JP2000132083A - 車両用シミュレーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ステアリングシミュレータにより、実車走行デ
ータを要することなく多様な走行条件下でのシミュレー
ションができ、ドライビングシミュレータにより、特定
のステアリング装置による操舵反力の伝達を正確にシミ
ュレーションでき、そのステアリング装置や車輪の動き
を可視化でき、ステアリング装置の開発、設計の効率向
上に貢献できる汎用性の高い車両用シミュレーションシ
ステムを提供する。 【解決手段】操舵反力の伝達を含む車両挙動をシミュレ
ーションするドライビングシミュレータ１と、ステアリ
ング装置に操舵反力に相関する負荷が付与された状態を
シミュレーションするステアリングシミュレータ１００
とを備える。ドライビングシミュレータ１によりその伝
達がシミュレーションされる操舵反力に相関する負荷
を、ステアリングシミュレータ１００においてステアリ
ング装置に付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドライバーへの操
舵反力の伝達を含む車両挙動をシミュレーションするド
ライビングシミュレータと、ステアリング装置に操舵反
力に相関する負荷が付与された状態をシミュレーション
するステアリングシミュレータとを備える車両用シミュ
レーションシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ドライビングシミュレータとして、舵角
入力部を含む入力部と、その舵角入力部の操作反力を付
与するアクチュエータを含むアクチュエータと、そのア
クチュエータの制御部とを備え、その制御部が入力部の
操作により生成される信号に応じて記憶したプログラム
に従いアクチュエータを制御することで、操舵反力の伝
達を含む車両挙動のシミュレーションを行うものがあ
る。この際、その舵角入力部にアクチュエータにより操
作反力を付加することで、車両挙動の一つとしてドライ
バーへの操舵反力の伝達がシミュレーションされる。こ
のドライビングシミュレータによれば、実車走行を行う
ことなくドライバーに運転感覚を与え、車両の挙動やド
ライバーの挙動等を評価できる。

【０００３】ステアリングシミュレータとして、ステア
リング装置に接続される車輪を有する台車と、そのステ
アリング装置に台車を介して負荷を付与するアクチュエ
ータと、そのステアリング装置に操舵反力に相関する負
荷が付与されるように、そのアクチュエータを記憶した
プログラムに従い制御する制御部とを備え、ステアリン
グ装置に操舵反力に相関する負荷が付与された状態をシ
ミュレーションするものがある。このステアリングシミ
ュレータによれば、実車走行を行うことなく、実車搭載
前のプロトタイプのステアリング装置における負荷付与
時の特性を評価できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ステアリングシミュレ
ータにおいては、ステアリング装置に操舵反力に相関す
る負荷が付与されるが、その負荷は車速や舵角等の走行
状態に応じて異なる。そのため、多様な走行状態での負
荷を付与するためには、実車走行実験により膨大なデー
タを蓄積する必要があり、工数およびコストが増大す
る。

【０００５】また、ステアリング装置においては、例え
ば操舵力伝達系の粘性といった固有の属性に基づき操舵
反力の伝達特性が変化する。しかし、ドライビングシミ
ュレータは、アクチュエータにより操舵反力を模擬した
操作反力を付与するに過ぎないことから、そのようなス
テアリング装置の固有の属性を反映して操舵反力の伝達
特性を忠実に再現するのは困難であった。

【０００６】さらにドライビングシミュレータは、実際
のステアリング装置を用いるものではないので、車両挙
動のシミュレーション時における車輪のアラインメント
変化や、例えばラックピニオン式ステアリング装置にお
けるラックやタイロッドといった操舵力伝達系の構成要
素の動きを可視化できなかった。

【０００７】本発明は、上記問題を解決することのでき
る車両用シミュレーションシステムを提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本件発明の車両用シミュ
レーションシステムは、ドライビングシミュレータとス
テアリングシミュレータとを備える。そのドライビング
シミュレータは、舵角入力部を含む入力部の生成信号に
応じて、その舵角入力部の操作反力を付与するアクチュ
エータを含むドライビングシミュレータ側アクチュエー
タを制御することで、操舵反力の伝達を含む車両挙動を
シミュレーションする。そのステアリングシミュレータ
は、ステアリング装置に負荷を付与するステアリングシ
ミュレータ側アクチュエータを制御することで、そのス
テアリング装置に操舵反力に相関する負荷が付与された
状態をシミュレーションする。本発明の車両用シミュレ
ーションシステムは、ドライビングシミュレータにより
その伝達がシミュレーションされる操舵反力に相関する
負荷を、ステアリングシミュレータにおいてステアリン
グ装置に付与する手段を備える。

【０００９】この構成によれば、ドライビングシミュレ
ータは操舵反力の伝達をシミュレーションし、その操舵
反力に相関する負荷をステアリングシミュレータのステ
アリング装置に付与する。その操舵反力に相関する負荷
は、例えば車輪に上下方向に沿い作用する車輪の分担荷
重、車速、キングピン軸回りに作用するセルフアライニ
ングトルク等である。その負荷はドライビングシミュレ
ータの入力部の生成信号に応じて変化することから、ス
テアリングシミュレータにおいてステアリング装置に付
与される多様な走行状態での操舵反力に相関する負荷
を、実車走行実験により膨大なデータを蓄積することな
く得ることができる。

