JPH04232829A - ドライビングシミュレータのステアリング反力発生装置及び演算方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はドライビングシミュレー
タのステアリング反力発生装置、特に車両走行時にステ
アリングの操舵角に応じて発生する反力をシュミレート
し実走行に近いステアリングの操作感を得ることができ
るドライビングシミュレータのステアリング反力発生装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、実際の車両走行に近い感覚で
運転が可能なドライビングシミュレータの開発が望まれ
ており、このようなドライビングシミュレータは、例え
ば自動車教習場における教習用のドライビングシミュレ
ータとして、またドライビングゲーム機に用いられるシ
ミュレータとして、さらにはその他の用途に幅広く用い
ることが可能である。

【０００３】しかし、従来の技術では、実際の車両走行
時にステアリングに作用する反力を正確にシュミレート
することができないため、ステアリングの操作感が、実
際の車両運転時と異なり、リアリティに欠けるという問
題があった。

【０００４】特に、従来の技術では、スプリング等を用
いてステアリングシャフトに操舵角に比例した反力を発
生させているに過ぎず、このようにして与えられる反力
は、車両の走行速度やステアリング操舵角等によって微
妙に変化する反力とは全く異なるものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、実
際の車両に近い感覚でステアリング操作を行うことが可
能で、かつ簡単な構成で応答性の良いドライビングシミ
ュレータのステアリング反力発生装置を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明は、車両走行時にステアリングに作用する反力
を演算し、ステアリングに負荷として与えるドライビン
グシミュレータのステアリング反力発生装置において、
ステアリングの操舵角を検出し、ステアリング操舵角検
出信号として出力する操舵角検出手段と、ステアリング
操舵角検出信号と、ドライビングシミュレータの走行速
度とに基づき、ステアリングに作用する反力を演算する
反力演算手段と、を含み、前記反力演算手段は、ステア
リング操舵角検出信号に基づき、操舵角を所定の関数で
変換した関数信号を出力する関数変換部と、ドライビン
グシミュレータの走行速度に基づき、前記関数信号の減
衰率を演算する減衰率演算部と、演算された減衰率に基
づき、前記関数信号を減衰し復元力を表す信号として出
力する減衰部と、を有する復元力演算手段を含むことを
特徴とする。

【０００７】また、請求項２にかかる反力演算手段は、
ドライビングシミュレータの走行速度およびエンジン回
転数の少なくともいずれか一方に基づき、ステアリング
に振動として作用する反力を演算する振動演算手段を含
むことを特徴とする。

【０００８】また、請求項３にかかる反力演算手段は、
ステアリング操舵角検出信号からステアリングの回転方
向および角速度を求め、この回転方向および角速度に基
づきステアリングに路面抵抗として作用する反力を演算
する路面抵抗演算手段を含むことを特徴とする。

【０００９】また、請求項４にかかる装置において、前
記操舵角検出手段は、ステアリングの操舵角を検出し、
ステアリング操舵角検出信号として操舵角に比例した電
圧信号を出力するよう形成され、前記反力演算手段は、
前記電圧信号を状況に応じ所定レベルシフトし、所定の
操舵方向にハンドルが取られる状況を演算設定するレベ
ルシフト手段を含むことを特徴とする。

【００１０】

【作用】次に本発明の作用を説明する。

【００１１】実際に車両が走行する際、ステアリングに
反力として作用する力は、車両の走行状態により随時変
化する。

【００１２】本発明にかかる請求項１の装置は、運転時
にステアリングに復元力として作用する反力を、簡単な
構成で応答性が良く、より良好にシュミレートするもの
である。この復元力は、車両走行時にステアリングを常
に直進方向へ復元させるように作用する反力である。ス
テアリングの操舵角に対する反力は、バネのような直線
ではなく、関数によって変化させるほうが、所定の走行
状況のもとで定速走行する車両の復元力をより良好にシ
ュミレートできる。しかも、このようにして得られた基
準復元力を、車両の走行速度に応じて減衰させるように
すれば、車両走行時に、ステアリング操舵角、車両の速
度の両方に高速で追従して変化する復元力を正確にシュ
ミレートすることができる。

