(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オペレータを支持する本体と、
そのオペレータによる仮想的な車両運転操作に対応する入力信号を生成する入力部と、
その入力信号に応じて、仮想的な車両運動に対応する制御パラメータを演算すると共に、その制御パラメータに対応する制御信号を生成する制御装置と、
その制御信号により駆動されることで直線運動を行う複数のアクチュエータとを備え、
そのアクチュエータにより前記本体が作動されるドライビングシミュレータにおいて、
前記制御パラメータとして、仮想的な車両重心回りのヨー運動により車両運転席に作用する加速度の前後方向成分と横方向成分とが演算され、
その演算された加速度の前後方向成分と横方向成分とに基づく慣性力として、仮想的な車両重心回りのヨー運動のヨーレートをγ、その車両重心と車両運転席との距離をＬ、その車両重心から車両前方に向かう方向に対して車両運転席方向がなす角度をθとして、前記本体にγ2 ・Ｌ・ｃｏｓθの前後方向慣性力と、γ2 ・Ｌ・ｓｉｎθの横方向慣性力が作用するように前記制御信号が生成されることを特徴とするドライビングシミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、仮想的に車両の運動を再現できるドライビングシミュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のドライビングシミュレータとして、オペレータを支持する本体と、そのオペレータによる仮想的な車両運転操作に対応する入力信号、例えば操舵角、駆動力、制動力等に対応する入力信号を生成する入力部と、その入力信号に応じて、仮想的な車両運動に対応する制御パラメータ、例えば車速、前後方向加速度、横方向加速度、ヨーレート等を演算すると共に、その制御パラメータに対応する制御信号を生成する制御装置と、その制御信号により駆動されるアクチュエータとを備え、そのアクチュエータにより前記本体が作動されるものが用いられている。そのアクチュエータにより本体を作動させることにより仮想的に車両運動が再現される。
【０００３】
そのドライビングシミュレータにより再現される車両運動は、実際の車両運動を既存のデータベースに基づきモデル化したものであって、そのモデル化された仮想の車両運動を再現するための制御パラメータが、そのデータベースに基づき作成されたプログラムに従い演算される。その車両運動としてヨー運動を従来のドライビングシミュレータにより再現する場合、仮想的な車両重心回りのヨー運動のヨーレートを制御パラメータとして演算し、そのヨーレートで本体が回転運動するようにアクチュエータを駆動していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ドライビングシミュレータにおいては、ヨー運動だけでなく、前後方向や横方向の運動も再現される。そのため、本体を駆動するアクチュエータとして回転運動のみを付与するロータリーアクチュエータは採用できず、直線運動を行う複数のアクチュエータにより多自由度の運動ができるように本体を作動させている。そのため、本体に回転運動させるには複雑なアクチュエータの制御が必要になり、さらに、その回転運動範囲は制限されるため、ヨー運動の再現精度は低かった。また、ドライビングシミュレータにおける本体の回転運動の中心位置からオペレータまでの距離は、車両運動モデルにおける仮想の車両重心から運転席までの距離に必ずしも一致しない。そのため、ヨー運動時におけるドライバーの挙動特性等を調べるためにドライビングシミュレータを用いる場合、ヨー運動時にドライバーに作用する加速度に基づく慣性力を正確に再現できず、正確にヨー運動を反映したオペレータ挙動を調べることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決することのできるドライビングシミュレータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、オペレータを支持する本体と、そのオペレータによる仮想的な車両運転操作に対応する入力信号を生成する入力部と、その入力信号に応じて、仮想的な車両運動に対応する制御パラメータを演算すると共に、その制御パラメータに対応する制御信号を生成する制御装置と、その制御信号により駆動されることで直線運動を行う複数のアクチュエータとを備え、そのアクチュエータにより前記本体が作動されるドライビングシミュレータにおいて、前記制御パラメータとして、仮想的な車両重心回りのヨー運動により車両運転席に作用する加速度の前後方向成分と横方向成分とが演算され、その演算された加速度の前後方向成分と横方向成分とに基づく慣性力が前記本体に作用するように前記制御信号が生成されることを特徴とする。