【００１０】そのステアリングシミュレータにおけるス
テアリング装置を、ドライビングシミュレータにおける
舵角入力部の操作に対応して操舵する手段と、そのステ
アリング装置の操舵反力に対応する操作反力を舵角入力
部に付与する手段とを備えるのが好ましい。

【００１１】これにより、舵角入力部を操作すると同時
にステアリング装置を操舵し、そのステアリング装置の
操舵反力に対応する操作反力を舵角入力部に付与できる
ので、ステアリングシミュレータにおけるステアリング
装置の操舵反力の伝達特性を、そのステアリング装置に
固有の属性を反映して忠実に再現できる。しかも、その
ステアリングシミュレータにおけるステアリング装置の
動きは、ドライビングシミュレータによってシミュレー
ションされる車両挙動に対応することから、車両挙動の
シミュレーションと同時に、車輪のアラインメント変化
や、操舵力伝達系の構成要素の動きを可視化できる。

【００１２】そのドライビングシミュレータは、オペレ
ータにより操作されることで信号を生成する舵角入力部
を含む入力部と、その舵角入力部の操作反力付加用アク
チュエータを含むドライビングシミュレータ側アクチュ
エータと、その入力部の操作に応じて操舵反力の伝達を
含む車両挙動がシミュレーションされるように、その入
力部の生成信号に応じてドライビングシミュレータ側ア
クチュエータを記憶したプログラムに従い制御する第１
制御部とを有し、そのステアリングシミュレータは、ス
テアリング装置に接続される車輪を有する台車と、その
ステアリング装置の操舵用アクチュエータと、そのステ
アリング装置の操舵反力の検出手段と、そのステアリン
グ装置に負荷を付与するステアリングシミュレータ側ア
クチュエータと、そのステアリング装置に操舵反力に相
関する負荷が付与された状態がシミュレーションされる
ように、ステアリングシミュレータ側アクチュエータを
記憶したプログラムに従い制御する第２制御部とを有
し、その第１制御部と第２制御部は互いに信号を授受可
能に接続され、そのステアリングシミュレータ側アクチ
ュエータは、ドライビングシミュレータによりその伝達
がシミュレーションされる操舵反力に相関する負荷をそ
のステアリング装置に付与するように、第１制御部から
送られる信号に応じて第２制御部によって制御され、そ
の操舵用アクチュエータは、その舵角入力部の操作に対
応してステアリング装置を操舵するように、第１制御部
から送られる舵角入力部の生成信号に応じて第２制御部
によって制御され、その操作反力付加用アクチュエータ
は、そのステアリング装置の操舵反力に対応する操作反
力を発生するように、第２制御部から送られる操舵反力
の検出信号に応じて第１制御部によって制御されるのが
好ましい。

【００１３】この構成によれば、第１制御部によりドラ
イビングシミュレータ側アクチュエータを制御すること
で、ドライビングシミュレータは操舵反力の伝達をシミ
ュレーションし、その操舵反力に相関する負荷をステア
リングシミュレータのステアリング装置に付与するよう
に、ステアリングシミュレータ側アクチュエータは第１
制御部から送られる信号に応じて第２制御部によって制
御される。すなわち、その操舵反力に相関する負荷は、
例えば車輪に上下方向に沿い作用する車輪の分担荷重、
車速、キングピン軸回りに作用するセルフアライニング
トルク等であり、これは第１制御部に記憶されるドライ
ビングシミュレーション用プログラムにより設定される
車両走行条件、第１制御部に入力される入力部の生成信
号、および第１制御部によりドライビングシミュレータ
側アクチュエータを制御するために演算される制御パラ
メータから求められる。すなわち、その操舵反力に相関
する負荷を、そのドライビングシミュレーション用プロ
グラムにより設定される車両走行条件、入力部の生成信
号、ドライビングシミュレータ側アクチュエータの制御
パラメータに対応する第１制御部からの信号により求め
ることができる。しかも、その入力部の生成信号とドラ
イビングシミュレータ側アクチュエータの制御パラメー
タは、ドライビングシミュレータのオペレータの操作に
より変化することから、多様な走行状態での操舵反力に
相関する負荷を、実車走行実験により膨大なデータを蓄
積することなく得ることができる。また、その操舵用ア
クチュエータは、その舵角入力部の操作に対応してステ
アリング装置を操舵するように、第１制御部から送られ
る舵角入力部の生成信号に応じて第２制御部によって制
御されるので、舵角入力部を操作すると同時にステアリ
ング装置を操作できる。そのステアリング装置の操舵反
力の検出信号に応じて操作反力付加用アクチュエータを
制御することで、その操舵反力に対応する操作反力を発
生する。よって、ドライビングシミュレータは、ステア
リングシミュレータに装着されるステアリング装置の操
舵反力の伝達特性を、そのステアリング装置に固有の属
性を反映して忠実に再現できる。さらに、そのステアリ
ングシミュレータにおけるステアリング装置の動きは、
ドライビングシミュレータによってシミュレーションさ
れる車両挙動に対応することから、車輪のアラインメン
ト変化や、操舵力伝達系の構成要素の動きを可視化でき
る。