【００１３】また、請求項２にかかる装置は、運転時に
ステアリングに振動として作用する反力をシュミレート
するものである。例えば、車両走行時において、エンジ
ンの振動やノッキング等はステアリングに振動として伝
わる。この装置は、このような場合に、ステアリングに
振動として作用する反力を演算することにより正確にシ
ュミレートすることができる。

【００１４】また、請求項３の装置は、ステアリング操
作を行う際、ステアリングに路面抵抗として作用する反
力をシュミレートするものである。即ち、ステアリング
を操作すると、このステアリングの操作を妨げるように
路面抵抗が反力として作用する。本発明の路面抵抗演算
手段は、この路面抵抗を、ステアリング操作の角速度と
、車両走行速度とに基づき演算し、実際の路面抵抗を正
確にシュミレートしている。

【００１５】さらに、請求項４にかかる装置は、所定の
操舵方向にハンドルが取られる状態をシュミレートする
ものである。例えば、直進方向と交叉する方向に傾いて
いる路面を車両が通過すると、ステアリングにはその傾
き方向にハンドルが取られるように反力が作用する。請
求項４にかかる装置は、ステアリングの操舵角を表すス
テアリング操舵角検出信号を、所定の操舵方向にシフト
させることにより、ハンドルが取られる状況をシュミレ
ートすることができる。

【００１６】このように、請求項１の発明では、ステア
リングに復元力として作用する反力を正確にシュミレー
トすることができ、請求項２にかかる装置では、ステア
リングに振動として作用する反力を正確にシュミレート
することができる。さらに、請求項３にかかる装置では
、ステアリング操作時に路面抵抗としてステアリングに
作用する反力を正確にシュミレートでき、さらに請求項
４の装置では、ハンドルが所定の操舵方向に取られる状
態をシュミレートすることができる。

【００１７】従って、これら請求項１ないし４の装置を
、単独で、あるいは必要に応じて組み合わせることによ
り、各種走行状況の下でステアリングに作用する反力を
正確にシュミレートし、実際の運転時に近いハンドルの
操作感を得ることができる。

【００１８】

【実施例】次に本発明の好適な実施例を図面に基づき詳
細に説明する。

【００１９】図２には、本発明が適用された運転教習用
のドライビングシミュレータの好適な一例が示され、実
施例のドライビングシミュレータは、ドライバーがシー
ト１０に座った状態で、ハンドル１２、ブレーキ１４、
アクセル、クラッチ、サイドブレーキ等の各部を操作す
るよう構成されている。

【００２０】また、このドライビングシミュレータは、
車両のフロントウィンドウに対応する位置にディスプレ
イ１６が設けられている。そして、図示しないＣＰＵは
、車両の各種走行環境を演算し、演算された走行環境内
を車両が走行する際に、運転席からフロントウィンドウ
を介して眺められる車両前方の景色をディスプレイ１６
上に表示する。そして、ドライバーが、ディスプレイ１
６上に表示される景色を見ながら、ハンドル１２、ブレ
ーキ１４等を操作し、実際の車両と同様に運転を行うよ
う構成されている。

【００２１】また、本実施例のステアリング１８は、前
述したハンドル１２と、このハンドル１２に一端が固定
されたステアリングシャフト２０と、このステアリング
シャフト２０の先端に自在継手２２を配し連結されたシ
ャフト２４とを含み、ハンドル１２を回転操作すると、
これと連結されたシャフト２０、２４も回転するよう構
成されている。そして、ステアリング１８の操舵角θは
、操舵角検出部２８により検出され、ステアリング操舵
角検出信号Ｖ２として出力される。

