JP3758903B2 - 二輪車模擬運転装置におけるリーンモーション機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、二輪車模擬運転装置において運転者にリーンモーションを体感させるリーンモーション機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、二輪車模擬運転装置におけるリーンモーション機構には、例えば図２に示すようなものがある。基台２１の上に立てた支柱２２に支持され、車体の前後方向の長さを有するフレーム２３を備える。フレーム２３の中間部にシート２４が固定して設けられ、フレーム２３はシャフト３０を介してモータ２５に固定され、支柱２２に歪ゲージ２６を設ける。模擬運転装置には図示しない画像表示装置が備えられ、運転模擬状況が表示される。運転者は画像表示装置に表示される状況に応じて二輪車模擬運転装置を運転操作する。カーブなどを曲がるときに車体を傾けるように運転者の上体を傾けると、フレーム２３は運転者の重さで傾く。歪ゲージ２６はこのフレーム２３の傾く力を検出する。歪ゲージ２６はその出力信号をシグナルコンディショナー２７に接続する。シグナルコンディショナー２７はこの信号を増幅してＡ／Ｄ変換器２８に接続する。Ａ／Ｄ変換器２８でディジタル変換されて得たディジタル信号は、計算機２９でフレーム２３の回転方向と回転角度が計算される。計算された回転方向と回転角度信号をモータ２５にフィードバックし、目標の角度になるようにモータ２５を駆動して、フレーム２３を回転させる。３１は前記計算機２９からの動作信号を受けて目標のトルクになるように前記モータ２５で駆動するモータドライバである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、歪ゲージ２６を用いるものでは、歪ゲージ２６の装着が難しく、量産時、歩留まりが悪いものとなる。また、歪ゲージ２６からの信号は、微弱電流であり、装置全体としてノイズに弱いものとなる。さらに、歪ゲージ２６からの信号を処理するために、シグナルコンディショナー２７やＡ／Ｄ変換器２８等のアナログ回路の接続が必要となり、信号の処理が難しいものとなる。
【０００４】
本発明は、安価で、量産に対応することができる信頼性を持ったリーンモーション機構を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る二輪車模擬運転装置におけるリーンモーション機構は、模擬する車体の前後方向の長さを有し、シートを搭載するシャフトと、ステッピングモータと、前記シャフトとステッピングモータとを連結する弾性体と、シャフトの回転角を検出するロータリエンコーダと、シャフトの回転角を検出する角度センサ出力と目標のトルクとを受けて当該目標トルクとなるシャフトとステッピングモータとの前記弾性体のねじれによる角度差を計算するコンピュータと、前記角度差となるようにステッピングモータを駆動するモータドライバとを備えてリーンモーションを模擬するものである。
【０００６】
【作用】
模擬運転状況により運転者は、上体を傾けてシャフトの長さ方向と直角の方向に体重を移動させる。これにより、シャフトは弾性体の弾性により微少角度ねじれる。このねじれ角度はロータリエンコーダで検出される。このとき、シャフトに発生するトルクは、シャフトとステッピングモータとの回転角度差と弾性体のねじれバネ定数との積によることから、目標のトルクを得るためのステッピングモータの回転角が定まる。この角度でステッピングモータを回転させて、目標のトルクを得る。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図を参照して説明する。図１は実施例の構成図である。図１において、１０１は基台、１０２は前記基台１０１に立てられた支柱、１０３は前記支柱１０２に回転可能に支持されるシャフト、１０４は前記シャフト１０３に取り付けられるシート、１０５は前記シャフト１０３に取り付けられるハンドルである。１０６は弾性体であり、その一端部と前記シャフト１０３の先端部とが取り付けられ、例えばねじれ定数を有するカップリングで構成する。１０７は回転を伝達するために前記弾性体１０６の他端部に連結するステッピングモータである。１０８は角度検出センサとしてロータリーエンコーダであり、可動部は前記シャフト１０３の後端部の回転角を測定するように取り付けられ、固定部は後部の前記支柱１０２に取り付けられる。１０９はコンピュータであり、前記ロータリエンコーダ１０８の出力パルスにより回転角度を計算するとともに、模擬状況に応じてシャフト１０３に発生すべき目標トルク値を入力し、シャフト１０３の回転角とステッピングモータ１０７の回転角の差から当該目標トルクとなるように動作信号を出力する。１１０は前記コンピュータ１０９からの動作信号を受けて目標のトルクになるように前記ステッピングモータ１０７を駆動するモータドライバである。
