自転車シミュレーション装置
【課題】小型軽量且つ廉価であって、メンテナンス性に優れる手段でペダルに負荷を与える。
【解決手段】自転車シミュレーション装置１０は、ハンドル２８の舵角を検出する舵角センサ５０と、模擬走行速度とハンドル２８の舵角とに基づき情景を表示するモニタ１４と、先端にペダル３８Ｒ、３８Ｌが設けられた一対のクランク３６Ｒ、３６Ｌと、クランク軸３４と動力伝達部により連結されてペダル３８Ｒ、３８Ｌを漕ぐことによって回転する発電機７６と、該発電機７６で発生する電力を電流として抑制しながら通電させる負荷制御部としてのチョッパ回路７７とを有する。チョッパ回路７７は副制御部５８内に設けられる。負荷ユニット４２内の動力伝達部は、クランク軸３４の回転を増速して発電機７６に伝達する。
【解決手段】自転車シミュレーション装置１０は、ハンドル２８の舵角を検出する舵角センサ５０と、模擬走行速度とハンドル２８の舵角とに基づき情景を表示するモニタ１４と、先端にペダル３８Ｒ、３８Ｌが設けられた一対のクランク３６Ｒ、３６Ｌと、クランク軸３４と動力伝達部により連結されてペダル３８Ｒ、３８Ｌを漕ぐことによって回転する発電機７６と、該発電機７６で発生する電力を電流として抑制しながら通電させる負荷制御部としてのチョッパ回路７７とを有する。チョッパ回路７７は副制御部５８内に設けられる。負荷ユニット４２内の動力伝達部は、クランク軸３４の回転を増速して発電機７６に伝達する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通安全教育、ゲーム及び体力トレーニング等の用途に用いられる自転車シミュレーション装置に関し、特に、ペダルを漕ぐことに対して負荷を与えることのできる自転車シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
飛行機、自動車、自動二輪車、自転車等の運転を模擬体験するために、それぞれの乗り物に対応したシミュレーション装置が提案され、その一部が実用化されている。このうち、自転車シミュレーション装置は自動二輪車のシミュレーション装置と類似する点があるが、クランク及びペダルを有する点が大きく異なる。
【０００３】
自転車シミュレーション装置においては、ペダルを漕ぐことに対して負荷を与えることにより、実際の自転車と同様の走行感覚が得られて好適であり、電磁ブレーキによって負荷を与える方法（例えば、特許文献１参照）や、回転円板を電磁石で挟むことにより渦電流を発生させて負荷を与える方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】登録実用新案第２５８９５８１号
【特許文献２】特公平２−４５９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記の特許文献１に記載された方法では、電磁ブレーキ内に設けられた摩擦板等の機械的な構造によって負荷を与えることとなり、電流や電圧を制御しても適度な摩擦力が得られない場合があって、制御性に劣る。また、摩擦板には強い摩擦力が作用して摩耗することから寿命があり、定期的な摩耗量の確認及び交換が必要である。
【０００６】
前記の特許文献２に記載された方法を用いて、ブレーキ負荷を高めるためには、回転円板を大きくしてトルクアップを図るか、又は電磁石の磁力を高める必要があり、いずれの手段を採用する場合においても大型化、重量増及びコストの高騰を招く。
【０００７】
また、特許文献１及び２のいずれの方法においても、負荷手段を作用させるためには負荷に応じた電力が必要であり、電力代による運転コストがかかる。
【０００８】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、小型軽量且つ廉価であって、しかもメンテナンス性に優れる手段でペダルに負荷を与えることのできる自転車シミュレーション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る自転車シミュレーション装置は、先端にペダルが設けられ、クランク軸の左右に連結された一対のクランクと、
前記クランク軸と動力伝達部により連結され、前記ペダルを漕ぐことによって回転する発電機と、
前記発電機が回転して発生する電流を抑制しながら通電させる負荷制御部と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
このように、発電機を用いることにより、運転者のペダリングに応じた負荷を発生させることができるとともに、自転車シミュレーション装置を小型軽量且つ廉価に実現することができ、しかも強い負荷を受けて摩耗する部分がなくメンテナンス性に優れる。発電機は負荷を発生させるために電力を必要とせず、逆に発電するため省エネルギ化が図られる。
【００１１】
この場合、発電機等の回転電機が発生するトルクは回転数に応じて増大することから、前記動力伝達部は、前記クランク軸の回転を増速伝達するようにすると、小型の発電機で大きい負荷を発生させることができ、一層の小型軽量化が図られる。
【００１２】
また、前記発電機は、前記クランク軸の後斜め下方に設けられ、前記動力伝達部は歯車機構により構成されていると、サドル下のデッドスペースが有効に利用され、しかも運転者の視界に入ることがなく違和感を与えることがない。また、クランク軸と発電機との距離が近く設定されて、コンパクトとなり、チェーンの遠距離用動力伝達手段が不要となる。
【００１３】
さらに、前記負荷制御部は電流を制御するチョッピング回路を有すると、廉価な構成でしかも精度の高い負荷制御が可能となる。
【００１４】
前記負荷制御部は、前記発電機が発生する電流により充電されるコンデンサを有すると、漕ぎだし時の負荷変動を実際の自転車の負荷に近づけることができる。
【００１５】
さらに、前記負荷制御部は、前記発電機が発生する電流を抑制するための抵抗器を有すると、自転車シミュレーション装置を一層廉価に実現することができる。
【００１６】
さらにまた、左右に回動可能なハンドルを備える模擬自転車と、
前記ハンドルの舵角を検出するハンドル操作検出部と、
前記ペダルを漕ぐことによって発生する模擬走行速度と前記舵角とに基づいて情景を表示する表示部とを有すると、一層臨調感のあるシミュレーションが実現される。
【００１７】
前記クランク軸にはワンウェイクラッチが設けられ、前記発電機には前記ワンウェイクラッチを介して一方向の回転のみが伝達されるようにしてもよい。これにより、ワンウェイクラッチと発電機とを接続する動力伝達部の慣性動作の影響を受けることがない。従って、実際の自転車と同様に、ペダリングを減速、停止又は逆回転させたときにペダルを強制回転させるような力が発生せず、違和感のない自然なペダリングが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る自転車シミュレーション装置によれば、発電機を用いることにより、運転者のペダリングに応じた負荷を発生させることができるとともに、自転車シミュレーション装置を小型軽量且つ廉価に実現することができ、しかも負荷によって摩耗する部分がなくメンテナンス性に優れる。
【００１９】
発電機は負荷を発生させるための電力を必要とせず、逆に発電するため省エネルギ化が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る自転車シミュレーション装置について実施例の形態を挙げ、添付の図１〜図１９を参照しながら説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置１０は模擬自転車１２と、該模擬自転車１２の運転に応じた情景を画面１４ａに表示するモニタ１４と、運転者に対して音声指示を与えるとともに模擬音を発生するスピーカ１５と、運転者が乗降する位置に設けられたマットスイッチ１６と、自転車シミュレーション装置１０の全体的な制御を行う主制御部１８とを有する。主制御部１８は模擬自転車１２の前方に配置され、モニタ１４及びスピーカ１５は主制御部１８の上部で模擬自転車１２の運転者から視認性の良い位置に配置されている。
【００２２】
主制御部１８、モニタ１４及びスピーカ１５は４本の支柱２１によって昇降可能に支持されており、運転者の体型に合わせて高さの調整が可能である。モニタ１４は、例えば、ハンドル２８の上部に設けられる小型のものであってもよい。
【００２３】
次に、模擬自転車１２について説明する。以下、模擬自転車１２において左右に１つずつ設けられた機構については、左のものの番号符号に「Ｌ」を付し、右のものの番号符号に「Ｒ」を付すことにより区別して説明する。
【００２４】
模擬自転車１２は、フレーム２０と、該フレーム２０にシートピラーを介して接続されたサドル２４と、フレーム２０のヘッドチューブ２６を支軸として回動可能なハンドル２８と、ヘッドチューブ２６を固定支持するスタンドとしての２本のフロントフォーク２９と、フレーム２０の後端部を支えるバックスタンド３２とを有する。バックスタンド３２の代わりに実際の後輪タイヤを用いてフレーム２０の後端部を支えるようにしてもよい。サドル２４及びハンドル２８は運転者の体型に合わせて高さの調整が可能である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、模擬自転車１２は、クランク軸３４の左右に連結された一対のクランク３６Ｌ及び３６Ｒと、該クランク３６Ｌ及び３６Ｒの先端に設けられたペダル３８Ｌ及び３８Ｒと、クランク軸３４に負荷を加える負荷ユニット４２とを有する。負荷ユニット４２はクランク軸３４を含み、サドル２４の下方の位置設けられ、フレーム２０に固定されている。
【００２６】
さらに、模擬自転車１２は、電気的な機構として、負荷ユニット４２で発生する負荷を調整するための制動指示部４４（図７参照）と、クランク３６Ｌ及び３６Ｒの回転位置を検出するクランク位置検出部４８と、ハンドル２８の舵角θHを検出する舵角センサ（ハンドル操作検出部）５０（図７参照）と、運転者の声を入力するためのマイクロホン５２とを有する。また、模擬自転車１２には、これらの電気的な機構から信号を受信するとともに所定の制御を行うための副制御部５８が設けられており、該副制御部５８と主制御部１８とはリアルタイムの相互通信が可能である。
【００２７】
図２〜図４に示すように、負荷ユニット４２には、クランク軸３４及び発電機７６が設けられている。図４に示すように、クランク軸３４の回転を伝える動力伝達部として、クランク軸３４と平行な第１中間軸７０、第２中間軸７２及び発電機軸７４が設けられており、各軸はそれぞれベアリングで軸支されている。クランク軸３４にはワンウェイクラッチ６９を介して第１駆動ギア３４ａが設けられている。
【００２８】
第１中間軸７０には、第１駆動ギア３４ａと噛合して増速回転される第１従動ギア７０ａと、第２中間軸７２に回転を伝える第２駆動ギア７０ｂとが設けられている。第２中間軸７２には、第２駆動ギア７０ｂと噛合して増速回転される第２従動ギア７２ａと、発電機軸７４に回転を伝える第３駆動ギア７２ｂとが設けられている。発電機軸７４には、第３駆動ギア７２ｂと噛合して増速回転される第３従動ギア７４ａと、発電機７６とが設けられている。
【００２９】
クランク軸３４の回転は、ワンウェイクラッチ６９の作用により、正方向の回転駆動力のみが第１中間軸７０に伝達される。従って、クランク軸３４が逆方向に回転する場合、又は発電機軸７４が慣性により一方向に回転している最中にクランク軸３４の回転を停止又は減速させた場合には、発電機軸７４はクランク軸３４と無関係にその時点の回転状態（一方向への回転又は停止）が維持される。
【００３０】
これにより、ペダリングを減速、停止又は逆回転させたときに、第１中間軸７０、第２中間軸７２及び発電機軸７４の慣性力によってペダル３８Ｌ、３８Ｒが強制的に回転させられることが防止される。また、ペダル３８Ｌ、３８Ｒを逆方向に回転させる場合には、発電機軸７４による負荷や第１中間軸７０、第２中間軸７２及び発電機軸７４の慣性力がなく、極めて軽く回転可能となる。このような特性は、実際の自転車と同様であって現実感が高い。
【００３１】
発電機７６は、汎用の直流モータが発電用に用いられている。発電機７６のプラス端子７６ａ及びマイナス端子７６ｂは副制御部５８に接続されている。第３従動ギア７４ａの近傍には、正面を通過する第３従動ギア７４ａの歯を検出する速度ピックアップ７８が設けられている。
【００３２】
発電機軸７４は実際の自転車における後輪に相当し、副制御部５８において、速度ピックアップ７８の検出信号に基づいて発電機軸７４の回転速度を検出することにより模擬自転車１２における模擬的な走行速度Ｖが得られる。
【００３３】
図５に示すように、副制御部５８における負荷制御部としてのチョッパ回路７７は、コネクタ８０を介して発電機７６のプラス端子７６ａ及びマイナス端子７６ｂと接続されており、プラス端子７６ａ及びマイナス端子７６ｂは、プラスライン８２及びマイナスライン８４と導通している。プラスライン８２は、ＮＰＮ型のトランジスタ８６のコレクタ端子に接続されるとともにダイオード８８によって保護されている。また、プラスライン８２はバイアス抵抗９０を介して電源Ｐに接続されている。マイナスライン８４はグランドＧに接続されている。
