DE3726976A1 - Fahrsimulator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrsimulator mit einer einen Fahrerraum umgrenzenden, einen Fahrersitz sowie Hand- und Fußbedienelemente eines Fahrzeuges aufweisenden Fahrerkabine.

Fahrsimulatoren finden beispielsweise Einsatz in der Automobilindustrie zur Entwicklung von Personen- und Lastkraftwagen. Diese Fahrsimulatoren haben eine ein ganzes Fahrzeug aufnehmende, von einer Anzahl von Hydraulikzylindern bewegbare Tragvorrichtung, über die das Fahrzeug in z. B. Querbeschleunigungen, Seiten­ neigungen, Längsbeschleunigungen und -verzögerungen simulierende Bewegungen versetzt werden kann. Der erforderliche Bau- und Steuerungsaufwand dieser Fahr­ simulatoren ist allerdings neben dem zur Verfügung zu stellenden Platzbedarf derart erheblich, daß die Ver­ wendung solcher Simulatoren nicht zuletzt auch auf­ grund der enormen Anschaffungs- und Betriebskosten insbesondere für die ohnehin kostenintensive, lang­ jährige Entwicklung von Serienfahrzeugen beschränkt bleibt.

Desweiteren sind Fahrsimulatoren bekannt, die relativ klein bauen und beispielsweise für Unterhaltungs- und Demonstrationszwecke Verwendung finden. Diese Simu­ latoren haben ebenfalls einen die Fahrerkabine tragenden Unterbau, zu dem die Kabine in Relativbe­ wegungen versetzt werden kann. Beispielsweise hat der Unterbau eine gewölbte Oberfläche, auf der an der Fahrerkabine gehalterte Rollkörper abrollen können, um z. B. Fliehkräfte bei Kurvenfahrt bzw. Fahrzeugbewe­ gungen um eine horizontale Fahrzeuglängsachse simu­ lieren zu können. Obgleich der dazu erforderliche Unterbau und die Kabinenausbildung insgesamt schon einen erheblichen Kostenaufwand verursachen, lassen sich dennoch nur Einzelfahrzeugbewegungen simulieren. Zur Simulation von beispielsweise auch Längsbe­ schleunigungen sind weitere Zusatzgeräte notwendig, die nicht nur weitere Kosten verursachen, sondern zudem die Handhabung der insbesondere für Demonstrations- und Unterhaltungszwecke meistens in­ stationär betriebenen Simulatoren erschweren.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit baulich einfachen Mitteln einen auch für den instationären Betrieb geeigneten, relativ leicht zu handhabenden Fahrsimulator zur Verfügung zu stellen, der sich ohne das Erfordernis hoher Zusatzinvestitionen derart aus­ bilden läßt, daß nicht nur Einzelbewegungen eines Fahrzeuges simuliert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich der Fahr­ simulator der eingangs genannten Art nach der Er­ findung dadurch aus, daß der Fahrersitz zumindest ein mittels eines motorischen Antriebs während des Simu­ lationsbetriebes in kontinuierlich veränderbare Lage­ abstände zu einem einer Fahrerperson anlegbaren Rück­ haltekörper überführbares Fahrersitzteil hat.

Mit dem während des Fahrsimulationsbetriebes motorisch kontinuierlich in einen anderen Lageabstand zu dem Rückhaltekörper und damit relativ zu diesem sowie der Fahrerkabine bewegbaren Fahrersitzteil bzw. Fahrersitz kann die auf dem Fahrersitz befindliche Fahrerperson zur Simulation von z. B. beim Abbremsen auftretenden Verzögerungskräften in Kabinenlängsrichtung nach vorn bewegt und gegen den für die Fahrerperson ein Wider­ lager darbietenden Rückhaltekörper mit von der Fahrer­ person deutlich wahrnehmbaren Rückhaltekraft gedrückt werden. In analoger Weise ist z. B. zur Simulation von beim Anfahren auftretenden Beschleunigungskräften eine entgegengesetzte Relativbewegung unter Vergrößerung des Lageabstandes zum Rückhaltekörper und der damit einhergehenden, fühlbaren Entlastung durchzuführen. Sofern der Fahrersitz auch zu Hand-und Fußbedien­ elemente relativ beweglich ausgebildet ist, ist gleichermaßen auch z. B. der Abstand zum Lenkrad zu verändern, wodurch ein weiterer der Fahrtrealität nahekommender Simulationseffekt zu erzielen ist.

