JP2013257524A - 加速度運転体験機 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、自動車の運転シミュレーションで、実際の自動車運転の、遠心力、プラス、マイナスの加速度、振動を再現し、応答速度の良い運転シミュレーターを提供する事にある。
【解決手段】 体験者が自動車運転の感覚をリアルに体感できるスピード感の有る、運転座席が前傾後傾や左右の傾斜で、運転操作に伴う振動、揺動など速度感の有るアクチュエーター昇降手段と、運転座席に掛かる重量を主として重心下で受ける構造に成し、アクチュエーターの負荷を軽減し応答速度を速める手段と、運転操作パラメーターと、アクチュエーター昇降で座席姿勢を変え、加速度などの体感を表現する加速度運転体験機である。
【選択図】図１

Description

本発明は、支持体に揺動可能に支持された車両の運転座席で、運転操作をシミュレーションする車両運転のシミュレーターで、支持体に支持された運転座席を、傾斜、スライドさせて、運転操作に応じて揺動させ、画像表示、音響効果処理を行い、車両運転を体験する装置に関する。

下記の特許文献には、この種の装置で用いられる二輪車のシミュレーターが開示されている。このシミュレーターは、車体が備える揺動体の前後に並んだ一対のアクチュエーターで、座を支持している。揺動体は、基台に揺動軸で支持されており、揺動軸の揺動角度に基づき揺動体に回転、傾斜を付与する事で、車体にＧ感覚が与えられる。また、車体にはハンドルが回転軸で支持されており、回転軸の回転角度に基づき回転軸に回転力を付与する事で、ハンドルに反力や振動を与える装置が有る。また移動感覚を体験するものとして、操作訓練のための乗り物シミュレーターや遊園地に有る疑似体験型の乗り物娯楽装置が有る。これ等の装置は、移動する物体から観測される映像を表示する表示装置と体験者の搭乗する疑似体験的な乗り物を備える。シミュレーターは、ヨウ、ピッチ、ロールのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸についての回転機構および前後・上下の並進機構を備えている。シミュレーターの搭乗者は、表示される映像に合わせたシミュレーターの回転運動および前進または後退の動きから、例えばシミュレーターが実際に道路を移動しているかのように錯覚する。６軸自由度の作動用アクチュエーターにより本体を支持するドライビングシミュレーターが提案されている。本体は、６本の電動シリンダーにより構成支持された作動用アクチュエーターにより、前後、左右方向に移動、旋回（ヨーイング）、ローリング、ピッチングされるようになっている。アクチュエーターの構造から応答速度が速く成らないと言う問題が有る。

特開２０００−１９９４６号 特開２００９−２９７４号 特開２０１０−６３７９７号

シミュレーター本体を急激に傾斜させて加速度感覚を発生させる従来の方法によると、次の加速度感覚を生じさせるために、傾斜したシミュレーター本体を傾斜前の傾きに戻しておく必要がある。したがって搭乗者がシミュレーターの傾斜を気にしないようにするためシミュレーター本体の運動制御が複雑に成る。そこで本発明はこの課題を解決し、アクチュエーターの負荷を小さくして、連続する加速度感覚を生じさせる場合の基姿勢へ復帰し、連続する加速度感覚を得る制御の車両運転シミュレーション装置を提供する事にある。

本発明、請求項１は座席を昇降、傾斜、移動させて運転の振動、揺動、移動感を体感する装置で、体験者が着座した座席重量の多くを重心の直下の自在継ぎ手で受ける構造になして、座席を昇降、傾斜、揺動させる。荷重重量の多くを重心直下の自在継ぎ手で受けて、アクチュエーター個々は負荷を軽くし、小さな動力で動作を可能にする手段。座席前部を昇降する、アクチュエーターで座席の前傾、後傾の動作と、左側のアクチュエーターと右側のアクチュエーターで夫々左右の昇降を可能に取り付ける。夫々のアクチュエーターは座席の前傾、後傾の作動荷重と、左傾右傾を分担して受け持つことで、夫々の受け持つ負荷は軽くなり、アクチュエーターの伸縮速度を早くする事が出来る。運転座席の揺動動作を早くすることは運転座席の姿勢制御の速度を早める事に成り、実車の運転感覚を表現する事が容易に成る。運転操作に連動する移動体からの視覚映像再生、音響再生も実車運転の速度感で再生を可能にする。運転操作に連動する映像再生、音響再生を制御する画像情報制御手段、音響情報制御手段を備える。

