JP3394177B2 - ドライブシミュレータ用加速、減速、衝突体感装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車教習所、警
察の安全運転教育、損害保険会社や各種団体が独自に行
う交通安全指導等に用いられるドライブシミュレータに
係り、ドライブシミュレータ操作時の動作体感に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ドライブシミュレータ装置全体
を、可動するベースに乗せ、ドライブシミュレータ装置
全体を動かす装置が知られ、また、特開平７−１１４３
３３に開示されているように、衝突時に運転席を一瞬後
退させた後に、前に押し出す装置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例のうちで、
装置全体を動かす装置においては、装置規模が大きくな
り、装置価格が上昇し、経済的に不利であるという問題
がある。

【０００４】また、特開平７−１１４３３３に開示され
ている装置においては、衝突時、エアーシリンダーの圧
力とブレーキの踏み力とを利用して運転席を後退させて
いるので、運転者のブレーキ操作の緩慢さがそのまま運
転席の後退速度に影響するという問題があり、衝突時の
動きのみを体験させる機構であり、通常の運転状態で
は、画面の変化以外には、運転者に体感的反応が全く与
えられないという問題がある。

【０００５】本発明によれば、ドライブシミュレータに
おいて、運転者のブレーキ操作が緩慢であっても、その
衝撃を大きく体感することができ、しかも、ドライブシ
ミュレータの装置規模が比較的小さく、装置が安価であ
るドライブシミュレータ用加速、減速、衝突体感装置を
提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、運転席搭載板
を有するドライブシミュレータにおいて、上記運転席搭
載板の後部を保持する回転自在な軸受けと、上記運転席
搭載板の前部を保持するとともに、上記回転自在な軸受
けを中心に、上記運転席搭載板を回動させるリンク機構
と、ボールスクリュウナットを介して上記リンク機構を
駆動するボールスクリュウと、上記リンク機構の一端と
上記ボールスクリュウナットとの連結を断続する連結断
続手段と、上記ボールスクリュウを駆動するサーボモー
タと、運転者による加速操作または減速操作に応じて、
上記サーボモータを介して、上記ボールスクリュウを駆
動または静止保持させる制御手段とを有することを特徴
とするドライブシミュレータ用加速、減速、衝突体感装
置である。

【０００７】

【発明の実施の形態および実施例】図１は、本発明の一
実施例であるドライブシミュレータ用加速、減速、衝突
体感装置Ｓ１の斜視図である。

【０００８】図２は、ドライブシミュレータ用加速、減
速、衝突体感装置Ｓ１の平面図である。

【０００９】図２においては、装置全体の構成を明確に
するために、運転席２と運転席搭載板３と運転席用アー
ム４とを省略して示してある。また、図１は、図２中、
その左上部分から、右下部分を見た斜視図である。

【００１０】図３は、定速走行状態におけるドライブシ
ミュレータ用加速、減速、衝突体感装置Ｓ１の左側面図
である。

【００１１】ドライブシミュレータ用加速、減速、衝突
体感装置Ｓ１は、ハンドル１と、運転席２と、運転席搭
載板３と、運転席搭載板３を支持する運転席用アーム４
と、保持軸５１と、運転席用アーム保持台５と、筐体６
と、シャーシ７と、シャーシ補強８と、リンク機構ＲＭ
と、リンクアーム１３と、リンクアーム保持台１４と、
ボールスクリュウ３１と、ボールスクリュウナット３２
と、連結断続手段としての駆動側電磁石２４、従動側電
磁石２３と、タイミングプーリー３４、３５と、タイミ
ングベルト３６と、タイミングベルト３６を介してボー
ルスクリュウ３１を駆動するサーボモータ３７と、ガス
スプリング３９と、制御手段としての制御部４０とを有
する。

【００１２】運転席搭載板３は、運転席を搭載する板で
あり、回転自在な軸受け３Ｓを有するものである。回転
自在な軸受け３Ｓは、保持軸５１と嵌合し、運転席搭載
板３の後部（運転席２の背もたれ側に対応する部分）を
保持するものである。

