JP5688802B2 - ライディングシミュレータ - Google Patents

Description

本発明は、ライディングシミュレータに係り、特に、ディスプレイ上に走行映像を表示して二輪車の走行状態を疑似体験させるライディングシミュレータに関する。

従来から、模擬二輪車を操作し、ディスプレイ上に表示した走行映像によって走行状態を疑似体験することができるライディングシミュレータが知られている。

特許文献１には、模擬二輪車を、車体前後方向に指向するロール軸および車幅方向に指向するピッチ軸を介して基台に取り付けることで、実際の二輪車が走行する際のローリング動作およびピッチング動作を再現できるようにしたライディングシミュレータが開示されている。

特開２００９−１５７３１２号公報

ところで、実際の二輪車がコーナリングする際には、乗員が車体をバンク（ローリング動作）させることに伴って前輪が旋回方向に舵角するため、車体にはロール角のみならずヨー角も発生している。そこで、より実際の二輪車に近いフィーリングを得るために、このヨー角の変化を再現することが考えられる。

しかしながら、通常、ヨー角を変化させる機構を適用しようとすると、さらにヨー軸を駆動するためのモータ等が必要となって装置の大型化やコストアップを招くこととなるため、特許文献１に記載されたライディングシミュレータにおいても、ヨー角を変化させる機構は適用されていなかった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、模擬二輪車にヨー角を変化させる機構を別個独立して設けることなく、ローリング動作時にヨー角を発生させて実際の二輪車のフィーリングに近い感覚を得ることができるライディングシミュレータを提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、略水平に設置される基台（１６）と、該基台（１６）の上部に配設される模擬二輪車（２）と、前記模擬二輪車（２）を前記基台（１６）に支持すると共に、前記模擬二輪車（２）のローリング動作を可能とするロール軸部材（１２）およびピッチング動作を可能とするピッチング軸部材（１４）を含む駆動機構（１１）とを有するライディングシミュレータ（１）において、前記駆動機構（１１）は、前記ロール軸部材（１２）の軸線（ＲＣ）が前記基台（１６）に対して前下がりになるように前記ロール軸部材（１２）を支持する点に第１の特徴がある。

また、前記駆動機構（１１）は、前記模擬二輪車（２）の車体前後方向の略中央の位置に配設されており、前記模擬二輪車（２）の車体前方側は、制御部によって任意に制御される左右一対の直動アクチュエータ（１０）を介して前記基台（１６）に支持されており、前記直動アクチュエータ（１０）は、下側ユニバーサルジョイント（３５）を介して前記基台（１６）に取り付けられる棒状の固定側部材（３４）と、上側ユニバーサルジョイント（２８）を介して前記模擬二輪車（２）の車体前方側に取り付けられると共に、前記固定側部材（３４）との係合位置を任意に変更可能な移動側部材（３３）とからなる点に第２の特徴がある。

また、前記ロール軸部材（１２）の軸線（ＲＣ）が、車体側面視で、前記下側ユニバーサルジョイント（３５）の車体前後方向に指向する回動軸の軸線（ＪＣ）と交点（Ｓ）で交わるように構成されており、前記交点（Ｓ）が、前記下側ユニバーサルジョイント（３５）の車体前方側に配設される点に第３の特徴がある。

また、前記ロール軸部材（１２）の軸線（ＲＣ）が、車体側面視で、車体前後方向に指向する前記下側ユニバーサルジョイント（３５）の回動軸の軸線（ＪＣ）と交点（Ｓ）で交わるように構成されており、前記交点（Ｓ）が、前記模擬二輪車（２）の操向ハンドル（４）の回動軸線（２５ｃ）と同じか、または、該回動軸線（２５ｃ）より車体前方側に配設される点に第４の特徴がある。

また、前記駆動機構（１１）は、前記ロール軸部材（１２）を支持するロール軸支持機構（５０）の下部に傾斜面（５３ａ）を有するくさび型の傾斜部材（５３）を配置することで、前記ロール軸部材（１２）を前下がりに支持する点に第５の特徴がある。

また、前記ロール軸部材（１２）に、車幅方向に延出するストッパ部材（９０）が取り付けられており、前記ストッパ部材（９０）と前記傾斜部材（５３）とが当接することで、前記模擬二輪車（２）のローリング動作が規制されるように構成されている点に第６の特徴がある。

また、前記ロール軸部材（１２）の両端部に平面状のストッパ面（１２ｃｆ，１２ｃｒ）が形成されており、前記模擬二輪車（２）の車体フレーム（７）から車体下方に突出する２つのストッパ（２９，３０）が前記ストッパ面（１２ｃｆ，１２ｃｒ）に当接することで、前記模擬二輪車（２）のピッチング動作が規制されるように構成されている点に第７の特徴がある。

また、前記駆動機構（１１）は、前記基台（１６）に固定される支持台（１３）と、前記模擬二輪車（２）の車体フレーム（７）を構成するメインフレーム（２０）との間に配設されており、前記メインフレーム（２０）は、前記模擬二輪車（２）がローリング動作およびピッチング動作をしていない中立状態で、前記基台（１６）に対して前下がりに配設されている点に第８の特徴がある。

