ダイレクトドライブ式シムレーシングホイール

Leo Bodnar、OSWキット、Sim-pli.city、VRSシステムは産業用サーボモーター（通常はMiGE、Lenze、またはKollmorgenモーター）をベースにしていますが、SimXperienceのAccuForce、Frex、Simucube（当初はMiGEモーターを使用）、Fanatec、Simagicはカスタムメイドのモーターを使用しています。使用されているモーターの種類は、ハイエンドの3相ブラシレスサーボモーター^{[ 14 ]}から低価格のハイブリッドステッピングサーボモーター^{[ 1 ]}まで様々です。インランナーサーボモーターは通常、ステッピングモーターやアウトランナーモーターよりも滑らかで高価です^{[ 15 ]} 。アウトランナーモーターは通常、インランナーモーターよりも大きなトルクを生成できますが^{[ 16 ]}、高トルクレベルではより多くの冷却が必要です。

モーター以外にも、完全なダイレクトドライブホイールベースの構成要素には、ロータリーエンコーダー（位置センサー）、コントローラーボード（ゲームからのFFBデータをステアリングホイールの力に変換するもの）、およびモータードライバーボード（サーボドライブ）が含まれます。モータードライバーボードはコントローラーボードのスロットに収まり、モーターの位置、速度、トルク出力を制御します。^{[ 17 ]}エンコーダーの例としてはBiss-CやSinCosエンコーダーがあり、コントローラーボードの例としてはSimucubeボードがあり、モータードライバーボードの例としてはIONIやArgonなどがあります。

モータエンコーダは、シャフトの位置および/または動き（トルクと回転）を読み取ります。^{[ 16 ]}エンコーダの分解能は通常 PPR（1 回転あたりのパルス数）で測定されますが、代わりに CPR（1 回転あたりのカウント数またはステップ数）が使用される場合もあり、1 パルスは 4 カウントに相当します。^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}非常に高い分解能のエンコーダの主な利点は、より高度なファームウェアまたはソフトウェアFFB フィルタを力覚フィードバック信号に 実装できることです。たとえば、SinCos エンコーダのように 21 ビット以上の分解能（2M ステップまたは cpr）を持つエンコーダを使用すると、サーボモータの電子回路がフィルタをよりスムーズに処理できるだけでなく、FFB 信号により多くのニュアンスを持たせることもできます。^{[ 22 ]}

FFB フィルターの主な目的の 1 つは、特定のホイールベースとリム デバイスに対して FFB 信号を最適化することです。^{[ 23 ] [ 24 ]}最も基本的な FFB フィルターには、再構成フィルター、ダンパー、摩擦、慣性が含まれます。再構成フィルターは、ダイレクトドライブではないホイールベースにも含まれており、ゲームからの FFB 信号を補間して滑らかにする効果があり、レーシング ゲームの更新レートが低いために発生する FFB 信号のノイズやアーティファクトを低減します。^{[ 23 ] [ 25 ] [ 26 ]}ホイール リムの重量とサイズも、知覚される FFB 信号に大きな影響を与え、軽量で小さいホイールほど速く動き、より詳細な情報を提供できます。^{[ 23 ]}

より高度な FFB フィルターには、静的力低減フィルターとスルーレート低減フィルターがあります。静的力低減フィルターは、高トルク DD ホイールベースで発生した問題に対処するために導入されました。これは、高トルク DD ホイールベースでは、高速コーナーで一部の車では、出力力が大きすぎてハンドルを切ることさえ困難になるためです。^{[ 23 ]} Simucube 2 ホイールベースで導入された静的力低減フィルターにより、完全に線形な信号を維持しながらこの問題に対処できるようになりました。ただし、このフィルターの副作用として、ハンドルを切ると FFB 信号が弱まるように感じられ、一部のドライバーはこれを好まないかもしれません。^{[ 23 ] [ 27 ]}同様に、スルーレート低減フィルターは、縁石や段差にぶつかるなどの理由で発生する FFB トルクの急激な加速スパイクを低減または抑制します。^{[ 27 ]}したがって、静的力低減フィルターとスルーレート低減フィルターにより、より高い最大トルク設定で運転することが可能になり、FFB 信号の微細なディテールを向上させることができます。^{[ 27 ]}