【００３４】
トランジスタ８６のベース端子とグランドＧとの間には、保護抵抗９２及び保護コンデンサ９４が設けられ、ベース端子は入力抵抗９６を介してコマンド部９８に接続されている。トランジスタ８６のエミッタ端子はグランドＧに接続されており、エミッタ接地回路を構成する。
【００３５】
コマンド部９８がハイレベルの信号を出力するときトランジスタ８６はオンとなり、発電機７６のプラス端子７６ａとマイナス端子７６ｂはショートする。このとき、クランク軸３４及び発電機軸７４が回転しているとその回転数に応じて発電機７６が発電し、発生した電力が電流として流れて、発電機７６は電流に応じた負荷をクランク軸３４に与えることができる。また、コマンド部９８がローレベルの信号を出力するときトランジスタ８６はオフとなり、発電機７６のプラス端子７６ａとマイナス端子７６ｂは絶縁される。このとき、発電機７６は電流を流すことができず、負荷が発生しない。
【００３６】
実際上、コマンド部９８は、高周波数のＰＷＭ（Pulse With Modulation）波形の信号Ｃｏｍを出力し、そのデューティ比（一周期あたりのオン時間の比）に応じて発電機７６の負荷を調整するチョッパ駆動を行う。具体的には、図６に示すように、所定の判断により軽負荷時であると判断された区間Ｔ１においては、デューティ比を０％とし、中負荷であると判断された区間Ｔ２においては、デューティ比を小さく設定する。また、高負荷であると判断された区間Ｔ３においては、デューティ比を大きく設定する。運転者は、このデューティ比及びペダリングの回転数に応じてペダル３８Ｌ、３８Ｒが重く感じられ、実際の自転車を運転している現実感が得られる。
【００３７】
なお、プラスライン８２がバイアス抵抗９０を介して電源Ｐに接続されていることにより、発電機７６で発生する負荷を軽くすることができるが、必要とされる負荷の大きさに応じて、バイアス抵抗９０を省略してもよい。
【００３８】
負荷ユニット４２によって発生する負荷は制動力としても作用し、負荷ユニット４２は制動手段を兼ねる。負荷ユニット４２では、制動のための摺動部がないことから、機械制動により負荷を発生させる型式では必要としていたブレーキパッド等の部品交換が不要である。
【００３９】
さらに、想定されるギア段が高い場合であってペダル３８Ｌ、３８Ｒを漕いでいるときには、デューティ比を大きく設定することにより運転者に対してペダル３８Ｌ、３８Ｒの操作を重く感じさせることができ、図示しないシフトレバーの操作に基づいて、模擬的なギアチェンジを行うことができる。この場合、ペダル３８Ｌ、３８Ｒを漕いでいないときにはデューティ比を０％とし、不自然な制動が行われないようにするとよい。ペダル３８Ｌ、３８Ｒを漕いでいるか否かは、後述する左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒから得られる信号に基づいて判断することができる。
【００４０】
図７に示すように、制動指示部４４は、ハンドル２８に設けられた２つのブレーキレバー１００Ｌ及び１００Ｒと、ハンドル２８からフロントフォーク２９に渡るブレーキワイヤ１０２ａ、１０２ｂと、弾性的に回転可能なプーリ１０４Ｌ及び１０４Ｒと、回転センサ１０６Ｌ及び１０６Ｒとを有する。ブレーキワイヤ１０２ａとブレーキワイヤ１０２ｂは途中でクロスし、両端がそれぞれブレーキレバー１００Ｌ、１００Ｒ及びプーリ１０４Ｒ、１０４Ｌに接続されている。
【００４１】
ブレーキレバー１００Ｌ及び１００Ｒが引かれていないときには、プーリ１０４Ｌ及び１０４Ｒは凸部１０８Ｌ及び１０８Ｒが上方を向くようにスプリング（図示せず）により弾性付勢されている。このとき、ブレーキレバー１００Ｌ、１００Ｒは、プーリ１０４Ｌ及び１０４Ｒにより弾性付勢されて、ハンドル２８から離間している。
【００４２】
ブレーキレバー１００Ｌ、１００Ｒをハンドル２８の方向へ引くことによりプーリ１０４Ｌ、１０４Ｒは弾性的に回転し、凸部１０８Ｌ及び１０８Ｒは下方を向く。プーリ１０４Ｌ、１０４Ｒは、凸部１０８Ｌ、１０８Ｒがストッパ１１０Ｌ、１１０Ｒに当接するまで回転可能である。
【００４３】
プーリ１０４Ｌ、１０４Ｒの回転角度は回転センサ１０６Ｌ及び１０６Ｒにより検出可能であり、検出された角度信号はそれぞれ副制御部５８へ供給される。副制御部５８では、検知されたプーリ１０４Ｌ及び１０４Ｒの回転角度信号、換言すればブレーキレバー１００Ｌ及び１００Ｒの操作（以下、ブレーキ操作という）の量に応じた信号に基づいて負荷ユニット４２を制御してクランク軸３４に制動力を与える。例えば、プーリ１０４Ｌの回転角度とプーリ１０４Ｒの回転角度の加算値に比例してデューティ比を増大させ、この加算値が最大値となるときに、デューティ比を１００％とする。ブレーキ操作がなされていないときには、デューティ比を０％とする。
【００４４】
制動指示部４４では、ブレーキ操作が回転センサ１０６Ｌ及び１０６Ｒによって電気信号に変換されることから、この操作量が副制御部５８で認識可能であって、これに対応した綿密な処理や調整が可能であるとともに、電気的に駆動される負荷ユニット４２をブレーキとして兼用することができる。
【００４５】
また、舵角センサ５０はヘッドチューブ２６の下端部に設けられており、ハンドル２８を支持するステム２８ａの回動角度を検出する。マイクロホン５２はハンドル２８上に設けられており、運転者の顔に近いことから運転者の声が明瞭に入力される。舵角センサ５０、マイクロホン５２は副制御部５８に接続されており、舵角θBの角度信号及び音声信号を供給する。
【００４６】
図２、図４及び図８に示すように、クランク位置検出部４８は、クランク軸３４の中心から左右等距離位置に設けられた被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒと、左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒとを有する。左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒは、ステー１３３を介してクランク軸３４の近傍に設けられており、検出部の正面近傍をそれぞれ被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒが通過するように配置されている。左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒは、フレーム２０又は所定のケーシングに直接取り付けてもよい。
【００４７】
左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒは、例えば、ホール素子を用いたセンサであり、被検出物である被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒが検出部の正面にあるときにオンとなる。クランク位置検出部４８に左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒを用いることによって、廉価な構成で且つ簡便にクランクの回転位置を検出できる。
【００４８】
被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒは、それぞれクランク軸３４を中心として６０°の扇形の突起である。クランク３６Ｌが下方、クランク３６Ｒが上方をそれぞれ向いているとき、被検出突起１３０Ｌは、図２における鉛直下方から時計方向に４５°の角度（以下、基準角度と呼ぶ）を向き、被検出突起１３０Ｒは、基準角度から１８０°の方向を向くように取り付けられている。
【００４９】
左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒは、基準角度においてそれぞれ被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒを検出可能な位置に設けられている。つまり、左近接センサ１３２Ｌは、クランク軸３４が回転する際、被検出突起１３０Ｌの中心が基準角度を中心として±３０°であるときオンとなり、それ以外のときにはオフとなる。一方、右近接センサ１３２Ｒは、クランク軸３４が回転する際、被検出突起１３０Ｒの中心が基準角度を中心として±３０°であるときオンとなり、それ以外のときにはオフとなる。すなわち、左側のクランク３６Ｌ及びペダル３８Ｌが下方を中心として±３０°であるときに左近接センサ１３２Ｌがオンとなり、右側のクランク３６Ｒ及びペダル３８Ｒが下方を中心として±３０°であるときに右近接センサ１３２Ｒがオンとなる。左近接センサ１３２Ｌ右近接センサ及び１３２Ｒで検出されたオン・オフの信号は副制御部５８に供給される。
【００５０】
また、図８の二点鎖線で示すように、基準角度から時計方向に９０°の位置に被検出突起１３０Ｌを検出する左近接センサ１３３Ｌと、被検出突起１３０Ｒを検出する右近接センサ１３３Ｒを設けるようにしてもよい。これにより、左近接センサ１３３Ｌがオンとなるときに、クランク３６Ｌが水平前方を向いていることを検出することができ、右近接センサ１３３Ｒがオンとなるときに、クランク３６Ｒが水平前方を向いていることを検出することができる。これによって、例えば、画面１４ａに表示される自転車のクランクの画像及び、運転者の足の画像を実際のクランク３６Ｌ及び３６Ｒの角度に応じて段階的に変化させてアニメーションのように表示させることができ、より現実的な画像が得られる。
【００５１】
図１に示すように、マットスイッチ１６は、独立した左スイッチ１５０Ｌと右スイッチ１５０Ｒとからなり、運転者が降車したときにフレーム２０のフロントチューブ２０ａを跨いで両足で踏むことができる位置に配置されている。つまり、左足は左スイッチ１５０Ｌを踏み、右足は右スイッチ１５０Ｒを踏む。左スイッチ１５０Ｌ及び右スイッチ１５０Ｒは踏まれることによってオンとなり、該オンの信号を副制御部５８へ供給する。
【００５２】
図９に示すように、左スイッチ１５０Ｌは、薄いマット状であり、内部には複数の縦電極線１６２と横電極線１６６が交差するように設けられている。左スイッチ１５０Ｌは足で踏むことによって弾性変形し、縦電極線１６２と横電極線１６６がその交差部で接触する。これにより、２本の端子は導通し、オンとなる。また、足を放せば縦電極線１６２と横電極線１６６は離間して、オフとなる。
【００５３】
左スイッチ１５０Ｌの表面には左足の足形と「ＬＥＦＴ」の文字がプリントされている。右スイッチ１５０Ｒは、構造上は左スイッチ１５０Ｌと同じであり、表面に右足の足形と「ＲＩＧＨＴ」の文字がプリントされている。
【００５４】
このように、左スイッチ１５０Ｌ及び右スイッチ１５０Ｒは、運転者の足の荷重を検知する感圧式であるが、運転者が足を着いたことを検知するものであれば、感温式、赤外線式、光学式、静電容量式等のスイッチであってもよい。
【００５５】
図１０に示すように、副制御部５８は、入力インタフェース部１７０と、第１通信部１７４と、負荷制御部としての前記のチョッパ回路７７とを有し、主として、模擬自転車１２の電気的な機構と主制御部１８との間のインタフェース的な作用及び負荷制御作用を奏する。入力インタフェース部１７０は、マイクロホン５２及びの各種センサと接続されており、アナログ信号及びデジタル信号の入力を行う。第１通信部１７４は、主制御部１８との間で各種のデータの授受を行う。
【００５６】
主制御部１８は、模擬運転の状況を設定する状況設定部１８０と、走行状況に応じた演算処理を行う演算処理部１８２と、モニタ１４の表示制御を行う表示制御部１８４と、スピーカ１５の音声出力を行う音声ドライバ１８６と、運転者に対して所定の警告を行う警告部１８８と、マイクロホン５２から入力された音声を認識する音声認識部１９０と、第１通信部１７４との通信制御を行う第２通信部１９２とを有する。
【００５７】
実際上、主制御部１８は制御主体のＣＰＵ（Central Processing Unit）、と記憶部としてのＲＯＭ（Random Access Memory）、ＲＡＭ（Read Only Memory）、ＨＤ（Hard Disk）等を有しており、図１０に示す主制御部１８の各機能部は、ＣＰＵがＨＤに記録されたプログラムを読み込み、該プログラムをＲＯＭ、ＲＡＭ及び所定のハードウェアと協動しながら実行することにより実現される。また、主制御部１８は大容量の記憶部１９４と接続されており、種々のデータの書き込み及び読み取りが可能である。
【００５８】
次に、このように構成される自転車シミュレーション装置１０を用いて、自転車の模擬運転を行う方法について図１１〜図１９を参照しながら説明する。以下の説明は、所定の電源スイッチをオンとして主制御部１８及び副制御部５８を起動した後に主制御部１８と副制御部５８が協動的に行う処理に関するものである。また、主制御部１８の処理と副制御部５８の処理を区別しないで説明し、断りのない限り表記したステップ番号順に処理が実行されるものとする。