Die Beweglichkeit des Fahrersitzes bzw. des Fahrer­ sitzteiles läßt sich mit baulich und steuerungs­ technisch einfachen Mitteln mittels z. B. eines elektronisch steuerbaren motorischen Antriebs ver­ wirklichen. Die zur Lageabstandsänderung des Sitzes erforderlichen, Relativbewegungen des Sitzes zu­ lassenden Bauelemente beschränken sich auf kosten­ günstige, relativ leichtgewichtige Bauteile, so daß der Fahrsimulator nach der Erfindung insbesondere auch ein für den instationären Betrieb und damit auch beispielsweise für Lehr-, Unterhaltungs- oder Demonstrationszwecke in hohem Maße geeignetes Gerät ist, das auf jeder beliebigen Fläche abgestellt, leicht gehandhabt und im übrigen kostengünstig zur Verfügung gestellt werden kann.

Bevorzugtermaßen ist der Fahrersitz insgesamt in Kabinenlängsrichtung verfahrbar. Zur Simulation von beispielsweise bei Kurvenfahrt eines Fahrzeuges auf­ tretenden Fliehkräften oder Neigungslagen des Fahr­ zeuges kann der Fahrersitz an einer um eine horizontale Kabinenlängsache schwenkbaren Gondel ge­ haltert sein und in gegenüber der Kabine geneigte Lagen gebracht werden. Mittels an Kabinenteilen ab­ stützbaren Gelenkkörpern ist darüberhinaus der Fahrer­ sitz bzw. ein einzelnes Fahrersitzteil, z. B. die Rückenlehne in baulich einfacher Weise auch um eine quer zur Kabinenlängsrichtung ausgerichtete Horizon­ talachse zu verschwenken und damit auch kontinuierlich in veränderbare Lageabstände zu dem der Fahrerperson anlegbaren, bevorzugtermaßen elektrisch verriegelbarem Rückhaltekörper zu bringen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf weitere Unteransprüche, die Zeichnung und die nach­ folgende Beschreibung verwiesen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ausschnittsweise in perspektivischer Schema­ darstellung ein Ausführungsbeispiel des Fahr­ simulators nach der Erfindung mit einem an einer Fahrzeuggondel gehalterten Fahrersitz;

Fig. 2 in einer zu Fig. 1 analogen Darstellung ein alternatives Ausführungsbeispiel des Fahr­ simulators nach der Erfindung;

Fig. 3 eine ausschnittsweise perspektivische Dar­ stellung eines weiteren Ausführungsbeispiels nach der Erfindung, und

Fig. 4 eine zu Fig. 3 analoge Darstellung eines wei­ teren Ausführungsbeispiels eines Fahrsimulators nach der Erfindung.

In der Zeichnung sind allgemein gleichwirkende Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Im einzelnen nicht näher dargestellt sind die den Fahrerraum um­ grenzenden Fahrerkabinenteile des Fahrsimulators, Hand- und Fußbedienelemente sowie die vorzugsweise im Kabineninneren angeordneten Informationsgeräte wie Monitor und ggf. weiteren Informationsträgern. Ins­ gesamt ist die Fahrerkabine des Fahrsimulators nach den veranschaulichten Ausführungsbeispielen ein relativ klein bauendes, eine Fahrerperson auf­ nehmendes, direkt auf dem Boden abstellbares Gerät und über in Fahrerlängsrichtung bewegliche Schiebetüren zu verschließen, um die Fahrerperson während einer Fahr­ simulation vor störenden Außeneinflüssen zu bewahren.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der all­ gemein mit 1 bezifferte Fahrersitz mit Rückenlehne 2 sowie Sitzteil 3 an einer Gondel 4 befestigt. Die Gondel 4 ist ihrerseits um eine in Kabinenlängs­ richtung (Pfeil 5) ausgerichtete Horizontalachse schwenkbeweglich an den Fahrerkabinengestellteilen 6 in Pfeilrichtung 7 über einen nicht im einzelnen näher veranschaulichten motorischen, elektronisch ent­ sprechend den im Verlaufe des Simulationsbetriebes auftretenden Fahrtverhältnissen steuerbaren Antrieb zu verschwenken. Zur beweglichen Halterung des Fahrer­ sitzes 1 hat die Gondel 4 eine insgesamt mit 8 be­ zifferte Fahrersitzgleitführung mit einer Gleitschiene 9, an der der Fahrersitz über ein entsprechend ausge­ bildetes Befestigungsteil 10 in Kabinenlängsrichtung 5 gegenläufig verfahrbar abgestützt ist. Die an den Kabinengestellteilen 6 befestigten Gelenkteile 11 der Gondel 4 des Fahrersitzes 1 sind in etwa der Höhe des Schwerpunktes des belasteten Fahrersitzes angeordnet, so daß bei Verschwenkung der Gondel 4 dem auf dem Fahrersitz 1 befindlichen Fahrer z. B. Fliehkräfte simulierende Neigungslagen zu vermitteln sind. Der Fahrersitz 1 ist gleichermaßen wie die Gondel 4 über einen nicht gezeigten motorischen, elektronisch steuerbaren Antrieb in Fahrzeuglängsrichtung kon­ tinuierlich entsprechend dem zu simulierenden Fahrbe­ trieb hin- und herzubewegen.

