JP2012173731A - ライディングシミュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】フットレスト（ステップ）が地面と接触したことを、音（擬似音）と振動（擬似振動）で操作者に認知させることができ、運転中の臨場感をより効果的に操作者に与えることができるライディングシミュレータを提供する。
【解決手段】ライディングシミュレータは、模擬車両１６の仮想空間上での仮想車両の仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉを算出する仮想ロール角算出手段２００と、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉと予め設定された第１所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｓとを比較する第１角度比較手段２０６とを有し、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが第１所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｓを超えた場合に、模擬車両１６のロール角を制御する直動アクチュエータ５０から模擬車両１６に対して振動を加える。この振動は、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが大きくなるにつれて大きくなるように設定される。
【選択図】図５

Description

本発明は、アクチュエータにより模擬車両の姿勢を制御する、自動二輪車や自転車等のライディングシミュレータに関する。

従来から、操作者（乗員）が各種操作可能な模型二輪車と、この模型二輪車の走行状態に係る走行路を含む所望の映像を表示するディスプレイとを組み合わせた二輪車用のライディングシミュレータが、遊技用として、あるいは二輪車の運転教育用として使用に供されている。

そして、従来では、ライディングシミュレータの旋回走行時において、フットレスト（ステップ）が地面と接触する際の音を擬似的に発生させる技術が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に記載の技術は、操作者にステップが地面と接触したことを知らせるために、接触音を擬似的に発生させ、さらに車速の変化に起因して接触音の音量を変化させることで、旋回中の運転状況をよりリアルに再現させるものである。

特開平５−８８６０５号公報

ところで、このようなライディングシミュレータでは、操作者はディスプレイの画面（運転画面）に表示されている自車の動き（客観視の場合）あるいは背景の動き（主観視の場合）や対向車等の動きを見ながら、次の動作を決定していくわけだが、運転画面に集中しすぎる状態等があると、擬似的に発せられる接触音に気づきにくいというおそれがあった。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、フットレスト（ステップ）が地面と接触したことを、実際の二輪車を運転している場合と同様に、振動（擬似振動）あるいは振動と音（擬似音）によって操作者に認知させることができ、運転中の臨場感をより効果的に操作者に与えることができ、しかも、別体の振動源等を設置する必要がなく、装置の高価格化、大型化を招来させることがないライディングシミュレータを提供することを目的とする。

［１］ 本発明の請求項１に記載のライディングシミュレータは、操作者（１４）による模擬車両（１６）の操作に基づいて走行状態を擬似体験させ、前記模擬車両（１６）の仮想空間上での仮想車両の仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）を算出する仮想ロール角算出手段（２００）を有するライディングシミュレータにおいて、前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）と予め設定された所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｓ）とを比較する角度比較手段（２０６）を有し、前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）が前記所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｓ）を超えた場合に、前記模擬車両（１６）のロール角を制御するアクチュエータユニット（２０）から前記模擬車両（１６）に対して振動を加え、前記振動は、前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）が大きくなるにつれて大きくなることを特徴とする。

［２］ 本発明の請求項２に記載のライディングシミュレータは、操作者（１４）による模擬車両（１６）の操作に基づいて走行状態を擬似体験させ、前記模擬車両（１６）の仮想空間上での仮想車両の仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）を算出する仮想ロール角算出手段（２００）を有するライディングシミュレータにおいて、前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）と予め設定された所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｓ）とを比較する角度比較手段（２０６）を有し、前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）が前記所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｓ）を超えた場合に、前記模擬車両（１６）のロール角及びピッチ角を制御するアクチュエータユニット（２０）から前記模擬車両（１６）に対して振動を加え、前記振動は、前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）が大きくなるにつれて大きくなることを特徴とする。

［３］ 請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載のライディングシミュレータにおいて、さらに、前記模擬車両（１６）をロール回動及びピッチ回動自在に支持ずる支持機構（２４）を有し、前記アクチュエータユニット（２０）は、前記模擬車両（１６）の前方に位置する左右一対の直動アクチュエータ（５０）を有し、前記模擬車両（１６）の動きは、前記左右一対の直動アクチュエータ（５０）で制御されることを特徴とする。

［４］ 請求項４に記載の発明は、請求項３記載のライディングシミュレータにおいて、前記模擬車両（１６）は基台（１２）上に配置され、前記直動アクチュエータ（５０）は、固定部材（５４）と、該固定部材（５４）に対して移動可能な可動部材（５２）とを有し、各前記固定部材（５４）の下端部は自由継手（５８）を介して前記基台（１２）に連結され、各前記可動部材（５２）の上端部は前記模擬車両（１６）に連結されていることを特徴とする。

［５］ 請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のライディングシミュレータにおいて、前記仮想ロール角算出手段（２００）は、ハンドルトルク検出手段（８２）により検出された前記操作者（１４）のハンドル操作に応じたステアリングトルクと、リーントルク検出手段（９４）により検出された前記操作者（１４）の体動移動に応じたリーントルクと、前記仮想車両の車速とに基づいて前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）を算出することを特徴とする。

［６］ 請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のライディングシミュレータにおいて、さらに、スピーカ（２８）を有し、前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）が前記所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｓ）を超えた場合に、前記スピーカ（２８）から模擬音を発生させることを特徴とする。

［７］ 請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のライディングシミュレータにおいて、前記所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｓ）よりも大きい第２の所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｃ）が予め設定され、前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）が前記第２の所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｃ）を超えた場合に、前記アクチュエータユニット（２０）から前記模擬車両（１６）に対して前記振動よりも振幅の大きい第２振動を加えることを特徴とする。

（１） 請求項１に係る本発明によれば、例えば模擬車両を模擬二輪車に適用し、前記所定角度を、仮想車両のフットレスト（ステップ）が地面に接触する角度に設定することで、仮想車両のフットレスト（ステップ）が地面に接触した段階で、模擬車両に振動を与えることができ、操作者にロールを傾けすぎたことを分かりやすく認知させることとができると共に、実走行に近い運転の臨場感を操作者に与えることができる。

