DE4446408C2 - Fahrsimulator und Verfahren zu dessen Betätigung sowie elektromechanisches Betätigungselement - Google Patents
Fahrsimulator und Verfahren zu dessen Betätigung sowie elektromechanisches BetätigungselementInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrsimulator und ein Verfahren zu
dessen Betätigung
sowie ein elektromechanische Betätigungselement für einen Fahrsimulator mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Patentansprüche 1, 16 und 17.
Fahrsimulatoren werden häufig zu Übungs-, Ausbildungs-, Prüfungs- und Unter
haltungszwecken verwendet. Solche Vorrichtungen umfassen Flugsimulatoren, Vergnü
gungsfahrten und dergleichen und können auch in dem sich entwickelnden Gebiet der
virtuellen Realität ("Virtual reality") eingesetzt werden.
Derartige Simulatoren enthalten typischerweise eine bewegliche Plattform, eine unbe
wegliche Basis sowie servogesteuerte Schwenkmechanismen, die zwischen Plattform
und Basis angeordnet sind. Durch diese Schwenkmechanismen kann die Plattform
wahlweise auf eine Weise geschwenkt werden, die die Bewegung eines Fahrzeugs
nachahmt. Die Wahrnehmung einer Bewegung in einem Fahrzeug durch die Passagiere
kann durch optische und/oder akustische Simulation gesteigert werden.
In Abhängigkeit von der besonderen, nachzuahmenden Bewegung können die Platt
formbewegungen schnell sein, vorzugsweise müssen sie jedoch gleichmäßig sein, das
heißt ohne abrupte Schritte oder Stöße aufgrund der Reibung. Wenn auf der Plattform
Menschen sind, bestehen darüber hinaus besondere Anforderungen an die Betriebsei
genschaften und die Sicherheitsvorkehrungen. Falls das Betätigungssystem aus irgend
einem Grunde fehlerhaft arbeitet, müssen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um
die Sicherheit der Passagiere zu gewährleisten.
Bei den meisten bekannten Fahrsimulationssystemen besteht der Betätigungs
mechanismus unabhängig von Größe und Freiheitsgraden des Simulators typischerwei
se aus elektrohydraulischen Servobetätigungselementen. Diese Technik hat über die
Jahre hinweg erhebliche Fortschritte gemacht und Lösungen für verschiedene Probleme
hinsichtlich der Betriebseigenschaften und der Sicherheit erbracht. Beispielsweise sind
Probleme bei der Reibung des Betätigungselements durch die Verwendung besonderer
Dichtungen und hydrostatischer Lager wesentlich reduziert worden. Ferner ist eine
Dämpfung am Hubende des Betätigungselements mittels kolbenbezogener Strömungs
drosselungen verwirklicht worden. Druck beaufschlagte Akkumulatoren haben zusätzli
che Hydraulikenergie für die gesteuerte Rückkehr in die Ausgangsstellung geschaffen.
Mit Magnetventilen, die durch Sensoren für elektrische Defekte gesteuert werden, wer
den Servoventile blockiert oder isoliert, außerdem werden damit wahlweise geeignete
Umgehungsleitungen um das Betätigungselement angeschlossen, um eine langsame
"Zusammenstoß"-Bedingung und eine sichere "Abbruch"-Bedingung zu ermöglichen.
Diese Merkmale sind weitgehend von anderen hydraulischen Anwendungen übernom
men und im Gebiet der Fluidsteuerung realisierbar.
In der WO 93/01577 A1 wird eine Bewegungsvorrichtung offenbart mit einer Anzahl von
Kolben-Zylinder-Einheiten. Im Zusammenhang mit der Vorrichtung wird eine Beschrän
kungseinrichtung dargestellt, die unerwünschte Bewegungen zwischen einer Basis und
einer beweglichen Ebene verhindern soll. Diese Beschränkungseinrichtung umfasst ei
nen einzelnen Schwenkrahmen und einen gelenkigen Rahmen.
Die US 4,019,261 offenbart weiterhin ein Bewegungssystem für einen Flugsimulator mit
verschiedenen Rahmen zur Darstellung entsprechender Bewegungen und einer mecha
nischen Sicherheitseinrichtung mit einem Paar von Sicherheitsbolzenverbindungen.
