CN104258569B - 电机驱动的三自由度可拆装的动感赛车游戏运动模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机驱动的三自由度可拆装的动感赛车游戏运动模拟器，其特征在于它包括固定底座、滚转机构、侧摆机构和俯仰机构；所述固定底座包括2个梯形连接块、2根U形钢管、显示器安装架；所述2根U形钢管的两端各通过一个梯形连接块连接，所述显示器安装架设置其中一个梯形连接块上；本发明的一种电机驱动的三自由度可拆装的动感赛车游戏运动模拟器，具有：拆装方便，便于运输和储存；整体结构简单，易于加工，重心可调，重量轻；采用电机作为动力源，丝杠-连杆作为驱动机构，这种驱动方式简单实用，绿色环保；能够实现滚转、侧摆、俯仰三个旋转自由度方向的运动，各机构联动效果好，模拟效果逼真。

Description

电机驱动的三自由度可拆装的动感赛车游戏运动模拟器

技术领域

本发明涉及到运动模拟器技术领域，特别涉及到一种用于支持动感赛车游戏的运动模拟器。

背景技术

随着科学技术的发展和生活水平的提高，能够带给用户真实体验的动感娱乐设施越来越受到消费者的青睐。动感赛车游戏运动模拟器能够为赛车游戏玩家提供一种陆地飞驰的感觉，使游戏者宛如身临其境。目前，市场上的动感赛车游戏运动模拟器的动力源分为液压驱动、气压驱动、电机驱动三种，例如，SimCraft公司的两款专利APEXSC830和SC320赛车游戏模拟器均采用液压驱动方式，这种驱动方式需要外接油泵、油箱等附属设施。这些附属设施不仅存在油气泄露污染和噪声污染等缺陷，而且这种驱动方式成本较高，必然使得这两款赛车模拟器造价昂贵，不适合普通的游戏玩家使用。厦门惠拓动漫科技有限公司生产的型号为HT-4D-F1034的赛车游戏模拟器采用电机驱动，但是该赛车游戏模拟器只拥有俯仰和滚转两个自由度，无法实现侧摆运动，因此难以逼真地模拟出真实赛车的运动。

显然，现有动感赛车游戏运动模拟器存在着可能产生油气泄露污染和噪声污染，造价昂贵或者运动自由度较少等缺陷。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种电机驱动的三自由度可拆装的动感赛车游戏运动模拟器,用于解决现有模拟器只拥有俯仰和滚转两个自由度，无法实现侧摆运动的技术问题。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种电机驱动的三自由度可拆装的动感赛车游戏运动模拟器，它包括固定底座、滚转机构、侧摆机构和俯仰机构；

所述固定底座包括2个梯形连接块、2根U形钢管、显示器安装架；所述2根U形钢管的两端各通过一个梯形连接块连接，所述显示器安装架设置在其中一个梯形连接块上；

所述滚转机构包括滚转轴、滚转支架、滚转连杆、滚转电机板、滚转电机、滚转丝杠、轴承座和滚转螺母，所述滚转轴为2个并分别设置在2个梯形连接块上，所述滚转支架的两端分别通过摆动杆与滚转轴连接，所述滚转电机板设置在固定底座上，滚转丝杠两端通过轴承座安装在滚转电机板上，滚转丝杠一端通过联轴器与滚转电机输出轴连接，所述滚转连杆一端与滚转支架固定连接，滚转连杆另一端设置带滑槽的U形开口，所述滚转螺母设置在该带滑槽的U形开口内并与滚转丝杠连接；

所述侧摆机构包括侧摆支架、侧摆轴、侧摆连杆、侧摆电机板、侧摆电机、侧摆丝杠、轴承座和侧摆螺母，所述侧摆轴安装在侧摆轴承座内，该侧摆轴承座固定在滚转支架上，所述侧摆支架与侧摆轴连接，所述侧摆连杆一端与侧摆支架固定连接，侧摆连杆另一端设置带滑槽的U形开口，该带滑槽的U形开口内设置侧摆螺母，侧摆螺母与侧摆丝杠连接，侧摆丝杠两端通过轴承座安装在侧摆电机板上，侧摆电机板设置在滚转机构上，侧摆丝杠一端还通过联轴器与侧摆电机的输出轴连接；

