(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
模擬車両の運転操作の演算により情景画像を発生する運転シミュレータ用ＡＢＳ反力発生装置において、
ブレーキペダルを踏み込むことにより回転軸を中心に回転可能なブレーキアームと、
前記ブレーキアームに着脱可能に取り付けられるナックルジョイント部を有する結合部材と、
一端が前記ナックルジョイント部を介し結合部材に結合して前記ブレーキアームの移動と共に移動可能なピストン棒と、
前記ピストン棒の他端を一端から挿入して移動可能とするとともに一端を前記ブレーキアームが移動する面に移動可能なように前記回転軸と平行に設けた突起軸により基台に取り付け他端にホースを取り付けたエアシリンダと、
前記ホースを介してエアシリンダに圧縮空気を断続的に送り前記ピストン棒に移動力を与えるバルブとを備えたことを特徴とする運転シミュレータ用ＡＢＳ反力発生装置。
【請求項２】
模擬車両の運転操作の演算により情景画像を発生する運転シミュレータ用ＡＢＳ反力発生装置において、
ブレーキペダルを踏み込むことにより回転軸を中心に回転可能なブレーキアームと、
前記ブレーキアームに着脱可能に取り付けられるナックルジョイント部を有する結合部材と、
一端が前記ナックルジョイント部を介し結合部材に結合して前記ブレーキアームの移動と共に移動可能な第１のロッドと、
前記第１のロッドの他端に抗力を付与するスプリングと、
一端が前記スプリングにより抗力を付与される第２のロッドと、
回転可能に支持されるとともに一面を前記第２のロッドの他端に接触して当該第２のロッドの移動を制限する振動板と、
前記振動板の他面に接触して振動を与える異形ロータと、
前記異形ロータを回転するモータとを備えたことを特徴とする運転シミュレータ用ＡＢＳ反力発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は模擬車両の運転操作の演算により情景画像を発生する運転シミュレータに用いるＡＢＳ反力発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
制動時に車輪がロックすることを防止するアンチロックブレーキシステム（Ａｎｔｉｌｏｃｋ  Ｂｒａｋｅ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＡＢＳ）を搭載する自動車が増えてきている。不慣れな運転者が運転中にＡＢＳが作動すると、驚いてブレーキ操作を怠る場合がある。そのため、運転者にブレーキペダルから受ける感覚を体感させるため、運転シミュレータにおいてＡＢＳ反力発生装置によりブレーキペダルにＡＢＳ作動時に発生するような力を模擬している。
【０００３】
このような模擬ＡＢＳ反力発生装置として、例えば特表平７−５０７４０２号公報に記載のものがある。ブレーキペダルを備えたブレーキ部材の上方のレバーアーム上端にソレノイドを固定すると共に、ブレーキペダルを踏み込んだときにブレーキ部材の回転を元に戻すような力を与えるスプリングを設ける。所定の強さでブレーキペダルを押した状態でソレノイドに脈動電圧を加えて電流を流すことによりレバーアームとそれと一体のブレーキ部材に振動を与える。ブレーキペダルを踏んでいる足に振動を伝え、ＡＢＳブレーキをかけたときの感覚を体感させるものである。
【０００４】
また、他のものとして、特開平１０−１０９６３号公報に記載のものがある。これは、ブレーキアームに接続したシャフトの変位をポテンショメータに接続し、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するようにし、シャフトはソレノイドを支持するブラケットを固定し、ソレノイドの断続的な駆動によりシャフトが軸方向に往復運動を行なう。この往復運動による反力をブレーキペダルに伝達するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術として説明した上記技術では、いずれも複雑な機構で高価なものとなり、シミュレータ装置の製造時に組み込んでおかなければ機能しないものであった。