【０００８】
模擬運転装置には図示しない画像表示装置が備えられ、運転模擬状況が表示される。模擬運転状況たとえばカーブなどを曲がるときに、運転者はハンドル１０５を操作するとともに、上体を傾けて、シャフト１０３の長さ方向と直角の方向に体重を移動させる。シャフト１０３は、弾性体１０６の弾性により支柱１０２上でわずかにねじれて回転する。ロータリエンコーダ１０８は弾性体１０６とシャフト１０３とによるねじれ回転角を検出してコンピュータ１０９に与える。コンピュータにはこの運転状況により与えられるべき目標トルク値が与えられている。いまトルクをＴ、ねじれバネ定数をｋ、θ１をロータリエンコーダ１０８により検出される回転角、θ２をステッピングモータ１０７の回転角とすると、トルクは次の式（１）により得られる。
【０００９】
【数１】
Ｔ＝（θ１−θ２）×ｋ（Ｎ・ｍ） …（１）
【００１０】
従って、目的のトルクＴをシャフト１０３に与えるには、コンピュータ１０９はロータリエンコーダ１０８が検出した回転角θ１を入力して、式（１）よりθ２を計算する。コンピュータ１０９で計算されたパルスの動作信号はモータドライバ１１０に出力され、モータドライバ１１０はこの動作信号によりステッピングモータ１０６がθ２の回転角をするように駆動する。ステッピングモータ１０７が運転者の傾きによるシャフト１０３の回転と同方向に回転すると、運転者からの傾きの操作を加えられているシャフト１０３は、さらに回転しながら、弾性体１０６の弾性（ねじれバネ定数ｋ）とステッピングモータ１０７とにより目標のトルクによる反力を受ける。運転状況によりさらに体重移動を同方向又は反対方向に行うと、コンピュータ１０９は、この操作に伴って、さらにトルクＴを目標値に維持するためステッピングモータ１０７を駆動するように、回転角を計算する。状況により目標トルクが変化した場合には、上述と同様にコンピュータ１０９により、ステッピングモータ１０７の回転角を計算し、所望した目標トルクによる反力をシャフト１０３に与えることができる。上記の場合は、シャフト１０３のねじれ角が弾性体のねじれ角に比較して無視できるとして、弾性体１０６のねじれバネ定数のみを考慮したが、シャフト１０３のねじれを考慮する場合は、ねじれバネ定数にはシャフト１０３についても考慮に入れて計算するようにしておけばよい。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ロータリエンコーダにより検出した角度と、ステッピングモータの回転角度の差より、現在のトルクを換算し、目標トルクになるように、モータを制御しているので、全てをディジタル処理できるシステムを低価格で構成することができ、量産に対応するものとすることができる信頼性を持ち、目標のトルクによる忠実な反力によるリーンモーション模擬を行うことができるものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例の構成図である。
【図２】従来の二輪車模擬運転装置におけるリーンモーション機構の構成図の一例である。
【符号の説明】
１０１…基台、１０２…支柱、１０３…シャフト、１０４…シート、１０５…ハンドル、１０６…弾性体、１０７…ステッピングモータ、１０８…ロータリーエンコーダ、１０９…コンピュータ、１１０…モータドライバ。

Claims (1)

1. 模擬する車体の前後方向の長さを有し、シートを搭載するシャフトと、ステッピングモータと、前記シャフトとステッピングモータとを連結する弾性体と、シャフトの回転角を検出するロータリエンコーダと、シャフトの回転角を検出する角度センサ出力と目標のトルクとを受けて当該目標トルクとなるシャフトとステッピングモータとの前記弾性体のねじれによる角度差を計算するコンピュータと、前記角度差となるようにステッピングモータを駆動するモータドライバとを備えてリーンモーションを模擬することを特徴とする二輪車模擬運転装置におけるリーンモーション機構。

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