ドライビングシミュレータ
【課題】普通車の講習も中大型車の講習も受講者に操作上の違和感を与えることなく行うことができるドライビングシミュレータを提供する。
【解決手段】ドライビングシミュレータに備えられるステアリングユニット２を、姿勢調整機構７を介して機台６に取り付ける。姿勢調整機構７は、その可動部２２が、人力により駆動できるように構成されており、可動部２２を駆動することによって、ステアリングホイール１３の高さ位置及び傾斜角度を、中大型車対応又は普通車対応の高さ位置及び傾斜角度に変更する。
【解決手段】ドライビングシミュレータに備えられるステアリングユニット２を、姿勢調整機構７を介して機台６に取り付ける。姿勢調整機構７は、その可動部２２が、人力により駆動できるように構成されており、可動部２２を駆動することによって、ステアリングホイール１３の高さ位置及び傾斜角度を、中大型車対応又は普通車対応の高さ位置及び傾斜角度に変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の運転訓練や交通安全教育のために用いられるドライビングシミュレータに係り、特に、シミュレーションの内容に合わせてステアリングユニットの姿勢を変更する手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の運転訓練や交通安全教育を受ける者（以下、本明細書では、これらの者を総称して、「受講者」という。）が座る運転席と、運転席の前方に実際の自動車を模擬して配置された各種の運転操作機器（ステアリングユニット、ペダル及びシフトレバー装置等）と、運転席の前方に配置され、運転操作機器の操作状況に応じて変化する道路走行映像及び所要の音響データを表示する表示装置とを備えたドライビングシミュレータが知られている（例えば、特許文献１参照。）。運転席及び運転操作機器には、ドライビングシミュレータの操作感を実車に近いものにするため、実車相当品が用いられる。従って、ステアリングユニットには、受講者の体格に合わせてステアリングホイールの高さ位置を微調整するチルト機構が備えられている場合が多い。
【０００３】
また、この種のドライビングシミュレータとしては、ステアリングホイールに操作反力を付与すると共に、手が離されたときに回転操作されたステアリングホイールを自動的にセンター位置に復帰させる機能を有するステアリングユニットを備えたものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２には、これらの各機能を発揮するための構成として、ボールネジが一体に形成されたステアリングシャフトと、ボールネジ部分を囲むと共にステアリングシャフトを支持するシャーシと、シャーシ内にボールネジ部分を中間に位置してこれと平行に配置される２本の案内棒と、各案内棒の各々にそれぞれの端部が対向するように設けられる２個ずつの圧縮バネと、ボールネジナット部に固着されると共に、対向する圧縮バネの端部間に位置する移動板と、ステアリングシャフトに歯車を介して連結される回転式オイルダンパと、ステアリングシャフトの端部に直接取り付けられた角度検出センサとからなるものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２３７０３２号公報
【特許文献２】特開平８−２６２９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ドライビングシミュレータには、その汎用性を高めるため、普通車の講習を受ける者にも、中大型車の講習を受ける者にも対応できることが求められる。特に、道路交通法で定める停止処分者講習に利用されるドライビングシミュレータについては、平成１４年の法改正により、中大型車の講習を行う際、表示装置に中大型車の運転席にて知覚される道路走行映像及び音響を表示することが義務付けられている。
【０００６】
しかしながら、普通車と中大型車とでは、単に運転席にて知覚される道路走行映像及び音響が異なるだけでなく、運転席に対するステアリングホイールの取付姿勢（運転席が取り付けられる床面からのステアリングホイールの高さ、及び床面に対するステアリングホイールの傾斜角）が異なるので、表示装置に表示される道路走行映像及び音響と運転席に対するステアリングホイールの取付姿勢とをマッチさせないと、ドライビングシミュレータの操作感を実車に近いものとすることができない。
【０００７】
従来のドライビングシミュレータは、通常、普通車を模擬した構成となっており、しかも上述したように、受講者の体格に合わせてステアリングホイールの高さ位置を微調整するだけのチルト機構しか備えられていないので、これを用いて中大型車の講習を行おうとすると、運転席に対するステアリングホイールの取付姿勢が実車とマッチせず、受講者に操作上の違和感を与えることになる。
【０００８】
また、引用文献２に開示されているように、従来のドライビングシミュレータは、ステアリングホイールに操作反力及びセンター復帰力を付与する機構が、主にボールネジ及びこれに螺合されるボールネジナット部と、ボールネジナット部に固着された移動板と、各端部が移動板に弾接された圧縮バネとからなり、移動板の表裏に弾接された各圧縮バネの弾性がバランスする点にステアリングホイールを復帰させる構成であるので、各圧縮バネの弾性が経時的に変化したとき、ステアリングホイールのセンター位置にずれが生じ、受講者に操作上の違和感を与えるという問題もある。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、普通車の講習も中大型車の講習も受講者に操作上の違和感を与えることなく行うことができるドライビングシミュレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するため、運転席と、運転席の前方に配置されたステアリングユニット、ペダル及びシフトレバーを含む運転操作機器と、運転席の前方に配置され、運転操作機器の操作状況に応じて変化する道路走行映像及び所要の音響を表示する表示装置とを備えたドライビングシミュレータにおいて、前記ステアリングユニットは、ステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトを回転可能に保持するステアリング保持部と、前記ステアリングシャフトの上端部に固着されたステアリングホイールと、前記ステアリングシャフトの下端側に備えられ、前記ステアリングシャフトを介して前記ステアリングホイールに操作反力とセンター復帰力とを付与する力覚付与部とからなり、機台に固定される固定部と、前記ステアリング保持部に連結され、前記固定部に案内されて移動する可動部と、前記可動部を駆動する駆動部とからなる姿勢調整機構を介して前記機台に取り付けられ、前記駆動部により前記可動部を駆動することで、前記運転席に対する前記ステアリングホイールの姿勢を、普通車対応の姿勢又は中大型車対応の姿勢のいずれかに変更するという構成にした。
【００１１】
かかる構成によると、姿勢調整機構の駆動部を駆動することにより、運転席に対するステアリングホイールの姿勢を普通車対応の姿勢又は中大型車対応の姿勢のいずれにも変更できるので、普通車の講習を行う際には運転席に対するステアリングホイールの姿勢を普通車対応の姿勢とし、中大型車の講習を行う際には運転席に対するステアリングホイールの姿勢を中大型車対応の姿勢とすることにより、ステアリングホイールの姿勢が実車と一致しないことによる受講者の違和感を解消することができる。
【００１２】
また本発明は、前記課題を解決するため、前記可動部は、前記固定部に開設された案内溝内に、前記可動部に取り付けられた軸体を挿入することにより所定の経路に沿って移動できるようになっており、前記案内溝は、前記運転席に対する前記ステアリングホイールの高さ位置を調整するための直線部分と、前記運転席に対する前記ステアリングホイールの傾斜角度を調整するための曲線部分とを有するという構成にした。
【００１３】
中大型車の運転席に対するステアリングホイールの高さ位置は、普通車の運転席に対するステアリングホイールの高さ位置よりも若干低く、しかも中大型車の運転席に対するステアリングホイールの傾斜角度は、普通車の運転席に対するステアリングホイールの傾斜角度よりも著しく水平に近い角度になっている。従って、機台に対するステアリングシャフトの取付角度を変更するだけでは、運転席に対するステアリングホイールの姿勢を、普通車対応又は中大型車対応とすることができない。そこで、姿勢調整機構の固定部に開設された案内溝を、運転席に対するステアリングホイールの高さ位置を調整するための直線部分と、運転席に対するステアリングホイールの傾斜角度を調整するための曲線部分とを有する構成とし、姿勢調整機構の可動部に取り付けられた軸体をこの案内溝内に挿入する構成にすると、運転席に対するステアリングホイールの高さ位置と、運転席に対するステアリングホイールの傾斜角度とをそれぞれ別個に調整できるので、運転席に対するステアリングホイールの姿勢を、正しく普通車対応の姿勢又は中大型車対応の姿勢とすることができる。
