DE102004045125A1

DE102004045125A1 - Movement system for driving simulator, has sliding carriage supported and moved on portal bridge, where bridge is moved in horizontal direction on rails that are arranged parallel to one another on floor area, by linear drive

Info

Publication number: DE102004045125A1
Application number: DE200410045125
Authority: DE
Inventors: Tomas Partl; Jan Patocka; Thomas Dipl.-Ing. Schulz
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2006-03-23

Abstract

The system has a sliding carriage (8) supported and moved on a portal bridge (12), where movement excitation of the bridge takes place by a linear drive (13) arranged centrically on the bridge. The bridge is moved in a horizontal direction on rails (15) that are arranged parallel to one another on a floor area. An electromagnetic linear drive (16) moves the bridge along a middle rail.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bewegungssystem für einen Fahrsimulator gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The The invention relates to a motion system for a driving simulator according to the preamble of claim 1.

In der Kraftfahrzeugindustrie besteht ein großes Potenzial für Fahrsimulatoren, um schon in einer frühen Entwicklungsphase eines Kraftfahrzeugs Aussagen über dessen Fahrverhalten („Handling"-Eigenschaften) sowie den Fahrkomfort („Ride"-Eigenschaften) treffen zu können. Dabei besteht der Wunsch nach einem Fahrsimulatorsystem, mit dem man sowohl Handling-Untersuchungen als auch Ride-Untersuchungen durchführen kann, welches also einen breiten Frequenzbereich, bis mindestens 10 Hz, mit hoher Realitätsnähe abdecken können sollte. Diesen breiten Frequenzbereich erreichen nur so genannte kaskadierte Systeme, bei welchen die eingesetzte Aktuatorik in einzelne Teilsysteme aufgeteilt wird, und zwar in eine Aktuatorik zur Erzeugung großer, niederfrequenter Bewegungen, beispielsweise von Lenkmanövern, und eine davon getrennte Aktuatorik zur Darstellung kleiner, hochfrequenter Bewegungen, also beispielsweise Fahrzeugschwingungen durch Bodenwellen.In the automotive industry has great potential for driving simulators, around at an early age Development phase of a motor vehicle Statements about its handling ("handling" characteristics) and ride comfort ("ride" properties) There is a desire for a driving simulator system with which you can both Handling investigations as well as Ride examinations can do, which therefore a broad Frequency range, to at least 10 Hz, cover with high realism can should. This broad frequency range can only be achieved by cascading Systems in which the used actuators in individual subsystems is divided into an actuator to generate large, low-frequency Movements, such as steering maneuvers, and a separate Actuator for displaying small, high-frequency movements, ie For example, vehicle vibrations by bumps.

Ein solches Bewegungssystem für einen Fahrsimulator ist aus der gattungsbildenden DE 101 50 382 A1 bekannt. Dort wird ein Bewegungssystem vorgestellt, bei dem eine Kabine, in der die Testperson angeordnet ist, auf einem Manipulator bewegbar an geordnet ist. Der Manipulator umfasst dabei im Einzelnen folgende Elemente:

– Einen Drehteller zur Bewegung der Kabine um ihre Vertikalachse,
– eine sechsachsige Bewegungseinheit zur Bewegung des Drehtellers in sechs Freiheitsgraden sowie
– eine Horizontalverschiebevorrichtung zur Verschiebung des Zusammenbaus aus sechsachsiger Bewegungseinheit, Drehteller und Kabine entlang der beiden Horizontalachsen.

Such a movement system for a driving simulator is of the generic type DE 101 50 382 A1 known. There, a motion system is presented, in which a cabin in which the subject is placed, is arranged on a manipulator movable to. The manipulator comprises in detail the following elements:

A turntable for moving the car about its vertical axis,
- A six-axis movement unit for moving the turntable in six degrees of freedom as well
- A horizontal displacement device for moving the assembly of six-axis moving unit, turntable and cabin along the two horizontal axes.

