(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二輪車の模擬車体に設けたハンドルに減速機を介して連結されるサーボモータを備え、前記ハンドルの舵角が操舵力を加えない状態でハンドル角度が安定する保舵角に一致するように前記サーボモータの位置制御を行うものにおいて、
前記ハンドルをサーボモータに連結した減速機の出力軸に直結すると共に、
前記保舵角が変化しているとき、前記サーボモータに付設したエンコーダからの信号に基づく前記ハンドルの舵角が前記保舵角に一致しているか否かを判断し、前記舵角と前記保舵角とが一致していなければ、前記舵角が前記保舵角になるように前記サーボモータを位置制御し、前記サーボモータの前記位置制御における前記舵角と前記保舵角との一致を判断して、一致していれば位置制御完了フラグをセットし、前記保舵角が変化していないとき、前記位置制御完了フラグがセットされているかを判断し、前記位置制御完了フラグがセットされている場合、前記ハンドルの舵角と前記保舵角との偏差に応じたトルクが出力されるよう前記サーボモータの制御方式を位置制御からトルク制御に切換え、このトルク制御により前記エンコーダで検出されるハンドルの舵角と保舵角との偏差に応じた操舵反力を前記ハンドルに付与する制御手段を備える、
ことを特徴とする二輪車用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】
本発明は、二輪車用ライディングシミュレーション装置に関し、特に、ハンドルに実車走行時と同様の操舵反力を付与し得るようにした装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置として、二輪車の模擬車体に設けたハンドルに減速機を介して連結されるサーボモータを備えると共に、減速機とハンドルとの間に、ハンドルの操舵力によって弾性的に撓むばね部材を介設し、模擬車体に人が乗って模擬走行を行う際に、ハンドルの舵角が保舵角（操舵力を加えない状態でハンドルが安定する舵角）に一致するようにサーボモータの位置制御を行い、ハンドルを操舵したとき、ばね部材の撓みでハンドルが減速機に対し相対回転し、ハンドルにばね部材の撓み反力による操舵反力が付与されるようにしたものが知られている。そして、このものでは、ばね部材の撓み量を検出するセンサを設け、このセンサの信号に基づいてハンドルの舵角を算出し、舵角に応じた模擬車体の挙動制御を行うようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例のものでは、ばね部材とばね部材の撓み量を検出するセンサとが必要になり、コストが高くなる不具合がある。
本発明は、以上の点に鑑み、ハンドルに実車走行時と同様の操舵反力を付与し得るようにした低コストの二輪車用ライディングシミュレーション装置を提供することを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、二輪車の模擬車体に設けたハンドルに減速機を介して連結されるサーボモータを備え、前記ハンドルの舵角が操舵力を加えない状態でハンドル角度が安定する保舵角に一致するように前記サーボモータの位置制御を行うものにおいて、前記ハンドルをサーボモータに連結した減速機の出力軸に直結すると共に、前記保舵角が変化しているとき、前記サーボモータに付設したエンコーダからの信号に基づく前記ハンドルの舵角が前記保舵角に一致しているか否かを判断し、前記舵角と前記保舵角とが一致していなければ、前記舵角が前記保舵角になるように前記サーボモータを位置制御し、前記サーボモータの前記位置制御における前記舵角と前記保舵角との一致を判断して、一致していれば位置制御完了フラグをセットし、前記保舵角が変化していないとき、前記位置制御完了フラグがセットされているかを判断し、前記位置制御完了フラグがセットされている場合、前記ハンドルの舵角と前記保舵角との偏差に応じたトルクが出力されるよう前記サーボモータの制御方式を位置制御からトルク制御に切換え、このトルク制御により前記エンコーダで検出されるハンドルの舵角と保舵角との偏差に応じた操舵反力を前記ハンドルに付与する制御手段を備えている。
