JP2023143022A - Shift device and driving simulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車の手動シフト操作を模擬的に再現するシフト装置及び乗物の運転を模擬的に再現するドライビングシミュレータに関する。 The present invention relates to a shift device that simulates a manual shift operation of an automobile, and a driving simulator that simulates the driving of a vehicle.
乗物に搭乗した状態を模擬するシミュレータが、操縦訓練やアミューズメントなどの目的で広く用いられている。シミュレータの例として、自動車に搭乗した状態を模擬するものであって、搭乗時に座席に伝わる振動や座席の姿勢を模擬するようなシミュレータ(例えば特許文献1参照)、ブレーキペダルなどペダルの挙動を模擬的に再現可能なドライブシミュレータが知られている(例えば特許文献2参照)。 Simulators that simulate riding in a vehicle are widely used for purposes such as pilot training and amusement. Examples of simulators include simulators that simulate the state of riding in a car, such as simulating the vibrations transmitted to the seat and the posture of the seat during boarding (for example, see Patent Document 1), and simulators that simulate the behavior of pedals such as the brake pedal. A drive simulator that can be reproduced in detail is known (for example, see Patent Document 2).
またマニュアルトランスミッションに用いられるシフトチェンジ動作を模擬した、滑らかな操作性を再現可能な操作性の高いアクチュエータ、さらに該アクチュエータを搭載しユーザに対して所望の操作感覚を提供可能な操作感覚シミュレータがある(例えば特許文献3参照)。シフトチェンジ動作を模擬したシフト装置、さらにはそれを備えるドライブシミュレータについては、特許文献3以外にも数多く出願されている。 In addition, there are highly operable actuators that simulate the shift change operation used in manual transmissions and can reproduce smooth operability, as well as operation feeling simulators that are equipped with such actuators and can provide users with the desired operating sensation. (For example, see Patent Document 3). Many applications other than Patent Document 3 have been filed regarding shift devices that simulate shift change operations and drive simulators equipped with the same.
今日、ドライビングシミュレータに対してはより実車に近い状態を模擬したいとの要求が高く、シフトチェンジ動作及びそれを行うシフト装置についても同様である。特許文献3に記載のアクチュエータ等を含め、これまでにもより実車に近い状態を模擬するシフト装置が提案されているが十分とは言い難く改善の余地がある。 Nowadays, there is a strong demand for driving simulators to simulate conditions closer to those of an actual vehicle, and the same applies to shift change operations and shift devices that perform the same. Although shift devices that simulate conditions closer to the actual vehicle have been proposed, including the actuator described in Patent Document 3, they are far from sufficient and there is still room for improvement.
本発明の目的は、実車に近い操作感が得られるシフト装置及びドライビングシミュレータを提供することである。 An object of the present invention is to provide a shift device and a driving simulator that provide an operating feeling similar to that of an actual vehicle.
本発明は、多段変速が可能な、ドライビングシミュレータ用のシフト装置であって、シフトレバーの操作に伴い各速段に対応したポジションに移動するスライダーと、前記スライダーが前記ポジションに移動するときに接触することで前記シフトレバーに負荷を加える負荷手段と、運転状態に対応した負荷を与えるように前記負荷手段を制御する制御手段と、を備え、前記負荷手段は、各速段毎に独立して設けられ、前記制御手段は、各速段毎に前記負荷手段を制御することを特徴とするシフト装置である。 The present invention is a shift device for a driving simulator that is capable of multi-speed shifting, and includes a slider that moves to a position corresponding to each gear as a shift lever is operated, and a slider that makes contact when moving to the position. and a control means that controls the load means to apply a load corresponding to the operating state. The shift device is characterized in that the control means controls the load means for each speed.
本発明に係るシフト装置において、前記負荷手段は、各速段毎に、一端が支持軸で回動自在に支持され前記支持軸近傍に爪を備えるレバーと、前記レバーの他端に連結し、前記制御手段の指令に基づき前記レバーの他端に下向きの荷重を加える荷重付与手段と、を備え、前記スライダーは、上面に前記レバーに設けられた爪が嵌り込む係止溝を備える係止部を有し、前記スライダーは、シフトチェンジに伴い前記係止部が前記レバーを押し上げ、前記爪が前記係止溝に嵌り込みシフトチェンジが完了することを特徴とする。 In the shift device according to the present invention, the load means is connected to a lever having one end rotatably supported by a support shaft and having a pawl near the support shaft, and the other end of the lever, for each gear stage, load applying means for applying a downward load to the other end of the lever based on a command from the control means, and the slider includes a locking portion having a locking groove on an upper surface into which a claw provided on the lever is fitted. The slider is characterized in that the locking portion pushes up the lever during a shift change, and the pawl fits into the locking groove to complete the shift change.
本発明に係るシフト装置において、前記荷重付与手段が、前記レバーの他端に取付けられた弾性体と、前記弾性体に連結し前記弾性体を下向きに引張るサーボモータとで構成され、又は前記荷重付与手段が、前記レバーの他端に取付けられ前記レバーの他端に下向きの荷重を加えるシリンダ又はボールねじであることを特徴とする。 In the shift device according to the present invention, the load applying means includes an elastic body attached to the other end of the lever, and a servo motor connected to the elastic body and pulling the elastic body downward, or It is characterized in that the applying means is a cylinder or a ball screw that is attached to the other end of the lever and applies a downward load to the other end of the lever.