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、交通安全教育用の運転シミュレータにおいて、ＡＢＳ付きのブレーキペダルを踏んだときに足に感じられるキックバックの反力を簡易に、低価格で付加でき、また、既に運用しているシミュレータ装置に対しても実現することができるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に係る運転シミュレータ用ＡＢＳ反力発生装置は、模擬車両の運転操作の演算により情景画像を発生する運転シミュレータ用ＡＢＳ反力発生装置において、ブレーキペダルを踏み込むことにより回転軸を中心に回転可能なブレーキアームと、前記ブレーキアームに着脱可能に取り付けられる結合部材と、一端が前記結合部材に結合して前記ブレーキアームの移動と共に移動可能なピストン棒と、前記ピストン棒の他端を一端から挿入して移動可能とするとともに一端を前記ブレーキアームが移動する面に移動可能なように基台に取り付け他端にホースを取り付けたエアシリンダと、前記ホースを介してエアシリンダに圧縮空気を断続的に送り前記ピストン棒に移動力を与えるバルブとを備えたものである。
【０００８】
上記課題を解決するために請求項２に係る運転シミュレータ用ＡＢＳ反力発生装置は、
模擬車両の運転操作の演算により情景画像を発生する運転シミュレータ用ＡＢＳ反力発生装置において、ブレーキペダルを踏み込むことにより回転軸を中心に回転可能なブレーキアームと、前記ブレーキアームに着脱可能に取り付けられる結合部材と、一端が前記結合部材に結合して前記ブレーキアームが移動する面に移動可能な第１のロッドと、一端が前記第１のロッドの他端部に位置するスプリングと、一端が前記スプリングの他端部に位置する第２のロッドと、回転可能に支持されるとともに一面を前記第２のロッドの他端に接触して当該第２のロッドの移動を制限する振動板と、前記振動板の他面に接触して振動を与える異形ロータと、前記異形ロータを回転するモータとからなる。
【０００９】
【作用】
請求項１に係る運転シミュレータ用ＡＢＳ反力発生装置において次のように作用する。ブレーキペダルを踏み込むとブレーキアームが回転軸を中心に回転する。この回転に伴って、ブレーキアームに結合部材により結合しているピストン棒がエアシリンダ内に押し込まれる。ブレーキアームが回転しながらピストン棒を移動させると、エアシリンダは基台に取り付けた部分を中心に回転してピストン棒の移動をスムースにする。ＡＢＳが作動しない状態ではエアシリンダ内に圧縮空気は送り込まれず、ピストン棒により押される空気はバルブで排気され、ブレーキペダルに対してはブレーキ動作による反力が所定の機構により与えられる。ＡＢＳが作動する状態になると、バルブを断続的に開閉し、エアシリンダに圧縮空気を断続的に送り、ピストン棒を振動させ、ブレーキペダルを踏んでいる足に断続的な衝撃力の感覚を体感させることができる。
【００１０】
請求項２に係る運転シミュレータ用ＡＢＳ反力発生装置において次のように作用する。ブレーキペダルを踏み込むとブレーキアームが回転軸を中心に回転する。この回転に伴って、ブレーキアームに結合部材により結合している第１のロッドがスプリングに抗しながら移動する。ＡＢＳが作動しない状態において、モータは回転せず、ブレーキペダルに対してはブレーキ動作による反力がスプリングにより与えられる。ＡＢＳが作動する状態になると、モータを回転し、異形ロータを回転させる。異形ロータは振動板をその支持軸を中心に移動させ、この振動板に接触する第２のロッドをブレーキアームの方向に移動させる。この移動は第１のロッドに伝達され、ブレーキペダルを踏んでいる足に伝えられる。異形ロータの回転はブレーキペダルから押し込まれている力を受けている振動板に振動を与え、さらに第２のロッドに対し往復運動を与え、ブレーキペダルを踏んでいる足に断続的な衝撃力の感覚を体感させることができる。
【００１１】
【実施例】
（第１の実施例）
