JPH08323040A

JPH08323040A - 模擬ステアリング装置

Info

Publication number: JPH08323040A
Application number: JP7133802A
Authority: JP
Inventors: Akira Kurihara; 章栗原
Original assignee: Taito Corp
Current assignee: Taito Corp
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1996-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】ステアリング操作を実車感覚で行うことを可
能にする。【構成】一対の操作反力付与手段は、ステアリングホ
イール１、シャフト２の左右方向の操作に対して、独立
して交互に操作反力を付与し、その操作反力によってス
テアリングホイール１、シャフト２を中立位置に戻し、
シャフト２の操作に従って左右方向に回転するプレッシ
ャホイール７と、プレッシャホイール７にそれぞれ独
立して係合し、回転する左右のプレッシャコントロール
プレート９、１０と、プレッシャコントロールプレート
９、１０に連結され、付勢する第１及び第２のシリンダ
ロッド１１Ｒ，１１Ｌとから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドライビングシュミレ
ータ等のステアリング操作を実車感覚で行うことができ
る模擬ステアリング装置に関するものである。

【０００２】図１０は、従来の模擬ステアリング装置の
一例を示す斜視図である。ステアリングホイール１０１
は、ステアリングシャフト１０２の一端に設けられてお
り、ステアリングシャフト１０２は、ユニットフレーム
１１１に回転自在に取り付けられている。ポテンショメ
ータ１１２は、ステアリングシャフト１０２の他端に設
けられたドライブギヤ１１３により回転させられ、ステ
アリングの回転角度を検出している。ストッパプレート
１０７は、ステアリングシャフト１０２に取り付けられ
ており、ユニットフレーム１１１に設けられたストッパ
ブロック１０８、１０８に当ることにより、ステアリン
グの回転端を制限している。

【０００３】操作反力付与装置は、ステアリングホイー
ル１０１に操作反力を与えるためのものであり、ステア
リングシャフト１０２に設けられたハートカム１０６
と、ハートカム１０６に従動するカムフォロア１０９
と、カムフォロア１０９を回転自在に支持し、ユニット
フレーム１１１に揺動自在に取り付けられたレバープレ
ート１１０と、レバープレート１１０の上端にベース部
１０４ａが可動自在に設けられ、ユニットフレーム１１
１の球面自在軸受により自由自在に支持されたスプリン
グロッド１０４と、スプリングロッド１０４に挿入さ
れ、カムフォロア１０９をハートカム１０６に押し付け
るように付勢するコイルスプリング１０５と、スプリン
グロッド１０４のベース部１０４ａの他端に当接するよ
うに、ユニットフレーム１１１に設けられたオイルダン
パ１０３等から構成されている。

【０００４】ステアリングホイール１０１は、左右いず
れかに切っていったときに、ハートカム１０６は、カム
フォロア１０９を回転させながら、レバープレート１１
０を揺動することにより、スプリングロッド１０４にセ
ットされた圧縮コイルスプリング１０５を圧縮させてい
く。そして、ステアリングシャフト１０２に設けたスト
ッパプレート１０７が、ストッパブロック１０８に当る
と、ステアリングの回転端となる。

【０００５】その後に、ステアリングホイール１０１か
ら手を離すと、コイルスプリング１０５が圧縮された状
態から戻ろうとするので、カムフォロア１０９がハート
カム１０６を押し、そのカム作用によって、ステアリン
グホイール１０１は、センタ位置へ戻される。このとき
に、ステアリングに回転方向のイナーシャが働くので、
ダンパ１０３によりイナーシャを吸収しようとしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の模擬ス
テアリング装置は、カムフォロア１０９がハートカム１
０６を押すことによるカムの作用によって、ステアリン
グシャフト１０２の回転方向に復元トルクを発生させて
いた。ステアリングホイール１０１は、左右に回転させ
るので、いずれの回転方向にも復元力を発生させるため
に、ハートカム１０６が採用されている。

【０００７】しかし、ステアリングホイール１０１が中
立位置になるのは、ハートカム１０６の窪みの部分であ
るので、回転復元力が強すぎる場合には、中立位置を通
り過ぎるオーバランや、その状態からさらに逆の方向に
回転する逆戻り現象が発生するという問題があった。