An der Gondel 4 ist in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der allgemein mit 12 bezifferte Rückhaltekörper befestigt. In den veranschaulichten Ausführungs­ beispielen ist der Rückhaltekörper als Dreipunktgurt oder als Hosenträgergurt ausgebildet. Gleichermaßen können jedoch auch andere geeignete Befestigungs­ körper, beispielsweise Befestigungsbügel, Verwendung finden. Die Gurte können mit einer Aufrollautomatik versehen sein und sind zur Anpassung an unterschied­ liche Körpergrößen verstellbar ausgebildet. Zur Ver­ riegelung in einer bestimmten Rückhalteposition lassen sich die Gurte 12 durch eine elektrische Arretiervor­ richtung blockieren, so daß bei einer Verfahrbewegung des Sitzes nach vorn die Fahrerperson gegen den Gurt bewegt und in den Gurt hineingedrückt bzw. bei entge­ gengesetzter Bewegung aus dem Gurt 12 herausbewegt wird. Über die dabei auf die Fahrerperson einwirkende Rückhaltekraft des Gurtes bzw. die auftretende Ent­ lastung ist der Fahrerperson ein Längsbeschleunigungen bzw. -verzögerungen des Fahrzeugs simulierender Ein­ druck zu vermitteln, wobei durch eine gleichzeitige Verschwenkung der Gondel 4 auch ein z. B. Querbe­ schleunigungen, Neigungen einer Straße und dgl. simulierender Effekt in baulich einfacher Weise dar­ gestellt werden kann.

Bei ansonsten im wesentlichen analoger Ausbildung ist der Fahrersitz 1 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 über eine Gleitführung 8 an den Kabinengestellteilen 6 befestigt. Die Gleitführung 8 hat eine in Kabinen­ längsrichtung gekrümmte Gleitschiene 9, die ihrerseits Bestandteil eines entlang einer gekrümmten, quer zur Kabinenlängsrichtung ausgerichteten Bewegungsbahn ver­ fahrbaren Gleitschlittens 11 ist. Der Gleitschlitten 11 ist von einem nicht dargestellten, elektronisch steuerbaren motorischen Antrieb zu verfahren, wobei der Fahrersitz in z. B. Fliehkräfte simulierende Nei­ gungslagen überführt wird. Durch die gekrümmte Aus­ bildung der Gleitschiene 9 ist die z. B. beim Ab­ bremsen auf den Fahrer einwirkende Verzögerungskraft durch die simultane Absenkung bzw. Neigung des Sitzes in Fahrzeuglängsrichtung außerordentlich realitätsnah zu simulieren. Gleiches gilt auch für beispielsweise beim schnellen Anfahren eines Fahrzeuges auf die Fahrerperson einwirkenden Beschleunigungskräfte, wobei der nach hinten gerichteten Verfahrbewegung eine Neigung des gesamten 8itzes vorgeschaltet bzw. über­ lagert ist, so daß der Körper der Fahrerperson unter Entlastung durch den Rückhaltekörper in den Sitz 1 fällt.

In dem in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Rückenlehne 2 des Fahrersitzes 1 über ein an der rückwärtigen Kante des Sitzteils 3 angeordnetes Gelenkteil 14 um eine quer zur Kabinenlängsachse aus­ gerichtete Horizontalachse beweglich gehaltert, so daß der Fahrerperson durch eine elektronisch steuerbare Verschwenkung der Rückenlehne 2 und dem dadurch be­ dingten veränderten Lageabstand dieses Fahrersitzteils zum Rückhaltegurt 12 Längsbeschleunigungen und -verzögerungen simulierende Kräfte und Fahrzeugnei­ gungen zu vermitteln sind. Die Halterungsteile 15 des Sitzes 1 können bei diesem Ausführungsbeispiel zudem in an den Gestellteilen 6 ausgebildeten Laufschienen oder dgl. Bewegungsführungen in Kabinenlängsrichtung verfahrbar sein.

