特開 2023-143022 シフト装置及びドライビングシミュレータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023143022

(43)【公開日】2023-10-06

(54)【発明の名称】シフト装置及びドライビングシミュレータ

(51)【国際特許分類】

   G09B 9/04 20060101AFI20230928BHJP

【ＦＩ】

G09B9/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022050208

(22)【出願日】2022-03-25

(71)【出願人】

【識別番号】502391666

【氏名又は名称】株式会社アクセス

(74)【代理人】

【識別番号】100128277

【弁理士】

【氏名又は名称】專徳院 博

(72)【発明者】

【氏名】松田 利之

(57)【要約】

【課題】実車に近い操作感が得られるシフト装置及びドライビングシミュレータを提供する。
【解決手段】多段変速が可能な、ドライビングシミュレータ用のシフト装置１であって、シフトレバー３０の操作に伴い各速段に対応したポジションに移動するスライダー４０と、前記スライダー４０が前記ポジションに移動するときに接触することで前記シフトレバー３０に負荷を加える負荷手段７０と、運転状態に対応した負荷を与えるように前記負荷手段６０を制御する制御手段と、を備え、前記負荷手段７０は、各速段毎に独立して設けられ、前記制御手段は、各速段毎に前記負荷手段を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

多段変速が可能な、ドライビングシミュレータ用のシフト装置であって、
シフトレバーの操作に伴い各速段に対応したポジションに移動するスライダーと、
前記スライダーが前記ポジションに移動するときに接触することで前記シフトレバーに負荷を加える負荷手段と、
運転状態に対応した負荷を与えるように前記負荷手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記負荷手段は、各速段毎に独立して設けられ、
前記制御手段は、各速段毎に前記負荷手段を制御することを特徴とするシフト装置。

【請求項2】

前記負荷手段は、各速段毎に、一端が支持軸で回動自在に支持され前記支持軸近傍に爪を備えるレバーと、前記レバーの他端に連結し、前記制御手段の指令に基づき前記レバーの他端に下向きの荷重を加える荷重付与手段と、を備え、
前記スライダーは、上面に前記レバーに設けられた爪が嵌り込む係止溝を備える係止部を有し、
前記スライダーは、シフトチェンジに伴い前記係止部が前記レバーを押し上げ、前記爪が前記係止溝に嵌り込みシフトチェンジが完了することを特徴とする請求項１に記載のシフト装置。

【請求項3】

前記荷重付与手段が、前記レバーの他端に取付けられた弾性体と、前記弾性体に連結し前記弾性体を下向きに引張るサーボモータとで構成され、
又は前記荷重付与手段が、前記レバーの他端に取付けられ前記レバーの他端に下向きの荷重を加えるシリンダ又はボールねじであることを特徴とする請求項２に記載のシフト装置。

【請求項4】

さらに前記スライダーの位置を検出するセンサーを備え、
前記運転状態は、前記スライダーの位置と、下記（Ａ）群のいずれか一種又は２種以上と、であり、
前記制御手段は、前記ドライビングシミュレータから下記（Ａ）群のデータを受信することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシフト装置。
（Ａ）車両スピード，クラッチの位置，エンジン回転数，加速度・減速度，アクセル・ブレーキの開度

【請求項5】

少なくとも車体、ハンドル、アクセル、ブレーキ、クラッチ、座席、動作を制御するコンピュータ及び請求項１から４のいずれか１項に記載のシフト装置を備え、乗物の運転を模擬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6】

前記コンピュータは、前記運転状態からシフトチェンジが無理であると判断すると、シフトチェンジが不能となる負荷を与えるように前記制御手段を制御することを特徴とする請求項５に記載のドライビングシミュレータ。

【請求項7】

さらに前記車体を振動させるバイブレータ及び音発生手段を備え、
前記コンピュータは、前記運転状態からシフトチェンジが無理であると判断すると、シフトチェンジが不能となる負荷を与えるように前記負荷手段を制御し、さらに前記バイブレータ及び音発生手段を動作させることを特徴とする請求項５に記載のドライビングシミュレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車の手動シフト操作を模擬的に再現するシフト装置及び乗物の運転を模擬的に再現するドライビングシミュレータに関する。

【背景技術】

【0002】

乗物に搭乗した状態を模擬するシミュレータが、操縦訓練やアミューズメントなどの目的で広く用いられている。シミュレータの例として、自動車に搭乗した状態を模擬するものであって、搭乗時に座席に伝わる振動や座席の姿勢を模擬するようなシミュレータ（例えば特許文献１参照）、ブレーキペダルなどペダルの挙動を模擬的に再現可能なドライブシミュレータが知られている（例えば特許文献２参照）。

【0003】

またマニュアルトランスミッションに用いられるシフトチェンジ動作を模擬した、滑らかな操作性を再現可能な操作性の高いアクチュエータ、さらに該アクチュエータを搭載しユーザに対して所望の操作感覚を提供可能な操作感覚シミュレータがある（例えば特許文献３参照）。シフトチェンジ動作を模擬したシフト装置、さらにはそれを備えるドライブシミュレータについては、特許文献３以外にも数多く出願されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－２１２２３６号公報