【００２２】本発明の特徴は、車両運転時にステアリン
グに作用する反力をシュミレートし、ステアリングに負
荷として作用させることにある。これにより、実際の車
両とほとんど変わらないステアリング操作感を得ること
ができ、ドライバーはあたかも実際の車両に乗ったよう
な感覚で運転を行うことが可能となる。

【００２３】このため、本発明の装置には負荷発生部３
０と、この負荷発生部３０を制御する反力演算回路４８
とが設けられ、シャフト２４に所定の負荷を反力として
作用させるよう構成されている。

【００２４】本実施例において、前記負荷発生部３０は
、直流サーボモータ３２と、このサーボモータ３２の回
転出力を減速する減速機構３４とを含み、減速機構３４
の出力軸に設けられたプーリ３６と、シャフト２４に設
けられたプーリ２６との間にベルト３８を掛け渡すこと
により、サーボモータ３２で発生した負荷をシャフト２
４へ伝達するよう構成されている。

【００２５】図１には、本実施例にかかる操舵角検出部
２８および反力演算回路４８の好適な一例が示され、実
施例の反力演算回路４８は、操舵角検出部２８の検出出
力Ｖ２に基づき運転時にステアリング１８に作用する反
力を演算し、サーボコントローラ６０を用いて直流サー
ボモータ３２を制御し、ステアリング１８に実際の車両
と同様な反力を作用させるよう構成されている。

【００２６】ここにおいて、実施例の操舵角検出部２８
は、可変抵抗４０，レベルシフタ４２，センタ調整回路
４４を含む。前記可変抵抗４０は、その一端がアースさ
れ、他端が＋５ボルトの直流電源に接続され、シャフト
２４の回転にともない、その抵抗値を変化させＶ１の電
圧信号を出力する分圧回路として構成される。

【００２７】図３（ａ）には、可変抵抗４０から出力さ
れる電圧信号Ｖ１が示され、同図に示すよう操舵角θに
比例し、かつ操舵角がθ＝０のとき２．５Ｖの電圧が出
力される。

【００２８】前記レベルシフタ４２は、図３（ｂ）に示
すよう操舵角がθ＝０のときその出力電圧が０点を通る
よう、可変抵抗４０から出力される電圧信号Ｖ１を−２
．５Ｖシフトさせ、これをステアリング操舵角検出信号
Ｖ２として反力演算回路４８に向け出力する。なお、操
舵角θ＝０のとき、出力Ｖ２が０点から外れる場合には
、センタ調整回路４４を用いて出力電圧Ｖ２が０点を通
るようシフト調整が行われる。

【００２９】反力演算回路４８は、運転時にステアリン
グに作用する反力を演算出力するものであり、本実施例
においては、復元力演算回路５０と、振動演算回路５４
と、路面抵抗演算回路５２と、ハンドルがとられる状況
を演算するレベルシフト回路９４とを含む。

【００３０】前記復元力演算回路５０は、ステアリング
１８が直進方向（操舵角θ＝０）へ復帰するように作用
する反力を演算出力するものである。この復元力は、ス
テアリングの操舵角のみらず、車両の走行速度、路面状
態によっても随時変化する。このような復元力を演算す
るため、実施例の復元力演算回路５２は、関数変換部６
２と、リミッタ６４と、プログラマブルアッテネータ６
６と、第１の減衰率演算部６８と、ＤＡコンバータ７０
とを含む。

【００３１】前記関数変換部６２は、車両の定速走行を
近似できる関数を用いてステアリング操舵角検出信号を
関数変換するものであり、実施例では、レベルシフタ４
２から図３（ｂ）に示すよう出力されるステアリング操
舵角検出信号Ｖ２を、図３（ｃ）に示すよう操舵角θに
対応した対数を表す電圧信号に変換し、これをリミッタ
６４を介してプログラマブルアッテネータ６６へ向け出
力する。すなわち、本発明者は、車両が定速で走行する
場合には、ステアリングの操舵角θの増加に対し、復元
力は対数的に増加することを見出した。従って、関数変
換部６２からリミッタ６４を介して出力される対数変換
された信号は、所定の条件のもとで定速で走行する車両
のステアリングに作用する復元力をシュミレートするこ
とになる。なお、関数変換部６２の後段にリミッタ６４
を設けたのは次の理由による。すなわち、関数変換部６
２の回路構成によっては、操舵角θが大きくなると対数
変換が確実に行われなくなる場合がある。このことを考
慮し、操舵角θが一定角以上になった場合に、復元力も
一定値に飽和するものとし、関数変換部６２の出力を図
３（ｄ）に示すように変換して出力するためである。従
って、関数変換部６２の特性が良好な場合には、このリ
ミッタ６４を設ける必要はない。