また、前記基台（１６）に対するロール軸部材（１２）の傾斜角（α）が、前記基台（１６）に対する前記メインフレーム（２０）の傾斜角（β）より大きく設定されている点に第９の特徴がある。

さらに、前記ストッパ面（１２ｆ，１２ｃｒ）が凹形状を有している点に第１０の特徴がある。

第１の特徴によれば、駆動機構は、ロール軸部材の軸線が基台に対して前下がりになるようにロール軸部材を支持するので、ヨー角を発生させる特別な機構を付加することなく、ローリング動作に伴って模擬二輪車の車体にヨー角を発生させることが可能となる。これにより、簡単な構成によって、実際の二輪車のコーナリング時に車体に発生するヨー角の変化を再現して、前輪を中心にバンクするという実際の二輪車に近い乗車フィーリングを得ることが可能となる。

第２の特徴によれば、駆動機構は、模擬二輪車の車体前後方向の略中央の位置に配設されており、模擬二輪車の車体前方側は、制御部によって任意に制御される左右一対の直動アクチュエータを介して基台に支持されており、直動アクチュエータは、下側ユニバーサルジョイントを介して基台に取り付けられる棒状の固定側部材と、上側ユニバーサルジョイントを介して模擬二輪車の車体前方側に取り付けられると共に、固定側部材との係合位置を任意に変更可能な移動側部材とからなるので、左右の直動アクチュエータを同時に同方向に作動することで車体前後方向にピッチング動作させ、また、左右の直動アクチュエータを互いに逆方向に作動させることで車体左右方向にローリング動作させることが可能となる。これにより、乗員の操作に応じて模擬二輪車を任意に傾動動作させることができる。また、駆動機構の周囲に動力源等を配設する必要がなくなり、駆動機構まわりの構造を簡略化することが可能となる。

第３の特徴によれば、ロール軸部材の軸線が、車体側面視で、下側ユニバーサルジョイントの車体前後方向に指向する回動軸の軸線と交点で交わるように構成されており、交点が、下側ユニバーサルジョイントの車体前方側に配設されるので、実際の二輪車の前輪の接地点と同様の位置に模擬二輪車の仮想前輪の接地点が設定されることとなり、前輪を中心にバンクするという実際の二輪車に近い乗車フィーリングを得ることができる。

第４の特徴によれば、ロール軸部材の軸線が、車体側面視で、車体前後方向に指向する下側ユニバーサルジョイントの回動軸の軸線と交点で交わるように構成されており、交点が、模擬二輪車の操向ハンドルの回動軸線と同じか、または、回動軸線より車体前方側に配設されるので、実際の二輪車の前輪の接地点と同様の位置に模擬二輪車の仮想前輪の接地点が設定されることとなり、前輪を中心にバンクするという実際の二輪車に近い乗車フィーリングを得ることができる。そして、交点の位置を変化させることで、例えば、交点と回動軸線とを略同じ位置にすることでスポーツタイプの車両に近い操作フィーリングに味付けしたり、また、交点と回動軸線とを離間させることで操作フィーリングをアメリカンタイプの車両に近づけることが可能となる。

第５の特徴によれば、駆動機構は、ロール軸部材を支持するロール軸支持機構の下部に傾斜面を有するくさび型の傾斜部材を配置することで、ロール軸部材を前下がりに支持するので、従来の駆動機構の下部に傾斜部材を配置するのみで、ロール軸部材を前下がりに傾斜させることができる。また、傾斜部材の形状を変更するのみでロール軸部材の傾斜角を変更することが可能となり、乗車フィーリングを容易に変更することができる。

第６の特徴によれば、ロール軸部材に、車幅方向に延出するストッパ部材が取り付けられており、ストッパ部材と傾斜部材とが当接することで、模擬二輪車のローリング動作が規制されるように構成されているので、簡単な構成により、ローリング動作時のバンク角が所定値を超えないように規制することが可能となる。

第７の特徴によれば、ロール軸部材の両端部に平面状のストッパ面が形成されており、模擬二輪車の車体フレームから車体下方に突出する２つのストッパがストッパ面に当接することで、模擬二輪車のピッチング動作が規制されるように構成されているので、ロール軸部材そのものをピッチング動作を規制する部材として利用することで、新たなストッパ部品を設ける必要がなく、構造の簡略化が可能となる。

第８の特徴によれば、駆動機構は、基台に固定される支持台と、模擬二輪車の車体フレームを構成するメインフレームとの間に配設されており、メインフレームは、模擬二輪車がローリング動作およびピッチング動作をしていない中立状態で、基台に対して前下がりに配設されているので、模擬二輪車が基台に対して前傾に取り付けられることとなり、より実際の自動二輪車に近い乗車フィーリングを得ることができる。

第９の特徴によれば、基台に対するロール軸部材の傾斜角が、基台に対するメインフレームの傾斜角より大きく設定されているので、基台に対して模擬二輪車を前傾させることと、基台に対してロール軸部材を前傾させることとを両立させて、より実際の二輪車に近い乗車フィーリングを得ることができる。また、模擬二輪車のピッチング動作において、後傾可能範囲より前傾可能範囲を大きくすることが容易となり、実際の二輪車において、加速時にフロントフォークが伸びる量より減速時にフロントフォークが縮む量の方が大きくなることを再現して、実際の二輪車の乗車フィーリングにさらに近づけることが可能となる。