【００１４】
また本発明は、前記課題を解決するため、前記駆動部は、人力によって回転駆動される回転体と、当該回転体に一端が固定され、他端が前記可動部とピン結合された回転レバーとからなるという構成にした。
【００１５】
このように、姿勢調整機構の駆動部に人力によって回転駆動される回転体を備えると、モータ等の電動機器を備える場合に比べて、ドライビングシミュレータの構成を簡略化でき、その低コスト化を図ることができる。
【００１６】
また本発明は、前記課題を解決するため、前記力覚付与部は、前記ステアリングシャフトの回転に連動して回転する回転体と、当該回転体に回転自在に取り付けられたローラフォロアと、当該ローラフォロアにより駆動される移動体と、当該移動体を前記ローラフォロアに弾接する圧縮ばねとを含んで構成されており、前記移動体の前記ローラフォロアが当接される面の中央には、前記ステアリングホイールのセンター位置を規制するための窪みを形成するという構成にした。
【００１７】
かかる構成によると、ステアリングシャフトの回転に連動して回転体が回転し、回転体に回転自在に取り付けられたローラフォロアにより、移動体が圧縮ばねの弾性力に抗して押圧されるので、ステアリングホイールの回転操作に所要の操作反力を付与することができ、ステアリングホイールの操作感を実車と同等のものとすることができる。また、ステアリングホイールから手を放したときには、圧縮ばねの弾性力によって移動体及びローラフォロアを介して回転体が自動的にセンター位置まで戻されるので、これについても、実車と同等の操作感を得ることができる。さらに、移動体のローラフォロアが当接される面の中央にステアリングホイールのセンター位置を規制するための窪みを形成すると、仮に圧縮ばねの弾性が経時的に変化しても、ローラフォロアが窪み内に入り込むことにより、回転体が強制的にセンター位置まで戻されるので、ステアリングホイールにセンターずれが発生せず、ステアリングホイールのセンターずれによる操作上の違和感を防止することができる。
【００１８】
また本発明は、前記課題を解決するため、前記回転体と前記力覚付与部の固定部分とに、前記ステアリングホイールが所定の回転角度だけ回転したときに衝合して、それ以上の前記ステアリングホイールの回転を規制する回転規制部材を備えるという構成にした。
【００１９】
実車におけるステアリングホイールの可動範囲は有限であり、センター位置から右方向及び左方向にそれぞれ約１．５回転の範囲内で回転できるようになっている。ドライビングシミュレータにおいては、実際に走行しないので、安全上の問題からステアリングホイールの可動範囲を制限する必要はないが、回転規制部材を備えてステアリングホイールの可動範囲を制限すると、実車と同等の操作が得られるので、ドライビングシミュレータの操作感をより実車に近づけることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のドライビングシミュレータは、姿勢調整機構を介してステアリングユニットを機台に取り付け、姿勢調整機構を駆動することによって運転席に対するステアリングホイールの姿勢を普通車対応の姿勢又は中大型車対応の姿勢のいずれかに変更するので、普通車の講習を行う際には運転席に対するステアリングホイールの姿勢を普通車対応の姿勢とし、中大型車の講習を行う際には運転席に対するステアリングホイールの姿勢を中大型車対応の姿勢とすることにより、ステアリングホイールの姿勢が実車と一致しないことによる受講者のステアリングホイール操作上の違和感を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係るドライビングシミュレータの全体構成図である。
【図２】実施形態に係るステアリングユニット及び姿勢調整機構の普通車対応時の状態を示す構成図である。
【図３】実施形態に係るステアリングユニット及び姿勢調整機構の中大型車対応時の状態を示す構成図である。
【図４】実施形態に係る姿勢調整機構を構成する固定部と可動部と駆動部の連結状態を示す構成図である。
【図５】実施形態に係る姿勢調整機構を構成する固定板の正面図である。
【図６】実施形態に係るステアリングユニットの要部平面図である。
【図７】実施形態に係る力覚付与部の動作説明図である。
【図８】実施形態に係る力覚付与部の動作説明図である。
【図９】実施形態に係るシフトレバー装置の正面方向から見た構成図である。
【図１０】実施形態に係るシフトレバー装置の背面方向から見た構成図である。
【図１１】実施形態に係るシフトレバー装置の側面方向から見た構成図である。
【図１２】実施形態に係る第１及び第２の位置規制板の構成図である。
【図１３】オートマチック車に対応する際の第１及び第２の位置規制板の組み合わせ状態を示す図である。
【図１４】マニュアル車に対応する際の第１及び第２の位置規制板の組み合わせ状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施形態に係るドライビングシミュレータについて、図を用いて説明する。本例のドライビングシミュレータは、図１に示すように、受講者が座る運転席１と、運転席１の前方に実際の自動車を模擬して配置されたステアリングユニット２、ペダル３及びシフトレバー装置４と、運転席１の前方に配置され、ステアリングユニット２、ペダル３及びシフトレバー装置４の操作状況に応じて変化する道路走行映像及び所要の音響データを表示する表示装置５と、これらの機器を搭載する機台６とから主に構成されている。
【００２３】
運転席１及びペダル３は、ドライビングシミュレータの操作感を実車に近いものにするため、実車相当品が用いられる。従って、運転席１には、ステアリングユニット２との間隔を調整するためのスライド機構や、背もたれ１ａの傾斜角度を調整するための座席チルト機構が備えられており、受講者は実車と同等の感覚で座席に座ることができる。
【００２４】
表示装置５としては、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ及びプラズマディスプレイなど、所要の道路走行映像及び音響データを表示可能な任意の表示装置を備えることができる。
【００２５】
ステアリングユニット２は、図２、図３及び図６に示すように、ステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１を回転可能に保持するステアリング保持部１２と、ステアリングシャフト１１の上端部に固着されたステアリングホイール１３（図１参照）と、ステアリングシャフト１１の下端側に備えられ、ステアリングシャフト１１を介してステアリングホイール１３に操作反力とセンター復帰力とを付与する力覚付与部１４とからなり、姿勢調整機構７を介して機台６に取り付けられる。
【００２６】
ステアリング保持部１２は、円筒形に形成されており、その内部に貫通されたステアリングシャフト１１を、軸受１５を介して回転可能に保持している。ステアリングシャフト１１の全長は、ステアリング保持部１２の全長よりも長く形成されており、ステアリングシャフト１１の上下端部は、ステアリング保持部１２の上下端部からそれぞれ上向き及び下向きに突出している。ステアリング保持部１２の下端側には、図２、図３及び図６に示すように、下向きコの字形のブラケット１６が設けられており、ブラケット１６の先端部は、断面コの字形の補強体１６ａにて連結されている。ステアリングユニット２は、このブラケット１６を介して姿勢調整機構７に連結される。ステアリングユニット２と姿勢調整機構７との連結機構については、後に説明する。
【００２７】
姿勢調整機構７は、図２〜図５に示すように、機台に固定される固定部２１と、前記ブラケット１６を介してステアリング保持部１２に連結される可動部２２と、可動部２２を固定部２１に沿って駆動する駆動部２３とからなる。
【００２８】
固定部２１は、所定の間隔を隔てて機台６から吊り下げられた２枚のＬ字形の固定板２４をもって構成されており、各固定板２４には、可動部２２を案内するための２条の案内溝２５ａ，２５ｂと、可動部２２を固定するための固定ネジ２６が螺合される上部ねじ孔２７及び下部ねじ孔２８がが開設されている。案内溝２５ａ，２５ｂは、運転席１に対するステアリングホイール１３の高さ位置を調整するためのものであり、図５に示すように、案内溝２５ａは案内溝２５ｂよりも長く、その下端部は案内溝２５ｂの下端部を中心とする円弧状に形成されている。
【００２９】
