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Die
Erfindung betrifft einen mobilen Fahrsimulator mit eingebautem Bewegungssystem
sowie die Bewegungssysteme des Fahrsimulators. Das System dient
zur Fahrsimulation in einem fahrbereiten realen Kraftfahrzeug.
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Fahrsimulatoren
unter Verwendung von echten Fahrzeugen, Fahrzeugattrappen oder anderer Cockpitsysteme
sind bekannt. In der Regel bestehen diese aus einer Art Plattform,
auf dem das Fahrzeug oder seine Attrappe montiert ist und auf diese
dann Aktuatoren zur Simulation von Längs- und Querbeschleunigung
sowie des Nick-, Roll- und Gierwinkels. Weiterhin besitzen diese
Simulatoren Systeme zu Übertragung
von Bild-, Ton- und Kraftrückmeldedaten.
Diese Systeme sind aufgrund Ihrer Konstruktionsmerkmale entweder
statisch (das bedeutet ohne Bewegung) oder sie sind ortsgebunden,
weil ein Transport aufwendig und teuer wäre.
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Es
existieren auch Ausführungen
von Bewegungssystemen mit zwei Achsen, die, wie in der
DE 102 11 884 beschrieben, Längs- und
Querbeschleunigung simulieren. Dieses System kann keine Fahrbahnenebenheiten
glaubhaft darstellen und ist weiterhin auch aufwendig zu transportieren.
Es gibt auch pneumatisch angetriebene Simulatoren, welche zum Teil
auf deren Reifen stehen. Diese können
aber aufgrund der Komprimierbarkeit der Druckluft keine realistischen
oder dynamischen Bewegungsabläufe
abbilden.
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Weiterhin
gibt es auch Simulatoren, welche ein fahrbares Kraftfahrzeug beinhalten.
Die
DE 199 28 490
A1 beschreibt ein solches System, welches den Nachteil
hat, dass es sich nicht bewegt.
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In
der
DE 41 09 827 A1 wird
ein Simulator beschrieben, welcher aus einem LKW Führerhaus, das
auf zwei Teilschalen, die 90° versetzt
sind, bewegt wird. Dieses System ist ohne größeren logistischen Aufwand
nicht von einem Ort zu einem anderen zu transportieren. Weiterhin
kann dieses System keine Beschleunigungen in der Z-Achse darstellen.
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Ein
echtes Fahrzeug als Bestandteil eines Simulators wird auch in der
DE 200 00 556 U1 beschrieben.
Dieses System besteht aus einem auf eine Wippenkonstruktion aufmontierten
Jeep und ist äußerst aufwendig
in der Aufstellung und Inbetriebnahme.
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Der
Bewegungsantrieb zur Simulation der Wankbewegung eines Autos wird
in der
DE 100 34 731
A1 beschrieben. Die darin offenbarte Vorrichtung wird unter
ein Auto geschoben, um Fliehbeschleunigungen beim Kurvenfahren zu
simulieren. Dieses System kann keine Schlaglöcher oder Kopfsteinpflaster
spürbar
machen. Weiterhin kann es keine Nick- und Aufbäumbewegungen abbilden.
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Weiterhin
gibt es reale Fahrzeuge (sogenannte Lowrider), bei denen die Stoßdämpfer entfernt
und gegen hydraulische Aktuatoren ersetzt wurden. Dadurch bewegen
sie sich zwar, können
aber wegen fehlender Schnittstellen und Sensorik keinen Bezug zur
Simulation herstellen.
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Alle
bislang aufgeführten
Simulationssysteme sind aufgrund ihrer Konstruktion bestimmten Einsatzzwecken
wie beispielsweise Fahrtraining, Forschung oder Entertainment zuzuordnen.