本発明に係るシフト装置は、さらに前記スライダーの位置を検出するセンサーを備え、前記運転状態は、前記スライダーの位置と、下記(A)群のいずれか一種又は2種以上と、であり、前記制御手段は、前記ドライビングシミュレータから下記(A)群のデータを受信することを特徴とする。
(A)車両スピード,クラッチの位置,エンジン回転数,加速度・減速度,アクセル・ブレーキの開度
The shift device according to the present invention further includes a sensor that detects the position of the slider, and the operating state is the position of the slider and one or more of the following group (A), The control means is characterized in that it receives data of the following group (A) from the driving simulator.
(A) Vehicle speed, clutch position, engine speed, acceleration/deceleration, accelerator/brake opening
本発明は、少なくとも車体、ハンドル、アクセル、ブレーキ、クラッチ、座席、動作を制御するコンピュータ及び前記シフト装置を備え、乗物の運転を模擬することを特徴とするドライビングシミュレータである。 The present invention is a driving simulator characterized in that it includes at least a vehicle body, a steering wheel, an accelerator, a brake, a clutch, a seat, a computer for controlling operations, and the shift device, and simulates the driving of a vehicle.
本発明に係るドライビングシミュレータにおいて、前記コンピュータは、前記運転状態からシフトチェンジが無理であると判断すると、シフトチェンジが不能となる負荷を与えるように前記制御手段を制御することを特徴とする。 In the driving simulator according to the present invention, when the computer determines that a shift change is impossible based on the driving state, the computer controls the control means to apply a load that makes a shift change impossible.
本発明に係るドライビングシミュレータは、さらに前記車体を振動させるバイブレータ及び音発生手段を備え、前記コンピュータは、前記運転状態からシフトチェンジが無理であると判断すると、シフトチェンジが不能となる負荷を与えるように前記負荷手段を制御し、さらに前記バイブレータ及び音発生手段を動作させることを特徴とする。 The driving simulator according to the present invention further includes a vibrator that vibrates the vehicle body and a sound generating means, and when the computer determines that a shift change is impossible based on the driving condition, the computer applies a load that makes the shift change impossible. The present invention is characterized in that the load means is controlled to further operate the vibrator and the sound generation means.
本発明によれば、実車に近い操作感が得られるシフト装置及びドライビングシミュレータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a shift device and a driving simulator that provide an operating feeling close to that of an actual vehicle.
図1及び図2は、本発明の第1実施形態のシフト装置1の斜視図及び構成を説明するため模式図である。図2に記載のシフト方向及びセレクト方向は、スライダー40の移動方向を示す。図3は、本発明の第1実施形態のシフト装置1の構成を説明するための図であって上支持台20を取外して見た平面図である。図4は、本発明の第1実施形態のシフト装置1のスライダー40廻りの構成を説明するための図である。図5、図6及び図7は、本発明の第1実施形態のシフト装置1の負荷手段70回りの構成を説明するための図である。
1 and 2 are schematic diagrams for explaining a perspective view and a configuration of a
図及び明細書中のX軸、Y軸、Z軸は、3次元直交座標のX軸、Y軸、Z軸と一致し、X(X軸)方向、Y(軸)方向、Z(軸)方向は、3次元直交座標のX軸方向、Y軸方向、Z軸方向と一致する。また明細書中、+X方向は図中に示されたX軸の矢印の方向を意味し、-X方向とは図中に示されたX軸の矢印と反対方向を意味する。+Y方向、-Y方向、+Z方向、-Z方向についても同様である。 The X-axis, Y-axis, and Z-axis in the figures and specifications correspond to the X-axis, Y-axis, and Z-axis of three-dimensional orthogonal coordinates, and the X (X-axis) direction, Y (axis) direction, and Z (axis) The directions coincide with the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction of three-dimensional orthogonal coordinates. Further, in the specification, the +X direction means the direction of the X-axis arrow shown in the figures, and the -X direction means the direction opposite to the X-axis arrow shown in the figures. The same applies to the +Y direction, -Y direction, +Z direction, and -Z direction.