以下、本発明の一実施例について図を参照して説明する。図１は実施例の側面図を含む構成図である。図１において、１はシミュレータ装置の構成装置部品等を取り付ける基台、２はブレーキアーム、３はブレーキペダル、４は、基台１に設置され、前記ブレーキアーム２の回転中心となる回転軸、５はブレーキアーム２が踏まれていない定常状態に戻す力を付与するスプリングである。６は断面コ字状の結合部材、７はナットであり、前記ブレーキアーム２の下方部分を、図示しないゴムシートを介して、結合部材６の断面コ字状を形成する凹部にはめ込みナット７で締結し、結合部材６をブレーキアーム２に着脱可能に取り付ける。８は結合部材６を構成するナックルジョイント部であり、前記ナット７と図示しないボルトとによって結合部材６に連結され、結合部材６とナックルジョイント部８とを互いにブレーキアーム２の回転移動の面内を回転移動可能としている。９はピストン棒であり、その一端が前記ナックルジョイント部８を介して結合部材６に回転可能に結合して前記ブレーキアーム２が移動する面に移動可能となる。１０はエアシリンダ、１１は前記エアシリンダ１０の一端を基台１に回転可能に取り付ける突起軸である。エアシリンダ１０はピストン棒９の他端を一端から挿入して移動可能とする。このとき、ピストン棒９は基台１に設けた穴１ａを通して結合部材６とエアシリンダ１０の間に設けられる。前記ブレーキアーム２が移動しピストン棒９を移動すると、エアシリンダ１０は前記ブレーキアーム２が移動する面内に突起軸１１を中心にして回転移動可能となる。１２はエアシリンダ１０の他端に取り付けたホース、１３は前記ホース１２を介してエアシリンダ１０に圧縮空気を断続的に送り前記ピストン棒９に移動力を与える電磁バルブ、１４は電磁バルブ１３に接続するコンプレッサであり、シミュレータ装置の運転席に上下左右等の動揺体感を与えるために設備してあるものを用いる。１５はプラスチックにより形成し基台１に設けたクッションであり、ブレーキペダル３を踏み込んだときにブレーキアーム２が当たり、移動を制限する。
【００１２】
図２はブレーキアーム２と結合部材６との取り付け状態を説明する図１のＡ−Ａ矢視断面図である。図２において、２１はボルトであり、ナット７によってナックルジョイント部８を結合部材６に連結すると共に、結合部材６をブレーキアーム２に取り付けるために締結する。２２は結合部材６とブレーキアーム２との間に介在して結合を安定すると共にブレーキアーム２を保護するゴムシートである。２３，２４，２５，はワッシャ、２６はスプリングワッシャである。
【００１３】
動作を説明する。図示しない表示装置には運転訓練に応じた模擬情景が映し出され、訓練者は模擬情景に応じた運転操作をする。また、訓練者の運転操作に応じて模擬情景を変化させる。所定の仮定速度で、ブレーキペダル３を踏み込むとブレーキアーム２が回転軸４を中心に回転する。この回転に伴って、ブレーキアーム２に結合部材６により結合しているピストン棒９がナックルジョイント部８のナット７部分を中心にして回転しながらエアシリンダ１０内に押し込まれる。ブレーキアーム２が回転しながらピストン棒９を移動させると、エアシリンダ１０は基台１に取り付けた突起軸１１を中心に回転してピストン棒９の移動をスムースにする。ＡＢＳが作動しない状態において、電磁バルブ１３は排気状態となっていて、エアシリンダ１０内に圧縮空気は送り込まれない。ピストン棒９により押される空気は電磁バルブ１３で排気され、ブレーキペダル３に対してはブレーキ動作による反力がスプリング５により与えられる。図示しないセンサーがブレーキアーム２の位置を検出すると、各種の操縦機器の動き及び位置等の情報によりシミュレータ動作を制御する図示しない制御器が通常のブレーキ動作をさせるのに必要な踏み込みをしていると判断してＡＢＳを作動する状態になる。図示しない制御器から電磁バルブ１３に制御用のパルスを送り、電磁バルブ１３を断続的に開閉する。この開閉によりコンプレッサ１４からエアシリンダ１０に圧縮空気を断続的に送り、圧縮空気が入るときはピストン棒９をエアシリンダ１０の他端から一端方向に押し戻す力が働く。エアシリンダ１０の突起軸１１の方向の端部には排気口（図示しない）が設けられピストン１０ａの移動をスムースにする。電磁バルブ１３が圧縮空気を排気するときはスプリング５の力及びブレーキペダル３を踏み込む力によりピストン棒９をエアシリンダ１０の突起軸１１が形成されている一端方向からホース１２が形成されている他端方向に押し込む。ピストン棒９の振動による往復運動によりブレーキペダル３を踏んでいる足に断続的な衝撃力の感覚を体感させることができる。