Diese sind zwischen zwei Rahmen vorgesehen. Durch diese Bolzen soll bei einem
Ausfall einer Schwenkbewegung ein Verlust der getragenen Last verhindert werden.
Bei hydraulischen Servobetätigungselementen ist zu beachten, dass diese trotz ausge
zeichneter Bewegungssteuerungseigenschaften eine Anzahl von Nachteilen besitzen.
Diese reichen von Problemen eines hohen Wartungsaufwandes aufgrund des Austre
tens von umweltfeindlichen entflammbaren Fluiden über Probleme, die mit der Verunrei
nigung des verwendeten Fluids und dem unerwünschten Verstopfen kleiner Drosselöff
nungen in Beziehung stehen, bis zu Problemen eines niedrigen Energiewirkungsgrades,
mit dem dabei einhergehenden Problem der Wärmeabstrahlung. Zusätzlich erfordert
eine typische Hydraulikanlage die teuere und unnötige Konstruktion eines separaten
Pumpenraumes, in dem die Pumpenanlage untergebracht ist und der von Wärme, Lärm
und giftigen Materialien erfüllt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Fahrsimulator, ein
Verfahren zu dessen Betätigung beziehungsweise ein elektromechanisches Servobetä
tigungselement dahingehend zu verbessern, dass der Fahrsimulator verbessert und
vereinfacht elektromechanisch betätigbar und gleichzeitig betriebssicher betreibbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Fahrsimulator, ein Verfahren zum
Betreiben eines derartigen Fahrsimulators sowie ein elektromechanisches Servobetäti
gungselement nach Ansprüchen 1, 16 beziehungsweise 17 gelöst.
Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung gerichtet.
Weitere Merkmale der Erfindung werden
deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh
rungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es
zeigen:
Fig. 1 eine teilweise im vertikalen Schnitt und teilweise im Aufriß
dargestellte Teilansicht in Längsrichtung des verbesserten
Fahrsimulators längs der Linie 1-1 in Fig. 2, wobei diese
Ansicht in durchgezogenen Linien die Plattform, die Grund
fläche und den Betätigungsmechanismus veranschaulicht und
in Strichlinien eine alternative, hochgehobene Position der
Plattform zeigt;
Fig. 2 eine teilweise im vertikalen Schnitt und teilweise im Aufriß
dargestellte Teilansicht in Querrichtung des in Fig. 1 gezeig
ten Simulators, in der keine Personen dargestellt sind, wobei
diese Ansicht längs der Linie 2-2 von Fig. 1 erfolgt;
Fig. 3 eine Kombination aus einem Blockschaltbild und einer sche
matischen Darstellung eines Servobetätigungselements, das in
den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, wobei diese Ansicht das elek
tromechanische Servobetätigungselement und die zugehörige
Betriebssicherheitsschaltung zeigt; und
Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht eines Teils des Servobetätigungs
elements, die die beiderseits der Mutter angebrachten Dämp
fungskammern zeigt, welche die Mutter am Ende des Hubs
abfedern oder verzögern.
Wie insbesondere in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist der verbesserte Be
wegungs- oder Fahrsimulator der vorliegenden Erfindung im allgemei
nen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Der Simulator 10 enthält
eine rechtwinklige, plattenähnliche Grundfläche 11, die so beschaffen
ist, daß sie auf einer geeigneten Unterstützungsfläche 12 aufruhen
kann, eine rechtwinklige, plattenähnliche Plattform 13, die sich in
einem Abstand über der Grundfläche 11 befindet und an dieser so
angebracht ist, daß sie Schwenkbewegungen ausführen kann, und einen
Betätigungsmechanismus, der im allgemeinen mit dem Bezugszeichen
14 bezeichnet ist und zwischen der Plattform und der Grundfläche
funktional angeordnet ist.