【００１４】

【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に示す車両用シミュレーション
システムは、図２に示すドライビングシミュレータ１
と、図３に示すステアリングシミュレータ１００とを備
える。

【００１５】その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、映像表示部９、およ
び入力装置１０を備える。

【００１６】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。

【００１７】その本体２の作動用アクチュエータ３は複
数の電動シリンダにより構成され、各電動シリンダの一
端は支持プレート２ａにリンク接続され、他端は床上の
ベース１１にリンク接続される。各電動シリンダの伸縮
により本体２を任意方向に作動させることが可能とされ
ている。そのアクチュエータ３により本体２を作動させ
ることで、車両挙動として車体の動きがシミュレーショ
ンされる。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。

【００１８】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４
ａ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、オペレータによる操作部４
ａの回転操作角度に応じた操舵角信号を生成して制御装
置８に送る。そのトルクセンサ４ｃは、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制
御装置８に送る。

【００１９】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。この
アクチュエータ５により舵角入力部４に操作反力を作用
させることで、車両挙動として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。

【００２０】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とを有する。その
センサ６ｂは、オペレータによる操作部６ａの踏み込み
量に応じた駆動信号を制御装置８に送る。

【００２１】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とを有する。その
センサ７ｂは、オペレータによる操作部７ａの踏み込み
量に応じた制動信号を制御装置８に送る。

【００２２】その映像表示部９は、例えばＣＲＴディス
プレイ等の表示器により構成され、制御装置８から送ら
れる画像信号に応じた映像を表示する。

【００２３】上記ステアリングシミュレータ１００は、
フレーム状の本体１０１と左右車輪１０３を有する台車
１０５と、この台車１０５を支持する支持機構１０６を
備える。その車輪１０３にサスペンション１０２を介し
てステアリング装置１０４が接続される。

【００２４】そのステアリング装置１０４は、ステアリ
ングホイール１０７とステアリングギヤとを備える。そ
のステアリングギヤは、本実施形態では、ステアリング
ホイール１０７の回転運動をラックの車両幅方向移動に
変換する運動変換機構により構成され、そのステアリン
グホイール１０７の回転により両車輪１０３を転舵させ
る。なお、ステアリング装置１０４の型式は特に限定さ
れない。

【００２５】そのステアリング装置１０４を操舵するた
めステアリングホイール１０７の回転力を発生するアク
チュエータ１６１と、そのステアリング装置１０４の操
舵反力として操舵トルクを検出するトルクセンサ１６２
とが設けられている。ステアリング装置１０４が電動パ
ワーステアリング装置のように操舵補助力を発生するア
クチュエータと、操舵トルク検出用センサを有する場
合、そのアクチュエータとセンサを、その操舵用アクチ
ュエータ１６１とトルクセンサ１６２として利用するの
が好ましい。

【００２６】その支持機構１０６は板状の左右第１支持
プレート１２１を有する。上記左右車輪１０３は、ゴム
製タイヤと、このタイヤの内周に装着される金属製ホイ
ールとを有し、左右第１支持プレート１２１により個別
に支持される。すなわち、両第１支持プレート１２１の
上面それぞれが載置面１２１ａとされ、左方の第１支持
プレート１２１の載置面１２１ａに左方の車輪１０３が
載置され、右方の第１支持プレート１２１の載置面１２
１ａに右方の車輪１０３が載置される。本体１０１の後
部にはステアリング装置を介することなくサスペンショ
ンを介して後部左右車輪（図示省略）が取り付けられ、
その載置面１２１ａと同一高さの別の載置面上に載置さ
れる。なお、４輪操舵車両のシミュレーションを行う場
合、台車の後部の左右車輪にも前部左右車輪と同様にし
て負荷を付与するようにしてもよい。

【００２７】左右第１支持プレート１２１それぞれは左
右支持装置１１０により、上下方向軸中心に回転可能、
前後方向と左右方向に沿って移動可能に支持されてい
る。すなわち、各支持装置１１０は、図４の（１）に示
すように、上記第１支持プレート１２１を上下方向に沿
う軸１２２中心に回転可能に支持する第２支持プレート
１２３と、この第２支持プレート１２３をレール１２４
を介して台車１０５の左右方向に沿って移動可能に支持
する第３支持プレート１２５と、この第３支持プレート
１２５をレール１２６を介して台車１０５の前後方向に
沿って移動可能に支持する第４支持プレート１２７とを
有する。その第４支持プレート１２７が床等の固定側１
５０に取り付けられている。

【００２８】また、図４の（２）、（３）に示すよう
に、上記左右車輪１０３のタイヤ１０３ａの内周のホイ
ール１０３ｂを、各載置面１２１ａに固定可能な固定装
置１２９が設けられている。その固定装置１２９は、左
右一対の正面視Ｌ字形ブラケット１２９ａを有する。左
方のブラケット１２９ａが左方の車輪１０３のホイール
１０３ｂと載置面１２１ａにボルト１２９ｂにより連結
され、右方のブラケット１２９ａが右方の車輪１０３の
ホイール１０３ｂと載置面１２１ａにボルト１２９ｂに
より連結されることで、各ホイール１０３ｂは載置面１
２１ａに固定される。