【特許文献2】特開２０２０－１３４８９１号公報

【特許文献3】特開２０１４－４８８７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

今日、ドライビングシミュレータに対してはより実車に近い状態を模擬したいとの要求が高く、シフトチェンジ動作及びそれを行うシフト装置についても同様である。特許文献３に記載のアクチュエータ等を含め、これまでにもより実車に近い状態を模擬するシフト装置が提案されているが十分とは言い難く改善の余地がある。

【0006】

本発明の目的は、実車に近い操作感が得られるシフト装置及びドライビングシミュレータを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、多段変速が可能な、ドライビングシミュレータ用のシフト装置であって、シフトレバーの操作に伴い各速段に対応したポジションに移動するスライダーと、前記スライダーが前記ポジションに移動するときに接触することで前記シフトレバーに負荷を加える負荷手段と、運転状態に対応した負荷を与えるように前記負荷手段を制御する制御手段と、を備え、前記負荷手段は、各速段毎に独立して設けられ、前記制御手段は、各速段毎に前記負荷手段を制御することを特徴とするシフト装置である。

【0008】

本発明に係るシフト装置において、前記負荷手段は、各速段毎に、一端が支持軸で回動自在に支持され前記支持軸近傍に爪を備えるレバーと、前記レバーの他端に連結し、前記制御手段の指令に基づき前記レバーの他端に下向きの荷重を加える荷重付与手段と、を備え、前記スライダーは、上面に前記レバーに設けられた爪が嵌り込む係止溝を備える係止部を有し、前記スライダーは、シフトチェンジに伴い前記係止部が前記レバーを押し上げ、前記爪が前記係止溝に嵌り込みシフトチェンジが完了することを特徴とする。

【0009】

本発明に係るシフト装置において、前記荷重付与手段が、前記レバーの他端に取付けられた弾性体と、前記弾性体に連結し前記弾性体を下向きに引張るサーボモータとで構成され、又は前記荷重付与手段が、前記レバーの他端に取付けられ前記レバーの他端に下向きの荷重を加えるシリンダ又はボールねじであることを特徴とする。

【0010】

本発明に係るシフト装置は、さらに前記スライダーの位置を検出するセンサーを備え、前記運転状態は、前記スライダーの位置と、下記（Ａ）群のいずれか一種又は２種以上と、であり、前記制御手段は、前記ドライビングシミュレータから下記（Ａ）群のデータを受信することを特徴とする。
（Ａ）車両スピード，クラッチの位置，エンジン回転数，加速度・減速度，アクセル・ブレーキの開度

【0011】

本発明は、少なくとも車体、ハンドル、アクセル、ブレーキ、クラッチ、座席、動作を制御するコンピュータ及び前記シフト装置を備え、乗物の運転を模擬することを特徴とするドライビングシミュレータである。

【0012】

本発明に係るドライビングシミュレータにおいて、前記コンピュータは、前記運転状態からシフトチェンジが無理であると判断すると、シフトチェンジが不能となる負荷を与えるように前記制御手段を制御することを特徴とする。

【0013】

本発明に係るドライビングシミュレータは、さらに前記車体を振動させるバイブレータ及び音発生手段を備え、前記コンピュータは、前記運転状態からシフトチェンジが無理であると判断すると、シフトチェンジが不能となる負荷を与えるように前記負荷手段を制御し、さらに前記バイブレータ及び音発生手段を動作させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、実車に近い操作感が得られるシフト装置及びドライビングシミュレータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態のシフト装置１の斜視図である。

【図2】本発明の第１実施形態のシフト装置１の構成を説明するため模式図である。

【図3】本発明の第１実施形態のシフト装置１の構成を説明するための図であって、上支持台２０を取外して見た平面図である。

【図4】本発明の第１実施形態のシフト装置１のスライダー４０廻りの構成を説明するための図である。

【図5】本発明の第１実施形態のシフト装置１の負荷手段７０回りの構成を説明するための斜視図である。

【図6】本発明の第１実施形態のシフト装置１の負荷手段７０回りの構成を説明するための図である。

【図7】本発明の第１実施形態のシフト装置１の負荷手段７０回りの構成を説明するための図である。

【図8】本発明の第２実施形態のドライビングシミュレータ２の全体構成図である。

【図9】本発明の第２実施形態のドライビングシミュレータ２のドライビングユニット２０１の斜視図である。

【図10】本発明の第１実施形態のシフト装置１の他の負荷手段１００の構成を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１及び図２は、本発明の第１実施形態のシフト装置１の斜視図及び構成を説明するため模式図である。図２に記載のシフト方向及びセレクト方向は、スライダー４０の移動方向を示す。図３は、本発明の第１実施形態のシフト装置１の構成を説明するための図であって上支持台２０を取外して見た平面図である。図４は、本発明の第１実施形態のシフト装置１のスライダー４０廻りの構成を説明するための図である。図５、図６及び図７は、本発明の第１実施形態のシフト装置１の負荷手段７０回りの構成を説明するための図である。