また、振動を、ロール角を制御するアクチュエータユニットから模擬車両に加えるようにしたので、ステップやハンドル等に振動発生用のアクチュエータを別途設ける必要がなく、配線の引き回しのための作業の削減、コストの削減に有効である。特に、フットレスト（ステップ）が地面に接触するとき、というのは、模擬車両がロール動作している最中であり、このとき、ロール角を制御するアクチュエータユニットが駆動している状態なので、ロール角制御と振動制御とを速やかに、且つ、スムーズに行わせることができ、制御的にも良好な状態を作り出すことができる。

しかも、振動が仮想ロール角が大きくなるにつれて大きくなることで、より分かりやすく操作者へロールを傾けすぎた状況を認知させることができると共に、より実走行に近い運転の臨場感を操作者に与えることができる。

（２） 請求項２に係る本発明によれば、例えば模擬車両を模擬二輪車に適用し、前記所定角度を、仮想車両のフットレスト（ステップ）が地面に接触する角度に設定することで、仮想車両のフットレスト（ステップ）が地面に接触した段階で、模擬車両に振動を与えることができ、操作者にロールを傾けすぎたことを分かりやすく認知させることとができると共に、実走行に近い運転の臨場感を操作者に与えることができる。

また、振動を、ロール角及びピッチ角を制御するアクチュエータユニットから模擬車両に加えるようにしたので、ステップやハンドル等に振動発生用のアクチュエータを別途設ける必要がなく、配線の引き回しのための作業の削減、コストの削減に有効である。

しかも、振動が仮想ロール角が大きくなるにつれて大きくなることで、より分かりやすく操作者へロールを傾けすぎた状況を認知させることができると共に、より実走行に近い運転の臨場感を操作者に与えることができる。

さらに、この請求項２に係る本発明においては、ロール方向のみの振動だけでなく、ピッチ方向のみの振動や、ロール方向とピッチ方向とを合わせた振動を操作者に与えることができる。この場合、フットレスト（ステップ）が地面に接触して、模擬車両がロール動作している最中においては、ロール角及びピッチ角を制御するアクチュエータユニットが駆動している状態なので、ロール角制御、ピッチ角制御及び振動制御とを速やかに、且つ、スムーズに行わせることができ、制御的にも良好な状態を作り出すことができる。

（３） 請求項３に係る本発明によれば、軸そのものをアクチュエータ等で回さないことから、出力の小さい直動アクチュエータで模擬車両の動きを制御することができる。

（４） 請求項４に係る本発明によれば、可動部材が固定部材に対して移動することにより、模擬車両の姿勢を変化させることができる。例えば、２つの可動部材が同一方向に移動すれば、模擬車両は基台に対してピッチ動作を行い、一方の可動部材が他方の可動部材と反対方向に移動すれば、模擬車両は基台に対してロール動作を行うこととなる。

（５） 請求項５に係る本発明によれば、仮想ロール角がステアリングトルクと、リーントルクと車速とによって算出されることから、より実車に近い感覚で擬似体験させることができる。

（６） 請求項６に係る本発明によれば、振動に加えて、擬似音を発生させることで、より分かりやすく操作者へロールを傾けすぎた状況を認知させることができると共に、より実走行に近い運転の臨場感を操作者に与えることができる。

（７） 請求項７に係る本発明によれば、例えば模擬車両を模擬二輪車に適用し、前記第２の所定角度を、仮想車両が転倒する角度に設定することで、転倒したことを操作者に体感で認識させることができる。画面の表示や擬似音のみと比してより強く認識させることができる。

第１の実施の形態に係るライディングシミュレータ（第１シミュレータ）を一部省略して示す側面図である。 第１シミュレータを一部省略して示す斜視図である。 第１シミュレータの支持機構を一部破断して示す正面図である。 第１シミュレータの制御部及び操作部を示すブロック図である。 第１シミュレータの制御回路の構成、特に、模擬車両をロール動作させるための構成を示す機能ブロック図である。 第１シミュレータの制御回路の動作を示すフローチャート（その１）である。 第１シミュレータの制御回路の動作を示すフローチャート（その２）である。 第２の実施の形態に係るライディングシミュレータ（第２シミュレータ）の制御回路の構成、特に、模擬車両をロール動作及びピッチ動作させるための構成を示す機能ブロック図である。 実施例において、仮想車両の仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉに対応する模擬車両の基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏの関係の一例を示すグラフである。 実施例において、仮想車両の仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが毎秒１０°の角速度で大きくなっていった場合の全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔの変化を示すグラフである。 実施例において、仮想車両の仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが毎秒１０°の角速度で大きくなっていった場合の全ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｔの変化を示すグラフである。 実施例において、経過時間に対する全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔの変化と全ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｔの変化を示すグラフである。

以下、本発明に係るライディングシミュレータを例えば自動二輪車用に適用した実施の形態例を図１〜図１２を参照しながら説明する。

先ず、第１実施の形態に係る自動二輪車用ライディングシミュレータ（以下、第１シミュレータ１０Ａと記す）は、図１及び図２に示すように、基台１２と、基台１２の上方に配置され、操作者１４が搭乗する模擬車両１６と、基台１２と模擬車両１６との間に配置され、模擬車両１６の姿勢を変化させ又は付勢力を与えるアクチュエータユニット２０と、アクチュエータユニット２０等を制御する制御部２２と、基台１２に対して模擬車両１６をロール方向Ｘ（図３参照）及びピッチ方向Ｙ（図１参照）にロール回動及びピッチ回動自在に支持する支持機構２４とを備える。さらに、第１シミュレータ１０Ａは、モニタ２６と、スピーカ２８とを備える。

模擬車両１６は、上端に操向自在なハンドル３０を設けたフロントコラム３２と、フロントコラム３２の下端から後方にのびる着座部３４とを備えている。

支持機構２４は、基台１２上に固定された台座３６と、台座３６上に、軸方向が模擬車両１６の長手方向に沿うように配されたロール軸３８と、該ロール軸３８上に、軸方向が模擬車両１６の幅方向に沿うように配されたピッチ軸４０とを有する。ロール軸３８は、台座３６上に一対の第１軸受け４２を介して回転自在に取り付けられている。ピッチ軸４０はロール軸３８に連結固定され、さらに一対の第２軸受け４４を介して着座部３４の下面に回転自在に取り付けられている。従って、模擬車両１６は、ロール軸３８を中心にロール方向（Ｘ方向）に回動し、ピッチ軸４０を中心にピッチ方向（Ｙ方向）に回動するようになっている。

