JP2008216332A - 運転模擬試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本物の車両を利用する運転模擬試験装置であって、本物の車両の運動をより正確に再現することが可能な運転模擬試験装置を提供する。
【解決手段】運転模擬試験装置１は、車体および複数の駆動輪を有する車両７と、車両を支持するために各駆動輪の下側に配置され、各駆動輪の回転に応じて水平軸回りに回転可能であると共に、各駆動輪の転舵に応じて上下軸回りに回動可能である回転体６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲと、車両を固定するために車体に取り付けられた固定装置１５Ｆ，１５Ｒと、車体から固定装置に付与される力を測定する測定装置１６Ｆ，１６Ｒと、測定装置により測定された力に基づいて、回転体の上下軸回りの回動を制御する制御装置１２と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、被験者の運転操作に応じて車両の運動を模擬する運転模擬試験装置に関する。

車両の開発や運転者の訓練などを目的として、被験者の運転操作に応じて車両の運動を模擬体感することができるドライビングシミュレータ（運転模擬試験装置）が知られている。例えば、従来技術に係るドライビングシミュレータが、下記の特許文献１および特許文献２に示されている。これらの従来文献には、本物の車両を利用するドライビングシミュレータが示されている。
特開２００１−９２３４３号公報 特開平６−２４９７５５号公報

しかしながら、特許文献１に係るドライビングシミュレータでは、本物の車両を支持する複数の車輪は、回転しないように固定されるため、本物の車両の運動を十分に再現できない、という問題がある。

また、特許文献２に係るドライビングシミュレータでは、本物の車両を支持する複数の車輪は、車輪の下に敷かれたベルト上に置かれ、車輪の回転は再現される。しかし、車輪が転舵した場合には、車輪の回転方向がベルトの回転方向に対してずれるため、本物の車両の運動を十分に再現できない、という問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、本物の車両を利用する運転模擬試験装置であって、本物の車両の運動をより正確に再現することが可能な運転模擬試験装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明に係る運転模擬試験装置は、車体および複数の駆動輪を有する車両と、車両を支持するために各駆動輪の下側に配置され、各駆動輪の回転に応じて水平軸回りに回転可能であると共に、各駆動輪の転舵に応じて上下軸回りに回動可能である回転体と、車両を固定するために車体に取り付けられた固定装置と、車体から固定装置に付与される力を測定する測定装置と、測定装置により測定された力に基づいて、回転体の上下軸回りの回動を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。

上述した運転模擬試験装置によれば、被験者が搭乗する車両は、固定装置により固定されており、駆動輪の下側に配置された回転体の上を走行する。この回転体は、水平軸回りに回転可能であると共に上下軸回りに回動可能であるため、各駆動輪の回転および転舵に対応できるようになっている。各駆動輪の転舵に応じて車体から固定装置に力が付与されるが、車体から固定装置に付与される当該力は測定装置により測定される。そして、制御装置は、測定装置により測定された力に基づいて、各駆動輪の転舵に対応するように、回転体の上下軸回りの回動を制御する。このように各駆動輪の転舵に応じて回転体が制御されるため、車両の運動をより正確に再現することができる。

上述した運転模擬試験装置において、制御装置は、測定装置により測定された力に基づいて、車両進行方向と車体ヨー角との差分であるスリップ角を演算し、当該スリップ角に応じて回転体の上下軸回りの回動を制御することが好ましい。この構成によれば、制御装置は、測定装置により測定された力に基づいて、車両進行方向と車体ヨー角との差分であるスリップ角を演算し、当該スリップ角を小さくするように回転体の上下軸回りの回動を制御する。このように各駆動輪の転舵に応じて回転体が制御されるため、車両の運動をより正確に再現することができる。

上述した運転模擬試験装置において、制御装置は、各駆動輪の駆動力を演算し、当該各駆動輪の駆動力に応じて回転体の水平軸回りの回動を制御することが好ましい。この構成によれば、制御装置は、各駆動輪の駆動力を演算し、各駆動輪の駆動力に相当する反力を各駆動輪に付与するように、回転体の水平軸回りの回転を制御する。このように各駆動輪の駆動力に応じて回転体が制御されるため、車両の運動をより正確に再現することができる。