【0017】

図及び明細書中のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、３次元直交座標のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と一致し、Ｘ（Ｘ軸）方向、Ｙ（軸）方向、Ｚ(軸)方向は、３次元直交座標のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向と一致する。また明細書中、＋Ｘ方向は図中に示されたＸ軸の矢印の方向を意味し、－Ｘ方向とは図中に示されたＸ軸の矢印と反対方向を意味する。＋Ｙ方向、－Ｙ方向、＋Ｚ方向、－Ｚ方向についても同様である。

【0018】

本発明の第１実形形態のシフト装置１は、第２実施形態に示すようなドライビングシミュレータ２に搭載・使用される、多段変速が可能なＨ型シフトパターンを有するシフト装置であり、本実施形態のシフト装置１は、最高変速段が６速である。

【0019】

シフト装置１は、基台１０と、シフトレバー３０と、シフトレバー３０に連結するスライダー４０と、スライダー４０が各速段に対応したポジションに移動するときに負荷を付与する負荷手段７０と、を有する。シフト装置１は、セレクト方向がＺ軸に平行、シフト方向がＸ軸に平行である。図１において左は－Ｘ方向、右は＋Ｘ方向である。前は－Ｚ方向、後は＋Ｚ方向である。

【0020】

基台１０は、長方体形状のブロック状の部材であり、中央部にスライダー４０を収納する収容部１２、左右には収容部１２につながる、負荷手段７０を構成するレバー７１を格納する格納部１４を備える。基台１０は、中心線Ｃに対して左右対称であり、収容部１２及び格納部１４は、中心線Ｃに対して左右対称に設けられている（図２参照）。収容部１２は、基台１０の中央に長方体状の凹部を設けるかたちで形成されている。

【0021】

格納部１４は、基台１０の左右にそれぞれ４個並列するように設けられている。格納部１４は、Ｘ軸方向に伸びる細長い凹部であり、各格納部１４は、同一の形状からなる。格納部１４は、基台１０の上面１１及び収容部１２に臨み、隣合う格納部１４の間には互いを仕切る隔壁１５が設けられている。隔壁１５は、先端部１６が傾斜面１７となっており、左側の隔壁１５は、平面視において－Ｚ方向が長く、右側の隔壁１５は、平面視において＋Ｚ方向が長くなっている。隔壁１５の先端に傾斜面１７を設け、本実施形態のように傾斜面１７を配置することでシフトチェンジの際のスライダー４０の移動がスムーズになる。

【0022】

本実施形態のシフト装置１は、最高変速段が６速であり、それに対応してレバー７１も左右にそれぞれ３個配置され、左右前部の格納部１４は予備となっている。予備の格納部１４は、７速に対応するポジションとして１～６速と同様にレバー７１を配置してもよく、またリバースのポジションとしてもよい。

【0023】

基台１０の上部には、シフトレバー３０を支持する上支持台２０が取り付けられている。上支持台２０は、側面視がコ字状の板材であり、基台１０の前面、後面に固定されている。上支持台２０の上面２１には、中心にシフトレバー３０が挿通する貫通孔２２が設けられ、貫通孔２２の上部には、貫通孔２２を塞ぐようにシフトレバー３０を回動自在に支持する球面滑り軸受３５が取付けられている。

【0024】

基台１０の下部には、負荷手段７０を構成するサーボモータ８５を支持する下支持台２５が取り付けられている。下支持台２５は、正面視がコ字状の板材であり、両側壁の上部を底面と平行に外側に屈曲させ基台１０の底面に固定されている。

【0025】

シフトレバー３０は、円柱状の部材であり、中間部が球面滑り軸受３５を介して上支持台２０に取付けられている。球面滑り軸受３５を介して上支持台２０に取付けられたシフトレバー３０は、球面滑り軸受３５を起点に回動することができる。シフトレバー３０の上部にはノブ３３が取付けられ（図９参照）、シフトレバー３０の下端３２にはスライダー４０と連結するロッドエンドベアリング３７が取付けられている。

【0026】

スライダー４０は、矩形の基部４１と、基部４１から左右にそれぞれ伸びる一対の係止部４４とを有し、シフトチェンジに伴い、ガイド手段により案内され各速段に対応したポジションに移動する。基部４１の中心にはロッドエンドベアリング３７のピン３８が挿通するピン挿通孔４２が設けられ、ここにピン３８が挿通され、スライダー４０とシフトレバー３０とがロッドエンドベアリング３７を介して連結される。左右の係止部４４の上面には、中央から基部４１の近傍にかけてレバー７１の爪７５が嵌り込む係止溝４６が設けられている。

【0027】

スライダー４０の左右の係止部４４の先端部４５の間隔は、基台１０に設けられた左右の隔壁１５の先端部１６の間隔よりも狭く設定されているため、スライダー４０は、ニュートラル状態において、セレクト方向に自在に移動することができる。

【0028】

ガイド手段は、スライダー４０をセレクト方向に案内する第１ガイド手段５１と、スライダー４０をシフト方向に案内する第２ガイド手段６０とを有する。

【0029】

第１ガイド手段５１は、矩形の第１スライドベース５２と、第１スライドベース５２をスライド自在に支持する一対の第１ガイドレール５５とを備える。第１ガイドレール５５は、間隔をあけて、基台１０の収容部１２の底面にセレクト方向に平行に固定されている。第１スライドベース５２は、底部に第１ガイドレール５５に嵌り込む凹部５３を有し、凹部５３が第１ガイドレール５５に嵌り込み、セレクト方向に進退自在である。