可動部２２は、固定部２１を構成する２枚の固定板２４の内面に沿って摺動する幅広の第１連結部２２ａと、ステアリング保持部１２に設けられたブラケット１６に連結される幅狭の第２連結部２２ｂとから構成されており、各固定板２４の間に摺動自在に内挿されている。第１連結部２２ａの左右両側面には、案内溝２５の溝幅とほぼ等しい直径を有する通しボルト貫通孔２９が開設されており、この通しボルト貫通孔２９には、案内溝２５を貫通し、一方の固定板２４の外面から他方の固定板２４の外面まで達する通しボルト３０が貫通される。これにより、可動部２２は、固定部２１の内面に沿って上下方向に移動することができる。なお、案内溝２５内に挿入される軸体として通しボルト３０を用いる構成に代えて、可動部２２に取り付けられた案内ピンを案内溝２５に挿入する構成とすることもできる。第１連結部２２ａの上面には、リブ３１が設けられており、このリブ３１には、駆動部２３を連結するための連結ピン３２が設けられる。
【００３０】
可動部２２とステアリング保持部１２は、回転中心軸８０を介して回転可能に連結されている。また、可動部２２の第２連結部２２ｂには、四角形の長孔３３ａが開設されると共に、ステアリング保持部１２に設けられたブラケット１６には、長孔３３ａの幅と同一直径の連結軸貫通孔３３ｂが開設されており、これらの長孔３３ａと連結軸貫通孔３３ｂに挿入された締結ボルト３４を締結することにより、ステアリング保持部１２は、可動部２２に対して固定される。可動部２２に対するステアリング保持部１２の可動回転角度は、長孔３３ａの長さや形状により、５°〜７°程度に規制されている。従って、締結ボルト３４を緩めた状態で、回転中心軸８０を中心としてステアリング保持部１２を回転することにより、受講者の体格に合わせたステアリングユニット２のチルト操作を行うことができる。
【００３１】
駆動部２３は、人力にて回転駆動されるウォーム歯車４１と、このウォーム歯車４１に噛み合わされた従動歯車４２と、この従動歯車４２に一端が固定され、先端部が可動部２２に設けられた連結ピン３２に連結される回転レバー４３とからなる。ウォーム歯車４１には、図示しない手回しクランクの先端部を挿入するための手回しクランク挿入孔４１ａが開設されており、人力にてウォーム歯車４１を回転駆動できるようになっている。また、回転レバー４３の先端部には、連結ピン３１を摺動自在に挿入するための長孔４３ａが開設されており、当該長孔４３ａ内に連結ピン３２を挿入することにより、可動部２２と干渉することなく、可動部２２を駆動できるようになっている。
【００３２】
即ち、ステアリングユニット２及び姿勢調整機構７が、図２に示す普通車対応の状態にあるときにおいて、ウォーム歯車４１を右回転すると、従動歯車４２が紙面上で右回転し、回転レバー４３の先端部が下降する。これにより、可動部２２に下向きの駆動力が加えられ、可動部２２はまず案内溝２５の直線部分２５ａに沿って下降する。通しボルト３０が案内溝２５の曲線部分２５ｂに達した後は、回転レバー４３から加えられる駆動力により、可動部２２が案内溝２５の曲線部分２５ｂに沿って傾斜角度を変え、図３に示す中大型車対応の状態になる。図２と図３との比較から判るように、中大型車対応時の運転席１に対するステアリングホイール１３の高さ位置（ステアリングシャフト１１の先端部の高さ位置）は、普通車対応時の運転席１に対するステアリングホイールの高さ位置よりも若干低くなる。また、普通車対応時の水平面に対するステアリングホイール１３の傾斜角度は、実車と同等の約６０°であるのに対して、中大型車対応時の水平面に対するステアリングホイール１３の傾斜角度は、実車と同等の約３０°になる。ステアリングユニット２及び姿勢調整機構７の姿勢が、中大型車対応の姿勢になった後は、固定板２４に開設された下部ねじ孔２８に固定ネジ２６を螺合し、固定部２１に可動部２２を固定する。これにより、可動部２２の同様が防止され、以後のステアリングホイール１３の操作を安定して行うことができる。
【００３３】
反対に、図３に示す中大型車対応の状態にあるステアリングユニット２及び姿勢調整機構７を、図２に示す普通車対応の状態にする場合には、下部ねじ孔２８から固定ネジ２６を取り外し、ウォーム歯車４１を左回転する。ウォーム歯車４１を左回転すると、従動歯車４２が紙面上で左回転し、回転レバー４３の先端部が上昇する。これにより、可動部２２に上向きの駆動力が加えられ、可動部２２はまず案内溝２５の曲線部分２５ｂに沿って上昇し、ステアリングユニット２の傾斜角度を普通車対応の傾斜角度とする。通しボルト３０が案内溝２５の直線部分２５ａに達した後は、回転レバー４３から加えられる駆動力により、可動部２２が案内溝２５の直線部分２５ａに沿って上昇し、図２に示す普通車対応の状態になる。ステアリングユニット２及び姿勢調整機構７の姿勢が、普通車対応の姿勢になった後は、固定板２４に開設された上部ねじ孔２７に固定ネジ２６を螺合し、固定部２１に可動部２２を固定する。これにより、可動部２２の同様が防止され、以後のステアリングホイール１３の操作を安定して行うことができる。
【００３４】
次に、力覚付与部１４の構成について説明する。力覚付与部１４は、図２、図３及び図６〜図８に示すように、ステアリング保持部１２の下端部に設けられ、ステアリングシャフト１１の貫通孔が開設された固定部５１と、ステアリングシャフト１１の下端部に取り付けられた小歯車５２と、固定部５１に回転可能に保持され、小歯車５２と噛み合わされる大歯車（回転体）５３と、大歯車５３に回転自在に取り付けられたローラフォロア５４及びストップローラ５５と、ローラフォロア５４により駆動される移動体５６と、移動体５６と一体に形成され、固定部５１に取り付けられたブッシュ５７によって摺動自在に保持された２本の案内バー５８と、移動体５６と一体に形成された２本のバネ保持バー５９と、バネ保持バー５９に装着され、固定部５１と移動体５６との間に張設されて、移動体５６をローラフォロア５４に弾接する圧縮ばね６０と、固定部５１に取り付けられ、大歯車５３が所定角度回転されたときにストップローラ５５が当接されるストップピン６１と、ステアリングシャフト１１の回転角度を検出するエンコーダ６２を含んで構成される。ストップローラ５５とストップピン６１は、ステアリングホイール１３の可動範囲を有限の範囲に規制する回転規制部材として機能する。
【００３５】
小歯車５２と大歯車５３のギア比（減速比）は、ステアリングホイール１３をその可動範囲の最大限（±１．５回転）まで回転したときに、大歯車５３の回転角度が１５０°程度になるように設定される。これにより、図８に示すように、ストップローラ５５が当接されるストップピン６１の取付スペースを確保することができるので、ドライビングシミュレータのステアリングホイール１３の可動範囲を、実車と同等の有限にすることができる。
【００３６】
移動体５６のローラフォロア５４が当接される面の中央には、ローラフォロア５４を落とし込むための窪み６３が形成され、窪み６３の曲率は、ローラフォロア５４の曲率よりも大きく形成される。このようにすると、仮に圧縮ばね６０の弾性が経時的にある程度変化した場合にも、回転操作された大歯車５３がセンター方向に復帰する過程で窪み６３内にローラフォロア５４が落ち込むので、大歯車５３ひいてはステアリングホイール１３のセンター復帰を確実にすることができる。
【００３７】
ステアリングホイール１３をセンター位置から左方向に回転操作すると、図７及び図８に示すように、大歯車５３とローラフォロア５４とストップローラ５５とが一体となって左方向に回転する。ローラフォロア５４は、移動体５６に当接されているので、ローラフォロア５４が左方向に回転すると、それに伴って、移動体５６が圧縮ばね６０の弾性力に抗して、下向きに移動する。これによって、ステアリングホイール１３には、その回転量に応じた操作反力が伝達されるので、受講者は、実車とほぼ同等の操作感を得ることができる。この状態で、ステアリングホイール１３から手を離すと、圧縮ばね６０の弾性力によって移動体が上向きに移動され、それに伴って、大歯車５３とローラフォロア５４とストップローラ５５とが一体となって右方向に回転するので、ステアリングホイール１３はセンター方向に戻される。そして、ローラフォロア５４が移動体５６の中央部に形成された窪み６３内に入ると、窪み６３の斜面によってローラフォロア５４が移動体５６の中央部に引き込まれるので、ステアリングホイール１３のセンター復帰を自動的に、かつ高精度に行うことができる。また、ステアリングホイール１３を一方向に回転してゆくと、ストップローラ５５がストップピン６１に当接され、それ以上のステアリングホイール１３の回転操作が不可能になる。その角度は、実車と同様に±１．５回転に設定されているので、受講者は実車と同等の操作感を得ることができる。なお、エンコーダ６２の出力は、表示装置５に表示される道路走行映像及び音響データの制御に利用される。
【００３８】
次に、実施形態に係るドライビングシミュレータに備えられるシフトレバー装置４の構成につき、図９〜図１４を用いて説明する。これらの図に示すように、本例のシフトレバー装置４は、箱状のトランスミッションカバー７１と、トランスミッションカバー７１内に設定されたシフトレバー保持体７２と、シフトレバー保持体７２に揺動可能に取り付けられたシフトレバー７３と、シフトレバー７３の可動範囲をマニュアル車に対応する範囲又はオートマチック車に対応する範囲に切り換える第１及び第２の操作位置規制板７４，７５とから主に構成されている。なお、トランスミッションカバー７１の上部には、シフトレバー７３の操作を阻害せず、かつトランスミッションカバー７１の内部を目視されないようにするためのカバー部材７１ａが備えられる。このようにすることにより、受講生がトランスミッションカバーの内部を目視できないようにすることができるので、ドライビングシミュレータの美観を良好なものにすることができる。