【００３２】このように、復元力はステアリング操舵角
θに対し対数的にシュミレートされるが、前述したよう
に、この復元力は、車両の走行速度、加速度あるいは車
両の種類や、パワーステアリングか否かなどによっても
、また車両が走行する路面状態（例えば、ジャリ道、雪
道等の路面状態）などによっても異なる。このため、前
記減衰率演算部６８は、予めシュミレートする車両の種
類等に合わせて減衰率を設定し、さらに入力される車両
の走行速度ｖ，加速度α、路面状態を表す係数μに基づ
き減衰率を演算し、この減衰率をＤＡコンバータ７０を
介しプログラマブルアッテネータ６６へ向け出力する。 これにより、プログラマブルアッテネータ６６は、入力
される復元力ｌｏｇＶ２をこの減衰率に基づき減衰制御
し、加算器５６へ向け出力する。例えば、減衰率演算部
６８に入力される速度ｖ，加速度αが大きい場合には、
その減衰率を小さく設定し、プログラムアッテネータ６
６から出力される復元力を比較的大きな値に制御する。 これとは逆に、速度ｖ，加速度αが小さい場合には、減
衰率演算部６８から出力される減衰率を大きく設定し、
プログラムアッテネータ６６から出力される復元力が比
較的小さなものとなるように制御する。

【００３３】このようにして、実施例の復元力演算回路
５０からは、ステアリング操舵角θ，速度ｖ，加速度α
の変動や、路面状態を表す係数μの変動に応じて変化す
る復元力を正確にシュミレートして演算出力することが
可能となる。

【００３４】また、前記路面抵抗演算回路５２は、ステ
アリング操作をした際、ステアリング１８に路面抵抗と
して作用する反力を演算出力するものである。この路面
抵抗は、ハンドル１２を回す角速度が小さい場合にはそ
れほど顕著ではなく、角速度が大きくなるに従って顕著
に現れる。さらに、この路面抵抗は、車両の走行速度、
加速度によっても変化し、低速、低加速度で走行してい
る場合に顕著に現れ、高速、高加速度で走行している場
合には比較的小さな値となる。

【００３５】このため、実施例の路面抵抗演算回路５２
は、回転方向及び角速度検出部７２と、リミッター７４
と、プログラマブルアッテネータ７６と、第２の減衰率
演算部７８と、ＤＡコンバータ８０とを含む。

【００３６】前記回転方向及び角速度検出部７２は、入
力されるステアリング操舵角検出信号Ｖ２を微分し、ス
テアリングの回転方向及びその角速度ωを検出し、これ
を図３（ｅ）に示すような電圧信号として出力する。

【００３７】ここで、角速度ωがプラスの領域は、ステ
アリングが右方向へ回転操作されていることを意味し、
角速度ωがマイナスの領域は、ステアリングが左方向へ
回転操作されていることを意味している。

【００３８】リミッター７４は、このようにして出力さ
れる図３（ｅ）に示す電圧信号の振幅に上限ＶＳ　，−
ＶＳ　を設定し、図３（ｆ）に示すよう角速度ωが｜ω
｜≧ωＳ　の領域に於てその出力電圧が一定の値ＶＳ　
となるようにして出力する。これにより、ステアリング
１８の回転角速度が小さいとき（絶対値｜ω｜≦ωｓ）
は、角速度に応じた抵抗が発生し、ステアリング１８の
回転角速度が大きくなると（｜ω｜≧ωＳ　）、一定の
抵抗が発生することになる。