上述した運転模擬試験装置において、回転体は、複数のローラにベルトを掛けて構成されることが好ましい。

上述した運転模擬試験装置において、固定装置は、車体のピッチ方向の動きおよびロール方向の動きが自由になるように車両を固定することが好ましい。この構成によれば、車体にはピッチ方向の動きおよびロール方向の動きが発生するため、車体のピッチ方向の動きおよびロール方向の動きを再現する機構を不要とすることができる。

例えば、固定装置は、車両前端の固定機構と、車両後端の固定機構とを含み、車両前端の固定機構は、車両前端で前後方向に延びるロッド、車両左前側で左右方向に延びるロッド、車両右前側で左右方向に延びるロッドを備え、車両後端の固定機構は、車両後端で前後方向に延びるロッド、車両左後側で左右方向に延びるロッド、車両右後側で左右方向に延びるロッドを備えるように構成されればよい。

本発明によれば、本物の車両を利用する運転模擬試験装置であって、本物の車両の運動をより正確に再現することが可能な運転模擬試験装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

本実施の形態では、本発明に係る運転模擬試験装置を、被験者の運転操作に応じて車両の運動を模擬するドライビングシミュレータに適用する。本実施の形態に係るドライビングシミュレータは、実車両が内部に設置されるドームを備え、ドームを並進運動するためのＸＹ並進機構、ドームをチルト運動するためのヘキサポッド、実車両を円旋回運動するためのターンテーブル、ドームの内部で実車両を固定するための固定装置と、実車両の各駆動輪の下に敷かれたフラットベルト装置を備えている。を備えている。

図１〜図７を参照して、本実施の形態に係るドライビングシミュレータ１について説明する。図１は、本実施の形態に係るドライビングシミュレータの全体を示す斜視図である。図２は、図１のドームの内部及びヘキサポッドを示す正面図である。図３は、本実施の形態に係るドライビングシミュレータの構成図である。図４は、固定装置を示す上面図である。図５は、フラットベルト装置を示す上面図であり、図６は、フラットベルト装置を示す側面図である。図７は、ドライビングシミュレータによる制御を示すブロック図である。

ドライビングシミュレータ１は、被験者の運転操作に応じて車両の運動状態を算出し、その算出した運動状態を被験者が体感できるようにドーム（実車両）に対して各種運動を行う。そのために、ドライビングシミュレータ１は、主なものとして、ドーム２、ＸＹ並進機構３、ヘキサポッド４、ターンテーブル５、フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲ、実車両７、スクリーン８、プロジェクタ９、スピーカ１０、データベース１１、コンピュータ１２を備えている。

なお、本実施の形態では、ドライビングシミュレータ１が特許請求の範囲に記載する運転模擬試験装置に相当し、フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲが特許請求の範囲に記載する回転体に相当し、コンピュータ１２が特許請求の範囲に記載する制御装置に相当する。

ドーム２は、略円筒形状であり、底面に円形状のターンテーブル５が設けられる。ターンテーブル５の上面には、実車両７の４輪の位置にそれぞれフラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲが設置され、この４個のフラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲによって実車両７が支持される。ドーム２内の実車両７の周りには、スクリーン８が設けられる。スクリーン８は、実車両７の前方、両側方、後方などに設けられる。また、ドーム２内の上方には、各スクリーン８に投影可能な位置及び角度でプロジェクタ９がそれぞれ設けられる。

ＸＹ並進機構３は、ドーム２をＸ方向及びＸ方向に直交するＹ方向にそれぞれ並進運動させるための機構である。ＸＹ並進機構３には、Ｘ方向に沿って６対のレール３ａが敷設され、各レール３ａの間にベルト３ｂがそれぞれ１本づつ設けられる。また、ＸＹ並進機構３には、６対のレール３ａの上にＹ方向に沿って１対のレール３ｃが配置され、レール３ｃの間にベルト３ｄが設けられる。レール３ｃは、レール３ａ上をＸ方向に沿って移動自在に設けられ、下部に６本のベルト３ｂが取り付けられている。レール３ｃ上には、ヘキサポッド４の台座となる移動台３ｅが配置される。移動台３ｅは、レール３ｃ上をＹ方向に沿って移動自在に設けられ、下面にベルト３ｄが取り付けられている。