Die Horizontalverschiebevorrichtung, welche die in der Kaskade am niedrigsten angeordnete Aktuatorik darstellt und die niederfrequenten Bewegungen übernimmt, besteht aus zwei Linearverschiebevorrichtungen für die beiden Horizontalachsen. Bei dem gattungsgemäßen Bewegungssystem ist die zweite Linearverschiebevorrichtung auch als Portalbrücke ausgebildet, welche die Bewegungsfläche in der ersten Horizontalrichtung überspannt, auf Luftlagern gegenüber dem Boden gelagert ist und an ihren beiden Enden mit Hilfe von Aktuatoren bewegt wird. Der Zusammenbau aus sechsachsiger Bewegungseinheit, Drehteller und Kabine ist auf einem Trägerschlitten angeordnet, welcher durch die mit der Portalbrücke verbundene erste Linearverschiebevorrichtung entlang der ersten Horizontalachse bewegbar ist. Der Trägerschlitten ist dabei gegenüber der Bodenfläche gelagert, beispielsweise mit Hilfe von Luftlagern.The Horizontal displacement device which is the lowest in the cascade arranged actuator and the low-frequency movements, consists of two linear displacement devices for the two horizontal axes. In the generic movement system the second linear displacement device is also designed as a portal bridge, which the movement area spanned in the first horizontal direction, on air bearings opposite the Floor is stored and at its both ends by means of actuators is moved. The assembly of six-axis movement unit, Turntable and cabin is arranged on a carrier carriage, which through the with the gantry bridge connected first linear displacement device along the first Horizontal axis is movable. The carrier carriage is opposite to the floor area stored, for example by means of air bearings.

Bei diesem Aufbau des Bewegungssystems treten jedoch immer dann Probleme auf, wenn große Strukturen, wie die Portalbrücke, die in der gattungsgemäßen Darstellung bis zu 40 Meter überspannen soll, durch mehr als einen Antrieb beschleunigt werden sollen. Dabei besteht bei Fehlern durch einen asynchronen Betrieb der beiden Antriebe oder durch einen Ausfall eines der beiden Antriebe die Gefahr des Verdrehens um die Hochachse. Dadurch können Verwindungen in der Tragstruktur und dadurch bedingte Schäden der Portalbrücke auftreten, die unbedingt vermieden werden müssen. Weiterhin kann es durch eine unsynchrone Bewegung der beiden Antriebe zu Störungen des Bewegungseindrucks auf die Testpersonen kommen. Der erforderliche zusätzliche Aufwand für Sicherheitsmaßnahmen, um derartigen Fehlern zu begegnen, ist beträchtlich.at However, this structure of the movement system always problems on when big structures, like the gantry bridge, in the generic representation to span up to 40 meters, be accelerated by more than one drive. It exists in case of errors due to asynchronous operation of the two drives or by a failure of one of the two drives the risk of Twisting around the vertical axis. This can cause twists in the supporting structure and consequential damage the portal bridge occur, which must be avoided at all costs. Furthermore it can by an unsynchronous movement of the two drives to disturbances of the Moving impression on the subjects come. The required additional Effort for Safety measures, To counter such errors is considerable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bewegungssystem für einen Fahrsimulator vorzuschlagen, bei dem Schäden durch Verdrehungen der Portalbrücke vermieden werden.Of the Invention is based on the object, a movement system for a Driving simulator to propose, in the damage by twisting the portal bridge be avoided.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.The The object is achieved by the Features of the main claim solved.

Danach wird ein Bewegungssystem vorgeschlagen, bei dem der Trägerschlitten auf der Portalbrücke bewegbar und von dieser getragen ist. Die Bewegungsanregung der Portalbrücke erfolgt über einen mittig daran angeordneten Linearantrieb, wobei die Portalbrücke auf mehreren parallel zueinander in der zweiten Horizontalrichtung (X) auf der Bodenfläche angeordneten Schienen bewegbar ist. So kann im Fehlerfall eine hohe Sicherheit des Bewegungssystems erreicht werden. Es müssen keine zusätzlichen Sicherheitsmechanismen für das System vorgesehen werden. Ferner ist es so möglich, die Summe der mit dem System zu bewegenden Massen zu reduzieren, was zu höheren darstellbaren Beschleunigungen und Geschwindigkeiten führt. Weiterhin ist die Steuerung und Regelung eines solchen Bewegungssystem dahingehend einfacher, als nur ein Antrieb pro Horizontalrichtung geregelt werden muss und nicht zwei Antriebe synchron zueinander. Ferner können mit einer solchen Ausführung des Bewegungssystems störende Beschleunigungsrucke vermieden werden, die durch Asynchronitäten bei beidseitigen Antrieben auftreten können.After that a motion system is proposed in which the carrier carriage on the portal bridge movable and carried by this. The movement stimulus of portal bridge done via a Centrally arranged linear drive, the portal bridge on several parallel to each other in the second horizontal direction (X) on the floor surface arranged rails is movable. Thus, in case of error, a high Safety of the movement system can be achieved. There is no need additional Security mechanisms for the system will be provided. Furthermore, it is possible, the sum of the with the System to reduce moving masses, resulting in higher representable Accelerations and speeds leads. Furthermore, the controller and control of such a motion system to make it easier as only one drive per horizontal direction must be regulated and not two drives in sync with each other. Furthermore, with such an execution disturbing the movement system Acceleration pressures are avoided by asynchronisms in bilateral Drives can occur.