【００２９】上記ステアリング装置１０４に操舵反力に
相関する負荷を台車１０５を介して付与するステアリン
グシミュレータ側アクチュエータを有する負荷付与機構
１１１が設けられている。この負荷付与機構１１１によ
り付与される負荷の大きさと方向は変更可能とされてい
る。その負荷付与機構１１１は左右第１負荷付与装置１
３０と左右第２負荷付与装置１４０とを有する。

【００３０】各第１負荷付与装置１３０は、第１支持プ
レート１２１から台車１０５の左右車輪１０３を介して
ステアリング装置１０４に負荷を付与する。すなわち、
各第１負荷付与装置１３０は、第１アクチュエータ１３
１と、第２アクチュエータ１３２と、第３アクチュエー
タ１３３を有する。各アクチュエータ１３１、１３２、
１３３は伸縮可能な油圧式アクチュエータにより構成さ
れ、伸縮することで加振機能を奏することもできる。な
お各アクチュエータは電動式でも良い。

【００３１】各第１アクチュエータ１３１のシリンダチ
ューブ１３１ａは第２支持プレート１２３に上下方向軸
１３１ｃ中心に揺動可能に連結され、移動ロッド１３１
ｂは第１支持プレート１２１に前記軸１２２から偏心し
た位置において上下方向軸１３１ｄ中心に相対回転可能
に連結され、前記軸１２２を通ることのない横方向に沿
って伸縮可能とされている。これにより、各第１アクチ
ュエータ１３１により第１支持プレート１２１それぞれ
を上下方向軸１２２中心に回転させるモーメントを付与
することで、各載置面１２１ａ上の車輪１０３それぞれ
に上下方向軸回りの負荷を付与できる。この負荷の方向
と大きさは各第１アクチュエータ１３１の駆動方向と駆
動力とに応じて変更できる。

【００３２】各第２アクチュエータ１３２のシリンダチ
ューブ１３２ａは第３支持プレート１２５に上下方向軸
１３２ｃ中心に揺動可能に連結され、移動ロッド１３２
ｂは第２支持プレート１２３に上下方向軸１３２ｄ中心
に揺動可能に連結され、台車１０５の左右方向（図４の
左右方向）に沿って伸縮可能とされている。各第３アク
チュエータ１３３のシリンダチューブ１３３ａは第４支
持プレート１２７に上下方向軸１３３ｃ中心に揺動可能
に連結され、移動ロッド１３３ｂは第３支持プレート１
２５に上下方向軸１３３ｄ中心に揺動可能に連結され、
台車１０５の前後方向（図４の上下方向）に沿って伸縮
可能とされている。これにより、各第２アクチュエータ
１３２により各第２支持プレート１２３を介して第１支
持プレート１２１それぞれを台車１０５の左右方向に沿
って移動させる横方向力を付与できる。各第３アクチュ
エータ１３３により各第２支持プレート１２３と各第３
支持プレート１２５を介して第１支持プレート１２１そ
れぞれを台車１０５の前後方向に沿って移動させる横方
向力を付与できる。よって、各第２、第３アクチュエー
タ１３２、１３３により各載置面１２１ａ上の車輪１０
３それぞれを介して、両横方向力の合力に対応する横方
向に沿う負荷をステアリング装置１０４に付与できる。
この負荷の方向と大きさは各第２、第３アクチュエータ
１３２、１３３の駆動方向と駆動力とに応じて変更でき
る。

【００３３】各第２負荷付与装置１４０は台車１０５の
各サスペンション１０２を介してステアリング装置１０
４に負荷を付与可能な第４アクチュエータ１４１を有す
る。各第４アクチュエータ１４１は上下方向に沿って伸
縮可能な油圧式アクチュエータにより構成され、伸縮す
ることで加振機能を奏することもできる。なお各アクチ
ュエータは電動式でも良い。各第４アクチュエータ１４
１は、シリンダチューブ１４１ａが固定側１５０に取り
付けられ、伸縮ロッド１４１ｂがサスペンション１０２
に接するものとされている。これにより、各第４アクチ
ュエータ１４１により、上下方向に沿ってサスペンショ
ン１０２を介して左右車輪１０３それぞれを載置面１２
１ａに押し付けることができる。その押し付けにより左
右車輪１０３それぞれを介してステアリング装置１０４
にサスペンション１０２を介して上下方向に沿う負荷が
付与され、その負荷は第４アクチュエータ１４１の伸縮
によって変化する。

【００３４】なお、左右車輪１０３それぞれを介して付
与される上下方向に沿う負荷を、サスペンション１０２
側からではなく第１支持プレート１２１側から付与する
ようにしてもよい。例えば、図３において２点鎖線で示
すように、左右支持装置１１０を上下方向に伸縮可能な
左右アクチュエータ１４１′により支持し、各アクチュ
エータ１４１′により各第１支持プレート１２１を介し
て左右車輪１０３それぞれを押し上げ、その押し上げに
よる各サスペンション１０２の上方への変位を固定側１
５０により受けられるようにする。

