Motion simulation chair

本発明は、概ね運動シミュレーターの分野に関し、より具体的には、ビデオゲーム、または運動に関連する他のシミュレーションへの入力に関連するユーザーからの物理的制御入力に応答して、運動機能を提供する椅子および機械的支持システムに関する。

コンピュータビデオゲームは、航空機、宇宙船または他の運動車両などを含む多数のシミュレーションを提供する。 現実的なビデオ演出は、ユーザーにエキサイティングなプレイ環境を提供する。 ユーザーが座る椅子が実際の運動を再現する能力は、ゲームにより提供されるバーチャルリアリティを有意に高める。 航空機パイロットの訓練のための運動ベースシミュレータおよび他の類似の装置がしばしば利用可能である。 しかし、このような装置は非常に複雑で高価である。

ビデオを採用するアーケードゲームおよびアミューズメントパークのゲームが発展してきており、これはユーザーの座席のいくらかの運動を含む。 しかし、これらのゲームは典型的には、個人ユーザーよる購入のためのものではなく、また、市販の飛行シミュレーションシステムは非常に高価である。 さらに、アーケードゲームシステムは、典型的には、ゲームを変更することができない単一のゲームユニットである。

それゆえ、高価でなく簡単な機械的装置により。 ユーザーのためのビデオゲームで形成される環境において、運動シミュレーションを形成するシステムを提供することが望ましい。

本発明は運動シミュレーションチェアを提供し、これは、多数のケーブルのための高められた取り付けポイントを提供するベースを備える。 座席支持部は、ベース内に保持され、頂部端部に位置する座席に係合する。 座席支持部は、底端部において支持ケーブルのためのコンパニオン取り付けポイントを備える。 制御システムは、制御ポイントを中心とする３軸運動のための前方垂直制御要素を組み込む。 制御ポイントから上方に配置され、且つ、前方垂直制御要素から後方に延びる水平制御要素は、座席支持部に係合する。 ユーザーにより操作される制御コラムまたはジョイスティックは、制御ポイントを中心に前方垂直制御要素に運動を与える。 水平制御装置を動かすことで、ケーブルの吊り下げ角度を変更し、対応する運動を提供し、座席支持部および座席を傾ける。

本発明のこれらの特徴および他の特徴は、添付の図面とともに以下の詳細な説明を参照することでより理解される。 添付図面は以下のとおりである。

本発明の第１実施形態による、支持部および制御要素の斜視図である。

第１実施形態の支持ベースの斜視図である。

第１実施形態の座席支持部の斜視図である。

第１実施形態の制御構造の斜視図である。

第２実施形態の底部斜視図であり、制御構造を備えた座席および座席支持部を示す図である。

図５の制御構造を備える座席および座席支持部の頂部斜視図である。

第２実施形態の支持ベースの頂部斜視図である。

第２実施形態の制御構造の側部斜視図である。

第２実施形態の一体的な座席支持部を備える座席底部の斜視図である。

図９ａに示す一体的な座席支持部および座席底部の底部斜視図である。

第２実施形態の座席底部に取り付けられる足掛けの頂部斜視図である。

図９ｃの足掛けの底部斜視図である。

第２実施形態の、座席底部に取り付けられる座席背もたれの後方斜視図である。

図９ｅの背もたれの前方斜視図である。

ビデオゲームまたはコンピュータシミュレーションとの使用に関して本発明の実施形態が説明される。 代替的な使用として、本発明を採用する椅子は、インタラクティブ映画、テレビ番組、インターネットのサイト、または他の任意の構想または動的駆動娯楽メディアとともに使用できる。 現在の全ての動的なビデオゲーム椅子または動的なシミュレータは、画像の動きに関連させてシミュレーション椅子を動作させるのに、コンピュータまたはメディアソースからの入力／制御に依存している。 本発明において、椅子の制御に関するユーザーの物理的な運動は、椅子における運動を誘起し、より発展的な実施形態においては、同時にマッチング方向信号をメディアに送り、メディア内の対応する視覚変動を生じさせる。 単純な例は飛行シミュレータである。 この用途において、ユーザーは、椅子の制御装置を操作することで、ビデオ飛行シミュレータ内の飛行機の方向を変化させ、また、椅子の対応する運動を誘起する。