So kann zum Beispiel das in der
DE 102 11 884 C1 offenbarte System nur schwer
im Unterhaltungsbereich eingesetzt werden. Dadurch, dass es für den Einsatz
bei Fahrschulen konzipiert ist, wäre es für den Unterhaltungsbereich,
in dem andere Anforderungen bestehen, gänzlich ungeeignet.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Fahrsimulator für
den Einsatz in reale fahrbereite Fahrzeuge unter Erhalt der Fahrfunktion
zu schaffen, welcher zum einen Fahrsituationen wie Anfahren, Bremsen,
Querbeschleunigungen bei Kurvenfahrten glaubhaft darstellen kann,
der transportabel ist und in kürzester
Zeit in Betrieb genommen werden kann.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch die selbstständigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung bietet in Form des Fahrsimulators ein einmaliges dynamisches
System:
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Es
wird ein virtuelles Abbild des Fahrzeugs geschaffen, in dem ein
Benutzer/Bediener sitzt, und zugleich wird ein virtuelles Abbild
einer beliebigen, frei wählbaren
Fahrsituation bzw. eines Fahrzustandes erzeugt, die exakt auf das
reale Fahrzeug zurückübertragen
wird. Dieses System erlaubt völlig neue
Anwendungen eines Fahrsimulators. Es kann zum tatsächlichen
Erleben eines für
den Benutzer neuen Fahrzeugs dienen, ohne dass dieser das Fahrzeug
tatsächlich „auf die
Straße" bringen muss. Es
dient der Übung
und dem Erlernen des Umgangs mit einem. Fahrzeug. Hierzu ist das
System derart ausgestaltet, dass es auf einfache Weise in ein wirkliches
Fahrzeug (reales Fahrzeug) installierbar ist. Zudem ist es so dimensioniert,
dass es in dem jeweiligen Fahrzeug mitführbar und in kurzer Zeit auch
installierbar ist. Das System zur Fahrsimulation ist mithin mobil
und kann von einem zum anderen Ort in dem Fahrzeug selbst transportiert
werden. Es stehen unendliche Varianten der Erzeugung einer virtuellen Fahrsituation
zur Verfügung
(beispielsweise – aber nicht
ausschließlich – auf einer
Landstrasse, auf einem Highway, im Gebirge, bei Regen, Schnee und Eis,
auf einer Schotterstrasse, auf Strassen mit Hindernissen, in dichtem
Verkehr, aber auch beim Einparken etc.).
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Danach
ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass
ein System zur Fahrsimulation in einem fahrbereiten Kraftfahrzeug
aus mehreren Komponenten besteht, nämlich
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- a) doppelt wirkenden Hydraulikzylindern, (hierunter
werden Zylinder verstanden, die in fester Position beim Ausfahren
bzw. Einfahren positionierbar sind)
- b) einem Hydraulikaggregat,
- c) einem hydraulischen Steuerblock und
- d) einer hydraulischen Schaltung, sowie
- e) Sensoren zur Ermittlung der Lagedaten der Längs- und
Querachse sowie der Stellung der einzelnen Radaufhängungen
und einer
- f) Datenverarbeitungseinheit und einer
- g) Projektionseinrichtung zur koordinierten, audiovisuellen
Darstellung einer Fahrsimulation entsprechend der Steuerung und
Stellung der Hydraulikzylinder sowie einer
- h) Projektionsfläche
- i) einer Bedieneinheit.
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Ein
erfindungsgemäßer Fahrsimulator schafft
demnach eine virtuelle Fahrsimulation in einem realen Fahrzeug,
wobei das System auf einfache Weise in ein fahrbereites Fahrzeug
integriert und dort installiert werden kann. Dem Benutzer wird in
einem tatsächlichen
Fahrzeug, möglicherweise
in seinem eigenen Fahrzeug, ein nahezu realistisches fahrverhalten
des Fahrzeugs realisiert, da sich das Fahrzeug selbst im Rahmen
der computergesteuerten Simulation bewegt wie bei richtigen Fahrsituationen.