【００３５】上記第４アクチュエータ１４１の伸縮によ
り、左右車輪１０３を介してステアリング装置１０４に
付与される上下方向に沿う負荷が変化する。これによ
り、横加速度によるロール運動に基づき変化する負荷が
付与された状態をシミュレーションできる。また、路面
の粗さ変化やタイヤ構造の相違に基づく車輪と路面との
間の摩擦係数の変化は、各車輪の分担荷重と摩擦係数と
の積である摩擦抵抗の変化に対応する。その摩擦抵抗の
変化は車輪１０３を介してステアリング装置１０４に付
与される上下方向に沿う負荷の変化に対応する。よっ
て、各第４アクチュエータ１４１の伸縮により左右車輪
１０３に付与される上下方向に沿う負荷を変化させるこ
とにより、その摩擦係数に応じた負荷が付与された状態
をシミュレーションできる。また、操舵時において、各
第２アクチュエータ１３２による左右方向（図４の左右
方向）力と各第３アクチュエータ１３３による前後方向
（図４の上下方向）力の合力（トルク）を変更調整する
ことにより、あるいは、第１アクチュエータ１３１によ
る付与する上下方向軸まわりの負荷（トルク）を変更調
整することにより、その摩擦係数に応じた負荷が付与さ
れた状態をシミュレーションできる。すなわち、車輪と
路面との間の摩擦係数が小さい状態でシミュレートする
場合は、その合力（トルク）を小さくし、その摩擦係数
が大きな状態でシミュレートする場合は、その合力（ト
ルク）を大きくする。この場合、各第４アクチュエータ
１４１による上下方向の負荷を変更調整することを追加
してシミュレーションすることもできる。さらに、上記
固定装置１２９により各ホイール１０３ｂを載置面１２
１ａに固定することで、ゴム製タイヤ１０３ａの弾性の
影響を排除した状態で合力（トルク）を付与することも
できるので、その摩擦係数の変化による操舵特性の変化
をタイヤ１０３ａの弾性の影響を受けることなく知るこ
とができる。なお、そのようにアクチュエータ１３１、
１３２、１３３により付与されるトルクの変更調整に代
えて、タイヤ１０３ａのトレッド溝の深さや載置面１２
１ａの粗さを変更調整することで、その摩擦係数に応じ
た負荷が付与された状態をシミュレーションしてもよ
く、この場合、固定装置１２９によるホイール１０３ｂ
の載置面１２１ａへの固定はなされない。また、実際の
車両の操舵状態において車輪に作用するコーナリングフ
ォースの変化は、第１支持プレート１２１上の左右車輪
１０３それぞれに作用する横方向の負荷の変化に対応す
る。すなわち、図５は実際の車輪に作用する負荷を示す
もので、車両の進行方向（矢印ａで示す）に対して車輪
Ｔの回転面（２点鎖線ｂで示す）が滑り角θをなして操
舵されている状態では、その車輪Ｔにコーナリングフォ
ースＦが横方向に沿って作用し、また、セルフアライニ
ングトルクＭが上下方向軸回りに作用する。そして、左
右車輪１０３に付与される横方向の負荷は、各第２アク
チュエータ１３２により第１支持プレート１２１それぞ
れを台車１０５の左右方向に沿って移動させる横方向力
と、各第３アクチュエータ１３３により第１支持プレー
ト１２１それぞれを台車１０５の前後方向に沿って移動
させる横方向力の合力に対応する。この合力の大きさと
方向は、各第２、第３アクチュエータ１３２、１３３の
発生圧力を変化させることで任意に変更できる。よっ
て、各第２、第３アクチュエータ１３２、１３３の伸縮
により、変化するコーナリングフォースが付与された状
態をシミュレーションできる。また、実際の車両の操舵
状態において車輪に作用するセルフアライニングトルク
の変化は、第１支持プレート１２１上の左右車輪１０３
それぞれに作用するキングピン軸まわりのモーメントの
変化により対応する。すなわち、実際の車両の車輪に作
用するセルフアライニングトルクはキングピン軸回りに
作用する。そして、左右車輪１０３に付与される上下方
向軸１２２まわりの負荷は、各第１アクチュエータ１３
１により第１支持プレート１２１それぞれを上下方向軸
１２２中心に回転させるモーメントに対応する。このモ
ーメントの大きさと方向は、各第１アクチュエータ１３
１の駆動力を変更することで任意に変更できる。よっ
て、各第１アクチュエータ１３１の伸縮により、変化す
るセルフアライニングトルクが付与された状態をシミュ
レーションできる。

【００３６】図１に示すように、上記第１〜第４アクチ
ュエータ１３１、１３２、１３３、１４１と操舵用アク
チュエータ１６１とトルクセンサ１６２は、制御装置８
に接続される。また、その制御装置８に、その第１〜第
４アクチュエータ１３１、１３２、１３３、１４１のス
トロークを検知するストロークセンサ１３１′、１３
２′、１３３′、１４１′と、モニタ、外部記憶装置、
プリンタ等のデータ出力装置１５４が接続されている。