図面を参照すると、図１は、本発明を組み込んだ支持部および制御構造部の第１実施形態を示している。 支持ベース１０は床上に静置され、運動シミュレーションシステムの硬い土台を提供する。 図示の実施形態において、ベースの詳細は図２に示されるように、円形の頂部接続リング１２および円形の底部静置リング１４を含む。 頂部接続リング１２は、柱１６により底部静置リング１４から支持される。

座席支持部１８が、支持ベース内に保持される。 図１に示す第１実施形態の座席支持部、および図３の詳細は、吊り下げリング２０および柱２４により吊り下げリングから支持される制御接続スクエア２２を含む。 制御接続スクエアは、取り付けられる座席（図示せず）の支持を提供し、また、以下により詳細に説明するように、制御部に硬い接続を提供する。 吊り下げリングは、ケーブル２６により、ベースの頂部接続リングに接続される。 この支持構成により、支持ケーブルの相対的な角度が変化することにより、動的に安定な初期位置の中立位置を中心に、ベースに対して座席支持部がピッチおよびロール方向に運動できるようにする。 図示の実施形態において、ケーブルは、座席支持部の中心線から側方にずれた４つの支持コーナーに取り付けられる。

図１および詳細には図４に示される制御構造の要素は、制御コラム３０または「ジョイスティック」を含み、これはユーザーが運動シミュレーション座席を制御することを可能にする。 制御コラムは、従来のビデオゲームコントローラまたはコンピュータビデオゲームと相互作用する他の電子機器への接続のための、コントローラブラケット３２を含み、これは以下でより詳細に説明される。 制御コラムは、前方垂直制御ポスト３４に取り付けられる。 代替実施形態において、制御コラムは垂直制御ポストの延長部とすることができる。 図示した実施形態において、コラム接続ブラケット３６は、図示の実施形態においては制御コラムの垂直制御ロッドへの調節可能な接続のために採用されている。 水平制御シャフト３８は、制御コラムおよび垂直制御ポストから後方に延びる。 シャフトは、接続スクエア内のボア２８内に受け入れられる挿入部４４を備え、制御接続スクエアを介して座席に堅固に取り付けられ、以下でより詳細に説明するように座席に直接的に運動を与える。

後方垂直制御ロッド４０は、制御シャフトから下方へ延び、以下で説明される後方制御接続部に係合する。 前方垂直制御ポストは、ベースに堅固に取り付けられるボールマウント４２を通って、またこれに拘束されて延びる。 ボールマウントは、マウントを通る軸方向のポストの往復運動を許容し、また、ソケット内のボールの球形の変位によるポストの回転を許容する。 図示の実施形態において、ボールマウント取り付けフランジ４６は頂部接続リングから延びる。

後方垂直制御ロッドは、後方関節ジョイントアセンブリ４８を通ってこれに拘束されて延びる。 図示の実施形態において、後方関節ジョイントアセンブリは、後方垂直制御ロッドの３軸の運動を提供する。 第１実施形態において、後方関節ジョイントは、後方ボールマウント５０を含み、ベースに取り付けられる望遠鏡式バレル５４内に受け入れられるスリップロッドに取り付けられる。 スリップロッドは、望遠鏡式バレル内の軸を中心に回転可能であり、また、バレル内へまたはバレル外へ伸張可能である。 例示的な実施形態において、前方ボールマウントおよび後方ボールマウントに「単一ボール」構造が採用される。 ＩＧＵＳが製造するナイロンスリーブベアリングに取り付けられるＫＳＴＭ−１６ベースが、図示の例示的な実施形態で採用される。 前方垂直制御ポスト、水平制御シャフト、および後方垂直ロッドは、シャフトに直行するポストおよびロッドを備えるピン構造を形成する。 水平シャフトの位置は、運動制御ポイントとして機能するボールマウントから上方にある。

動作に関し、座席支持部および取り付けられる座席は、制御コラムを通じたユーザーからの入力がない場合における中立点において、ケーブルにより吊るされる。 ビデオゲームに接続される標準的なコントローラの操作に応じて、座席に座るプレーヤーはコントロールコラムを押す。 ユーザーが制御コラムを前方に押すと、ボールジョイントを中心に前方に回転する前方垂直制御ポストは、水平制御シャフトを前方に駆動し、これは、わずかに座席支持部を前方に移動させ、後方ケーブルの角度が垂直に対してより鈍角になり前方ケーブルがより鋭角になるように変化させ、座席支持部吊り下げリングが前方に傾き、座席がピッチダウン運動する。 前方に回転するとき、前方垂直制御ポストはボールマウントを通じて軸に沿って下方向に駆動されて、システム内の角度調整のための機械的な緩和を提供する。 後方垂直制御ロッドは反力を提供し、座席支持部のアライメントを維持する。 後方垂直制御ロッドは、後方関節ジョイント内の後方ボールマウントを通じて上方軸方向にスライドし、スリップロッドは望遠鏡式バレルの外に軸方向に駆動される。 コラム上の圧力を解放することで、座席は中立位置に戻る。 ベースの頂部接続リングから座席支持部上の吊り下げリングへの、座席支持部の吊り下げは、積極的な静的安定性を提供する。