所述俯仰机构包括俯仰支架、连接块、俯仰轴、俯仰连杆、俯仰电机板、俯仰电机、俯仰丝杠、轴承座和俯仰螺母，所述俯仰轴设置在连接块上，所述连接块设置在侧摆支架上，所述俯仰支架通过俯仰轴与侧摆支架转动连接，所述俯仰连杆一端与俯仰支架连接，所述俯仰连杆另一端设置带滑槽的U形开口，该带滑槽的U形开口内设置俯仰螺母，所述俯仰螺母与所述俯仰丝杠连接，所述俯仰丝杠两端通过轴承座安装在俯仰电机板上，所述俯仰电机板设置在侧摆支架上，所述俯仰丝杠一端通过联轴器与俯仰电机的输出轴连接；

所述俯仰支架包括侧面支架、底部支架、方向盘安装板及支架、座椅安装板、踏板和配重板，所述配重板和踏板都设置在底部支架上，所述座椅安装板的两端与位于两侧的侧面支架连接，所述侧面支架与所述俯仰轴连接，所述方向盘安装板及支架与侧面支架连接。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施方案，所述固定底座的2根U形钢管之间连接有固定钢管、以及U形钢管底部的弯角处也设置固定钢管。

根据本发明的另一个实施方案，所述固定底座和/或俯仰机构上的管件连接的一处或几处采用用于实现自由拆装功能的钢管连接头，所述钢管连接头包括圆柱块和长方形板，长方形板的一端焊接在圆柱块端面，圆柱块侧面打螺纹孔并插进钢管内，钢管侧面对应位置打孔并插入螺钉以固定连接头。

根据本发明的另一个实施方案，所述滚转支架由两对长度不等的角钢通过螺栓螺母连接成“口”字状，其两端再分别焊接一个长方形的摆动杆。

根据本发明的另一个实施方案，所述连接块为方形。

本发明还可以是：

根据本发明的另一个实施方案，所述侧摆支架由6根角钢、2块方形的连接块、1块侧摆轴连接板和2根加强筋通过螺栓螺母连接或焊接而成，所述侧摆支架与侧摆轴通过侧摆轴连接板连接，其中侧摆轴连接板通过螺钉固定在侧摆轴的顶端。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的一种电机驱动的三自由度可拆装的动感赛车游戏运动模拟器，具有：1)拆装方便，便于运输和储存；2)整体结构简单，易于加工，重心可调，重量轻；3)采用电机作为动力源，丝杠-连杆作为驱动机构，这种驱动方式简单实用，绿色环保；4)能够实现滚转、侧摆、俯仰三个旋转自由度方向的运动，各机构联动效果好，模拟效果逼真。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1示出了根据本发明一个实施例的动感赛车游戏运动模拟器机械结构示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的动感赛车游戏运动模拟器滚转机构示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的动感赛车游戏运动模拟器侧摆机构示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例的动感赛车游戏运动模拟器俯仰机构示意图；

图5示出了根据本发明一个实施例的动感赛车游戏运动模拟器钢管连接头示意图；

图6示出了根据本发明一个实施例的动感赛车游戏运动模拟器组装后的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

附图1是本发明动感赛车游戏运动模拟器机械结构示意图，图中，本发明动感赛车游戏运动模拟器机械结构包括固定底座1、滚转机构2、侧摆机构3、俯仰机构4，其中固定底座1包括2个梯形连接块5、2根U形钢管6、4根固定钢管7和显示器安装架8。所述2根U形钢管6的两端各通过一个梯形连接块5连接，所述显示器安装架8设置在其中一个梯形连接块5上。