Die Bewegungen des Fahrzeugs werden über die Hydraulikzylinder ausgelöst, die
bezüglich
ihrer Maße
so dimensioniert sind, dass sie anstelle der herkömmlichen
Stoßdämpfer geeignet
sind. Die Stoßdämpfer können im
Federbein integriert sein oder aber von diesem separiert alleinstehend.
Die Hydraulikzylinder sind mit einer hydraulischen Schaltung und
einem hydraulischen Steuerblock mit dem Hydraulikaggregat zur Veränderung
der Stellung der einzelnen Hydraulikzylinder verbunden. Die hydraulische
Schaltung wiederum besteht pro Radaufhängung aus zwei 3-Wege Kugelhähnen oder
elektromagnetischen Ventilen/Schaltungen, einem hydraulischen Federspeicher
und einer einstellbaren Drossel, mithin standardmäßige Produkte
der Industrietechnik.
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Der
Federspeicher ist in seinen Abmessungen und Vorspannungsdruck so
ausgelegt, dass er das durch die sich in der oberen Zylinderkammer
befindliche Kolbenstange verdrängte Ölvolumen
beim Einfedern aufnehmen und durch den Gasdruck wieder abgeben kann.
Dabei ist der größte Durchmesser einer
einstellbaren Drossel des Federspeichers so gewählt ist, das durch Drehen eines
Stellrades die Dämpfung
derart einstellbar ist, dass sie dem Dämpfungsverhalten der originalen
Stoßdämpfer entspricht.
Besonderes Kennzeichen ist, dass die Hydraulikzylinder und die hydraulische
Schaltung dazu geeignet sind, die herkömmlichen Stoßdämpfer im regulären Fahrbetrieb
zu ersetzen und bei einer Fahrsimulation entsprechende Bewegungen
des Fahrzeuges zu bewerkstelligen. Dies bedeutet, dass das Fahrzeug,
ausgerüstet
mit den Hydraulikzylindern entsprechend der Erfindung, auch im regulären Straßenbetrieb
einsetzbar ist.
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Die
Fahrsimulation wird über
ein Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen PC oder ein
Notebook gesteuert.
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Alle
Bestandteile und Apparate des erfindungsgemäßen System für die Fahrsimulation
sind so dimensioniert, dass sie in dem jeweils verwendeten Fahrzeug
selbst (mit)transportabel sind. Dies ist ein außergewöhnliches Merkmal, denn herkömmliche
Simulatoren bestehen aus umfangreichen apparativen Einrichtungen,
die in der Regel gesondert, z.B. in einem eigenen Transporter transportiert
werden müssen.
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Die
virtuelle Fahrsimulation wird dem Bediener auf einer Projektionsfläche direkt
auf der Frontscheibe dargestellt. Der zur Darstellung der Fahrsimulation
notwendige Projektor wird hierzu mittels Klettband auf einer klappbaren
Halterung montiert ist. Die klappbare Halterung selbst wird mit
Saugnäpfen
und/oder Klettmitteln an der Heckscheibe befestigt. Die Einstellung
der Höhe
des projizierten Bildes und der Bildlage wird mittels der klappbaren
Halterung und dortiger Stellmuttern realisiert.
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Die
Projektionsfläche
ist direkt auf der Frontscheibe angeordnet oder enthält eine
abnehmbare Abdeckung direkt auf der Frontscheibe. Die Projektionsfläche weist
auf der Innenseite eine reflektierende Beschichtung aufweist und
auf der Außenseite
eine lichtundurchlässigen
Schicht.
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Das
Hydraulikaggregat besteht aus einem skalierbaren System von einzelnen,
mittels montierbarer Druckleitungen hintereinandergeschalteten Behältern. Die
Druckleitungen zur Verbindung der hintereinandergeschalteten Behälter sind
mit Schnellverschlüssen
versehen. Auch das Hydraulikaggregat ist transportabel ausgelegt
und kann im eigenen Fahrzeug mittransportiert werden.
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Das
erfindungsgemäße System
ist geeignet für
beliebige fahrbereite Fahrzeuge.
