JPH05277258A - ビデオゲーム装置用往復動アクチエータ式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 実際に自動車を運転したと同様な操舵感覚を
与えることができるビデオゲーム装置用ステアリング装
置を供する。 【構成】 ステアリングホイール１と一体のステアリン
グシャフト２をベース３にベアリング４を介して回転自
在に枢支し、ステアリングシャフト２にクランクアーム
12を一体に装着し、操舵反力付与ベース10と一体のエア
シリンダー枢支ブラケット13に枢軸14を介してセンタリ
ングエアシリンダー15およびアクションエアシリンダー
16の基端を枢支し、クランクアーム12の取付部分17、18
にセンタリングエアシリンダー15およびアクションエア
シリンダー16の先端を枢着し、ステアリングホイール１
の操舵角に対応してセンタリングエアシリンダー15およ
びアクションエアシリンダー16を適宜伸縮させることに
より、操舵角に影響されることなく、ステアリングホイ
ール１に操舵反力、振動、キックバックを与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステアリングホイール
の回転操作によりビデオゲーム装置の表示画面上の車両
映像が左右に操舵されまたは車両外映像が左右に変化す
るビデオゲーム装置において、前記ステアリングホイー
ルの操舵反力や不整地走行のキックバックや走行中のス
テアリングホイールの振動を付与することができるビデ
オゲーム装置用ステアリング装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】普通の自動車においては、不整地を走行す
る際に、タイヤへの衝撃がキックバックとしてハンドル
に伝わり、また操舵角に対応して操舵反力が大きくな
る。またパワーステアリング装置を備えた自動車では、
操舵角の増加に対応して操舵反力を増大させ、しかも車
速の増加に対応して操舵反力を増大させるようになって
いた。

【０００３】ステアリングホイールを備えた自動車を実
際に運転しているような感覚を与えるビデオゲーム装置
においても、前記したような操舵反力を与えるために、
本出願人は、実願平1-6816号（実開平 2-98989号）とし
てビデオゲーム装置用ステアリング装置を出願した。

【０００４】

【解決しようとする課題】前記実開平 2-98989号公報に
記載されたものでは、１本のエアシリンダを利用し、該
エアシリンダを、クランクを介し（同公報第３図に図示
の実施例）、あるいは菱形リンクを介して（同公報第４
図に図示の実施例）、ステアリングシャフトに連結し、
または２本のエアシリンダを利用し、該２本のエアシリ
ンダのピストン先端が相対する姿勢で一直線上に配置
し、該両ピストン先端の間にステアリングシャフトと一
体のクランク先端を配置したため、ステアリングハンド
ルが中立に近い状態では、比較的大きな操舵反力が得ら
れ易いが、操舵角が大きくなると、エアシリンダ内の空
気圧力を増大させても、操舵反力が大きくならない不都
合があった。

【０００５】また前記公報第１図ないし第２図に図示の
実施例では、ステアリングシャフトと平行な軸を中心と
して揺動するアームの一端にエアシリンダの一端を枢着
し、ステアリングシャフトにカムを一体に装着し、前記
アームの先端のカムフォロワーを前記カムに係合してい
るため、ステアリングハンドルが中立に近い状態である
か否かを問わず、大きな操舵反力が得られなく、しかも
キックバックも小さく、実際に自動車を操縦している場
合と異なった操舵感覚をプレーヤに与えていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用効果】本発明
は、このような難点を克服したビデオゲーム装置用ステ
アリング装置の改良に係り、ステアリングホイールの回
転操作によりビデオゲーム装置の表示画面上の車両映像
が左右に操舵され、または車両外映像が左右に変化する
ビデオゲーム装置用ステアリング装置において、前記ス
テアリングホイールと一体のステアリングシャフトと、
該ステアリングシャフトに一体に結合されたクランクア
ームと、該クランクアームの周方向２個所にそれぞれ先
端が枢着され基端がそれぞれ固定部分に枢着された２本
の往復動アクチエータと、該各往復動アクチエータの両
端ポートにそれぞれ付設された切換弁と、該切換弁を介
して前記各往復動アクチエータの両端ポートに接続され
た流体源とよりなることを特徴とするものである。

