JPH08117441A - 模擬ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実車に近いステアリング操作感覚をコンパク
トな構造で得る。 【構成】 ステアリングホイール（１）の回転操作に連
動して回転する回転部材（５）と、回転部材の接線方向
にスライドするスライド部材（９、１０）と、回転部材
とスライド部材とを連結するリンク部材（８）と、スラ
イド部材を付勢する付勢手段（１１）とを具備し、付勢
手段がスライド部材およびリンク部材を介して回転部材
を付勢することにより、ステアリングホイールの回転操
作力に略一定の操作反力を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドライビングゲーム機
等に使用される模擬ステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９に示すように、ステアリングの操作
反力とセンター位置への戻しとを、スプリングによって
行う模擬ステアリング装置が従来より知られている。

【０００３】図９において、ステアリングホイール１０
１は、ステアリングシャフト１０８の端部に固着されて
いる。ステアリングシャフト１０８はユニットアセンブ
リーケーシング１０６に回転自在に軸支され、中央部附
近にスプリング作動プレート１０２が固着されている。
スプリング作動プレート１０２の両端とユニットアセン
ブリーケーシング１０６との間には、引張スプリング１
０３ａおよび１０３ｂが掛け渡され、ステアリングホイ
ール１０１をセンター位置へ戻すように作用する。

【０００４】なお、ステアリングシャフト１０８の端部
にはステアリングエンドプレート１０４が固着され、ス
テアリングエンドプレート１０４がステアリングエンド
ストッパ１０５に係止されることでステアリングシャフ
ト１０８（ステアリングホイール１０１）の回転量が制
限される。ステアリングシャフト１０８（ステアリング
ホイール１０１）の回転量はステアリングポジションセ
ンサー１０７によって検出される。

【０００５】ステアリングシャフト１０８が回転角に応
じて引張スプリング１０３ａおよび１０３ｂによって直
接引っ張られるため、図９に示す模擬ステアリング装置
の操作反力は、図４にトルク特性Ｅで示すように、ステ
アリング回転量にほぼ比例して増大する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図９に示す従来の模擬
ステアリング装置では、次の様な欠点がある。

【０００７】操作反力が回転角とともに増加するため
に、一般的な実車の操作感覚と全く異なり、実車のセル
ファライニングトルクの操作反力と比較すると異質な感
覚になり易い。

【０００８】同様にスプリングが直接引っ張られるた
め、ステアリングがセンター位置に戻る際にスプリング
張力による角加速度が生じ、センター位置への収束が困
難となる。

【０００９】スプリングによる操作反力を操作角に対し
て増大する方向に使用するため、構造上ステアリングの
有効回転角度が小さく、実車の様な大きな回転角を出す
事は困難である。

【００１０】ステアリングのセンター位置への戻りトル
クが、ステアリング角度によるスプリング張力で比例的
に変化しているため、トルクコントロールユニットを使
った一定負荷による戻りスピードのコントロールが難し
い。即ち、センター戻りでのイナーシャの収束効果が出
にくい。

【００１１】ステアリングの回転ストップエンド時の操
作反力が機構上最大となり、スプリングの設定もここが
基準となるため、ステアリング中立附近での適度な反力
を得ることが難しい。

【００１２】単純な構造の割に大きなケーシング構造、
特に横方向に大きな構造となる点で改善余地があった。

【００１３】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
もので、実車に近いステアリング操作感覚をコンパクト
な構造で得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の模擬ステアリング装置は、ステアリングホ
イール（１）の回転操作に連動して回転する回転部材
（５）と、回転部材の接線方向にスライドするスライド
部材（９、１０）と、回転部材とスライド部材とを連結
するリンク部材（８）と、スライド部材を付勢する付勢
手段（１１）とを具備し、付勢手段がスライド部材およ
びリンク部材を介して回転部材を付勢することにより、
ステアリングホイールの回転操作力に略一定の操作反力
を付与するように構成されている。

【００１５】

【作用】上記構成の模擬ステアリング装置においては、
付勢手段がスライド部材およびリンク部材を介して回転
部材を付勢することにより、ステアリングホイールの回
転操作力に略一定の操作反力を付与するように構成した
ので、実車に近いステアリング操作感覚をコンパクトな
構造で得ることが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１７】図１は、本発明による模擬ステアリング装
置の一実施例を示す斜視図である。