【０００８】この問題を解決するために、ダンパ１０３
を設けて、スプリングロッド１０４の衝撃を吸収して、
オーバラン等を防止しようとしていた。しかし、ハート
カム１０６を用いた構造では、スプリング１０５の復元
速度を減速してしまい、かつ、ハートカム１０６による
カムフォロア１０９の円弧運動を直線的にとらえて押し
つけることにより、シリンダタイプのダンパを作動して
いるために、ダンパ１０３が要求する速度、吸収エネル
ギーとマッチングがとりずらいという別の問題が発生す
る。

【０００９】本発明の目的は、ステアリング操作を実車
感覚で行うことができる模擬ステアリング装置を提供す
ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、第１又は第２の方向にステアリ
ング操作を行なうことができる回転操作部材と、前記回
転操作部材の前記第１又は第２の方向の操作に対して、
独立して交互に操作反力を付与し、その操作反力によっ
て前記回転操作部材を中立位置に戻す１対の操作反力付
与手段とを備えている。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１に記載の模擬
ステアリング装置において、前記操作反力付与手段の操
作反力を減衰させる減衰手段を備えたことを特徴とす
る。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
に記載の模擬ステアリング装置において、前記操作反力
付与手段の操作反力を調整する反力調整手段を備えたこ
とを特徴としている。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１〜請求項３の
いずれか１項に記載の模擬ステアリング装置において、
前記一対の操作反力付与手段は、前記回転操作部材の操
作に従って第１又は第２の方向に回転する連動部材と、
前記連動部材にそれぞれ独立して係合し、回転する第１
及び第２の反力伝達部材と、前記各反力伝達部材に連結
され、前記各反力伝達部材を付勢する第１及び第２の付
勢部材とを備えたことを特徴としている。

【００１４】請求項５の発明は、請求項３又は請求項４
に記載の模擬ステアリング装置において、前記反力調整
手段は、前記第１及び第２の付勢部材の支持点の位置を
変更して操作反力を調整することを特徴としている。

【００１５】

【作用】請求項１によれば、１対の操作反力付与手段
は、回転操作部材の第１又は第２の方向の操作に対し
て、独立して交互に操作反力を付与するので、その操作
反力によって操作部材を中立位置に戻すことができ、回
転操作部材のオーバーラン等がなくなった。

【００１６】請求項２によれば、減衰手段は、操作反力
付与手段の操作反力を減衰させるので、回転操作部材を
迅速かつ正確に、中立位置へ収束させることができる。

【００１７】請求項３によれば、反力調整手段によっ
て、操作反力付与手段の操作反力を調整することができ
るので、遊技内容に合わせた反力を設定できる。

【００１８】請求項４によれば、回転操作部材の操作に
従って連動部材を第１又は第２の方向に回転すると、連
動部材が第１又は第２の反力伝達部材に係合して、第１
又は第２の付勢部材の付勢力を蓄積していき、回転操作
部材をフリーにすると、第１又は第２の付勢部材の付勢
力によって、第１又は第２の反力伝達部材が付勢され、
連動部材を介して、操作部材を中立位置まで復帰させ
る。このとき、第１又は第２の反力伝達部材と、第１又
は第２の付勢部材との連結点が円弧運動するので、良好
なトルク特性が得られる。

【００１９】請求項５によれば、反力調整手段は、第１
及び第２の付勢部材の支持点の位置を変更できるので、
簡単かつ容易に操作反力を調整することができる。

【００２０】

【実施例】

（第１実施例）以下、図面等を参照しながら、実施例を
あげて、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明によ
る模擬ステアリング装置の第１実施例を示す斜視図、図
２は、主要部を示す正面図、図３は、映像遊戯装置と組
み合わせた場合を示す外観斜視図である。

【００２１】この実施例の模擬ステアリング装置は、図
３に示すように、装置本体３１と、本体３１に設けられ
たディスプレイ３２と、遊技者が座る座席３３と、アク
セル，ブレーキ等のフット操作手段３４等を含む映像遊
戯装置に使用されて、ステアリングホイール１に操作反
力を与えている。ステアリングホイール１は、ステアリ
ング操作をおこなうためのものであり、ステアリングシ
ャフト２に設けられている。ステアリングシャフト２
は、軸受３により回転自在に支持されており、その先端
にプレッシャホイール７が設けられている。プレッシャ
ホイール７は、ステアリング操作角の小さいレーシング
カー仕様（図１（Ａ）参照）の場合には、ステアリング
シャフト２に直接結合（直結式）されている。ステアリ
ングホイール１は、図１（Ｂ）に示すように、プレッシ
ャホイール７に取り付けられたポテンショメータドライ
ブギヤ１３によって、ポテンショメータ８をギヤドライ
ブさせることによって、その回転位置が検出される。