本発明の第1実形形態のシフト装置1は、第2実施形態に示すようなドライビングシミュレータ2に搭載・使用される、多段変速が可能なH型シフトパターンを有するシフト装置であり、本実施形態のシフト装置1は、最高変速段が6速である。
A
シフト装置1は、基台10と、シフトレバー30と、シフトレバー30に連結するスライダー40と、スライダー40が各速段に対応したポジションに移動するときに負荷を付与する負荷手段70と、を有する。シフト装置1は、セレクト方向がZ軸に平行、シフト方向がX軸に平行である。図1において左は-X方向、右は+X方向である。前は-Z方向、後は+Z方向である。
The
基台10は、長方体形状のブロック状の部材であり、中央部にスライダー40を収納する収容部12、左右には収容部12につながる、負荷手段70を構成するレバー71を格納する格納部14を備える。基台10は、中心線Cに対して左右対称であり、収容部12及び格納部14は、中心線Cに対して左右対称に設けられている(図2参照)。収容部12は、基台10の中央に長方体状の凹部を設けるかたちで形成されている。
The
格納部14は、基台10の左右にそれぞれ4個並列するように設けられている。格納部14は、X軸方向に伸びる細長い凹部であり、各格納部14は、同一の形状からなる。格納部14は、基台10の上面11及び収容部12に臨み、隣合う格納部14の間には互いを仕切る隔壁15が設けられている。隔壁15は、先端部16が傾斜面17となっており、左側の隔壁15は、平面視において-Z方向が長く、右側の隔壁15は、平面視において+Z方向が長くなっている。隔壁15の先端に傾斜面17を設け、本実施形態のように傾斜面17を配置することでシフトチェンジの際のスライダー40の移動がスムーズになる。
Four
本実施形態のシフト装置1は、最高変速段が6速であり、それに対応してレバー71も左右にそれぞれ3個配置され、左右前部の格納部14は予備となっている。予備の格納部14は、7速に対応するポジションとして1~6速と同様にレバー71を配置してもよく、またリバースのポジションとしてもよい。
In the
基台10の上部には、シフトレバー30を支持する上支持台20が取り付けられている。上支持台20は、側面視がコ字状の板材であり、基台10の前面、後面に固定されている。上支持台20の上面21には、中心にシフトレバー30が挿通する貫通孔22が設けられ、貫通孔22の上部には、貫通孔22を塞ぐようにシフトレバー30を回動自在に支持する球面滑り軸受35が取付けられている。
An upper support stand 20 that supports the
基台10の下部には、負荷手段70を構成するサーボモータ85を支持する下支持台25が取り付けられている。下支持台25は、正面視がコ字状の板材であり、両側壁の上部を底面と平行に外側に屈曲させ基台10の底面に固定されている。
A lower support 25 is attached to the lower part of the
シフトレバー30は、円柱状の部材であり、中間部が球面滑り軸受35を介して上支持台20に取付けられている。球面滑り軸受35を介して上支持台20に取付けられたシフトレバー30は、球面滑り軸受35を起点に回動することができる。シフトレバー30の上部にはノブ33が取付けられ(図9参照)、シフトレバー30の下端32にはスライダー40と連結するロッドエンドベアリング37が取付けられている。
The
スライダー40は、矩形の基部41と、基部41から左右にそれぞれ伸びる一対の係止部44とを有し、シフトチェンジに伴い、ガイド手段により案内され各速段に対応したポジションに移動する。基部41の中心にはロッドエンドベアリング37のピン38が挿通するピン挿通孔42が設けられ、ここにピン38が挿通され、スライダー40とシフトレバー30とがロッドエンドベアリング37を介して連結される。左右の係止部44の上面には、中央から基部41の近傍にかけてレバー71の爪75が嵌り込む係止溝46が設けられている。
The
スライダー40の左右の係止部44の先端部45の間隔は、基台10に設けられた左右の隔壁15の先端部16の間隔よりも狭く設定されているため、スライダー40は、ニュートラル状態において、セレクト方向に自在に移動することができる。
Since the distance between the tips 45 of the left and right locking
ガイド手段は、スライダー40をセレクト方向に案内する第1ガイド手段51と、スライダー40をシフト方向に案内する第2ガイド手段60とを有する。
The guide means includes a first guide means 51 that guides the
第1ガイド手段51は、矩形の第1スライドベース52と、第1スライドベース52をスライド自在に支持する一対の第1ガイドレール55とを備える。第1ガイドレール55は、間隔をあけて、基台10の収容部12の底面にセレクト方向に平行に固定されている。第1スライドベース52は、底部に第1ガイドレール55に嵌り込む凹部53を有し、凹部53が第1ガイドレール55に嵌り込み、セレクト方向に進退自在である。 The first guide means 51 includes a rectangular first slide base 52 and a pair of first guide rails 55 that slidably support the first slide base 52. The first guide rails 55 are fixed to the bottom surface of the accommodating portion 12 of the base 10 at intervals in parallel to the selection direction. The first slide base 52 has a recess 53 at the bottom that fits into the first guide rail 55, and the recess 53 fits into the first guide rail 55 so that it can move forward and backward in the selection direction.
第1スライドベース52には、セレクト方向に伸びる一対のガイドパイプ57が挿通され、一方のガイドパイプ57には、第1スライドベース52を挟み前後に圧縮コイルばね58が挿通されている。第1スライドベース52は、ガイドパイプ57に対して進退自在である。第1スライドベース52を挟むように設けられた圧縮コイルばね58は、第1スライドベース52をニュートラル位置に自動復帰させる手段である。 A pair of guide pipes 57 extending in the selection direction are inserted through the first slide base 52, and a compression coil spring 58 is inserted into one of the guide pipes 57 in the front and rear directions with the first slide base 52 in between. The first slide base 52 can move forward and backward with respect to the guide pipe 57. The compression coil spring 58 provided to sandwich the first slide base 52 is a means for automatically returning the first slide base 52 to the neutral position.
第2ガイド手段60は、矩形の第2スライドベース62と、第2スライドベース62をスライド自在に支持する第2ガイドレール65とを備える。第2ガイドレール65は、第1スライドベース52の上面にシフト方向に平行に取付けられている。第2スライドベース62は、底部に第2ガイドレール65に嵌り込む凹部を有し、凹部が第2ガイドレール65に嵌り込み、シフト方向に進退自在である。 The second guide means 60 includes a rectangular second slide base 62 and a second guide rail 65 that slidably supports the second slide base 62. The second guide rail 65 is attached to the upper surface of the first slide base 52 in parallel to the shift direction. The second slide base 62 has a recessed portion at the bottom that fits into the second guide rail 65, and the recessed portion fits into the second guide rail 65 so that it can move forward and backward in the shift direction.
第2スライドベース62には、第2スライドベース62をニュートラル位置に戻すための自動復帰手段(図示を省略)が設けられている。 The second slide base 62 is provided with automatic return means (not shown) for returning the second slide base 62 to the neutral position.