第１０の特徴によれば、前記ストッパ面が凹形状を有しているので、ロール軸部材の両端部に設けられるストッパ面を、車体フレームから突出される２つのストッパとより係合しやすい形状とすることができる。

本発明の一実施形態に係るライディングシミュレータの全体構成を示す側面図である。 模擬二輪車の側面図である。 駆動機構の拡大図である。 模擬二輪車の斜視図である。 模擬二輪車の正面側から見た駆動機構の構造説明図である。 ロール軸部材の傾斜角の設定方法を示す模擬二輪車の側面図である。 ロール軸部材の傾斜角の設定方法を示す模擬二輪車の斜視図である。 模擬二輪車にヨー角が発生する様子を示す平面図である。 ロール軸支持機構の斜視図である。 ロール軸支持機構の側面図である。 ロール軸部材の上面図である。 ピッチ軸部材の上面図である。 ロール軸部材とピッチ軸部材との係合状態を示す構造説明図である（車体側面視）。 ロール軸部材とピッチ軸部材との係合状態を示す構造説明図である（車体正面視）。 車体とヨー中心との関係を示す模擬二輪車の側面図である。 ヨー角の発生原理を示す模式図である。 図１６のＡ'方向視図である。 図１６のＡ方向視図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るライディングシミュレータ１の全体構成を示す側面図である。以下、各図内の右上に示す四方向矢印は、模擬二輪車２の方向に対応する。

ライディングシミュレータ１は、乗員Ｍによる操作に応じて、模擬二輪車２が所定の方向に傾動動作すると共に、乗員Ｍの前方に設置された表示装置１７のディスプレイ１８に走行映像が表示されることで、二輪車の走行状態を乗員Ｍに疑似体験させることを可能とする装置である。

模擬二輪車２の車体フレーム７の上部および左右は、ダミータンク３、シート５およびアンダカバー６で覆われている。車体フレーム７の下部には足乗せステップ１５が取り付けられており、ダミータンク３の前方には操向ハンドル４が取り付けられている。

車体フレーム７は、模擬二輪車２の下部に設けられた駆動機構１１によって、基台１６に固定された支持台１３に支持されている。模擬二輪車２を前後左右に傾動可能とする駆動機構１１は、車体フレーム７の下部で車幅方向に指向するピッチ軸部材１４と、該ピッチ軸部材１４に固定されて車体前後方向に指向するロール軸部材１２と、各軸部材を支持する支持機構を含む。なお、アンダカバー６は、駆動機構１１の説明のためにその一部を切り欠いて図示している。

車体フレーム７の車体前方側は、左右一対の直動アクチュエータ１０を介して基台１６に支持されている。これにより、模擬二輪車２は、左右の直動アクチュエータ１０が同時に同方向に作動することで車体前後方向にピッチング動作し、また、各直動アクチュエータ１０が互いに逆方向に作動することで車体左右方向にローリング動作することとなる。直動アクチュエータ１０の上部はフロントカバー８で覆われており、該フロントカバー８の上部には、模擬二輪車２の車速やエンジン回転数等を表示するメータ装置９が配設されている。

ディスプレイ１８を有する表示装置１７は、基台１６の車体前方側で床面Ｇに設置されている。表示装置１７には、走行音や音声ガイド等を出力するスピーカ、各種の警告インジケータ、走行風を再現する送風機等を設けることができる。

図２は、模擬二輪車２の側面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。車体フレーム７のメインフレーム２０の車体前方側には、車体上方へ屈曲する立ち上がり部７ａが設けられている。メインフレーム２０は、車幅方向略中央に配設されており、立ち上がり部７ａの上端部には、操向ハンドル４の回動操作に任意の抵抗を与えるハンドルモータ２７の支持ブラケット２６が取り付けられている。ハンドルモータ２７の回動軸２５は、操向ハンドル４を支持するハンドルクランプ２４に連結されている。

操向ハンドル４の車幅方向両端部には、ハンドルグリップ３７およびハンドルスイッチ３６が取り付けられている。ハンドルスイッチ３６には、前照灯のオンオフスイッチや光軸切換スイッチ、ウインカスイッチ、ホーンスイッチ、スタータボタン等、実際の二輪車と同様の各種スイッチ類が設けられている。また、操向ハンドル４の両端部には、フロントブレーキレバーおよびクラッチレバー（不図示）が設けられる。

メインフレーム２０の立ち上がり部７ａの下方には、直動アクチュエータ１０を支持するためのブラケット１９が左右一対で取り付けられている。直動アクチュエータ１０は、下側ユニバーサルジョイント３５を介して基台１６に支持される固定側部材３４と、固定側部材３４に係合して固定側部材３４の長手方向に移動自在な移動側部材３３からなる。移動側部材３３は、把持部２８ａを有する上側ユニバーサルジョイント２８を介してブラケット１９に支持されており、固定側部材３４に対する移動側部材３３の位置を変化させることで、模擬二輪車２を所定の方向に傾動させることができる。固定側部材３４に対する移動側部材３３の移動量や移動速度の制御は、表示装置１７等に収納された不図示の制御部によって行われる。