【０００７】本発明は前記したように構成されているの
で、前記往復動アクチエータの基端とステアリングシャ
フトとを結ぶ基準線上に、前記２本の往復動アクチエー
タの一方のセンターリング往復動アクチエータが指向し
たステアリングホイール中立状態において、該センター
リング往復動アクチエータを短縮させるように、前記流
体源から前記切換弁を介して該センターリング往復動ア
クチエータに圧力流体を供給することにより、左右いず
れかの方向へ操舵されたステアリングホイールに対し中
立位置に復帰させる方向へ操舵反力を与えることができ
る。

【０００８】また前記センターリング往復動アクチエー
タとクランクとの枢着点とステアリングシャフトとを結
ぶ線と前記基準線とのなす角が±90°を越え、かつ他方
のアクション往復動アクチエータ先端とクランクアーム
との枢着点がステアリングシャフトから往復動アクチエ
ータ寄りに位置した状態では、前記センターリング往復
動アクチエータおよびアクション往復動アクチエータを
短縮させるように、前記流体源から前記切換弁を介して
該両往復動アクチエータに圧力流体を供給することによ
り、前記ステアリングホイールを中立位置に復帰させる
方向に操舵反力を与えることができる。

【０００９】さらに前記センターリング往復動アクチエ
ータとクランクとの枢着点とステアリングシャフトとを
結ぶ線と前記基準線とのなす角が±90°を越え、かつ他
方のアクション往復動アクチエータ先端とクランクアー
ムとの枢着点がステアリングシャフトを挟んでアクショ
ン往復動アクチエータから離れた位置に位置した状態で
は、前記センターリング往復動アクチエータを短縮させ
かつアクション往復動アクチエータを伸長させるよう
に、前記流体源から前記切換弁を介して該両往復動アク
チエータに圧力流体を供給することにより、前記ステア
リングホイールを中立位置に復帰させる方向へ操舵反力
を与えることができる。

【００１０】このように本発明では、ステアリングホイ
ールがどのような回転位置にあっても、操舵反力を発生
させることができる。

【００１１】また本発明においては、前記クランクアー
ムの方向に対応して前記２本の往復動アクチエータの両
ポートに圧力流体を選択的に供給するとともにこの供給
状態を間欠的に切換えることにより、前記ステアリング
ホイールに振動状態またはキックバック状態を与えるこ
とができる。

【００１２】さらに本発明においては、ビデオゲーム装
置の表示画面上の車両映像の車速に応じて前記圧力流体
源の設定圧力を増減させることにより、実際のパワース
テアリング装置付自動車と同様な運転感覚を与えること
ができる。

【００１３】また本発明は、前記２本の往復動アクチエ
ータの前記クランクアームの枢着点が共通して１個所で
あり、該２本の往復動アクチエータは相互に交叉した方
向を指向して、該往復動アクチエータの基端がそれぞれ
固定部分に枢着されたことを特徴とするもので、このよ
うに構成したことにより、前記請求項１記載の作用効果
と同様な作用効果を奏することができる。

【００１４】

【実 施 例】図１ないし図11に図示された本発明の一
実施例について説明する。ステアリングホイール１は、
図示されないビデオゲーム装置の表示装置の前方に、該
表示装置に相対して配置され、ステアリングホイール１
と一体のステアリングシャフト２は、ベース３に前後１
対のベアリング４を介して回転自在に枢支され、該ステ
アリングシャフト２に突片５が一体に嵌着され、ベース
３には、突片５が回転通過しうる切欠６が設けられると
ともにその下方にブラケット７を介して左右１対のスト
ッパー８が配設されており、ステアリングホイール１は
突片５が左右のストッパー８に当接する間の回転角270
°の範囲で左右に回転操作されうるようになっている。

【００１５】またステアリングシャフト２にはポテンシ
オメータ９が付設されており、ステアリングホイール１
の操舵角が検出されて、図示されないビデオゲーム装置
に送信され、該ステアリングホイール１の操舵角の大小
に応じて該ビデオゲーム装置の表示画面上に表示された
自動車映像の方向および左右位置または自動車外映像の
変化の度合が制御されるようになっている。