請求項２は実際の自動車に搭乗した運転感覚を、実感する手段として運転操作機器のハンドル、アクセル、ブレーキ、サイドブレーキなどを実車の運転座席同様に配置して、現実味の有る運転の感覚を得る手段とした。運転操作に連動して再生する映像、再生する音響を運転操作に遅延させて、実際の車で加速時一瞬の間遅れなど、実際の動作の様にマッチングさせる表現で制御する制御装置を備える。

請求項３は座席の重心下で重量を受ける継ぎ手は座席取り付けの台に対し座標値０で移動しない取り付けにする。体験者が座る座席を下部側からアクチュエーターで支え繋ぐ構造で、アクチュエーターが伸縮し、座席の左右側や前側を昇降して傾斜揺動する。座席の姿勢を前傾、後傾、左右の傾き、またその複合の動きをアクチュエーターの伸縮運動で表現して、体験者に加速度感を与える。操縦機器からの情報を運転操作入力装置と制御装置で昇降情報にして、アクチュエーターでの昇降を制御する。運転席を支え昇降して、傾斜揺動するアクチュエーターが夫々に伸縮情報で伸び縮みした場合、座自在継ぎ手の上下座標点や他のアクチュエーターの座席側の継ぎ手取り付け位置の上下の座標値が常に一面内に有るように制御する、揺動昇降整合制御手段と、体験者の運転走行感に横方向のスライド移動で横の加速度を更に加える横加速度制御装置を備える。

請求項４は運転座席の主たる重量をほぼ重心の直下で受け、その取り付けは自在継ぎ手で行う。運転座席の前部を昇降するアクチュエーターで昇降する場合には、アクチュエーター上部取り付け部分で前後スベリ成分が発生する。該アクチュエーターの取り付けを前後スベリ成分調整可能な継ぎ手で取り付ける。アクチュエーターの傾斜揺動運動をする場合に、同一方向へ連続して伸び又は縮み作動をする場合、アクチュエーターの伸縮動作域を超える事にもなり、アクチュエーター伸縮不能で必要な動作が得られなくなる。アクチュエーターは夫々に伸縮基準点を設け、装置を初期化した場合には伸縮基準点を初期値とし、連続して伸縮動作を行う場合、伸縮動作毎の後、直ちに伸縮基準点へ復帰させる制御を行う。復帰動作は体験者が加速度を体感し難い速度制御で伸縮基準点復帰の平衡復帰制御手段を備える。

請求項５は運転搭乗者の視覚で見える様の映像を、画像情報制御装置で表示部に表示するが、バックミラーで見る様の視覚映像を更に画像情報制御装置が表示する手段と、該バックミラー映像の表示、非表示を切り替える手元スイッチを備えた。

請求項６は車の運転操作シミュレーションに慣れた搭乗者など、より技量の高い運転操作を望む、或いは遊戯性を求める、パワフルな運転を試したいなどの希望が有る場合に、主にはエンジンの能力が大きく、走行性能の良いターボ運転を可能にする。搭乗体験者がターボ機能運転のレバー操作で錘を引き上げ、下がる錘速度を抵抗調節するメカニカルタイマーで作動のターボ機能運転体験の手段を備える。

本発明は自動車運転座席をアクチュエーターで昇降、傾斜、移動させて運転の振動、揺動、移動感を体感する模擬運転装置で、搭乗体験者が着座した座席重量を重心下の自在継ぎ手でその多くを受ける構造で、座席を昇降揺動するアクチュエーター個々の負荷を軽くして、小さい力で揺動動作を可能にする。座席前部を昇降するアクチュエーターで座席の前傾、後傾の動作をし、左側アクチュエーターと右側アクチュエーターは夫々左傾右傾の荷重を受け持つ、相互に負荷を分担して個々の負荷を軽くする。アクチュエーターへの負荷を小さくする事で伸縮速度を早く、応答性を良くする事が可能に成る。運転座席の姿勢制御が早くなる事で、実車運転の感覚を表現することがよりリアルにでき、また仮想的ハードな運転体験を提供する事も出来る。運転操縦に連動する、運転座席から見る視覚映像の再生、音響再生も実車運転や、より劇的、仮想的な乗車感の再生も可能になる。

実際の自動車と同様な運転座席の操縦機器、ハンドル、アクセル、ブレーキ、サイドブレーキなどをしつらえて実機の運転感覚を得る。運転操作に連動して再生する映像、再生する音響を運転動作に適宜遅延して再生し、加速感、聴覚、視覚など実際の体感とマッチングさせる制御で、よりリアルな表現に出来る。