【００１３】リンク機構ＲＭは、リンクアーム止め台１
０、リンクアーム１１、１２によって構成され、運転席
搭載板３の前部（運転席２のフロントガラス側に対応す
る部分）を保持するとともに、回転自在な軸受け３Ｓを
中心に、運転席搭載板３を回動させるものである。リン
クアーム１２は、ほぼ三角形の形状を有し、その各頂点
の近傍に軸１２Ｒ、１２Ｌ、１２Ｄを有する。軸１２Ｒ
は、リンクアーム保持台１４に軸支され、軸１２Ｌは、
リンクアーム１１に軸支され、軸１２Ｄは、リンクアー
ム１３を介して、従動側電磁石取付板２５と結合されて
いる。つまり、リンクアーム１２は、リンクアーム１
１、リンクアーム止め台１０を介して運転席搭載板３に
連結され、リンクアーム１３、従動側電磁石取付板２５
を介して電磁石２３、２４に連結されている。なお、従
動側電磁石取付板２５、駆動側電磁石取付板２６は、Ｌ
Ｍレール２１に案内されてスライドする。

【００１４】ボールスクリュウ３１は、ボールスクリュ
ウナット３２を介して、リンク機構ＲＭを駆動するもの
である。

【００１５】連結断続手段は、駆動側電磁石２４と従動
側電磁石２３とによって構成され、リンク機構ＲＭの一
端と、ボールスクリュウ３１のボールスクリュウナット
３２との連結を断続するものである。なお、駆動側電磁
石２４は、駆動側電磁石取付板２６を介してボールスク
リュウナット３２に固定され、従動側電磁石２３は、従
動側電磁石取付板２５、リンクアーム１３を介してリン
ク機構ＲＭと連結されている。

【００１６】制御部４０は、運転者による加速操作また
は減速操作に応じて、サーボモータ３７を介してボール
スクリュウ３１を駆動、静止保持させ、また、衝突を示
す信号に応じて、従動側電磁石２３を逆励磁させる手段
である。

【００１７】ガススプリング３９は、電磁石２３、２４
のうちの一方の電磁石が逆励磁されたときに、リンク機
構ＲＭの一端とボールスクリュウ３１のボールスクリュ
ウナット３２との連結を解除する動作を補助するもので
ある。

【００１８】次に、上記実施例の動作について説明す
る。

【００１９】まず、定速走行状態または停車状態につい
て説明する。この場合、図３に示すように、駆動側電磁
石２４と従動側電磁石２３とは互いに吸着するように励
磁されている。たとえば駆動側電磁石２４をＮ極に励磁
し、従動側電磁石２３をＳ極に励磁し、互いに吸着さ
せ、一体化し、サーボモータ３７の動きが運転席搭載板
３に確実に伝達するようにしている。

【００２０】ここで、図１の左手前からサーボモータ３
７、ボールスクリュウナット３２を見た場合、サーボモ
ータ３７を時計方向（右回りの方向）に回転をさせたと
きに、ボールスクリュウナット３２は、タイミングプー
リー３４から遠くなる方向に移動するものとする。

【００２１】加速、減速、衝突体感装置Ｓ１の運転操作
を運転者が開始し、アクセルペタル（図示せず）を踏み
込んだときの加速量をコンピュータ（図示せず）が計算
し、車両の移動画面がモニタ３上に作成される。このと
きの加速量に見合う運転席２の移動の早さと移動量とを
示す信号をサーボモータ３７に与え、サーボモータ３７
はこの信号に従って、移動量と速さとに応じて時計方向
に回転し、次の指示が出されるまで、運転席２がその位
置に保持される。

【００２２】次に、上記実施例においてアクセルペダル
を踏み込んだときにおける動作について説明する。

【００２３】図４は、上記実施例において、アクセルを
踏み込んだときにおけるドライブシミュレータ用加速、
減速、衝突体感装置Ｓ１の左側面図である。なお、図
３、図４において、サーボモータ３７と、補強金具ａと
を省略して示してあり、図５、図６においても同様であ
る。