【００５９】
図１１のステップＳ１において、マットスイッチ１６がオンとなったか否かを確認する。つまり、マットスイッチ１６の左スイッチ１５０Ｌ又は右スイッチ１５０Ｒの少なくとも一方がオンとなったときにはステップＳ２へ移り、双方ともオフであるときにはステップＳ１で待機する。つまり、運転者がマットスイッチ１６上に立つと、自動的にステップＳ２へ移ることとなり、それまでの間はステップＳ１で待機して所定の省電力モード（例えば、モニタ１４をオフにする）にしておくことができる。
【００６０】
ステップＳ２において、模擬運転を開始し画面１４ａ上に所定の開始画面（図１２参照）を表示する。この開始画面では、停止した自転車の画像と該自転車の横に起立した運転者である人物の画像を表示する。また、この画面１４ａに、「模擬運転を開始します。サドルに座ってペダルを漕いでください。」という文字を表示させ、又は同様の言葉の音声をスピーカ１５から発する（以下、まとめて「指示を行う」という）。さらに、「子供用体験コースはハンドルを左に、大人用体験コースはハンドルを右に操作してください。」という指示を行う。
【００６１】
このように、マットスイッチ１６を踏むことにより模擬運転を自動的に開始することができ、複雑な操作が不要であって違和感なく模擬運転を開始することができる。また、運転者は、画面１４ａ又はスピーカ１５から発せられる指示に従って操作を行えばよく、マニュアル等が不要で容易な操作が可能であり、子供でも模擬運転を行うことができる。
【００６２】
ステップＳ３において、マットスイッチ１６がオフとなったか否かを確認する。つまり、左スイッチ１５０Ｌ又は右スイッチ１５０Ｒの双方がオフとなったときにはステップＳ４へ移り、少なくとも一方がオンであるときにはステップＳ３で待機する。
【００６３】
すなわち、運転者がサドル２４に跨って、マットスイッチ１６から足を離すと、自動的にステップＳ４へ移って、模擬運転における実際の走行を開始することができる。このとき、開始画面を終了するとともに、自転車の画像と該自転車に乗った人物の画像を表示する。
【００６４】
この際、舵角センサθHの信号に基づき、ハンドル２８が左に操作されていると認識される場合には子供用体験コースであって、運転者は子供であると判定される。また、右に操作されていると認識される場合には大人用体験コースであって、運転者は大人であると判定され、それぞれコースに応じた所定のフラグをセットする。子供用体験コースと大人用体験コースとでは、音声認識辞書や模擬走行コースが区別される。
【００６５】
ステップＳ４において、所定の走行条件が成立しているか否かを確認する。走行条件が成立しているときにはステップＳ５の走行モードへ移り、走行条件が不成立であるときにはステップＳ６へ移る。
【００６６】
ステップＳ６において、模擬運転の状況が停止、一時停止又は信号が赤の状況であるか否かを確認する。停止、一時停止又は信号が赤である場合にはステップＳ７の足つきモードへ移り、それ以外の場合にはステップＳ８へ移る。
【００６７】
ステップＳ８において、模擬運転の状況が、横断歩道等の歩行者優先路又は歩道等の歩行者専用路を通過する場合であるか否かを確認する。歩行者優先路又は歩行者専用路を通過する場合には、ステップＳ９の歩行モードへ移り、それ以外の場合にはステップＳ１０へ移る。歩行モードとは、歩行者専用路等で自転車を押し歩くためのモードであり、例えば、他の歩行者等の迷惑とならないような押し歩きを習得するためのモードである。
【００６８】
ステップＳ１０において、模擬運転の状況が自転車を後退させる状況であるか否かを確認する。後退させる場合にはステップＳ１１の後退モードへ移り、それ以外の場合にはステップＳ１２へ移る。後退モードとは、降車した運転者が自転車を押しながら後退するモードであり、例えば、二段階右折で進行方向を変更する際に交差点の停止位置までやや後退する場合や、狭い路地において自転車の前方の模擬障害物に接近しすぎた場合や、駐輪場への自転車の出し入れ時等の後退動作を行うモードである。
【００６９】
ステップＳ１２において、所定の終了条件が成立しているか否かを確認する。終了条件が成立している場合には模擬運転を終了し、条件が不成立である場合にはステップＳ２へ戻り模擬運転を続行する。また、ステップＳ５、Ｓ７及びＳ９の処理の終了後においてもステップＳ２へ戻る。
【００７０】
模擬運転を終了する場合には、ステップＳ１と同様に、マットスイッチ１６がオンとなったか否かを確認する。この場合、マットスイッチ１６がオンとなったことにより、運転者が模擬自転車１２から降車したことを検出することができ、これに基づいて模擬運転を終了し、所定の省電力モード等のスタンバイ状態に戻る。なお、ステップＳ２において、マットスイッチ１６がオフとなった後の所定の期間に、模擬自転車１２の操作が全くなされない場合には、運転者がマットスイッチ１６を一旦踏んだが模擬自転車１２に乗ることなく立ち去ったと考えられることから、この場合においてもスタンバイ状態に戻るとよい。
【００７１】
次に、走行モードについて説明する。走行モードとは、運転者がサドル２４に座りながらペダル３８Ｌ及び３８Ｒを漕ぐとともにハンドル２８を操作して、模擬走行を行うためのモードである。
【００７２】
図１３に示すように、走行モード（図１１のステップＳ５）では、先ず、ステップＳ１０１において、データ入力処理を行う。この入力処理では舵角センサ５０、回転センサ１０６Ｌ、１０６Ｒ、速度ピックアップ７８、左近接センサ１３２Ｌ、右近接センサ１３２Ｒの信号を読み取る。このうち、アナログ信号については所定のＡＤ変換を行い、デジタル化したデータを読み込む。
【００７３】
また、この入力処理では、速度ピックアップ７８から入力されるデータをＦＶ変換して模擬的な走行速度Ｖを求める。この際、想定されるギア段が高いときには、ＦＶ変換により求められた発電機軸７４の回転速度に対してギア段に対応した速度係数を乗算して走行速度Ｖを求める。
【００７４】
さらに、必要に応じて走行距離、最大速度、平均速度、走行時間等を求め、画面１４ａに表示するとよい。さらにまた、必要に応じて左近接センサ１３２Ｌ、右近接センサ１３２Ｒからクランク軸３４の回転数を求めて、画面１４ａに表示してもよい。このクランク軸３４の回転数に応じて、画面１４ａ上の運転者の足の回転速度を変えて表示すると、より現実的な画像が得られる。クランク軸３４の回転数を適当な値に保持することは自転車の長距離走行時において身体的に重要なことであり、クランク軸３４の回転数を画面１４ａ上に表示するとトレーニングの用途として好適である。
【００７５】
走行速度Ｖは、必ずしも速度ピックアップ７８により求められるものでなくても、運転者がペダル３８Ｌ及び３８Ｒを漕ぐことによって発生するパラメータに基づくものであればよく、例えば、クランク軸３４の回転数とブレーキ操作の量を示す回転センサ１０６Ｌ及び１０６Ｒの信号から推定するようにしてもよい。
【００７６】
ステップＳ１０２において、音声認識部１９０の作用下に音声入力処理を行い、マイクロホン５２から入力された運転者の音声を認識する。
【００７７】
ステップＳ１０３において、クランク軸３４に対する負荷制御を行う。この負荷制御では、模擬運転の状況が加速時又は登坂時である場合には負荷を増大させ、平坦走行時又は下り走行時である場合には負荷を軽減させる。また、回転センサ１０６Ｌの信号と回転センサ１０６Ｒの信号の加算値に略比例させて負荷を増大させる。回転センサ１０６Ｌ及び１０６Ｒの信号はブレーキ操作と連動することから、これらのブレーキ操作により負荷が増大して制動作用を奏する。
【００７８】
クランク軸３４に対する負荷制御は、前記のとおりチョッパ回路７７におけるトランジスタ８６の微小時間毎のオン、オフ切換動作により、発電機７６の発電電流が変化することにより行われる。
【００７９】
ステップＳ１０４において、走行状況がコーナリング（曲がり角の走行及びＵターン等を含む）中である場合のコーナ制御を行う。このコーナ制御は、例えば、走行速度Ｖ、バンク角θB及びクランク３６Ｌ又は３６Ｒの向きを考慮して、クランク３６Ｌの先端に設けられたペダル３８Ｌ又はクランク３６Ｒの先端に設けられたペダル３８Ｒが路面と擦れているか否かを判断する処理を行う。ペダル３８Ｌ又は３８Ｒが路面と擦れていると想定される場合には警告を発することにより、運転者に対して不正確な運転をしないように自転車の基礎的な運転方法を習得させることができる。
【００８０】
この警告の方法は選択的にしてもよく、例えば、電子的な警告音を発したり、音声又は文字表示で「ペダルが路面と擦れています。」と知らせるようにしてもよい。また、自転車シミュレーション装置１０をゲーム用として使用する場合には、スコアの減点処理を行うとよい。
【００８１】
ステップＳ１０５においては、所定の条件を調べることにより走行モードを終了するか否かを判断する。続行する場合にはステップＳ１０１へ戻る。
【００８２】
なお、この走行モードの実行中においては、マットスイッチ１６の信号を調べ、走行速度Ｖが０でない走行中に、マットスイッチ１６がオンとなったときには、「走行中に足を着かないでください。」という指示を行うとよい。自転車シミュレーション装置１０の模擬運転を終了する際には、運転者はマットスイッチ１６を踏むだけで足り、特別な操作を行う必要がない。
【００８３】
一方、図１３に示した走行モードの処理とは別に、マルチタスク処理によって表示制御部１８４の処理が同時並行的に実行される。この表示制御部１８４では、走行モードの実行部とデータの授受を行いながら実行され、画面１４ａに表示する情景を変更するための制御を行う。この表示制御では、ステップＳ１０１で求めた走行速度Ｖ及び、舵角センサ５０により検出されるハンドル２８の舵角θHに基づいて画面１４ａに表示する情景をリアルタイムで変更する。
【００８４】
また、画面１４ａに表示される情景の視点は、ステップＳ１０２で得られた音声に基づいて変更され、該音声が「ひだり」であるときには、運転者の左方と想定される情景を表示し、「みぎ」であるときには、右方と想定される情景を表示する。音声が「まえ」であるときには、前方の表示に戻す。
【００８５】
さらに、音声が「うえ」であるときには、斜め後方から鳥瞰視点で前方をみた情景を自転車の画像及び該自転車に搭乗した人物の画像とともに表示させる。音声が「した」であるときには、運転者自身の視点で前方をみた情景を表示させる。音声が「こうほう」（後方）であるときには、後方を走る仮想車両から前方をみた情景を表示させる。
【００８６】
この表示制御部１８４は、足着きモード、歩行モード及び後退モードにおいてもマルチタスクとして同時並行的に実行され、画面１４ａの表示をリアルタイムで行う。
【００８７】
次に、足着きモードについて説明する。足着きモードとは、運転者に対して、一時停止箇所等で停止させるとともに足を路面に着かせて、安全確認等の動作を行わせるためのモードである。
【００８８】
図１４に示すように、足着きモード（図１１のステップＳ７）では、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２において、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２（図１３参照）と同様のデータ入力処理及び音声入力処理を行う。
【００８９】
次いで、ステップＳ２０３において、走行速度Ｖが０であるか否かを確認する。走行速度Ｖが０でないときには、ステップＳ２０４において警告処理を行い、その後ステップＳ２０１へ戻る。つまり、走行速度Ｖが０となるまでステップＳ２０１〜Ｓ２０４を連続的に行いながら待機する。走行速度Ｖが０であるときには次のステップＳ２０５へ移る。
【００９０】
ステップＳ２０４における警告処理とは、例えば、「ブレーキをかけて停止して下さい。」等の指示を行う。また、模擬運転の状況が、交差点等における停止線をオーバしたと判断されたときには、より高レベルの警告として、大きい音量の警告や、より強調された表示の警告を行い、又は模擬運転を中断するようにしてもよい。
【００９１】
ステップＳ２０５において、ステップＳ１と同様に、マットスイッチ１６がオン（つまり、左スイッチ１５０Ｌ、右スイッチ１５０Ｒの少なくとも一方がオン）となったか否かを確認する。マットスイッチ１６がオンとなったときにはステップＳ２０７へ移り、オフであるときにはステップＳ２０８へ移る。
【００９２】
ステップＳ２０６において、表示制御部１８４により自転車の画像と該自転車のサドルに着座したまま路面に足を着いた人物の画像（図１５参照）を画面１４ａに表示する。また、画面１４ａに「左右の安全確認をして下さい。」という指示を行う。
【００９３】
このステップＳ２０６では、例えば、確実に左右を確認させるために、運転者に「左」、「右」と発声させるようにしてもよい。この場合、音声を音声認識部１９０で認識し、一時停止箇所における左右の画像を画面１４ａに表示させ、これらの画像に接近する車両が表示されているときには、再発進を禁止するようにするとよい。
【００９４】