【００１６】さらにベース３の奥側に操舵反力付与ベー
ス10が該ベース３に対し一体に取付けられ、前記ステア
リングシャフト２は操舵反力付与ベース10の孔11を貫通
し、該ステアリングシャフト２にクランクアーム12が一
体に装着されている。

【００１７】さらに操舵反力付与ベース10内にエアシリ
ンダー枢支ブラケット13が一体に取付けられ、該エアシ
リンダー枢支ブラケット13に枢軸14を介して往復動アク
チエータたる１対のセンタリングエアシリンダー15およ
びアクションエアシリンダー16の基端が枢着され、前記
クランクアーム12にはステアリングシャフト２を基準と
して中心角が90°をなすように取付部分17、18が設けら
れ、前記１対のセンタリングエアシリンダー15およびア
クションエアシリンダー16の各先端がクランクアーム12
の取付部分17、18にそれぞれ枢着されており、たとえセ
ンタリングエアシリンダー15およびアクションエアシリ
ンダー16のいずれか一方のエアシリンダーの延長線がス
テアリングシャフト２に指向して、該エアシリンダーに
よりステアリングホイール１およびステアリングシャフ
ト２に回転モーメントを与えることができなくても、他
方のエアシリンダーによりステアリングホイール１およ
びステアリングシャフト２に回転モーメントを与えるこ
とができるようになっている。

【００１８】次にセンタリングエアシリンダー15および
アクションエアシリンダー16の油圧制御回路20について
説明する。図２に図示されるように、油圧制御回路20
は、図示されないコンプレッサにより２kgf/cm² の圧力
の空気を供給することができる空気圧源21と、１個のノ
ーマルオープン型３ポート電磁弁22と、３個のノーマル
クローズ型３ポート電磁弁23，24，25とよりなり、セン
タリングエアシリンダー15のＡポート15ａは、ノーマル
オープン型３ポート電磁弁22を介して空気圧源21に接続
され、センタリングエアシリンダー15のＢポート16ｂは
ノーマルクローズ型３ポート電磁弁23を介して空気圧源
21に接続され、アクションエアシリンダー16のＡポート
16ａおよびＢポート16ｂはそれぞれノーマルクローズ型
３ポート電磁弁24およびノーマルクローズ型３ポート電
磁弁25を介して空気圧源21に接続されている。

【００１９】またノーマルオープン型３ポート電磁弁22
のＮＣポート22_NCと、ノーマルクローズ型３ポート電磁
弁23、24、25の各ＮＯポート23_NO、24_NO、25_NOとにそれ
ぞれ消音器26が接続されている。

【００２０】図１ないし図11に図示された実施例は前記
したように構成されているので、ゲームスタート時で
は、図３に図示されるように、ノーマルオープン型３ポ
ート電磁弁22、ノーマルクローズ型３ポート電磁弁23、
24、25のソレノイドにはいずれも電圧が印加されておら
ず、従ってノーマルオープン型３ポート電磁弁22のみが
連通状態となって、加圧空気が空気圧源21よりノーマル
オープン型３ポート電磁弁22を介してセンタリングエア
シリンダー15のＡポート15ａにのみ供給され、センタリ
ングエアシリンダー15は短縮しようとする力が生じ、ス
テアリングホイール１には中立状態に復帰しようとする
操舵反力が付与される。

【００２１】そしてステアリングホイール１の操舵角θ
が中立状態から離れても90°に達する迄は、その操舵角
θが大きくなればなる程、センタリングエアシリンダー
15が短縮しようとする力ｐによる回転モーメントのアー
ムが大きくなる（ｒ・ sinθ＝ａ，ｒ；クランクアーム
の回転半径）ので、その操舵反力Ｆ（＝ｐ・ａ）は大き
くなる（なおセンタリングエアシリンダー15がステアリ
ングシャフト２に指向した状態のステアリングホイール
１の操舵角θを０とし、時計方向回転を正、反時計方向
回転を負とする）。