【００３７】その制御装置８は、ドライビングシミュレ
ータ１を制御する第１制御部２１と、ステアリングシミ
ュレータ１００を制御する第２制御部２２とを有する。
その第１制御部２１と第２制御部２２は、それぞれコン
ピュータにより構成され、互いに信号を授受可能にイン
ターフェイスを介して接続される。なお、その第１制御
部２１と第２制御部２２を、両制御部２１、２２の機能
を奏する１台のコンピュータから構成してもよい。

【００３８】その第１制御部２１はドライビングシミュ
レーション用プログラムを記憶し、ドライビングシミュ
レータ側アクチュエータ３、５を上記入力部４、６、７
の生成信号に応じてそのプログラムに従い制御する。す
なわち、そのプログラムにより設定される車両重量、車
輪と接地面との間の摩擦係数等の設定条件と、上記入力
部４、６、７により生成された操舵角信号、操舵トルク
信号、駆動信号、制動信号とに応じて、ドライビングシ
ミュレータ側アクチュエータ３、５の制御パラメータを
演算する。その制御パラメータとして、例えば車両の前
後方向速度、前後方向加速度、横方向速度、横方向加速
度、ヨーレート、セルフアライニングトルク、コーナリ
ングフォース、走行距離、操舵方向等が求められるが、
これらに限定されるものではない。その制御パラメータ
の算出は、実車走行試験におけるデータに基づき、公知
の演算式を用いて行えばよい。

【００３９】その第２制御部２２は、記憶したステアリ
ングシミュレーション用プログラムに従いステアリング
シミュレータ側アクチュエータ１３１、１３２、１３
３、１４１を制御し、これにより、ステアリング装置１
０４に操舵反力に相関する負荷が付与された状態をシミ
ュレーションする。そのため、先ず第２制御部２２は、
ドライビングシミュレータ１によりその伝達がシミュレ
ーションされる操舵反力に相関する負荷を、第１制御部
２１から送られる信号に応じて求める。すなわち、その
第１制御部２１から、上記ドライビングシミュレーショ
ン用プログラムにおける設定条件、入力部４、６、７か
らの入力信号値、および第１制御部２１により演算され
た制御パラメータに対応する信号が、第２制御部２２に
送られる。その第１制御部２１から送られる信号は操舵
反力に相関する負荷を求めるために用いられるもので、
例えば車輪１０３に上下方向に沿い作用する車輪１０３
の分担荷重やキングピン軸回りに作用するセルフアライ
ニングトルクであり、車輪１０３の分担荷重はドライビ
ングシミュレーション用プログラムにおける車両重量の
設定条件から、セルフアライニングトルクは制御パラメ
ータから求められる。

【００４０】次に、第２制御部２２は、その操舵反力に
相関する負荷に対応するストローク目標値を演算し、そ
のストローク目標値とストロークセンサによる第１〜第
４アクチュエータ１３１、１３２、１３３、１４１のス
トローク検出値との偏差をなくすように、第１〜第４ア
クチュエータ１３１、１３２、１３３、１４１をフィー
ドバック制御する。なお、ストロークセンサ１３１′、
１３２′、１３３′、１４１′に代えて、操舵反力に相
関する負荷に対応する第１〜第４アクチュエータ１３
１、１３２、１３３、１４１の駆動力を検知する駆動力
センサを第２制御部２２に接続するようにしてもよい。
そのような駆動力センサは、例えば第１支持プレート１
２１と第２支持プレート１２３との間に配置されて、第
１〜第４アクチュエータ１３１、１３２、１３３、１４
１により付与される駆動力を検出する公知の多軸センサ
により構成できる。この場合、第２制御部２２は、操舵
反力に相関する負荷に対応する駆動力目標値を演算し、
その駆動力目標値と駆動力センサによる駆動力検出値と
の偏差をなくすように、第１〜第４アクチュエータ１３
１、１３２、１３３、１４１をフィードバック制御す
る。すなわち、ステアリングシミュレータ側アクチュエ
ータ１３１、１３２、１３３、１４１は、ドライビング
シミュレータ１によりその伝達がシミュレーションされ
る操舵反力に相関する負荷をステアリング装置１０４に
付与するように、第１制御部２１から送られる信号に応
じて第２制御部２２によって制御される。これにより、
ステアリング装置１０４に操舵反力に相関する負荷、例
えば、上記のような横加速度によるロール運動によって
車輪に作用する負荷、路面の粗さ変化やタイヤ構造の相
違に基づく車輪と路面との間の摩擦係数の変化をきたす
負荷、コーナリングフォース、セルフアライニングトル
ク等が付与された状態がシミュレーションされる。すな
わち、実際の車両走行時における操舵反力に相関する負
荷に対応する負荷を、負荷付与機構１１１により台車１
０５を介して付与することで、実際の車両においてステ
アリング装置１０４に負荷が付与された状態をシミュレ
ーションできる。その負荷付与機構１１１により付与さ
れる負荷の大きさと方向が変更可能とされているので、
走行条件の変更に応じたシミュレーションができる。