Dadurch, dass sowohl die Portalbrücke als auch der Trägerschlitten im Gegensatz zum gattungsgemäßen Bewegungssystem nicht direkt auf der Bodenfläche verfahren, sind die Anforderungen an die Oberflächengüte der Bodenfläche reduziert, und somit können die Kosten erheblich gesenkt werden. Weiterhin ist durch die gefesselte Anbindung des Trägerschlittens an die Portalbrücke, welche wiederum mit dem Fundament verbunden ist, die Kippgefahr reduziert und somit eine hohe Standsicherheit gewährleistet.The fact that both the gantry bridge and the carrier carriage in contrast to the gat The movement system according to the invention does not move directly on the floor surface, the requirements for the surface quality of the floor surface are reduced, and thus the costs can be considerably reduced. Furthermore, the tipping risk is reduced by the tethered connection of the carrier carriage to the portal bridge, which in turn is connected to the foundation, thus ensuring a high stability.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Bewegungsanregung der Portalbrücke über einen elektromagnetischen Linearantrieb. Diese Lösung hat den Vorteil einer sehr kompakten Bauform und hohen Leistungsdichte bei minimaler Reibung, da die Kraftübertragung berührungslos erfolgt (Anspruch 2).In an advantageous embodiment, the movement excitation takes place the gantry bridge over one electromagnetic linear drive. This solution has the advantage of a very compact design and high power density with minimal friction, because the power transmission contactless takes place (claim 2).

Vorteilhafterweise verfährt der Linearantrieb die Portalbrücke entlang einer mittleren Schiene. Durch den mittigen Angriffspunkt des Antriebs an der Portalbrücke werden keine Momente um die Vertikalachse in die Portalbrücke eingeleitet und ein Verdrehen der Portalbrücke wird weitgehend verhindert (Anspruch 3).advantageously, moves the linear drive the gantry bridge along a middle rail. Through the central point of attack of the drive at the portal bridge No moments are introduced into the gantry bridge around the vertical axis and a twisting of the portal bridge is largely prevented (claim 3).

Zweckmäßiger wird als Antrieb der ersten Linearverschiebevorrichtung ein elektromagnetischer Linearantrieb verwendet. Dieser bietet die schon oben beschriebenen Vorteile einer sehr kompakten Bauform (Anspruch 4).Becomes more appropriate as the drive of the first linear displacement device, an electromagnetic linear drive used. This offers the advantages already described above very compact design (claim 4).

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Bewegungssystem Endanschläge für die Portalbrücke sowie für die erste Linearverschiebevorrichtung. So können bei Betriebsstörungen, insbesondere Stromausfällen, Schädigungen der Hori zontalverschiebevorrichtung sowie der Kabine vermieden werden (Anspruch 5).In A further advantageous embodiment comprises the movement system end stops for the portal bridge also for the first linear displacement device. Thus, in case of malfunction, especially power failures, damage the Hori zontalverschiebevorrichtung and the cabin are avoided (Claim 5).

Vorteilhafterweise ist die sechsachsige Bewegungseinheit als Hexapod ausgeführt. Hexapode sind beispielsweise aus der gattungsgemäßen Schrift bekannt und bieten den Vorteil einer kontrollierten Bewegung der Kabine in allen sechs Raumfreiheitsgraden (Anspruch 6).advantageously, The six-axis motion unit is designed as a hexapod. Hexapods are For example, from the generic document known and offer the advantage of a controlled movement of the cabin in all six Space degrees of freedom (claim 6).

Zweckmäßigerweise weist das Hexapod elektrische Antriebe auf. Dadurch ist eine hochgenaue und reproduzierbare Positionierung der Kabine im Raum möglich (Anspruch 7).Conveniently, The hexapod has electric drives. This is a highly accurate and reproducible positioning of the cabin in the room possible (claim 7).