【００１８】図１において、ステアリング１は、ステア
リングシャフト２の端部（右端）に固着されている。ス
テアリングシャフト２はユニットアセンブリーケーシン
グ１５に回転自在に軸支されている。ステアリングシャ
フト２の端部（左端）にはタイミングプーリー３が固着
されている。タイミングプーリー３の下側（図１）に
は、タイミングプーリー３と同様にしてタイミングプー
リー５が回転自在に軸支されている。タイミングプーリ
ー３とタイミングプーリー５にはタイミングベルト４が
掛け渡されている。なお、タイミングプーリー３の径は
タイミングプーリー５の径よりも小さくなるように設定
されている。また、タイミングプーリー５と同軸に設け
られたステアリングエンドプレート１３がステアリング
エンドストッパー１４に係止されることでタイミングプ
ーリー５（ステアリング１およびタイミングプーリー
３）が、片切りで約９０度の回転をするように制限され
ている。ステアリング１の回転は、タイミングプーリー
３を持つステアリングシャフト２を駆動する。これによ
り、後述するようにして、タイミングベルト４によって
タイミングプーリー５に操作力を伝達している。ステア
リングの回転は２つのタイミングプーリー３および５の
回転比によって設定されているので、片側に回して停止
するタイミングは、ステアリングエンドプレート１３が
ステアリングエンドストッパー１４に当たる時となる。
なお、タイミングプーリー５の回転量はステアリングポ
ジションセンサー１７によって検出される。

【００１９】タイミングプーリー５の表面にはタイミン
グプーリーステー６がネジ止め固定されている。タイミ
ングプーリーステー６の左右両端部からは、ロッドエン
ド７がそれぞれ垂下されている。ロッドエンド７の下端
にはスライドステーロッド８が固設され、スライドステ
ーロッド８には長穴８ａが形成されている。スライドス
テーロッド８の長穴８ａには、スライドベースプレート
９に形成されたピン９ａが挿通されている。スライドベ
ースプレート９は、スプリングユニット１１によって下
方向（図１）に付勢されながら、スライドレール１０上
を摺動する。このスプリングユニット１１の付勢力によ
って、ステアリング１をセンター位置へ戻すように作用
する。

【００２０】ステアリング１を操作したときの回転力
（矢印Ａ方向）は、タイミングプーリー５にセットされ
たタイミングプーリーステー６の両サイドのスライドス
テーロッド８のいずれか一方（右側）に伝達される。片
方（右側）のスライドステーロッド８がスライドベース
プレート９（右側）を引き上げる。スライドベースプレ
ート９はスライドレール１０に沿って直線運動を行い、
スプリングユニット１１（右側）を圧縮させる（図２参
照）。なお、ステアリング１を矢印Ａ方向に操作したと
きに、左側（図２）のスライドステーロッド８は図２の
左下方向に移動するが、ピン９ａが長穴８ａ内を摺動す
るだけなので、ステアリング１の回転力はスライドベー
スプレート９に伝達されない。

【００２１】図３に示すように、タイミングプーリー５
の回転によってスライドステーロッド８が引き上げられ
て、ロッドエンド７の位置がＡ’点からＢ’点に至る
と、タイミングプーリー５とスライドステーロッド８と
の間のモーメントアーム長は、ＬAからＬBに変化する。
ロッドエンド７の位置はタイミングプーリー５の回転中
心を中心とする円弧運動をする。従って、モーメントア
ーム長ＬA ＞ ＬB となるので、スライドベースプレー
ト９の動き（上方）でスプリングユニット１１の圧縮荷
重が増加しても、タイミングプーリー５に作用するトル
クは、モーメントアーム長が短く成ることで抑制され、
ほぼ一定に近づけることができる（図４参照）。

【００２２】このように、スライダークランク機構で、
ステアリング１がどの操作角度であっても操作反力がほ
ぼ一定のトルクでステアリングシャフト２に働くように
できる。更に、センター戻りの際の、回転トルク調整機
構として作用するパウダーブレーキ１６（図１）やトル
クコントローラー等をステアリングシャフト２に取り付
けることで、より実車に近い感覚を再現できる。ゲーム
装置以外に、自動車の教習用ドライブシュミレーション
としても使用可能である。なお、パウダーブレーキ１６
は、オイル式、グリス式、磁力式等のトルク調整機構と
の組合わせでも同様の効果が得られる。

【００２３】スプリングユニット１１の一端を取り付け
るスプリングユニットブラケット１２の取り付け孔１２
ａ（図１では５個）を選択することで、スライドレール
１０に対してスプリングユニット１１に角度を持たせる
ことができる。このように、スライドレール１０に対し
てスプリングユニット１１に角度を持たせることで、ス
プリングユニット１１の圧縮荷重を変化させてタイミン
グプーリー５のトルク特性を調整することができる。図
５は、スプリングユニット１１の傾斜角が中程度の場
合、即ち図１の中間位置の取り付け孔１２ａにスプリン
グユニット１１の一端を取り付けた場合のベクトル図で
ある。タイミングプーリー５のトルク特性は、図４に示
す特性Ａのようになる。図６は、スプリングユニット１
１の傾斜角がゼロの場合、即ち図１の左端の取り付け孔
１２ａにスプリングユニット１１の一端を取り付けた場
合のベクトル図である。タイミングプーリー５のトルク
特性は、図４に示す特性Ｂのようになる。