ステップＳ２０７において、足着きモードが解除されたか否かを確認し、非解除であるときにはステップＳ２０１へ戻り足着きモードの処理を続行し、解除されたときには足着きモードの処理を終了する。足着きモードは、例えば、模擬運転の状況上、信号が赤から青に変わったとき、又は、左右の安全確認が確実になされたときに解除される。
【００９５】
一方、ステップＳ２０８では、走行速度が０となっているが運転者が足を着いていない状態であり、マットスイッチ１６の信号に基づいて足着き警告を行う。このように足着き警告を行うことにより、減速するだけ、又は一瞬停止して足を着かずに再発進するようなことを抑制して、一時停止の標識のある箇所では足を着いて確実に停止することを習得することができる。
【００９６】
この足着き警告は、図１６に示すように、表示制御部１８４において、自転車及び自転車に搭乗した人物が傾斜する画像を画面１４ａに表示させ、「警告」、「完全に停止して足を着いて下さい。」等の指示を行うとよい。この場合、運転者がマットスイッチ１６に足をついたときには、自転車の画像を正立させて警告を解除する（図１５参照）。
【００９７】
ステップＳ２０９において、ステップＳ２０７と同様に、足着きモードが解除されたか否かを確認し、解除されたときには足着きモードの処理を終了し、非解除であるときにはステップＳ２０５へ戻る。
【００９８】
上記したように、本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置１０によれば、ペダル３８Ｌ、３８Ｒを漕ぐことによって発電機７６が回転、発電し、得られた電力は副制御部５８に供給され、想定されている状況（走行路の傾斜やブレーキ操作）やモードに応じて、チョッパ回路７７により抑制されながら電流として通電される。従って、運転者のペダリングに応じた負荷を発生させることができる。また、発電機７６は汎用の小型のモータであることから、自転車シミュレーション装置１０を小型軽量且つ廉価に実現することができる。
【００９９】
発電機７６は、負荷によって摩耗する部分がなくメンテナンス性に優れ、しかも、機械的騒音の少ない静粛な運転が可能である。
【０１００】
さらに、発電機７６は負荷を発生させるための電力が不要であり、逆に発電するため省エネルギ化が図られる。発電した電力は所定の二次電池等に蓄えることによりモニタ１４、主制御部１８、副制御部５８等に供することができる。また、発電機７６で発生する負荷は制動手段を兼ねるため、摩擦式ブレーキ機構が不要である。
【０１０１】
クランク軸３４の回転は増速されて発電機７６に伝達されている。発電機７６が発生するトルクは回転数に応じて増大することから、発電機７６は小型で廉価のもので足り、負荷ユニット４２の小型軽量化が図られる。
【０１０２】
また、発電機７６は、クランク軸３４の後斜め下方に設けられており、サドル２４下のデッドスペースが有効に利用されるとともに、運転者の視界に入ることがなく違和感を与えることがない。クランク軸３４の回転は歯車機構である第１中間軸７０、第２中間軸７２及び発電機軸７４により発電機７６に伝達されており、クランク軸３４と発電機７６との距離が近く設定され、しかも回転を伝達するための後輪が不要であることから、チェーン等の遠距離用動力伝達手段が不要でコンパクト且つ廉価である。負荷ユニット４２内においては、駆動力の伝達機構に歯車機構を用いているため、チェーンを用いる場合の伸び調整が不要で、メンテナンス性に優れる。
【０１０３】
次に、前記のチョッパ回路７７に代えて用いられる負荷制御部としてのコンデンサ制御回路２００（図１７参照）及び抵抗制御回路２１０（図１９参照）について説明する。
【０１０４】
図１７に示すように、コンデンサ制御回路２００は、コネクタ８０を介して発電機７６のプラス端子７６ａ及びマイナス端子７６ｂと接続されており、プラス端子７６ａ及びマイナス端子７６ｂは、プラスライン８２及びマイナスライン８４と導通している。プラスライン８２は大容量コンデンサ２０２を介してグランドＧに接続され、マイナスライン８４は直接的にグランドＧに接続されている。つまり、プラス端子７６ａとマイナス端子７６ｂとの間に大容量コンデンサ２０２が接続されている。このように、コンデンサ制御回路２００は、プログラム動作する部分がなく、しかも部品点数が少ない簡便且つ廉価な回路である。
【０１０５】
コンデンサ制御回路２００を負荷制御部として用いる場合には、図１８に示すように、漕ぎだし時の時刻ｔ０においては大容量コンデンサ２０２は放電されており、充電電圧Ｖｃは略０であって大電流が通電可能である。従って、時刻ｔ０においてペダル３８Ｒ、３８Ｌに発生する負荷Ｌは大きい。ペダル３８Ｒ、３８Ｌを漕ぎ始めると充電電圧Ｖｃは一次遅れ応答の波形で上昇し、漕ぐ力が一定であるときには、次第に一定値に収束する。このとき、負荷Ｌは充電電圧Ｖｃと同じ波形に沿って減少し、ペダル３８Ｒ、３８Ｌは軽く感じられるようになる。すなわち、コンデンサ制御回路２００によれば、実際の自転車と同様に、漕ぎ出しの加速時にはペダル３８Ｒ、３８Ｌが重く感じられ、加速するにともなって次第にペダル３８Ｒ、３８Ｌが軽く感じられるようになり、より現実感が得られる。
【０１０６】
また、ペダル３８Ｒ、３８Ｌを漕ぐことを停止した時刻ｔ１以降は、大容量コンデンサ２０２に充電された電力は、発電機７６内のコイルに流れ込んで次第に放電する。この放電にともなって、充電電圧Ｖｃは減少し、再びペダル３８Ｒ、３８Ｌを漕ぎ始めるときの負荷Ｌが大きくなる。
【０１０７】
なお、図１８における負荷Ｌの軸は上方が小となるように設定している。また、充電電圧Ｖｃを計測して定数倍し、模擬的な走行速度Ｖとして用いてもよい。
【０１０８】
次に、抵抗制御回路２１０について説明する。図１９に示すように、抵抗制御回路２１０は、コネクタ８０を介して発電機７６のプラス端子７６ａ及びマイナス端子７６ｂと接続されており、プラス端子７６ａ及びマイナス端子７６ｂは、プラスライン８２及びマイナスライン８４と導通している。プラスライン８２は、第１負荷抵抗２１２を介して第１スイッチング素子２１４の開閉部２１４ａの一端に接続されるとともに、第２負荷抵抗２１６を介して第２スイッチング素子２１８の開閉部２１８ａの一端に接続されている。開閉部２１４ａ及び２１８ａの他端はグランドＧに接続されている。第１スイッチング素子２１４及び第２スイッチング素子２１８は、それぞれコマンド部２２０に接続されており、該コマンド部２２０の作用下に開閉部２１４ａ及び２１８ａが開閉される。第１負荷抵抗２１２の抵抗値は第２負荷抵抗２１６の抵抗値より大きい値に設定されている。第１スイッチング素子２１４及び第２スイッチング素子２１８は、例えば、リレーを挙げることができる。
【０１０９】
抵抗制御回路２１０を負荷制御部として用いる場合には、ペダル３８Ｒ、３８Ｌを漕ぎだす際に、コマンド部２２０の作用下に第１開閉部２１４ａ及び第２開閉部２１８ａをそれぞれ閉じておき、発電機７６で発生した電流が第１負荷抵抗２１２及び第２負荷抵抗２１６を通ってグランドＧに流れるようにする。これにより、大電流が通電可能であって、ペダル３８Ｒ、３８Ｌに発生する負荷は大きくなる。
【０１１０】
次に、第１開閉部２１４ａを開き、第２負荷抵抗２１６のみを通電可能とすることにより通電容量をやや抑制し、負荷を減少させる。
【０１１１】
次いで、第１開閉部２１４ａを閉じるとともに、第２開閉部２１８ａを開き、第１負荷抵抗２１２のみを通電可能とする。第１負荷抵抗２１２の抵抗値は第２負荷抵抗２１６の抵抗値より大きいため、通電容量がさらに抑制され、負荷はより減少する。
【０１１２】
さらに、第１開閉部２１４ａ及び第２開閉部２１８ａをそれぞれ開き、プラスライン８２とグランドＧとを遮断する。これにより、通電がなくなり負荷は非常に軽くなる。結局、抵抗制御回路２１０によれば、漕ぎ始め時から負荷は段階的に減少してペダル３８Ｒ、３８Ｌが次第に軽く感じられるようになり、実際の自転車と略同じ負荷変動が得られる。また、抵抗制御回路２１０は、抵抗やリレー等の汎用部品によって簡便且つ廉価に構成可能である。
【０１１３】
抵抗制御回路２１０では２つの負荷抵抗を設けているが、ｎ個の負荷抵抗とそれに対応するスイッチング素子とを設け、組合せにより２n通りの通電状態を実現し、負荷をより細かく制御してもよい。
【０１１４】
負荷制御部は、チョッパ回路７７（図５参照）、コンデンサ制御回路２００（図１７参照）及び抵抗制御回路２１０（図１９参照）に限らず、例えば、これらの回路を組合せた複合的な回路にしてもよい。
【０１１５】
自転車シミュレーション装置１０で模擬運転上の対象となる自転車は、三輪式自転車又はモータアシストサイクル等でもよく、少なくともハンドル、ペダル及びクランク等の自転車の基礎的構成部分を有するものであればよい。
【０１１６】
発電機７６は直流モータに限らず、例えば、三相交流モータを用いてもよい。
【０１１７】
本発明に係る自転車シミュレーション装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置の斜視図である。
【図２】模擬自転車の拡大一部断面側面図である。
【図３】負荷ユニットの一部断面側面図である。
【図４】負荷ユニットの図３におけるＩＶ−ＩＶ視断面図である。
【図５】チョッパ回路の回路図である。
【図６】チョッパ回路におけるコマンド部の信号のタイムチャートである。
【図７】模擬自転車の正面図である。
【図８】駆動力伝達部の模式斜視図である。
【図９】左スイッチの平面図である。
【図１０】自転車シミュレーション装置の電気的構成部分のブロック図である。
【図１１】自転車シミュレーション装置を用いて、自転車の模擬運転を行う方法のメインルーチンのフローチャートである。
【図１２】開始画面を示す図である。
【図１３】走行モードのフローチャートである。
【図１４】足着きモードのフローチャートである。
【図１５】足着きモード中で、一時停止をしている状態を示す画面上の表示である。
【図１６】足着きモード中の警告を示す画面上の表示である。
【図１７】コンデンサ制御回路の回路図である。
【図１８】大容量コンデンサ充電電圧のタイムチャートである。
【図１９】抵抗制御回路の回路図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０…自転車シミュレーション装置 １２…模擬自転車
１４…モニタ １４ａ…画面
１６…マットスイッチ １８…主制御部
２４…サドル ２８…ハンドル
３４…クランク軸 ３６Ｌ、３６Ｒ…クランク
３８Ｌ、３８Ｒ…ペダル ４２…負荷ユニット
５０…舵角センサ ５２…マイクロホン
５８…副制御部 ６９…ワンウェイクラッチ
７０、７２…中間軸 ７０ａ、７２ａ、７４ａ…従動ギア
３４ａ、７０ｂ、７２ｂ…駆動ギア ７４…発電機軸
７６…発電機 ７７…チョッパ回路
７８…速度ピックアップ ２００…コンデンサ制御回路
２０２…大容量コンデンサ ２１０…抵抗制御回路
２１２、２１６…負荷抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通安全教育、ゲーム及び体力トレーニング等の用途に用いられる自転車シミュレーション装置に関し、特に、ペダルを漕ぐことに対して負荷を与えることのできる自転車シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
飛行機、自動車、自動二輪車、自転車等の運転を模擬体験するために、それぞれの乗り物に対応したシミュレーション装置が提案され、その一部が実用化されている。このうち、自転車シミュレーション装置は自動二輪車のシミュレーション装置と類似する点があるが、クランク及びペダルを有する点が大きく異なる。
【０００３】
自転車シミュレーション装置においては、ペダルを漕ぐことに対して負荷を与えることにより、実際の自転車と同様の走行感覚が得られて好適であり、電磁ブレーキによって負荷を与える方法（例えば、特許文献１参照）や、回転円板を電磁石で挟むことにより渦電流を発生させて負荷を与える方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】登録実用新案第２５８９５８１号
【特許文献２】特公平２−４５９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記の特許文献１に記載された方法では、電磁ブレーキ内に設けられた摩擦板等の機械的な構造によって負荷を与えることとなり、電流や電圧を制御しても適度な摩擦力が得られない場合があって、制御性に劣る。また、摩擦板には強い摩擦力が作用して摩耗することから寿命があり、定期的な摩耗量の確認及び交換が必要である。
【０００６】
前記の特許文献２に記載された方法を用いて、ブレーキ負荷を高めるためには、回転円板を大きくしてトルクアップを図るか、又は電磁石の磁力を高める必要があり、いずれの手段を採用する場合においても大型化、重量増及びコストの高騰を招く。
【０００７】
また、特許文献１及び２のいずれの方法においても、負荷手段を作用させるためには負荷に応じた電力が必要であり、電力代による運転コストがかかる。
