DE102008007259A1

DE102008007259A1 - Vorrichtung zur Simulation von Holperbewegungen

Info

Publication number: DE102008007259A1
Application number: DE200810007259
Authority: DE
Inventors: Reiner Foerst
Original assignee: Foerst Reiner Dr 51643 Gummersbach
Current assignee: Foerst Reiner Dr 51643 Gummersbach
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2010-05-27

Abstract

Beschrieben ist eine niedrige elektromechanische Konstruktion zur Erzeugung leichter Vertikalbewegungen einer Trägerplatte gegenüber einer Bodenplatte durch Verwendung von exzentrischen Rädern, die sich gegen konzentrische Räder abstützen. Diese Vorrichtung dient der Vertikalbewegung der Kabine eines Fahrsimulators bei Bodenunebenheiten. Die vier Radpaare befinden sich im Bereich der Ecken der beiden Platten. Zur Horizontalführung der Trägerplatte gegenüber der der Bodenplatte sind Linearlager vorgesehen. Die vier exentrischen Räder werden von einem Elektromotor synchron angetrieben. Das dynamische Verhalten der Vorrichtung bei der Fahrsimulation wird per Software bestimmt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Simulation von Holperbewegungen. Sie soll für Fahrsimulatoren zum Einsatz kommen und unterhalb der Bodenplatte der Fahrkabine angeordnet werden. Aufgabe einer solchen Vorrichtung ist es, Straßenunebenheiten sowie Stöße beim Überfahren von Querrillen oder Bordsteinkanten sowie beim Aufprall des Fahrzeugs gegen Hindernisse zu simulieren. Dabei muss eine Trägerplatte gegenüber dem Fußboden in vertikale Bewegungen versetzt werden.
Bewegungssysteme für Fahrsimulatoren, die Vertikalbewegungen ausführen können, sind bekannt. Sie dienen auch der Erzeugung von Horizontalbewegungen und von Winkeldrehungen. Nachteile der bekannten Bewegungssysteme bei Beschränkung auf leichte Vertikalbewegungen sind der hohe Aufwand, verbunden mit Unwirtschaftlichkeit im Betrieb, ihre Höhe, die das Einsteigen in die Fahrkabine erschwert, der verhältnismäßig hohe Energiebedarf und in vielen Fällen die Vernachlässigung der mechanischen Berührungssicherheit.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, mit geringstmöglichem wirtschaftlichen Aufwand und mit einem leistungsschwachen Antrieb eine Vorrichtung zur Generierung von leichten Vertikalbewegungen einer Trägerplatte für eine Fahrzeugattrappe zu schaffen. Dabei sollen verschieden starke und unregelmäßige Stöße erzeugt werden. Weitere Aufgaben sind, dass die Vorrichtung so niedrig ist, dass man leicht in den Fahrsimulator einsteigen kann, und dass sie so konstruiert ist, dass die Trägerplatte ohne Lösen von Verbindungen von der Bodenplatte abgehoben werden kann.
Gemäß der Erfindung werden diese Aufgaben durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Besonderheit dieser Lösung liegt darin, dass durch Verwendung von aufeinander abrollenden Radpaaren mit leichter Exzentrizität nur ein einziger, verhältnismäßig leistungsschwacher Elektromotor erforderlich ist. Die Vorrichtung ist robust und arbeitet weitgehend verschleißfrei und geräuschlos. Zum Einsatz können einfache Serienbauteile kommen. Die gewünschte Unregelmäßigkeit des Antriebs wird durch Softwaregestaltung im Computer des Fahrsimulators erreicht. In den Nebenansprüchen sind Ausgestaltungen offenbart.
Die Erfindung sei nun anhand der Figuren näher erläutert.
1a zeigt eine Seitenansicht der Holpervorrichtung gemäß den Ansprüchen 1, 2, 3 und 4. Dabei sind die Bodenplatte 1, die Trägerplatte 2 und drei Antriebswellen 5a, 5b und 13 im Schnitt B-B dargestellt. Durch die Exzentrizität der Antriebsräder wird die Trägerplatte gegenüber der Bodenplatte bei jeder Radumdrehung angehoben.
1b zeigt eine Draufsicht auf die Bodenplatte derselben Vorrichtung im Schnitt A-A. Auf der Bodenplatte 1 sind gemäß Anspruch 3 vier Stehlager 14a, 14b, 14c und 14d für die beiden Wellen 5a und 5b, ein Elektromotor 6 und zwei Stehlager 15a und 15b für die Abtriebswelle 13 des Elektromotors angeschraubt. Vom Elektromotor 6 wird über ein Zahnrad 8c auf der Abtriebswelle 13 die Welle 5a über einen Zahnriemen 7a und ein Zahnrad 8a angetrieben. Weiterhin wird von der Abtriebswelle 13 des Elektromotors über ein Zahnrad 8d und einen Zahnriemen 7b das Zahnrad 8b auf der Welle 5b angetrieben. Die Zahnriemenübertragung gewährleistet synchronen Lauf der beiden Wellen 5a und 5b.