【００３９】
シフトレバー７３は、シフトレバー保持体７２の長さ方向（図１１参照）、及びこれと直交するシフトレバー保持体７２の幅方向（図９及び図１０参照）に揺動できるように、ユニバーサルジョイント７２ａを介してシフトレバー保持体７２に取り付けられる。このシフトレバー７３の下端部は、第１の操作位置規制板７４に開設された第１の操作位置規制窓７６及び第２の操作位置規制板７５に開設された第２の操作位置規制窓７７を貫通しており、これら第１及び第２の操作位置規制窓７６，７７の組合せによって決定されるマニュアル車に対応する可動範囲又はオートマチック車に対応する可動範囲に、動作が規制される。
【００４０】
即ち、第１の操作位置規制板７４に開設される第１の操作位置規制窓７６は、図１２（ａ）に示すように、略正方形の透孔７６ａと、その一側辺の中央部より垂直に延びる長孔７６ｂとから構成される。これに対して、第２の操作位置規制板７５に開設される第２の操作位置規制窓７７は、図１２（ｂ）に示すように、中央部の長い長孔７７ａと、その両側の一端寄りに配置された２本の短い長孔７７ｂ，７７ｃとからなる。これら第１及び第２の操作位置規制板７４，７５は、上下に重ね合わせて配置され、第２の操作位置規制板７５は、トランスミッションカバー１に固定されているのに対して、第１の操作位置規制板７４は、長孔７７ａ，７７ｂ，７７ｃの開設方向に移動できるように構成されている。
【００４１】
したがって、第１の操作位置規制板７４に開設された長孔７６ｂが、第２の操作位置規制板７５に開設された中央部の長孔７７ａと重なり合うように第１の操作位置規制板７４を移動すると、図１３に示すように、第１の操作位置規制板７４に開設された長孔７６ｂと、第２の操作位置規制板７５に開設された中央部の長孔７７ａの組合せからなる、オートマチック車対応のシフトレバー規制溝が形成される。このシフトレバー規制溝の長さ方向には、一端側から、パーキングＰ、リバースＲ、ニュートラルＮ、ドライブＤ、２ｎｄ、１ｓｔレンジが一定間隔で割り振られる。各レンジの切り換え時には、シフトレバー７３に取り付けられたプランジャ８１の可動部がこれと対向に配置された力覚付与板８２に開口された窪み８２ａを乗り越えるときに発生するクリック感触が付与される。
【００４２】
これに対して、第１の操作位置規制板７４に開設された略正方形の透孔７６ａが、第２の操作位置規制板７５に開設された左右両側の長孔７７ｂ，７７ｃと重なり合うように第１の操作位置規制板７４を移動すると、図１４に示すように、第２の操作位置規制板７５に開設された長い長孔７７ａの一部とその両側に開設された短い長孔７７ｂ，７７ｃとの組合せからなる、マニュアル車対応のシフトレバー規制溝が形成される。このシフトレバー規制溝には、その中央部にニュートラルＮが割り振られ、各端部にローＬ、セカンドＳ、トップＴ、リバースＲがそれぞれ割り振られる。レンジ切り換え時のクリック感触は、前記と同様に、シフトレバー７３に取り付けられたプランジャ８１と力覚付与板８２とによって付与される。
【００４３】
第１の操作位置規制板７４は、インデックスプランジャ８３によって第２の操作位置規制板７５と連結されている。従って、インデックスプランジャ８３を引けば、第１の操作位置規制板７４と第２の操作位置規制板７５との連結を解除することができ、各操作位置規制板７４，７５の連結を解除した後に、第１の操作位置規制板７４を手動で移動することにより、オートマチック車対応のシフトレバー規制溝及びマニュアル車対応のシフトレバー規制溝を適宜形成することができる。この第１の操作位置規制板７４の設定位置は、マイクロスイッチ８４によって検出されており、マイクロスイッチ８４の出力は、表示装置５に表示される道路走行映像及び音響データの制御に利用される。
【００４４】
また、長孔に沿う方向のシフトレバー７３の操作位置は、ポテンショメータ８５（図９参照）によって検出され、それと直交する方向のシフトレバー７３の操作位置は、マイクロスイッチ８６，８７（図１０参照）によって検出される。ポテンショメータ８５の出力、及びマイクロスイッチ８６，８７の出力は、表示装置５に表示される道路走行映像及び音響データの制御に利用される。なお、図１０の符号８８は、シフトレバー７３を左右方向の中心位置に戻すための圧縮ばねを示している。
【００４５】
本例のシフトレバー装置４は、トランスミッションカバー７１に固定された第２の操作位置規制板７５及びこれに重ね合わされた第１の操作位置規制板７４によって、シフトレバー７３のシフト切替位置を規制するようにしたので、シフトレバー７３を乱暴に取り扱った場合にも、各操作位置規制板７４，７５に変形やがたつきを生じにくく、耐久性に優れると共に、シフトレバー７３の操作感触を良好なものにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、自動車の運転訓練や交通安全教育のために用いられるドライビングシミュレータに利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 運転席
２ ステアリングユニット
３ ペダル
４ シフトレバー装置
５ 表示装置
６ 機台
７ 姿勢調整機構
１１ ステアリングシャフト
１２ ステアリング保持部
１３ ステアリングホイール
１４ 力覚付与部
２１ 固定部
２２ 可動部
２３ 駆動部
２４ 固定板
２５ａ，２５ｂ 案内溝
４１ ウォーム歯車
４２ 従動歯車
４３ 回転レバー
５３ 大歯車（回転体）
５４ ローラフォロア
５５ ストップローラ
５６ 移動体
５８ 案内バー
５９ バネ保持バー
６０ 圧縮ばね
６１ ストップピン
６２ エンコーダ
６３ 窪み
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の運転訓練や交通安全教育のために用いられるドライビングシミュレータに係り、特に、シミュレーションの内容に合わせてステアリングユニットの姿勢を変更する手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の運転訓練や交通安全教育を受ける者（以下、本明細書では、これらの者を総称して、「受講者」という。）が座る運転席と、運転席の前方に実際の自動車を模擬して配置された各種の運転操作機器（ステアリングユニット、ペダル及びシフトレバー装置等）と、運転席の前方に配置され、運転操作機器の操作状況に応じて変化する道路走行映像及び所要の音響データを表示する表示装置とを備えたドライビングシミュレータが知られている（例えば、特許文献１参照。）。運転席及び運転操作機器には、ドライビングシミュレータの操作感を実車に近いものにするため、実車相当品が用いられる。従って、ステアリングユニットには、受講者の体格に合わせてステアリングホイールの高さ位置を微調整するチルト機構が備えられている場合が多い。
【０００３】
また、この種のドライビングシミュレータとしては、ステアリングホイールに操作反力を付与すると共に、手が離されたときに回転操作されたステアリングホイールを自動的にセンター位置に復帰させる機能を有するステアリングユニットを備えたものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２には、これらの各機能を発揮するための構成として、ボールネジが一体に形成されたステアリングシャフトと、ボールネジ部分を囲むと共にステアリングシャフトを支持するシャーシと、シャーシ内にボールネジ部分を中間に位置してこれと平行に配置される２本の案内棒と、各案内棒の各々にそれぞれの端部が対向するように設けられる２個ずつの圧縮バネと、ボールネジナット部に固着されると共に、対向する圧縮バネの端部間に位置する移動板と、ステアリングシャフトに歯車を介して連結される回転式オイルダンパと、ステアリングシャフトの端部に直接取り付けられた角度検出センサとからなるものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２３７０３２号公報
【特許文献２】特開平８−２６２９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ドライビングシミュレータには、その汎用性を高めるため、普通車の講習を受ける者にも、中大型車の講習を受ける者にも対応できることが求められる。特に、道路交通法で定める停止処分者講習に利用されるドライビングシミュレータについては、平成１４年の法改正により、中大型車の講習を行う際、表示装置に中大型車の運転席にて知覚される道路走行映像及び音響を表示することが義務付けられている。