６本のベルト３ｂは、Ｘ並進駆動モータ３ｆによってそれぞれ回転駆動され、レール３ｃをＸ方向に並進移動させる。Ｘ並進駆動モータ３ｆは、モータ制御部３ｇから駆動電流がそれぞれ供給されると、駆動電流に応じてそれぞれ回転する。モータ制御部３ｇは、コンピュータ１２からのＸ並進制御信号をそれぞれ受信すると、そのＸ並進制御信号に応じて駆動電流をそれぞれ供給する。ベルト３ｄは、Ｙ並進駆動モータ３ｈによって回転駆動され、移動台３ｅをＹ方向に並進移動させる。Ｙ並進駆動モータ３ｈは、モータ制御部３ｉから駆動電流が供給されると、駆動電流に応じて回転する。モータ制御部３ｉは、コンピュータ１２からのＹ並進制御信号を受信すると、そのＹ並進制御信号に応じて駆動電流を供給する。

ヘキサポッド４は、ドーム２をピッチ方向、ロール方向、ヨー方向にそれぞれチルト運動するための機構である。ヘキサポッド４は、６本の油圧シリンダ４ａを備えており、油圧シリンダ４ａが移動台３ｅとターンテーブル５の支持台５ａとの間に配設される。油圧シリンダ４ａは、油圧制御部４ｂから作動油圧がそれぞれ供給されると、作動油圧に応じてそれぞれ伸縮する。油圧制御部４ｂは、コンピュータ１２からのヘキサポッドシリンダ制御信号をそれぞれ受信すると、そのヘキサポッドシリンダ制御信号に応じて作動油圧をそれぞれ供給する。６本の油圧シリンダ４ａがそれぞれ伸縮することによって、ターンテーブル５（ドーム２）が移動台３ｅに対して三次元的に傾く。なお、図３には、油圧シリンダ４ａ及び油圧制御部４ｂを１個づつしか描いていないが、実際には６個づつある。

ターンテーブル５は、上下軸回りにドーム２（実車両７）を円旋回運動するための機構である。ターンテーブル５は、円形状であり、支持台５ａに対して回転自在に取り付けられている。支持台５ａの内部には、回転駆動モータ５ｂが設けられる。回転駆動モータ５ｂは、モータ制御部５ｃから駆動電流が供給されると、駆動電流に応じて回転してターンテーブル５を回転させる。モータ制御部５ｃは、コンピュータ１２からの回転制御信号を受信すると、その回転制御信号に応じて駆動電流を供給する。ターンテーブル５の周端部にはドーム２の側面が取り付けられるので、ターンテーブル５が回転するとドーム２全体が回転し、スクリーン８やプロジェクタ９なども回転する。

実車両７は、車体７ｄおよび４つの駆動輪７ｅを有する本物の車両であり、被験者が着座して各種運転操作を行うことができる。そのために、実車両７には、操作部７ａやメータ７ｂなどが装備されている。操作部７ａは、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール、シフトレバーなどから構成される。また、操作部７ａには、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイールの各操作量を検出するための各センサやシフトレバーのシフトポジションを検出するためのセンサが設けられている。操作部７ａの各センサでは、それぞれ検出した検出値を検出信号としてコンピュータ１２にそれぞれ送信する。また、操作部７ａのアクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール、シフトレバーには、操作反力発生部７ｃによって被験者が体感する操作反力が与えられる。操作反力発生部７ｃは、コンピュータ１２から操作反力信号をそれぞれ受信すると、各操作反力信号に応じて操作反力をそれぞれ発生させる。メータ７ｂは、スペードメータ、タコメータ、シフトポジションの表示部などから構成される。メータ７ｂでは、コンピュータ１２から各メータや表示部に対する各車両情報信号をそれぞれ受信すると、各車両情報信号に応じて各メータをそれぞれ駆動したり、表示部を表示する。

プロジェクタ９では、コンピュータ１２から画像信号をそれぞれ受信すると、各画像信号に応じて模擬画像（模擬走行路を走行した場合に車両内から見える景色の画像）を各スクリーン８にそれぞれ投影する。被験者は、スクリーン８に投影されている模擬画像を見ながら走行路や標識、信号、他車両、歩行者などの情報を取得し、その情報に応じた運転操作を行う。スピーカ１０では、コンピュータ１２から音信号を受信すると、各音信号に応じて模擬音（走行中に運転者に聞こえる音（排気音、エンジン音、風切音、ロードノイズなどを合成した音））を出力する。データベース１１は、模擬走行路を走行した場合の各走行位置における車両内から見える景色の画像情報、模擬走行路を走行した場合の道路情報（勾配、凹凸、路面摩擦係数など）、走行中に運転者に聞こえる音情報などを格納したデータベースであり、コンピュータ１２に接続される。

