０２は、汎用の直流モータが発電用に用いられている。図１６に示すように、発電機３０２のプラス端子３２０ａ及びマイナス端子３２０ｂ（図１４参照）はコネクタ３２２を介してコンデンサ制御回路３２４に接続されている。プラス端子３２０ａ及びマイナス端子３２０ｂは、プラスライン３２６及びマイナスライン３２８と導通している。プラスライン３２６は大容量コンデンサ３３０を介してグランドＧに接続され、マイナスライン３２８は直接的にグランドＧに接続されている。つまり、プラス端子３２０ａとマイナス端子３２０ｂとの間に大容量コンデンサ３３０が接続されている。このように、コンデンサ制御回路３２４は、プログラム動作する部分がなく、しかも、部品点数が少なく、簡便、且つ、廉価な回路である。
【０１４６】
コンデンサ制御回路３２４を負荷制御部として用いる場合には、図１７に示すように、漕ぎ出し時の時刻ｔ０においては大容量コンデンサ３３０は放電されており、充電電圧Ｖｃは略０であって大電流が通電可能である。従って、時刻ｔ０においてペダル１２４、１２４に発生する負荷Ｌは大きい。ペダル１２４、１２４を漕ぎ始めると充電電圧Ｖｃは一次遅れ応答の波形で上昇し、漕ぐ力が一定であるときには、次第に一定値に収束する。このとき、負荷Ｌは充電電圧Ｖｃと同じ波形に沿って減少し、ペダル１２４、１２４は軽く感じられるようになる。すなわち、コンデンサ制御回路３２４によれば、実際の自転車と同様に、漕ぎ出しの加速時にはペダル１２４、１２４が重く感じられ、加速するにともなって次第にペダル１２４、１２４が軽く感じられるようになり、より現実感が得られる。
【０１４７】
また、ペダル１２４、１２４を漕ぐことを停止した時刻ｔ１以降は、大容量コンデンサ３３０に充電された電力は、発電機３０２内のコイルに流れ込んで次第に放電する。この放電にともなって、充電電圧Ｖｃは減少し、再びペダル１２４、１２４を漕ぎ始めるときの負荷Ｌが大きくなる。
【０１４８】
なお、図１７における負荷Ｌの軸は上方が小となるように設定している。また、充電電圧Ｖｃを計測して定数倍し、模擬的な走行速度Ｖとして用いてもよい。
【０１４９】
このように、発電機３０２と大容量コンデンサ３３０とを用いることで、自転車の漕ぎ始めにおいては、ペダル１２４の負荷が重く、自転車の速度が上がるにつれて段階的にペダル１２４の負荷が軽減することとなり、実際の自転車を操作している感覚を得ることができる。この場合、実際の自転車と同様に、低速走行領域において、自車両の姿勢を安定化させるために、ステアリング４０を激しく左右に動かすことが多くなることから、入力舵角に対して旋回角度を小さくするという演算式（２）による処理を行うことで、このような低速走行領域での画面酔いを有効に防止することが可能となる。つまり、発電機３０２と大容量コンデンサ３３０を用いた制御を採用することにより、上述した演算式（２）によって算出した旋回角度による効果をさらに際立たせることができる。
【０１５０】
なお、本発明に係る自転車シミュレーション装置は、上述の実施の形態に限らず、本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。
【０１５１】
例えば上述した自転車シミュレーション装置１０の第１の設定方法では、図７に示すように、入力舵角の最大入力舵角（絶対値）｜Ａｍ｜を、背景画像の旋回角度の最大旋回角度（絶対値）｜Ｍｍ｜と一点のみで等しくし、不感帯Ｗｈを除く入力舵角と背景画像の旋回角度との関係を一次関数としたが、その他、例えば図１８に示すように、不感帯Ｗｈを除く入力舵角と背景画像の旋回角度との関係を曲線（Ｔａ１、Ｔａ２、Ｔｂ１、Ｔｂ２参照）にしてもよい。曲線としては、二次曲線や三次曲線等のほか、円弧を含む。また、図１９に示すように、所定の入力角度（絶対値）｜Ａａ｜（不感帯Ｗｈの最大入力舵角（絶対値）｜Ｄｚ｜より大きく、最大入力舵角（絶対値）｜Ａｍ｜よりも小さい）以上になると、Ｔ０（破線）と等しくなるようにしてもよい。この場合、不感帯Ｗｈの最大入力舵角｜Ｄｚ｜から所定の入力舵角｜Ａａ｜にかけて、入力舵角と背景画像の旋回角度との関係を、一次関数（Ｔｃ、Ｔｄ参照）にしてもよいし、曲線（Ｔｃ１、Ｔｃ２、Ｔｄ１、Ｔｄ２参照）にしてもよい。
【符号の説明】
【０１５２】
１０…自転車シミュレーション装置          １２…模型自転車
２０…制御装置                            ３８…ヘッドパイプ
４０…ステアリング                        ６０…第１制御ボックス
６２…ディスクダンパ                      ６４…舵角センサ
６６…回転機構部                          ７４…ステアリングステム
８２…固定板                              ９４…第１回転軸
９６…第２回転軸                          ９８…指示片
１００…第１ストッパ                      １０２…第２ストッパ
１２０…回転軸（クランク軸）              １２２…クランク
１２４…ペダル                            １３０…フライホイール
２００…モニタ                            ２０６…ブレーキセンサ
２０８…ブレーキレバー                    ２１０…回転速度センサ
２２２…加速度演算部                      ２２４…加速度補正部
２２６…加減速度演算部                    ２２８…車速演算部
２３０…旋回角度提供部                    ２３２…背景画像表示部
２３４…車速表示部                        ２３６…メモリ
２３８…背景画像情報                      ２４０…中立点設定部
２４２…入力舵角変換部                    ２４４…最大旋回角度設定部
２４６…旋回角度演算部                    ２５０…係数マップ
２５２…坂道情報テーブル                  ３００…負荷ユニット
３０２…発電機                            ３２４…コンデンサ制御回路
３３０…大容量コンデンサ                  Ｗｈ…不感帯
【図１】
0005329492.tif 000002
【図２】
0005329492.tif 000003
【図３】
0005329492.tif 000004
【図４】
0005329492.tif 000005
【図５】
0005329492.tif 000006
【図６】
0005329492.tif 000007
【図７】
0005329492.tif 000008
【図８】
0005329492.tif 000009
【図９】
0005329492.tif 000010
【図１０】
0005329492.tif 000011
【図１１】
0005329492.tif 000012
【図１２】
0005329492.tif 000013
【図１３】
0005329492.tif 000014
【図１４】
0005329492.tif 000015
【図１５】
0005329492.tif 000016
【図１６】
0005329492.tif 000017
【図１７】
0005329492.tif 000018
【図１８】
0005329492.tif 000019
【図１９】
0005329492.tif 000020