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Audioeffekte
werden über
externe Lautsprecher realisiert, die wiederum in dem verwendeten Fahrzeug
transportabel sind oder aber es werden die KFZ eigenen Lautsprecher
verwendet.
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Ferner
sieht die Erfindung folgerichtig ein System zur Fahrsimulation in
einem fahrbereiten Kraftfahrzeug vor, bestehend aus
- a) doppelt wirkenden Hydraulikzylindern,
- b) einem Hydraulikaggregat,
- c) einem hydraulischen Steuerblock und
- d) einer hydraulischen Schaltung (3.0) sowie
- e) Sensoren zur Ermittlung der Lagedaten der Längs- und
Querachse sowie der Stellung der einzelnen Radaufhängungen
(2.4) und einer
- f) Datenverarbeitungseinheit und einer
- g) Projektionseinrichtung zur koordinierten, audiovisuellen
Darstellung einer--Fahrsimulation
entsprechend der Steuerung und Stellung der Hydraulikzylinder sowie
einer
- h) Projektionsfläche,
- i) einer Bedieneinheit,
welches komplett in dem fahrbereiten
Fahrzeug mitführbar
und installierbar ist. Die einzelnen Komponenten und Ausführungen
entsprechen den bereits oben wiedergegebenen Funktionalitäten und
Anordnungen.
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Darüber hinaus
sieht die Erfindung einen Datenträger als Teil einer Datenverarbeitungseinrichtung
eines Systems zur Fahrsimulation vor, welches eine Software zur
koordinierten Steuerung der hydraulischen Elemente des mobilen Systems
und der Projektion umfasst.
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Weiterhin
sieht die Erfindung ein Dämpfungs-
und Federungselement als Ersatz für einen fahrzeugspezifischen
Stoßdämpfer vor,
welches pro Radaufhängung
aus einem Hydraulikzylinder mit einer hydraulischen Schaltung aus
zwei 3-Wege Kugelhähnen,
einem hydraulischen Federspeicher und einer einstellbaren Drossel
besteht. Der Federspeicher ist dabei in seinen Abmessungen und Vorspannungsdruck
so ausgelegt ist, dass er das durch die sich in der oberen Zylinderkammer
befindliche Kolbenstange verdrängte Ölvolumen
beim Einfedern aufnehmen und durch den Gasdruck wieder abgeben kann.
Das Dämpfungs-
und Federungselement ist über
einen hydraulischen Steuerblock mit dem Hydraulikaggregat zur Veränderung
der Stellung der einzelnen Hydraulikzylinder verbunden und der größte Durchmesser
einer einstellbaren Drossel des Federspeichers ist so gewählt, das
durch Drehen eines Stellrades die Dämpfung derart einstellbar ist,
dass sie dem Dämpfungsverhalten
eines herkömmlichen Stoßdämpfers entspricht.
Das Dämpfungs-
und Fede rungselement ist dazu geeignet, im Fahrbetrieb als Ersatz
für einen
originalen, resp. herkömmlichen Stoßdämpfer zu
dienen und gleichzeitig auch zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Fahrsimulator.
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Die
Bedieneinheit hat den Vorteil, dass sie sehr praktisch im KFZ selbst
(im Unterschied zu herkömmlichen
Fahrsimulatoren) in einer typischen KFZ-Box, z.B. einer „Kruschtlbox" wie Aschenbecher etc.
untergebracht werden kann und durch Touchpad, beleuchtete Tasten
etc. praktisch und einfach zu bedienen ist. Über ein Schwenksystem kann
es einfach montiert und zugänglich
gemacht werden, aber ggf. auch (wieder) entfernt werden. Es ist
leicht verhüllbar,
wegsteckbar und garantiert einen schnellen Zugriff.
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Ein
Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass ein solches System
zahlreichen Verwendungen offen steht, wie beispielsweise Forschung
und Entwicklung, Fahrtraining, Unterhaltungszwecke sowie als Anschauungsmittel
zur Darstellung komplexerer Sachverhalte im Automotive Bereich.