【0030】

第１スライドベース５２には、セレクト方向に伸びる一対のガイドパイプ５７が挿通され、一方のガイドパイプ５７には、第１スライドベース５２を挟み前後に圧縮コイルばね５８が挿通されている。第１スライドベース５２は、ガイドパイプ５７に対して進退自在である。第１スライドベース５２を挟むように設けられた圧縮コイルばね５８は、第１スライドベース５２をニュートラル位置に自動復帰させる手段である。

【0031】

第２ガイド手段６０は、矩形の第２スライドベース６２と、第２スライドベース６２をスライド自在に支持する第２ガイドレール６５とを備える。第２ガイドレール６５は、第１スライドベース５２の上面にシフト方向に平行に取付けられている。第２スライドベース６２は、底部に第２ガイドレール６５に嵌り込む凹部を有し、凹部が第２ガイドレール６５に嵌り込み、シフト方向に進退自在である。

【0032】

第２スライドベース６２には、第２スライドベース６２をニュートラル位置に戻すための自動復帰手段（図示を省略）が設けられている。

【0033】

スライダー４０は、基部４１が第２スライドベース６２に載置・固定され、第２スライドベース６２と一体的に移動する。また第２ガイドレール６５が第１スライドベース５２に固定されているため、スライダー４０は、第１スライドベース５２と一体的に移動する。

【0034】

スライダー４０には、セレクト方向の位置を検知する第１位置センサー９１と、シフト方向の位置を検知する第２位置センサー（スライドボリューム）９２とが取付けられ、この２つのセンサーでスライダー４０の位置が検知される。第１位置センサー９１及び第２位置センサー９２は、コントローラ９０と接続し、スライダー４０の位置情報は、コントローラ９０に送られる。スライダー４０の位置情報は、シフトレバー３０の位置情報でもある。

【0035】

負荷手段７０は、シフトチェンジに伴いシフトレバー３０に負荷を与える手段であり、格納部１４に位置するレバー７１と、レバー７１の端部に下向きの荷重を加える荷重付与手段８０と、を備える。負荷手段７０は、各速段毎に独立して設けられており、コントローラ９０からの指令によりシフトレバー３０に対し、運転状態に対応した負荷を与える。本実施形態において、荷重付与手段８０は、レバー７１の他端７３に下向きに取付けられた引張コイルばね８１と引張コイルばね８１を下向きに引張るサーボモータ８５とを主に構成される。

【0036】

レバー７１は、肉厚で細長い板状の部材であり、一端７２に挿通孔を有し、挿通孔が基台１０に固定された支持軸７７に摺動自在に挿通され、長手方向がシフト方向と平行に配置されている。支持軸７７は、基台１０の収容部１２の外周縁の上部にセレクト方向に平行に設置されている。レバー７１の他端７３は、格納部１４から突出しており、ここに引張コイルばね８１が接続されている。レバー７１の一端７２の近傍の底面には、スライダー４０の係止溝４６に嵌り込む爪７５が設けられている。

【0037】

サーボモータ８５は、取付座８８を介して下支持台２５に固定されている。サーボモータ８５は、回転軸の先端に回転軸に直交する棒部材８７を備え、引張コイルばね８１は、一端がレバー７１の他端７３に、他端が棒部材８７に連結されている。サーボモータ８５が稼働し、棒部材８７とレバー７１との距離が大きくなるに従ってレバー７１に加わる負荷が大きくなる。逆に棒部材８７とレバー７１との距離がある限定を超えて小さくなると、レバー７１には下向きの負荷が作用しなくなる。

【0038】

コントローラ９０は、ドライビングシミュレータのコンピュータから指令を受け、サーボモータ８５を制御し、シフトレバー３０に加える負荷を調節するとともに、スライダー４０（シフトレバー３０）の位置をドライビングシミュレータのコンピュータに送信する。

【0039】

シフト装置１の基本的な動きを説明する。シフトレバー３０がニュートラルの状態では、スライダー４０は、第１スライドベース５２及び第２スライドベース６２の自動復帰手段によりニュートラル位置にあり、レバー７１とも係合していない。

【0040】

シフトレバー３０を操作し、例えばニュートラルから１速にシフトチェンジすると、シフトレバー３０の操作に連動しスライダー４０は、１速に対応する格納部１４に入るように、第１ガイドレール５５に案内されセレクト方向に移動し、第２ガイドレール６５に案内されシフト方向に移動する。

【0041】

スライダー４０が格納部１４に入るときは、係止部４４がレバー７１に接触し、レバー７１を押上げるように移動する。このときサーボモータ８５は、コントローラ９０からの指令に基づきレバー７１の他端７３を引き下げるように引張コイルばね８１を引張っているため、係止部４４が格納部１４に入るときには抵抗がある。

【0042】

係止部４４が格納部１４に入るときの抵抗は、引張コイルばね８１が強く引張られているほど大きくなる。スライダー４０は、ロッドエンドベアリング３７を介してシフトレバー３０と連結するため、係止部４４の移動抵抗が大きくなるとそれに伴いシフトレバー３０を操作する抵抗も大きくなる。