アクチュエータユニット２０は、フロントコラム３２の前方における左右対称の位置に配された一対の直動アクチュエータ５０を有する。各直動アクチュエータ５０は、電動モータを内蔵する可動部材５２と、可動部材５２に挿通した棒状の固定部材５４とを有する。このうち、各可動部材５２は、フロントコラム３２の前面部に回転自在に取り付けられたブラケット５６に例えば自由継手等を介して回転自在に連結されている。各固定部材５４の下端は、自由継手５８（ユニバーサルジョイント）を介して基台１２に連結されている。各直動アクチュエータ５０は、可動部材５２内に固定部材５４に螺合するナットを軸支し、電動モータによりナットを回転させることで固定部材５４と可動部材５２とが軸方向に相対移動するように構成されている。

そして、一対の直動アクチュエータ５０の可動部材５２を共に上動又は下動させると、模擬車両１６にピッチ軸４０を支点にした前上り又は前下りの回動、すなわち、ピッチ動作が与えられる。また、各直動アクチュエータ５０の可動部材５２を互いに上下反対方向に移動させると、模擬車両１６にロール軸３８を支点にした横方向の回動、すなわち、ロール動作が与えられる。これにより、操作者１４によるアクセル操作やブレーキ操作に応じてピッチ動作を与えると共に、操作者１４の体重移動に応じてロール動作を与えることにより、操作者１４に実車走行時と同様の車体挙動を体感させることができる。なお、直動アクチュエータ５０は、シリンダを用いた流体圧式のものに構成してもよい。

次に、第１シミュレータ１０Ａの制御部２２及び操作部６２について図４を参照しながら説明する。

制御部２２は、コンピュータ等の制御回路６４と、ＣＧＩ発生装置６６とを有する。ＣＧＩ発生装置６６は、制御回路６４から伝達される情報（入力情報）等を用いてモニタ２６に動体（例えば、他車両）および静体（例えば、風景、走行路）の動きのパターンを迅速に表示する。すなわち、操作者１４による擬似車両１６の操作に基づいて仮想空間上を走行する仮想車両から見た背景画像（例えば他車両、風景、走行路等）の動きを表示する。

制御回路６４から伝達される情報とは、基本的には、模擬車両１６の挙動に係わる、現在位置データ、現在ヨーデータ、現在速度データ、現在加速度データ、現在ピッチ動データ、現在ロール動データであり、これらのデータ（現在の挙動情報データともいう）が時々刻々入力されるのに応じて、ＣＧＩ発生装置６６は、予め記憶されている風景を含む走行路の映像情報を発生する。

操作部６２は、上述したハンドル３０のほか、フロントブレーキレバー７０、リヤブレーキペダル７２、アクセルであるスロットルグリップ７４、クラッチレバー７６、ハンドルスイッチ７８（ライディングスイッチ、ディマースイッチ、ウィンカースイッチ、スタータスイッチ、ホーンスイッチ、キルスイッチ等）、ギヤシフトペダル８０等を有する。

ハンドル３０は、ハンドルトルクセンサ８２とステアリングモータ８４の回転軸とに直結されている。制御回路６４は、このハンドルトルクセンサ８２の出力信号に基づき、ステアリングモータ８４を介して操作者１４のハンドル３０の回動操作に対応する反力を付与する。

また、操作部６２は、フロントブレーキレバー７０に連結されたフロントブレーキ圧センサ８６、リヤブレーキペダル７２に連結されたリヤブレーキ圧センサ８８、スロットルグリップ７４に連結されたアクセル開度センサ９０、クラッチレバー７６に連結されたクラッチレバー角センサ９２、リーントルクセンサ９４、ギヤシフトペダル８０に連結されたギヤポジションスイッチ９６等を有する。

この操作部６２における各種センサ、ハンドルスイッチ７８並びにギヤポジションスイッチ９６がそれぞれ信号線を介してコネクタ９８の一端側に接続される。また、ハンドル３０のステアリングモータ８４と、アクチュエータユニット２０の各直動アクチュエータ５０が、それぞれ信号線を介してコネクタ１０２の一端側に接続される。

なお、第１シミュレータ１０Ａには、例えば操作者１４による模擬運転を監視する制御卓１０４が接続されている。この制御卓１０４は、制御部２２に対してホストコンピュータとしても動作する第２制御部１０６を有する。この第２制御部１０６は、入力手段としてのキーボード１０８及びマウス１１０のほか、表示手段である液晶ディスプレイ等のモニタ１１２を備えている。例えば模擬運転中の操作者１４が見るモニタ２６の画面に表示される映像は、ＣＧＩ発生装置６６から通信線１１４を介して第２制御部１０６にも供給され、該第２制御部１０６に接続されたモニタ１１２の画面にも表示することが可能になっている。

そして、第１シミュレータ１０Ａの制御回路６４は、図５に示すように、模擬車両１６の仮想空間上での仮想車両のロール角（仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉ）を算出する仮想ロール角算出手段２００と、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉに対応した模擬車両１６のロール角（基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏ）を求める基本ロール角算出手段２０２と、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉと予め設定された少なくとも第１所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｓとを比較する第１角度比較手段２０６と、第１角度比較手段２０６からの比較結果に基づいてロール方向の振動角（第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｓ）を演算する第１振動ロール角演算手段２０８と、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉと予め設定された第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃとを比較する第２角度比較手段２１０と、第２角度比較手段２１０からの比較結果に基づいてロール方向の振動角（第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃ）を演算する第２振動ロール角演算手段２１２と、全体のロール角（全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔ）を求める全ロール角演算手段２１４と、擬似音生成手段２１６とを有する。

第１所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｓは、仮想車両のフットレスト（ステップ）が地面に接触する角度（例えば５０°）に設定され、例えば第１レジスタ２１８ａに格納される。第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃは仮想車両が転倒する角度（例えば５５°）に設定され、例えば第２レジスタ２１８ｂに格納される。