メインフレーム２０の車体後方側には、リヤフレーム２１が結合されている。リヤフレーム２１には、車体下方前方に延出して足乗せステップ１５を支持するサブフレーム２３と、サブフレーム２３に連結される補強フレーム２２とが取り付けられている。本実施形態では、メインフレーム２０およびリヤフレーム２１が角パイプ材によって構成され、サブフレームおよび補強フレーム２２は丸パイプ材によって構成されている。

駆動機構１１のピッチ軸部材１４は、メインフレーム２０の下面に取り付けられたピッチ軸支持機構６０に支持されている。ピッチ軸支持機構６０の車体前後方向には、ピッチング動作を所定角度で規制するための前側ストッパ２９および後側ストッパ３０が設けられている。メインフレーム２０の下面に一体的に設けられた丸パイプ状の前後ストッパ２９，３０は、その下端部が、ロール軸部材１２の両端部に形成されたストッパ面（図３参照）に当接することでピッチング動作を規制するように構成されている。

一方、ピッチ軸部材１４に結合されたロール軸部材１２は、支持台１３の上部に取り付けられたロール軸支持機構５０に支持されている。本実施形態に係る模擬二輪車２では、車体のローリング動作を可能とするために車体前後方向に指向するロール軸部材１２が、車体側面視で、車体前方側が低く（車体後方側が高く）なるように傾斜して配設されている点に特徴がある。このように、ロール軸部材１２を前下がりに配置することで、模擬二輪車２のローリング動作に伴って車体にヨー角を生じさせることが可能となる。

図３は、駆動機構１１の拡大図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。本実施形態では、ロール軸部材１２の軸線ＲＣが、水平面Ｈに対してα度（例えば、１０度）だけ前下がり（後上がり）に傾斜している。

ロール軸部材１２は、大径部１２ａおよびその両端の小径部１２ｂを有し、それぞれの小径部１２ｂの車体上方側には、平面状のストッパ面１２ｃｆ，１２ｃｒが形成されている。ロール軸支持機構５０は、ロール軸部材１２の小径部１２ｂを支持する２つの軸受ホルダ５２と、上側支持板５５の上面に固定された傾斜部材５３とを含む。各軸受ホルダ５２は、車幅方向に一対の２本のボルト５１によって傾斜部材５３に固定されており、上側支持板５５は、４本のボルト５４によって支持台１３に固定された下側支持板５６に固定されている。

ピッチ軸部材１４は、中央の大径部１４ａおよびその両端の小径部１４ｂを有している。ピッチ軸部材１４とロール軸部材１２とは、お互いの大径部１４ａ，１２ａの部分で結合されている。ピッチ軸部材１４の小径部１４ｂを支持するピッチ軸支持機構６０は、メインフレーム２０の下面に設けられた支持板６１に取り付けられている。

本実施形態では、模擬二輪車２がローリング動作およびピッチング動作をしていない中立状態において、メインフレーム２０の下面と平行な面ＦＣが、車体側面視で、水平面Ｈに対してβ度（例えば、６度）だけ前下がりに傾斜するように配設されている。このメインフレーム２０の傾斜角βは、ロール軸部材１２の傾斜角αより小さく設定されている。

本実施形態では、基台１６に対するロール軸部材１２の傾斜角αが、基台１６に対するメインフレーム２０の傾斜角βより大きく設定されているので、基台１６に対して模擬二輪車２を前傾させることと、基台１６に対してロール軸部材１２を前傾させることとを両立させて、より実際の二輪車に近い乗車フィーリングを得ることができる。また、模擬二輪車２のピッチング動作において、後傾可能範囲より前傾可能範囲を大きくすることが容易となり、実際の二輪車において、加速時にフロントフォークが伸びる量より減速時にフロントフォークが縮む量の方が大きくなることを再現して、実際の二輪車の乗車フィーリングにさらに近づけることが可能となる。

前記したように、模擬二輪車２のピッチング動作は、メインフレーム２０の下面に設けられたストッパ２９，３０がロール軸部材１２に当接することで規制される。一方、模擬二輪車２のローリング動作は、ロール軸部材１２の大径部１２ａに取り付けられて車幅方向に延出するストッパ部材９０が、傾斜部材５３に当接することで規制される。

足乗せステップ１５は、サブフレーム２３の下端部に取り付けられたベースプレート４０に、ステップバー４１およびヒールガード４５を取り付けた構成とされている。図示する左側ステップには、円筒状の操作部４３を有するシフトペダル４４が回動軸４２によって軸支されており、一方、不図示の右側ステップにはリヤブレーキペダルが軸支される。

図４は、模擬二輪車２の斜視図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。この図では、ダミータンク３やシート５等の外装部品を取り外した状態を示している。床面Ｇ（図１参照）に固定される基台１６は、略半円形状の幅広部１６ａと、この幅広部１６ａの車体後方側に形成される略方形の延出部１６ｂとからなる。幅広部１６ａには、直動アクチュエータ１０の下側ユニバーサルジョイント３５と連結されるアンカー３２が回転自在に支持されており、ロール軸支持機構５０は延出部１６ｂに固定されている。車体前後方向に指向する軸線ＪＣは、下側ユニバーサルジョイント３５の回動軸線を示す。