Vorteilhafterweise ist die Kabine in einem Dom angeordnet. Auf diese Weise wird eine optische und akustische Trennung der Kabine und somit der Testperson von der Umgebung erreicht. Weiterhin kann der Dom dazu genutzt werden, um eine Projektionsfläche für eine realistische Darstellung von Fahrszenarien während der Simulation vorzusehen (Anspruch 8).advantageously, the cabin is arranged in a dome. That way, one becomes visual and acoustic separation of the cabin and thus of the test person reached from the environment. Furthermore, the cathedral can be used to around a projection screen for one provide realistic representation of driving scenarios during the simulation (claim 8th).

Um das Eigengewicht der Portalbrücke möglichst gering zu halten bei einer möglichst hohen Steifigkeit, weist die Portalbrücke vorteilhafterweise eine Fachwerkstruktur auf (Anspruch 9).Around the dead weight of the portal bridge preferably keep it as low as possible high rigidity, the gantry bridge advantageously has a framework structure on (claim 9).

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung hervor.Further Embodiments and advantages of the invention will become apparent from the description out.

In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:In The drawings, the invention is based on an embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1 Eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Bewegungssystems, 1 A perspective view of an embodiment of the movement system,

2 eine Detailansicht der Portalbrücke sowie 2 a detail view of the portal bridge as well

3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Bewegungssystems. 3 a plan view of an embodiment of the movement system.

Wesentliche Bestandteile des Bewegungssystems sind schon in der DE 101 50 382 A1 offenbart, auf die hiermit Bezug genommen wird.Essential components of the movement system are already in the DE 101 50 382 A1 which is incorporated herein by reference.

In 1 ist eine Ansicht eines Fahrsimulators 2 dargestellt. Mit Hilfe dieses Fahrsimulators 2 sollen während einer Fahrsimulation Bewegungseindrücke auf eine Testperson erzeugt werden.In 1 is a view of a driving simulator 2 shown. With the help of this driving simulator 2 During a driving simulation movement impressions should be generated on a test person.

Während der Fahrsimulation wird die Testperson in einer Kabine 3 des Fahrsimulators 2 mittels eines Bewegungssystems 1 in allen Freiheitsgraden bewegt. Dabei muss eine realistische Nachbildung sowohl von komfortrelevanten hochfrequenten („Ride-") Manövern als auch von niederfrequenten („Handling"-) Manövern gewährleistet sein, es muss also möglich sein, der Testperson einen realistischen Eindruck von serienrelevanten Fahrmanövern wie beispielsweise Spurwechsel, Bremsmanöver oder Abbiegen zu vermitteln und auf der anderen Seite die Schwingungen, die von der Strasse oder beispielsweise durch Wind oder Unebenheiten auf den Fahrer eines Kraftfahrzeuges übertragen werden, darzustellen. Um beide Enden des Frequenzspektrums mit ausreichender Güte abbilden zu können, ist das Bewegungssystem 1 bzw. der Manipulator 4 in Form einer Kaskade ausgeführt mit Aktuatoren für niedrige und Aktuatoren für hohe Frequenzen, die möglichst voneinander entkoppelt arbeiten sollen.During the driving simulation, the test person is in a cabin 3 of the driving simulator 2 by means of a movement system 1 moved in all degrees of freedom. In this case, a realistic replica of both comfort-relevant high-frequency ("ride") maneuvers and low-frequency ("handling") maneuvers must be ensured, so it must be possible for the test person to get a realistic impression of series-relevant driving maneuvers such as lane changes, braking maneuvers or To convey on the other hand, the vibrations that are transmitted from the road or, for example, by wind or bumps on the driver of a motor vehicle. In order to map both ends of the frequency spectrum with sufficient quality, is the movement system 1 or the manipulator 4 executed in the form of a cascade with actuators for low and high frequency actuators, which should work as decoupled as possible.