仮想ロール角算出手段２００は、ハンドルトルクセンサ８２からのステアリングトルクＴｓ（ｋｇ・ｍ）と、リーントルクセンサ９４からのリーントルクＴｌ（ｋｇ・ｍ）とに基づいて、ロール方向Ｘへの傾き速度（角速度）、いわゆるロールレートＲ＿ｖ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）を次の（１）式により求める。
Ｒ＿ｖ＝Ｔｓ×Ｋ１＋Ｔｌ×Ｋ２ ……（１）

ロールレートＲ＿ｖ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）は、ステアリングトルクＴｓ（ｋｇ・ｍ）に係数Ｋ１（ｄｅｇ／ｋｇ・ｍ・ｓｅｃ）を掛けた値に、リーントルクＴｌ（ｋｇ・ｍ）に係数Ｋ２（ｄｅｇ／ｋｇ・ｍ・ｓｅｃ）を掛けた値を加算した値として得られる。換言すれば、ロールレートＲ＿ｖが、ステアリングトルクＴｓとリーントルクＴｌに比例して変化するように構成している。

次に、ロール角（算出ロール角または計算ロール角ともいう。）Ｒ＿ａ（ｄｅｇ）を、次の（２）式により算出する。
Ｒ＿ａ＝Ｒ＿ａ＋Ｒ＿ｖ×Ｓ＿ｔｉｍｅ ……（２）

（２）式の左辺に示す算出されるロール角Ｒ＿ａは、この実施の形態では、テレビ信号の１フレーム又は１フィールドの時間、例えば１７ｍｓや３３ｍｓに設定されているサイクルタイムＳ＿ｔｉｍｅ（ｓｅｃ）毎に、（１）式で求めたロールレートＲ＿ｖにサイクルタイムＳ＿ｔｉｍｅを掛けた値（Ｒ＿ｖ×Ｓ＿ｔｉｍｅ）をその前回の値（右辺のロール角Ｒ＿ａ）に加算した値として計算される。すなわち、計算ロール角Ｒ＿ａは、サイクルタイムＳ＿ｔｉｍｅ毎に更新され、操作者１４のハンドル３０の操作量と体重移動量の時間積分値として算出される。

さらに、この仮想ロール角算出手段２００は、実際の二輪車において遠心力により発生するロール動作を仮想車両に正確に表現するために、次の（３）式により、仮想車両のロール角（仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉ）を計算するようにしている。
Ｒｏｌｌ＿ｉ＝Ｒ＿ａ＋Ｔｌ×Ｋ３＋Ｖ×Ｋ４ ……（３）

仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉ（ｄｅｇ）は、計算ロール角Ｒ＿ａに、体重移動により発生するリーントルクＴｌに比例したロール角分（Ｔｌ×Ｋ３）（Ｋ３は係数）と車速Ｖに比例したロール角分（Ｖ×Ｋ４）（Ｋ４は係数）とを加算した値として得られるようにしている。これにより、仮想空間上での仮想車両は実際の二輪車と同様の動きでロール動作することになる。

ここで、車速Ｖは、発生加速度ＧをサイクルタイムＳ＿ｔｉｍｅ毎に積分して求めることができる。発生加速度Ｇは、Ｇ＝（エンジントルク×ギヤレシオ−ブレーキ制動力）／車両重量（操作者１４の重量も含む）として計算することができる。この場合、エンジントルクは、スロットルグリップ７４によるスロットル開度とエンジン回転数に応じたトルクとしてエンジン特性から求めることができる。ギヤレシオは、ギヤポジションスイッチ９６から分かるギヤポジションとスプロケット比とから求められる。ブレーキ制動力は、フロントブレーキレバー７０の操作に応じたフロントブレーキ圧センサ８６の出力とリヤブレーキペダル７２の操作に応じたリヤブレーキ圧センサ８８の出力に基づき、各々ブレーキ力特性（ブレーキ圧とブレーキ力の対応関係）を参照して求めることができる。このようにして求めた発生加速度Ｇから、車速Ｖは、Ｖ＝１サイクルタイム前の車速＋Ｇ×Ｓ＿ｔｉｍｅ×９．８（ｍ／ｓ）として求めることができる。

基本ロール角算出手段２０２は、メモリ内に記憶されたロール角情報マップ２２０（仮想ロール角−基本ロール角の対応マップ）から仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉに対応した模擬車両１６のロール角（基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏ）を求める。ロール角情報マップ２２０は、予め実験等で代表的な仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉに対応した模擬車両１６の基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏを求めておき、求めた仮想ロール角が代表的な仮想ロール角でなかった場合は、直近の代表的な仮想ロール角に対応する基本ロール角に近似させて求める。

第１角度比較手段２０６は、仮想ロール角算出手段２００からの仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉと第１所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｓ及び第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃとを比較する。そして、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが第１所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｓより大きく、且つ、第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃ以下の場合に、仮想車両のフットレスト（ステップ）が地面に接触したものと判定し、例えば高レベル信号を出力する。仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが第１所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｓ以下あるいは第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃを超えている場合に、低レベル信号を出力する。

第１振動ロール角演算手段２０８は、第１角度比較手段２０６からの高レベル信号の入力に基づいて第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｓを以下の式（４）に基づいて演算する。
Roll_ms ＝ R1s×｜Roll_i−Roll_is｜×sin（ωs × t） ……（４）

ここで、Ｒ１ｓ×｜Ｒｏｌｌ＿ｉ−Ｒｏｌｌ＿ｉｓ｜は、振幅を決定するパラメータであり、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉと第１所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｓの差分に応じた振幅となる。Ｒ１ｓは係数であり、最大で０．２°程度の角度に対応した振幅になるように設定される。なお、ωｓはフットレスト（ステップ）が地面に接触した段階での角振動数を示し、ωｓ＝２πｆｓであって、振動数ｆｓは例えば１０Ｈｚ等が選択可能である。

また、第１振動ロール角演算手段２０８は、第１角度比較手段２０６からの低レベル信号の入力に基づいて第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｓを０とする。

第２角度比較手段２１０は、仮想ロール角算出手段２００からの仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉと第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃとを比較する。そして、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃより大きい場合に、仮想車両が過大ロールによって転倒したものと判定し、例えば高レベル信号を出力する。仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃ以下の場合に、低レベル信号を出力する。