コンピュータ１２は、ドライビングシミュレータ１を統括制御するコンピュータである。コンピュータ１２では、車両運動算出、被験者に運転操作を体感させるための運転制御、プロジェクタ９による画像表示をするための画像処理、スピーカ１０から音出力するための音処理、ドーム２（実車両７）に対する各種運動するための駆動制御などを行う。

車両運動算出について説明する。コンピュータ１２では、操作部７ａの各センサからの検出信号を受信するとともに、データベース１１から模擬走行路において現在走行中の道路の環境情報を取り入れる。そして、コンピュータ１２では、一定時間毎に、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイールの各操作量やシフトポジション及び現在走行している道路の環境情報に基づいて、車体７ｄの運動方程式により模擬走行路を走行している車両の運動を算出する。車両の運動としては、車両に作用する加速度（直進走行の場合には前後加速度のみが発生、旋回走行の場合には前後加速度及び横加速度が発生）、車両のピッチ角、ロール角、ヨー角、車速、エンジン回転数などである。

運転制御について説明する。コンピュータ１２では、算出によって求めた車速やエンジン回転数及びシフトポジションなどを車両情報信号としてメータ７ｂに送信する。また、コンピュータ１２では、算出によって求めた車両の運動情報に基づいて、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール及びシフトレバーの各操作反力をそれぞれ算出し、各操作反力を操作反力信号として操作反力発生部７ｃにそれぞれ送信する。

画像処理について説明する。コンピュータ１２では、算出によって求めた車両の運動情報に基づいて、模擬走行路における現在の走行位置を算出する。そして、コンピュータ１２では、データベース１１から現在の走行位置における車両内から見える景色の画像情報を取得する。そして、コンピュータ１２では、取得した画像情報に基づいて各プロジェクタ９用の画像信号をそれぞれ生成し、各画像信号をプロジェクタ９にそれぞれ送信する。

音処理について説明する。コンピュータ１２では、データベース１１から走行中に運転者に聞こえる音情報を取り入れる。そして、コンピュータ１２では、取り入れた音情報に基づいて、車速や道路の環境情報などに応じて運転者に聞こえる合成音を生成し、その合成音を音信号としてスピーカ１０に送信する。

駆動制御について説明する。コンピュータ１２では、車両に作用する加速度が求められると、この加速度を目標加速度ｆ_ＡＡ（ｓ）とする。コンピュータ１２では、式（１）により目標加速度ｆ_ＡＡ（ｓ）に応じた並進模擬加速度ｆ_ＳＡ（ｓ）を算出するとともに、式（２）により目標加速度ｆ_ＡＡ（ｓ）に応じたチルト模擬加速度ｆ_ＴＡ（ｓ）を算出する。ＬＰ（ｓ）はローパスフィルタであり、ＨＰ（ｓ）はハイパスフィルタである。

さらに、コンピュータ１２では、式（３）によりチルト模擬加速度ｆ_ＴＡ（ｓ）からチルト角αを算出する。なお、９．８は、重力加速度である。

コンピュータ１２では、並進模擬加速度ｆ_ＳＡ（ｓ）を進行方向に応じてＸ方向の加速度とＹ方向の加速度に分解する。そして、コンピュータ１２では、Ｘ方向の並進模擬加速度からＸ方向の並進制御量を算出するとともに、Ｙ方向の並進模擬加速度からＹ方向の並進制御量を算出する。さらに、コンピュータ１２では、Ｘ方向の並進制御量を与えるために必要なＸ並進駆動モータ３ｆのモータトルクを算出し、Ｘ並進駆動モータ３ｆのモータトルクに応じてＸ並進制御信号を設定し、各Ｘ並進制御信号を対応するモータ制御部３ｇにそれぞれ送信する。また、コンピュータ１２では、Ｙ方向の並進制御量を与えるために必要なＹ並進駆動モータ３ｈのモータトルクを算出し、Ｙ並進駆動モータ３ｈのモータトルクに応じてＹ並進制御信号を設定し、Ｙ並進制御信号をモータ制御部３ｉに送信する。

また、コンピュータ１２では、チルト角αを与えるために必要なヘキサポッド４の各油圧シリンダ４ａのシリンダ長をそれぞれ算出する。さらに、コンピュータ１２では、各シリンダ長に応じてヘキサポッドシリンダ制御信号をそれぞれ設定し、各ヘキサポッドシリンダ制御信号を対応する油圧制御部４ｂにそれぞれ送信する。