【００２２】そしてステアリングホイール１の操舵角θ
が−90°〜−135 °の範囲では、図４に図示されるよう
に、ノーマルクローズ型３ポート電磁弁24が切換動作
し、センタリングエアシリンダー15のみならずアクショ
ンエアシリンダー16にも短縮しようとする力ｑが生じ、
センタリングエアシリンダー15が短縮しようとする力ｐ
による回転モーメントの減少を、アクションエアシリン
ダー16が短縮しようとする力ｑによる回転モーメントで
補うようになっている。

【００２３】またステアリングホイール１の操舵角θが
90°〜135 °の範囲では、図５に図示されるように、ノ
ーマルクローズ型３ポート電磁弁24は動作せず、その代
りに、ノーマルクローズ型３ポート電磁弁25が切換動作
し、アクションエアシリンダー16は伸長しようとする力
ｑが生じ、センタリングエアシリンダー15が短縮しよう
とする力ｐによる回転モーメントの減少を、アクション
エアシリンダー16が伸長しようとする力ｑによる回転モ
ーメントで補うようになっている。

【００２４】さらに図示されないアクセルペダルの踏込
みにより、ビデオゲーム装置の表示画面上の自動車映像
または自動外映像で自動車の車速が或る限度を越えた場
合、または映像上の路面が凸凹となった場合には、ステ
アリングホイール１を振動させる状態を発生させること
もできる。

【００２５】すなわちステアリングホイール１の操舵角
θが−45°〜45°の範囲内では、図６に図示するよう
に，ノーマルオープン型３ポート電磁弁22、ノーマルク
ローズ型３ポート電磁弁23をいずれも切換動作させず、
センタリングエアシリンダー15には、センタリングエア
シリンダー15を短縮させる力ｐのみを発生させて、操舵
反力を残留させながら、ノーマルクローズ型３ポート電
磁弁24、25には、これを短時間内に交互に動作させてア
クションエアシリンダー16に短縮力および伸長力を交互
に発生させれば、ステアリングホイール１には左右の振
動力が付与される。

【００２６】またステアリングホイール１の操舵角θが
−45°〜−90°または90°〜135 °の範囲内では、図７
に図示するように、ノーマルオープン型３ポート電磁弁
22を切換動作させず、操舵反力を残留させながら、ノー
マルクローズ型３ポート電磁弁23、24を同時に動作させ
るとともに、ノーマルクローズ型３ポート電磁弁23、24
の非動作時にノーマルクローズ型３ポート電磁弁25を動
作させ、これらノーマルクローズ型３ポート電磁弁23、
24の動作とノーマルクローズ型３ポート電磁弁25の動作
とを短時間内に交互に動作させて、センタリングエアシ
リンダー15およびアクションエアシリンダー16に短縮力
および伸長力を交互に発生させればよい。

【００２７】さらにステアリングホイール１の操舵角θ
が−90°〜−135 °または45°〜90°の範囲内では、図
８に図示するように、ノーマルオープン型３ポート電磁
弁22を切換動作させず、操舵反力を残留させながら、ノ
ーマルクローズ型３ポート電磁弁23と25を同時に動作さ
せるとともに、ノーマルクローズ型３ポート電磁弁23、
25の非動作時にノーマルクローズ型３ポート電磁弁24を
動作させ、これらノーマルクローズ型３ポート電磁弁2
3、25の動作とノーマルクローズ型３ポート電磁弁24の
動作とを短時間内に交互に動作させて、センタリングエ
アシリンダー15およびアクションエアシリンダー16に短
縮力および伸長力を交互に発生させればよい。

【００２８】しかも実際に自動車を運転した場合のキッ
クバックのように、ステアリングホイール１に大きな力
が加わった状態も再現させることができる。まず図９な
いし図11に図示するように、ノーマルオープン型３ポー
ト電磁弁22を動作させてＡポート15ａから圧力空気を大
気中に放出させ、ステアリングホイール１の操舵反力を
無くし、ノーマルクローズ型３ポート電磁弁23を動作さ
せてＢポート15ｂに圧力空気を供給させ、操舵角θが−
45°〜45°の範囲内では、図９に図示するようにノーマ
ルクローズ型３ポート電磁弁23の動作とタイミングを合
せて、ノーマルクローズ型３ポート電磁弁24またはノー
マルクローズ型３ポート電磁弁25のいずれか一方を動作
させ、アクションエアシリンダー16のＡポート16ａまた
はＢポート16ｂに圧力空気を供給させれば、ステアリン
グホイール１およびステアリングシャフト２は中立状態
から離れる方向へ強く回転力を受ける。