所述固定底座1的2根U形钢管6之间可以连接有固定钢管7、以及U形钢管6底部的弯角处也可设置固定钢管7。

附图2是本发明动感赛车游戏运动模拟器滚转机构示意图，图中所示滚转机构2包括滚转轴9、滚转支架10、滚转连杆11、滚转电机板12、滚转电机13、滚转丝杠14、轴承座15和滚转螺母16，所述滚转轴9为2个并分别设置在2个梯形连接块5上，滚转轴9可通过轴承安装在固定底座1的梯形连接块5中心处，所述滚转支架10的两端分别通过摆动杆40与滚转轴9连接，即摆动杆40可以是长方形并为2个，可焊接在滚转支架10两端，所述滚转电机板12设置在固定底座1上，滚转丝杠14两端通过轴承座15安装在滚转电机板12上，滚转丝杠14一端通过联轴器与滚转电机13输出轴连接，所述滚转连杆11一端与滚转支架10固定连接，其连接方式可通过螺钉连接，滚转连杆11另一端设置带滑槽的U形开口，所述滚转螺母16设置在该带滑槽的U形开口内并与滚转丝杠14连接，即滚转螺母16套装在滚转丝杠14上且设置在滚转连杆11的带滑槽的U形开口内，其端面安装滚轮轴，滚轮轴上套装滚轮。启动滚转电机13，滚转丝杆14在滚转电机13带动下旋转，滚转螺母16向左或向右移动，并带动滚转连杆11的带滑槽的U形开口一端向左或向右移动，使得滚转连杆11带动滚转支架10绕着滚转轴9产生顺时针或者逆时针的旋转。

所述滚转支架10可由两对长度不等的角钢通过螺栓螺母连接成“口”字状，其两端再分别焊接一个长方形的摆动杆40。

附图3是本发明动感赛车游戏运动模拟器侧摆机构示意图，图中所示的侧摆机构3包括侧摆支架17、侧摆轴18、侧摆连杆19、侧摆电机板20、侧摆电机21、侧摆丝杠22、轴承座23和侧摆螺母24，所述侧摆轴18可通过止推轴承安装在侧摆轴承座内，该侧摆轴承座可通过螺栓螺母固定在滚转支架10上，所述侧摆支架17与侧摆轴18连接，所述侧摆连杆19一端与侧摆支架17固定连接，侧摆连杆19另一端设置带滑槽的U形开口，该带滑槽的U形开口内设置侧摆螺母24，侧摆螺母24与侧摆丝杠22连接，侧摆丝杠22两端通过轴承座23安装在侧摆电机板20上，侧摆电机板20设置在滚转机构2上，侧摆丝杠22一端还通过联轴器与侧摆电机21的输出轴连接。

侧摆支架17可由6根角钢、2块方形的连接块26、1块侧摆轴连接板41和2根加强筋通过螺栓螺母连接或焊接而成，所述侧摆支架17与侧摆轴18可通过侧摆轴连接板41连接，其中侧摆轴连接板41可通过螺钉固定在侧摆轴18的顶端。

侧摆螺母24可套装在侧摆丝杠22上且设置在侧摆连杆19的U形口内，其端面安装滚轮轴，滚轮轴上套装滚轮并设置在侧摆连杆19滑槽内。启动侧摆电机21，侧摆丝杠22在侧摆电机21带动下旋转。侧摆螺母24向左或向右移动时，侧摆螺母24端面的滚轮轴在滑槽内滑动并带动侧摆连杆19的U形口端向左或向右移动，从而使得侧摆支架17在侧摆连杆19的带动下绕着侧摆轴18产生顺时针或者逆时针的旋转。

附图4是本发明动感赛车游戏运动模拟器俯仰机构示意图，图中所示的俯仰机构4包括俯仰支架25、连接块26、俯仰轴27、俯仰连杆28、俯仰电机板29、俯仰电机30、俯仰丝杠31、轴承座32和俯仰螺母33，所述俯仰轴27设置在连接块26上，所述连接块26设置在侧摆支架17上，所述俯仰支架25通过俯仰轴27与侧摆支架17转动连接，所述俯仰连杆28一端与俯仰支架25连接，所述俯仰连杆28另一端设置带滑槽的U形开口，该带滑槽的U形开口内设置俯仰螺母33，所述俯仰螺母33与所述俯仰丝杠31连接，所述俯仰丝杠31两端通过轴承座32安装在俯仰电机板29上，所述俯仰电机板29设置在侧摆支架17上，所述俯仰丝杠31一端通过联轴器与俯仰电机30的输出轴连接。

所述连接块26可为方形等。

所述俯仰支架25包括侧面支架34、底部支架35、方向盘安装板及支架36、座椅安装板37、踏板38和配重板39，所述配重板39和踏板38都设置在底部支架35上，所述座椅安装板37的两端与位于两侧的侧面支架34连接，所述侧面支架34与所述俯仰轴27连接，所述方向盘安装板及支架36与侧面支架34连接。