Die 1a und 1b zeigen gemäß Anspruch 2, dass vier Druckfedern 21a bis 21d vorgesehen sind. Diese Druckfedern bewirken, dass nicht das Gesamtgewicht der Fahrkabine einschließlich Fahrer auf den exzentrischen Rädern ruht, sondern nur ein Teil davon. Dies erleichtert den Antrieb.
1a zeigt, dass gemäß Nebenanspruch 3 die vier konzentrischen Räder 9a bis 9d in vier Lagern 23a bis 23d frei laufen.
1a zeigt weiterhin, dass gemäß Anspruch 4 die beiden Zahnriemen 7a und 7b so in die Zahnräder eingreifen, dass die Welle 8b um einen Winkel von etwa 90° der Welle 8a voreilt. Dieser Phasenwinkelversatz bewirkt, dass der vordere Teil der Trägerplatte 2 gegenüber dem hinteren Teil zuerst bewegt wird, was bei Vorwärtsbewegung des simulierten Fahrzeugs der Reaktion der Vorderradachse und der Hinterradachse auf Bodenunebenheiten entspricht.
Weiterhin zeigt 1a gemäß Anspruch 1 ein Steuergerät 11, welches Steuerbefehle vom Computer 12 des Fahrsimulators erhält und den Elektromotor 6 mit Strom versorgt.
Die 1a und 1a zeigen gemäß Anspruch 1 weiterhin zwei Vorrichtungen 10a und 10b zur Horizontalführung in schematisierter Darstellung. Diese beiden Vorrichtungen bewirken, dass die Laufflächen der vier exzentrischen Räder auf die Laufflächen der vier konzentrischen Räder treffen und dass die Trägerplatte 2 horizontal gegen die Bodenplatte 1 geführt wird.
2 zeigt gemäß Anspruch 5 eine der beiden Vorrichtungen 10a oder 10b zur Horizontalführung beispielhaft in spezieller Ausführung im Schnitt. Verwendet wird ein vertikal angeordnetes Linearlager 16, in dem eine Gleitachse 17 in vertikaler Richtung verschiebbar ist, ein Flanschlager 18, in dem das Linearlager 16 gehalten wird und das an der Trägerplatte 2 befestigt ist, eine Halteplatte 19, an der die Gleitachse 17 angeschraubt ist und zwei Gummipuffer 20a und 20b, die zwischen die Halteplatte 19 und die Bodenplatte 1 geschraubt sind. Insgesamt können zwei, drei oder vier solcher Gummipuffer zum Einsatz kommen. Sie dienen dem Ausgleich der Toleranz im Abstand zwischen den beiden Gleitachsen und die durch den Winkelversatz der exzentrischen Räder entstehende leichte Winkeldrehung der Trägerplatte 2 gegenüber der Bodenplatte 1. Diese Vorrichtung bringt den Vorteil mit sich, dass die Trägerplatte einfach von der Bodenplatte abgehoben werden kann.
3 zeigt eine Seitenansicht der Gesamtanordnung der Vorrichtung zur Simulation von Holperbewegungen einschließlich des Fahrstandes 3 eines Fahrsimulators und eines Bewegungssystems 22 zur Beschleunigungssimulation (zur Art eines solchen Bewegungssystems siehe deutsches Bundespatent Foerst: „Modularer Fahrsimulator mit Bewegungssystem”, Aktenzeichen 202 11 884.1-35 , Anmeldernummer 1082477).
Dargestellt sind oben die Fahrkabine 3 mit Lenkrad, Sitz, Tunnel und Gangschalthebel, darunter die Trägerplatte 2 der Vorrichtung zur Simulation von Holperbewegungen, die mit der Bodenplatte der Fahrkabine 3 identisch ist, darunter die Bauteile der Vorrichtung zur Simulation von Holperbewegungen, die bereits oben beschrieben sind. In 3 ist eine Ausführungsform gemäß Anspruch 6 beschrieben, bei der die Antriebsteile der Trägerplatte 2 und die freilaufenden Räder der Bodenplatte 1 zugeordnet sind. Diese Anordnung hat den Vorteil der geringen Einstiegshöhe. Der Ab stand zwischen Bodenplatte 1 und Trägerplatte 2 wird nur noch durch den Durchmesser der exzentrischen Räder und der Zahnräder bestimmt. Die frei umlaufenden Räder 9a bis 9d sind im Bewegungssystem 22 versenkt, und ein Großteil des Antriebs des Elektromotors 6 ist im Tunnel der Fahrkabine 3 untergebracht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 20211884 [0014]