【０００６】
しかしながら、普通車と中大型車とでは、単に運転席にて知覚される道路走行映像及び音響が異なるだけでなく、運転席に対するステアリングホイールの取付姿勢（運転席が取り付けられる床面からのステアリングホイールの高さ、及び床面に対するステアリングホイールの傾斜角）が異なるので、表示装置に表示される道路走行映像及び音響と運転席に対するステアリングホイールの取付姿勢とをマッチさせないと、ドライビングシミュレータの操作感を実車に近いものとすることができない。
【０００７】
従来のドライビングシミュレータは、通常、普通車を模擬した構成となっており、しかも上述したように、受講者の体格に合わせてステアリングホイールの高さ位置を微調整するだけのチルト機構しか備えられていないので、これを用いて中大型車の講習を行おうとすると、運転席に対するステアリングホイールの取付姿勢が実車とマッチせず、受講者に操作上の違和感を与えることになる。
【０００８】
また、引用文献２に開示されているように、従来のドライビングシミュレータは、ステアリングホイールに操作反力及びセンター復帰力を付与する機構が、主にボールネジ及びこれに螺合されるボールネジナット部と、ボールネジナット部に固着された移動板と、各端部が移動板に弾接された圧縮バネとからなり、移動板の表裏に弾接された各圧縮バネの弾性がバランスする点にステアリングホイールを復帰させる構成であるので、各圧縮バネの弾性が経時的に変化したとき、ステアリングホイールのセンター位置にずれが生じ、受講者に操作上の違和感を与えるという問題もある。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、普通車の講習も中大型車の講習も受講者に操作上の違和感を与えることなく行うことができるドライビングシミュレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するため、運転席と、運転席の前方に配置されたステアリングユニット、ペダル及びシフトレバーを含む運転操作機器と、運転席の前方に配置され、運転操作機器の操作状況に応じて変化する道路走行映像及び所要の音響を表示する表示装置とを備えたドライビングシミュレータにおいて、前記ステアリングユニットは、ステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトを回転可能に保持するステアリング保持部と、前記ステアリングシャフトの上端部に固着されたステアリングホイールと、前記ステアリングシャフトの下端側に備えられ、前記ステアリングシャフトを介して前記ステアリングホイールに操作反力とセンター復帰力とを付与する力覚付与部とからなり、機台に固定される固定部と、前記ステアリング保持部に連結され、前記固定部に案内されて移動する可動部と、前記可動部を駆動する駆動部とからなる姿勢調整機構を介して前記機台に取り付けられ、前記駆動部により前記可動部を駆動することで、前記運転席に対する前記ステアリングホイールの姿勢を、普通車対応の姿勢又は中大型車対応の姿勢のいずれかに変更するという構成にした。
【００１１】
かかる構成によると、姿勢調整機構の駆動部を駆動することにより、運転席に対するステアリングホイールの姿勢を普通車対応の姿勢又は中大型車対応の姿勢のいずれにも変更できるので、普通車の講習を行う際には運転席に対するステアリングホイールの姿勢を普通車対応の姿勢とし、中大型車の講習を行う際には運転席に対するステアリングホイールの姿勢を中大型車対応の姿勢とすることにより、ステアリングホイールの姿勢が実車と一致しないことによる受講者の違和感を解消することができる。
【００１２】
また本発明は、前記課題を解決するため、前記可動部は、前記固定部に開設された案内溝内に、前記可動部に取り付けられた軸体を挿入することにより所定の経路に沿って移動できるようになっており、前記案内溝は、前記運転席に対する前記ステアリングホイールの高さ位置を調整するための直線部分と、前記運転席に対する前記ステアリングホイールの傾斜角度を調整するための曲線部分とを有するという構成にした。
【００１３】
中大型車の運転席に対するステアリングホイールの高さ位置は、普通車の運転席に対するステアリングホイールの高さ位置よりも若干低く、しかも中大型車の運転席に対するステアリングホイールの傾斜角度は、普通車の運転席に対するステアリングホイールの傾斜角度よりも著しく水平に近い角度になっている。従って、機台に対するステアリングシャフトの取付角度を変更するだけでは、運転席に対するステアリングホイールの姿勢を、普通車対応又は中大型車対応とすることができない。そこで、姿勢調整機構の固定部に開設された案内溝を、運転席に対するステアリングホイールの高さ位置を調整するための直線部分と、運転席に対するステアリングホイールの傾斜角度を調整するための曲線部分とを有する構成とし、姿勢調整機構の可動部に取り付けられた軸体をこの案内溝内に挿入する構成にすると、運転席に対するステアリングホイールの高さ位置と、運転席に対するステアリングホイールの傾斜角度とをそれぞれ別個に調整できるので、運転席に対するステアリングホイールの姿勢を、正しく普通車対応の姿勢又は中大型車対応の姿勢とすることができる。
【００１４】
また本発明は、前記課題を解決するため、前記駆動部は、人力によって回転駆動される回転体と、当該回転体に一端が固定され、他端が前記可動部とピン結合された回転レバーとからなるという構成にした。
【００１５】
このように、姿勢調整機構の駆動部に人力によって回転駆動される回転体を備えると、モータ等の電動機器を備える場合に比べて、ドライビングシミュレータの構成を簡略化でき、その低コスト化を図ることができる。
【００１６】
また本発明は、前記課題を解決するため、前記力覚付与部は、前記ステアリングシャフトの回転に連動して回転する回転体と、当該回転体に回転自在に取り付けられたローラフォロアと、当該ローラフォロアにより駆動される移動体と、当該移動体を前記ローラフォロアに弾接する圧縮ばねとを含んで構成されており、前記移動体の前記ローラフォロアが当接される面の中央には、前記ステアリングホイールのセンター位置を規制するための窪みを形成するという構成にした。
【００１７】
かかる構成によると、ステアリングシャフトの回転に連動して回転体が回転し、回転体に回転自在に取り付けられたローラフォロアにより、移動体が圧縮ばねの弾性力に抗して押圧されるので、ステアリングホイールの回転操作に所要の操作反力を付与することができ、ステアリングホイールの操作感を実車と同等のものとすることができる。また、ステアリングホイールから手を放したときには、圧縮ばねの弾性力によって移動体及びローラフォロアを介して回転体が自動的にセンター位置まで戻されるので、これについても、実車と同等の操作感を得ることができる。さらに、移動体のローラフォロアが当接される面の中央にステアリングホイールのセンター位置を規制するための窪みを形成すると、仮に圧縮ばねの弾性が経時的に変化しても、ローラフォロアが窪み内に入り込むことにより、回転体が強制的にセンター位置まで戻されるので、ステアリングホイールにセンターずれが発生せず、ステアリングホイールのセンターずれによる操作上の違和感を防止することができる。
【００１８】
また本発明は、前記課題を解決するため、前記回転体と前記力覚付与部の固定部分とに、前記ステアリングホイールが所定の回転角度だけ回転したときに衝合して、それ以上の前記ステアリングホイールの回転を規制する回転規制部材を備えるという構成にした。
【００１９】
実車におけるステアリングホイールの可動範囲は有限であり、センター位置から右方向及び左方向にそれぞれ約１．５回転の範囲内で回転できるようになっている。ドライビングシミュレータにおいては、実際に走行しないので、安全上の問題からステアリングホイールの可動範囲を制限する必要はないが、回転規制部材を備えてステアリングホイールの可動範囲を制限すると、実車と同等の操作が得られるので、ドライビングシミュレータの操作感をより実車に近づけることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のドライビングシミュレータは、姿勢調整機構を介してステアリングユニットを機台に取り付け、姿勢調整機構を駆動することによって運転席に対するステアリングホイールの姿勢を普通車対応の姿勢又は中大型車対応の姿勢のいずれかに変更するので、普通車の講習を行う際には運転席に対するステアリングホイールの姿勢を普通車対応の姿勢とし、中大型車の講習を行う際には運転席に対するステアリングホイールの姿勢を中大型車対応の姿勢とすることにより、ステアリングホイールの姿勢が実車と一致しないことによる受講者のステアリングホイール操作上の違和感を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係るドライビングシミュレータの全体構成図である。
【図２】実施形態に係るステアリングユニット及び姿勢調整機構の普通車対応時の状態を示す構成図である。