運転座席の重心下で座席重量を受ける継ぎ手は座席台に対し座標値が変わらない取り付けで、座席姿勢を前傾、後傾する。昇降アクチュエーターの取り付けは、前後スライド調整可能な継ぎ手で成し、昇降時の取り付け位置前後ズレを吸収して歪み発生を防止する。運転者の座席の下部をアクチュエーターで支え繋ぐ構造で、右側の昇降、左側の昇降、相互の複合動作をアクチュエーターの伸縮動作で行い、座席の加速度感を表現する。夫々のアクチュエーターが伸縮制御で伸び縮みする場合に、運転座席下部取り付けの、座自在継ぎ手やアクチュエーター継ぎ手の接続点が３点を超える場合は、該点の上下座標値が常に同一面内に在る制御、揺動昇降整合制御が揺動昇降動作でのアクチュエーターの昇降に追従矛盾を生じない制御をする。運転走行感で横移動、遠心力を受ける感覚が必要で、横方向のスライド移動手段を設けて横加速度、遠心力などの表現が出来、より実感的な体感のシミュレーションが可能に成る。

運転座席の揺動は座席の前部を昇降アクチュエーターが昇降して、座席を前傾、後傾する、アクチュエーター上部の取り付け部分では、座席の傾斜で取り付け位置に前後の寸法変化が生ずる事になる。取り付け部前後の寸法移動分を調整可能な継ぎ手、昇降スベリ受け座を設けて、運転座席前傾、後傾の際のアクチュエーター前後移動分を継ぎ手でスベリ調整する。傾斜揺動の伸縮運動を連続する場合、一方向のみが連続することになればアクチュエーターの動作寸法域を超えることになり、アクチュエーターで同方向への伸縮が不能と成る。アクチュエーターは夫々に伸縮基準点を設け、装置を初期化した場合は伸縮基準点を初期値とし、連続して同方向へ動作を行おうとする場合、一回伸縮動作の後、直ちに伸縮基準点へ復帰する平衡復帰を行い、次の伸縮を可能にする。復帰動作は体験者が加速度を感じ難い速度制御で基準点へ復帰し、体験者は違和感を感ずる事は少ない。

運転搭乗者の視覚で見える様の映像を画像情報制御装置は表示部に表示し、更にバックミラーで見る様の視覚映像を表示して、実際感を表現できる。バックミラー映像の表示、非表示を切り替える手元スイッチを備え、体験者が運転体験時に要不要で切り換え対応する事ができる。

車の運転操作に慣れた体験者がシミュレーションの運転をする場合、より技量の高い運転操作をしたい、或いは遊戯性を求めたパワフルな運転を試したいなど、望む場合の走行性能を、よりパワフルなイメージのターボ車での運転感覚を体感出来る。エンジンの能力が大きく操作応答性が良い感覚のターボ機能はターボレバーを操作しメカニカルタイマー作動で、ターボ機能運転を一定時間可能にし運転を試すことが出来る。

本発明の一実施例加速度運転体験機の全体の側面図である。 図１の前側部分の正面図である。 図１の背面図である。 本発明の実施例加速度運転体験機のブロック図である。

以下、本発明を図面に示した実施例により説明する。「図１」、「図２」、「図３」、「図４」、に本発明の一実施例を示した。実施例の加速度運転体験機１は、「図１」、「図２」、「図３」、ないし「図４」、に示す形態で、自動車運転シミュレーションの装置で設置場所に設置されて電源がＯＮしている状態では、加速度運転体験機１の搭乗運転プレーの案内など、音響や電飾ディスプレーなどで案内表示をして待機する。

本発明の加速度運転体験機１は所謂、シミュレーション型の自動車運転の体験機で、体験者が着座する座席重量の多くを想定の重心直下、座自在継ぎ手１４で受ける構造に成す。運転座席２を傾斜、移動させて自動車運転の振動、揺動、移動を体感する装置で、運転座席２の前側下の部分を昇降して運転座席２の前傾、後傾動作と運転座席２の左側、又は右側を昇降して左傾、又は右傾し、またそれらを複合制御して揺動運動をする。想定の重心直下で主たる座席重量を支え、揺動させる夫々のシリンダーアクチュエーターの負荷を小さくして動作が可能な構造と成した。個々のシリンダーアクチュエーターの負荷を軽減してシリンダーの伸縮速度を早くする。運転座席２の姿勢制御の速度を早めて実車運転の感覚を表現し、表現出来る速度の範囲を広め、よりリアルな運転、操縦感を提供できる。運転座席２の姿勢に連動し、運転座席２から見る視覚映像の再生、音響の再生も実車運転の速度感で再生を可能になした。実際の自動車に搭乗して運転する感覚をより実感できる手段で、ハンドル３、アクセル４、ブレーキ５、サイドブレーキ６など操縦機器を通常自動車の運転席様に配置して、より現実味の有る運転感覚を得る構成とした。運転操作に連動して再生する映像、再生する音響が運転の手動動作に遅延する加速時の感覚など、実際の動き同様にマッチングする表現を可能にしたマッチング制御装置を備える。