コンピュータ１２では、車両のヨー角度ωが求められると、このヨー角度ωに応じた目標ヨー加速度ｆ_ｍＡ（ｓ）を演算し、目標ヨー加速度ｆ_ｍＡ（ｓ）に応じた模擬ヨー加速度ｆ_ｍＳ（ｓ）を演算する。コンピュータ１２では、模擬ヨー加速度ｆ_ｍＳ（ｓ）を与えるために必要な回転駆動モータ５ｂのモータトルクを算出し、回転駆動モータ５ｂのモータトルクに応じて回転制御信号を設定し、回転制御信号を対応するモータ制御部５ｃに送信する。

次に、図４〜図７を参照して、ドーム２の内部で実車両７を固定するための固定装置１５Ｆ，１５Ｒと、実車両７の各駆動輪の下に敷かれたフラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲの構成および制御方法について説明する。

図４には、ドーム２内を上から見た様子が示されている。ドーム２の中央には実車両７が配置されており、実車両７の前端および後端は固定装置１５Ｆ，１５Ｒにより固定されている。なお、本実施形態の固定装置１５Ｆ，１５Ｒによれば、車体７ｄのピッチ方向の動きおよびロール方向の動きが自由になるように実車両７は固定される。

実車両７の前端の固定装置１５Ｆは、実車両７をターンテーブル５に固定するための部材として、実車両７の前端の前方に立設された前後力支持柱１５Ｆｂと、実車両７の前端の左側方に立設された左側横力支持柱１５Ｆｃと、実車両７の前端の右側方に立設された右側横力支持柱１５Ｆｄとを備えている。そして、実車両７の前端の固定装置１５Ｆは、これら３本の支持柱１５Ｆｂ，１５Ｆｃ，１５Ｆｄに実車両７を固定するための部材として、実車両７の車体７ｄの前端の中央に固定されたユニバーサルジョイント１５Ｆａと、ユニバーサルジョイント１５Ｆａと前後力支持柱１５Ｆｂとを繋ぐロッド１５Ｆｅと、ユニバーサルジョイント１５Ｆａと左側横力支持柱１５Ｆｃとを繋ぐロッド１５Ｆｆと、ユニバーサルジョイント１５Ｆａと右側横力支持柱１５Ｆｄとを繋ぐロッド１５Ｆｇとを備えている。なお、本実施形態では、複数本のロッドを用いて実車両７を固定しているが、複数本のワイヤーを用いて実車両７を固定してもよい。

実車両７の前端の固定装置１５Ｆには、車体７ｄから前記固定装置１５Ｆに付与される力を測定するための測定装置１６Ｆが設けられている。車両前端で前後方向に延びるロッド１５Ｆｅに作用する圧縮力または引張り力を検出するための軸力センサと、車両左前側で左右方向に延びるロッド１５Ｆｆに作用する圧縮力または引張り力を検出するための軸力センサと、車両右前側で左右方向に延びるロッド１５Ｆｇに作用する圧縮力または引張り力を検出するための軸力センサとが設けられている。コンピュータ１２は、これらの軸力センサの検出値を取り込む。

実車両７の後端の固定装置１５Ｒは、実車両７をターンテーブル５に固定するための部材として、実車両７の後端の後方に立設された前後力支持柱１５Ｒｂと、実車両７の後端の左側方に立設された左側横力支持柱１５Ｒｃと、実車両７の後端の右側方に立設された右側横力支持柱１５Ｒｄとを備えている。そして、実車両７の後端の固定装置１５Ｒは、これら３本の支持柱１５Ｒｂ，１５Ｒｃ，１５Ｒｄに実車両７を固定するための部材として、実車両７の車体７ｄの後端の中央に固定されたユニバーサルジョイント１５Ｒａと、ユニバーサルジョイント１５Ｒａと前後力支持柱１５Ｒｂとを繋ぐロッド１５Ｒｅと、ユニバーサルジョイント１５Ｒａと左側横力支持柱１５Ｒｃとを繋ぐロッド１５Ｒｆと、ユニバーサルジョイント１５Ｒａと右側横力支持柱１５Ｒｄとを繋ぐロッド１５Ｒｇとを備えている。なお、本実施形態では、複数本のロッドを用いて実車両７を固定しているが、複数本のワイヤーを用いて実車両７を固定してもよい。