Die Kabine 3 ist zunächst auf einem Drehteller 5 angeordnet, welcher zur Drehung der Kabine 3 um ihre Vertikalachse 6 dient. Der Teil des Manipulators 4, welcher für die höheren Frequenzen verantwortlich ist, wird durch eine sechsachsige Bewegungseinheit 7 gebildet, welche die Bewegung des Drehtellers 5 mit der darauf angeordneten Kabine 3 im Raum übernimmt. Die sechsachsige Bewegungseinheit 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Hexapod 20 gestaltet. Unter einem Hexapod 20 versteht man ein Bewegungssystem mit sechs an der Unterseite fixierten längenverstellbaren Streben 27, deren andere Enden mit dem zu bewegenden Gegenstand, in diesem Falle dem Drehteller 5, verbunden sind. So wird durch eine entsprechende Ansteuerung einzelner Streben 27 eine Bewegung des Zusammenbaus aus Drehteller 5 und Kabine 3 in allen sechs translatorischen und rotatorischen Raumfreiheitsgraden ermöglicht. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Streben 27 durch elektrische Linearantriebe 21 gebildet. Denkbar ist aber auch ein Hexapod 20 mit hydraulischen Antrieben in Form von Hydraulikzylindern, welche eine höhere Leistungsdichte aufweisen, aber auch eine Erhöhung der insgesamt zu bewegenden Masse bedeuten.The cabin 3 is initially on a turntable 5 arranged, which for the rotation of the cabin 3 around its vertical axis 6 serves. The part of the manipulator 4 , which is responsible for the higher frequencies, is controlled by a six-axis motion unit 7 formed the movement of the turntable 5 with the cabin arranged thereon 3 in the room. The six-axis motion unit 7 is hexapod in this embodiment 20 designed. Under a hexapod 20 One understands a movement system with six fixed at the bottom of length-adjustable struts 27 whose other ends with the object to be moved, in this case the turntable 5 , are connected. This is done by a corresponding control of individual struts 27 a movement of assembly from turntable 5 and cabin 3 in all six translational and rotational spatial degrees of freedom. In this embodiment, the struts 27 by electric linear drives 21 educated. Conceivable is also a hexapod 20 with hydraulic drives in the form of hydraulic cylinders, which have a higher power density, but also mean an increase in the total mass to be moved.

Der Zusammenbau aus Kabine 3, Drehteller 5 und Hexapod 20 ist nun wiederum auf einem Trägerschlitten 8 angeordnet, mit dem die Streben 27 des Hexapods 20 an ihren unteren Enden fest verbunden sind. Der Zusammenbau aus der Kabine 3, dem Drehteller 5, dem Hexapod 20 und dem Trägerschlitten 8 soll im Folgenden als Basiseinheit 34 bezeichnet werden.The assembly from cabin 3 , Turntable 5 and hexapod 20 is now again on a carrier carriage 8th arranged with which the struts 27 of the hexapod 20 are firmly connected at their lower ends. The assembly from the cabin 3 , the turntable 5 , the hexapod 20 and the carriage 8th shall be referred to below as the base unit 34 be designated.

Den untersten Teil der Kaskade bildet die Horizontalverschiebevorrichtung 9, welche die Bewegung der Basiseinheit 34 entlang einer ebenen Bodenfläche 14 durchführt. Bei dem hier vorliegenden Beispiel eines Fahrsimulators 2 hat sich durch Simulationsstudien und Voruntersuchungen herausgestellt, dass auf einer rechteckigen Bodenfläche 14 mit einer größeren Länge in der zweiten Horizontalrichtung X als Breite in der ersten Horizontalrichtung Y, wobei X und Y in einem geeigneten Verhältnis zueinander stehen, die Mehrzahl der wichtigen, in der Realität auftretenden Fahrmanöver mit zufrieden stellender Güte abgebildet werden kann. Durch ein geeignet gewähltes Verhältnis von Breite zu Länge ist der Bewegungsraum noch groß genug, um auch die niederfrequenten Anregungen ausreichend gut darstellen zu können.The lowest part of the cascade forms the horizontal displacement device 9 indicating the movement of the base unit 34 along a flat floor surface 14 performs. In the present example of a driving simulator 2 has been proven by simulation studies and preliminary studies that on a rectangular floor surface 14 with a greater length in the second horizontal direction X than width in the first horizontal direction Y, where X and Y are in an appropriate relationship to one another, the plurality of important, real-time driving maneuvers can be imaged with satisfactory quality. By a suitably chosen ratio of width to length of the movement space is still large enough to represent the low-frequency excitations sufficiently well.