運転座席の想定重心の下で座席荷重を受ける座自在継ぎ手１４は、座席台１５に対し上下、前後左右に座標の移動がない構造で取り付ける。体験者が着座する運転座席２の下側から複数のシリンダーが支えて繋ぐ構造で、シリンダーが座席下側の左側、右側や前側を昇降して運転座席２を傾斜し揺動する。運転操縦機器の操作を運転操作入力装置で情報化、揺動昇降整合制御を行い、更に夫々のシリンダーの昇降を制御する。運転座席２を支え伸縮して傾斜揺動させるシリンダーが夫々伸縮情報で伸び縮みする場合に、座自在継ぎ手１４の縦座標値と、夫々のシリンダーの運転座席２へ取り付ける継ぎ手、昇降スベリ受座９及び揺動シリンダー１２の揺動座継ぎ手１３などが常に縦座標値で同一面内に在る制御、揺動昇降整合制御で運転座席２取り付け部分、継ぎ手の昇降位置相互の矛盾を防止する。体験者の運転走行感で横方向への移動をリニアレール１６で行い、横の加速度感を加える、横加速度制御装置を更に設ける。昇降シリンダー１０が運転座席２の前部を昇降する場合に、昇降シリンダー１０上部の継ぎ手部分で、前後にスベリ成分が発生する。該昇降シリンダー１０の取り付け部分昇降スベリ受け座９で、前後スベリ成分をスベリ移動で調整する。各シリンダーが傾斜揺動の伸縮運動を連続する場合、一方向へ連続作動することはシリンダーの動作域を超えることにもなり、シリンダーの伸縮が不能と成る。シリンダーは夫々に伸縮基準点を持ち、装置を初期化した場合の伸縮基準点を初期値とし、連続して伸縮動作を行う場合は、伸縮動作毎の後、直ちに予め定める平衡基準点へ復帰させる制御の揺動昇降整合制御を行う。平衡基準点への復帰動作は運転体験者が復帰の加速度を体感し難い速さ加減の復帰で、運転座席２の平衡復帰を揺動昇降整合制御で行う。

運転座席２の運転者視覚で見える様の映像を画像情報制御装置で表示画面１８へ表示する、バックミラーで見る様の視覚映像を画像情報制御装置で表示画面１８へ表示する手段を更に備え、バックミラーで見る映像の表示、非表示を切り替える画面切り替えスイッチ７を手元スイッチで備える。車の運転操作に慣れた体験者が運転する場合、より技量の高い運転操作を試したい、或いは遊戯性を求めてパワフルな運転を試したいなどの場合は、より走行性能のよい、大きいエンジンのターボ車で運転を試す。ターボ機能へ切り替えのターボレバー８を備え、ターボレバー８を操作し、メカニカルタイマー作動のターボ機能運転可能な手段を備える。

本発明は運転座席をアクチュエーターで昇降、傾斜、移動させて運転の振動、揺動、加速度感を体感する模擬運転装置である。体験者が着座した状態の座席荷重を支える継ぎ手を想定重心の直下に設ける構造で、座席などを昇降揺動する昇降アクチュエーター個々の負担を軽減する構造である。各昇降アクチュエーターへの負荷が小さくなる事で昇降アクチュエーターの応答速度を早める事が出来る。応答速度を速くし、姿勢制御が速く成れば、運転操作の体感覚を表現する上で、より自由度のある装置を提供する事が可能と成る。また運転座席から見る視覚映像の再生、音響再生も、より多彩なスピード感のある表現も連れて可能になる。実際の自動車様にハンドル、アクセル、ブレーキ、サイドブレーキなどをしつらえて実機の運転感覚での装置を提供できる。運転で操作する機器操作の操作信号に連動して再生表示される映像、音響は実際の運転の様に適宜遅延して再生され、実際の加速感などの感覚にマッチングさせる制御で、より現実的な表現を演出できる。