【００４１】また、第２制御部２２は、ドライビングシ
ミュレータ１の操作部４ａの回転角度と同一角度だけス
テアリングホイール１０７が回転するように、第１制御
部２１から送られる舵角入力部４の角度センサ４ｂの生
成信号に応じて、操舵用アクチュエータ１６１を制御す
る。これにより、ステアリング装置１０４は舵角入力部
４の操作に対応して操舵される。

【００４２】上記第１制御部２１が、入力部４、６、７
の操作により生成される信号に応じてドライビングシミ
ュレータ側アクチュエータ３、５を制御することで、操
舵反力の伝達を含む車両挙動がシミュレーションされ
る。すなわち、第１制御部２１は、上記制御パラメータ
に応じて制御信号を出力することで上記本体作動用アク
チュエータ３を制御する。また、第１制御部２１は、操
作反力付加用アクチュエータ５を、第２制御部２２から
送られるステアリングシミュレータ１００のトルクセン
サ１６２により検出されるステアリング装置１０４の操
舵反力の検出信号に応じて制御する。すなわち、ドライ
ビングシミュレータ１の舵角入力部４の操作反力トルク
が、ステアリングシミュレータ１００のステアリング装
置１０４の操舵トルクに一致するように、操作反力付加
用アクチュエータ５が駆動される。これにより、そのス
テアリング装置１０４の操舵反力に対応する操作反力を
舵角入力部４に付与することで、ドライビングシミュレ
ータ１において、ステアリング装置１０４を操舵した場
合の操舵反力の伝達のシミュレーションを行うことがで
きる。また、第１制御部２１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を制御す
る。すなわち、シミュレートされる本体２の前後方向速
度、前後方向加速度、横方向速度、横方向加速度、ヨー
レート等が、その制御パラメータに対応するように本体
作動用アクチュエータ３が駆動され、車速、走行距離、
操舵方向等に応じて仮想風景が変化するように映像表示
部９に画像信号が出力される。

【００４３】上記ドライビングシミュレータ１およびス
テアリングシミュレータ１００によるシミュレーション
に際して、ドライビングシミュレータ１によりシミュレ
ーションされる車両挙動を示す振動波形や、ステアリン
グ装置１０４の特性を示す振動波形等がデータ出力装置
１５４に出力され、ステアリング装置の機構や構造の解
析や設計に利用される。

【００４４】上記構成によれば、第１制御部２１により
ドライビングシミュレータ側アクチュエータ３、５を制
御することで、ドライビングシミュレータ１は操舵反力
の伝達をシミュレーションし、その操舵反力に相関する
負荷をステアリングシミュレータ１００のステアリング
装置１０４に付与するように、ステアリングシミュレー
タ側アクチュエータ１３１、１３２、１３３、１４１は
第１制御部２１から送られる信号に応じて第２制御部２
２によって制御される。すなわち、その操舵反力に相関
する負荷は、例えば車輪１０３に上下方向に沿い作用す
る車輪１０３の分担荷重、車速、キングピン軸回りに作
用するセルフアライニングトルク等であり、これは第１
制御部２１に記憶されるドライビングシミュレーション
用プログラムにより設定される車両走行条件、第１制御
部２１に入力される入力部４、６、７の生成信号、およ
び第１制御部２１によりドライビングシミュレータ側ア
クチュエータ３、５を制御するために演算される制御パ
ラメータから求められる。すなわち、その操舵反力に相
関する負荷を、そのドライビングシミュレーション用プ
ログラムにより設定される車両走行条件、入力部４、
６、７の生成信号、ドライビングシミュレータ側アクチ
ュエータの制御パラメータに対応する第１制御部２１か
らの信号により求めることができる。しかも、その入力
部４、６、７の生成信号とドライビングシミュレータ側
アクチュエータの制御パラメータは、ドライビングシミ
ュレータ１のオペレータの操作により変化することか
ら、多様な走行状態での操舵反力に相関する負荷を、実
車走行実験により膨大なデータを蓄積することなく得る
ことができる。また、ステアリング装置１０４の操舵用
アクチュエータ１６１は、その舵角入力部４の操作に対
応してステアリング装置１０４を操舵するように、第１
制御部２１から送られる舵角入力部４の生成信号に応じ
て第２制御部２２によって制御されるので、舵角入力部
４を操作すると同時にステアリング装置１０４を操舵で
きる。そのステアリング装置１０４の操舵反力の検出信
号に応じて操作反力付加用アクチュエータ５を制御する
ことで、その操舵反力に対応する操作反力を舵角入力部
４に付与できる。よって、ドライビングシミュレータ１
は、ステアリングシミュレータ１００に装着されるステ
アリング装置１０４の操舵反力の伝達特性を、そのステ
アリング装置１０４に固有の属性を反映して忠実に再現
できる。さらに、そのステアリングシミュレータ１００
におけるステアリング装置１０４の動きは、ドライビン
グシミュレータ１によってシミュレーションされる車両
挙動に対応することから、車両挙動のシミュレーション
と同時に、車輪１０３のアラインメント変化や、操舵力
伝達系の構成要素の動きを可視化できる。