Die Horizontalverschiebevorrichtung 9 ist für eine getrennte Bewegung entlang der beiden Horizontalachsen X, Y in zwei Linearverschiebevorrichtungen 10, 11 aufgeteilt, von denen die zweite Linearverschiebevorrichtung 11 als Portalbrücke 12 ausgeführt ist. Diese überspannt die Bodenfläche 14 in der ersten Horizontalrichtung Y komplett und umfasst eine Traverse 29, welche die Bodenfläche 14 überspannt und Füße 30, mit denen sich die Traverse 29 gegenüber der Bodenfläche 14 abstützt. Dabei befinden sich die Füße 30 nicht in direktem Kontakt mit der Bodenfläche 14, sondern bewegen sich entlang mehrerer Schienen 15, welche parallel zueinander in der zweiten Horizontalrichtung X auf der Bodenfläche aufgebracht sind. Die Anzahl der Schienen 15 ist dabei abhängig von der Breite der Bodenfläche 14, in diesem Ausführungsbeispiel sind sieben Schienen 15 gewählt, die sich in einem regelmäßigen Abstand voneinander befinden. Diese Abstützung der Portalbrücke 12 auf mehreren parallelen, über die Breite verteilten Schienen 15 ist auch insofern sinnvoll, als eine Durchbiegung der Portalbrücke 12 verringert wird.The horizontal shifting device 9 is for a separate movement along the two horizontal axes X, Y in two linear displacement devices 10 . 11 split, of which the second linear displacement device 11 as a portal bridge 12 is executed. This spans the floor area 14 complete in the first horizontal direction Y and includes a traverse 29 which the floor area 14 spans and feet 30 with which the traverse 29 opposite the floor surface 14 supported. Here are the feet 30 not in direct contact with the floor surface 14 but move along several rails 15 which are applied parallel to each other in the second horizontal direction X on the bottom surface. The number of rails 15 depends on the width of the floor area 14 In this embodiment, there are seven rails 15 selected, which are at a regular distance from each other. This support of the portal bridge 12 on several parallel rails distributed across the width 15 is also useful insofar as a deflection of the portal bridge 12 is reduced.

Im Gegensatz zu dem gattungsgemäßen Bewegungssystem, wo die Portalbrücke 12 an beiden Enden jeweils einen Antrieb aufweist, besitzt die Portalbrücke 12 hier nur einen zentralen Linearantrieb 13 in der Mitte, im Bereich der mittleren Schiene 31. Dies bietet den Vorteil, dass durch die Tatsache, dass nur ein Linearantrieb 13 angesteuert werden muss, keine Verdrehungen der Portalbrücke 12 um ihre Vertikalachse 6 auftreten können. Daher bietet das Bewegungssystem 1 auch im Fehlerfall eine größere Sicherheit, denn wenn der Linearantrieb 13 ausfällt, steht die Portalbrücke einfach still, und es besteht nicht die Gefahr, dass der andere Antrieb weiterläuft und durch Verwindungen Schäden an der Struktur der Portalbrücke 12 auftreten können. Der Linearantrieb 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel als elektromagnetischer Linearantrieb 16 ausgestaltet, der prinzipiell einem „abgewickelten" Elektromotor entspricht. Dabei ist der Stator des Elektromotors in die mittlere Schiene 31 integriert. Dabei wird in diesem Ausführungsbeispiel als Elektromotor ein Synchronmotor eingesetzt. Es kann aber auch ein Asynchronmotor verwendet werden. Durch den Einsatz eines elektromagnetischen Linearantriebs 16, der eine berührungslose Kraftübertragung gewährleistet, wird die Reibung zwischen Portalbrücke 12 und der mittleren Schiene 31 minimiert.In contrast to the generic movement system, where the gantry bridge 12 has a drive at both ends, has the portal bridge 12 Here only one central linear drive 13 in the middle, in the area of the middle rail 31 , This offers the advantage of being by the fact that only one linear actuator 13 must be controlled, no twists of the portal bridge 12 around its vertical axis 6 may occur. Therefore, the motion system offers 1 even in case of error greater security, because if the linear drive 13 fails, the gantry bridge simply stands still, and there is no risk that the other drive continues running and twisting damage to the structure of the portal bridge 12 may occur. The linear drive 13 is in this embodiment as an electromagnetic linear drive 16 which corresponds in principle to a "developed" electric motor, whereby the stator of the electric motor is in the middle rail 31 integrated. In this case, a synchronous motor is used as electric motor in this embodiment. However, an asynchronous motor can also be used. Through the use of an electromagnetic linear drive 16 , which ensures a non-contact power transmission, the friction between gantry bridge 12 and the middle rail 31 minimized.