【図３】実施形態に係るステアリングユニット及び姿勢調整機構の中大型車対応時の状態を示す構成図である。
【図４】実施形態に係る姿勢調整機構を構成する固定部と可動部と駆動部の連結状態を示す構成図である。
【図５】実施形態に係る姿勢調整機構を構成する固定板の正面図である。
【図６】実施形態に係るステアリングユニットの要部平面図である。
【図７】実施形態に係る力覚付与部の動作説明図である。
【図８】実施形態に係る力覚付与部の動作説明図である。
【図９】実施形態に係るシフトレバー装置の正面方向から見た構成図である。
【図１０】実施形態に係るシフトレバー装置の背面方向から見た構成図である。
【図１１】実施形態に係るシフトレバー装置の側面方向から見た構成図である。
【図１２】実施形態に係る第１及び第２の位置規制板の構成図である。
【図１３】オートマチック車に対応する際の第１及び第２の位置規制板の組み合わせ状態を示す図である。
【図１４】マニュアル車に対応する際の第１及び第２の位置規制板の組み合わせ状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施形態に係るドライビングシミュレータについて、図を用いて説明する。本例のドライビングシミュレータは、図１に示すように、受講者が座る運転席１と、運転席１の前方に実際の自動車を模擬して配置されたステアリングユニット２、ペダル３及びシフトレバー装置４と、運転席１の前方に配置され、ステアリングユニット２、ペダル３及びシフトレバー装置４の操作状況に応じて変化する道路走行映像及び所要の音響データを表示する表示装置５と、これらの機器を搭載する機台６とから主に構成されている。
【００２３】
運転席１及びペダル３は、ドライビングシミュレータの操作感を実車に近いものにするため、実車相当品が用いられる。従って、運転席１には、ステアリングユニット２との間隔を調整するためのスライド機構や、背もたれ１ａの傾斜角度を調整するための座席チルト機構が備えられており、受講者は実車と同等の感覚で座席に座ることができる。
【００２４】
表示装置５としては、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ及びプラズマディスプレイなど、所要の道路走行映像及び音響データを表示可能な任意の表示装置を備えることができる。
【００２５】
ステアリングユニット２は、図２、図３及び図６に示すように、ステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１を回転可能に保持するステアリング保持部１２と、ステアリングシャフト１１の上端部に固着されたステアリングホイール１３（図１参照）と、ステアリングシャフト１１の下端側に備えられ、ステアリングシャフト１１を介してステアリングホイール１３に操作反力とセンター復帰力とを付与する力覚付与部１４とからなり、姿勢調整機構７を介して機台６に取り付けられる。
【００２６】
ステアリング保持部１２は、円筒形に形成されており、その内部に貫通されたステアリングシャフト１１を、軸受１５を介して回転可能に保持している。ステアリングシャフト１１の全長は、ステアリング保持部１２の全長よりも長く形成されており、ステアリングシャフト１１の上下端部は、ステアリング保持部１２の上下端部からそれぞれ上向き及び下向きに突出している。ステアリング保持部１２の下端側には、図２、図３及び図６に示すように、下向きコの字形のブラケット１６が設けられており、ブラケット１６の先端部は、断面コの字形の補強体１６ａにて連結されている。ステアリングユニット２は、このブラケット１６を介して姿勢調整機構７に連結される。ステアリングユニット２と姿勢調整機構７との連結機構については、後に説明する。
【００２７】
姿勢調整機構７は、図２〜図５に示すように、機台に固定される固定部２１と、前記ブラケット１６を介してステアリング保持部１２に連結される可動部２２と、可動部２２を固定部２１に沿って駆動する駆動部２３とからなる。
【００２８】
固定部２１は、所定の間隔を隔てて機台６から吊り下げられた２枚のＬ字形の固定板２４をもって構成されており、各固定板２４には、可動部２２を案内するための２条の案内溝２５ａ，２５ｂと、可動部２２を固定するための固定ネジ２６が螺合される上部ねじ孔２７及び下部ねじ孔２８がが開設されている。案内溝２５ａ，２５ｂは、運転席１に対するステアリングホイール１３の高さ位置を調整するためのものであり、図５に示すように、案内溝２５ａは案内溝２５ｂよりも長く、その下端部は案内溝２５ｂの下端部を中心とする円弧状に形成されている。
【００２９】
可動部２２は、固定部２１を構成する２枚の固定板２４の内面に沿って摺動する幅広の第１連結部２２ａと、ステアリング保持部１２に設けられたブラケット１６に連結される幅狭の第２連結部２２ｂとから構成されており、各固定板２４の間に摺動自在に内挿されている。第１連結部２２ａの左右両側面には、案内溝２５の溝幅とほぼ等しい直径を有する通しボルト貫通孔２９が開設されており、この通しボルト貫通孔２９には、案内溝２５を貫通し、一方の固定板２４の外面から他方の固定板２４の外面まで達する通しボルト３０が貫通される。これにより、可動部２２は、固定部２１の内面に沿って上下方向に移動することができる。なお、案内溝２５内に挿入される軸体として通しボルト３０を用いる構成に代えて、可動部２２に取り付けられた案内ピンを案内溝２５に挿入する構成とすることもできる。第１連結部２２ａの上面には、リブ３１が設けられており、このリブ３１には、駆動部２３を連結するための連結ピン３２が設けられる。
【００３０】
可動部２２とステアリング保持部１２は、回転中心軸８０を介して回転可能に連結されている。また、可動部２２の第２連結部２２ｂには、四角形の長孔３３ａが開設されると共に、ステアリング保持部１２に設けられたブラケット１６には、長孔３３ａの幅と同一直径の連結軸貫通孔３３ｂが開設されており、これらの長孔３３ａと連結軸貫通孔３３ｂに挿入された締結ボルト３４を締結することにより、ステアリング保持部１２は、可動部２２に対して固定される。可動部２２に対するステアリング保持部１２の可動回転角度は、長孔３３ａの長さや形状により、５°〜７°程度に規制されている。従って、締結ボルト３４を緩めた状態で、回転中心軸８０を中心としてステアリング保持部１２を回転することにより、受講者の体格に合わせたステアリングユニット２のチルト操作を行うことができる。
【００３１】
駆動部２３は、人力にて回転駆動されるウォーム歯車４１と、このウォーム歯車４１に噛み合わされた従動歯車４２と、この従動歯車４２に一端が固定され、先端部が可動部２２に設けられた連結ピン３２に連結される回転レバー４３とからなる。ウォーム歯車４１には、図示しない手回しクランクの先端部を挿入するための手回しクランク挿入孔４１ａが開設されており、人力にてウォーム歯車４１を回転駆動できるようになっている。また、回転レバー４３の先端部には、連結ピン３１を摺動自在に挿入するための長孔４３ａが開設されており、当該長孔４３ａ内に連結ピン３２を挿入することにより、可動部２２と干渉することなく、可動部２２を駆動できるようになっている。
【００３２】
即ち、ステアリングユニット２及び姿勢調整機構７が、図２に示す普通車対応の状態にあるときにおいて、ウォーム歯車４１を右回転すると、従動歯車４２が紙面上で右回転し、回転レバー４３の先端部が下降する。これにより、可動部２２に下向きの駆動力が加えられ、可動部２２はまず案内溝２５の直線部分２５ａに沿って下降する。通しボルト３０が案内溝２５の曲線部分２５ｂに達した後は、回転レバー４３から加えられる駆動力により、可動部２２が案内溝２５の曲線部分２５ｂに沿って傾斜角度を変え、図３に示す中大型車対応の状態になる。図２と図３との比較から判るように、中大型車対応時の運転席１に対するステアリングホイール１３の高さ位置（ステアリングシャフト１１の先端部の高さ位置）は、普通車対応時の運転席１に対するステアリングホイールの高さ位置よりも若干低くなる。また、普通車対応時の水平面に対するステアリングホイール１３の傾斜角度は、実車と同等の約６０°であるのに対して、中大型車対応時の水平面に対するステアリングホイール１３の傾斜角度は、実車と同等の約３０°になる。ステアリングユニット２及び姿勢調整機構７の姿勢が、中大型車対応の姿勢になった後は、固定板２４に開設された下部ねじ孔２８に固定ネジ２６を螺合し、固定部２１に可動部２２を固定する。これにより、可動部２２の同様が防止され、以後のステアリングホイール１３の操作を安定して行うことができる。
【００３３】