スライダー40は、基部41が第2スライドベース62に載置・固定され、第2スライドベース62と一体的に移動する。また第2ガイドレール65が第1スライドベース52に固定されているため、スライダー40は、第1スライドベース52と一体的に移動する。
The
スライダー40には、セレクト方向の位置を検知する第1位置センサー91と、シフト方向の位置を検知する第2位置センサー(スライドボリューム)92とが取付けられ、この2つのセンサーでスライダー40の位置が検知される。第1位置センサー91及び第2位置センサー92は、コントローラ90と接続し、スライダー40の位置情報は、コントローラ90に送られる。スライダー40の位置情報は、シフトレバー30の位置情報でもある。
A
負荷手段70は、シフトチェンジに伴いシフトレバー30に負荷を与える手段であり、格納部14に位置するレバー71と、レバー71の端部に下向きの荷重を加える荷重付与手段80と、を備える。負荷手段70は、各速段毎に独立して設けられており、コントローラ90からの指令によりシフトレバー30に対し、運転状態に対応した負荷を与える。本実施形態において、荷重付与手段80は、レバー71の他端73に下向きに取付けられた引張コイルばね81と引張コイルばね81を下向きに引張るサーボモータ85とを主に構成される。
The load means 70 is a means for applying a load to the
レバー71は、肉厚で細長い板状の部材であり、一端72に挿通孔を有し、挿通孔が基台10に固定された支持軸77に摺動自在に挿通され、長手方向がシフト方向と平行に配置されている。支持軸77は、基台10の収容部12の外周縁の上部にセレクト方向に平行に設置されている。レバー71の他端73は、格納部14から突出しており、ここに引張コイルばね81が接続されている。レバー71の一端72の近傍の底面には、スライダー40の係止溝46に嵌り込む爪75が設けられている。
The
サーボモータ85は、取付座88を介して下支持台25に固定されている。サーボモータ85は、回転軸の先端に回転軸に直交する棒部材87を備え、引張コイルばね81は、一端がレバー71の他端73に、他端が棒部材87に連結されている。サーボモータ85が稼働し、棒部材87とレバー71との距離が大きくなるに従ってレバー71に加わる負荷が大きくなる。逆に棒部材87とレバー71との距離がある限定を超えて小さくなると、レバー71には下向きの負荷が作用しなくなる。
The
コントローラ90は、ドライビングシミュレータのコンピュータから指令を受け、サーボモータ85を制御し、シフトレバー30に加える負荷を調節するとともに、スライダー40(シフトレバー30)の位置をドライビングシミュレータのコンピュータに送信する。
The
シフト装置1の基本的な動きを説明する。シフトレバー30がニュートラルの状態では、スライダー40は、第1スライドベース52及び第2スライドベース62の自動復帰手段によりニュートラル位置にあり、レバー71とも係合していない。
The basic movement of the
シフトレバー30を操作し、例えばニュートラルから1速にシフトチェンジすると、シフトレバー30の操作に連動しスライダー40は、1速に対応する格納部14に入るように、第1ガイドレール55に案内されセレクト方向に移動し、第2ガイドレール65に案内されシフト方向に移動する。
When the
スライダー40が格納部14に入るときは、係止部44がレバー71に接触し、レバー71を押上げるように移動する。このときサーボモータ85は、コントローラ90からの指令に基づきレバー71の他端73を引き下げるように引張コイルばね81を引張っているため、係止部44が格納部14に入るときには抵抗がある。
When the
係止部44が格納部14に入るときの抵抗は、引張コイルばね81が強く引張られているほど大きくなる。スライダー40は、ロッドエンドベアリング37を介してシフトレバー30と連結するため、係止部44の移動抵抗が大きくなるとそれに伴いシフトレバー30を操作する抵抗も大きくなる。
The resistance when the locking
コントローラ90がサーボモータ85に発する指令は、実質的にはドライビングシミュレータのコンピュータによるものである。ドライビングシミュレータのコンピュータは、シフト装置1が搭載された車両の運転状態、及びスライダー40の位置からレバー71に加える負荷を算出し、コントローラ90に負荷指令を発する。この負荷指令については、第2実施形態のドライビングミミュレータ2のところで詳述する。
The commands issued by the
係止部44が格納部14に入り、係止部44の係止溝46にレバー70の爪75が嵌り込むとシフトチェンジが完了する。係止部44の係止溝46にレバー70の爪75が嵌り込むとスライダー40は、係止溝46と爪75との係合によりシフト方向の移動が阻止され、前後の隔壁15によりセレクト方向への移動が阻止されるためスライダー40はその位置でロックされる。
When the locking
1速の状態からニュートラルにシフトチェンジするときは、シフトレバー30をシフト方向に移動させ、係止溝46と爪75との係止を解除させる。係止溝46と爪75との係止を解除させるときは、爪75が係止溝46を乗り越えるまでは抵抗がある。爪75が係止溝46を乗り越えるとスライダー40及びシフトレバー30は、スムーズに移動し、第1スライドベース52及び第2スライドベース62の自動復帰手段により自動的にニュートラル位置となる。
When shifting from the first gear to neutral, the
シフトレバー30を1速から2速、5速から6速、又は6速から5速にシフトチェンジするときのシフト装置1の動きは、基本的にニュートラルから1速、又は1速からニュートラルにシフトチェンジするときの動きと同じである。
The movement of the
以上のように第1実施形態のシフト装置1は、シフトチェンジに伴い各速段に対応したポジションに移動するスライダー40に対して負荷を与える負荷手段70が、各速段毎に独立して設けられ、コントローラ90が各速段毎に負荷手段70を制御する。このような構成からなるシフト装置1は、選択されていない速段の負荷手段70も運転状態に応じて負荷を調節しておくことができるので、迅速なシフトチェンジに対しても適切な負荷(抵抗)を与えることができる。
As described above, in the
また第1実施形態のシフト装置1は、シフトレバー30に連結するスライダー40に対して、レバー71を機械的に接触させることでシフトレバー30に負荷(抵抗)を付与するので実車と同様の操作感が得られる。またスライダー40に対してレバー71が機械的に接触するので、シフトレバー30はシフト操作に対応して振動する。これらにより実車に近い操作感が得られる。
Furthermore, the
また第1実施形態のシフト装置1は、シフトチェンジに伴うシフトレバー30に対して負荷を付与する機構がシンプルであるため、シフト装置1をコンパクトにすることができる。シフト装置1の大きさの一例を示せば、幅(X方向)120mm、長さ(Z方向)150mm、上支持台20までの高さ(Y方向)が150~200mmである。