【００２２】プレッシャホイール（連動部材）７は、円
板状の部材であり、半径方向に突起状のプレッシャスト
ッパ部７−ａが形成されている。このプレッシャホイー
ル７の前側には、左右のプレッシャコントロールプレー
ト（反力伝達部材）９、１０がステアリングシャフト２
に回転自在に取り付けられている。プレッシャコントロ
ールプレート９、１０は、圧縮反力ロッドシリンダ１１
Ｒ，１１Ｌを作動させるための部材である。圧縮反力ロ
ッドシリンダ１１Ｒ，１１Ｌは、ロッド側が左右のプレ
ッシャコントロールプレート９、１０に軸支されてお
り、シリンダ側がユニットフレーム１５に軸支されてい
る。

【００２３】圧縮反力ロッドシリンダ（付勢部材）１１
Ｒ，１１Ｌは、操作反力の付勢力となる圧縮反力を発生
させるためのものであり、図２に示すように、シリンダ
１１ａ内にコイルスプリング１７が入れられており、ピ
ストンロッド１１ｂがシリンダ１１ａ内に押し込まれる
ときに、コイルスプリング１７を圧縮させ、同時に、ス
テアリングホイール１をセンタ位置へ戻すための復元力
としている。なお、コイルスプリング１７の他に、圧縮
ガスなど他の手段によって付勢するようにしてもよい。

【００２４】ダンパ１２は、ステアリングホイール１の
イナーシャの発生を押えるたのものであり、ロッド側が
プレッシャホイール７のプレッシャストッパ部７−ａに
軸支されており、シリンダ側がユニットフレーム１５に
軸支されている。

【００２５】つぎに、第１実施例に係る模擬ステアリン
グ装置の動作を説明する。ステアリングホイール１を操
作者から見て左（又は右）に回転させると、プレッシャ
ホイール７に設けられたプレッシャストッパ部７−ａが
プレッシャコントロールプレート１０（又は９）を介し
て、圧縮反力ロッドシリンダ１１Ｌ（又は１１Ｒ）を押
し縮めて操作反力を発生させる（図２参照）。プレッシ
ャホイール７は、圧縮反力ロッドシリンダ１１Ｌ（又は
１１Ｒ）によって、常にセンタ位置へ戻ろうとする復元
トルクを持っているために、ステアリングホイール１
は、手を離した場合には、センタ位置方向へ回転し始め
る。このときに、ダンパ１２がストロークすることによ
って減衰力が働くので、ステアリングホイール１のイナ
ーシャの発生を押えることができる。また、ステアリン
ホイール１は、センタ位置へ現実的な速度によって戻る
ので、センタ位置にすばやく正確に収束することができ
る。

【００２６】なお、圧縮反力ロッドシリンダ１１のユニ
ットフレーム１５側の軸支位置（図２のＡ，Ｂ，Ｃ）を
選択することにより、分力を変化させ、ステアリングの
操作反力を変えることができる。

【００２７】さらに、図１（Ｃ）に示すように、一般車
のステアリング回転角を再現する場合には、ステアリン
グシャフト２に減速装置４（ギヤ４ａ，４ｂなど）を設
けて（減速式）、操作反力のアシストとして、トルクコ
ントローラ５をセットすることも可能である。トルクコ
ントローラ５は、パウダブレーキ等を用いたものが使用
でき、取り付けステー６によって、ユニットフレーム１
５に取り付けられている。