【０００８】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、小型軽量且つ廉価であって、しかもメンテナンス性に優れる手段でペダルに負荷を与えることのできる自転車シミュレーション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る自転車シミュレーション装置は、先端にペダルが設けられ、クランク軸の左右に連結された一対のクランクと、
前記クランク軸と動力伝達部により連結され、前記ペダルを漕ぐことによって回転する発電機と、
前記発電機が回転して発生する電流を抑制しながら通電させる負荷制御部と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
このように、発電機を用いることにより、運転者のペダリングに応じた負荷を発生させることができるとともに、自転車シミュレーション装置を小型軽量且つ廉価に実現することができ、しかも強い負荷を受けて摩耗する部分がなくメンテナンス性に優れる。発電機は負荷を発生させるために電力を必要とせず、逆に発電するため省エネルギ化が図られる。
【００１１】
この場合、発電機等の回転電機が発生するトルクは回転数に応じて増大することから、前記動力伝達部は、前記クランク軸の回転を増速伝達するようにすると、小型の発電機で大きい負荷を発生させることができ、一層の小型軽量化が図られる。
【００１２】
また、前記発電機は、前記クランク軸の後斜め下方に設けられ、前記動力伝達部は歯車機構により構成されていると、サドル下のデッドスペースが有効に利用され、しかも運転者の視界に入ることがなく違和感を与えることがない。また、クランク軸と発電機との距離が近く設定されて、コンパクトとなり、チェーンの遠距離用動力伝達手段が不要となる。
【００１３】
さらに、前記負荷制御部は電流を制御するチョッピング回路を有すると、廉価な構成でしかも精度の高い負荷制御が可能となる。
【００１４】
前記負荷制御部は、前記発電機が発生する電流により充電されるコンデンサを有すると、漕ぎだし時の負荷変動を実際の自転車の負荷に近づけることができる。
【００１５】
さらに、前記負荷制御部は、前記発電機が発生する電流を抑制するための抵抗器を有すると、自転車シミュレーション装置を一層廉価に実現することができる。
【００１６】
さらにまた、左右に回動可能なハンドルを備える模擬自転車と、
前記ハンドルの舵角を検出するハンドル操作検出部と、
前記ペダルを漕ぐことによって発生する模擬走行速度と前記舵角とに基づいて情景を表示する表示部とを有すると、一層臨調感のあるシミュレーションが実現される。
【００１７】
前記クランク軸にはワンウェイクラッチが設けられ、前記発電機には前記ワンウェイクラッチを介して一方向の回転のみが伝達されるようにしてもよい。これにより、ワンウェイクラッチと発電機とを接続する動力伝達部の慣性動作の影響を受けることがない。従って、実際の自転車と同様に、ペダリングを減速、停止又は逆回転させたときにペダルを強制回転させるような力が発生せず、違和感のない自然なペダリングが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る自転車シミュレーション装置によれば、発電機を用いることにより、運転者のペダリングに応じた負荷を発生させることができるとともに、自転車シミュレーション装置を小型軽量且つ廉価に実現することができ、しかも負荷によって摩耗する部分がなくメンテナンス性に優れる。
【００１９】
発電機は負荷を発生させるための電力を必要とせず、逆に発電するため省エネルギ化が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る自転車シミュレーション装置について実施例の形態を挙げ、添付の図１〜図１９を参照しながら説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置１０は模擬自転車１２と、該模擬自転車１２の運転に応じた情景を画面１４ａに表示するモニタ１４と、運転者に対して音声指示を与えるとともに模擬音を発生するスピーカ１５と、運転者が乗降する位置に設けられたマットスイッチ１６と、自転車シミュレーション装置１０の全体的な制御を行う主制御部１８とを有する。主制御部１８は模擬自転車１２の前方に配置され、モニタ１４及びスピーカ１５は主制御部１８の上部で模擬自転車１２の運転者から視認性の良い位置に配置されている。
【００２２】
主制御部１８、モニタ１４及びスピーカ１５は４本の支柱２１によって昇降可能に支持されており、運転者の体型に合わせて高さの調整が可能である。モニタ１４は、例えば、ハンドル２８の上部に設けられる小型のものであってもよい。
【００２３】
次に、模擬自転車１２について説明する。以下、模擬自転車１２において左右に１つずつ設けられた機構については、左のものの番号符号に「Ｌ」を付し、右のものの番号符号に「Ｒ」を付すことにより区別して説明する。
【００２４】
模擬自転車１２は、フレーム２０と、該フレーム２０にシートピラーを介して接続されたサドル２４と、フレーム２０のヘッドチューブ２６を支軸として回動可能なハンドル２８と、ヘッドチューブ２６を固定支持するスタンドとしての２本のフロントフォーク２９と、フレーム２０の後端部を支えるバックスタンド３２とを有する。バックスタンド３２の代わりに実際の後輪タイヤを用いてフレーム２０の後端部を支えるようにしてもよい。サドル２４及びハンドル２８は運転者の体型に合わせて高さの調整が可能である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、模擬自転車１２は、クランク軸３４の左右に連結された一対のクランク３６Ｌ及び３６Ｒと、該クランク３６Ｌ及び３６Ｒの先端に設けられたペダル３８Ｌ及び３８Ｒと、クランク軸３４に負荷を加える負荷ユニット４２とを有する。負荷ユニット４２はクランク軸３４を含み、サドル２４の下方の位置設けられ、フレーム２０に固定されている。
【００２６】
さらに、模擬自転車１２は、電気的な機構として、負荷ユニット４２で発生する負荷を調整するための制動指示部４４（図７参照）と、クランク３６Ｌ及び３６Ｒの回転位置を検出するクランク位置検出部４８と、ハンドル２８の舵角θHを検出する舵角センサ（ハンドル操作検出部）５０（図７参照）と、運転者の声を入力するためのマイクロホン５２とを有する。また、模擬自転車１２には、これらの電気的な機構から信号を受信するとともに所定の制御を行うための副制御部５８が設けられており、該副制御部５８と主制御部１８とはリアルタイムの相互通信が可能である。
【００２７】
図２〜図４に示すように、負荷ユニット４２には、クランク軸３４及び発電機７６が設けられている。図４に示すように、クランク軸３４の回転を伝える動力伝達部として、クランク軸３４と平行な第１中間軸７０、第２中間軸７２及び発電機軸７４が設けられており、各軸はそれぞれベアリングで軸支されている。クランク軸３４にはワンウェイクラッチ６９を介して第１駆動ギア３４ａが設けられている。
【００２８】
第１中間軸７０には、第１駆動ギア３４ａと噛合して増速回転される第１従動ギア７０ａと、第２中間軸７２に回転を伝える第２駆動ギア７０ｂとが設けられている。第２中間軸７２には、第２駆動ギア７０ｂと噛合して増速回転される第２従動ギア７２ａと、発電機軸７４に回転を伝える第３駆動ギア７２ｂとが設けられている。発電機軸７４には、第３駆動ギア７２ｂと噛合して増速回転される第３従動ギア７４ａと、発電機７６とが設けられている。
【００２９】
クランク軸３４の回転は、ワンウェイクラッチ６９の作用により、正方向の回転駆動力のみが第１中間軸７０に伝達される。従って、クランク軸３４が逆方向に回転する場合、又は発電機軸７４が慣性により一方向に回転している最中にクランク軸３４の回転を停止又は減速させた場合には、発電機軸７４はクランク軸３４と無関係にその時点の回転状態（一方向への回転又は停止）が維持される。
【００３０】
これにより、ペダリングを減速、停止又は逆回転させたときに、第１中間軸７０、第２中間軸７２及び発電機軸７４の慣性力によってペダル３８Ｌ、３８Ｒが強制的に回転させられることが防止される。また、ペダル３８Ｌ、３８Ｒを逆方向に回転させる場合には、発電機軸７４による負荷や第１中間軸７０、第２中間軸７２及び発電機軸７４の慣性力がなく、極めて軽く回転可能となる。このような特性は、実際の自転車と同様であって現実感が高い。
【００３１】
発電機７６は、汎用の直流モータが発電用に用いられている。発電機７６のプラス端子７６ａ及びマイナス端子７６ｂは副制御部５８に接続されている。第３従動ギア７４ａの近傍には、正面を通過する第３従動ギア７４ａの歯を検出する速度ピックアップ７８が設けられている。
【００３２】
発電機軸７４は実際の自転車における後輪に相当し、副制御部５８において、速度ピックアップ７８の検出信号に基づいて発電機軸７４の回転速度を検出することにより模擬自転車１２における模擬的な走行速度Ｖが得られる。
【００３３】
図５に示すように、副制御部５８における負荷制御部としてのチョッパ回路７７は、コネクタ８０を介して発電機７６のプラス端子７６ａ及びマイナス端子７６ｂと接続されており、プラス端子７６ａ及びマイナス端子７６ｂは、プラスライン８２及びマイナスライン８４と導通している。プラスライン８２は、ＮＰＮ型のトランジスタ８６のコレクタ端子に接続されるとともにダイオード８８によって保護されている。また、プラスライン８２はバイアス抵抗９０を介して電源Ｐに接続されている。マイナスライン８４はグランドＧに接続されている。
【００３４】
トランジスタ８６のベース端子とグランドＧとの間には、保護抵抗９２及び保護コンデンサ９４が設けられ、ベース端子は入力抵抗９６を介してコマンド部９８に接続されている。トランジスタ８６のエミッタ端子はグランドＧに接続されており、エミッタ接地回路を構成する。
【００３５】
コマンド部９８がハイレベルの信号を出力するときトランジスタ８６はオンとなり、発電機７６のプラス端子７６ａとマイナス端子７６ｂはショートする。このとき、クランク軸３４及び発電機軸７４が回転しているとその回転数に応じて発電機７６が発電し、発生した電力が電流として流れて、発電機７６は電流に応じた負荷をクランク軸３４に与えることができる。また、コマンド部９８がローレベルの信号を出力するときトランジスタ８６はオフとなり、発電機７６のプラス端子７６ａとマイナス端子７６ｂは絶縁される。このとき、発電機７６は電流を流すことができず、負荷が発生しない。
【００３６】
実際上、コマンド部９８は、高周波数のＰＷＭ（Pulse With Modulation）波形の信号Ｃｏｍを出力し、そのデューティ比（一周期あたりのオン時間の比）に応じて発電機７６の負荷を調整するチョッパ駆動を行う。具体的には、図６に示すように、所定の判断により軽負荷時であると判断された区間Ｔ１においては、デューティ比を０％とし、中負荷であると判断された区間Ｔ２においては、デューティ比を小さく設定する。また、高負荷であると判断された区間Ｔ３においては、デューティ比を大きく設定する。運転者は、このデューティ比及びペダリングの回転数に応じてペダル３８Ｌ、３８Ｒが重く感じられ、実際の自転車を運転している現実感が得られる。
【００３７】
なお、プラスライン８２がバイアス抵抗９０を介して電源Ｐに接続されていることにより、発電機７６で発生する負荷を軽くすることができるが、必要とされる負荷の大きさに応じて、バイアス抵抗９０を省略してもよい。
【００３８】
負荷ユニット４２によって発生する負荷は制動力としても作用し、負荷ユニット４２は制動手段を兼ねる。負荷ユニット４２では、制動のための摺動部がないことから、機械制動により負荷を発生させる型式では必要としていたブレーキパッド等の部品交換が不要である。
【００３９】
さらに、想定されるギア段が高い場合であってペダル３８Ｌ、３８Ｒを漕いでいるときには、デューティ比を大きく設定することにより運転者に対してペダル３８Ｌ、３８Ｒの操作を重く感じさせることができ、図示しないシフトレバーの操作に基づいて、模擬的なギアチェンジを行うことができる。この場合、ペダル３８Ｌ、３８Ｒを漕いでいないときにはデューティ比を０％とし、不自然な制動が行われないようにするとよい。ペダル３８Ｌ、３８Ｒを漕いでいるか否かは、後述する左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒから得られる信号に基づいて判断することができる。
【００４０】
図７に示すように、制動指示部４４は、ハンドル２８に設けられた２つのブレーキレバー１００Ｌ及び１００Ｒと、ハンドル２８からフロントフォーク２９に渡るブレーキワイヤ１０２ａ、１０２ｂと、弾性的に回転可能なプーリ１０４Ｌ及び１０４Ｒと、回転センサ１０６Ｌ及び１０６Ｒとを有する。ブレーキワイヤ１０２ａとブレーキワイヤ１０２ｂは途中でクロスし、両端がそれぞれブレーキレバー１００Ｌ、１００Ｒ及びプーリ１０４Ｒ、１０４Ｌに接続されている。