本発明の構成によれば、仮想的なヨー運動により車両運転席に作用する加速度に基づく慣性力の前後方向と横方向の分力を、アクチュエータにより本体に作用させることができる。すなわち、そのアクチュエータにより前後方向と横方向の慣性力を本体に作用させるだけでよいので、アクチュエータの制御が容易になり、ヨー運動によりドライバーに作用する加速度による慣性力を正確に再現できる。
【０００７】
この場合、仮想的な車両重心回りのヨー運動のヨーレートをγ、その車両重心と車両運転席との距離をＬ、その車両重心から車両前方に向かう方向に対して車両運転席方向がなす角度をθとして、前記本体にγ2 ・Ｌ・ｃｏｓθの前後方向慣性力と、γ2 ・Ｌ・ｓｉｎθの横方向慣性力が作用するように前記制御信号が生成されるのが好ましい。
そのヨー運動により車両運転席に作用する加速度は−γ2 ・Ｌにより求めることができることから、その加速度による慣性力の前後方向成分はγ2 ・Ｌ・ｃｏｓθにより求められ、横方向成分はγ2 ・Ｌ・ｓｉｎθにより求められる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１、図２に示すドライビングシミュレータ１は、オペレータを支持する本体２、この本体２の作動用アクチュエータ３、ステアリングホイールを模した舵角入力部４、その舵角入力部４への操作反力付加用アクチュエータ５、アクセルペダルを模した駆動力入力部６、ブレーキペダルを模した制動力入力部７、各アクチュエータ３、５を制御する制御装置８、映像表示部９を備えている。
【０００９】
その本体２は、支持プレート２ａと、この支持プレート２ａ上に設けられるオペレータシート２ｂと、その支持プレート２ａの周縁部に設けられる柵２ｃを有する。
【００１０】
その本体２の作動用アクチュエータ３は、一端が支持プレート２ａにリンク接続され、他端が床上のベース１１にリンク接続された複数の電動シリンダにより構成される。各電動シリンダの直線的な伸縮運動により、その本体２は６軸自由度の運動を行い任意方向に変位することが可能とされている。この本体作動用アクチュエータ３は制御装置８に接続されている。なお、本体作動用アクチュエータ３の構成は、車両挙動のシミュレーションを行うことができるように本体２を作動させることができれば特に限定されない。
【００１１】
その舵角入力部４は、その本体２に回転操作可能に取り付けられる操作部４ａと、この操作部４ａの回転角度を検知する角度センサ４ｂと、この操作部４ａの操作トルクを検知するトルクセンサ４ｃとを有する。その角度センサ４ｂは上記制御装置８に接続され、その本体２上のオペレータによる操作部４ａの回転操作により、仮想的な車両運転操作に対応する入力信号として、その回転操作角度に応じた舵角信号を生成し、その舵角信号は制御装置８に送られる。そのトルクセンサ４ｃは上記制御装置８に接続され、その本体２上のオペレータによる操作部４ａの操作トルクに応じた操舵トルク信号を生成し、その操舵トルク信号は制御装置８に送られる。その操作部４ａの操作トルクが操舵反力に対応する。
【００１２】
その操作反力付加用アクチュエータ５は、その舵角入力部４の一端に接続されるモータにより構成され、その舵角入力部４に操作反力を作用させる。このアクチュエータ５は上記制御装置８に接続される。
【００１３】
その駆動力入力部６は、その本体２に踏み込み操作可能に取り付けられるペダル状操作部６ａと、この操作部６ａの踏み込み量の検知センサ６ｂとを有し、そのセンサ６ｂは上記制御装置８に接続される。その本体２上のオペレータによる操作部６ａの踏み込み操作により、仮想的な車両運転操作に対応する入力信号として、その踏み込み量に応じた駆動信号を生成し、その駆動信号は制御装置８に送られる。
【００１４】
その制動力入力部７は、その本体２に踏み込み操作可能に取り付けられるペダル状操作部７ａと、この操作部７ａの踏み込み量の検知センサ７ｂとを有し、そのセンサ７ｂは上記制御装置８に接続される。その本体２上のオペレータによる操作部７ａの踏み込み操作により、仮想的な車両運転操作に対応する入力信号として、その踏み込み量に応じた制動信号を生成し、その制動信号は制御装置８に送られる。
【００１５】