運転座席の想定重心の直下で荷重を受ける継ぎ手を、座席に取り付けてアクチュエーターの昇降で前傾、後傾し運転座席が傾斜すれば、座自在継ぎ手と昇降スベリ受け座の水平距離が変化する。昇降アクチュエーター取り付けの継ぎ手部分に前後スライドする継ぎ手を用い、傾斜して生ずる寸法ズレを調整し歪みを防止出来る。夫々の昇降アクチュエーターが伸縮制御で伸び縮みする場合に、座自在継ぎ手や各昇降アクチュエーターの継ぎ手部位が、常に同一面内に在る制御の揺動昇降整合制御で各アクチュエーター取り付け部の昇降位置矛盾を生じない制御を行う。リニアレールを設けて横移動を加え、横加速度や遠心力の表現がより容易にでき、横加速度を加えるシミュレーションが可能に成る。昇降アクチュエーターが伸縮運動を連続する場合、一方向へのみの作用が連続すれば、昇降アクチュエーターの動作寸法域を超える不都合が生じ、昇降アクチュエーターの同方向への伸縮が不能と成る。昇降アクチュエーターに夫々伸縮基準点を定めて連続動作の場合、伸縮動作の後、直ちに伸縮基準点へ復帰する平衡復帰制御を行う。復帰動作を搭乗体験者が感じ難い加速度で制御して基準点復帰させ、運転体験者の違和感を少なくして動作が続く感覚を与えられる。

運転体験者の視覚で見える様の映像を表示部に表示し、更にバックミラーで見える様の視覚映像を表示して、より現実感の有る表現ができる。バックミラーの映像は、表示部へ表示、非表示を切り替える手元スイッチを備えて、体験運転の時要、不要で切り替え対応ができる。

車の運転操作に慣れた体験者がシミュレーション運転をする場合は、より技量の高い運転操作をしたい、或いは遊戯性を求めたパワフルな運転を試みるなど望む場合、走行性能のよいターボ車の運転感覚でエンジンの能力が大きく応答性が良い感覚のターボ機能へレバー操作で切り替え、ターボ機能を一定の時間メカニカルタイマーで体験可能にし、運転することが出来る。

１ 加速度運転体験機
２ 運転座席
３ ハンドル
４ アクセル
５ ブレーキ
６ サイドブレーキ
７ 画面切り替えスイッチ
８ ターボレバー
９ 昇降スベリ受座
１０ 昇降シリンダー
１１ シリンダー座
１２ 揺動シリンダー
１３ 揺動座継ぎ手
１４ 座自在継ぎ手
１５ 座席台
１６ リニアレール
１７ 制御器収納ボックス
１８ 表示画面
１９ スピーカー

Claims (6)

1. 体験者が着座して車の運転を体感する座席を傾斜移動し、動画の表示などで運転をシミュレーションする装置において、体験者が着座した荷重を近似重心の下で受ける自在継ぎ手と、座席姿勢を制御する揺動昇降整合制御装置と該座席姿勢に連動して表示する画像情報制御装置、音響情報制御装置を備えた事を特徴とする、加速度運転体験機。
2. 車の運転を体感する操作機器の配置を通常自動車様に、サイドブレーキ、ハンドル、アクセル、ブレーキなど備え、運転感覚、表示画像、音響表現とマッチング制御する制御装置を備えた事を特徴とする請求項１記載の加速度運転体験機。
3. 体験者が着座する座席の平衡姿勢を制御する制御装置と、座席の横移動で体験者の運転感覚に横の加速度感を加える横加速度制御装置と、該座席での横加速度感を更に映像で表現する画像情報制御装置を備えた事を特徴とする、請求項２記載の加速度運転体験機。
4. 揺動する座席の受けを自在継ぎ手の、アクチュエーター前後スベリ成分調整可能な継ぎ手で成し、座席傾斜アクチュエーター動作時の昇降高さ制御とアクチュエーター伸縮基準点に復帰する平衡復帰制御手段を備えたことを特徴とする請求項２または３記載の加速度運転体験機。
5. 表示画面部分にバックミラー視覚画像の表示を更に備える画像情報制御装置と該バックミラー画像の表示、非表示を切り替える手元スイッチを備えた事を特徴とする請求項２または３記載の加速度運転体験機。
6. 運転を体感するシミュレーション装置で、体験者レバー操作、錘降下制動のメカニカルタイマーを設け、タイマー機能のターボ運転を備えた事を特徴とする請求項２または３記載の加速度運転体験機。

Images