第２振動ロール角演算手段２１２は、第２角度比較手段２１０からの高レベル信号の入力に基づいて第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃを以下の式（５）に基づいて演算する。
Roll_mc ＝ Rc×sin（ωc × t） ……（５）

ここで、Ｒｃは、振幅を決定する係数であり、例えば０．５°程度の角度に対応した振幅になるように設定される。ωｃは転倒を表現する角振動数を示し、ωｃ＝２πｆｃであって、振動数ｆｃは例えば１５Ｈｚ等が選択可能である。

第２振動ロール角演算手段２１２は、第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃを出力した時点ｔｃからタイマ２２４からのクロックを計数し、時点ｔｃからの経過時間が例えば１／（２×ｆｃ）となった時点ｔｄで第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃを０にする。すなわち、サイン波の半波長分の第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃを与える。

また、第２振動ロール角演算手段２１２は、第２角度比較手段２１０からの低レベル信号の入力に基づいて第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃを０とする。

全ロール角演算手段２１４は、基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏと第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｓと第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃとを加算して全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔを求め、該全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔを直動アクチュエータ５０に出力する。直動アクチュエータ５０は、供給された全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔに適合するように可動部材５２を移動させる。

擬似音生成手段２１６は、音源２２６の波形を第１振動ロール角演算手段２０８からの第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｓの波形に基づいて変調して第１擬似音を生成してスピーカ２８に出力する。また、擬似音生成手段２１６は、音源２２６の波形を第２振動ロール角演算手段２１２からの第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃの波形に基づいて変調して第２擬似音を生成してスピーカ２８に出力する。

次に、この第１シミュレータ１０Ａの動作について図６及び図７を参照しながら説明する。

先ず、図６のステップＳ１において、操作者１４のハンドル３０の操作によって発生するステアリングトルクＴｓをハンドルトルクセンサ８２により検出すると共に、操作者１４の体重移動によって発生するリーントルクＴｌをリーントルクセンサ９４により検出し、さらに、スロットルグリップ７４によるスロットル開度等の情報を取得して仮想車両の車速を得る。

ステップＳ２において、仮想ロール角算出手段２００は、ステアリングトルクＴｓ、リーントルクＴｌ、車速、各種係数とに基づいて、上述した式（１）〜（３）を演算して仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉを求める。

ステップＳ３において、基本ロール角算出手段２０２は、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉに対応した模擬車両１６のロール角（基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏ）を求める。

ステップＳ４において、第１角度比較手段２０６は、仮想ロール角算出手段２００からの仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉと第１所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｓ及び第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃとを比較する。仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが第１所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｓより大きく、且つ、第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃ以下の場合に、フットレスト（ステップ）が地面に接触したものと判定し、次のステップＳ６に進む。

ステップＳ５において、第１振動ロール角演算手段２０８は、第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｓを上述した式（４）に基づいて演算する。

ステップＳ６において、全ロール角演算手段２１４は、基本ロール角算出手段２０２からの基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏと第１振動ロール角演算手段２０８からの第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｓとを加算して全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔを求め、該全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔを直動アクチュエータ５０に出力する。

ステップＳ７において、直動アクチュエータ５０は、供給された全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔに適合するように可動部材５２を移動させる。この段階で、第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｓに基づく振動が発生することになる。

ステップＳ８において、擬似音生成手段２１６は、音源２２６の波形を第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍに基づいて変調してスピーカ２８に出力する。

ステップＳ８での処理が終了した段階、又はステップＳ４において仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが第１所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｓ以下あるいは第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃを超えていると判別された場合に図７のステップＳ９に進む。

図７のステップＳ９において、第２角度比較手段２１０は、仮想ロール角算出手段２００からの仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉと第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃとを比較する。仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃより大きい場合に、仮想車両が過大ロールによって転倒したものと判定し、次のステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０において、第２振動ロール角演算手段２１２は、第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃを上述した式（５）に基づいて演算する。

ステップＳ１１において、全ロール角演算手段２１４は、基本ロール角算出手段２０２からの基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏと第２振動ロール角演算手段２１２からの第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃとを加算して全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔを求め、該全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔを直動アクチュエータ５０に出力する。

ステップＳ１２において、直動アクチュエータ５０は、供給された全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔに適合するように可動部材５２を移動させる。この段階で、第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃに基づく振動が発生することになる。

ステップＳ１３において、擬似音生成手段２１６は、音源２２６の波形を第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃに基づいて変調してスピーカ２８に出力する。

ステップＳ１３での処理が終了した段階、又はステップＳ９において仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃ以下であると判別された場合にステップＳ１４に進み、終了要求（電源断等）があったか否かが判別される。

終了要求でないと判別された場合は、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。ステップＳ１〜ステップＳ１４の一連の処理は単位時間（例えばテレビ信号の１フレーム期間（１／６０ｓｅｃ）又は１フィールド期間（１／３０ｓｅｃ））ごとに繰り返され、仮想車両のフットレスト（ステップ）が地面に接触した段階から第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｓに基づく振動が発生すると共に、第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｓの波形に基づく第１擬似音が発生し、仮想車両がロール方向に過大に傾いて転倒した時点で第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃに基づく振動が発生すると共に、第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃの波形に基づく第２擬似音が発生することとなる。

そして、ステップＳ１４において、終了要求があったと判別された段階で、制御回路６４での処理が終了する。

上述のステップＳ１〜ステップＳ１４での処理が行われることで、以下のような動作が行われることになる。

すなわち、先ず、操作者１４が、ハンドル３０に設けられているアクセルとしてのスロットルグリップ７４やフロントブレーキレバー７０やクラッチレバー７６を操作することで、アクセル開度センサ９０の出力信号やフロントブレーキ圧センサ８６の出力信号及びクラッチレバー角センサ９２の出力信号が制御回路６４に供給される。また、リヤブレーキペダル７２を操作することで、リヤブレーキ圧センサ８８の出力信号が制御回路６４に供給される。さらに、クラッチレバー７６の操作に伴うギヤシフトペダル８０の操作により、ギヤポジションスイッチ９６のギヤポジション情報（ギヤ位置であり、例えば、５速のうちの１速又はニュートラル位置情報）が制御回路６４に供給される。