【００２４】定速走行状態または停車状態から、運転者
自身がアクセルを踏み込むと、そのアクセルの踏み込み
量に応じて、運転席搭載板３の前側が起き上がり、運転
席２の背もたれが後ろに傾き、運転者の姿勢が強制的に
変化するので、運転者が加速感を得ることができる。

【００２５】つまり、運転者自身がアクセルを踏み込む
と、そのアクセルの踏み込み量に応じた運転席２の移動
の早さと移動量とを示す信号を、制御部４０がサーボモ
ータ３７に与え、サーボモータ３７はこの信号に従っ
て、移動量と速さとに応じて時計方向に回転する。そし
て、タイミングベルト３６を介して、ボールスクリュウ
３１が時計方向に回転し、ボールスクリュウナット３２
が図１中、左手前に（車両前方に）移動し、リンクアー
ム１３が車両前方に引き寄せられ、リンクアーム１２が
図１の右手前から見て時計方向に回動し、これに伴っ
て、リンクアーム止台１０が上方に押し上げられ、図１
右手前から見て、保持軸５１を中心にして運転席搭載板
３が時計方向に回動し、運転席２が後ろに傾く。

【００２６】アクセルペタルを踏んでいるときでも加速
量の減少があれば、その加速量の減少を制御部４０（コ
ンピュータ）が判断し、加速量減少に見合う指示を制御
部４０がサーボモータ３７に与え、制御部４０から指示
された早さと移動量とに応じて、サーボモータ３７が、
反時計方向（左回りの方向）に回転し、ボールスクリュ
ウナット３２がタイミングベルト３６側に移動し、リン
クアーム１３が車両後方に押し戻され、リンクアーム１
２が図１の右手前から見て反時計方向に回動する。これ
に伴って、リンクアーム止台１０が下方に押し下げら
れ、図１右手前から見て、保持軸５１を中心にして運転
席搭載板３が反時計方向に回動し、運転席２が前傾する
方向に回動する。そして、定速走行に移行していると制
御部４０（コンピュータ）が判断した場合、制御部４０
は定速走行に見合う指示をサーボモータ３７に与え、運
転席搭載板３が水平になると、サーボモータ３７の回転
が停止され、運転席搭載板３がその位置で静止し、この
静止位置を保持する。

【００２７】次に、運転者が、ブレーキペタル（図示せ
ず）を踏み込んだときの動作について説明する。

【００２８】図５は、上記実施例において、ブレーキペ
タルを踏んだときにおけるドライブシミュレータ用加
速、減速、衝突体感装置Ｓ１の左側面図である。

【００２９】走行状態から、運転者自身がブレーキを踏
み込むと、そのブレーキの踏み込み量に応じて、運転席
搭載板３の前側が下がり、運転席２の背もたれが前に傾
き、運転者の姿勢が強制的に前傾するので、運転者が減
速感を得ることができる。

【００３０】つまり、走行状態から、運転者がブレーキ
ペタルを踏み込んだときに、その踏み込み量に応じて、
制御部４０（コンピュータ）が減速量を判断し、その減
速量に応じた移動量と早さとの指示を制御部４０がサー
ボモータ３７に与え、上記減速量に応じた移動量だけサ
ーボモータ３７が反時計方向に回転し、ボールスクリュ
ウナット３２がタイミングベルト３６側に移動し、リン
クアーム１３が車両後方に押し戻され、リンクアーム１
２が図１の右手前から見て反時計方向に回動し、これに
伴って、リンクアーム止台１０が下方に押し下げられ、
図１右手前から見て、保持軸５１を中心にして運転席搭
載板３が反時計方向に回動し、運転席２が前傾する方向
に回動する。運転席２が前傾する方向に回動することに
よって、運転者が減速感を得ることができる。