【０００５】
ハンドルを減速機に直結すると、サーボモータの位置制御を継続した場合、ハンドルは保舵角の舵角位置にロックされてしまい、操舵不能となるが、サーボモータの制御方式を位置制御からトルク制御に切換えることにより、サーボモータのトルクに見合った操舵力でハンドルを操舵できるようになる。即ち、ハンドルにサーボモータのトルクに応じた操舵反力が付与される。かくて、サーボモータのトルクをハンドルの舵角と保舵角との偏差に応じて可変することにより、ハンドルに実車走行時と同様の操舵反力を付与することができる。
【０００６】
そして、本発明では、ハンドルを減速機に直結するため、ばね部材やばね部材の撓み量を検出するセンサが不要となり、コストダウンを図れる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、二輪車用のライディングシミュレーション装置を示している。この装置は、基台１と、基台１上に後記する２軸の回転自由度を持って支持させた二輪車の模擬車体２とを備えている。
【０００８】
模擬車体２は、上端にハンドル３を操向自在に設けたフロントコラム２ａと、フロントコラム２ａの下端から後方にのびるメインフレーム２ｂと、メインフレーム２ｂの後部上方に設けたリヤフレーム２ｃとを備えており、リヤフレーム２ｃ上に載架する図示省略したシートに人が着座し得るように構成されている。
【０００９】
基台１には、車体用の支持台１ａが固定されており、この支持台１ａ上に、前後方向に長手のロール軸４を軸支すると共に、ロール軸４の上面に横方向に長手のピッチ軸５を固定し、模擬車体２をメインフレーム２ｂに固定した支持板２ｄにおいてピッチ軸５に軸支している。かくて、模擬車体２には、ロール軸４回りとピッチ軸５回りとの２軸の回転自由度が与えらえる。
【００１０】
ライディングシミュレーション装置には、更に、ピッチ軸５よりも前方に位置させて、左右１対の直動アクチュエータ６，６が設けられている。各直動アクチュエータ６は、電動モータを内蔵するケーシング６ａと、ケーシング６ａに挿通した螺杆６ｂとを備えており、ケーシング６ａ内に螺杆６ｂに螺合するナットを軸支し、電動モータによりナットを回転させることで螺杆６ｂとケーシング６ａとが軸方向に相対移動するように構成されている。そして、各直動アクチュエータ６の螺杆６ｂの下端を自在継手６ｃを介して基台１に連結すると共に、各直動アクチュエータ６のケーシング６ａを自在継手６ｄを介して模擬車体２に連結し、両直動アクチュエータ６，６のケーシング６ａ，６ａを共に同量上動または下動させたとき、模擬車体２にピッチ軸５を支点にした前上りまたは前下りの回動、即ち、ピッチ動作が与えられ、両直動アクチュエータ６，６のケーシング６ａ，６ａを互に異なる移動量で移動させたとき、模擬車体２にロール軸４を支点にした横方向の回動、即ち、ロール動作が与えられるようにしている。
【００１１】
両直動アクチュエータ６，６の電動モータは、アクセル操作やブレーキ操作や体重移動といった搭乗者による運転操作を検出する各種センサからの信号を入力するコントローラ７で制御されるようになっており、模擬車体２に運転操作に応じてピッチ動作やロール動作を与え、搭乗者に実車走行時と同様の車体挙動を体感させることができるようにしている。また、模擬車体２の前方には図示省略したモニタ画面が配置されており、このモニタ画面上の仮想空間映像も運転操作に応じて制御できるようにしている。
【００１２】
模擬車体２のフロントコラム２ａには、出力側に遊星歯車式の減速機８を組付けたサーボモータ９が搭載されており、減速機８の出力軸８ａにハンドル３用の取付けブロック３ａを直結し、このブロック３ａにハンドル３を固定して、ハンドル３が減速機８に相対回転不能に連結されるようにしている。サーボモータ９には、該モータ９の回転角を検出するエンコーダ９ａが付設されており、エンコーダ９ａからの信号を制御手段たるコントローラ７に入力して、コントローラ７によりサーボモータ９を制御すると共に、エンコーダ９ａからの信号で割り出されるハンドル３の舵角に応じてモニタ画面上の仮想空間映像を変化させるようにしている。