【００２４】図７は、スプリングユニット１１の傾斜角
が小の場合、即ち図１の左から２番目の取り付け孔１２
ａにスプリングユニット１１の一端を取り付けた場合の
ベクトル図である。タイミングプーリー５のトルク特性
は、図４に示す特性Ｃのようになる。図８は、スプリン
グユニット１１の傾斜角が大の場合、即ち図１の右端の
取り付け孔１２ａにスプリングユニット１１の一端を取
り付けた場合のベクトル図である。タイミングプーリー
５のトルク特性は、図４に示す特性Ｄのようになる。ス
プリングユニット１１の一端を取り付けるスプリングユ
ニットブラケット１２の取り付け孔１２ａの選択は、ト
ルク特性を調整する目的の他に、スプリングユニット１
１の経年変化に対応する目的でも使用される。

【００２５】スプリングユニット１１の取り付け角度の
調整は、スプリングユニットブラケット１２に取り付け
角度調整用ボルト穴を数箇所設け最適角度を選択するこ
とで実現される。その他、実車感覚をそれほど要求しな
い場合は、スプリングユニット１１ではなくスライドレ
ール１０上に圧縮コイルスプリングをセットアップする
か、またはスライドベースプレート９を下方より引っ張
りコイルスプリングにより引っ張っても同様にして実現
できる。

【００２６】なお、パウダーブレーキ１６との組合わせ
では、ステアリングをどの角度でも停止できるので、実
車のようにステアリング１を切ったままでの停止状態を
再現でき、教習用ドライブシュミレーションとして最適
である。

【００２７】以上で説明した実施例によれば、次の効果
が得られる。

【００２８】ステアリング回転数をタイミングプーリー
比によって選択する事ができ実車に近づける事が容易で
ある。（ギヤドライブノギヤ比でも同様）

【００２９】ステアリングの操作反力がスプリングのバ
ネレートに従わずにリンクによって一定近くに保たれる
ため、実車に近い感覚が得られ易い。

【００３０】スプリングユニットの取り付け部の片側を
移動させる事で、いろいろなセット角度が可能となり、
最適な分力をスライダークランク機構と合わせる事でさ
らに安定した実車感覚の操作反力を得られる。

【００３１】ステアリングの操作反力を一定に近づける
事が可能なため、センター戻りでの角加速度が今までよ
り小さくイナーシャを軽減できる。また、ステアリング
シャフトには安定した戻りトルクが発生することでパウ
ダーブレーキのようなトルク調整機構との組合わせが有
効に働き、操作反力とセンター戻しをアクティブに制御
し、より実車に近い感覚を作りだす事が可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明の模擬ステアリン
グ装置によれば、付勢手段がスライド部材およびリンク
部材を介して回転部材を付勢することにより、ステアリ
ングホイールの回転操作力に略一定の操作反力を付与す
るように構成したので、実車に近いステアリング操作感
覚をコンパクトな構造で得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による模擬ステアリング装置の一実施例
を示す斜視図である。

【図２】本発明による模擬ステアリング装置の一実施例
を示す正面図である。

【図３】本発明による模擬ステアリング装置の一実施例
を示す正面図である。

【図４】本発明による模擬ステアリング装置の一実施例
を示す特性図である。

【図５】本発明による模擬ステアリング装置の一実施例
を示すベクトル図である。

【図６】本発明による模擬ステアリング装置の一実施例
を示すベクトル図である。

【図７】本発明による模擬ステアリング装置の一実施例
を示すベクトル図である。

【図８】本発明による模擬ステアリング装置の一実施例
を示すベクトル図である。

【図９】従来の模擬ステアリング装置の一例を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１ ステアリング ２ ステアリングシャフト ３ タイミングプーリー ４ タイミングベルト ５ タイミングプーリー ６ タイミングプーリーステー ７ ロッドエンド ８ スライドステーロッド ８ａ 長穴 ９ スライドベースプレート ９ａ ピン １０ スライドレール １１ スプリングユニット １２ スプリングユニットブラケット １２ａ 取り付け孔 １３ ステアリングエンドプレート １４ ステアリングエンドストッパー １５ ユニットアセンブリーケーシング １６ パウダーブレーキ １７ ステアリングポジションセンサー １８ 筐体取付ブラケット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングホイール（１）の回転操作に
   連動して回転する回転部材（５）と、 前記回転部材の接線方向にスライドするスライド部材
   （９、１０）と、 前記回転部材と前記スライド部材とを連結するリンク部
   材（８）と、 前記スライド部材を付勢する付勢手段（１１）とを具備
   し、 前記付勢手段が前記スライド部材および前記リンク部材
   を介して前記回転部材を付勢することにより、前記ステ
   アリングホイールの回転操作力に略一定の操作反力を付
   与することを特徴とする模擬ステアリング装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記リンク部材は、前記回転部材に回転自在に軸支さ
   れ、前記付勢手段の付勢力に抗する方向にのみ前記スラ
   イド部材を移動させるように、前記スライド部材に摺動
   および回転自在に支持されることを特徴とする模擬ステ
   アリング装置。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記付勢手段が、スプリングで構成され、前記スライド
   部材を付勢する方向を変更可能にする付勢方向選択手段
   （１２ａ）を有することを特徴とする模擬ステアリング
   装置。