実車両７の後端の固定装置１５Ｒには、車体７ｄから固定装置１５Ｒに付与される力を測定するための測定装置１６Ｒが設けられている。車両後端で前後方向に延びるロッド１５Ｒｅに作用する圧縮力または引張り力を検出するための軸力センサと、車両左後側で左右方向に延びるロッド１５Ｒｆに作用する圧縮力または引張り力を検出するための軸力センサと、車両右後側で左右方向に延びるロッド１５Ｒｇに作用する圧縮力または引張り力を検出するための軸力センサとが設けられている。コンピュータ１２は、これらの軸力センサの検出値を取り込む。

図５には、実車両７および固定装置１５Ｆ，１５Ｒを取り外してから、ドーム２内を上から見た様子が示されている。実車両７の各駆動輪７ｅの下側には、フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲが設けられている。フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲは、各駆動輪７ｅに駆動力の反力を与えつつ、そのベルトを送るように制御される。各フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲの各々は、コンピュータにより個別に制御され、互いに異なる速度でベルトを送ることができる。

図６には、フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲを横から見た様子が示されている。フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲの前側には、モータ６ｆを内蔵したローラ６ｂが設けられており、フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲの後側には、前側と同径のローラ６ｃが設けられている。そして、実車両７の駆動輪７ｅを載せるベルト６ａは、２つのローラ６ｂ，６ｃに掛けられている。前側のローラ６ｂに内蔵されたモータが駆動されることにより、ベルト６ａが水平軸回りに回転し、ベルト６ａが送られる。なお、駆動輪７ｅをより確実に支持するためには、ベルト６ａの平面部分の下側に小型ローラを多数設ければよい。

また、上述したローラ６ｂ，６ｃやベルト６ａは、モータ６ｈを備えた小型ターンテーブル６ｄの上に載せられており、フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲは上下軸回りに回動可能に構成されている。実車両７の左前輪および右前輪を支持する２つのフラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲは、同じ角度β１で回動するように構成されている。また、実車両７の左後輪および右後輪を支持する２つのフラットベルト装置６ＲＬ，６ＲＲは、同じ角度β２で回動するように構成されている。なお、各フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲが、車両進行方向（車体の前後方向）に対してなすスリップ角β１，β２はスリップ角と呼ばれる。

なお、本実施形態では、実車両７の駆動輪が４つあるため、４つの駆動輪の各々に対応してフラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲが設けられているが、実車両７の駆動輪が２つの前輪のみである場合には、２つの前輪の各々に対応してフラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲが設けられてもよいし、実車両７の駆動輪が２つの後輪のみである場合には、２つの後輪の各々に対応してフラットベルト装置６ＲＬ，６ＲＲが設けられてもよい。また、本実施形態では、回転体はフラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲであるが、回転体は大径のローラであってもよい。

図７には、フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲの制御方法が示されている。図７にてブロックＢ１〜Ｂ６により示される処理がコンピュータ１２により実行されることにより、フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲが制御される。

以下の説明にて用いる記号の定義は、次のとおりである。
Ｗ：車両重量
Ｗｆ：前輪が支持する車両荷重
Ｗｒ：後輪が支持する車両荷重
Ｍ：車両慣性モーメント
Ｌ：車両全長
Ｆｘｆ：車両前端で前後方向に延びるロッドに作用する圧縮力または引張り力
Ｆｘｒ：車両後端で前後方向に延びるロッドに作用する圧縮力または引張り力
Ｆｙｆｌ：車両左前側で左右方向に延びるロッドに作用する圧縮力または引張り力
Ｆｙｆｒ：車両右前側で左右方向に延びるロッドに作用する圧縮力または引張り力
Ｆｙｒｌ：車両左後側で左右方向に延びるロッドに作用する圧縮力または引張り力
Ｆｙｒｒ：車両右後側で左右方向に延びるロッドに作用する圧縮力または引張り力
Ｖｂ：フラットベルト装置のベルト送り速度

ブロックＢ１の演算機能では、コンピュータ１２は、式（４）にしたがって実車両７に作用する前後力Ｆｘを演算し、式（５）にしたがって左右力Ｆｙを演算し、式（６）にしたがってヨー方向の回転モーメントＭｆを演算する。ブロックＢ１からブロックＢ２およびブロックＢ４に渡される情報Ｓ１は、実車両７に作用する前後力Ｆｘ、左右力Ｆｙ、ヨー方向の回転モーメントＭｆの情報を含む。