Furthermore, the
図8は、本発明の第2実施形態のドライビングシミュレータ2の全体構成図である。図9は、本発明の第2実施形態のドライビングシミュレータ2のドライビングユニット201の斜視図である。第2実施形態のドライビングシミュレータ2では、シフト装置として第1実施形態のシフト装置1を搭載する。図1から図7に示す第1実施形態のシフト装置1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 8 is an overall configuration diagram of a driving
ドライビングシミュレータ2は、自動車走行時の挙動及び映像を模擬的に再現するシミュレータであり、自動車を模擬したドライビングユニット201と、ドライビングユニット201からの入力に基づき仮想上の自動車の挙動及び映像を演算して出力するコンピュータ212と、ドライビングユニット201の正面に配置され映像を表示するモニタ213とを備え、乗り手の操作によるドライビングユニット201からの入力に基づきコンピュータ212が演算を行い、コンピュータ212の演算結果に基づきドライビングユニット201に自動車の挙動が再現されるとともに、モニタ213に走行時の景色が再現される。
The driving
ドライビングユニット201は、全体の骨格をなす本体ユニット221と、乗り手が着座するシート241を有し回転運動を行う回転ユニット222と、回転ユニット222の回転運動の駆動源である3本のシート用リニアアクチュエータ225、226、227と、本体ユニット221を設置面から浮き上がらせた状態で支持する4本の本体用リニアアクチュエータ228、229、230、231とを備える、7軸のシリンダ制御によるドライビングユニットである。
The driving
ドライビングシミュレータ2は、さらにシート用リニアアクチュエータ225、226、227及び本体用リニアアクチュエータ228、229、230、231を制御するコントローラ232と、乗り手が操作するステアリングユニット233、ペダルユニット224、シフトチェンジを行うシフト装置1及び無理なシフトチェンジ操作を報知するためのバイブレータ110を備える。バイブレータ110は、シフト装置1に併設されている。
The driving
ステアリングユニット233は、ハンドルであるステアリングホイール271と、コンピュータ212とデータを送受信可能なステアリングホイール271の操作に伴う処理を行うステアリングコントローラ272とを備える。
The
ペダルユニット224は、ブレーキペダルユニット111、アクセルペダルユニット141及びクラッチペダルユニット171と、コンピュータ212とデータを送受信可能なペダル操作に伴う処理を行うペダルコントローラ273とを備える。
The
コンピュータ212は、シミュレーション手段を備え、ステアリングコントローラ272、ペダルコントローラ273及びシフト装置1のコントローラ90(以下、シフトコントローラ90)からの入力に基づき仮想上の自動車の挙動及び映像を演算し、演算結果である速度等の運行データ及びモニタ213に表示する映像データを出力する。またコントローラ232、ステアリングコントローラ272、ペダルコントローラ273、シフトコントローラ90及びバイブレータ110を制御する。
The
コンピュータ212によるシフトコントローラ90の制御は、以下の要領で行われる。コンピュータ212のシミュレーション手段は、シフト装置1に対して実車のシフト装置の操作感(操作感覚)を再現するためのシフト装置操作感プログラムを有する。このシフト装置操作感プログラムは、実車で得られた、運転状態とシフトチェンジの際のシフトレバー30の操作感覚との関係を基礎とする。
The
運転状態には車両スピード、クラッチの位置、エンジン回転数,加速度・減速度,アクセル・ブレーキの開度、スライダー40の位置が含まれる。スライダー40の位置は、シフトレバー30の位置と言い換えることができる。シフトチェンジの際のシフトレバー30の操作感は、主にシフトレバー30を移動させるに必要な力である。このほかシフトチェンジの際のシフトレバー30の操作感としては、シフトレバー30に加わる振動がある。シフトレバー30を移動させるに必要な力は、シフトレバー30を移動させるときの抵抗力と言い換えることができる。
The driving state includes vehicle speed, clutch position, engine speed, acceleration/deceleration, accelerator/brake opening, and
実車の運転状態及びシフトチェンジの際のシフトレバー30の操作感に関するデータは、実車にセンサーを取付け取得するか、これらに関する既存のデータを利用する。一般的に、実車の運転状態とシフトチェンジの際のシフトレバー30の操作感との間には、以下のような関係がある。
Data regarding the driving state of the actual vehicle and the operational feel of the
一般的に運転状態を大きく変化させるようにシフトチェンジする場合、例えば、1速で走行中の状態から3速にシフトチェンジする場合には、シフトレバー30を移動させるときの負荷(抵抗力)は大きい。逆に、車両スピードとエンジン回転数とがマッチしている状態で3速から4速にシフトチェンジするような場合には、シフトレバー30を移動させるときの負荷(抵抗力)は小さい。また実車の場合、6速で走行中の状態から1速にシフトチェンジする場合には、シフトレバー30に非常に大きな負荷が加わるか、負荷が大きくシフトチェンジが行えない。
Generally, when changing gears to significantly change driving conditions, for example, when changing gears from driving in 1st gear to 3rd gear, the load (resistance force) when moving the
本実施形態のドライビングシミュレータ2は、シフトコントローラ90を含むシフト装置1、バイブレータ110及びシフト装置操作感プログラムを除き、特開2020-134891号公報に記載の第2実施形態のドライブシミュレータと同一である。本体ユニット221、回転ユニット222の構造、アクチュエータ、ペダルユニット224の構造及び制御については、特開2020-134891号公報の段落0014~0076、図1~図6に記載されている内容と同じであるためそれを引用し、詳細な説明を省略する。
The driving
なおシミュレーション手段は、車種に対応したブレーキペダル踏力のプログラム及び/又は車種に対応したシフト装置1のシフト装置操作感プログラムを備え、使用者が車種、例えばレース車(フォーミラ)、レース車(箱型)、一般乗用車を選択することで車種に対応したブレーキペダル踏力及び/又はシフト装置1の操作感が選択されるようにしてもよい。