【００２９】また操舵角θが−45°〜−90°または90°
〜135 °の範囲内では、図10に図示するように、ノーマ
ルクローズ型３ポート電磁弁23の動作とタイミングを合
わせて、ノーマルクローズ型３ポート電磁弁24を動作さ
せ、センタリングエアリンダー15のＢポート15ｂとアク
ションエアシリンダー16のＡポート16ａに圧力空気を供
給させればよい。

【００３０】さらに操舵角θが−90°〜−135 °または
45°〜90°の範囲内では、図11に図示するように、ノー
マルクローズ型３ポート電磁弁23の動作とタイミングを
合わせて、ノーマルクローズ型３ポート電磁弁25を動作
させ、センタリングエアシリンダー16のＢポート15ｂと
アクションエアシリンダー16のＢポート16ｂに圧力空気
を供給させればよい。

【００３１】このように図１ないし図11に図示の実施例
では、操舵角θがどのような範囲にあっても、２本のセ
ンタリングエアシリンダー15およびアクションエアシリ
ンダー16の協同動作により、操舵角θの絶対値の大きさ
に略比例した大きさの操作反力を発生させることがで
き、また振動や、キックバックも発生させることができ
るため、プレーヤは実際に自動車を運転したと同様な運
転感覚を持つことができる。

【００３２】また自動車の車速に応じて空気圧源21の設
定圧力を増大させれば、車速の増大に応じて操舵反力が
増加する高級なパワーステアリング装置を備えた自動車
と同様な運転感覚をプレーヤに与えることができる。

【００３３】図１ないし図11に図示の実施例では、セン
タリングエアシリンダー15およびアクションエアシリン
ダー16の基端を枢軸14に枢着し、センタリングエアシリ
ンダー15およびアクションエアシリンダー16の先端をス
テアリングシャフト２を基準とする中心角を90°に設定
した取付部分17、18に枢着したが、図12に図示するセン
タリングエアシリンダー15およびアクションエアシリン
ダー16の先端をクランクアーム27の枢軸28に同一軸線上
に枢着し、センタリングエアシリンダー15およびアクシ
ョンエアシリンダー16が相互に略直角に指向するように
センタリングエアシリンダー15およびアクションエアシ
リンダー16の基端を固定部分に枢支させてもよく、図１
ないし図11と略同様な作用効果を奏することができる。

【００３４】また図12に図示の実施例において、図13に
図示するようなストッパー機構を設ければ、左右に約36
0 °、両方で約720 °の操舵が可能となる。すなわち、
ストッパーアーム29をステアリングシャフト２に一体に
取付け、またストッパーアーム29に隣接しステアリング
シャフト２の周りを自由に回転できるようにフリーアー
ム30をステアリングシャフト２に遊嵌し、フリーアーム
30に隣接してストッパーブラケット31を固定して支持
し、ストッパーアーム29の片面とフリーアーム30の両面
とストッパーブラケット31片面とにそれぞれドッグ32、
33、34、35をそれぞれ一体に設ければよい。

【００３５】図13に図示されたものでは、ステアリング
シャフト２およびストッパーアーム29がいずれか一方へ
180 °回転した時に、ストッパーアーム29のドッグ32が
フリーアーム30のドッグ33に当り、さらに同じ方向へ回
転すると、フリーアーム30もストッパーアーム29と共に
回転して、フリーアーム30のドッグ34がストッパーブラ
ケット31のドッグ35に当るので、ステアリングシャフト
２は一方向へ約360 °回転することができる。

【００３６】そしてこのフリーアームの個数を増加さ
せ、ドッグの巾を変えることにより、ステアリングシャ
フト２の限界回転角度を自由に変えることができる。

【００３７】前記実施例では、往復動アクチエータとし
てエアシリンダーを用いたが、油圧シリンダーを用いて
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部斜視図である。