In 2 ist eine Detailansicht der Portalbrücke 12 dargestellt. Erkennbar sind hier die Schienen 15 sowie der Linearantrieb 13 in der mittleren Schiene 31. Bei der Auslegung der Portalbrücke 12 muss dabei beachtet werden, dass sie so steif ausgelegt wird, dass ihre niedrigste (Biege-) Eigenfrequenz deutlich oberhalb von zehn Hertz liegt, um zu vermeiden, dass diese Eigenfrequenz während des Betriebs des Fahrsimulators 2 angeregt wird. Um eine solch hohe Steifigkeit der Portalbrücke 12 zu erreichen unter der Randbedingung möglichst geringer bewegter Massen, weist die Traverse 29 der Portalbrücke 12 eine fachwerkähnliche Struktur 23 auf.In 2 is a detailed view of the portal bridge 12 shown. Visible here are the rails 15 as well as the linear drive 13 in the middle rail 31 , When designing the gantry bridge 12 It should be noted that it is designed so stiff that its lowest (bending) natural frequency is well above ten hertz to avoid this natural frequency during operation of the driving simulator 2 is stimulated. For such a high rigidity of the portal bridge 12 to reach under the boundary condition of the smallest possible moving masses, the traverse points 29 the portal bridge 12 a truss-like structure 23 on.

3 zeigt eine Draufsicht auf das Bewegungssystem. Auf der Portalbrücke ist nun die erste Linearverschiebevorrichtung 10 angeordnet, welche dazu dient, die Basiseinheit 34 entlang der ersten Horizontalrichtung Y zu bewegen. Dabei ist die Basiseinheit 34 auf der Portalbrücke 12 angeordnet und wird von dieser getragen. In diesem Ausführungsbeispiel sind auf der Portalbrücke 12 dazu Führungen 32 vorgesehen, welche hier in Form von zwei parallelen Querschienen 33 ausgeführt sind, entlang derer der Zusammenbau durch die erste Linearverschiebevorrichtung 10 bewegt wird. Auch hier ist für den Antrieb ein elektromagnetischer Linearantrieb 17 vorgesehen. 3 shows a plan view of the movement system. On the portal bridge is now the first linear displacement device 10 arranged, which serves the base unit 34 along the first horizontal direction Y to move. Here is the base unit 34 on the portal bridge 12 arranged and is supported by this. In this embodiment are on the portal bridge 12 to guided tours 32 provided, which here in the form of two parallel cross rails 33 along which the assembly by the first linear displacement device 10 is moved. Again, the drive is an electromagnetic linear actuator 17 intended.

Als oberstes Element der schon beschriebenen kaskadierten Aktuatorik ist eine sogenannte Ride-Aktuatorik vorgesehen, welche die höchsten Frequenzen zwischen zehn und dreißig Hertz nachbilden soll. Diese ist vorzugsweise in der Kabine 3 angeordnet, und zwar direkt in dem Fahrzeug 28, in dem sich die Testperson befindet. Dort ist sie beispielsweise unter dem Fahrersitz in unmittelbarer Nähe der Testperson untergebracht. Eine solche Ride-Aktuatorik ist beispielhaft detailliert in der DE 101 50 382 A1 beschrieben.As a topmost element of the already described cascaded actuators, a so-called ride actuator is provided, which is intended to emulate the highest frequencies between ten and thirty hertz. This is preferably in the cabin 3 arranged, directly in the vehicle 28 in which the subject is located. There it is housed, for example, under the driver's seat in the immediate vicinity of the test person. Such a ride actuator is exemplified in detail in FIG DE 101 50 382 A1 described.

Mit diesem gesamten Bewegungssystem, bestehend aus Horizontalverschiebevorrichtung, sechachsiger Bewegungseinheit, Drehteller und Ride-Aktuatorik ist es nun möglich, realitätsgetreu Bewegungen im Frequenzbereich bis zu 10 Hertz nachzubilden.With this entire movement system consisting of horizontal displacement device, sechachsiger Movement unit, turntable and ride actuator, it is now possible to realistically movements in the frequency range up to 10 hertz.