【0043】

コントローラ９０がサーボモータ８５に発する指令は、実質的にはドライビングシミュレータのコンピュータによるものである。ドライビングシミュレータのコンピュータは、シフト装置１が搭載された車両の運転状態、及びスライダー４０の位置からレバー７１に加える負荷を算出し、コントローラ９０に負荷指令を発する。この負荷指令については、第２実施形態のドライビングミミュレータ２のところで詳述する。

【0044】

係止部４４が格納部１４に入り、係止部４４の係止溝４６にレバー７０の爪７５が嵌り込むとシフトチェンジが完了する。係止部４４の係止溝４６にレバー７０の爪７５が嵌り込むとスライダー４０は、係止溝４６と爪７５との係合によりシフト方向の移動が阻止され、前後の隔壁１５によりセレクト方向への移動が阻止されるためスライダー４０はその位置でロックされる。

【0045】

１速の状態からニュートラルにシフトチェンジするときは、シフトレバー３０をシフト方向に移動させ、係止溝４６と爪７５との係止を解除させる。係止溝４６と爪７５との係止を解除させるときは、爪７５が係止溝４６を乗り越えるまでは抵抗がある。爪７５が係止溝４６を乗り越えるとスライダー４０及びシフトレバー３０は、スムーズに移動し、第１スライドベース５２及び第２スライドベース６２の自動復帰手段により自動的にニュートラル位置となる。

【0046】

シフトレバー３０を１速から２速、５速から６速、又は６速から５速にシフトチェンジするときのシフト装置１の動きは、基本的にニュートラルから１速、又は１速からニュートラルにシフトチェンジするときの動きと同じである。

【0047】

以上のように第１実施形態のシフト装置１は、シフトチェンジに伴い各速段に対応したポジションに移動するスライダー４０に対して負荷を与える負荷手段７０が、各速段毎に独立して設けられ、コントローラ９０が各速段毎に負荷手段７０を制御する。このような構成からなるシフト装置１は、選択されていない速段の負荷手段７０も運転状態に応じて負荷を調節しておくことができるので、迅速なシフトチェンジに対しても適切な負荷（抵抗）を与えることができる。

【0048】

また第１実施形態のシフト装置１は、シフトレバー３０に連結するスライダー４０に対して、レバー７１を機械的に接触させることでシフトレバー３０に負荷（抵抗）を付与するので実車と同様の操作感が得られる。またスライダー４０に対してレバー７１が機械的に接触するので、シフトレバー３０はシフト操作に対応して振動する。これらにより実車に近い操作感が得られる。

【0049】

また第１実施形態のシフト装置１は、シフトチェンジに伴うシフトレバー３０に対して負荷を付与する機構がシンプルであるため、シフト装置１をコンパクトにすることができる。シフト装置１の大きさの一例を示せば、幅（Ｘ方向）１２０ｍｍ、長さ（Ｚ方向）１５０ｍｍ、上支持台２０までの高さ（Ｙ方向）が１５０～２００ｍｍである。

【0050】

図８は、本発明の第２実施形態のドライビングシミュレータ２の全体構成図である。図９は、本発明の第２実施形態のドライビングシミュレータ２のドライビングユニット２０１の斜視図である。第２実施形態のドライビングシミュレータ２では、シフト装置として第１実施形態のシフト装置１を搭載する。図１から図７に示す第１実施形態のシフト装置１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

【0051】

ドライビングシミュレータ２は、自動車走行時の挙動及び映像を模擬的に再現するシミュレータであり、自動車を模擬したドライビングユニット２０１と、ドライビングユニット２０１からの入力に基づき仮想上の自動車の挙動及び映像を演算して出力するコンピュータ２１２と、ドライビングユニット２０１の正面に配置され映像を表示するモニタ２１３とを備え、乗り手の操作によるドライビングユニット２０１からの入力に基づきコンピュータ２１２が演算を行い、コンピュータ２１２の演算結果に基づきドライビングユニット２０１に自動車の挙動が再現されるとともに、モニタ２１３に走行時の景色が再現される。

【0052】

ドライビングユニット２０１は、全体の骨格をなす本体ユニット２２１と、乗り手が着座するシート２４１を有し回転運動を行う回転ユニット２２２と、回転ユニット２２２の回転運動の駆動源である３本のシート用リニアアクチュエータ２２５、２２６、２２７と、本体ユニット２２１を設置面から浮き上がらせた状態で支持する４本の本体用リニアアクチュエータ２２８、２２９、２３０、２３１とを備える、７軸のシリンダ制御によるドライビングユニットである。

【0053】

ドライビングシミュレータ２は、さらにシート用リニアアクチュエータ２２５、２２６、２２７及び本体用リニアアクチュエータ２２８、２２９、２３０、２３１を制御するコントローラ２３２と、乗り手が操作するステアリングユニット２３３、ペダルユニット２２４、シフトチェンジを行うシフト装置１及び無理なシフトチェンジ操作を報知するためのバイブレータ１１０を備える。バイブレータ１１０は、シフト装置１に併設されている。

【0054】

ステアリングユニット２３３は、ハンドルであるステアリングホイール２７１と、コンピュータ２１２とデータを送受信可能なステアリングホイール２７１の操作に伴う処理を行うステアリングコントローラ２７２とを備える。