【００３９】また、前述したよう路面抵抗は、車両の速
度、加速度、路面状態に応じて変化する。このため、前
記第２の減衰率演算部７８は、走行速度ｖ、加速度α、
路面状態を表す係数μに基づき減衰率を演算し、ＤＡコ
ンバータ８０を介しプログラマブルアッテネータ７６に
向け出力する。これにより、プログラマブルアッテネー
タ７６は、リミッター７４から図３（ｆ）に示すように
出力される路面抵抗を表す電圧を、入力される減衰率に
基づき減衰制御し、これを所定の速度をｖ、加速度α、
路面状態を表す係数μ及びステアリング角速度ωの条件
のもとで発生する路面抵抗として加算器５６に向け出力
する。

【００４０】このようにして、実施例の路面抵抗演算回
路５２は、ステアリングの回転角速度や、車両の走行速
度、加速度、路面状態に応じて随時変化する路面抵抗を
良好にシュミレートし、演算出力することができる。

【００４１】また、前記振動演算回路５４は、車両の走
行状態によって、ステアリングに振動として作用する反
力を演算出力するものである。このような振動は、例え
ば車両が高速走行した際に発生し、またエンジンがノッ
キングを起したり、さらには車両が何かにぶつかった時
にも発生する。このため、実施例の振動演算回路５４は
、２０Ｈｚの矩形波を発生する高速運転用発振器９０と
、この発振出力の振幅を高、中、底の振幅を持つ３種類
の発振信号に変換出力するアッテネータ９２と、１０Ｈ
ｚの矩形波を発生するノッキング及び衝撃用発振器８４
と、この発振出力の振幅を高、やや高、やや低、低いの
振幅を持つ４種類の発振信号に変換出力するアッテネー
タ８６と、前記各アッテネータ９２，８６の出力を選択
出力するセレクタ８２と、このセレクタ８２の選択動作
を制御するセレクタ制御部８８とを含む。

【００４２】そして、セレクタ制御部８８は、車両の走
行速度ｖ、エンジン回転数Ｒに基づき、車両が高速走行
していると判断した場合には、アッテネータ９６から出
力される３種類の発振出力を適宜セレクタ８２に選択さ
せ、加算器５６に向け出力する。さらに、エンジンのノ
ッキング状態をシュミレートする場合や、車両が何かに
ぶつかった状態をシュミレートする場合には、アッテネ
ータ８６から出力される４種類の振幅の発振出力から適
宜所定の信号をセレクタ８２に選択させ加算器５６に向
け出力させる。

【００４３】このようにして、実施例の振動演算回路５
４は、高速走行時に発生する振動や、エンジンのノッキ
ング、車両が何かに衝突した際に発生する振動等を正確
にシュミレートし、加算器５６へ向け出力することが出
来る。

【００４４】加算器５６は、このようにして各演算回路
５０，５２，５４から演算出力される反力を加算し、バ
ッファ５８を介しサーボコントローラ６０へ向け出力す
る。

【００４５】これにより、サーボコントローラ６０は、
ステアリングに作用する復元力や、ステアリングを回転
操作した際作用する路面抵抗、さらには、各種状況の下
でステアリングに反力として作用する振動などを正確に
シュビレートするようサーボモータ３２を回転制御する
ことになるため、ドライバーは車両運転時にハンドル１
２を介し実際に路面等からステアリング１８に作用する
反力を体感することができ、実際の車両に近いステアリ
ング操作感覚を得ることができる。