俯仰轴27可通过轴承安装在侧面方形的连接块26中心；俯仰支架25可包括侧面支架34、底部支架35、方向盘安装板及支架36、座椅安装板37、踏板38、配重板39，俯仰支架通过侧面支架的方形口安装在俯仰轴27上，配重板39用于调节俯仰支架的重心位置，使其可以保持静平衡状态，并且板面上有两个螺栓孔，便于根据实际需求来加减配重；俯仰连杆28可呈“Z”字形，其一端可通过螺栓螺母固定在座椅安装板37下方；俯仰螺母33套装在俯仰丝杠31上且设置在俯仰连杆28的U形口内，其端面安装滚轮轴，滚轮轴上套装滚轮并设置在俯仰连杆28的滑槽内。启动俯仰电机30，俯仰丝杠31在俯仰电机转轴的带动下旋转，俯仰螺母33在轴向力的作用下沿着俯仰丝杠31运动，由此带动俯仰连杆28顺时针或逆时针摆动，也使得连接在俯仰连杆28上的俯仰支架25也随着连杆的摆动而作俯仰运动。

附图5是本发明动感赛车游戏运动模拟器钢管连接头示意图，图中所示固定底座1、俯仰机构4上的管件连接的一处或几处采用用于实现自由拆装功能的钢管连接头，所述钢管连接头包括长方形板5-1和圆柱块5-2，长方形板5-1的一端可焊接在圆柱块5-2端面，圆柱块5-2侧面打螺纹孔并插进钢管5-3内，钢管5-3侧面对应位置打孔并插入螺钉5-4以固定连接头。

以上各部件组装后，及其安装座椅、显示器后如图6所示。

综上所述，1)钢管连接头使得动感赛车游戏运动模拟器的机械结构可以自由拆装，不仅便于动感赛车游戏运动模拟器的运输，同时也便于它的储存。

2)在俯仰机构4中添加配重模块，玩家可以根据实际情况加减配重来调节机构的重心位置，以保证机构处于静平衡状态，使得驱动更加省力。

3)赛车游戏运动模拟器采用了钢管和角钢并用的结构形式，这两种钢材的搭配使用，不仅能够有效降低赛车游戏运动模拟器的重量，而且使得整体结构简单可靠，易于加工。

4)赛车游戏运动模拟器采用电机作为动力源，丝杠-连杆作为驱动机构，这种驱动方式简单实用，并且避免了液压驱动方式所带来的油气泄漏污染和噪声污染。

5)赛车游戏运动模拟器由滚转机构2、侧摆机构3和俯仰机构4实现了三个旋转自由度方向的单独运动或者联动，能够逼真地模拟出真实赛车的运动。

因此本发明可自由拆/装，便于运输与储存；重心可调，驱动省力；整体结构简单可靠，重量轻，易于加工；驱动方式简单实用，绿色环保；运动自由度多，模拟效果逼真。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (6)

1.一种电机驱动的三自由度可拆装的动感赛车游戏运动模拟器，其特征在于它包括固定底座(1)、滚转机构(2)、侧摆机构(3)和俯仰机构(4)；

所述固定底座(1)包括2个梯形连接块(5)、2根U形钢管(6)、显示器安装架(8)；所述2根U形钢管(6)的两端各通过一个梯形连接块(5)连接，所述显示器安装架(8)设置在其中一个梯形连接块(5)上；

所述滚转机构(2)包括滚转轴(9)、滚转支架(10)、滚转连杆(11)、滚转电机板(12)、滚转电机(13)、滚转丝杠(14)、轴承座(15)和滚转螺母(16)，所述滚转轴(9)为2个并分别设置在2个梯形连接块(5)上，所述滚转支架(10)的两端分别通过摆动杆(40)与滚转轴(9)连接，所述滚转电机板(12)设置在固定底座(1)上，滚转丝杠(14)两端通过轴承座(15)安装在滚转电机板(12)上，滚转丝杠(14)一端通过联轴器与滚转电机(13)输出轴连接，所述滚转连杆(11)一端与滚转支架(10)固定连接，滚转连杆(11)另一端设置带滑槽的U形开口，所述滚转螺母(16)设置在该带滑槽的U形开口内并与滚转丝杠(14)连接；