【0055】

ペダルユニット２２４は、ブレーキペダルユニット１１１、アクセルペダルユニット１４１及びクラッチペダルユニット１７１と、コンピュータ２１２とデータを送受信可能なペダル操作に伴う処理を行うペダルコントローラ２７３とを備える。

【0056】

コンピュータ２１２は、シミュレーション手段を備え、ステアリングコントローラ２７２、ペダルコントローラ２７３及びシフト装置１のコントローラ９０（以下、シフトコントローラ９０）からの入力に基づき仮想上の自動車の挙動及び映像を演算し、演算結果である速度等の運行データ及びモニタ２１３に表示する映像データを出力する。またコントローラ２３２、ステアリングコントローラ２７２、ペダルコントローラ２７３、シフトコントローラ９０及びバイブレータ１１０を制御する。

【0057】

コンピュータ２１２によるシフトコントローラ９０の制御は、以下の要領で行われる。コンピュータ２１２のシミュレーション手段は、シフト装置１に対して実車のシフト装置の操作感（操作感覚）を再現するためのシフト装置操作感プログラムを有する。このシフト装置操作感プログラムは、実車で得られた、運転状態とシフトチェンジの際のシフトレバー３０の操作感覚との関係を基礎とする。

【0058】

運転状態には車両スピード、クラッチの位置、エンジン回転数，加速度・減速度，アクセル・ブレーキの開度、スライダー４０の位置が含まれる。スライダー４０の位置は、シフトレバー３０の位置と言い換えることができる。シフトチェンジの際のシフトレバー３０の操作感は、主にシフトレバー３０を移動させるに必要な力である。このほかシフトチェンジの際のシフトレバー３０の操作感としては、シフトレバー３０に加わる振動がある。シフトレバー３０を移動させるに必要な力は、シフトレバー３０を移動させるときの抵抗力と言い換えることができる。

【0059】

実車の運転状態及びシフトチェンジの際のシフトレバー３０の操作感に関するデータは、実車にセンサーを取付け取得するか、これらに関する既存のデータを利用する。一般的に、実車の運転状態とシフトチェンジの際のシフトレバー３０の操作感との間には、以下のような関係がある。

【0060】

一般的に運転状態を大きく変化させるようにシフトチェンジする場合、例えば、１速で走行中の状態から３速にシフトチェンジする場合には、シフトレバー３０を移動させるときの負荷（抵抗力）は大きい。逆に、車両スピードとエンジン回転数とがマッチしている状態で３速から４速にシフトチェンジするような場合には、シフトレバー３０を移動させるときの負荷（抵抗力）は小さい。また実車の場合、６速で走行中の状態から１速にシフトチェンジする場合には、シフトレバー３０に非常に大きな負荷が加わるか、負荷が大きくシフトチェンジが行えない。

【0061】

本実施形態のドライビングシミュレータ２は、シフトコントローラ９０を含むシフト装置１、バイブレータ１１０及びシフト装置操作感プログラムを除き、特開２０２０－１３４８９１号公報に記載の第２実施形態のドライブシミュレータと同一である。本体ユニット２２１、回転ユニット２２２の構造、アクチュエータ、ペダルユニット２２４の構造及び制御については、特開２０２０－１３４８９１号公報の段落００１４～００７６、図１～図６に記載されている内容と同じであるためそれを引用し、詳細な説明を省略する。

【0062】

なおシミュレーション手段は、車種に対応したブレーキペダル踏力のプログラム及び／又は車種に対応したシフト装置１のシフト装置操作感プログラムを備え、使用者が車種、例えばレース車（フォーミラ）、レース車（箱型）、一般乗用車を選択することで車種に対応したブレーキペダル踏力及び／又はシフト装置１の操作感が選択されるようにしてもよい。

【0063】

次に、本実施形態のドライビングシミュレータ２の動作・作用について説明する。ここでは、車種が選択可能なドライビングシミュレータ２であるとする。コンピュータ２１２のシミュレーション手段を起動し、車種を選択する。シミュレーション手段を起動すると、回転ユニット２２２及び本体ユニット２１２が初期位置に復帰する。乗り手は、回転ユニット２２２のシート２４１に着座し、モニタ２１３に映る映像を見ながらステアリングホイール２７１、ブレーキペダル１１２、アクセルペダル１４２、クラッチペダル１７２及びシフトレバー３０の操作を行う。

【0064】

ステアリングホイール２７１、ブレーキペダル１１２、アクセルペダル１４２、クラッチペダル１７２及びシフトレバー３０の操作を行うと、ステアリングコントローラ２７２、ペダルコントローラ２７３及びシフトコントローラ９０からコンピュータ２１２に操作情報が入力され、これに基づきシミュレーション手段が運行データ及び映像データの演算を行う。これに伴いコントローラ２３２が各アクチュエータ２２５、２２６、２２７、２２８、２２９、２３０、２３１を制御し、回転ユニット２２２及び本体ユニット２２１を動作させることで自動車の挙動が再現されるとともに、モニタ２１３の映像が逐次、更新される。