【００４１】
ブレーキレバー１００Ｌ及び１００Ｒが引かれていないときには、プーリ１０４Ｌ及び１０４Ｒは凸部１０８Ｌ及び１０８Ｒが上方を向くようにスプリング（図示せず）により弾性付勢されている。このとき、ブレーキレバー１００Ｌ、１００Ｒは、プーリ１０４Ｌ及び１０４Ｒにより弾性付勢されて、ハンドル２８から離間している。
【００４２】
ブレーキレバー１００Ｌ、１００Ｒをハンドル２８の方向へ引くことによりプーリ１０４Ｌ、１０４Ｒは弾性的に回転し、凸部１０８Ｌ及び１０８Ｒは下方を向く。プーリ１０４Ｌ、１０４Ｒは、凸部１０８Ｌ、１０８Ｒがストッパ１１０Ｌ、１１０Ｒに当接するまで回転可能である。
【００４３】
プーリ１０４Ｌ、１０４Ｒの回転角度は回転センサ１０６Ｌ及び１０６Ｒにより検出可能であり、検出された角度信号はそれぞれ副制御部５８へ供給される。副制御部５８では、検知されたプーリ１０４Ｌ及び１０４Ｒの回転角度信号、換言すればブレーキレバー１００Ｌ及び１００Ｒの操作（以下、ブレーキ操作という）の量に応じた信号に基づいて負荷ユニット４２を制御してクランク軸３４に制動力を与える。例えば、プーリ１０４Ｌの回転角度とプーリ１０４Ｒの回転角度の加算値に比例してデューティ比を増大させ、この加算値が最大値となるときに、デューティ比を１００％とする。ブレーキ操作がなされていないときには、デューティ比を０％とする。
【００４４】
制動指示部４４では、ブレーキ操作が回転センサ１０６Ｌ及び１０６Ｒによって電気信号に変換されることから、この操作量が副制御部５８で認識可能であって、これに対応した綿密な処理や調整が可能であるとともに、電気的に駆動される負荷ユニット４２をブレーキとして兼用することができる。
【００４５】
また、舵角センサ５０はヘッドチューブ２６の下端部に設けられており、ハンドル２８を支持するステム２８ａの回動角度を検出する。マイクロホン５２はハンドル２８上に設けられており、運転者の顔に近いことから運転者の声が明瞭に入力される。舵角センサ５０、マイクロホン５２は副制御部５８に接続されており、舵角θBの角度信号及び音声信号を供給する。
【００４６】
図２、図４及び図８に示すように、クランク位置検出部４８は、クランク軸３４の中心から左右等距離位置に設けられた被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒと、左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒとを有する。左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒは、ステー１３３を介してクランク軸３４の近傍に設けられており、検出部の正面近傍をそれぞれ被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒが通過するように配置されている。左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒは、フレーム２０又は所定のケーシングに直接取り付けてもよい。
【００４７】
左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒは、例えば、ホール素子を用いたセンサであり、被検出物である被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒが検出部の正面にあるときにオンとなる。クランク位置検出部４８に左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒを用いることによって、廉価な構成で且つ簡便にクランクの回転位置を検出できる。
【００４８】
被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒは、それぞれクランク軸３４を中心として６０°の扇形の突起である。クランク３６Ｌが下方、クランク３６Ｒが上方をそれぞれ向いているとき、被検出突起１３０Ｌは、図２における鉛直下方から時計方向に４５°の角度（以下、基準角度と呼ぶ）を向き、被検出突起１３０Ｒは、基準角度から１８０°の方向を向くように取り付けられている。
【００４９】
左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒは、基準角度においてそれぞれ被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒを検出可能な位置に設けられている。つまり、左近接センサ１３２Ｌは、クランク軸３４が回転する際、被検出突起１３０Ｌの中心が基準角度を中心として±３０°であるときオンとなり、それ以外のときにはオフとなる。一方、右近接センサ１３２Ｒは、クランク軸３４が回転する際、被検出突起１３０Ｒの中心が基準角度を中心として±３０°であるときオンとなり、それ以外のときにはオフとなる。すなわち、左側のクランク３６Ｌ及びペダル３８Ｌが下方を中心として±３０°であるときに左近接センサ１３２Ｌがオンとなり、右側のクランク３６Ｒ及びペダル３８Ｒが下方を中心として±３０°であるときに右近接センサ１３２Ｒがオンとなる。左近接センサ１３２Ｌ右近接センサ及び１３２Ｒで検出されたオン・オフの信号は副制御部５８に供給される。
【００５０】
また、図８の二点鎖線で示すように、基準角度から時計方向に９０°の位置に被検出突起１３０Ｌを検出する左近接センサ１３３Ｌと、被検出突起１３０Ｒを検出する右近接センサ１３３Ｒを設けるようにしてもよい。これにより、左近接センサ１３３Ｌがオンとなるときに、クランク３６Ｌが水平前方を向いていることを検出することができ、右近接センサ１３３Ｒがオンとなるときに、クランク３６Ｒが水平前方を向いていることを検出することができる。これによって、例えば、画面１４ａに表示される自転車のクランクの画像及び、運転者の足の画像を実際のクランク３６Ｌ及び３６Ｒの角度に応じて段階的に変化させてアニメーションのように表示させることができ、より現実的な画像が得られる。
【００５１】
図１に示すように、マットスイッチ１６は、独立した左スイッチ１５０Ｌと右スイッチ１５０Ｒとからなり、運転者が降車したときにフレーム２０のフロントチューブ２０ａを跨いで両足で踏むことができる位置に配置されている。つまり、左足は左スイッチ１５０Ｌを踏み、右足は右スイッチ１５０Ｒを踏む。左スイッチ１５０Ｌ及び右スイッチ１５０Ｒは踏まれることによってオンとなり、該オンの信号を副制御部５８へ供給する。
【００５２】
図９に示すように、左スイッチ１５０Ｌは、薄いマット状であり、内部には複数の縦電極線１６２と横電極線１６６が交差するように設けられている。左スイッチ１５０Ｌは足で踏むことによって弾性変形し、縦電極線１６２と横電極線１６６がその交差部で接触する。これにより、２本の端子は導通し、オンとなる。また、足を放せば縦電極線１６２と横電極線１６６は離間して、オフとなる。
【００５３】
左スイッチ１５０Ｌの表面には左足の足形と「ＬＥＦＴ」の文字がプリントされている。右スイッチ１５０Ｒは、構造上は左スイッチ１５０Ｌと同じであり、表面に右足の足形と「ＲＩＧＨＴ」の文字がプリントされている。
【００５４】
このように、左スイッチ１５０Ｌ及び右スイッチ１５０Ｒは、運転者の足の荷重を検知する感圧式であるが、運転者が足を着いたことを検知するものであれば、感温式、赤外線式、光学式、静電容量式等のスイッチであってもよい。
【００５５】
図１０に示すように、副制御部５８は、入力インタフェース部１７０と、第１通信部１７４と、負荷制御部としての前記のチョッパ回路７７とを有し、主として、模擬自転車１２の電気的な機構と主制御部１８との間のインタフェース的な作用及び負荷制御作用を奏する。入力インタフェース部１７０は、マイクロホン５２及びの各種センサと接続されており、アナログ信号及びデジタル信号の入力を行う。第１通信部１７４は、主制御部１８との間で各種のデータの授受を行う。
【００５６】
主制御部１８は、模擬運転の状況を設定する状況設定部１８０と、走行状況に応じた演算処理を行う演算処理部１８２と、モニタ１４の表示制御を行う表示制御部１８４と、スピーカ１５の音声出力を行う音声ドライバ１８６と、運転者に対して所定の警告を行う警告部１８８と、マイクロホン５２から入力された音声を認識する音声認識部１９０と、第１通信部１７４との通信制御を行う第２通信部１９２とを有する。
【００５７】
実際上、主制御部１８は制御主体のＣＰＵ（Central Processing Unit）、と記憶部としてのＲＯＭ（Random Access Memory）、ＲＡＭ（Read Only Memory）、ＨＤ（Hard Disk）等を有しており、図１０に示す主制御部１８の各機能部は、ＣＰＵがＨＤに記録されたプログラムを読み込み、該プログラムをＲＯＭ、ＲＡＭ及び所定のハードウェアと協動しながら実行することにより実現される。また、主制御部１８は大容量の記憶部１９４と接続されており、種々のデータの書き込み及び読み取りが可能である。
【００５８】
次に、このように構成される自転車シミュレーション装置１０を用いて、自転車の模擬運転を行う方法について図１１〜図１９を参照しながら説明する。以下の説明は、所定の電源スイッチをオンとして主制御部１８及び副制御部５８を起動した後に主制御部１８と副制御部５８が協動的に行う処理に関するものである。また、主制御部１８の処理と副制御部５８の処理を区別しないで説明し、断りのない限り表記したステップ番号順に処理が実行されるものとする。
【００５９】
図１１のステップＳ１において、マットスイッチ１６がオンとなったか否かを確認する。つまり、マットスイッチ１６の左スイッチ１５０Ｌ又は右スイッチ１５０Ｒの少なくとも一方がオンとなったときにはステップＳ２へ移り、双方ともオフであるときにはステップＳ１で待機する。つまり、運転者がマットスイッチ１６上に立つと、自動的にステップＳ２へ移ることとなり、それまでの間はステップＳ１で待機して所定の省電力モード（例えば、モニタ１４をオフにする）にしておくことができる。
【００６０】
ステップＳ２において、模擬運転を開始し画面１４ａ上に所定の開始画面（図１２参照）を表示する。この開始画面では、停止した自転車の画像と該自転車の横に起立した運転者である人物の画像を表示する。また、この画面１４ａに、「模擬運転を開始します。サドルに座ってペダルを漕いでください。」という文字を表示させ、又は同様の言葉の音声をスピーカ１５から発する（以下、まとめて「指示を行う」という）。さらに、「子供用体験コースはハンドルを左に、大人用体験コースはハンドルを右に操作してください。」という指示を行う。
【００６１】
このように、マットスイッチ１６を踏むことにより模擬運転を自動的に開始することができ、複雑な操作が不要であって違和感なく模擬運転を開始することができる。また、運転者は、画面１４ａ又はスピーカ１５から発せられる指示に従って操作を行えばよく、マニュアル等が不要で容易な操作が可能であり、子供でも模擬運転を行うことができる。
【００６２】
ステップＳ３において、マットスイッチ１６がオフとなったか否かを確認する。つまり、左スイッチ１５０Ｌ又は右スイッチ１５０Ｒの双方がオフとなったときにはステップＳ４へ移り、少なくとも一方がオンであるときにはステップＳ３で待機する。
【００６３】
すなわち、運転者がサドル２４に跨って、マットスイッチ１６から足を離すと、自動的にステップＳ４へ移って、模擬運転における実際の走行を開始することができる。このとき、開始画面を終了するとともに、自転車の画像と該自転車に乗った人物の画像を表示する。
【００６４】
この際、舵角センサθHの信号に基づき、ハンドル２８が左に操作されていると認識される場合には子供用体験コースであって、運転者は子供であると判定される。また、右に操作されていると認識される場合には大人用体験コースであって、運転者は大人であると判定され、それぞれコースに応じた所定のフラグをセットする。子供用体験コースと大人用体験コースとでは、音声認識辞書や模擬走行コースが区別される。
【００６５】
ステップＳ４において、所定の走行条件が成立しているか否かを確認する。走行条件が成立しているときにはステップＳ５の走行モードへ移り、走行条件が不成立であるときにはステップＳ６へ移る。
【００６６】
ステップＳ６において、模擬運転の状況が停止、一時停止又は信号が赤の状況であるか否かを確認する。停止、一時停止又は信号が赤である場合にはステップＳ７の足つきモードへ移り、それ以外の場合にはステップＳ８へ移る。
【００６７】
ステップＳ８において、模擬運転の状況が、横断歩道等の歩行者優先路又は歩道等の歩行者専用路を通過する場合であるか否かを確認する。歩行者優先路又は歩行者専用路を通過する場合には、ステップＳ９の歩行モードへ移り、それ以外の場合にはステップＳ１０へ移る。歩行モードとは、歩行者専用路等で自転車を押し歩くためのモードであり、例えば、他の歩行者等の迷惑とならないような押し歩きを習得するためのモードである。
【００６８】