Das System kann auch als Bewegungssystem zur Verfügung stehen,
wodurch die Nutzung konventioneller PKW als Fahrsimulator ermöglicht wird.
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Weitere
vorteilhafte Maßnahmen
sind in den übrigen
Unteransprüchen
enthalten. Die Erfindung ist in den anliegenden Zeichnungen dargestellt
und wird nachfolgend näher
beschrieben. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt
durch einen erfindungsgemäßen Simulator;
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2 zeigt eine vereinfachte
Ansicht des virtuellen Fahrzeuges innerhalb einer Simulation;
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3, 4, 5 als
Beispiel die Radaufhängung des
Simulators in Ruhestellung und in aktivem Zustand;
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6, 7, 8 die
Hydraulik der Radaufhängungen
in unterschiedlichen Positionen und Situationen;
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9 den Programmablauf im
Mikrocontroller der Steuereinheit;
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10 schematisch eine Innenansicht
des Fahrzeugs nach der 1,
insbesondere das Bedienpult aus der 1.
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1 zeigt eine vereinfachte
Schnittdarstellung des Simulators 1. Der Bediener 2 steuert
durch die Bedienung der Gas- und Bremspedale 4 und 5 sowie
der Schaltung 19 und des Lenkrades 3 ein Fahrzeug
als virtuelles Fahrzeug innerhalb einer Simulation welche auf dem
an Bord befindlichen PC-System 12 abläuft. Hinter dem Bediener 2 ist
ein Projektor 6 platziert, der über Stellmuttern 7 und
Halterungen 7a klappbar angeordnet ist. Der Strahlengang 9 des
Projektors 6 projiziert das Bild des Projektors 6 auf
die Innenseite der Frontscheibe des realen Fahrzeugs, die zu diesem
Zweck mit einer abnehmbaren Abdeckung 8 abgedeckt ist.
Das Lenkrad, der Schalthebel und die Pedale sind mit Wegaufnehmer-Sensoren 10 ausgerüstet, welche
die Ist-Positionen und die Schaltkommandos an die Simulation melden.
Außerhalb
vom Fahrzeug ist das hydraulische Aggregat 16, zusammen
mit den Druckleitungen und dazugehörigen Behältern 17, 18 angeordnet.
Diese sind mit einem hydraulischen Steuerblock 13 im Innern
des Fahrzeugs verbunden; ein Controller 14 kontrolliert
und steuert die Simulation, die vom Bediener am Bedienerpult 15 ausgelöst und verwaltet
wird, wobei diese Simulation zu realen Bewegungen des Fahrzeugs
führt,
die über
hydraulische Aktuatoren 10 und korrespondierende Wegmesssensoren 11 in
Verbindung mit dem PC-System, dem hydraulischen Steuerblock u.a.
zur Visualisierung der Simulation durch den Projektor führen.
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1 zeigt mithin eine vereinfachte
Seitenansicht des realen Fahrzeugs bei der Fahrsimulation. Der Fahrer
des Simulators verfolgt die Simulation mittels einer Projektion,
welche von dem an Bord befindlichen Projektor 6, der auf
einer mit Saugnäpfen an
die Heckscheibe befestigten, klappbaren Halterung 7 mittels
Klettband montiert ist. Zwei Stellmuttern 7a erlauben die
Einstellung der Höhe
des Bildes und der Bildlage. Der Projektor strahlt zwischen Fahrer
und Beifahrersitz hindurch (9) direkt auf die Frontscheibe,
welche mit einer abnehmbaren Abdeckung 8 versehen worden
ist, die auf der Innenseite eine reflektierende Beschichtung aufweist
und auf der Außenseite
lichtundurchlässig
beschichtet ist. Die durch die schräge Projekti onsfläche der
Windschutzscheibe hervorgerufenen Verzerrungen der Projektion werden
durch die Trapez Korrektur von modernen Projektoren ausgeglichen.