Um die erforderliche Sicherheit des Bewegungssystems 1 gegen Fehler zu gewährleisten, sind sowohl für die Portalbrücke 12 als auch für den Trägerschlitten 8 jeweils Endanschläge 18, 19 vorgesehen, die beispielsweise als mechanische Endanschläge am Ende mehrerer Schienen 15 bzw. Querschienen 33 ausgeführt sein können. Diese Anschläge müssen so dimensioniert sein, dass sie im Versagensfall die gesamten bewegten Massen abfangen können. Ein weiterer wichtiger Bestandteil eines Sicherheitskonzepts für den Fahrsimulator sind ferner mechanische Bremsen, welche in den elektrischen Antrieben vorgesehen sind.To the required safety of the movement system 1 to ensure against mistakes are both for the gantry bridge 12 as well as for the carrier carriage 8th each end stops 18 . 19 provided, for example, as mechanical end stops at the end of several rails 15 or cross rails 33 can be executed. These stops must be dimensioned so that they can catch the entire moving masses in case of failure. Another important component of a safety concept for the driving simulator are also mechanical brakes, which are provided in the electric drives.

Die Kabine 3 kann, wie in diesem Ausführungsbeispiel, in einem Dom 22 angeordnet sein. Der Dom 22 erfüllt dabei mehrere Aufgaben: Einerseits dient er dazu, optische und/oder akustische Eindrücke aus der Umgebung der Kabine 3 von der Testperson abzuschirmen, damit diese während der Durchführung einer Fahrsimulation nicht von den eigentlichen Eindrücken der Fahrsimulation abgelenkt wird. Andererseits wird der Dom 22 dazu verwendet, daran eine Projektionsfläche 24 anzuordnen, auf die während der Fahrsimulation Bilder projiziert werden, die gemeinsam mit entsprechenden akustischen Einspielungen einen realistischen Fahreindruck auf die Testperson erzeugen. Dann ist in dem oberen Teil des Doms 22 ein Projektionsgerät 26 angeordnet. Weiterhin denkbar ist die Anordnung einer Kamera 25 im Dom 22 zur Aufzeichnung der Testperson während der Fahrsimulation.The cabin 3 can, as in this embodiment, in a Dom 22 be arranged. The cathedral 22 fulfills several tasks: On the one hand, it serves optical and / or acoustic impressions from the environment of the cabin 3 Protected by the test person so that it is not distracted during the implementation of a driving simulation of the actual impressions of the driving simulation. On the other hand, the cathedral 22 used to make it a projection screen 24 to arrange on the images are projected during the driving simulation images that produce a realistic driving impression on the test person together with appropriate acoustic recordings. Then is in the upper part of the dome 22 a projection device 26 arranged. Also conceivable is the arrangement of a camera 25 in the cathedral 22 to record the subject during the driving simulation.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die oben dargestellten Ausführungsbeispiele.The Invention is not limited to the embodiments shown above.

Claims

Movement system for a driving simulator for generating movement impressions on subjects with a cabin, wherein the cabin is stationary on a manipulator, comprising the following components: - a turntable for controlled rotational movement of the car about its vertical axis, - a six-axis mounted on a carrier carriage A movement unit for moving the turntable and car assembly in all six degrees of freedom, and a horizontal displacement device for controlled displacement and acceleration of the carrier carriage along the two horizontal axes, comprising two linear displacement devices, a first linear displacement device for displacing and accelerating the carrier carriage along a first horizontal axis (Y) and a second linear displacement device in the form of a gantry bridge for displacing the assemblage of the first linear displacement device and the support carriage along one r second horizontal axis (X), characterized in that the carrier carriage ( 8th ) on the gantry bridge ( 12 ) is movable and carried by this, and the motion excitation of the portal bridge ( 12 ) via a centrally arranged thereon linear drive ( 13 ), whereby the gantry bridge ( 12 ) on a plurality of parallel to each other in the second horizontal direction (X) on the bottom surface ( 14 ) arranged rails ( 15 ) is movable.

Movement system according to claim 1, characterized in that the movement excitation of the gantry bridge ( 12 ) via an electromagnetic linear drive ( 16 ) he follows.

Movement system according to claim 2, characterized in that the electromagnetic linear drive ( 16 ) the portal bridge ( 12 ) along a middle rail ( 31 ).

Movement system according to one of claims 1 to 3, characterized in that as the drive of the first linear displacement device ( 10 ) an electromagnetic linear drive ( 17 ) is used.

Movement system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the movement system ( 1 ) End stops ( 18 . 19 ) for the gantry bridge ( 12 ) as well as for the first linear displacement device ( 10 ).

Movement system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the six-axis movement unit ( 7 ) executed as hexapod ( 20 ).

Movement system according to claim 6, characterized in that the hexapod ( 20 ) has electric drives.

Movement system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cabin ( 3 ) in a dome ( 22 ) is arranged.

Movement system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the gantry bridge ( 12 ) a truss-like structure ( 23 ) having.