図５は、模擬二輪車２の正面側から見た駆動機構１１の構造説明図である。前記したように、ロール軸部材１２の小径部１２ｂは、２つの軸受ホルダ５２によって支持されている。軸受ホルダ５２には、車幅方向に延出する固定用フランジ５２ａが形成されている。軸受ホルダ５２は、固定用フランジ５２ａの上部から挿入されるボルト５１（図３参照）によって、傾斜部材５３および上側支持板５５に固定される。

一方、ピッチ軸部材１４は、軸受ホルダ６３からなるピッチ軸支持機構６０に支持されている。軸受ホルダ６３には、ピッチ軸部材１４の小径部１４ｂを回転自在に軸支する軸受６２が内装されている。軸受ホルダ６３は、締結部材等（不図示）によって、メインフレーム２０の下面に設けられた支持板６１に取り付けられる。

図６および図７は、ロール軸部材１２の傾斜角の設定方法を示す模擬二輪車２の側面図および斜視図である。模擬二輪車２の構造は、図１ないし図５に記載したものと同一であり、前記と同一符号は同一または同等部分を示す。

本実施形態では、ロール軸部材１２の軸線ＲＣと、直動アクチュエータ１０を支持する下側ユニバーサルジョイント３５の回転軸ＪＣとが、車体側面視で、下側ユニバーサルジョイント３５の車体前方側の交点Ｓで交わるように、ロール軸部材１２の傾斜角を設定している。また、これを図７の斜視図で見た場合には、ロール軸部材１２の軸線ＲＣと、左右の下側ユニバーサルジョイント３５の回転軸ＪＣを含む平面Ｐとが交点Ｓで交わることとなる。なお、図７に示す軸線Ｗは、左右のユニバーサルジョイント３５の回動軸ＪＣと交差して車幅方向に延在する軸線を示している。

上記した交点Ｓは、通常の二輪車の前輪と同様の位置に設定される模擬二輪車２の仮想前輪Ｋが仮想路面に接地する点に対応するものである。換言すれば、本実施形態では、ユニバーサルジョイント３５の回転軸ＪＣを含む平面Ｐが模擬二輪車２の傾動動作の基準としての仮想路面に対応しており、ロール軸部材１２を前下がりに配設することによって、この仮想路面とロール軸部材１２の軸線ＲＣとの交点Ｓ、すなわち、仮想前輪Ｋの接地点を通常の二輪車の前輪接地点と同様の位置に設けることを可能としている。これにより、前輪を中心にバンクするという実際の二輪車に近い乗車フィーリングを得ることが可能となる。また、交点Ｓは、操向ハンドル４の回動軸２５（ハンドルモータ２７の出力軸）の回動軸線２５ｃとユニバーサルジョイント３５の回転軸ＪＣとの交点より車体前方側に設定される。なお、交点Ｓは、回動軸線２５ｃと同じ位置に設けることもできる。そして、交点の位置を変化させることで、例えば、交点と回動軸線とを略同じ位置にすることでフォークオフセット量やトレール量の小さいスポーツタイプ等の車両に近い操作フィーリングに味付けしたり、また、交点と回動軸線とを離間させることでフォークオフセット量やトレール量の大きいアメリカンタイプ等の車両に近い操作フィーリングを得ることが可能となる。

図８は、模擬二輪車２にヨー角が発生する様子を示す平面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。前記したように、模擬二輪車２は、ロール軸部材１２を車体前下がりに配置したことにより、ローリング動作に応じて車体にヨー角を発生させることができる。なお、本実施形態に係るヨー角発生構造では、車体がバンクしない限りヨー角が発生しないが、この図では、説明のために直立状態でのヨー角を示している。

本実施形態では、模擬二輪車２の車体後方側に大きく離間した位置にヨー中心ＹＣが設定される。この図において、模擬二輪車２の全長は、車体前端部２Ｍｂ（図示黒丸）から車体後端部２Ｕｂ（図示黒四角）までの長さとする。そして、模擬二輪車２を右側にバンクさせると、車体２Ｒおよび車体中心線ＣＲで示すように、直立状態の車体中心線Ｃに対するヨー角θＲが発生する。一方、模擬二輪車２を左側にバンクさせると、車体２Ｌおよび車体中心線ＣＬで示すように、直立状態の車体中心線Ｃに対してヨー角θＬが発生する。以下、図１５ないし１７を参照して、バンク時にヨー角が発生する理由を説明する。

図１５は、車体とヨー中心ＹＣとの関係を示す模擬二輪車２の側面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。本実施形態において、模擬二輪車２のヨー中心ＹＣは、車体上下方向で乗員の着座位置を通って水平方向に指向する車体中心線Ｃと、ロール軸部材１２の軸線ＲＣとの交点となる。このため、ヨー中心ＹＣは、ロール軸部材１２の軸線ＲＣの傾斜角α、ロール軸部材１２から軸線ＲＣまでの寸法を変更することで任意に設定することができる。