The simulation means is provided with a brake pedal depression force program corresponding to the vehicle type and/or a shift device operation feeling program of the
次に、本実施形態のドライビングシミュレータ2の動作・作用について説明する。ここでは、車種が選択可能なドライビングシミュレータ2であるとする。コンピュータ212のシミュレーション手段を起動し、車種を選択する。シミュレーション手段を起動すると、回転ユニット222及び本体ユニット212が初期位置に復帰する。乗り手は、回転ユニット222のシート241に着座し、モニタ213に映る映像を見ながらステアリングホイール271、ブレーキペダル112、アクセルペダル142、クラッチペダル172及びシフトレバー30の操作を行う。
Next, the operation and effect of the driving
ステアリングホイール271、ブレーキペダル112、アクセルペダル142、クラッチペダル172及びシフトレバー30の操作を行うと、ステアリングコントローラ272、ペダルコントローラ273及びシフトコントローラ90からコンピュータ212に操作情報が入力され、これに基づきシミュレーション手段が運行データ及び映像データの演算を行う。これに伴いコントローラ232が各アクチュエータ225、226、227、228、229、230、231を制御し、回転ユニット222及び本体ユニット221を動作させることで自動車の挙動が再現されるとともに、モニタ213の映像が逐次、更新される。
When the
またコンピュータ212は、シフトチェンジの際に実車と同じ操作感が得られるようにシフト装置1を制御する。具体的にはコンピュータ212は、ステアリングコントローラ272、ペダルコントローラ273及びシフトコントローラ90、さらにシミュレーション手段が演算する運行データから自動車の運転状態を取得し、シフト装置操作感プログラムに基づき負荷手段70に対し運転状態に対応した負荷を与えるようにシフトコントローラ90に指令を発する。
Further, the
例えば、コンピュータ212は、第1位置センサー91及び第2位置センサー92からスライダー40の位置を検知し、シフトチェンジが1速から3速へのシフトチェンジであると判定すると、シフトレバー30に抵抗を与えるようにシフトコントローラ90に指令を発する。シフトコントローラ90は、この指令を受けて3速に対応する位置のレバー71に対し、下向きの荷重が大きくなるようにサーボモータ85を制御する。
For example, the
一方、コンピュータ212は、車両スピードとエンジン回転数とが適正な状態でのシフトチェンジであると判断すると、シフトレバー30に対して抵抗が加わらないようにシフトコントローラ90に指令を発する。シフトコントローラ90は、この指令を受けてシフトチェンジする先のレバー71に対し、引張コイルばね81による下向きの荷重が加わらないようにサーボモータ85を制御する。これによりスムーズなシフトチェンジが行える。
On the other hand, if the
またコンピュータ212は、スライダー40の位置からシフトチェンジが6速から1速へのシフトチェンジであると判定すると、シフトレバー30に対して1速にシフトチェンジできないような抵抗を与えるようにシフトコントローラ90に指令を発する。シフトコントローラ90は、この指令を受けて1速に対応する位置のレバー71に対し、下向きの最大荷重を加え、機械的に係止部44がレバー71に係止できないようにする。
Further, when the
このときコンピュータ212は、スライダー40の位置からシフト操作が無理なシフトチェンジであると判定し、バイブレータ110を動作させ本体ユニット221を振動させる。また同時にコンピュータ212は、図示を省略した異常音発生手段を動作させる。これにより乗り手は、当該シフトチェンジが無理なシフトチェンジであることに気付くことができる。
At this time, the
以上からなるドライビングシミュレータ2は、回転ユニット222の駆動系と、本体ユニット221の駆動系とが分離されているので、運転時に乗り手に加わる重力加速度と、車体の挙動とを複合的に再現することが可能となり、より実車に近い感覚を乗り手に体感させることができる。またスピンしていると判定された場合、回転ユニット222がヨーイングするので乗り手は、地面に対する車両(車輪)のグリップ感(滑り)を体感することが可能となる。
In the driving
また各車輪にロック又はホイルスピンが発生しているときに、対応する各本体用リニアアクチュエータ228、229、230、231が独立して振動するので乗り手は、各車輪の状態を直感的に認識することが可能となる。さらに各車輪にロック又はホイルスピンが発生しているときに、対応する各本体用リニアアクチュエータ228、229、230、231を独立して振動させるとともに、回転ユニット222が初期位置に戻るので、各車輪にロック又はホイルスピンが発生しているときには、乗り手に加わる重力加速度がキャンセルされ、より実車に近い感覚を体感することが可能となる。
Additionally, when each wheel is locked or wheelspin, the corresponding
またドライビングシミュレータ2には、車種に対応したブレーキペダル踏力のプログラムが搭載され、これに基づきブレーキペダル112の操作に対応した反力が与えられるので実車と同じペダル操作、ペダル感覚が得られる。またここで使用するブレーキペダルユニット111は、伝達機構で問題となる遊び、ガタツキがなく、この点においても実車と同じペダル操作、ペダル感覚が得られる。
Furthermore, the driving
さらにドライビングミュレータ2は、シフト装置1を搭載し、さらにシフト装置1に対して実車のシフト装置の操作感を再現するためのシフト装置操作感プログラムを有し、コンピュータ212が自動車の運転状態を取得し、シフト装置操作感プログラムに基づき負荷手段70に対し運転状態に対応した負荷を与えるようにシフトコントローラ90を制御するので実車のシフト装置の操作感を得ることができる。
Furthermore, the driving
以上、第1実施形態のシフト装置、第2実施形態のドライビングシミュレータを用いて、本発明に係るシフト装置、ドライビングシミュレータについて説明したが、本発明に係るシフト装置、ドライビングシミュレータは上記実施形態に限定されるものではなく要旨を変更しない範囲で変更して使用することができる。 The shift device and driving simulator according to the present invention have been described above using the shift device according to the first embodiment and the driving simulator according to the second embodiment, but the shift device and driving simulator according to the present invention are limited to the above embodiments. The content may be modified and used without changing the gist.