【００１３】
サーボモータ９の制御の詳細は図３に示す通りであり、先ず、Ｓ１のステップにおいて、現時点での運転状態に対応する保舵角θＨ（操舵力を加えない状態でハンドル３が安定する舵角）を算出し、次に、Ｓ２のステップで保舵角θＨが変化したか否かを判別する。そして、保舵角θＨが変化したときは、Ｓ３のステップにおいて、エンコーダ９ａからの信号で割り出されるハンドル３の舵角θが保舵角θＨに一致しているか否かを判別し、θ≠θＨであれば、Ｓ４のステップでθ＝θＨになるようにサーボモータ９の位置制御を行い、θ＝θＨになったところでＳ６のステップに進み、位置制御完了フラグＦを「１」にセットする。尚、フラグＦは位置制御中Ｓ５のステップで「０」にリセットされる。
【００１４】
保舵角θＨが変化していなければ、Ｓ７のステップでフラグＦが「１」にセットされているか否かを判別し、Ｆ＝１になるまでＳ３以下のステップに進んで位置制御を継続する。そして、Ｆ＝１になったとき、Ｓ８のステップでハンドル３の舵角θと保舵角θＨとの偏差△θを算出した後、Ｓ９のステップで△θに応じたモータトルクを検索し、次に、Ｓ１０のステップで前記トルクが出力されるようにサーボモータ９のトルク制御を行う。
【００１５】
ここで、モータトルクの方向は、モータトルクによってハンドル３に操舵反力が付与されるように、ハンドル３の操舵方向と逆方向に設定されており、また、モータトルクの大きさは、△θに応じて例えば図４に示す如く変化するように設定されている。尚、図４はハンドル３を保舵角θＨの舵角位置から左右一方に操舵したときをプラス、他方に操舵したときをマイナスとして△θを表示しており、△θの絶対値が比較的小さな第１の所定値△θ１以下の範囲に存する場合は、モータトルクが△θに比例して比較的小さな比例定数で増加し、△θの絶対値が第１の所定値△θ１と比較的大きな第２の所定値△θ２との間の範囲に存する場合は、モータトルクが△θに比例して比較的大きな比例定数で増加し、△θの絶対値が第２の所定値△θ２以上の範囲に存する場合は、モータトルクが所定のリミット値に保持される。そして、このようなモータトルクと△θとの関係を表わすデータテーブルをコントローラ７に格納しておき、Ｓ９のステップで△θに対応するモータトルクをテーブル検索して、Ｓ１０のステップでこのモータトルクを出力する。これによれば、ハンドル３に△θに応じた操舵反力が付与され、実車走行時と同様の操舵フィーリングが得られる。
【００１６】
尚、△θと操舵反力との関係は二輪車の機種によって変化するが、モータトルクのデータテーブルを機種に応じて切換えることにより、各機種に応じた操舵反力を付与することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ハンドルに実車走行時と同様の操舵反力を付与できると共に、従来例のようなばね部材やばね部材の撓み量を検出するセンサが不要となり、コストダウンを図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明装置の一例の側面図
【図２】  図１の装置の平面図
【図３】  ハンドル制御用サーボモータの制御プログラムを示すフロー図
【図４】  舵角と保舵角との偏差△θとモータトルクとの関係を示すグラフ
【符号の説明】
２  模擬車体                      ３  ハンドル
７  コントローラ（制御手段）      ８  減速機
９  サーボモータ                ９ａ  エンコーダ
【図１】
0003940881.tif 000002
【図２】
0003940881.tif 000003
【図３】
0003940881.tif 000004
【図４】
0003940881.tif 000005