ステップＳ１０において、模擬運転の状況が自転車を後退させる状況であるか否かを確認する。後退させる場合にはステップＳ１１の後退モードへ移り、それ以外の場合にはステップＳ１２へ移る。後退モードとは、降車した運転者が自転車を押しながら後退するモードであり、例えば、二段階右折で進行方向を変更する際に交差点の停止位置までやや後退する場合や、狭い路地において自転車の前方の模擬障害物に接近しすぎた場合や、駐輪場への自転車の出し入れ時等の後退動作を行うモードである。
【００６９】
ステップＳ１２において、所定の終了条件が成立しているか否かを確認する。終了条件が成立している場合には模擬運転を終了し、条件が不成立である場合にはステップＳ２へ戻り模擬運転を続行する。また、ステップＳ５、Ｓ７及びＳ９の処理の終了後においてもステップＳ２へ戻る。
【００７０】
模擬運転を終了する場合には、ステップＳ１と同様に、マットスイッチ１６がオンとなったか否かを確認する。この場合、マットスイッチ１６がオンとなったことにより、運転者が模擬自転車１２から降車したことを検出することができ、これに基づいて模擬運転を終了し、所定の省電力モード等のスタンバイ状態に戻る。なお、ステップＳ２において、マットスイッチ１６がオフとなった後の所定の期間に、模擬自転車１２の操作が全くなされない場合には、運転者がマットスイッチ１６を一旦踏んだが模擬自転車１２に乗ることなく立ち去ったと考えられることから、この場合においてもスタンバイ状態に戻るとよい。
【００７１】
次に、走行モードについて説明する。走行モードとは、運転者がサドル２４に座りながらペダル３８Ｌ及び３８Ｒを漕ぐとともにハンドル２８を操作して、模擬走行を行うためのモードである。
【００７２】
図１３に示すように、走行モード（図１１のステップＳ５）では、先ず、ステップＳ１０１において、データ入力処理を行う。この入力処理では舵角センサ５０、回転センサ１０６Ｌ、１０６Ｒ、速度ピックアップ７８、左近接センサ１３２Ｌ、右近接センサ１３２Ｒの信号を読み取る。このうち、アナログ信号については所定のＡＤ変換を行い、デジタル化したデータを読み込む。
【００７３】
また、この入力処理では、速度ピックアップ７８から入力されるデータをＦＶ変換して模擬的な走行速度Ｖを求める。この際、想定されるギア段が高いときには、ＦＶ変換により求められた発電機軸７４の回転速度に対してギア段に対応した速度係数を乗算して走行速度Ｖを求める。
【００７４】
さらに、必要に応じて走行距離、最大速度、平均速度、走行時間等を求め、画面１４ａに表示するとよい。さらにまた、必要に応じて左近接センサ１３２Ｌ、右近接センサ１３２Ｒからクランク軸３４の回転数を求めて、画面１４ａに表示してもよい。このクランク軸３４の回転数に応じて、画面１４ａ上の運転者の足の回転速度を変えて表示すると、より現実的な画像が得られる。クランク軸３４の回転数を適当な値に保持することは自転車の長距離走行時において身体的に重要なことであり、クランク軸３４の回転数を画面１４ａ上に表示するとトレーニングの用途として好適である。
【００７５】
走行速度Ｖは、必ずしも速度ピックアップ７８により求められるものでなくても、運転者がペダル３８Ｌ及び３８Ｒを漕ぐことによって発生するパラメータに基づくものであればよく、例えば、クランク軸３４の回転数とブレーキ操作の量を示す回転センサ１０６Ｌ及び１０６Ｒの信号から推定するようにしてもよい。
【００７６】
ステップＳ１０２において、音声認識部１９０の作用下に音声入力処理を行い、マイクロホン５２から入力された運転者の音声を認識する。
【００７７】
ステップＳ１０３において、クランク軸３４に対する負荷制御を行う。この負荷制御では、模擬運転の状況が加速時又は登坂時である場合には負荷を増大させ、平坦走行時又は下り走行時である場合には負荷を軽減させる。また、回転センサ１０６Ｌの信号と回転センサ１０６Ｒの信号の加算値に略比例させて負荷を増大させる。回転センサ１０６Ｌ及び１０６Ｒの信号はブレーキ操作と連動することから、これらのブレーキ操作により負荷が増大して制動作用を奏する。
【００７８】
クランク軸３４に対する負荷制御は、前記のとおりチョッパ回路７７におけるトランジスタ８６の微小時間毎のオン、オフ切換動作により、発電機７６の発電電流が変化することにより行われる。
【００７９】
ステップＳ１０４において、走行状況がコーナリング（曲がり角の走行及びＵターン等を含む）中である場合のコーナ制御を行う。このコーナ制御は、例えば、走行速度Ｖ、バンク角θB及びクランク３６Ｌ又は３６Ｒの向きを考慮して、クランク３６Ｌの先端に設けられたペダル３８Ｌ又はクランク３６Ｒの先端に設けられたペダル３８Ｒが路面と擦れているか否かを判断する処理を行う。ペダル３８Ｌ又は３８Ｒが路面と擦れていると想定される場合には警告を発することにより、運転者に対して不正確な運転をしないように自転車の基礎的な運転方法を習得させることができる。
【００８０】
この警告の方法は選択的にしてもよく、例えば、電子的な警告音を発したり、音声又は文字表示で「ペダルが路面と擦れています。」と知らせるようにしてもよい。また、自転車シミュレーション装置１０をゲーム用として使用する場合には、スコアの減点処理を行うとよい。
【００８１】
ステップＳ１０５においては、所定の条件を調べることにより走行モードを終了するか否かを判断する。続行する場合にはステップＳ１０１へ戻る。
【００８２】
なお、この走行モードの実行中においては、マットスイッチ１６の信号を調べ、走行速度Ｖが０でない走行中に、マットスイッチ１６がオンとなったときには、「走行中に足を着かないでください。」という指示を行うとよい。自転車シミュレーション装置１０の模擬運転を終了する際には、運転者はマットスイッチ１６を踏むだけで足り、特別な操作を行う必要がない。
【００８３】
一方、図１３に示した走行モードの処理とは別に、マルチタスク処理によって表示制御部１８４の処理が同時並行的に実行される。この表示制御部１８４では、走行モードの実行部とデータの授受を行いながら実行され、画面１４ａに表示する情景を変更するための制御を行う。この表示制御では、ステップＳ１０１で求めた走行速度Ｖ及び、舵角センサ５０により検出されるハンドル２８の舵角θHに基づいて画面１４ａに表示する情景をリアルタイムで変更する。
【００８４】
また、画面１４ａに表示される情景の視点は、ステップＳ１０２で得られた音声に基づいて変更され、該音声が「ひだり」であるときには、運転者の左方と想定される情景を表示し、「みぎ」であるときには、右方と想定される情景を表示する。音声が「まえ」であるときには、前方の表示に戻す。
【００８５】
さらに、音声が「うえ」であるときには、斜め後方から鳥瞰視点で前方をみた情景を自転車の画像及び該自転車に搭乗した人物の画像とともに表示させる。音声が「した」であるときには、運転者自身の視点で前方をみた情景を表示させる。音声が「こうほう」（後方）であるときには、後方を走る仮想車両から前方をみた情景を表示させる。
【００８６】
この表示制御部１８４は、足着きモード、歩行モード及び後退モードにおいてもマルチタスクとして同時並行的に実行され、画面１４ａの表示をリアルタイムで行う。
【００８７】
次に、足着きモードについて説明する。足着きモードとは、運転者に対して、一時停止箇所等で停止させるとともに足を路面に着かせて、安全確認等の動作を行わせるためのモードである。
【００８８】
図１４に示すように、足着きモード（図１１のステップＳ７）では、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２において、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２（図１３参照）と同様のデータ入力処理及び音声入力処理を行う。
【００８９】
次いで、ステップＳ２０３において、走行速度Ｖが０であるか否かを確認する。走行速度Ｖが０でないときには、ステップＳ２０４において警告処理を行い、その後ステップＳ２０１へ戻る。つまり、走行速度Ｖが０となるまでステップＳ２０１〜Ｓ２０４を連続的に行いながら待機する。走行速度Ｖが０であるときには次のステップＳ２０５へ移る。
【００９０】
ステップＳ２０４における警告処理とは、例えば、「ブレーキをかけて停止して下さい。」等の指示を行う。また、模擬運転の状況が、交差点等における停止線をオーバしたと判断されたときには、より高レベルの警告として、大きい音量の警告や、より強調された表示の警告を行い、又は模擬運転を中断するようにしてもよい。
【００９１】
ステップＳ２０５において、ステップＳ１と同様に、マットスイッチ１６がオン（つまり、左スイッチ１５０Ｌ、右スイッチ１５０Ｒの少なくとも一方がオン）となったか否かを確認する。マットスイッチ１６がオンとなったときにはステップＳ２０７へ移り、オフであるときにはステップＳ２０８へ移る。
【００９２】
ステップＳ２０６において、表示制御部１８４により自転車の画像と該自転車のサドルに着座したまま路面に足を着いた人物の画像（図１５参照）を画面１４ａに表示する。また、画面１４ａに「左右の安全確認をして下さい。」という指示を行う。
【００９３】
このステップＳ２０６では、例えば、確実に左右を確認させるために、運転者に「左」、「右」と発声させるようにしてもよい。この場合、音声を音声認識部１９０で認識し、一時停止箇所における左右の画像を画面１４ａに表示させ、これらの画像に接近する車両が表示されているときには、再発進を禁止するようにするとよい。
【００９４】
ステップＳ２０７において、足着きモードが解除されたか否かを確認し、非解除であるときにはステップＳ２０１へ戻り足着きモードの処理を続行し、解除されたときには足着きモードの処理を終了する。足着きモードは、例えば、模擬運転の状況上、信号が赤から青に変わったとき、又は、左右の安全確認が確実になされたときに解除される。
【００９５】
一方、ステップＳ２０８では、走行速度が０となっているが運転者が足を着いていない状態であり、マットスイッチ１６の信号に基づいて足着き警告を行う。このように足着き警告を行うことにより、減速するだけ、又は一瞬停止して足を着かずに再発進するようなことを抑制して、一時停止の標識のある箇所では足を着いて確実に停止することを習得することができる。
【００９６】
この足着き警告は、図１６に示すように、表示制御部１８４において、自転車及び自転車に搭乗した人物が傾斜する画像を画面１４ａに表示させ、「警告」、「完全に停止して足を着いて下さい。」等の指示を行うとよい。この場合、運転者がマットスイッチ１６に足をついたときには、自転車の画像を正立させて警告を解除する（図１５参照）。
【００９７】
ステップＳ２０９において、ステップＳ２０７と同様に、足着きモードが解除されたか否かを確認し、解除されたときには足着きモードの処理を終了し、非解除であるときにはステップＳ２０５へ戻る。
【００９８】
上記したように、本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置１０によれば、ペダル３８Ｌ、３８Ｒを漕ぐことによって発電機７６が回転、発電し、得られた電力は副制御部５８に供給され、想定されている状況（走行路の傾斜やブレーキ操作）やモードに応じて、チョッパ回路７７により抑制されながら電流として通電される。従って、運転者のペダリングに応じた負荷を発生させることができる。また、発電機７６は汎用の小型のモータであることから、自転車シミュレーション装置１０を小型軽量且つ廉価に実現することができる。
【００９９】
発電機７６は、負荷によって摩耗する部分がなくメンテナンス性に優れ、しかも、機械的騒音の少ない静粛な運転が可能である。
【０１００】
さらに、発電機７６は負荷を発生させるための電力が不要であり、逆に発電するため省エネルギ化が図られる。発電した電力は所定の二次電池等に蓄えることによりモニタ１４、主制御部１８、副制御部５８等に供することができる。また、発電機７６で発生する負荷は制動手段を兼ねるため、摩擦式ブレーキ機構が不要である。
【０１０１】
クランク軸３４の回転は増速されて発電機７６に伝達されている。発電機７６が発生するトルクは回転数に応じて増大することから、発電機７６は小型で廉価のもので足り、負荷ユニット４２の小型軽量化が図られる。
【０１０２】
また、発電機７６は、クランク軸３４の後斜め下方に設けられており、サドル２４下のデッドスペースが有効に利用されるとともに、運転者の視界に入ることがなく違和感を与えることがない。クランク軸３４の回転は歯車機構である第１中間軸７０、第２中間軸７２及び発電機軸７４により発電機７６に伝達されており、クランク軸３４と発電機７６との距離が近く設定され、しかも回転を伝達するための後輪が不要であることから、チェーン等の遠距離用動力伝達手段が不要でコンパクト且つ廉価である。負荷ユニット４２内においては、駆動力の伝達機構に歯車機構を用いているため、チェーンを用いる場合の伸び調整が不要で、メンテナンス性に優れる。
【０１０３】
次に、前記のチョッパ回路７７に代えて用いられる負荷制御部としてのコンデンサ制御回路２００（図１７参照）及び抵抗制御回路２１０（図１９参照）について説明する。