【００３１】そして、定速走行に移行していると、制御
部４０が判断した場合、制御部４０は定速走行に見合う
指示をサーボモータ３７に与え、サーボモータ３７が時
計方向に回転し、タイミングベルト３６を介して、ボー
ルスクリュウ３１が時計方向に回転し、ボールスクリュ
ウナット３２が図１中、左手前に（車両前方に）移動
し、リンクアーム１３が車両前方に引き寄せられ、リン
クアーム１２が図１の右手前から見て時計方向に回動す
る。これに伴って、リンクアーム止台１０が上方に押し
上げられ、図１右手前から見て、保持軸５１を中心にし
て運転席搭載板３が時計方向に回動し、運転席２が後ろ
に傾く方向に回動し、運転席搭載板３が水平になると、
サーボモータ３７の回転が停止され、運転席搭載板３が
その位置で静止し、この静止位置を保持する。

【００３２】また、ブレーキペタルを踏み、そのまま停
止した場合も、上記動作と同様にして、運転席搭載板３
を通常の水平状態に戻し、運転席搭載板３がその位置で
静止し、この静止位置を保持する。

【００３３】次に、上記実施例において、事故等によっ
て発生する衝突時の動作状態について説明する。

【００３４】図６は、何かに衝突したときにおけるドラ
イブシミュレータ用加速、減速、衝突体感装置Ｓ１の左
側面図である。

【００３５】加速、減速、衝突体感装置Ｓ１において、
運転席搭載板３に取り付けられた運転席用アーム４にお
ける回転自在な軸受け３Ｓと、運転席用アーム保持台５
における保持軸５１とが軸着され、これによって、運転
席搭載板３が運転席用アーム保持台５に保持され、運転
者の重心が保持軸５１の内側に存在するよう構成されて
いる。したがって、通常の状態において、リンクアーム
１１の支え力がない場合、運転席搭載板３が、必ず保持
軸５１を中心に円弧を描き落下するが、上記実施例にお
いて、サーボモータ３７を駆動源とする機構にリンクア
ーム１１が支えられ、リンクアーム１１に支持されてい
る運転席搭載板３が水平状態を維持している。

【００３６】運転操作中、衝突が発生した旨を示す信号
が制御部４０に伝達されると、従動側電磁石２３が直ち
に逆励磁され、従動側電磁石２３が駆動側電磁石２４か
ら分離され、つまり、従動側電磁石２３がタイミングプ
ーリ３４側に後退し、これに伴って、リンクアーム１３
もタイミングプーリ３４側に後退し、リンクアーム１２
が、図１の右手前から見て、反時計方向に回動し、リン
クアーム１１が下降し、リンクアーム１１に支持されて
いた運転席搭載板３が回転自在な軸受け３Ｓを中心とし
て、図１の右手前から見て、左下がりに傾斜し、運転席
搭載板３が落下位置調整台１５に当たるまで傾斜する。
この場合、従動側電磁石２３が直ちに逆励磁されるの
で、上記各動作が急速に実行され、運転席搭載板３が一
気に回動（落下）し、運転席２は、図６に示す状態にな
り、衝突時のショックを運転者に体感させることができ
る。

【００３７】上記実施例において、事故時における運転
席２の回動による落下は、運転者と運転席２と取付部品
との重量による自然落下を基本としている。ここで、電
磁石２４から電磁石２３が分離されるときに、ガススプ
リング３９が、電磁石２３、２４を引き離す手助けをす
るので、運転席搭載板３の落下がより高速に実行され、
運転者により強い衝突体感を与える。

【００３８】つまり、上記実施例において、運転者が、
アクセルペタルを踏み、加速操作を行うと、画像処理用
コンピュータはモニター画面上に、アクセルペタルによ
る加速操作に応じた加速量に従った移動画面を作成表示
し、これと同時に、加速量に応じた動作指示を、制御部
４０から運転席駆動用のサーボモータ３７に与え、サー
ボモータ３７に連結されたボールスクリュウナット３２
は、２つの電磁石２３、２４を介してリンク機構ＲＭを
駆動し、決められた範囲内で回転軸５１を中心に運転席
２が円弧運動し、押し上げられ、運転者は後ろに反り返
る状態になる。これによって、運転者が加速状態を感じ
る。