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Ein
hydraulisches Aggregat 16, dessen Abmessung so gewählt ist,
dass es im Fahrzeug transportiert werden kann, sorgt für den Antrieb
des Simulators. Zweckgemäß ist der
normale Ölbehälter gegen
ein skalierbares System von einzelnen mittels schnell montierbaren
Druckleitungen 18 hintereinander geschalteten Behältern 17 ausgetauscht
worden. Diese Lösung
erlaubt ein einfaches Ein- und Ausladen der normalerweise schweren
Komponenten.
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2 zeigt eine vereinfachte
Ansicht des virtuellen Fahrzeuges innerhalb der Simulation 20.
Das virtuelle Fahrzeug ist ein maßstäbliches Abbild des Fahrzeugs,
das den Fahrsimulator darstellt. In den Datentabellen des virtuellen
Fahrzeuges können
Daten wie Fahrzeugmasse, Schwerpunktslage, Achslasten, Achsabstände 26,
Spurbreite, Reifenradius, Reifenbreite, Federweg ein- und ausgefahren, Dämpfungsgrad
und Federhärte
festgelegt werden. In dem Computermodel des virtuellen Fahrzeugs
befinden sich Messpunkte 23 für die absolute Lage des Fahrzeugs
in der Längsachse
X und der Querachse Y. Zusätzlich
wird an weiteren Messpunkten 24 laufend die Distanz zwischen
Radhaus und Reifen gemessen.
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Dem
Computermodel 21 des virtuellen Fahrzeugs widerfahren im
Rahmen der Simulation durch die vom Fahrer 2 verursachte
Lenklage, Geschwindigkeit und Richtung und aus der Simulation gewonnenen
Umgebungseinflüsse
wie Untergrund 25, Fahrzeuglage, physikalische Wirkungen.
Diese Wirkungen zeigen sich am Computermodell durch die Veränderung
von Fahrzeuglage (z.B. Lastwechselreaktionen) Querbeschleunigungen
durch Masseträgheit
bei Kurvenfahrten und durch das ansprechen der Federung des virtuellen
Fahrzeugs.
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Diese
Positionsdaten werden durch einen Controller 14 ausgewertet
und in Form von Positionierungskommandos an den hydraulischen Steuerblock 13 gegeben.
Der Controller überprüft mittels Wegaufnehmer
Sensoren 11 die Ist-Position einer jeden Radaufhängung mit
der von der Simulation wiedergegebenen Position.
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Sobald
eine Differenz zwischen Ist- und Sollposition eines jeden Radabstandes
auftritt gibt der Controller entsprechende Positionierungskommandos
an die Ventilein heiten, welche die hydraulischen Aktuatoren 10 an
den vier Radaufhängungen
ansprechen um die geforderte Position zu erreichen. Im Falle der
in 2 dargestellten Lage,
müssten
die Vorderräder
des Simulators ausgefahren und die Hinterräder eingefahren werden.
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3 beschreibt als Beispiel
die linke vordere Radaufhängung
des Simulators mit der hydraulischen Dämpfungsschaltung 30,
dem Chassis 32, dem hydraulischen Aktuator 11,
dem Wegmesssensor 11 und der Spiralfeder 35 zur
Federung der Aufhängung.
Die Radaufhängung 33, 34 ist
in Ruhestellung, an den Anschlüssen 31 (mit
entsprechenden Ventilen 36) liegt kein Druck an. 4 beschreibt die vom Computermodell
geforderte und vom Simulator eingenommene Lage der vorderen, linken
Radaufhängung. 5 beschreibt die vom Computermodell geforderte
und vom Simulator eingenommene Lage der hinteren, linken Radaufhängung. Das
Rad 33, die Spiralfeder 35, die Achse 34,
der hydraulischen Aktuator 11 und die Wegmesssensoren 11 sind
bei diesen Positionen von Ihrer Ruhestellung unterschiedlich.