【００４６】これに加えて、本実施例の反力演算回路４
８には、前記したようにレベルシフト回路９４が設けら
れ、このレベルシフト回路９４により、所定の操作方向
にハンドルが取られる状況をシュミレートしている。例
えば、実施例のようなドライビングシミュレータにおい
て、車両が傾いた路面を走行する場合や、車両がスピン
した状態をシュミレートするためには、このような場合
にハンドルが所定の操舵方向へ取られる状況を正確にシ
ュミレートする必要がある。このため、前記レベルシフ
ト回路９４は、ドライビングシミュレータの走行情報に
基づき、レベルシフター４２から出力される電圧Ｖ２　
を所定レベル分だけ随時プラスまたはマイナス方向へシ
フトするよう制御し、これによりステアリングが所定の
操舵方向へ取られる状況をシュミレートしている。

【００４７】本実施例は以上の構成からなり、次にその
作用を説明する。

【００４８】まず、ドライバーがシート１０に座り、ド
ライビングシミュレータの運転を開始すると、ドライビ
ングシミュレータの図示しないＣＰＵは、ブレーキ１４
やアクセル等の操作に応じて車両の走行速度、加速度を
演算すると共に、シミュレートする路面状態μを演算し
、さらにはディスプレイ１６上に車両のフロントウィン
ドから見た前方の景色を映し出していく。

【００４９】このとき、ハンドル１２、即ちステアリン
グ１８の操舵角θは操舵角検出部２８により検出され、
操舵角θに比例した電圧Ｖ２　が操舵角検出信号として
復元力演算回路５０，路面抵抗演算回路５２へ入力され
る。

【００５０】そして、復元力演算回路５０は、この操舵
角検出信号Ｖ２　と、図示しないＣＰＵで演算されたド
ライビングシミュレータの走行速度ｖ，加速度α、路面
状態μに基づき、車両直進方向（θ＝０）へ操舵角θを
復元しようとする復元力を演算し加算器５６へ向け出力
する。特に、本発明の装置では、ステアリング操舵角に
対し復元力が対数的に変化するように制御し、しかもこ
の復元力を車両の速度、加速度、路面状態μに応じて減
衰制御するため、操舵角θ、速度ｖ，加速度α、路面状
態μに基づき随時変化する復元力を正確にシュミレート
し、ステアリング１８に反力として与えることが出来る
。

【００５１】したがって、実施例の装置によれば、例え
ばドライバーがカーブなどでハンドル１２を所定の操舵
方向へ回している状態ではシャフト２４に復元力が実際
の車両と同様に反力して作用することになるため、あた
かも実際の車両を運転していると同様なステアリング操
作感を得ることが出来る。

【００５２】さらに、路面状態μに基づき減衰率を演算
することにより、ＣＰＵがシミュレートする路面状態、
例えば実際の雪道、ジャリ道等を走行している際と同様
なステアリング操作感を得ることが出来る。

【００５３】また、路面抵抗演算回路５２は、操舵角検
出信号Ｖ２　に基づきステアリング１８の回転方向及び
回転角速度を検出する。そして、この検出回転方向、回
転角速度と、図示しないＣＰＵが演算する車両の速度ｖ
、加速度α、路面状態μとに基づき、ステアリング１８
に反力として作用する路面抵抗を演算出力する。

【００５４】これにより、本実施例のドライビングシミ
ュレータによれば、例えば車両の車庫入れ、縦列駐車や
、車両走行時にステアリングを急激に回転操作した際等
にステアリング１８に作用する路面抵抗を正確にシュミ
レートして再現することができ、あたかも実際の車両で
このような車庫入れなどを行った時と同様なステアリン
グ感覚を体感することが出来る。

【００５５】さらに、実施例のドライビングシミュレー
タでは、車両が高速走行している場合や、ドライバーの
操作の不手際でエンジンがノッキングしたような状態、
さらには車両が何らかの障害物にぶつかった時の状態を
シュミレートするよう形成されている。