【0065】

またコンピュータ２１２は、シフトチェンジの際に実車と同じ操作感が得られるようにシフト装置１を制御する。具体的にはコンピュータ２１２は、ステアリングコントローラ２７２、ペダルコントローラ２７３及びシフトコントローラ９０、さらにシミュレーション手段が演算する運行データから自動車の運転状態を取得し、シフト装置操作感プログラムに基づき負荷手段７０に対し運転状態に対応した負荷を与えるようにシフトコントローラ９０に指令を発する。

【0066】

例えば、コンピュータ２１２は、第１位置センサー９１及び第２位置センサー９２からスライダー４０の位置を検知し、シフトチェンジが１速から３速へのシフトチェンジであると判定すると、シフトレバー３０に抵抗を与えるようにシフトコントローラ９０に指令を発する。シフトコントローラ９０は、この指令を受けて３速に対応する位置のレバー７１に対し、下向きの荷重が大きくなるようにサーボモータ８５を制御する。

【0067】

一方、コンピュータ２１２は、車両スピードとエンジン回転数とが適正な状態でのシフトチェンジであると判断すると、シフトレバー３０に対して抵抗が加わらないようにシフトコントローラ９０に指令を発する。シフトコントローラ９０は、この指令を受けてシフトチェンジする先のレバー７１に対し、引張コイルばね８１による下向きの荷重が加わらないようにサーボモータ８５を制御する。これによりスムーズなシフトチェンジが行える。

【0068】

またコンピュータ２１２は、スライダー４０の位置からシフトチェンジが６速から１速へのシフトチェンジであると判定すると、シフトレバー３０に対して１速にシフトチェンジできないような抵抗を与えるようにシフトコントローラ９０に指令を発する。シフトコントローラ９０は、この指令を受けて１速に対応する位置のレバー７１に対し、下向きの最大荷重を加え、機械的に係止部４４がレバー７１に係止できないようにする。

【0069】

このときコンピュータ２１２は、スライダー４０の位置からシフト操作が無理なシフトチェンジであると判定し、バイブレータ１１０を動作させ本体ユニット２２１を振動させる。また同時にコンピュータ２１２は、図示を省略した異常音発生手段を動作させる。これにより乗り手は、当該シフトチェンジが無理なシフトチェンジであることに気付くことができる。

【0070】

以上からなるドライビングシミュレータ２は、回転ユニット２２２の駆動系と、本体ユニット２２１の駆動系とが分離されているので、運転時に乗り手に加わる重力加速度と、車体の挙動とを複合的に再現することが可能となり、より実車に近い感覚を乗り手に体感させることができる。またスピンしていると判定された場合、回転ユニット２２２がヨーイングするので乗り手は、地面に対する車両（車輪）のグリップ感（滑り）を体感することが可能となる。

【0071】

また各車輪にロック又はホイルスピンが発生しているときに、対応する各本体用リニアアクチュエータ２２８、２２９、２３０、２３１が独立して振動するので乗り手は、各車輪の状態を直感的に認識することが可能となる。さらに各車輪にロック又はホイルスピンが発生しているときに、対応する各本体用リニアアクチュエータ２２８、２２９、２３０、２３１を独立して振動させるとともに、回転ユニット２２２が初期位置に戻るので、各車輪にロック又はホイルスピンが発生しているときには、乗り手に加わる重力加速度がキャンセルされ、より実車に近い感覚を体感することが可能となる。

【0072】

またドライビングシミュレータ２には、車種に対応したブレーキペダル踏力のプログラムが搭載され、これに基づきブレーキペダル１１２の操作に対応した反力が与えられるので実車と同じペダル操作、ペダル感覚が得られる。またここで使用するブレーキペダルユニット１１１は、伝達機構で問題となる遊び、ガタツキがなく、この点においても実車と同じペダル操作、ペダル感覚が得られる。

【0073】

さらにドライビングミュレータ２は、シフト装置１を搭載し、さらにシフト装置１に対して実車のシフト装置の操作感を再現するためのシフト装置操作感プログラムを有し、コンピュータ２１２が自動車の運転状態を取得し、シフト装置操作感プログラムに基づき負荷手段７０に対し運転状態に対応した負荷を与えるようにシフトコントローラ９０を制御するので実車のシフト装置の操作感を得ることができる。

【0074】

以上、第１実施形態のシフト装置、第２実施形態のドライビングシミュレータを用いて、本発明に係るシフト装置、ドライビングシミュレータについて説明したが、本発明に係るシフト装置、ドライビングシミュレータは上記実施形態に限定されるものではなく要旨を変更しない範囲で変更して使用することができる。

【0075】

第１実施形態のシフト装置１は、最高速段が６速であったが、本発明に係るシフト装置において最高速段が４，５，７速であってもよい。また第１実施形態のシフト装置１は、リバース段を備えていないが本発明に係るシフト装置においてリバース段を設けてもよい。また第１実施形態のシフト装置１は、予備の格納部１４を備えるが予備の格納部１４を省略してもよい。

【0076】

本発明に係るシフト装置の最大の特徴は、シフトチェンジの際にシフトレバーに対し、運転状態に対応した負荷を与える点にあり、本発明に係るシフト装置は、第１実施形態に示すＨ型シフトパターンのシフト装置の他、シーケンシャルパターンのシフト装置、Ｈ型シフトパターンとシーケンシャルパターンとを切替え可能なシフト装置にも適用することができる。