第1実施形態のシフト装置1は、最高速段が6速であったが、本発明に係るシフト装置において最高速段が4,5,7速であってもよい。また第1実施形態のシフト装置1は、リバース段を備えていないが本発明に係るシフト装置においてリバース段を設けてもよい。また第1実施形態のシフト装置1は、予備の格納部14を備えるが予備の格納部14を省略してもよい。
In the
本発明に係るシフト装置の最大の特徴は、シフトチェンジの際にシフトレバーに対し、運転状態に対応した負荷を与える点にあり、本発明に係るシフト装置は、第1実施形態に示すH型シフトパターンのシフト装置の他、シーケンシャルパターンのシフト装置、H型シフトパターンとシーケンシャルパターンとを切替え可能なシフト装置にも適用することができる。 The biggest feature of the shift device according to the present invention is that it applies a load corresponding to the driving state to the shift lever during a shift change. In addition to shift pattern shift devices, the present invention can also be applied to sequential pattern shift devices and shift devices capable of switching between an H-type shift pattern and a sequential pattern.
第1実施形態のシフト装置1は、シフトレバー30の中間部に球面滑り軸受35を取付け、また下端32にロッドエンドベアリング37を取付けスライダー40と連結させ、球面滑り軸受35を起点にシフトレバー30を回動可能に構成するが、シフトレバー30及びスライダー40は、以下のような構成であってもよい。
In the
シフトレバー30の中間部にスライダー40を取付け、シフトレバー30の下端32を基台10又は基台10に設けた支持台に軸受等を介して回転自在に固定する。このような構成からなるシフトレバー30は、下端32を起点に回動し、スライダー40も第1実施形態のシフト装置1と同様に動作する。
A
第1実施形態のシフト装置1は、サーボモータ85の回転軸の先端に直交する棒部材87を取付け、棒部材87の先端に引張コイルばね81の一端を連結し、引張コイルばね81を伸縮させるが、引張コイルばね81を伸縮させる方法はこれに限定されるものではない。棒部材87に代えて、引張コイルばね81の一端とサーボモータ85の回転軸とをロープで結び、ロープを回転軸に巻き取らせ下向きの荷重を加えるようにしてもよい。
The
また第1実施形態のシフト装置1は、レバー71の端部に下向きの荷重を加える荷重付与手段80が、引張コイルばね81とサーボモータ85とで構成されるが、荷重付与手段80はこれに限定されるものではない。引張コイルばね81とサーボモータ85とに代えて、シリンダ又はボールねじを用いてもよい。
Further, in the
また第1実施形態のシフト装置1は、ニュートラルにシフトチェンジするときは、シフトレバー30をシフト方向に移動させ、係止溝46と爪75との係止を解除させる必要がある。このときの抵抗が大きい場合には、レバー71の他端73を上向きに引き上げる引張コイルばねを追加設置してもよい。
Further, in the
第1実施形態のシフト装置1は、シフトチェンジに伴いシフトレバー30に負荷を与える負荷手段70が、レバー71と、レバー71の端部に下向きの荷重を加える荷重付与手段80とで構成されるが、負荷手段は、他の構成からなるものであってもよい。図10に他の負荷手段100を示す。図1から図7に示す第1実施形態のシフト装置1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
In the
負荷手段100は、格納部14の底面27に取付けられたボールプランジャ101と、ボールプランジャ101と連結するサーボモータ85とで構成される。この負荷手段100は、レバー71は備えていない。ボールプランジャ101は、本体の外周面に雄ねじ102を有する公知のボールプランジャ101である。
The load means 100 is composed of a
基台10にはボールプランジャ101の雄ねじ102が螺合する雌ねじ28が設けられている。雌ねじ28は、基台10を貫通しており、ボールプランジャ101は、ボール103が格納部14の底面27から突出するように基台10に取付けられる。ボールプランジャ101の下端にはサーボモータ85が連結し、サーボモータ85を駆動することでボールプランジャ101が回転し、底面27からの突出量が変化する。
The
スライダー40の係止部44の底面には、ボールプランジャ101のボール103が嵌り込む係止溝48が設けられ、スライダー40がスライド移動し、ボール103が係止溝48に嵌り込んだ時点でシフトチェンジが完了する。ボールプランジャ100の底面27からの突出量が大きいほどスライダー40を移動させるための抵抗が大きくなる。負荷手段100が各速段毎に独立して設けられている点、コントローラ90が、運転状態に対応した負荷を与えるようにサーボモータ85を制御する点は、第1実施形態の負荷手段70と同じである。
A locking
シフト装置1を搭載したドライビングシミュレータ2は、本実施形態に限定されるものではなく、ドライビングシミュレータで使用するドライビングユニットも特に限定されるものではない。ドライビングユニットは、水平移動装置を備えるものであってもよく、例えば特開2020-112607号公報の段落0015~0056、図1~図6に記載のドライビングユニットを使用することができる。またドライビングユニットは、揺動装置を備えるものであってもよい。
The driving
以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更及び修正を容易に想定するであろう。従って、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。 As mentioned above, the preferred embodiments have been described with reference to the drawings, but those skilled in the art will easily assume various changes and modifications within the obvious range after viewing this specification. It is therefore contemplated that such changes and modifications are within the scope of the invention as defined by the claims.