【００５６】実施例の振動演算回路５４は、ＣＰＵの演
算出力するこのような各種シュミレート情報をセレクタ
制御部８８に入力し、このセレクタ制御部８８を用いて
、セレクタ８２を介して選択出力される振動信号を制御
している。すなわち、振動演算回路５４は、車両が高速
走行する際に発生する振動を、走行速度ｖ、エンジン回
転数Ｒとに基づき演算し、該当する信号をアッテネータ
９２の出力から選択し、加算器５６に向け選択出力させ
る。さらに、エンジンがノッキングを起した時の状態を
シュミレートする場合には、アッテネータ８６の出力か
ら該当する信号を選択し、加算器５６へ向け出力させる
。さらには、車両が何かの障害物にぶつかった場合には
、アッテネータ８６の出力から該当する信号を選択し加
算器５６に向け出力させる。

【００５７】このようにして、実施例の振動演算回路５
４は、車両の高速走行時に発生する振動，ノッキング，
衝突時などに発生する振動を正確にシュミレートし、ス
テアリング１８に反力として与えることが出来るため、
ドライバーはこのような状況に於て、実際の車両と同様
な感覚でステアリング操作を行うことが可能となる。

【００５８】さらには、実施例のドライビングシミュレ
ータは、傾いた路面を走行している際にハンドルが取ら
れる状況や、車両がスピンした状態でハンドルが取られ
る状況をシュミレートするよう形成されている。実施例
のレベルシフト回路９４は、このような場合に図示しな
いドライビングシミュレータのＣＰＵから出力される制
御情報に基づき、レベルシフター４２から出力される信
号Ｖ２　の電圧を状況に応じてレベルシフトする。これ
により、このような状況のもとに於てステアリング１８
が所定の操舵方向へとられる状況を正確に再現すること
が出来る。

【００５９】このように、本実施例のドライビングシミ
ュレータによれば、ＣＰＵが演算する各種のドライビン
グ環境に於て、ステアリング１８に作用する各種の反力
を正確にシュミレートし、実際の車両に近い感覚でステ
アリング１８を操作できるように制御している。したが
って、ドライバーは実際の車両運転と同様の感覚でステ
アリング１８を操作することができ、自動車教習所に於
ける練習コースや、実際の路上を運転している状態をこ
のドライビングシミュレータ上で忠実に再現することが
可能となる。

【００６０】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で各種の変形実施
が可能である。

【００６１】例えば、前記実施例では反力演算回路４８
として、復元力演算回路５０、路面抵抗演算回路５２、
振動演算回路５４及びレベルシフト回路９４を全て含む
ものを例に取り説明したが、本発明はこれに限らず、必
要に応じてこれら各演算回路５０，５２，５４，９４の
いずれか１つまたは複数を任意に組合わせて反力演算回
路４８を構成することもできる。

【００６２】例えば、ハンドルがとられる状況をシュミ
レートする必要のないドライビングシミュレータでは、
レベルシフト回路９４を省略することができるまた、前
記実施例では、関数変換部６２として対数変換を行なう
ものを例にとり説明したが、本発明はこれに限らず、対
数を折れ線で近似する関数など、車両の定速走行を近似
できる関数ならば、必要に応じこれ以外の各種関数を用
いてもよい。

【００６３】また、前記実施例では、本発明を自動車教
習所用のドライビングシミュレータに適用した場合を例
に取り説明したが、本発明はこれに限らずこれ以外にド
ライビングゲーム用のドライビングシミュレータとして
も、またこれ以外の各種用途にも幅広く適用することが
可能である。

【００６４】また、前記実施例において、前記各減衰率
演算部６４，７８は、速度ｖ，加速度α，路面状態μの
各ファクタに基づき減衰率の演算を行う場合を例にとり
説明したが、この減衰率を決定する大きなファクタは速
度ｖであるため、必要に応じα，μ等のファクタを考慮
することなく、減衰率の演算を行うよう形成してもよい
。

【００６５】また、前記実施例では、回路各部をハード
ウエア的に構成した場合を例に取り説明したが、本発明
はこれに限らず、これらハードウエア各部を、それと同
様な機能を持つ様にソフトウエア的に構成することも可
能である。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ドライビングシミュレータ運転時に、ステアリングに復
元力として作用する反力を正確にシュミレートすること
が可能となる。