同様に、制御コラムを引くことで、堅固に取り付けられた水平制御シャフトが後方に駆動し、座席が前ケーブルに対してより鈍角を形成し、後ケーブルに対してより鋭角を形成し、座席支持部を上方に傾け、座席にピッチ上昇運動を提供する。 前方制御ポストは、ボールマウントを通して軸方向上方にスライドし、後方垂直制御ロッドは、後方関節ジョイント内の後方ボールマウントを通して軸方向下方にスライドし、スリップロッドは、角度緩和のために望遠鏡式バレル内に軸方向に移動する。

制御コラムを右に押すことで、水平制御シャフトは、ボールジョイントを通って延びる軸５６（図４参照）を中心に時計回りに回転する。 ボールマウント内の前方垂直制御ポストおよび後方垂直制御ロッドの反作用は、シャフトに堅固に取り付けられている座席支持部を右に動かし、右支持ケーブルの角度を増加させ、左支持ケーブルの角度を減少させ、座席支持部および座席を右ロール位置にする。

同様に、制御コラムを左に押すと、水平制御シャフトがボールジョイントの間を延びる軸を中心に反時計周りに回転する。 ボールマウント内の前方垂直制御ポストおよび後方垂直制御ロッドの反作用は、座席支持部を左ロール位置に回転させる。

本発明の第２実施形態が図５、６、７、８に示されており、ここで、座席支持部６０は、座席パン６２に堅固に取り付けられる。 支持部内の角の柱６４は、支持ケーブル６６のための底部取り付け部を提供する。 先の実施形態のように、制御コラム６８は前方垂直制御ポスト７０および水平制御シャフト７２に取り付けられる。 ブラケット７４は、これらのコラム、ポスト、シャフトへの係合を提供する。 第１実施形態のように、前方垂直制御ポストは、ボールジョイント７６内に受け入れられる。 水平制御シャフトの後方における反力は、シャフトから延び且つスロット８２を備える受け入れ部８０により係合する後方垂直ロッド７８により提供される。 図示の実施形態において、後方垂直ロッドは、水平シャフトと一体的な素子であり、「ホッケースティック」構成である。 第１実施形態のように、前方垂直制御ポスト、水平制御シャフト、および後方垂直ロッドは、ポストとロッドがシャフトに直交する堅固な構造を形成する。 受け入れ部は、後方垂直ロッドがスロット内で長手方向に前方および後方に移動することを許容し、スロット内で傾斜することを許容し、また、スロットを通して軸方向に挿入および脱挿入されることを可能にし、第１実施形態の後方関節ジョイントで説明したような３軸運動を提供する。 これは、座席ベースおよび座席の運動の自由度を提供し、水平シャフトにピッチ方向に堅固に取り付けられ、前方垂直制御ポストおよび後方垂直制御ロッドを平面アライメントに維持するのに必要な側方反力を提供し、それにより、座席のロール運動およびピッチ運動に組み合わされるヨー運動または他の不安定性を避ける。 受け入れ部は、受け入れ部の軸を中心とする回転に関して支持され、ロール運動の反作用の力に対して後方垂直ロッドを拘束する。

支持ケーブル６６は、シート支持部の角の柱から、図７に示されるようにベース８６上の支持台８４に取り付けられる。 ベースは、床に静置される底部８８および座席支持部を受け入れる中心空洞９０を備える切頭素子のように形成される。 第１統合台９２は、前方垂直制御ポストに係合するボールジョイントのための取り付け部を提供する。 第１統合ボス９４は、受け入れ部の端部に係合する取り付けサドル９６を提供する。 プレート９８（図８）は、受け入れ部の端部をサドル内に拘束する。 図示の実施形態において、水平制御シャフトは、分離した要素として示されている。 代替実施形態において、水平制御要素は、前方主直制御ポストおよび後方垂直ロッドを受け入れる型成形品のような、座席支持部または座席に一体的に形成されてもよい。 さらに、図示の実施形態において、支持台は水平構成として示されているが、ベースに対するケーブル上の端部タブの垂直取り付け部が代替実施形態において提供される。