In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist an der vorderseitigen Stirnfläche des Sitzteils 3 des Fahrersitzes 1 ein im wesentlichen dem Gelenkteil 14 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 entsprechendes Gelenkteil 16 vorgesehen, über das der Fahrersitz 1 insgesamt um die quer zur Kabinenlängsrichtung ausge­ richtete Horizontalachse relativ zu dem in einer Rück­ halteposition blockierbaren Rückhaltegurt 12 zu ver­ schwenken ist. Das Gelenkteil 16 ist seinerseits über ein Gelenkteil 17 mit vertikaler Gelenkachse an der Fahrerkabine abgestützt. In analoger Weise wie die Sitzhalterungsteile 15 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 kann auch die an den Kabinengestellteilen 6 befestigte Schiene 18 dieses Ausführungsbeispiels in Fahrzeuglängsrichtung verfahrbar ausgebildet sein. Zur Simulation von Fahrzeugneigungen kann zudem die Halterungsschiene 18 gekrümmt ausgebildet sein und an dem Gelenkteil 17 ein auf der Schiene 18 verfahrbares Gleitstück angreifen. Der Fahrersitz 1 ist auch über sonstige geeignete, Bewegungen in mehrere Richtungen zulassene Gelenkteile, z. B. gardanische Gelenke, an der Fahrzeugkabine abzustützen. Im einzelnen nicht näher dargestellt sind die jeweiligen Rückhaltekörper 12 der Ausführungsbeispiele über Federn an den Kabinengestellteilen 6 bzw. der Gondel 4 gehaltert, so daß bei Überschreiten einer vorbestimmbaren Rückhalte­ kraft zwecks Vermeidung von Verletzungen der Rück­ haltekörper ausweichen kann.

Claims (19)

1. Fahrsimulator mit einer einen Fahrerraum umgrenzen­ den, einen Fahrersitz (1) sowie Hand- und Fußbedien­ elemente eines Fahrzeuges aufweisenden Fahrerkabine, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrersitz (1) zu­ mindest ein mittels eines motorischen Antriebs während des Simulationsbetriebes in kontinuierlich veränder­ bare Lageabstände zu einem einer Fahrerperson anleg­ baren Rückhaltekörper (12) überführbares Fahrer­ sitzteil (1, 2, 3) hat.

2. Fahrsimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Fahrersitz (1) in Kabinenlängs­ richtung (5) verfahrbar ist.

3. Fahrsimulator nach Anspruch 1 oder 2 dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest ein Fahrersitzteil (2, 3) um eine im wesentlichen quer zur Kabinenlängs­ richtung (5) ausgerichtete Horizontalachse verschwenk­ bar ist.

4. Fahrsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrersitz (1) relativ zur Fahrerkabine um eine sich in Kabinenlängs­ richtung (5) erstreckende Horizontalachse schwenkbe­ weglich gehaltert ist.

5. Fahrsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrersitz (1) um eine Vertikalachse drehbeweglich an Fahrerkabinenteilen (6) abstützbar ist.

6. Fahrsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrersitz (1) an einer schwenkbeweglich an der Fahrerkabine befestig­ baren Gondel (4) gehaltert ist.

7. Fahrsimulator nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gondel (4) eine in etwa in Höhe des Schwerpunktes des belasteten Fahrersitzes (1) gelegene Schwenkachse hat.

8. Fahrsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrersitz (1) entlang zumindest einer Gleitführung (8) in Kabinenlängs­ richtung verfahrbar ist.

9. Fahrsimulator nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gleitführung (8) eine Gleitschiene (9) umfaßt.

10. Fahrsimulator nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gleitschiene (9) in Kabinenlängs­ richtung eine gekrümmte Längserstreckung hat.

11. Fahrsimulator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Fahrersitz (1) über einen die Gleitschiene (9) aufweisenden, entlang einer ge­ krümmten, quer zur Kabinenlängsrichtung ausgerichteten Bewegungsbahn verfahrbaren Gleitschlitten (11) an der Fahrerkabine abstützbar ist.

12. Fahrsimulator nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gleitschiene (18) in Kabinenlängs­ richtung beweglich ausgebildet ist und sich quer zu dieser erstreckt.

13. Fahrsimulator nach Anspruch 6 oder 7 und einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitführung (8) des Fahrersitzes (1) über die Gondel (4) an der Fahrerkabine gehaltert ist.

14. Fahrsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrersitz (1) über ein an der Sitzflächenvorderkante angeordnetes Gelenk­ teil (16) mit quer zur Kabinenlängsrichtung ausge­ richteter Gelenkachse an der Fahrerkabine abstützbar ist.

15. Fahrsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrersitz über ein im Bereich der Sitzflächenvorderkante gelegenes Gelenk­ teil (17) mit vertikaler Gelenkachse an der Fahrer­ kabine gehaltert ist.

16. Fahrsimulator nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbeweglichkeit des Fahrersitzes (1) um die quer zur Kabinenlängsachse ausgerichtete Horizontalachse durch eine Schwenkbe­ wegung des Fahrersitzrückenteils (2) um eine sich ent­ lang der Sitzflächenhinterkante erstreckende Schwenk­ achse gebildet ist.

17. Fahrsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückhaltekörper (12) als ein auf unterschiedliche Körpermaße einstellbares Gurtsystem ausgebildet ist.

18. Fahrsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückhaltekörper (12) in einer Rückhaltestellung elektrisch verriegelbar ist.

19. Fahrsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückhaltekörper (12) über einen Federkörper gehaltert ist.