反対に、図３に示す中大型車対応の状態にあるステアリングユニット２及び姿勢調整機構７を、図２に示す普通車対応の状態にする場合には、下部ねじ孔２８から固定ネジ２６を取り外し、ウォーム歯車４１を左回転する。ウォーム歯車４１を左回転すると、従動歯車４２が紙面上で左回転し、回転レバー４３の先端部が上昇する。これにより、可動部２２に上向きの駆動力が加えられ、可動部２２はまず案内溝２５の曲線部分２５ｂに沿って上昇し、ステアリングユニット２の傾斜角度を普通車対応の傾斜角度とする。通しボルト３０が案内溝２５の直線部分２５ａに達した後は、回転レバー４３から加えられる駆動力により、可動部２２が案内溝２５の直線部分２５ａに沿って上昇し、図２に示す普通車対応の状態になる。ステアリングユニット２及び姿勢調整機構７の姿勢が、普通車対応の姿勢になった後は、固定板２４に開設された上部ねじ孔２７に固定ネジ２６を螺合し、固定部２１に可動部２２を固定する。これにより、可動部２２の同様が防止され、以後のステアリングホイール１３の操作を安定して行うことができる。
【００３４】
次に、力覚付与部１４の構成について説明する。力覚付与部１４は、図２、図３及び図６〜図８に示すように、ステアリング保持部１２の下端部に設けられ、ステアリングシャフト１１の貫通孔が開設された固定部５１と、ステアリングシャフト１１の下端部に取り付けられた小歯車５２と、固定部５１に回転可能に保持され、小歯車５２と噛み合わされる大歯車（回転体）５３と、大歯車５３に回転自在に取り付けられたローラフォロア５４及びストップローラ５５と、ローラフォロア５４により駆動される移動体５６と、移動体５６と一体に形成され、固定部５１に取り付けられたブッシュ５７によって摺動自在に保持された２本の案内バー５８と、移動体５６と一体に形成された２本のバネ保持バー５９と、バネ保持バー５９に装着され、固定部５１と移動体５６との間に張設されて、移動体５６をローラフォロア５４に弾接する圧縮ばね６０と、固定部５１に取り付けられ、大歯車５３が所定角度回転されたときにストップローラ５５が当接されるストップピン６１と、ステアリングシャフト１１の回転角度を検出するエンコーダ６２を含んで構成される。ストップローラ５５とストップピン６１は、ステアリングホイール１３の可動範囲を有限の範囲に規制する回転規制部材として機能する。
【００３５】
小歯車５２と大歯車５３のギア比（減速比）は、ステアリングホイール１３をその可動範囲の最大限（±１．５回転）まで回転したときに、大歯車５３の回転角度が１５０°程度になるように設定される。これにより、図８に示すように、ストップローラ５５が当接されるストップピン６１の取付スペースを確保することができるので、ドライビングシミュレータのステアリングホイール１３の可動範囲を、実車と同等の有限にすることができる。
【００３６】
移動体５６のローラフォロア５４が当接される面の中央には、ローラフォロア５４を落とし込むための窪み６３が形成され、窪み６３の曲率は、ローラフォロア５４の曲率よりも大きく形成される。このようにすると、仮に圧縮ばね６０の弾性が経時的にある程度変化した場合にも、回転操作された大歯車５３がセンター方向に復帰する過程で窪み６３内にローラフォロア５４が落ち込むので、大歯車５３ひいてはステアリングホイール１３のセンター復帰を確実にすることができる。
【００３７】
ステアリングホイール１３をセンター位置から左方向に回転操作すると、図７及び図８に示すように、大歯車５３とローラフォロア５４とストップローラ５５とが一体となって左方向に回転する。ローラフォロア５４は、移動体５６に当接されているので、ローラフォロア５４が左方向に回転すると、それに伴って、移動体５６が圧縮ばね６０の弾性力に抗して、下向きに移動する。これによって、ステアリングホイール１３には、その回転量に応じた操作反力が伝達されるので、受講者は、実車とほぼ同等の操作感を得ることができる。この状態で、ステアリングホイール１３から手を離すと、圧縮ばね６０の弾性力によって移動体が上向きに移動され、それに伴って、大歯車５３とローラフォロア５４とストップローラ５５とが一体となって右方向に回転するので、ステアリングホイール１３はセンター方向に戻される。そして、ローラフォロア５４が移動体５６の中央部に形成された窪み６３内に入ると、窪み６３の斜面によってローラフォロア５４が移動体５６の中央部に引き込まれるので、ステアリングホイール１３のセンター復帰を自動的に、かつ高精度に行うことができる。また、ステアリングホイール１３を一方向に回転してゆくと、ストップローラ５５がストップピン６１に当接され、それ以上のステアリングホイール１３の回転操作が不可能になる。その角度は、実車と同様に±１．５回転に設定されているので、受講者は実車と同等の操作感を得ることができる。なお、エンコーダ６２の出力は、表示装置５に表示される道路走行映像及び音響データの制御に利用される。
【００３８】
次に、実施形態に係るドライビングシミュレータに備えられるシフトレバー装置４の構成につき、図９〜図１４を用いて説明する。これらの図に示すように、本例のシフトレバー装置４は、箱状のトランスミッションカバー７１と、トランスミッションカバー７１内に設定されたシフトレバー保持体７２と、シフトレバー保持体７２に揺動可能に取り付けられたシフトレバー７３と、シフトレバー７３の可動範囲をマニュアル車に対応する範囲又はオートマチック車に対応する範囲に切り換える第１及び第２の操作位置規制板７４，７５とから主に構成されている。なお、トランスミッションカバー７１の上部には、シフトレバー７３の操作を阻害せず、かつトランスミッションカバー７１の内部を目視されないようにするためのカバー部材７１ａが備えられる。このようにすることにより、受講生がトランスミッションカバーの内部を目視できないようにすることができるので、ドライビングシミュレータの美観を良好なものにすることができる。
【００３９】
シフトレバー７３は、シフトレバー保持体７２の長さ方向（図１１参照）、及びこれと直交するシフトレバー保持体７２の幅方向（図９及び図１０参照）に揺動できるように、ユニバーサルジョイント７２ａを介してシフトレバー保持体７２に取り付けられる。このシフトレバー７３の下端部は、第１の操作位置規制板７４に開設された第１の操作位置規制窓７６及び第２の操作位置規制板７５に開設された第２の操作位置規制窓７７を貫通しており、これら第１及び第２の操作位置規制窓７６，７７の組合せによって決定されるマニュアル車に対応する可動範囲又はオートマチック車に対応する可動範囲に、動作が規制される。
【００４０】
即ち、第１の操作位置規制板７４に開設される第１の操作位置規制窓７６は、図１２（ａ）に示すように、略正方形の透孔７６ａと、その一側辺の中央部より垂直に延びる長孔７６ｂとから構成される。これに対して、第２の操作位置規制板７５に開設される第２の操作位置規制窓７７は、図１２（ｂ）に示すように、中央部の長い長孔７７ａと、その両側の一端寄りに配置された２本の短い長孔７７ｂ，７７ｃとからなる。これら第１及び第２の操作位置規制板７４，７５は、上下に重ね合わせて配置され、第２の操作位置規制板７５は、トランスミッションカバー１に固定されているのに対して、第１の操作位置規制板７４は、長孔７７ａ，７７ｂ，７７ｃの開設方向に移動できるように構成されている。
【００４１】
したがって、第１の操作位置規制板７４に開設された長孔７６ｂが、第２の操作位置規制板７５に開設された中央部の長孔７７ａと重なり合うように第１の操作位置規制板７４を移動すると、図１３に示すように、第１の操作位置規制板７４に開設された長孔７６ｂと、第２の操作位置規制板７５に開設された中央部の長孔７７ａの組合せからなる、オートマチック車対応のシフトレバー規制溝が形成される。このシフトレバー規制溝の長さ方向には、一端側から、パーキングＰ、リバースＲ、ニュートラルＮ、ドライブＤ、２ｎｄ、１ｓｔレンジが一定間隔で割り振られる。各レンジの切り換え時には、シフトレバー７３に取り付けられたプランジャ８１の可動部がこれと対向に配置された力覚付与板８２に開口された窪み８２ａを乗り越えるときに発生するクリック感触が付与される。
【００４２】
これに対して、第１の操作位置規制板７４に開設された略正方形の透孔７６ａが、第２の操作位置規制板７５に開設された左右両側の長孔７７ｂ，７７ｃと重なり合うように第１の操作位置規制板７４を移動すると、図１４に示すように、第２の操作位置規制板７５に開設された長い長孔７７ａの一部とその両側に開設された短い長孔７７ｂ，７７ｃとの組合せからなる、マニュアル車対応のシフトレバー規制溝が形成される。このシフトレバー規制溝には、その中央部にニュートラルＮが割り振られ、各端部にローＬ、セカンドＳ、トップＴ、リバースＲがそれぞれ割り振られる。レンジ切り換え時のクリック感触は、前記と同様に、シフトレバー７３に取り付けられたプランジャ８１と力覚付与板８２とによって付与される。
【００４３】
第１の操作位置規制板７４は、インデックスプランジャ８３によって第２の操作位置規制板７５と連結されている。従って、インデックスプランジャ８３を引けば、第１の操作位置規制板７４と第２の操作位置規制板７５との連結を解除することができ、各操作位置規制板７４，７５の連結を解除した後に、第１の操作位置規制板７４を手動で移動することにより、オートマチック車対応のシフトレバー規制溝及びマニュアル車対応のシフトレバー規制溝を適宜形成することができる。この第１の操作位置規制板７４の設定位置は、マイクロスイッチ８４によって検出されており、マイクロスイッチ８４の出力は、表示装置５に表示される道路走行映像及び音響データの制御に利用される。