【０１０４】
図１７に示すように、コンデンサ制御回路２００は、コネクタ８０を介して発電機７６のプラス端子７６ａ及びマイナス端子７６ｂと接続されており、プラス端子７６ａ及びマイナス端子７６ｂは、プラスライン８２及びマイナスライン８４と導通している。プラスライン８２は大容量コンデンサ２０２を介してグランドＧに接続され、マイナスライン８４は直接的にグランドＧに接続されている。つまり、プラス端子７６ａとマイナス端子７６ｂとの間に大容量コンデンサ２０２が接続されている。このように、コンデンサ制御回路２００は、プログラム動作する部分がなく、しかも部品点数が少ない簡便且つ廉価な回路である。
【０１０５】
コンデンサ制御回路２００を負荷制御部として用いる場合には、図１８に示すように、漕ぎだし時の時刻ｔ０においては大容量コンデンサ２０２は放電されており、充電電圧Ｖｃは略０であって大電流が通電可能である。従って、時刻ｔ０においてペダル３８Ｒ、３８Ｌに発生する負荷Ｌは大きい。ペダル３８Ｒ、３８Ｌを漕ぎ始めると充電電圧Ｖｃは一次遅れ応答の波形で上昇し、漕ぐ力が一定であるときには、次第に一定値に収束する。このとき、負荷Ｌは充電電圧Ｖｃと同じ波形に沿って減少し、ペダル３８Ｒ、３８Ｌは軽く感じられるようになる。すなわち、コンデンサ制御回路２００によれば、実際の自転車と同様に、漕ぎ出しの加速時にはペダル３８Ｒ、３８Ｌが重く感じられ、加速するにともなって次第にペダル３８Ｒ、３８Ｌが軽く感じられるようになり、より現実感が得られる。
【０１０６】
また、ペダル３８Ｒ、３８Ｌを漕ぐことを停止した時刻ｔ１以降は、大容量コンデンサ２０２に充電された電力は、発電機７６内のコイルに流れ込んで次第に放電する。この放電にともなって、充電電圧Ｖｃは減少し、再びペダル３８Ｒ、３８Ｌを漕ぎ始めるときの負荷Ｌが大きくなる。
【０１０７】
なお、図１８における負荷Ｌの軸は上方が小となるように設定している。また、充電電圧Ｖｃを計測して定数倍し、模擬的な走行速度Ｖとして用いてもよい。
【０１０８】
次に、抵抗制御回路２１０について説明する。図１９に示すように、抵抗制御回路２１０は、コネクタ８０を介して発電機７６のプラス端子７６ａ及びマイナス端子７６ｂと接続されており、プラス端子７６ａ及びマイナス端子７６ｂは、プラスライン８２及びマイナスライン８４と導通している。プラスライン８２は、第１負荷抵抗２１２を介して第１スイッチング素子２１４の開閉部２１４ａの一端に接続されるとともに、第２負荷抵抗２１６を介して第２スイッチング素子２１８の開閉部２１８ａの一端に接続されている。開閉部２１４ａ及び２１８ａの他端はグランドＧに接続されている。第１スイッチング素子２１４及び第２スイッチング素子２１８は、それぞれコマンド部２２０に接続されており、該コマンド部２２０の作用下に開閉部２１４ａ及び２１８ａが開閉される。第１負荷抵抗２１２の抵抗値は第２負荷抵抗２１６の抵抗値より大きい値に設定されている。第１スイッチング素子２１４及び第２スイッチング素子２１８は、例えば、リレーを挙げることができる。
【０１０９】
抵抗制御回路２１０を負荷制御部として用いる場合には、ペダル３８Ｒ、３８Ｌを漕ぎだす際に、コマンド部２２０の作用下に第１開閉部２１４ａ及び第２開閉部２１８ａをそれぞれ閉じておき、発電機７６で発生した電流が第１負荷抵抗２１２及び第２負荷抵抗２１６を通ってグランドＧに流れるようにする。これにより、大電流が通電可能であって、ペダル３８Ｒ、３８Ｌに発生する負荷は大きくなる。
【０１１０】
次に、第１開閉部２１４ａを開き、第２負荷抵抗２１６のみを通電可能とすることにより通電容量をやや抑制し、負荷を減少させる。
【０１１１】
次いで、第１開閉部２１４ａを閉じるとともに、第２開閉部２１８ａを開き、第１負荷抵抗２１２のみを通電可能とする。第１負荷抵抗２１２の抵抗値は第２負荷抵抗２１６の抵抗値より大きいため、通電容量がさらに抑制され、負荷はより減少する。
【０１１２】
さらに、第１開閉部２１４ａ及び第２開閉部２１８ａをそれぞれ開き、プラスライン８２とグランドＧとを遮断する。これにより、通電がなくなり負荷は非常に軽くなる。結局、抵抗制御回路２１０によれば、漕ぎ始め時から負荷は段階的に減少してペダル３８Ｒ、３８Ｌが次第に軽く感じられるようになり、実際の自転車と略同じ負荷変動が得られる。また、抵抗制御回路２１０は、抵抗やリレー等の汎用部品によって簡便且つ廉価に構成可能である。
【０１１３】
抵抗制御回路２１０では２つの負荷抵抗を設けているが、ｎ個の負荷抵抗とそれに対応するスイッチング素子とを設け、組合せにより２n通りの通電状態を実現し、負荷をより細かく制御してもよい。
【０１１４】
負荷制御部は、チョッパ回路７７（図５参照）、コンデンサ制御回路２００（図１７参照）及び抵抗制御回路２１０（図１９参照）に限らず、例えば、これらの回路を組合せた複合的な回路にしてもよい。
【０１１５】
自転車シミュレーション装置１０で模擬運転上の対象となる自転車は、三輪式自転車又はモータアシストサイクル等でもよく、少なくともハンドル、ペダル及びクランク等の自転車の基礎的構成部分を有するものであればよい。
【０１１６】
発電機７６は直流モータに限らず、例えば、三相交流モータを用いてもよい。
【０１１７】
本発明に係る自転車シミュレーション装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置の斜視図である。
【図２】模擬自転車の拡大一部断面側面図である。
【図３】負荷ユニットの一部断面側面図である。
【図４】負荷ユニットの図３におけるＩＶ−ＩＶ視断面図である。
【図５】チョッパ回路の回路図である。
【図６】チョッパ回路におけるコマンド部の信号のタイムチャートである。
【図７】模擬自転車の正面図である。
【図８】駆動力伝達部の模式斜視図である。
【図９】左スイッチの平面図である。
【図１０】自転車シミュレーション装置の電気的構成部分のブロック図である。
【図１１】自転車シミュレーション装置を用いて、自転車の模擬運転を行う方法のメインルーチンのフローチャートである。
【図１２】開始画面を示す図である。
【図１３】走行モードのフローチャートである。
【図１４】足着きモードのフローチャートである。
【図１５】足着きモード中で、一時停止をしている状態を示す画面上の表示である。
【図１６】足着きモード中の警告を示す画面上の表示である。
【図１７】コンデンサ制御回路の回路図である。
【図１８】大容量コンデンサ充電電圧のタイムチャートである。
【図１９】抵抗制御回路の回路図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０…自転車シミュレーション装置 １２…模擬自転車
１４…モニタ １４ａ…画面
１６…マットスイッチ １８…主制御部
２４…サドル ２８…ハンドル
３４…クランク軸 ３６Ｌ、３６Ｒ…クランク
３８Ｌ、３８Ｒ…ペダル ４２…負荷ユニット
５０…舵角センサ ５２…マイクロホン
５８…副制御部 ６９…ワンウェイクラッチ
７０、７２…中間軸 ７０ａ、７２ａ、７４ａ…従動ギア
３４ａ、７０ｂ、７２ｂ…駆動ギア ７４…発電機軸
７６…発電機 ７７…チョッパ回路
７８…速度ピックアップ ２００…コンデンサ制御回路
２０２…大容量コンデンサ ２１０…抵抗制御回路
２１２、２１６…負荷抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端にペダルが設けられ、クランク軸の左右に連結された一対のクランクと、
前記クランク軸と動力伝達部により連結され、前記ペダルを漕ぐことによって回転する発電機と、
前記発電機が回転して発生する電流を抑制しながら通電させる負荷制御部と、
を有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項２】
請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、
前記動力伝達部は、前記クランク軸の回転を増速して前記発電機に伝達することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の自転車シミュレーション装置において、
前記発電機は、前記クランク軸の後斜め下方に設けられ、前記動力伝達部は歯車機構により構成されていることを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の自転車シミュレーション装置において、
前記負荷制御部は電流を制御するチョッピング回路を有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の自転車シミュレーション装置において、
前記負荷制御部は、前記発電機が発生する電流により充電されるコンデンサを有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の自転車シミュレーション装置において、
前記負荷制御部は、前記発電機が発生する電流を抑制するための抵抗器を有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の自転車シミュレーション装置において、
左右に回動可能なハンドルを備える模擬自転車と、
前記ハンドルの舵角を検出するハンドル操作検出部と、
前記ペダルを漕ぐことによって発生する模擬走行速度と前記舵角とに基づいて情景を表示する表示部と、
を有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の自転車シミュレーション装置において、
前記クランク軸にはワンウェイクラッチが設けられ、前記発電機には前記ワンウェイクラッチを介して一方向の回転のみが伝達されることを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項１】
先端にペダルが設けられ、クランク軸の左右に連結された一対のクランクと、
前記クランク軸と動力伝達部により連結され、前記ペダルを漕ぐことによって回転する発電機と、
前記発電機が回転して発生する電流を抑制しながら通電させる負荷制御部と、
を有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項２】
請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、
前記動力伝達部は、前記クランク軸の回転を増速して前記発電機に伝達することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の自転車シミュレーション装置において、
前記発電機は、前記クランク軸の後斜め下方に設けられ、前記動力伝達部は歯車機構により構成されていることを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の自転車シミュレーション装置において、
前記負荷制御部は電流を制御するチョッピング回路を有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の自転車シミュレーション装置において、
前記負荷制御部は、前記発電機が発生する電流により充電されるコンデンサを有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の自転車シミュレーション装置において、
前記負荷制御部は、前記発電機が発生する電流を抑制するための抵抗器を有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の自転車シミュレーション装置において、
左右に回動可能なハンドルを備える模擬自転車と、
前記ハンドルの舵角を検出するハンドル操作検出部と、
前記ペダルを漕ぐことによって発生する模擬走行速度と前記舵角とに基づいて情景を表示する表示部と、
を有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の自転車シミュレーション装置において、
前記クランク軸にはワンウェイクラッチが設けられ、前記発電機には前記ワンウェイクラッチを介して一方向の回転のみが伝達されることを特徴とする自転車シミュレーション装置。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−９１２３０（Ｐ２００６−９１２３０Ａ）
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７４６０６（Ｐ２００４−２７４６０６）
【出願日】平成１６年９月２２日（２００４．９．２２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２２日（２００４．９．２２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
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