トルクはエンジンの「パワー」を表す指標であり、2つの方法で指定できます。

• 連続トルクとは、モーターが連続速度で連続運動を行うことができる最大の負荷であり、したがって連続的な仕事を行うことができる。
• ストールトルクとは、モーターが停止して動かなくなる負荷であり、保持トルクを発生させるが、仕事は行わない。

後者は常にニュートンメートルでより高い値を示すため、メーカーが消費者に伝える数値としては一般的にこの方が多いのですが、実際には回転が停止するとステアリングホイールは理論上何の作業も行わないため、あまり有用な仕様とは言えません。したがって、2つのモーターを比較する際には、トルク仕様の種類に注意する必要があります。連続トルクと停止トルクの関係はモーターによって異なり、モーターの特性（応答性と強度）について何らかの示唆を与える可能性があります。

 比較のために述べると、一般の乗用車では通常7～10Nm程度のトルクがかかります。そのため、トルクが非常に高いステアリングホイール（例えば20Nm）では、ソフトウェアでトルク値を下げるのが適切な場合もあります。ただし、より強力なモーターはスルーレート （アンプが信号に反応するまでの時間）が速いことが多く、ステアリングレスポンスが向上し、よりリアルな操作感が得られます。

多くの実世界のレーシングカーと同様に、シムレーシング用ステアリングホイールは通常、6×70mmのボルトサークル を備えています。これは、ステアリングホイールの70mm円周上に等間隔に配置された6本のネジでホイールをベースに固定することを意味します 。他のボルトサークルが使用される場合もあります。

ステアリングホイールの中には、多くの実世界のレーシングカーでよく見られるように、クイックリリースでベースに取り付けられるものがあり、これにはさまざまな種類があります。独自のクイックリリース（Fanatec QR1 や Simucube SQR など。後者はくさび形のダブテールを備えています）や、D1 仕様などの標準化されたクイックリリース（SimXperience、Simagic、Moza、IMMSource など多くのメーカーで使用されています）。D1 仕様のカプラーは、SFI Spec 42.1 に従って実世界のレーシングカーでの使用が承認されている NRG クイックカプラーと同じパターンで作られています。^{[ 28 ]}以前は、別の一般的なアフターマーケットのクイックリリースは Q1R タイプでした（Fanatec QR 1と混同しないでください）。一部のクイックリリースには、ホイールのボタンやディスプレイに電力とデータを転送するための（多くの場合独自の）統合コンタクトピンがありますが、これらは通常、メーカー間で機能しません。代わりに、Bluetooth によるワイヤレス伝送とクイックリリースによる誘導（磁気）電力伝送を使用するものもあります。異なるメーカーのステアリングホイールとベースを使用する場合、通常は別のUSBケーブルを介してステアリングホイールの電子機器をベースに接続できます。例えば、ベースとホイールにあるUSB-C、Micro、Mini、またはType Bインターフェース同士を接続するなどです。

高トルクのベースでは、通常、業界標準のフロントマウントフランジマウントを使用することで最も堅牢な取り付けが実現され、このようなベースマウントは激しいステアリング操作中に曲がりにくいため、シムレーサーの間ではこれが好まれることが多い。これにより、通常、レバーが短くなり、マウントインターフェースにかかるトルクが少なくなるため、より堅牢な取り付けが可能になる。シムホイールの事実上の業界標準は、広く使用されている機械業界標準に由来するもので、 直径4×130 mmのボルトサークルとメートルねじM8を備えたフロントマウントである。これは、直径130 mmの円に沿って4本のねじが均等に配置されていることを意味する 。これは、おおよそ91.9  mm × 91.9  mmの正方形に相当し、辺の長さが92 mmの正方形パターンとしてよく引用される 。

他にも、ベースをシムレーシングのコックピットやテーブルに取り付けるための独自の取り付けパターンがいくつか存在します。これらのパターンの中には、ベースの側面や底面に取り付けるものもあります。

導入時期の時系列順に並べています。

伝説：

•   業界標準または事実上の標準
•   専有
•   ない