一方、模擬車両１６上で操作者１４の体重の移動方向や移動量が、リーントルクセンサ９４により検出され、その出力信号が制御回路６４に送られる。

これらの出力信号に基づいて、制御回路６４は、アクチュエータユニット２０を駆動制御すると共に、モニタ２６等を駆動制御する。

例えば、操作者１４がフロントブレーキレバー７０の操作を行い、ブレーキをかけると、フロントブレーキ圧センサ８６により検出されるブレーキ圧に応じて直動アクチュエータ５０が駆動されて模擬車両１６が前傾され、ブレーキング時の挙動が再現される。一方、スロットルグリップ７４の操作によりアクセルを急速に開いた場合も同様に、アクセル開度センサ９０により検出される開度に応じて直動アクチュエータ５０が駆動され、この直動アクチュエータ５０の作用下に模擬車両１６が後傾され、加速操作時の挙動が再現される。

また、操作者１４が体重移動を行うと、その体重の移動方向及び移動量と走行速度（車速）とに基づいて直動アクチュエータ５０が駆動され、模擬車両１６が車幅方向に傾動してコーナリング（旋回）時の挙動が再現される。このときの体重移動に伴って、体重移動方向にハンドル３０が切られる、すなわち、ステアリングが切られることになる。このとき、ハンドルトルクセンサ８２によりハンドル３０の操作量に応じたステアリングトルクが検出され、検出されたステアリングトルクに応じて制御回路６４によりステアリングモータ８４が駆動されて、ハンドル３０が切られる方向と反対方向の反力がハンドル３０に与えられ、実車によるものと同様の操縦感覚が実現される。

上述したような操作者１４の種々の操作が行われる際に、制御回路６４からリアルタイムに模擬車両１６の現在の挙動情報データがＣＧＩ発生装置６６に供給されることで、モニタ２６に模擬車両１６の走行状態に基づいた風景と他車両の映像を含む走行路の映像がリアルタイムで表示されるため、操作者１４は、実車によるものと同等の走行感覚を得ることができる。

そして、模擬車両１６の仮想空間上での仮想車両が上述したロール動作を行っている際に、フットレスト（ステップ）が地面に接触した段階で、第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｓに基づく振動が直動アクチュエータ５０の変位動作によって発生することとなる。その結果、操作者１４にロールを傾けすぎたことを分かりやすく認知させることとができると共に、実走行に近い運転の臨場感を操作者に与えることができる。特に、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉをステアリングトルクとリーントルクと車速とによって算出するようにしたので、より実車に近い感覚で擬似体験させることができる。

また、振動を、ロール角を制御する直動アクチュエータ５０から模擬車両１６に加えるようにしたので、ステップやハンドル等に振動発生用のアクチュエータを別途設ける必要がなく、配線の引き回しのための作業の削減、コストの削減に有効である。特に、フットレスト（ステップ）が地面に接触するとき、というのは、模擬車両１６がロール動作している最中であり、このとき、ロール角を制御するアクチュエータユニット２０が駆動している状態なので、ロール角制御と振動制御とを速やかに、且つ、スムーズに行わせることができ、制御的にも良好な状態を作り出すことができる。

しかも、振動が仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが大きくなるにつれて大きくなることで、より分かりやすく操作者１４へロールを傾けすぎた状況を認知させることができると共に、より実走行に近い運転の臨場感を操作者１４に与えることができる。

ロール軸等のような軸そのものをアクチュエータ等で回さないことから、出力の小さい直動アクチュエータ５０で模擬車両１６の動きを制御することができ、低消費電力化にも有利である。

アクチュエータユニット２０は、可動部材５２が固定部材５４に対して移動することにより、模擬車両１６の姿勢を変化させることができることから、例えば、２つの可動部材５２を同一方向に移動させることで、模擬車両１６にピッチ動作を行わせることができ、一方の可動部材５２を他方の可動部材５２と反対方向に移動させることで、模擬車両１６にロール動作を行わせることができる。

また、振動に加えて、擬似音を発生させるようにしたので、より分かりやすく操作者１４へロールを傾けすぎた状況を認知させることができると共に、より実走行に近い運転の臨場感を操作者に与えることができる。

第２角度比較手段２１０を設けて、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃより大きい場合に、仮想車両が過大ロールによって転倒したものと判定し、第２振動ロール角演算手段２１２において、第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｓよりも振幅の大きい第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃを求めて模擬車両１６に振動を与えるようにしたので、仮想車両が転倒したことを操作者１４に体感で認識させることができる。これは、画面の表示や擬似音のみと比してより強く認識させることができる。

次に、第２の実施の形態に係るライディングシミュレータ（以下、第２シミュレータ１０Ｂと記す）について図８を参照しながら説明する。

この第２シミュレータ１０Ｂの制御回路６４は、上述した第１シミュレータ１０Ａの制御回路６４とほぼ同様の構成を有するが、ピッチ角に関する手段が付加されている点で異なる。

ピッチ動作に関する手段は、図８に示すように、車速の変化に基づいて基本ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｏを算出する基本ピッチ角算出手段２３０と、第１角度比較手段２０６からの比較結果に基づいてピッチ方向の振動角（第１振動ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｓ）を演算する第１振動ピッチ角演算手段２３２と、第２角度比較手段２１０からの比較結果に基づいてピッチ方向の振動角（第２振動ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｃ）を演算する第２振動ピッチ角演算手段２３４と、ピッチ方向の全体の変位（全ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｔ）を求める全ピッチ角演算手段２３６とを有する。

基本ピッチ角算出手段２３０は、仮想車両の加減速運動に応じて、すなわち、車速の変化に応じて、その変化幅に対応した基本ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｏを算出する。車速が一定の場合は０となる。

第１振動ピッチ角演算手段２３２は、第１角度比較手段２０６からの高レベル信号の入力に基づいて第１振動ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｓを以下の式（６）に基づいて演算する。
Pit_ms ＝ P1s×｜Roll_i−Roll_is｜×sin（ωs × t） ……（６）

ここで、Ｐ１ｓ×｜Ｒｏｌｌ＿ｉ−Ｒｏｌｌ＿ｉｓ｜は、振幅を決定するパラメータであり、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉと第１所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｓの差分に応じた振幅となる。Ｐ１ｓは係数であり、最大で０．２°程度の角度に対応した振幅になるように設定される。