【００１４】
このとき、電磁バルブ１３に送られる制御用のパルスは、１〜２０Ｈｚまで用いられ、通常は１〜１０Ｈｚが用いられ、パルス幅は２０ｍｓ〜８００ｍｓが用いられる。パルスの周期Ｔは車輪の制動と回転力回復との変化スピードに影響を与え、パルス幅ｗはその大きさが大きいほどブレーキペダル３を踏んでいる足に与える力の強さに影響を与える。模擬する自動車のＡＢＳを模擬するように適当にパルスの周期とパルス幅を調整する。
【００１５】
（第２の実施例）
以下、他に検討した技術の一実施例について図を参照して説明する。図３は実施例の側面図を含む構成図である。図３において、３０１はシミュレータ装置の構成装置部品等を取り付ける基台、３０２はブレーキアーム、３０３はブレーキペダル、３０４は、基台３０１に設置され、前記ブレーキアーム３０２の回転中心となる回転軸、３０５はブレーキアーム３０２が踏まれていない定常状態に戻す力を付与するスプリングである。３０６は断面コ字状の結合部材、３０７はナットであり、前記ブレーキアーム３０２の下方部分を、図示しないゴムシートを介して、結合部材３０６の断面コ字状を形成する凹部にはめ込みナット３０７で締結し、結合部材３０６をブレーキアーム３０２に着脱可能に取り付ける。３０８は結合部材３０６を構成するナックルジョイント部であり、前記ナット３０７と図示しないボルトとによって結合部材３０６に連結され、結合部材３０６とナックルジョイント部３０８とを互いにブレーキアーム３０２の回転移動の面内を回転移動可能としている。３０９は第１のロッドであり、その一端が前記ナックルジョイント部３０８を介して結合部材３０６に回転可能に結合して前記ブレーキアーム３０２が移動する面に移動可能となる。３１０は前記第１のロッド３０９の他端部に位置し、その一部を挿入してその移動に抗する力を付与するスプリング、３１１は前記スプリング３１０を前記第１のロッド３０９との間に位置するように配置される第２のロッドである。３１２は第２のロッド３１１と一体に形成した円筒である。このとき、第１のロッド３０９は基台３０１に設けた穴１ａを通して結合部材３０６とスプリング３１０の間に設けられる。３１３は一方の面を前記第２のロッド３１１の他端を接触させる振動板、３１４は振動板３１３を回転可能に基台３０１に取り付ける支持軸である。３１５は前記振動板３１３の他面に接触する異形ロータとしての矩形ロータであり、実施例では角を若干丸みを帯びた矩形に形成している。３１６は前記矩形ロータ３１５を回転するモータである。スプリング３１０は第２のロッド３１１を常に振動板３１３に接触させるような力を付与する。３１７はプラスチックにより形成し基台３０１に設けたクッションであり、ブレーキペダル３０３を踏み込んだときにブレーキアーム３０２が当たり、移動を制限する。また、図３において、Ａ−Ａ矢視断面図は図２と同一に表れる。円筒３１２は、図４に示すように、中心部に長さ方向に延びた案内棒３１２ａを備え、第１のロッド３０９の中心部に長さ方向に形成した案内穴３０９ａに前記案内棒３１２ａを挿入する。第１のロッド３０９の案内穴３０９ａを形成した部分の周囲にスプリング３１０を配置し、第１のロッド３０９に設けた係止突起３０９ｂによりスプリング３１０に圧縮力を与える。さらに、第１のロッド３０９の係止突起３０９ｂは、円筒３１２の先端にネジ止めした穴付きふた３１２ｂのふた部分により移動を制限されて円筒３１２から抜け出ることを防止している。
【００１６】