【００３９】等速走行に入ると、運転席２が平常の状態
に戻るように制御部４０が指示を出し、制御部４０が指
示した加速量の減少に従って、運転席２の傾きを徐々に
戻し、運転席２が平常位置に戻ると、運転席２の移動が
停止される。

【００４０】等速状態から減速されたり、ブレーキ操作
が行われると、その減速量に応じて、定められた移動量
と速さとによって、加速時とは逆の動作に入り、運転席
２を前部に傾けることによって、減速感を運転者が体感
でき、減速が無くなると、運転席２が平常位置に戻るよ
うに制御部４０からサーボモータ３７に指示され、運転
席２は平常位置に戻った状態で安定静止する。

【００４１】走行中に、危険状態を確認し、ブレーキ操
作が行われたが事故が発生した場合、このときの減速量
に応じて、定められた移動量と早さとによって、減速時
の動作に入り、運転席２が前部に傾けられ、その後に、
事故が発生すると、運転席２を前に傾けた位置で、連結
されていた２つの電磁石が分離し、予め設定された位置
まで運転席２が一気に落下し、落下位置調整台１５に当
たって止まり、運転者に衝突時のショックを与える。こ
の場合、ブレーキを強く踏めば、ブレーキペタルを介し
て、足で体を支える状態になり、衝突時のショックの体
感は軽減され、これとは逆に、ブレーキ操作を全く行わ
ずに衝突した場合、平常位置から落下設定位置まで一気
に落ちるので、より強いショックを体感できる。

【００４２】上記実施例において、ガススプリング３９
を使用する代わりに、コイルバネを使用してもよく、こ
のようにしても、上記と同様に、運転席搭載板３をより
高速で落下させることができる。また、ガススプリング
３９を使用する代わりに、エアーシリンダーを取り付
け、エアーシリンダーに供給する空気圧を、車速に応じ
て変化させるようにしてもよい。このようにすることに
よって、衝突時の車速の変化に応じて衝突体感の大きさ
を変化させることができる。

【００４３】上記実施例において、連結電磁石を構成す
る従動側電磁石２３と駆動側電磁石２４として電磁石を
使用しているが、従動側電磁石２３と駆動側電磁石２４
とのうちのいずれか一方に永久磁石を使用してもよく、
この場合も、２つの電磁石２３、２４をともに電磁石を
使用した場合と同様に動作する。

【００４４】また、制御部４０は、衝突発生を示す信号
に応じて、２つの電磁石２３、２４のうちの一方の電磁
石を逆励磁し、２つの電磁石２３、２４による２つの磁
力を互いに反発させる手段であってもよい。この場合、
２つの電磁石２３、２４のうちの一方の電磁石が逆励磁
されることによって、ボールスクリュウナット３１とリ
ンク機構ＲＭとの連結が一気に解除され、運転席搭載板
３が一気に落下し、運転席搭載板３が所定の角度で前傾
する。

【００４５】さらに、運転席２と保持軸５１との距離を
長く設定し、運転者の体重が落下時の荷重として大きく
取れるようにしてもよい。このようにすると、磁石によ
って連結する機構の代わりに、機械的な連結方法、たと
えば一般的な爪による連結を使用するようにしてもよ
い。

【００４６】また、連結断続手段としての電磁石２３、
２４を削除し、ボールスクリュウナット３２とリンクア
ーム１３とを接続するようにしてもよい。このようにす
れば、衝突時における運転席搭載板３の落下速度が低下
するが、運転席搭載板３と落下位置調整台１５との衝突
音が小さく、ドライブシミュレータが設置されている教
室における騒音が少なくなる。

【００４７】さらに、運転席搭載板を有するドライブシ
ミュレータにおいて、運転者による加速操作に応じて、
運転席を後傾させ、運転者による減速操作に応じて、上
記運転席を前傾させる運転席傾斜手段を有するものであ
れば、上記実施例以外の構成を使用するようにしてもよ
い。また、運転席搭載板を有するドライブシミュレータ
において、衝突を示す信号に応じて、上記運転席を前傾
させる運転席傾斜手段を有するものであれば、上記実施
例以外の構成を使用するようにしてもよい。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、ドライブシミュレータ
において、運転者のブレーキ操作が緩慢であっても、そ
の衝撃を大きく体感することができ、しかも、ドライブ
シミュレータの装置規模が比較的小さく、装置が安価で
あるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるドライブシミュレータ
用加速、減速、衝突体感装置Ｓ１の斜視図である。