1 シフト装置
2 ドライビングシミュレータ
10 基台
14 格納部
15 隔壁
30 シフトレバー
35 球面滑り軸受
37 ロッドエンドベアリング
40 スライダー
44 係止部
46、48 係止溝
51 第1ガイド手段
60 第2ガイド手段
70、100 負荷手段
71 レバー
72 レバーの一端
73 レバーの他端
75 爪
77 支持軸
80 荷重付与手段
81 引張コイルばね
85 サーボモータ
90 コントローラ
101 ボールプランジャ
103 ボール
201 ドライビングユニット
212 コンピュータ
1
Claims (7)
シフトレバーの操作に伴い各速段に対応したポジションに移動するスライダーと、
前記スライダーが前記ポジションに移動するときに接触することで前記シフトレバーに負荷を加える負荷手段と、
運転状態に対応した負荷を与えるように前記負荷手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記負荷手段は、各速段毎に独立して設けられ、
前記制御手段は、各速段毎に前記負荷手段を制御することを特徴とするシフト装置。 A shift device for a driving simulator that is capable of multi-speed shifting,
A slider that moves to a position corresponding to each gear as the shift lever is operated,
Loading means that applies a load to the shift lever by contacting the slider when it moves to the position;
control means for controlling the load means to apply a load corresponding to the operating state;
Equipped with
The load means is provided independently for each speed,
A shift device characterized in that the control means controls the load means for each gear.
前記スライダーは、上面に前記レバーに設けられた爪が嵌り込む係止溝を備える係止部を有し、
前記スライダーは、シフトチェンジに伴い前記係止部が前記レバーを押し上げ、前記爪が前記係止溝に嵌り込みシフトチェンジが完了することを特徴とする請求項1に記載のシフト装置。 The load means is connected to a lever, one end of which is rotatably supported by a support shaft and has a pawl near the support shaft, and the other end of the lever, for each gear, and the load means is connected to the other end of the lever, and the load means is connected to the lever having one end rotatably supported by a support shaft and has a pawl in the vicinity of the support shaft. Load applying means for applying a downward load to the other end of the lever,
The slider has a locking portion on its upper surface that includes a locking groove into which a claw provided on the lever is fitted;
2. The shift device according to claim 1, wherein in the slider, the locking portion pushes up the lever during a shift change, and the pawl fits into the locking groove to complete the shift change.
又は前記荷重付与手段が、前記レバーの他端に取付けられ前記レバーの他端に下向きの荷重を加えるシリンダ又はボールねじであることを特徴とする請求項2に記載のシフト装置。 The load applying means includes an elastic body attached to the other end of the lever, and a servo motor connected to the elastic body and pulling the elastic body downward,
The shift device according to claim 2, wherein the load applying means is a cylinder or a ball screw that is attached to the other end of the lever and applies a downward load to the other end of the lever.
前記運転状態は、前記スライダーの位置と、下記(A)群のいずれか一種又は2種以上と、であり、
前記制御手段は、前記ドライビングシミュレータから下記(A)群のデータを受信することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のシフト装置。
(A)車両スピード,クラッチの位置,エンジン回転数,加速度・減速度,アクセル・ブレーキの開度 further comprising a sensor that detects the position of the slider,
The operating state is the position of the slider and one or more of the following group (A),
4. The shift device according to claim 1, wherein the control means receives data of the following group (A) from the driving simulator.
(A) Vehicle speed, clutch position, engine speed, acceleration/deceleration, accelerator/brake opening
前記コンピュータは、前記運転状態からシフトチェンジが無理であると判断すると、シフトチェンジが不能となる負荷を与えるように前記負荷手段を制御し、さらに前記バイブレータ及び音発生手段を動作させることを特徴とする請求項5に記載のドライビングシミュレータ。 Further comprising a vibrator and sound generating means for vibrating the vehicle body,
When the computer determines that a shift change is impossible based on the operating state, the computer controls the load means to apply a load that makes the shift change impossible, and further operates the vibrator and the sound generating means. The driving simulator according to claim 5.
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