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Neben
den im Simulationsbetrieb wichtigen Eigenschaften des Simulators
spielt auch die Mobilität
und die Verkehrssicherheit eine wichtige Rolle. Weil die Integration
von hydraulischen Zylindern in der Radaufhängung den Verlust der Dämpfung nach sich
ziehen würde,
ist hier eine technische Lösung notwendig.
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Die
in 6 beschriebene Schaltung
zeigt den Hydraulikzylinder 61 in einer der Radaufhängungen,
zwei 3-Wege Kugelhähne 36 zur
Entkopplung des Hydraulikzylinder vom Simulationsbetrieb, einen Federspeicher 69 zur
Aufnahme des im Falle aus dem unteren Zylinderraum 64 in
den oberen Zylinderraum 63 verdrängenden Volumens wegen dem
Verdrängungsvolumens
der Kolbenstange 62 nicht unterzubringenden Hydraulikflüssigkeit.
Der Gasbalg 70 des Federspeichers ist mit einem Gasdruck
vorgespannt, wie er auch im vormalig eingebauten Stoßdämpfer herrscht.
Sobald preislich attraktiv kann man anstelle der 3-Wege Kugelhähne auch
an den Einsatz von elektrischen Schaltventilen denken. Ein weiteres
Merkmal dieser Schaltung ist die einstellbare Drossel 68,
mittels dessen Stellschraube 67 die Durchflussgeschwindigkeit
des Ölstroms
in der Rohrleitung geregelt werden kann. Die Auslegung des maximalen
Durchmessers der Durchflussöffnung
geschieht wieder in Abhängigkeit
zum originalen Stoßdämpfer. Weiterhin
sind die hydraulischen Zuleitungen 66 vom Schaltventil
abgebildet. Die Stellung der beiden Kugelhähne in 6 ist auf Simulationsbetrieb gestellt.
Durch die Anschlüsse 66 kann
der Hydraulikzylinder wie von der Simulation vorgegeben, angesteuert
werden. Die Drossel 68 und der Federspeicher sind von der
restlichen Schaltung abgetrennt Durch die Betätigung eines Wegeventils kann nun
die obere Kammer 63 oder die untere Kammer 64 des
Hydraulikzylinders mit Druck beaufschlagt werden, was ein Einfahren
bzw. Ausfahren der Radaufhängung
auslöst.
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7 zeigt die Schaltung im
Fahrmodus nach beendeter Simulation. Der Hydraulikzylinder 61 ist
aufgrund der Federkräfte
und Leckage in seine Mittelstellung zurückgekehrt oder durch entsprechende
Positionierungskommandos in diese Lage gebracht worden. Aufgrund
der Leckage ist das Druckverhältnis
zwischen der oberen und der unteren Zylinderkammer ausgeglichen.
Wenn geschehen sind die Drei-Wegehähne 65 in
den Fahrbetrieb umgelegt worden. Die Zuleitungen 66 vom
Wegeventil kommend sind getrennt und die obere und untere Kammer
des Hydraulikzylinders sind kurzgeschlossen.
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8 beschreibt die Radaufhängung in ganz
eingefahrener Lage. Das Aufgrund der Verdrängung der Kolbenstange 62 nicht
mehr in die obere Kammer 63 passende Ölvolumen ist in den Speicher 69 geströmt. Diese
Stellung entspräche
einer extremen Fahrsituation, wie sie bei einer Vollbremsung an der
vorderen Radaufhängung
oder einer extremen Beschleunigung gemessen an der hinteren Radaufhängungen,
vorkommen kann. Der maximale Querschnitt der Drossel 68 wird
ebenfalls dem maximalen Querschnitt der Durchlässe des jeweilig zu ersetzenden
Stoßdämpfers gewählt. Durch
das Eindrehen des Drosseleinstellrad 67, kann nun auf einem
Stoßdämpferprüfstand die
optimale Einstellung ermittelt und fest eingestellt werden. Idealerweise
sollte die Anordnung und Einbaulage der Komponenten so erfolgen,
das die Befüllöffnung des
Druckspeichers 61 und die Einstellvorrichtung der Drossel 67,
für die Feinabstimmung
leicht erreichbar sind.