図示の実施形態において、背もたれ１００は、座席パン内の調整スロット１０２の選択された対の中に受け入れられる。 背もたれの配置は、ユーザーの腿の長さに対して調整可能であり、同様に、制御バランスに関して運動シミュレーションの最適な性能のために、重心の調整を可能にする。 下肢支持部１０４は、座席パンの前方に取り付けられる。 座席支持部を備える座席パン、背もたれ、および足掛けの詳細は、図９Ａ−９Ｆに示されている。 図示の実施形態において、座席要素は、図７で説明したベースと同様に型成形されたポリスチレンカーバーフォーム、ファイバーグラス、または軽量で剛性の同様の組成構造から形成される。 図９Ｂおよび９Ｃに示されるように、座席パンおよび足掛けの境界は、開口部１０６を含み、ここを通って制御コラムが延び、また、座席パンは、ボア１０８を含み、これは剛性取り付けのために水平制御シャフトを受け入れる。 足掛けは、座席パン内のほぞ穴１１２に受け入れられるほぞ１１０を備え、足掛けと座席パンとを相互係合させる。 図９Ｅおよび図９Ｆは、座席パンのスロット内に受け入れれられる係合リッジ１１４を含む背もたれの詳細を示している。

図示のおよび本明細書で説明される様々な実施形態において、ベースおよび支持要素は円形で示されている。 本発明の他の実施形態において、ベースおよび座席の取り付け部内の座席支持部のインタラクティブな吊り下げに好適な代替的な幾何学形状を採用することもできる。 代替実施形態において、制御のための機械的なてこ要素は、単一のロッド、座席の上に延び、椅子に取り付けられた枢動点（ボールジョイント）と、固定されたベースに取り付けられた枢動点（ボールジョイント）との両方を通して下に延びる。 ロッドの上端部を中心または静止位置から任意の方向に移動させることにより、椅子はベースに対して同一方向に移動する。 この運動は、ケーブルの支持角度を変化させて、運動方向におけるケーブルの持ち上げ長を相対的に長くし（垂直に対してより鋭角に）、運動方向に反対側にケーブルの持ち上げ高さを低くして、椅子を傾ける。 例として、ロッドを前方に押すことで、椅子が前方に移動／傾斜する。 ロッドを後ろに引くことで、椅子は後方に移動／傾斜する。 制御および椅子を解放すると、椅子は中心の静止位置に戻る。 同様の運動は、コンパスの任意の点で可能である。

図８に戻り、本発明は、堅固な支持のためにベース内の台９２に取り付けれられるブラケットにより支持されるセンサモジュール１２０を含む。 複数の軸における相対的な運動の検出のために、制御コラムはセンサを通して延びる。 センサからのデータは、運動シミュレーション椅子が採用するコンピュータに接続される電位差計１２４を通じて、ビデオゲームとの相互作用のための入力として提供することができる。 例示的な操作として、運動センサからの入力は、ビデオゲーム内の平面および傾斜シーンのために、標準的なコントローラ１２６からジョイスティック入力に変更するために用いることができる。 これは、傾斜／平面視に関する、運動シミュレーション椅子の物理的運動とプレーヤー／使用者による入力との間の制御ミスマッチを避け、ゲームの臨場感を増強する。

例示的な実施形態を用いて説明された本発明は、運動シミュレーションシステムを提供する簡単な機械的システムを提供し、コンピュータービデオゲームまたは同様の装置とともに用いることができる。 これらの装置はたとえば、視覚的な画像を提供するマイクロソフトのＸ−ｂｏｘ（登録商標）やソニーのＰｌａｙｓｔａｔｉｏｎ（登録商標）である。 ゲーム機との電子的相互作用のためのコントローラは、説明されたように制御コラム上に容易に取り付けられ、使用者／プレーヤーによる誘起される単純な運動の制御は、ゲームのバーチャルリアリティに追加される。

特許法により必要とされる本発明の詳細な説明がなされたので、本技術分野における当業者は、本明細書で開示された具体的な実施形態の修正形態や代替形態を認識できるであろう。 このような修正形態は、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の範囲内にある。