図１６は、ヨー角の発生原理を示す模式図である。また、図１７は、図１６のＡ'方向視図であり、図１８は図１６のＡ方向視図である。図１６に示すＡ'方向は、ロール軸部材１２の軸線ＲＣの軸方向（ｙ'軸方向）であり、また、同Ａ方向は、車体前後方向（ｙ軸方向）を示している。この図において、模擬二輪車２の車体は、直立状態において２Ｍｂ〜２Ｕｂの線分で示されており、角度θでバンクした状態が２Ｍａ〜２Ｕａの二点鎖線で示されている。車体とロール軸部材１２とは、バンク前では仮想線２Ｊｂで連結され、バンク後では仮想線２Ｊａで連結されている。また、ｘ軸は車幅方向に指向する軸、ｙ軸は車体前後方向に指向する軸、ｚ軸は鉛直方向に指向する軸を示している。そして、ｘ'軸、ｙ'軸およびｚ'軸は、それぞれ、ロール軸部材１２の軸線ＲＣをｙ軸の基準として傾斜させたものである。さらに、バンク後の車体前端部２Ｍａからロール軸部材１２の軸線ＲＣに垂線を下ろしてなる交点をＡ方向から投影したものが車体前端部中心ＭＣであり、バンク後の車体後端部２Ｕａからロール軸部材１２の軸線ＲＣに垂線を下ろしてなる交点をＡ方向から投影したものが車体後端部中心ＵＣである。

図１７（図１６のＡ'方向視図）に示すように、ロール軸部材１２の軸線ＲＣの軸方向（ｙ'軸方向）から見ると、車体が直立状態において、車体前端部２Ｍｂの高さはＬ１＋Ｌ２の位置にあり、一方、車体が右側に傾斜角θでバンクすると、バンク後の車体前端部２Ｍａ（図示白丸）の高さはＬ１の位置に下がる。

このバンク動作を、図１８（図１６のＡ方向視図）に示すように車体前後方向（ｙ軸方向）から見ると、車体が直立状態において、車体前端部２Ｍｂの高さはＬ３＋Ｌ４の位置にあり、一方、車体が右側に傾斜角θでバンクすると、バンク後の車体前端部２Ｍａ（図示白丸）の高さはＬ３の位置に下がる。このとき、車体前端部２Ｍａがｚ軸に対して距離ｘ１だけ図示右側に移動するのに対し、車体後端部２Ｕａは、距離ｘ１より小さい距離ｘ２のみ図示右側に移動することとなる。そして、バンク後の車体前端部２Ｍａのｚ軸に対する角度はθ１となり、また、バンク後の車体後端部２Ｕａのｚ軸に対する角度はθ１より小さいθ２となる。

この角度θ２＜θ１となる関係および距離ｘ２＜ｘ１となる関係は、車体前後方向に対してロール軸部材１２を角度αで傾斜させることで生じるものである。そして、角度θ１とθ２との差、または、距離ｘ１とｘ２との差が、バンク時に車体に生じるヨー角（右バンクの場合は図８に示すθＲ）に対応するものとなる。なお、図１６に示す車体直立状態において、車体と仮想線２Ｊｂとの連結点から車体前端部２Ｍｂ（バンク前）までの距離をＬ６とし、車体と仮想線２Ｊｂとの連結点から車体後端部２Ｕｂ（バンク前）までの距離をＬ７とし、車体と仮想線２Ｊｂとの連結点から車体前端部２Ｍａ（バンク後）までの距離をＬ８とし、車体と仮想線２Ｊｂとの連結点から車体後端部２Ｕａ（バンク後）までの距離をＬ９とし、さらに、車体のバンク角をθ、距離Ｌ３＋距離Ｌ４＝距離Ｌ５とすると、各部の長さは以下のように算出できる。
（１） 図１８のｘ１＝（Ｌ５ｃｏｓα＋Ｌ６ｓｉｎα）×ｓｉｎθ
（２） 図１８のｘ２＝（Ｌ５ｃｏｓα＋Ｌ７ｓｉｎα）×ｓｉｎθ
（３） 図１６のＬ８＝Ｌ６−（Ｌ５ｃｏｓα＋Ｌ６ｓｉｎα）×ｓｉｎα×（１−ｃｏｓθ）
（４） 図１６のＬ９＝Ｌ６−（Ｌ５ｃｏｓα＋Ｌ７ｓｉｎα）×ｓｉｎα×（１−ｃｏｓθ）
（５） 図１６のＬ３＝Ｌ５−（Ｌ５ｃｏｓα＋Ｌ６ｓｉｎα）×ｃｏｓα×（１−ｃｏｓθ）
（６） 図１６のＬ１０＝Ｌ５−（Ｌ５ｃｏｓα＋Ｌ７ｓｉｎα）×ｃｏｓα×（１−ｃｏｓθ）

図９および図１０は、ロール軸支持機構５０の斜視図および側面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。貫通孔５８を有する軸受５７を保持する軸受ホルダ５２には、ボルト孔５９が設けられた固定用フランジ５２ａが形成されている。軸受ホルダ５２は、このボルト孔５９に挿入されるボルト５１（図３参照）によって傾斜部材５３に固定される。

左右一対の傾斜部材５３は、傾斜面５３ａを有する略くさび形に形成されており、これにより、水平方向に配設される上側支持板５５に対して、２つの軸受ホルダ５２を傾斜させて配設することができる。したがって、傾斜部材５３の形状を変更することでロール軸部材１２の傾斜角を容易に変更することが可能である。なお、傾斜部材５３を用いずに上側支持版５５と軸受ホルダ５２とを直接結合することも可能とされる。