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9 beschreibt den Programmablauf
im Mikrocontroller der Steuereinheit 14 und erscheint selbsterklärlich. Die
dortigen Programmablaufbeschreibungen werden zum Gegenstand dieser
Beschreibung gemacht.
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10 zeigt schematisch eine
Innenansicht des Fahrzeugs 1 nach der 1, insbesondere das Bedienpult 15 aus
der 1. An einem beliebigen Ort
im Fahr zeug, vorzugsweise jedoch beispielsweise in der ohnehin in
jedem Fahrzeug vorhanden Box 15a in der Mittelkonsole (KFZ- übliches
Aufbewahrungsfach, z.B. Aschenbecher, CD-Aufbewahrungseinheit oder ähnliches)
ist die Eingabeeinheit für
den mobilen Fahrsimulator angeordnet. Es weist ein integriertes
Industrie-Touchpad 15b als Ersatz für das Mouse-Eingabegerät auf und
wird benötigt,
um dem Fahrer die Kontrolle über
den Simulator zu geben. Dadurch wird das Aufsichtspersonal entlastet
oder sogar eingespart. Eine Kleintastatur 15c, mittels Klettband
abnehmbar an einer Schwenkhalterung 15e angebracht dient
der Eingabe von für
die Simulation wichtigen Parametern; die Schwenkhalterung 15e ist
in Halterahmen eingesteckt und kann auch leicht wieder entfernt
werden. Mit der Tastatur kann sich der Fahrer bei groben Fahrfehlern
wieder zurück auf
die Strecke bewegen, Ansichten wählen,
oder zwischen Automatik- oder Schaltgetriebe wählen. Die Tastatur 15c weist
hintergrundbeleuchtete Tasten 15d auf, um im abgedunkelten
Innenraum bedienbar zu sein. Die gesamte Tastatur und Schwenkhalterung kann
je nach Situation um 90° geschwenkt,
oder durch herausziehen aus dem Halterahmen entfernt werden.
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- 1
- Simulator
- 2
- Bediener
- 3
- Lenkrad
- 4
- Gaspedal
- 5
- Bremspedal
- 6
- Projektor
- 7
- Stellmuttern
- 7a
- klappbare
Halterung
- 8
- abnehmbare
Abdeckung
- 9
- Strahlengang
des Projektors
- 10
- hydraulische
Aktuatoren
- 11
- Wegmesssensoren
- 12
- Datenverarbeitungssystem
/ PC-System
- 13
- hydraulischer
Steuerblock
- 14
- Controller
- 15
- Bedienerpult
- 15a
- KFZ-Box
- 15b
- Touchpad
- 15c
- Kleinsttastatur
- 15d
- hintergrundbeleuchtete
Tasten
- 15e
- Schwenkhalterung
- 16
- hydraulisches
Aggregat
- 17
- Behälter
- 18
- Druckleitung
- 19
- Schaltung
- 20
- Simulation
- 21
- Computermodell
- 23
- Messpunkte
Radhaus
- 24
- Messpunkte
Reifen
- 25
- Fahrbahnebene
- 26
- Achsenabstand
- 30
- Dämpfungsschaltung
- 31
- Anschlüsse
- 32
- Chassis
- 33
- Rad
- 34
- Achse
- 35
- Spiralfeder
- 36
- Ventile,
3-Wege Kugelhähne
- 61
- Hydraulikzylinder
- 62
- Kolbenstange
- 63
- oberer
Zylinderraum
- 64
- unterer
Zylinderraum
- 66
- hydraulische
Zuleitungen (31)
- 67
- Stellschraube
- 68
- Drossel
- 69
- Federspeicher
- 70
- Gasspeicher