【００６７】また、請求項２の発明によれば、運転時に
ステアリングに各種振動として作用する反力を正確にシ
ュミレートすることができる。

【００６８】さらに、請求項３の発明によれば、ステア
リング操作した際、このステアリングに路面から路面抵
抗として作用する反力を正確にシュミレートすることが
可能となる。

【００６９】これに加えて請求項４の発明によれば、車
両走行時にハンドルが所定の操舵方向にとられるような
状態を正確にシュミレートすることができ、例えば傾い
た路面を走行しているときや、車両がスピンしたときな
どに於てハンドルが所定操舵方向にとられるようなステ
アリング感覚を正確にシュミレートすることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置に用いられるステアリング反力演
算回路図。

【図２】本発明が適用されたドライビングシミュレータ
の概略説明図。

【図３】（ａ）〜（ｆ）は、図１に示す回路各部の出力
波形説明図。

【符号の説明】

１８　　ステアリング ２８　　操舵角検出部 ３０　　負荷発生部 ４８　　反力演算回路 ５０　　復元力演算回路 ５２　　路面抵抗演算回路 ５４　　振動演算回路 ９４　　レベルシフト回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　車両走行時にステアリングに作用する
   反力を演算し、ステアリングに負荷として与えるドライ
   ビングシミュレータのステアリング反力発生装置におい
   て、ステアリングの操舵角を検出し、ステアリング操舵
   角検出信号として出力する操舵角検出手段と、ステアリ
   ング操舵角検出信号と、ドライビングシミュレータの走
   行速度とに基づき、ステアリングに作用する反力を演算
   する反力演算手段と、を含み、前記反力演算手段は、ス
   テアリング操舵角検出信号に基づき、操舵角を所定の関
   数で変換した関数信号を出力する関数変換部と、ドライ
   ビングシミュレータの走行速度に基づき、前記関数信号
   の減衰率を演算する減衰率演算部と、演算された減衰率
   に基づき、前記関数信号を減衰し復元力を表す信号とし
   て出力する減衰手段と、を有する復元力演算手段を含む
   ことを特徴とするドライビングシミュレータのステアリ
   ング反力発生装置。
2. 【請求項２】　　車両走行時にステアリングに作用する
   反力を演算し、ステアリングに負荷として与えるドライ
   ビングシミュレータのステアリング反力発生装置におい
   て、ステアリングの操舵角を検出し、ステアリング操舵
   角検出信号として出力する操舵角検出手段と、ステアリ
   ング操舵角検出信号と、ドライビングシミュレータの走
   行速度とに基づき、ステアリングに作用する反力を演算
   する反力演算手段と、を含み、前記反力演算手段は、ド
   ライビングシミュレータの走行速度およびエンジン回転
   数の少なくともいずれか一方に基づき、ステアリングに
   振動として作用する反力を演算する振動演算手段を含む
   ことを特徴とするドライビングシミュレータのステアリ
   ング反力発生装置。
3. 【請求項３】　　請求項１、２のいずれかにおいて、前
   記反力演算手段は、ステアリング操舵角検出信号からス
   テアリングの回転方向および角速度を求め、この回転方
   向および角速度に基づきステアリングに路面抵抗として
   作用する反力を演算する路面抵抗演算手段を含むことを
   特徴とするドライビングシミュレータのステアリング反
   力発生装置。
4. 【請求項４】　　請求項１〜３のいずれかにおいて、前
   記操舵角検出手段は、ステアリングの操舵角を検出し、
   ステアリング操舵角検出信号として操舵角に比例した電
   圧信号を出力するよう形成され、前記反力演算手段は、
   前記電圧信号を状況に応じ所定レベルシフトし、所定の
   操舵方向にハンドルが取られる状況を演算設定するレベ
   ルシフト手段を含むことを特徴とするドライビングシミ
   ュレータのステアリング反力発生装置。