【図２】前記実施例の油圧制御回路の回路図である。

【図３】操舵角θが±90°以下の範囲で、操舵反力を与
える場合の油圧制御回路の回路図とセンタリングエアシ
リンダーの傾斜状態を図示した図面である。

【図４】操舵角θが−90〜130 °の範囲で、操舵反力を
与える場合の油圧制御回路の回路図とセンタリングエア
シリンダーおよびアクションエアシリンダーの傾斜状態
を図示した図面である。

【図５】操舵角θが90°〜135 °の範囲で、操舵反力を
与える場合の油圧制御回路の回路図とセンタリングエア
シリンダーおよびアクションエアシリンダーの傾斜状態
を図示した図面である。

【図６】操舵角θが−45°〜45°の範囲で操舵反力を与
える場合の油圧制御回路の回路図とセンタリングエアシ
リンダーおよびアクションエアシリンダーの傾斜状態を
図示した図面である。

【図７】操舵角θが−45°〜−90°または90°〜135 °
の範囲内で操舵反力を与える場合の油圧制御回路の回路
図とセンタリングエアシリンダーおよびアクションエア
シリンダーの傾斜状態を図示した図面である。

【図８】操舵角θが−90°〜−135 °または45°〜90°
の範囲内で操舵反力を与える場合の油圧制御回路の回路
図とセンタリングエアシリンダーおよびアクションエア
シリンダーの傾斜状態を図示した図面である。

【図９】操舵角θが−45°〜45°の範囲内でキックバッ
クを発生させる場合の油圧制御回路の回路図とセンタリ
ングエアシリンダーおよびアクションエアシリンダーの
傾斜状態を図示した図面である。

【図１０】操舵角θが−45°〜−90°または90°〜135
°の範囲内でキックバックを発生させる場合の油圧制御
回路の回路図とセンタリングエアシリンダーおよびアク
ションエアシリンダーの傾斜状態を図示した図面であ
る。

【図１１】操舵角θが−90°〜135 °または45°〜90°
の範囲内でキックバックを発生させる場合の油圧制御回
路の回路図とセンタリングエアシリンダーおよびアクシ
ョンエアシリンダーの傾斜状態を図示した図面である。

【図１２】本発明は他の実施例の要部傾斜図である。

【図１３】図12に図示の実施例のストッパー機構の斜視
図である。

【符号の説明】

１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフ
ト、３…ベース、４…ベアリング、５…突片、６…切
欠、７…ブラケット、８…ストッパー、９…ポテンシオ
メータ、10…操舵反力付与ベース、11…孔、12…クラン
クアーム、13…エアシリンダー枢支ブラケット、14…枢
軸、15…センタリングエアシリンダー、16…アクション
エアシリンダー、17，18…取付部分、20…油圧制御回
路、21…空気圧源、22…ノーマルオープン型３ポート電
磁弁、23，24，25…ノーマルクローズ型３ポート電磁
弁、26…消音器、27…クランクアーム、28…枢軸、29…
ストッパーアーム、30…フリーアーム、31…ストッパー
ブラケット、32，33，34，35…ドッグ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールの回転操作により
   ビデオゲーム装置の表示画面上の車両映像が左右に操舵
   され、または車両外映像が左右に変化するビデオゲーム
   装置用ステアリング装置において、前記ステアリングホ
   イールと一体のステアリングシャフトと、該ステアリン
   グシャフトに一体に結合されたクランクアームと、該ク
   ランクアームの周方向２個所にそれぞれ先端が枢着され
   るとともに基端がそれぞれ固定部分に枢着された２本の
   往復動アクチエータと、該各往復動アクチエータの両端
   ポートにそれぞれ付設された切換弁と、該切換弁を介し
   て前記各往復動アクチエータの両端ポートに接続された
   流体源とよりなることを特徴とするビデオゲーム装置用
   往復動アクチエータ式ステアリング装置
2. 【請求項２】 前記２本の往復動アクチエータの前記ク
   ランクアームの枢着点が共通して１個所であり、該２本
   の往復動アクチエータは相互に交叉した方向を指向し
   て、該往復動アクチエータの基端がそれぞれ固定部分に
   枢着されたことを特徴とする前記請求項１記載のビデオ
   ゲーム装置用往復動アクチエータ式ステアリング装置。