【００４４】
また、長孔に沿う方向のシフトレバー７３の操作位置は、ポテンショメータ８５（図９参照）によって検出され、それと直交する方向のシフトレバー７３の操作位置は、マイクロスイッチ８６，８７（図１０参照）によって検出される。ポテンショメータ８５の出力、及びマイクロスイッチ８６，８７の出力は、表示装置５に表示される道路走行映像及び音響データの制御に利用される。なお、図１０の符号８８は、シフトレバー７３を左右方向の中心位置に戻すための圧縮ばねを示している。
【００４５】
本例のシフトレバー装置４は、トランスミッションカバー７１に固定された第２の操作位置規制板７５及びこれに重ね合わされた第１の操作位置規制板７４によって、シフトレバー７３のシフト切替位置を規制するようにしたので、シフトレバー７３を乱暴に取り扱った場合にも、各操作位置規制板７４，７５に変形やがたつきを生じにくく、耐久性に優れると共に、シフトレバー７３の操作感触を良好なものにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、自動車の運転訓練や交通安全教育のために用いられるドライビングシミュレータに利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 運転席
２ ステアリングユニット
３ ペダル
４ シフトレバー装置
５ 表示装置
６ 機台
７ 姿勢調整機構
１１ ステアリングシャフト
１２ ステアリング保持部
１３ ステアリングホイール
１４ 力覚付与部
２１ 固定部
２２ 可動部
２３ 駆動部
２４ 固定板
２５ａ，２５ｂ 案内溝
４１ ウォーム歯車
４２ 従動歯車
４３ 回転レバー
５３ 大歯車（回転体）
５４ ローラフォロア
５５ ストップローラ
５６ 移動体
５８ 案内バー
５９ バネ保持バー
６０ 圧縮ばね
６１ ストップピン
６２ エンコーダ
６３ 窪み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転席と、運転席の前方に配置されたステアリングユニット、ペダル及びシフトレバーを含む運転操作機器と、運転席の前方に配置され、運転操作機器の操作状況に応じて変化する道路走行映像及び所要の音響を表示する表示装置とを備えたドライビングシミュレータにおいて、
前記ステアリングユニットは、ステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトを回転可能に保持するステアリング保持部と、前記ステアリングシャフトの上端部に固着されたステアリングホイールと、前記ステアリングシャフトの下端側に備えられ、前記ステアリングシャフトを介して前記ステアリングホイールに操作反力とセンター復帰力とを付与する力覚付与部とからなり、
機台に固定される固定部と、前記ステアリング保持部に連結され、前記固定部に案内されて移動する可動部と、前記可動部を駆動する駆動部とからなる姿勢調整機構を介して前記機台に取り付けられ、前記駆動部により前記可動部を駆動することで、前記運転席に対する前記ステアリングホイールの姿勢を、普通車対応の姿勢又は中大型車対応の姿勢のいずれかに変更することを特徴とするドライビングシミュレータ。
【請求項２】
前記可動部は、前記固定部に開設された案内溝内に、前記可動部に取り付けられた軸体を挿入することにより所定の経路に沿って移動できるようになっており、前記案内溝は、前記運転席に対する前記ステアリングホイールの高さ位置を調整するための直線部分と、前記運転席に対する前記ステアリングホイールの傾斜角度を調整するための曲線部分とを有することを特徴とする請求項１に記載のドライビングシミュレータ。
【請求項３】
前記駆動部は、人力によって回転駆動される回転体と、当該回転体に一端が固定され、他端が前記可動部とピン結合された回転レバーとからなることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のドライビングシミュレータ。
【請求項４】
前記力覚付与部は、前記ステアリングシャフトの回転に連動して回転する回転体と、当該回転体に回転自在に取り付けられたローラフォロアと、当該ローラフォロアにより駆動される移動体と、当該移動体を前記ローラフォロアに弾接する圧縮ばねとを含んで構成されており、前記移動体の前記ローラフォロアが当接される面の中央には、前記ステアリングホイールのセンター位置を規制するための窪みを形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のドライビングシミュレータ。
【請求項５】
前記回転体と前記力覚付与部の固定部分とに、前記ステアリングホイールが所定の回転角度だけ回転したときに衝合して、それ以上の前記ステアリングホイールの回転を規制する回転規制部材を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のドライビングシミュレータ。
【請求項１】
運転席と、運転席の前方に配置されたステアリングユニット、ペダル及びシフトレバーを含む運転操作機器と、運転席の前方に配置され、運転操作機器の操作状況に応じて変化する道路走行映像及び所要の音響を表示する表示装置とを備えたドライビングシミュレータにおいて、
前記ステアリングユニットは、ステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトを回転可能に保持するステアリング保持部と、前記ステアリングシャフトの上端部に固着されたステアリングホイールと、前記ステアリングシャフトの下端側に備えられ、前記ステアリングシャフトを介して前記ステアリングホイールに操作反力とセンター復帰力とを付与する力覚付与部とからなり、
機台に固定される固定部と、前記ステアリング保持部に連結され、前記固定部に案内されて移動する可動部と、前記可動部を駆動する駆動部とからなる姿勢調整機構を介して前記機台に取り付けられ、前記駆動部により前記可動部を駆動することで、前記運転席に対する前記ステアリングホイールの姿勢を、普通車対応の姿勢又は中大型車対応の姿勢のいずれかに変更することを特徴とするドライビングシミュレータ。
【請求項２】
前記可動部は、前記固定部に開設された案内溝内に、前記可動部に取り付けられた軸体を挿入することにより所定の経路に沿って移動できるようになっており、前記案内溝は、前記運転席に対する前記ステアリングホイールの高さ位置を調整するための直線部分と、前記運転席に対する前記ステアリングホイールの傾斜角度を調整するための曲線部分とを有することを特徴とする請求項１に記載のドライビングシミュレータ。
【請求項３】
前記駆動部は、人力によって回転駆動される回転体と、当該回転体に一端が固定され、他端が前記可動部とピン結合された回転レバーとからなることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のドライビングシミュレータ。
【請求項４】
前記力覚付与部は、前記ステアリングシャフトの回転に連動して回転する回転体と、当該回転体に回転自在に取り付けられたローラフォロアと、当該ローラフォロアにより駆動される移動体と、当該移動体を前記ローラフォロアに弾接する圧縮ばねとを含んで構成されており、前記移動体の前記ローラフォロアが当接される面の中央には、前記ステアリングホイールのセンター位置を規制するための窪みを形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のドライビングシミュレータ。
【請求項５】
前記回転体と前記力覚付与部の固定部分とに、前記ステアリングホイールが所定の回転角度だけ回転したときに衝合して、それ以上の前記ステアリングホイールの回転を規制する回転規制部材を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のドライビングシミュレータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−６４９００（Ｐ２０１１−６４９００Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１４７４２（Ｐ２００９−２１４７４２）
【出願日】平成２１年９月１６日（２００９．９．１６）
【出願人】（０００２３３２１７）株式会社日立ケーイーシステムズ (25)
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１６日（２００９．９．１６）
【出願人】（０００２３３２１７）株式会社日立ケーイーシステムズ (25)
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