ブロックＢ２の演算機能では、コンピュータ１２は、式（７）にしたがって実車両７に作用する前後加速度Ｇｘを演算し、式（８）にしたがって左右加速度Ｇｙを演算し、式（９）にしたがってヨーレートＭｇを演算する。ブロックＢ２からブロックＢ３およびブロックＢ６に渡される情報Ｓ２は、実車両７に作用する前後加速度Ｇｘ、左右加速度Ｇｙ、ヨーレートＭｇの情報を含む。

ブロックＢ３の制御機能では、コンピュータ１２は、ＸＹ並進機構、ヘキサポッドおよびターンテーブル５を制御するための処理を行う。ＸＹ並進機構、ヘキサポッドおよびターンテーブル５の制御方法については、前述のとおりである。

ブロックＢ４の演算機能では、コンピュータ１２は、式（１０）にしたがって実車両７のヨー角αを演算し、式（１１）にしたがって車両進行方向角γを演算する。そして、コンピュータ１２は、式（１２）にしたがって実車両７のスリップ角β１，β２を演算する。ブロックＢ４からブロックＢ６に渡される情報Ｓ４は、実車両７のスリップ角β１，β２の情報を含む。

ブロックＢ５の演算機能では、コンピュータ１２は、実車両７に作用する走行抵抗を演算する。具体的には、コンピュータ１２は、式（１３）にしたがって空気抵抗力Ｆａを演算し、式（１４）にしたがって転がり抵抗力Ｆｏを演算する。なお、式（１３）においてｆａは空気抵抗力Ｆａを求めるための関数であり、式（１４）においてｆｏは転がり抵抗力Ｆｏを求めるための関数である。ブロックＢ５からブロックＢ６に渡される情報Ｓ４は、実車両７に作用する空気抵抗力Ｆａおよび転がり抵抗力Ｆｏの情報を含む。

ブロックＢ６の制御機能では、コンピュータ１２は、フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲを制御するための処理を行う。フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲを制御するために、コンピュータ１２は、式（１５）にしたがって左前輪の駆動力Ｆｔｆｌおよび右前輪の駆動力Ｆｔｆｒを演算する。また、コンピュータ１２は、式（１６）にしたがって左後輪の駆動力Ｆｔｒｌおよび右後輪の駆動力Ｆｔｒｒを演算する。

コンピュータ１２は、駆動力Ｆｔｆｌ，Ｆｔｆｒ，Ｆｔｆｌ，Ｆｔｆｒに応じた目標駆動力を演算し、目標駆動力に応じた模擬駆動力を演算する。コンピュータ１２は、模擬駆動力を与えるために必要なベルト送りモータ６ｆのモータトルクを算出し、ベルト送りモータ６ｆのモータトルクに応じて回転制御信号を設定し、回転制御信号を対応するモータ制御部６ｇに送信する。これにより、フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲは、水平軸回りに回転する。なお、図３には、ベルト送りモータ６ｆおよびモータ制御部６ｇを１個づつしか描いていないが、実際には４個づつある。

また、コンピュータ１２は、スリップ角β１，β２に基づいて、スリップ角β１，β２を減少させるようにベルト方向調節モータ６ｈを駆動するための回転制御信号を設定し、回転制御信号を対応するベルト方向調節モータ６ｈのモータ制御部６ｉに送信する。これにより、フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲは、上下軸回りに回動する。なお、図３には、ベルト方向調節モータ６ｈおよびモータ制御部６ｉを１個づつしか描いていないが、実際には４個づつある。

上述したドライビングシミュレータ１によれば、被験者が搭乗する実車両７は、固定装置１５Ｆ，１５Ｒにより固定されており、駆動輪７ｅの下側に配置されたフラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲの上を走行する。このフラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲは、水平軸回りに回転可能であると共に上下軸回りに回動可能であるため、各駆動輪７ｅの回転および転舵に対応できるようになっている。各駆動輪７ｅの転舵に応じて車体７ｄから固定装置１５Ｆ，１５Ｒに力が付与されるが、車体７ｄから固定装置１５Ｆ，１５Ｒに付与される当該力は測定装置１６Ｆ，１６Ｒにより測定される。そして、コンピュータ１２は、測定装置１６Ｆ，１６Ｒにより測定された力に基づいて、各駆動輪７ｅの転舵に対応するように、フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲの上下軸回りの回動を制御する。このように各駆動輪７ｅの転舵に応じてフラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲが制御されるため、実車両７の運動をより正確に再現することができる。よって、被験者の普段使用している車両が利用可能であるため、ドライビングシミュレータ１は被験者の普段どおりの運転を模擬することできる。