動作を説明する。図示しない表示装置には運転訓練に応じた模擬情景が映し出され、訓練者は模擬情景に応じた運転操作をする。また、訓練者の運転操作に応じて模擬情景を変化させる。所定の仮定速度で、ブレーキペダル３０３を踏み込むとブレーキアーム３０２が回転軸３０４を中心に回転する。この回転に伴って、第１のロッド３０９がナックルジョイント部３０８のナット３０７部分を中心に回転しながら円筒３１２内に押し込まれる。ブレーキアーム３０２が回転しながら第１のロッド３０９を移動させると、図４における第１のロッド３０９の案内穴３０９ａの部分が円筒３１２の案内棒３１２ａに沿って移動をスムースにする。ＡＢＳが作動しない状態において、モータ３１６は回転せず、ブレーキペダル３０３に対してはブレーキ動作による反力がスプリング３０５により与えられる。図示しないセンサーがブレーキアーム３０２の位置を検出すると、各種の操縦機器の動き及び位置等の情報によりシミュレータ動作を制御する図示しない制御器が通常のブレーキ動作をさせるのに必要な踏み込みをしていると判断してＡＢＳを作動する状態になる。図示しない制御器からモータ３１６を回転させる。この回転により矩形ロータ３１５は、振動板３１３を支持軸３１４を中心に移動させ、この振動板３１３に接触する第２のロッド３１１をブレーキアーム３０２の方向に移動させる。この移動は踏み込みにより第２のロッド３１１の先端に接触して第１のロッド３０９に伝達され、ブレーキペダル３０３を踏んでいる足に伝えられる。矩形ロータ３１５の回転はブレーキペダル３０３から押し込まれている力を受けている振動板３１３に振動を与え、さらに第２のロッド３１１に対し往復運動を与え、ブレーキペダル３０３を踏んでいる足に断続的な衝撃力の感覚を体感させることができる。
【００１７】
ここで、運転者がブレーキペダル３０３を強く踏んだ状態で、ブレーキペダル３０３に振幅１０ｍｍの衝撃を与えるときに、衝撃力を１０ｋｇｆとすると運転者にとってＡＢＳ動作時の衝撃を模擬することができた。また、振動板３１３を押す踏力Ｆ０、矩形ロータ３１５が振動板３１３を押し上げる力（衝撃力１０ｋｇｆ）Ｆ１、矩形ロータ３１５と振動板３１３の間に生じる摩擦力Ｆ２（＝μＦ１）、及び振動板３１３の回転中心からＦ０までの力点の距離Ｌ０、Ｆ１の力点までの距離Ｌ１、矩形ロータ３１５の中心から矩形ロータ３１５が振動板３１３と接触する点までの距離Ｌ２を現実的な値にすると、矩形ロータ３１５を回すのに必要なトルクＴは、２〜４［Ｎｍ］程度となり、この性能を有するモータを用いる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、交通安全教育用の運転シミュレータにおいて、ＡＢＳ付きのブレーキペダルを踏んだときに足に感じられるキックバックの反力を簡易に、低価格で付加でき、また、既に運用しているシミュレータ装置に対して結合部材により付加することができ、容易にブレーキペダルを踏んでいる足に断続的な衝撃力の感覚を体感させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  側面図を含む構成図の実施例である。
【図２】  ブレーキアームと結合部材との取り付け状態を説明する断面図である。
【図３】  他の構成による側面図を含む構成図の実施例である。
【図４】  他の構成による第１及び第２のロッドの関係を説明する断面図である。
【符号の説明】
１，３０１…基台、２，３０２…ブレーキアーム、３，３０３…ブレーキペダル、４，３０４…回転軸、５，３０５…スプリング、６，３０６…結合部材、７，３０７…ナット、８，３０８…ナックルジョイント部、９…ピストン棒、１０…エアシリンダ、１１…突起軸、１２…ホース、１３…電磁バルブ、１４…コンプレッサ、１５…クッション、３０９…第１のロッド、３１０…スプリング、３１１…第２のロッド，３１２…円筒、３１３…振動板、３１４…支持軸，３１５…矩形ロータ（異形ロータ）、３１６…モータ。
【図１】
0003749029.tif 000002
【図２】
0003749029.tif 000003
【図３】
0003749029.tif 000004
【図４】
0003749029.tif 000005