【図２】ドライブシミュレータ用加速、減速、衝突体感
装置Ｓ１の平面図である。

【図３】定速走行状態におけるドライブシミュレータ用
加速、減速、衝突体感装置Ｓ１の左側面図である。

【図４】アクセルを踏み込んだときにおけるドライブシ
ミュレータ用加速、減速、衝突体感装置Ｓ１の左側面図
である。

【図５】ブレーキペタルを踏んだときにおけるドライブ
シミュレータ用加速、減速、衝突体感装置Ｓ１の左側面
図である。

【図６】何かに衝突したときにおけるドライブシミュレ
ータ用加速、減速、衝突体感装置Ｓ１の左側面図であ
る。

【符号の説明】

１…ハンドル、 ２…運転席、 ３…運転席搭載板、 ３Ｓ…回転自在な軸受け、 ４…運転席用アーム、 ５…運転席用アーム保持台、 ５１…保持軸、 ６…筐体、 ７…シャーシ、 ８…シャーシ補強、 ＲＭ…リンク機構、 １０…リンクアーム止め台、 １１、１２、１３…リンクアーム、 １４…リンクアーム保持台、 １５…落下位置調整台、 ２２…ＬＭベアリング、 ２３…従動側電磁石、 ２４…駆動側電磁石、 ２５…従動側電磁石取付板、 ２６…駆動側電磁石取付板、 ３１…ボールスクリュウ、 ３２…ボールスクリュウナット、 ３３…ボールスクリュウ受け台、 ３４、３５…タイミングプーリ、 ３６…タイミングベルト、 ３７…サーボモータ、 ３８…エンコーダ、 ３９…ガススプリング、 ３１…ガススプリング保持台、 ４０…制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A63F 13/00 - 13/12 A63F 9/24 G09B 9/00 - 9/52 A63G 31/00 - 31/04 G06F 17/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転席搭載板を有するドライブシミュレ
   ータにおいて、 上記運転席搭載板の後部を保持する回転自在な軸受け
   と； 上記運転席搭載板の前部を保持するとともに、上記回転
   自在な軸受けを中心に、上記運転席搭載板を回動させる
   リンク機構と； ボールスクリュウナットを介して上記リンク機構を駆動
   するボールスクリュウと； 上記リンク機構の一端と上記ボールスクリュウナットと
   の連結を断続する連結断続手段と； 上記ボールスクリュウを駆動するサーボモータと； 運転者による加速操作または減速操作に応じて、上記サ
   ーボモータを介して、上記ボールスクリュウを駆動また
   は静止保持させる制御手段と； を有することを特徴とするドライブシミュレータ用加
   速、減速、衝突体感装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 上記連結断続手段は、上記リンク機構の一端と上記ボー
   ルスクリュウナットとを連結する２つの電磁石であり、 上記制御手段は、衝突発生を示す信号に応じて、上記２
   つの電磁石のうちの一方の電磁石を逆励磁し、上記２つ
   の電磁石による２つの磁力を互いに反発させる手段であ
   り、 上記２つの電磁石のうちの一方の電磁石が逆励磁される
   ことによって、上記ボールスクリュウナットと上記リン
   ク機構との連結が一気に解除され、上記運転席搭載板が
   落下し、上記運転席搭載板が所定の角度で前傾すること
   を特徴とするドライブシミュレータ用加速、減速、衝突
   体感装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、 上記一方の電磁石が逆励磁されたときに、上記リンク機
   構の一端と上記ボールスクリュウナットとが分離する動
   作を補助するガススプリングを有することを特徴とする
   ドライブシミュレータ用加速、減速、衝突体感装置。