【００２８】図４は、第１実施例に係る模擬ステアリン
グ装置のプレッシャホイールの回転角とスプリングの圧
縮強さ及びトルクアーム長さの関係を示す線図、図５
は、第１実施例に係る模擬ステアリング装置のプレッシ
ャホイールの回転角とプレッシャホイールトルクの関係
を従来技術と比較して示した線図である。ロッドシリン
ダ１１の連結点Ａ（Ａ１〜Ａ４）は、図２に示すよう
に、プレッシャーコントロールプレート９、１０（プレ
ッシャーホイール７）の回転によって、Ｏ₁を中心とし
て円弧運動をする。この際に、ロッドシリンダ１１の圧
縮荷重（強さ）Ｆのグラフは、変曲点を有して図４に示
すように変化し、トルクアーム長さＬのグラフは、Ｌ_B
のように４５°前後を最大に変化する。プレッシャホィ
ール（ハンドル）回転角が０〜４５°の範囲において
は、Ｌ₁＜Ｌ₂＜Ｌ₃の関係となり、ハンドル回転角４
５〜９０°の範囲においては、Ｌ₃＞Ｌ₂＞Ｌ₁の関係
に反転する（図２）。したがって、ハンドルのトルク特
性〔操作反力Ｔ（Ｆ×Ｌ）〕は、図５に示されるよう
に、比較的緩やかな曲線Ｔ_Bになる。即ち、ハンドル最
大回転角（ここでは９０°）において、操作反力Ｔを小
さくすることができるので、ハンドルのもどり力は弱
い。このために、ハンドルのイナーシャを小さくでき、
ハンドルを中立位置に正確に復帰させることができる。
好ましくは、圧縮荷重Ｆは、ハンドル角４５°〜９０°
の範囲で図４に示す破線のように略直線的に上昇変化
し、操作反力Ｔは、図５に示す破線のように略一定にな
るように、圧縮荷重は調整される。例えば、異なるス
プリングを有する複数のスプリングの組合わせによりロ
ッドシリンダーの圧縮荷重を設定すること、非線形ス
プリングや不等長ピッチスプリングによりロッドシリン
ダーの圧縮荷重を設定すること、又は、ロッドシリン
ダーに代えて、油圧、ガス圧、空気圧シリンダーを用
い、圧縮荷重等を自動制御すること等があげられる。

【００２９】（第２実施例）図６、図７は、本発明によ
る模擬ステアリング装置の第２実施例を示す正面図であ
る。なお、以下に説明する各実施例では、前述した第１
実施例と同様な機能を果たす部分には、同一の符号を付
して、重複する説明は適宜省略する。第２実施例は、第
１実施例に対して、操作反力を与えるために、圧縮反力
ロッドシリンダ１０の変わりに、引っ張り反力ロッドシ
リンダ１６Ｒ，１６Ｌを使用している。すなわち、プレ
ッシャホイール７は、プレッシャストッパ部７−ａが下
側に形成されており、左右のプレッシャコントロールプ
レート９、１０が押し上げられるように回転する。圧縮
反力ロッドシリンダ１６Ｒ，１６Ｌは、操作反力の付勢
力となる引張反力を発生させるものが使用されており、
図７に示すように、引っ張り反力ロッドシリンダ１６
Ｒ，１６Ｌは、ピストンロッドが伸びるときに、コイル
スプリング１７が圧縮される構造となっている。ダンパ
ー１２の取り付けは、プレッシャストッパ部７−ａが下
の位置になるために第１実施例とは上下逆にセットされ
る。この構造の場合には、スライダクランク機構におけ
るデッドポイント（死点）が第１実施例に比較して出に
くいために、ステアリングホイール１の切り角を大きく
することができると同時に、引張り反力ロッドシリンダ
ー１６の下端取付位置を大きく変えて角度範囲を広く取
れるので、操作反力特性の選択範囲も大きくなる。その
他の構造については、第１実施例と同様である。

【００３０】（第３実施例）図８、図９は、本発明によ
る模擬ステアリング装置の第３実施例を示す斜視図及び
正面図である。第１及び第２実施例では、操作反力の発
生手段として、圧縮コイルスプリングの例によって説明
したが、第３実施例では、ねじりコイルスプリング２０
（図８（Ａ）参照）を使用したものである。連結ロッド
１８は、両端がフリージョイントになっており、一端が
プレッシャコントロールプレート９に取り付けられてお
り、他端がねじりコイルスプリング２０の直線部の片側
に結合されている。ステアリングセンター位置出しは、
プレッシャーストッパ１４を、図８（Ａ）のように設け
ることよって、正確な位置出しも可能にしている。その
他の構造については、第１実施例と同様である。