【００４５】なお、本発明は上記実施形態に限定されな
い。例えば、第１制御部と第２制御部を通信装置を介し
て接続したり、あるいは、第１制御部と第２制御部によ
りデータの読み書きができる共有メモリを設け、この共
有メモリを介して両制御部を接続してもよい。ステアリ
ングシミュレータとして、台車に実際にロール運動をさ
せたり、車輪を実際に回転させることができる公知のも
のを用いてもよい。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、ステアリングシミュレ
ータにより、実車走行データを要することなく多様な走
行条件下でのシミュレーションができ、ドライビングシ
ミュレータにより、特定のステアリング装置による操舵
反力の伝達を正確にシミュレーションでき、そのステア
リング装置や車輪の動きを可視化でき、ステアリング装
置の開発、設計の効率向上に貢献できる汎用性の高い車
両用シミュレーションシステムを提供できる。

【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
とステアリングシミュレータの構成説明図

【図２】本発明の実施形態のドライビングシミュレータ
の斜視図

【図３】本発明の実施形態のステアリングシミュレータ
の正面図

【図４】本発明の実施形態のステアリングシミュレータ
の（１）は要部の平面図、（２）は固定装置の正面図、
（３）は固定装置の側面図

【図５】車輪に作用する負荷の説明図

【符号の説明】

１ ドライビングシミュレータ ２ 本体 ３、５ 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 ２１ 第１制御部 ２２ 第２制御部 １００ ステアリングシミュレータ １０３ 車輪 １０４ ステアリング装置 １０５ 台車 １１１ 負荷付与機構 １６１ 操舵用アクチュエータ １６２ トルクセンサ

フロントページの続き (72)発明者 中野 史郎 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 (72)発明者 杉本 匡英 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3D032 CC48 CC50 DA03 DA15 DA23 DA28 DA29 DA33 DA46 DA92 DA93 EB11 EB12 EC22 GG20 9A001 HH32 JJ77 KK29 KK54

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 舵角入力部を含む入力部の生成信号に応
   じて、その舵角入力部の操作反力を付与するアクチュエ
   ータを含むドライビングシミュレータ側アクチュエータ
   を制御することで、操舵反力の伝達を含む車両挙動をシ
   ミュレーションするドライビングシミュレータと、 ステアリング装置に負荷を付与するステアリングシミュ
   レータ側アクチュエータを制御することで、そのステア
   リング装置に操舵反力に相関する負荷が付与された状態
   をシミュレーションするステアリングシミュレータと、 ドライビングシミュレータによりその伝達がシミュレー
   ションされる操舵反力に相関する負荷を、ステアリング
   シミュレータにおいてステアリング装置に付与する手段
   とを備える車両用シミュレーションシステム。
2. 【請求項２】 そのステアリングシミュレータにおける
   ステアリング装置を、ドライビングシミュレータにおけ
   る舵角入力部の操作に対応して操舵する手段と、 そのステアリング装置の操舵反力に対応する操作反力を
   舵角入力部に付与する手段とを備える請求項１に記載の
   車両用シミュレーションシステム。
3. 【請求項３】 ドライビングシミュレータとステアリン
   グシミュレータとを備え、 そのドライビングシミュレータは、オペレータにより操
   作されることで信号を生成する舵角入力部を含む入力部
   と、その舵角入力部の操作反力付加用アクチュエータを
   含むドライビングシミュレータ側アクチュエータと、そ
   の入力部の操作に応じて操舵反力の伝達を含む車両挙動
   がシミュレーションされるように、その入力部の生成信
   号に応じてドライビングシミュレータ側アクチュエータ
   を記憶したプログラムに従い制御する第１制御部とを有
   し、 そのステアリングシミュレータは、ステアリング装置に
   接続される車輪を有する台車と、そのステアリング装置
   の操舵用アクチュエータと、そのステアリング装置の操
   舵反力の検出手段と、そのステアリング装置に負荷を付
   与するステアリングシミュレータ側アクチュエータと、
   そのステアリング装置に操舵反力に相関する負荷が付与
   された状態がシミュレーションされるように、ステアリ
   ングシミュレータ側アクチュエータを記憶したプログラ
   ムに従い制御する第２制御部とを有し、 その第１制御部と第２制御部は互いに信号を授受可能に
   接続され、 そのステアリングシミュレータ側アクチュエータは、ド
   ライビングシミュレータによりその伝達がシミュレーシ
   ョンされる操舵反力に相関する負荷をそのステアリング
   装置に付与するように、第１制御部から送られる信号に
   応じて第２制御部によって制御され、 その操舵用アクチュエータは、その舵角入力部の操作に
   対応してステアリング装置を操舵するように、第１制御
   部から送られる舵角入力部の生成信号に応じて第２制御
   部によって制御され、 その操作反力付加用アクチュエータは、そのステアリン
   グ装置の操舵反力に対応する操作反力を発生するよう
   に、第２制御部から送られる操舵反力の検出信号に応じ
   て第１制御部によって制御される車両用シミュレーショ
   ンシステム。