また、第１振動ピッチ角演算手段２３２は、第１角度比較手段２０６からの低レベル信号の入力に基づいて第１振動ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｓを０とする。

第２振動ピッチ角演算手段２３４は、第２角度比較手段２１０からの高レベル信号の入力に基づいて第２振動ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｃを以下の式（７）に基づいて演算する。
Pit_mc ＝ Pc×sin（ωc × t） ……（７）

ここで、Ｐｃは、振幅を決定する係数であり、例えば０．５°程度の角度に対応した振幅になるように設定される。

第２振動ピッチ角演算手段２３４は、上述した第２振動ロール角演算手段２１２と同様に、第２振動ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｃを出力した時点ｔｃからタイマ２２４からのクロックを計数し、時点ｔｃからの経過時間が１／（２×ｆｃ）となった時点ｔｄで第２振動ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｃを０にする。すなわち、サイン波の半波長分の第２振動ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｃを与える。

また、第２振動ピッチ角演算手段２３４は、第２角度比較手段２１０からの低レベル信号の入力に基づいて第２振動ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｃを０とする。

全ピッチ角演算手段２３６は、基本ピッチ角算出手段２３０からの基本ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｏと第１振動ピッチ角演算手段２３２からの第１振動ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｓと第２振動ピッチ角演算手段２３４からの第２振動ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｃとを加算して全ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｔを求め、全ロール角演算手段２１４からの全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔと共に、直動アクチュエータ５０に出力する。直動アクチュエータ５０は、供給された全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔ及び全ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｔに適合するように可動部材５２を移動させる。

この第２シミュレータ１０Ｂの動作は、上述した第１シミュレータ１０Ａと同様の動作を行うが、仮想車両のフットレスト（ステップ）が地面に接触した段階から第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｓ及び第１振動ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｓに基づく振動が発生すると共に、第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｓの波形に基づく擬似音が発生し、仮想想車両がロール方向に過大に傾いて転倒した時点で第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃ及び第２振動ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｃに基づく振動が発生すると共に、第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃの波形に基づく擬似音が発生することとなる。

この第２シミュレータ１０Ｂによれば、ロール方向とピッチ方向とを合わせた振動を操作者１４に与えることができ、より分かりやすく操作者へロールを傾けすぎた状況を認知させることができると共に、より実走行に近い運転の臨場感を操作者に与えることができる。この場合、フットレスト（ステップ）が地面に接触して、模擬車両１６がロール動作している最中においては、ロール角及びピッチ角を制御するアクチュエータユニット２０が駆動している状態なので、ロール角制御、ピッチ角制御及び振動制御とを速やかに、且つ、スムーズに行わせることができ、制御的にも良好な状態を作り出すことができる。

代表的に第２シミュレータ１０Ｂを用いて、一定速度で走行する仮想車両の仮想ロール角度が毎秒１０°の角速度で大きくなっていった場合の模擬車両１６の動きを確認した。その状況をグラフ化して図９〜図１２に示す。

先ず、仮想車両の仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉに対応する模擬車両１６の基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏの関係は、図９の実線Ｌｘに示すように、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが０°〜約１５°の間においては、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉの増加に伴って基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏは非線形的に増加し、１５°を過ぎた段階から線形的（比例的）に増加する。

そして、図１０の破線Ｌａに示すように、仮想車両の仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが毎秒１０°の角速度で大きくなっていった場合、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが第１所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｓ（ここでは５０°）に達するまでの第１期間Ｔａ（経過時間が５秒となるまでの期間）にわたって直動アクチュエータ５０に供給される全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔは、仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉに対応した基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏ（実線Ｌｂ参照）となる。すなわち、基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏの情報のみが直動アクチュエータ５０に供給され、直動アクチュエータ５０は基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏに適合するように可動部材５２を変位させる。このとき、模擬車両１６が例えば右方向にロール動作しているのであれば、右側の直動アクチュエータ５０の可動部材５２が基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏに対応した長さだけ下方に移動し、左側の直動アクチュエータ５０の可動部材５２が基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏに対応した長さだけ上方に移動する。これにより、模擬車両１６は右方向に基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏだけ傾くことになる。また、この期間Ｔａでは、第２シミュレータ１０Ｂの仮想車両が一定速度で走行していることから、図１１の実線Ｌｃに示すように、全ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｔは０°を維持している。

経過時間が５秒を過ぎた段階から、仮想車両の仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが第１所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｓを超えることから、仮想車両のフットレスト（ステップ）が地面に接触することとなる。この段階から、直動アクチュエータ５０には全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔとして、基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏと第１振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｓとが合わさった角度の情報が供給されると共に、全ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｔとして、基本ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｏと第１振動ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｓとが合わさった角度の情報が供給される。これによって、時間の経過と共に徐々に振幅が大きくなる振動が発生する。図１２に拡大して示すように、基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏが約５．７°になった時点から角振動数が１０Ｈｚで振幅が徐々に増加し、最大で０．２°のロール方向の振動（図１０及び図１２の振動波形Ｓａ参照）と、同じく角振動数が１０Ｈｚで振幅が徐々に増加し、最大で０．２°のピッチ方向の振動（図１１及び図１２の振動波形Ｓｂ参照）とが合わさった振動が発生することになる。

そして、経過時間が５．５秒を過ぎた段階から、仮想車両の仮想ロール角Ｒｏｌｌ＿ｉが第２所定角度Ｒｏｌｌ＿ｉｃ（ここでは５５°）を超えることから、仮想車両が過大ロールによって転倒することとなる。この段階から、直動アクチュエータ５０には、全ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｔとして、基本ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｏと第２振動ロール角Ｒｏｌｌ＿ｍｃとが合わさった角度の情報が供給されると共に、全ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｔとして、基本ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｏと第２振動ピッチ角Ｐｉｔ＿ｍｃとが合わさった角度の情報が供給される。これによって、時間の経過と共に徐々に振幅が大きくなる振動が発生する。図１２に拡大して示すように、５．５秒を経過した段階で、角振動数が１５Ｈｚで振幅が０．５°のロール方向の振動（図１０及び図１２の振動波形Ｓｃ参照）と、同じく角振動数が１５Ｈｚで振幅が０．５°のピッチ方向の振動（図１１及び図１２の振動波形Ｓｄ参照）とが合わさった振動が発生することになる。これらの振動の発生時間は、上述したようにサイン波の半波長分の時間的長さである。