傾斜部材５３は、傾斜面５３ａに形成されたボルト孔５３ｂに挿入されるボルト（不図示）によって上側支持板５５に固定される。上側支持板５５の四隅には、下側支持板５６と結合するためのボルト５４（図３参照）のボルト孔５４ａが形成されている。なお、上側支持版５５は、下側支持版５６と同様の寸法とすることができる。

図１１は、ロール軸部材１２の上面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。ロール軸部材１２の大径部１２ａの車体上方側の位置には、ピッチ軸部材１４と結合するための結合面７３が形成されている。結合面７３には、４つのボルト孔７０が形成されている。また、大径部１２ａの車体下方側には、板状のストッパ部材９０（図１３，１４参照）が係合する係合溝７１と、ストッパ部材９０を固定するための２つのボルト孔７２とが形成されている。メインフレーム２０から突出する前後ストッパ２９，３０（図３参照）と当接するために小径部１２ｂに形成されるストッパ面１２ｃｆ，１２ｃｒは、それぞれ、前後ストッパ２９，３０と係合しやすいように凹形状とすることができる。また、前側ストッパ２９と当接するストッパ面１２ｃｆおよび後側ストッパ３０と当接するストッパ面１２ｃｒは、それぞれ、小径部１２ｂの外周の一部を面取り加工することで形成することができる。

図１２は、ピッチ軸部材１４の上面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。ピッチ軸部材１４の大径部１４ａには、ロール軸部材１２と結合するためのボルト（不図示）が挿入される４つのボルト孔８０が形成されている。また、大径部１４ｂの下面には、ロール軸部材１２の結合面７３と当接する結合面８１が形成されており、４つのボルト孔８０に挿入されたボルトが、それぞれ、ロール軸部材１２に形成された４つのボルト孔７０に螺合することで、両者が締結されることとなる。

図１３は、車体側面視におけるロール軸部材１２とピッチ軸部材１４との係合状態を示す構造説明図である。また、図１４は、車体正面視における同構造説明図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。前記したように、ロール軸部材１２の大径部１２ａの下面には、板状のストッパ部材９０が取り付けられている。ストッパ部材９０は、ボルト孔９２に挿入されるボルトによって、係合溝７１に収まるように固定されている。ストッパ部材９０の下面には傾斜面９１が形成されており、この傾斜面９１が、傾斜部材５３の傾斜面５３ａに当接することで、車体のローリング動作が規制されることとなる。このストッパ部材９０によれば、簡単な構成によって、車体のローリング動作が所定角度を超えないように規制することが可能となる。ストッパ部材９０の車幅方向の寸法は、例えば、傾斜部材５３の車幅方向両端部の間の寸法と同一とすることができる。

上記したように、本発明に係るライディングシミュレータによれば、模擬二輪車２を基台１６に支持する駆動機構１１が、ロール軸部材１２の軸線ＲＣが車体前下がりになるようにロール軸部材１２を支持しているので、ヨー角を発生させる特別な機構を付加することなく、ローリング動作に伴って模擬二輪車の車体にヨー角を発生させることが可能となる。これにより、簡単な構成によって、実際の二輪車のコーナリング時に車体に発生するヨー角の変化を再現して、前輪を中心にバンクするという実際の二輪車に近い乗車フィーリングを得ることが可能となる。

なお、模擬二輪車の形状や構造、駆動機構の構造、ピッチ軸部材およびロール軸部材の形状、ピッチ軸支持機構およびロール軸支持機構の形状や構造、傾斜部材の形状や構造等、仮想前輪の接地点の設定等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。なお、上記したライディングシミュレータでは、ロール軸の傾斜構造に加えて、シート（座る位置）やハンドルの位置を変わることで操作フィーリングをさらに調整することができる。また、ロール軸を後下がりにするとシート側の方が大きく動くため、後輪を接地点とする回転となり前輪が大回りして旋回するようなフィーリングになり、逆に、ロール軸が前下がりの場合は、前輪が切れ込んでくるようなフィーリングになる。

１…ライディングシミュレータ、２…模擬二輪車、３…ダミータンク、４…操向ハンドル、５…シート、６…アンダカバー、７…車体フレーム、７ａ…立ち上がり部、１１…駆動機構、１２…ロール軸部材、１２ａ…大径部、１２ｂ…小径部、１２ｃｆ，１２ｃｒ…ストッパ面、１４…ピッチ軸部材、１４ａ…大径部、１４ｂ…小径部、１６…基台、１６ａ…幅広部、１６ｂ…延出部、１７…表示装置、１８…ディスプレイ、２０…メインフレーム、２５…出力軸（回動軸）、２５ｃ…回動軸線、２７…ハンドルモータ、３２…アンカー、３５…ユニバーサルジョイント、５０…ロール軸支持機構、５２…軸受ホルダ、５３…傾斜部材、５３ａ…傾斜面、６０…ピッチ軸支持機構、９０…ストッパ部材、ＪＣ…ユニバーサルジョイントの回動軸、ＲＣ…ロール軸部材の軸線、ＹＣ…ヨー中心、α…ロール軸部材の傾斜角、β…メインフレームの傾斜角