【００３１】なお、コイルスプリング２０の代わりに、
図８（Ｂ−１）に示すように、レバー式のラバースプリ
ング２２等を用いてもよい。このラバースプリング２２
は、図８（Ｂ−２）に示すように、断面４角形のケース
２２ａの４隅に配置されたラバー２２ｂを、断面４角形
の回転可能な駒２２ｃによって押圧することにより付勢
力を得る構造のものである。また、ロッドシリンダー式
ダンパー１２の代わりに、図８（Ｃ）に示すように、プ
レッシャーホイール７の回転軸に脱着可能に結合した回
転式ダンパー２１を取り付けることも可能である。

【００３２】以上のように前記各実施例によれば、操作
反力付与手段は、左右分離独立しているために、別々に
操作反力を設定することができる。また、回転操作した
ステアリングホイール１をセンタ位置へセンタを超えな
いように、適確に自動復帰させることができる。さら
に、減速装置４により、幅広いステアリング操作角度が
設定でき、操作反力付与手段は、広範囲に選択ができ
る。従って、レーシングカーから一般車を含め、広範囲
のドライビングシステムにおける模擬ステアリング装置
として適用できる。なお、一対の操作反力付与手段は、
相互に互い違いに作動するものでもよい。回転操作部材
は、円環状のハンドルに限らず、バイクのハンドルや、
レバー状のハンドルなどの２つの方向に回転部分を含む
ものであればよい。反力調整手段は、油圧、ガス圧、空
気圧シリンダによる自動制御などの手段であってもよ
い。

【００３３】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、１対の操作反力付与手段は、第１及び第２の方向
に対して独立しているために、別々に操作反力を設定で
き、ステアリング角度に対して、回転操作部材を迅速か
つ正確に中立位置に復帰させることができる。従って、
オーバーランや逆戻り現象がなく、ステアリング操作を
実車感覚で行うことができる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による模擬ステアリング装置の第１実施
例を示す斜視図である。

【図２】第１実施例の主要部を示す正面図である。

【図３】第１実施例の模擬ステアリング装置を映像遊戯
装置と組み合わせた場合を示す外観斜視図である。

【図４】第１実施例に係る模擬ステアリング装置のプレ
ッシャホイールの回転角とスプリングの圧縮強さ及びト
ルクアーム長さの関係を示す線図である。

【図５】第１実施例に係る模擬ステアリング装置のプレ
ッシャホイールの回転角とプレッシャホイールトルクの
関係を従来技術と比較して示した線図である。

【図６】本発明による模擬ステアリング装置の第２実施
例を示す正面図である。

【図７】本発明による模擬ステアリング装置の第２実施
例を示す正面図である。

【図８】本発明による模擬ステアリング装置の第３実施
例を示す斜視図である。

【図９】本発明による模擬ステアリング装置の第３実施
例を示す正面図である。

【図１０】従来の模擬ステアリング装置の一例を示す斜
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軸受７プレッシャホイール８ポテンショメータ９、１０プレッシャコントロールプレート１１Ｒ，１１Ｌ圧縮反力ロッドシリンダ１２ダンパ１３ポテンショメータドライブギヤ１５ユニットフレーム１７スプリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１又は第２の方向にステアリング操作
を行なうことができる回転操作部材と、前記回転操作部材の前記第１又は第２の方向の操作に対
して、独立して交互に操作反力を付与し、その操作反力
によって前記回転操作部材を中立位置に戻す一対の操作
反力付与手段とを備えた模擬ステアリング装置。
【請求項２】請求項１に記載の模擬ステアリング装置
において、前記操作反力付与手段の操作反力を減衰させる減衰手段
を備えたことを特徴とする模擬ステアリング装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の模擬ステ
アリング装置において、前記操作反力付与手段の操作反力を調整する反力調整手
段を備えたことを特徴とする模擬ステアリング装置。
【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれか１項に記
載の模擬ステアリング装置において、前記一対の操作反力付与手段は、前記回転操作部材の操作に従って第１又は第２の方向に
回転する連動部材と、前記連動部材にそれぞれ独立して係合し、回転する第１
及び第２の反力伝達部材と、前記各反力伝達部材に連結され、前記各反力伝達部材を
付勢する第１及び第２の付勢部材とを備えたことを特徴
とする模擬ステアリング装置。
【請求項５】請求項３又は請求項４に記載の模擬ステ
アリング装置において、前記反力調整手段は、前記第１及び第２の付勢部材の支
持点の位置を変更して操作反力を調整することを特徴と
する模擬ステアリング装置。