所述侧摆机构(3)包括侧摆支架(17)、侧摆轴(18)、侧摆连杆(19)、侧摆电机板(20)、侧摆电机(21)、侧摆丝杠(22)、轴承座(23)和侧摆螺母(24)，所述侧摆轴(18)安装在侧摆轴承座内，该侧摆轴承座固定在滚转支架(10)上，所述侧摆支架(17)与侧摆轴(18)连接，所述侧摆连杆(19)一端与侧摆支架(17)固定连接，侧摆连杆(19)另一端设置带滑槽的U形开口，该带滑槽的U形开口内设置侧摆螺母(24)，侧摆螺母(24)与侧摆丝杠(22)连接，侧摆丝杠(22)两端通过轴承座(23)安装在侧摆电机板(20)上，侧摆电机板(20)设置在滚转机构(2)上，侧摆丝杠(22)一端还通过联轴器与侧摆电机(21)的输出轴连接；

所述俯仰机构(4)包括俯仰支架(25)、连接块(26)、俯仰轴(27)、俯仰连杆(28)、俯仰电机板(29)、俯仰电机(30)、俯仰丝杠(31)、轴承座(32)和俯仰螺母(33)，所述俯仰轴(27)设置在连接块(26)上，所述连接块(26)设置在侧摆支架(17)上，所述俯仰支架(25)通过俯仰轴(27)与侧摆支架(17)转动连接，所述俯仰连杆(28)一端与俯仰支架(25)连接，所述俯仰连杆(28)另一端设置带滑槽的U形开口，该带滑槽的U形开口内设置俯仰螺母(33)，所述俯仰螺母(33)与所述俯仰丝杠(31)连接，所述俯仰丝杠(31)两端通过轴承座(32)安装在俯仰电机板(29)上，所述俯仰电机板(29)设置在侧摆支架(17)上，所述俯仰丝杠(31)一端通过联轴器与俯仰电机(30)的输出轴连接；

所述俯仰支架(25)包括侧面支架(34)、底部支架(35)、方向盘安装板及支架(36)、座椅安装板(37)、踏板(38)和配重板(39)，所述配重板(39)和踏板(38)都设置在底部支架(35)上，所述座椅安装板(37)的两端与位于两侧的侧面支架(34)连接，所述侧面支架(34)与所述俯仰轴(27)连接，所述方向盘安装板及支架(36)与侧面支架(34)连接。

2.根据权利要求1所述的电机驱动的三自由度可拆装的动感赛车游戏运动模拟器，其特征在于所述固定底座(1)的2根U形钢管(6)之间连接有固定钢管(7)、以及U形钢管(6)底部的弯角处也设置固定钢管(7)。

3.根据权利要求1所述的电机驱动的三自由度可拆装的动感赛车游戏运动模拟器，其特征在于所述固定底座(1)或俯仰机构(4)上的管件连接的一处或几处采用用于实现自由拆装功能的钢管连接头，所述钢管连接头包括长方形板(5-1)和圆柱块(5-2)，所述长方形板(5-1)的一端焊接在圆柱块(5-2)端面，圆柱块(5-2)侧面打螺纹孔并插进钢管(5-3)内，钢管(5-3)侧面对应位置设置孔，并在该孔内插入螺钉(5-4)以固定连接头。

4.根据权利要求1所述的电机驱动的三自由度可拆装的动感赛车游戏运动模拟器，其特征在于所述滚转支架(10)由两对长度不等的角钢通过螺栓螺母连接成“口”字状，其两端再分别焊接一个长方形的摆动杆(40)。

5.根据权利要求1所述的电机驱动的三自由度可拆装的动感赛车游戏运动模拟器，其特征在于所述连接块(26)为方形。

6.根据权利要求1所述的电机驱动的三自由度可拆装的动感赛车游戏运动模拟器，其特征在于所述侧摆支架(17)由6根角钢、2块方形的连接块(26)、1块侧摆轴连接板(41)和2根加强筋通过螺栓螺母连接或焊接而成，所述侧摆支架(17)与侧摆轴(18)通过侧摆轴连接板(41)连接，其中侧摆轴连接板(41)通过螺钉固定在侧摆轴(18)的顶端。