Claims (7)

1. 略水平に設置される基台（１６）と、該基台（１６）の上部に配設される模擬二輪車（２）と、前記模擬二輪車（２）を前記基台（１６）に支持すると共に、前記模擬二輪車（２）のローリング動作を可能とするロール軸部材（１２）およびピッチング動作を可能とするピッチング軸部材（１４）を含む駆動機構（１１）とを有するライディングシミュレータ（１）において、
   前記駆動機構（１１）は、前記ロール軸部材（１２）の軸線（ＲＣ）が前記基台（１６）に対して前下がりになるように前記ロール軸部材（１２）を支持し、
   前記駆動機構（１１）は、前記ロール軸部材（１２）を支持するロール軸支持機構（５０）の下部に傾斜面（５３ａ）を有するくさび型の傾斜部材（５３）を配置することで、前記ロール軸部材（１２）を前下がりに支持し、
   前記ロール軸部材（１２）に、車幅方向に延出するストッパ部材（９０）が取り付けられており、
   前記ストッパ部材（９０）と前記傾斜部材（５３）とが当接することで、前記模擬二輪車（２）のローリング動作が規制されるように構成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。
2. 略水平に設置される基台（１６）と、該基台（１６）の上部に配設される模擬二輪車（２）と、前記模擬二輪車（２）を前記基台（１６）に支持すると共に、前記模擬二輪車（２）のローリング動作を可能とするロール軸部材（１２）およびピッチング動作を可能とするピッチング軸部材（１４）を含む駆動機構（１１）とを有するライディングシミュレータ（１）において、
   前記駆動機構（１１）は、前記ロール軸部材（１２）の軸線（ＲＣ）が前記基台（１６）に対して前下がりになるように前記ロール軸部材（１２）を支持し、
   前記ロール軸部材（１２）の両端部に平面状のストッパ面（１２ｃｆ，１２ｃｒ）が形成されており、
   前記模擬二輪車（２）の車体フレーム（７）から車体下方に突出する２つのストッパ（２９，３０）が前記ストッパ面（１２ｃｆ，１２ｃｒ）に当接することで、前記模擬二輪車（２）のピッチング動作が規制されるように構成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。
3. 略水平に設置される基台（１６）と、該基台（１６）の上部に配設される模擬二輪車（２）と、前記模擬二輪車（２）を前記基台（１６）に支持すると共に、前記模擬二輪車（２）のローリング動作を可能とするロール軸部材（１２）およびピッチング動作を可能とするピッチング軸部材（１４）を含む駆動機構（１１）とを有するライディングシミュレータ（１）において、
   前記駆動機構（１１）は、前記ロール軸部材（１２）の軸線（ＲＣ）が前記基台（１６）に対して前下がりになるように前記ロール軸部材（１２）を支持し、
   前記駆動機構（１１）は、前記基台（１６）に固定される支持台（１３）と、前記模擬二輪車（２）の車体フレーム（７）を構成するメインフレーム（２０）との間に配設されており、
   前記メインフレーム（２０）は、前記模擬二輪車（２）がローリング動作およびピッチング動作をしていない中立状態で、前記基台（１６）に対して前下がりに配設されており、
   前記基台（１６）に対するロール軸部材（１２）の傾斜角（α）が、前記基台（１６）に対する前記メインフレーム（２０）の傾斜角（β）より大きく設定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。
4. 前記駆動機構（１１）は、前記模擬二輪車（２）の車体前後方向の略中央の位置に配設されており、
   前記模擬二輪車（２）の車体前方側は、制御部によって任意に制御される左右一対の直動アクチュエータ（１０）を介して前記基台（１６）に支持されており、
   前記直動アクチュエータ（１０）は、下側ユニバーサルジョイント（３５）を介して前記基台（１６）に取り付けられる棒状の固定側部材（３４）と、上側ユニバーサルジョイント（２８）を介して前記模擬二輪車（２）の車体前方側に取り付けられると共に、前記固定側部材（３４）との係合位置を任意に変更可能な移動側部材（３３）とからなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のライディングシミュレータ。
5. 前記ロール軸部材（１２）の軸線（ＲＣ）が、車体側面視で、前記下側ユニバーサルジョイント（３５）の車体前後方向に指向する回動軸の軸線（ＪＣ）と交点（Ｓ）で交わるように構成されており、
   前記交点（Ｓ）が、前記下側ユニバーサルジョイント（３５）の車体前方側に配設されることを特徴とする請求項４に記載のライディングシミュレータ。
6. 前記ロール軸部材（１２）の軸線（ＲＣ）が、車体側面視で、車体前後方向に指向する前記下側ユニバーサルジョイント（３５）の回動軸の軸線（ＪＣ）と交点（Ｓ）で交わるように構成されており、
   前記交点（Ｓ）が、前記模擬二輪車（２）の操向ハンドル（４）の回動軸線（２５ｃ）と同じか、または、該回動軸線（２５ｃ）より車体前方側に配設されることを特徴とする請求項４に記載のライディングシミュレータ。
7. 前記ストッパ面（１２ｃｆ，１２ｃｒ）が凹形状を有していることを特徴とする請求項２に記載のライディングシミュレータ。

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