その制御装置８はコンピュータにより構成され、記憶したプログラムに従い、上記各入力部４、６、７からの入力信号に応じて、既存のデータベースに基づき実際の車両運動からモデル化された仮想の車両運動を再現する制御パラメータとして、仮想的な車両重心回りのヨー運動のヨーレートγ、前後方向速度Ｖｘ、駆動力および制動力による前後方向加速度Ｇｘ、横方向速度Ｖｙ、駆動力および制動力による横方向加速度Ｇｙ、操舵トルクＴｈを演算する。この演算は従来と同様に行うことができる。さらに、その制御装置８は、記憶したプログラムに従い、そのヨー運動により車両運転席に作用する加速度の前後方向成分と横方向成分とを演算する。
【００１６】
その映像表示部９は、制御装置８から送られる画像信号に応じた画像を表示する公知の表示器により構成される。
【００１７】
そのヨー運動により車両運転席に作用する加速度の前後方向成分ｇｘと横方向成分ｇｙに基づく慣性力−ｇｘ、−ｇｙは、図３に示すように、仮想的な車両重心Ｇ回りのヨー運動のヨーレートをγ、その車両重心Ｇと車両運転席Ｓとの距離をＬ、その車両重心Ｇから車両前方に向かう方向に対して車両運転席方向がなす角度をθとして、そのヨー運動により車両運転席に作用する加速度は−γ2 ・Ｌであることから、以下の式により求められる。なお、図３においては車両の前後方向をｘ軸、横方向をｙ軸により示す。
−ｇｘ＝γ2 ・Ｌ・ｃｏｓθ
−ｇｙ＝γ2 ・Ｌ・ｓｉｎθ
【００１８】
制御装置８は、その演算した制御パラメータに対応する制御信号を生成し、その制御信号により上記アクチュエータ３、５を駆動する。その制御信号により駆動される本体作動用アクチュエータ３の直線運動により本体２が作動されることで、車両運動がシミュレーションされる。すなわち、その本体２の前後方向移動速度は、その仮想的な車両前後方向速度Ｖｘに対応し、その本体２の横方向移動速度は、その仮想的な横方向速度Ｖｙに対応する。その本体２に作用する前後方向加速度に基づく慣性力は、その仮想的なヨー運動により車両運転席に作用する加速度に基づく慣性力の前後方向成分−ｇｘと、駆動力および制動力による前後方向加速度Ｇｘに基づく慣性力−Ｇｘとの和に対応する。その本体２に作用する横方向加速度は、その仮想的なヨー運動により車両運転席に作用する加速度に基づく慣性力の横方向成分−ｇｙと、駆動力および制動力による横方向加速度Ｇｙに基づく慣性力−Ｇｙとの和に対応する。
【００１９】
また、その制御信号により駆動される操作反力付加用アクチュエータ５の回転運動により舵角入力部４に操作反力が作用されることで、路面からステアリングホイールを介するドライバーへの操舵反力の伝達がシミュレーションされる。その舵角入力部４の操作反力は仮想的な車両の操舵トルクに対応する。この際、トルクセンサ４ｃからの検出値に応じた操作反力が付与されるように操作反力付加用アクチュエータ５はフィードバック制御される。
【００２０】
さらに制御装置８は、仮想の風景を生成するための画像信号を出力することで映像表示部９を制御し、その制御パラメータに応じて求めた車速、走行距離、走行方向に応じて仮想風景を変化させる。
【００２１】
上記構成によれば、仮想的なヨー運動により車両運転席に作用する加速度に基づく慣性力の前後方向と横方向の分力を、アクチュエータ３により本体２に作用させることができる。すなわち、そのアクチュエータ３により前後方向と横方向の慣性力を本体２に作用させるだけでよいので、アクチュエータ３の制御が容易になり、ヨー運動によりドライバーに作用する加速度による慣性力を正確に再現できる。
【００２２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、オペレータの操作によって信号を生成する入力部として、駐車ブレーキを模した制動力入力部等の他の入力部が設けられてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、ヨー運動によりドライバーに作用する加速度に基づく慣性力を正確に再現できるドライビングシミュレータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のドライビングシミュレータの斜視図
【図２】本発明の実施形態のドライビングシミュレータの制御構成説明図
【図３】本発明の実施形態のドライビングシミュレータの作用説明図
【符号の説明】
１  ドライビングシミュレータ
２  本体
３  アクチュエータ
４  舵角入力部
６  駆動力入力部
７  制動力入力部
８  制御装置
【図１】
0003766758.tif 000002
【図２】
0003766758.tif 000003
【図３】
0003766758.tif 000004