また、上述したドライビングシミュレータ１によれば、コンピュータ１２は、測定装置１６Ｆ，１６Ｒにより測定された力に基づいて、車両進行方向と車体ヨー角との差分であるスリップ角を演算し、当該スリップ角に応じてフラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲの上下軸回りの回動を制御する。この構成によれば、コンピュータ１２は、測定装置１６Ｆ，１６Ｒにより測定された力に基づいて、車両進行方向と車体ヨー角との差分であるスリップ角を演算し、当該スリップ角を小さくするようにフラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲの上下軸回りの回動を制御する。このように各駆動輪７ｅの転舵に応じてフラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲが制御されるため、実車両７の運動をより正確に再現することができる。

また、上述したドライビングシミュレータ１によれば、コンピュータ１２は、各駆動輪７ｅの駆動力を演算し、当該各駆動輪７ｅの駆動力に応じてフラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲの水平軸回りの回動を制御する。この構成によれば、コンピュータ１２は、各駆動輪７ｅの駆動力を演算し、各駆動輪７ｅの駆動力に相当する反力を各駆動輪７ｅに付与するように、フラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲの水平軸回りの回転を制御する。このように各駆動輪７ｅの駆動力に応じてフラットベルト装置６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲが制御されるため、実車両７の運動をより正確に再現することができる。

また、上述したドライビングシミュレータ１によれば、固定装置１５Ｆ，１５Ｒは、車体７ｄのピッチ方向の動きおよびロール方向の動きが自由になるように実車両７を固定する。この構成によれば、車体７ｄにはピッチ方向の動きおよびロール方向の動きが発生するため、車体７ｄのピッチ方向の動きおよびロール方向の動きを再現する機構を不要とすることができる。

本実施の形態に係るドライビングシミュレータの全体を示す斜視図である。 ドームの内部及びヘキサポッドを示す正面図である。 本実施の形態に係るドライビングシミュレータの構成図である。 固定装置を示す上面図である。 フラットベルト装置を示す上面図である。 フラットベルト装置を示す側面図である。 ドライビングシミュレータによる制御を示すブロック図である。

符号の説明

１…ドライビングシミュレータ、２…ドーム、３…ＸＹ並進機構、４…ヘキサポッド、５…ターンテーブル、６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲ…フラットベルト装置、７…実車両、７ｄ…車体、７ｅ…駆動輪、８…スクリーン、９…プロジェクタ、１０…スピーカ、１１…データベース、１２…コンピュータ、１５Ｆ，１５Ｒ…固定装置、１６Ｆ，１６Ｒ…測定装置

Claims (5)

1. 車体および複数の駆動輪を有する車両と、
   前記車両を支持するために前記各駆動輪の下側に配置され、前記各駆動輪の回転に応じて水平軸回りに回転可能であると共に、前記各駆動輪の転舵に応じて上下軸回りに回動可能である回転体と、
   前記車両を固定するために前記車体に取り付けられた固定装置と、
   前記車体から前記固定装置に付与される力を測定する測定装置と、
   前記測定装置により測定された力に基づいて、前記回転体の上下軸回りの回動を制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とする運転模擬試験装置。
2. 前記制御装置は、前記測定装置により測定された力に基づいて、車両進行方向と車体ヨー角との差分であるスリップ角を演算し、当該スリップ角に応じて前記回転体の上下軸回りの回動を制御することを特徴とする請求項１に記載の運転模擬試験装置。
3. 前記制御装置は、前記各駆動輪の駆動力を演算し、当該各駆動輪の駆動力に応じて前記回転体の水平軸回りの回動を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の運転模擬試験装置。
4. 前記回転体は、複数のローラにベルトを掛けて構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の運転模擬試験装置。
5. 前記固定装置は、前記車体のピッチ方向の動きおよびロール方向の動きが自由になるように前記車両を固定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の運転模擬試験装置。

Images