【0077】

第１実施形態のシフト装置１は、シフトレバー３０の中間部に球面滑り軸受３５を取付け、また下端３２にロッドエンドベアリング３７を取付けスライダー４０と連結させ、球面滑り軸受３５を起点にシフトレバー３０を回動可能に構成するが、シフトレバー３０及びスライダー４０は、以下のような構成であってもよい。

【0078】

シフトレバー３０の中間部にスライダー４０を取付け、シフトレバー３０の下端３２を基台１０又は基台１０に設けた支持台に軸受等を介して回転自在に固定する。このような構成からなるシフトレバー３０は、下端３２を起点に回動し、スライダー４０も第１実施形態のシフト装置１と同様に動作する。

【0079】

第１実施形態のシフト装置１は、サーボモータ８５の回転軸の先端に直交する棒部材８７を取付け、棒部材８７の先端に引張コイルばね８１の一端を連結し、引張コイルばね８１を伸縮させるが、引張コイルばね８１を伸縮させる方法はこれに限定されるものではない。棒部材８７に代えて、引張コイルばね８１の一端とサーボモータ８５の回転軸とをロープで結び、ロープを回転軸に巻き取らせ下向きの荷重を加えるようにしてもよい。

【0080】

また第１実施形態のシフト装置１は、レバー７１の端部に下向きの荷重を加える荷重付与手段８０が、引張コイルばね８１とサーボモータ８５とで構成されるが、荷重付与手段８０はこれに限定されるものではない。引張コイルばね８１とサーボモータ８５とに代えて、シリンダ又はボールねじを用いてもよい。

【0081】

また第１実施形態のシフト装置１は、ニュートラルにシフトチェンジするときは、シフトレバー３０をシフト方向に移動させ、係止溝４６と爪７５との係止を解除させる必要がある。このときの抵抗が大きい場合には、レバー７１の他端７３を上向きに引き上げる引張コイルばねを追加設置してもよい。

【0082】

第１実施形態のシフト装置１は、シフトチェンジに伴いシフトレバー３０に負荷を与える負荷手段７０が、レバー７１と、レバー７１の端部に下向きの荷重を加える荷重付与手段８０とで構成されるが、負荷手段は、他の構成からなるものであってもよい。図１０に他の負荷手段１００を示す。図１から図７に示す第１実施形態のシフト装置１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

【0083】

負荷手段１００は、格納部１４の底面２７に取付けられたボールプランジャ１０１と、ボールプランジャ１０１と連結するサーボモータ８５とで構成される。この負荷手段１００は、レバー７１は備えていない。ボールプランジャ１０１は、本体の外周面に雄ねじ１０２を有する公知のボールプランジャ１０１である。

【0084】

基台１０にはボールプランジャ１０１の雄ねじ１０２が螺合する雌ねじ２８が設けられている。雌ねじ２８は、基台１０を貫通しており、ボールプランジャ１０１は、ボール１０３が格納部１４の底面２７から突出するように基台１０に取付けられる。ボールプランジャ１０１の下端にはサーボモータ８５が連結し、サーボモータ８５を駆動することでボールプランジャ１０１が回転し、底面２７からの突出量が変化する。

【0085】

スライダー４０の係止部４４の底面には、ボールプランジャ１０１のボール１０３が嵌り込む係止溝４８が設けられ、スライダー４０がスライド移動し、ボール１０３が係止溝４８に嵌り込んだ時点でシフトチェンジが完了する。ボールプランジャ１００の底面２７からの突出量が大きいほどスライダー４０を移動させるための抵抗が大きくなる。負荷手段１００が各速段毎に独立して設けられている点、コントローラ９０が、運転状態に対応した負荷を与えるようにサーボモータ８５を制御する点は、第１実施形態の負荷手段７０と同じである。

【0086】

シフト装置１を搭載したドライビングシミュレータ２は、本実施形態に限定されるものではなく、ドライビングシミュレータで使用するドライビングユニットも特に限定されるものではない。ドライビングユニットは、水平移動装置を備えるものであってもよく、例えば特開２０２０－１１２６０７号公報の段落００１５～００５６、図１～図６に記載のドライビングユニットを使用することができる。またドライビングユニットは、揺動装置を備えるものであってもよい。

【0087】

以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更及び修正を容易に想定するであろう。従って、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。

【符号の説明】

【0088】

１ シフト装置
２ ドライビングシミュレータ
１０ 基台
１４ 格納部
１５ 隔壁
３０ シフトレバー
３５ 球面滑り軸受
３７ ロッドエンドベアリング
４０ スライダー
４４ 係止部
４６、４８ 係止溝
５１ 第１ガイド手段
６０ 第２ガイド手段
７０、１００ 負荷手段
７１ レバー
７２ レバーの一端
７３ レバーの他端
７５ 爪
７７ 支持軸
８０ 荷重付与手段
８１ 引張コイルばね
８５ サーボモータ
９０ コントローラ
１０１ ボールプランジャ
１０３ ボール
２０１ ドライビングユニット
２１２ コンピュータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】