Claims

Vorrichtung zur Simulation von Holperbewegungen unter Verwendung einer feststehenden Bodenplatte (1) und einer darüber angeordneten, bewegbaren Trägerplatte (2) für die Fahrerkabine (3) eines Fahrsimulators, dadurch gekennzeichnet, dass vier exzentrische Räder (4a, 4b, 4c und 4d) vorgesehen sind, die auf zwei synchron umlaufenden Wellen (5a und 5b) befestigt sind, dass ein Elektromotor (6) steuerbarer Drehzahl mit einer Abtriebswelle (13) vorgesehen ist, mit dem die beiden Wellen (5a und 5b) über zwei Zahnriemen (7a und 7b) und vier Zahnräder (8a, 8b, 8c und 8d) antreibbar sind, dass vier konzentrische Räder (9a, 9b, 9c und 9d) vorgesehen sind, die sich in vertikaler Richtung gegen die exzentrischen Räder (4a bis 4d) abstützen und dadurch von diesen in Rotation versetzt werden, dass zwei Vorrichtungen (10a und 10b) zur Horizontalführung zwischen der Bodenplatte (1) und der Trägerplatte (2) vorgesehen sind, die bewirken, dass die exzentrischen Räder (4a bis 4d) auf den konzentrischen Rädern (9a bis 9d) abrollen, und dass ein Steuergerät (11) vorgesehen ist, mit dem der Elektromotor (6) vom Computer (12) des Fahrsimulators ansteuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vier Druckfedern (21a, 21b, 21c und 21d) vorgesehen sind, die zur Entlastung der Räder und des Antriebsmotors vertikal zwischen der Bodenplatte (1) und der Trägerplatte (2) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wellen (5a und 5b) in vier Stehlagern (14a, 14b, 14c und 14d) gelagert sind, dass die Abtriebswelle (13) in zwei Stehlagern (15a und 15b) gelagert ist und dass die vier konzentrischen Räder (9a bis 9d) in vier Lagern (23a, 23b, 23c und 23d) frei laufen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zahnriemen (7a und 7b) so in die Zahnräder (8a bis 8d) eingreifen, dass die eine Welle (5a) der anderen Welle (5b) um einen vorgebbaren Winkel voreilt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der beiden Vorrichtungen (10a und 10b) zur Horizontalführung ein Linearlager (16) mit einer Gleitachse (17), ein Flanschlager (18), in dem das Linearlager (16) gehalten wird und das an der Trägerplatte (2) befestigt ist, eine Halteplatte (19), an der die Gleitachse (17) befestigt ist, und Gummipuffer (20a, 20b, 20c und 20d) zur Befestigung der Halteplatte (19) an der Bodenplatte (1) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die exzentrischen Räder (4a bis 4d), die Zahnriemen (7a und 7b) und der Elektromotor (6) der Trägerplatte (2) und die konzentrischen Räder (9a bis 9d) der Bodenplatte (1) zugeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (2) fester Bestandteil der Fahrerkabine (3) eines Fahrsimulators ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bodenplatte (1) die Trägerplatte eines Bewegungsuntersatzes (22) verwendbar ist.