このように、実施例においては、仮想車両のロール動作の際に、フットレスト（ステップ）が地面に接触した段階から、ロール方向とピッチ方向とを合わせた振動であって、且つ、ロール角が大きくなるにつれて振幅が大きくなる振動を操作者１４に与えることができ、より分かりやすく操作者１４へロールを傾けすぎた状況を認知させることができる。また、仮想車両が過大ロールによって転倒した場合に、フットレスト（ステップ）が接触している際の振動よりも大きな振動を与えるようにしており、模擬車両１６が仮想車両と同様に過大ロールによって転倒したことを操作者１４に認知させることができる。すなわち、実施例によれば、より実走行に近い運転の臨場感を操作者に与えることができる。

なお、本発明に係るライディングシミュレータは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０Ａ…第１シミュレータ １０Ｂ…第２シミュレータ
１２…基台 １４…操作者
１６…模擬車両 ２０…アクチュエータユニット
２２…制御部 ２４…支持機構
２６…モニタ ２８…スピーカ
３０…ハンドル ３８…ロール軸
４０…ピッチ軸 ５０…直動アクチュエータ
５２…可動部材 ５４…固定部材
５８…自由継手 ６２…操作部
６４…制御回路 ８２…ハンドルトルクセンサ
９４…リーントルクセンサ ２００…仮想ロール角算出手段
２０２…基本ロール角算出手段 ２０６…第１角度比較手段
２０８…第１振動ロール角演算手段 ２１０…第２角度比較手段
２１２…第２振動ロール角演算手段 ２１４…全ロール角演算手段
２１６…擬似音生成手段 ２３０…基本ピッチ角算出手段
２３２…第１振動ピッチ角演算手段 ２３４…第２振動ピッチ角演算手段
２３６…全ピッチ角演算手段 Ｒｏｌｌ＿ｉ…仮想ロール角
Ｒｏｌｌ＿ｍｏ…基本ロール角 Ｒｏｌｌ＿ｉｓ…第１所定角度
Ｒｏｌｌ＿ｉｃ…第２所定角度 Ｒｏｌｌ＿ｍｓ…第１振動ロール角
Ｒｏｌｌ＿ｍｃ…第２振動ロール角 Ｒｏｌｌ＿ｍｔ…全ロール角
Ｐｉｔ＿ｍｏ…基本ピッチ角 Ｐｉｔ＿ｍｓ…第１振動ピッチ角
Ｐｉｔ＿ｍｃ…第２振動ピッチ角 Ｐｉｔ＿ｍｔ…全ピッチ角

Claims (7)

1. 操作者（１４）による模擬車両（１６）の操作に基づいて走行状態を擬似体験させ、前記模擬車両（１６）の仮想空間上での仮想車両の仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）を算出する仮想ロール角算出手段（２００）を有するライディングシミュレータにおいて、
   前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）と予め設定された所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｓ）とを比較する角度比較手段（２０６）を有し、
   前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）が前記所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｓ）を超えた場合に、前記模擬車両（１６）のロール角を制御するアクチュエータユニット（２０）から前記模擬車両（１６）に対して振動を加え、
   前記振動は、前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）が大きくなるにつれて大きくなることを特徴とするライディングシミュレータ。
2. 操作者（１４）による模擬車両（１６）の操作に基づいて走行状態を擬似体験させ、前記模擬車両（１６）の仮想空間上での仮想車両の仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）を算出する仮想ロール角算出手段（２００）を有するライディングシミュレータにおいて、
   前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）と予め設定された所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｓ）とを比較する角度比較手段（２０６）を有し、
   前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）が前記所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｓ）を超えた場合に、前記模擬車両（１６）のロール角及びピッチ角を制御するアクチュエータユニット（２０）から前記模擬車両（１６）に対して振動を加え、
   前記振動は、前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）が大きくなるにつれて大きくなることを特徴とするライディングシミュレータ。
3. 請求項１又は２記載のライディングシミュレータにおいて、
   さらに、前記模擬車両（１６）をロール回動及びピッチ回動自在に支持ずる支持機構（２４）を有し、
   前記アクチュエータユニット（２０）は、前記模擬車両（１６）の前方に位置する左右一対の直動アクチュエータ（５０）を有し、
   前記模擬車両（１６）の動きは、前記左右一対の直動アクチュエータ（５０）で制御されることを特徴とするライディングシミュレータ。
4. 請求項３記載のライディングシミュレータにおいて、
   前記模擬車両（１６）は基台（１２）上に配置され、
   前記直動アクチュエータ（５０）は、固定部材（５４）と、該固定部材（５４）に対して移動可能な可動部材（５２）とを有し、
   各前記固定部材（５４）の下端部は自由継手（５８）を介して前記基台（１２）に連結され、
   各前記可動部材（５２）の上端部は前記模擬車両（１６）に連結されていることを特徴とするライディングシミュレータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のライディングシミュレータにおいて、
   前記仮想ロール角算出手段（２００）は、
   ハンドルトルク検出手段（８２）により検出された前記操作者（１４）のハンドル操作に応じたステアリングトルクと、
   リーントルク検出手段（９４）により検出された前記操作者（１４）の体動移動に応じたリーントルクと、
   前記仮想車両の車速と、
   に基づいて前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）を算出することを特徴とするライディングシミュレータ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のライディングシミュレータにおいて、
   さらに、スピーカ（２８）を有し、
   前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）が前記所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｓ）を超えた場合に、前記スピーカ（２８）から模擬音を発生させることを特徴とするライディングシミュレータ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のライディングシミュレータにおいて、
   前記所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｓ）よりも大きい第２の所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｃ）が予め設定され、
   前記仮想ロール角（Ｒｏｌｌ＿ｉ）が前記第２の所定角度（Ｒｏｌｌ＿ｉｃ）を超えた場合に、前記アクチュエータユニット（２０）から前記模擬車両（１６）に対して前記振動よりも振幅の大きい第２振動を加えることを特徴とするライディングシミュレータ。

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