Der Betätigungsmechanismus enthält mehrere (z. B. zwei oder mehr)
elektromechanische Servobetätigungselemente, die zwischen der Plattform
und der Grundfläche eine relative Bewegung bewirken. In der
offenbarten Ausführungsform ist die Plattform an der Grundfläche über
ein zentrales Scherengelenk 15 angebracht, das eine Bewegung der
Plattform um wenigstens einen Freiheitsgrad reduziert. In der bevor
zugten Ausführungsform sind drei derartige Betätigungselemente vor
gesehen. Zwei Servobetätigungselemente 16 und 18 sind in der Nähe
der Vorderseite des Simulators angeordnet, während das dritte Ser
vobetätigungselement 19 an der Rückseite angebracht ist. Diese drei
Servobetätigungselemente sind in einer Anordnung gezeigt, in der sie
sich an den Spitzen eines imaginären Dreiecks befinden. Zwischen der
Grundfläche und den vorderen Betätigungselementen 16, 18 zwingen
U-Hakenverbindungen diese Betätigungselemente zu seitlichen oder
transversalen Schwingbewegungen (jedoch nicht zu Vorwärts- oder
Rückwärtsbewegungen) relativ zur Grundfläche um ihre Schwenkach
sen. Dagegen wird das hintere Betätigungselement 19 dazu gezwungen,
vorwärts und rückwärts, jedoch nicht transversal relativ zur Grundflä
che zu schwenken. In der bevorzugten Ausführungsform enthält die
bewegliche Plattform 13 eine Kabine oder ein Gehäuse 20, das eine
Anzahl von mit 21 bezeichneten Sitzreihen für Passagiere enthält, die
ihrerseits mit dem Bezugszeichen P bezeichnet sind. Diese Passagiere P
sitzen so, daß sie einer Videoanzeige 22 zugewandt sind.
Im allgemeinen ahmt die Plattform die Bewegung eines Fahrzeuges
nach, obwohl dies nicht notwendig so sein muß. Wenn es sich bei
spielsweise um eine Unterhaltungsvorrichtung oder um eine bogen
förmige Bewegungen ausführende Vorrichtung handelt, kann die
Kabine das Geräusch und das innere Erscheinungsbild eines Raumfahr
zeuges nachahmen. Alternativ kann die Kabine die Fahrbewegung von
Möbelrollen nachahmen. Es gibt nahezu unbegrenzt viele Möglichkei
ten. Es ist ausreichend festzustellen, daß die Passagiere einer Videoan
zeige zugewandt sind und daß die Kabine mit geeigneten Geräuschen
beaufschlagt werden kann, die notwendig sind, um die Wahrnehmung
der Fahrbewegung zu vervollständigen. Gleichzeitig besteht die Funkti
on des Simulators darin, die Plattform im Raum physisch in einer
Weise zu bewegen, die an die Ton- und Videowiedergabe angepaßt ist.
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines der Servobetätigungs
elemente und der Betriebssicherungseinrichtung, wie sie in den Fig. 1
und 2 gezeigt sind. In Fig. 3 besitzt das nun mit 23 bezeichnete Betäti
gungselement eine untere ösenförmige Verbindung 24, einen Elektro
motor 25 mit einer drehbaren Abtriebswelle 26, ein mit der Motorab
triebswelle 26 verbundenes Gewinde 28 sowie ein Außenrohr 29,
dessen unteres Ende am Statorabschnitt des Motors angebracht ist und
sich hiervon nach oben erstreckt und dabei die Schraube umgibt. Eine
Niedrigreibungsmutter 30 ist funktional im Rohr 29 angeordnet und
besitzt eine Innengewindeoberfläche, die mit dem Gewinde 29 in Ein
griff gelangen kann. Wenn sich daher die Schraube 28 in irgendeiner
Richtung dreht, bewirkt die Verbindung des Gewindes mit der Mutter,
daß sich die Mutter geradlinig auf den Motor zu oder vom Motor weg
bewegt. In der Mutter ist ein Innenrohr 31 beweglich angebracht und
endet an einer oberen Öse 32. Ein Positionsrückkopplungs-Meßwandler
33 ist am Betätigungselement funktional angebracht, um die Position
des ausfahrbaren Innenrohrs 31 relativ zum unbeweglichen Außenrohr
29 zu überwachen und zu bestimmen.
Die Betriebssicherungseinrichtung, die allgemein mit 34 bezeichnet ist,
ist in Form eines Blockschaltbilds gezeigt. Der Block 35 repräsentiert
den zum Betätigungselement gelieferten elektrisch übermittelten einge
gebenen Bewegungsbefehl. Das Ausgangssignal des Blocks 35 wird an
einen Befehlsselektor geschickt, der im Block 36 dargestellt ist. Das
Ausgangssignal des Befehlsselektors 36 wird als positiver Eingang an
einen Summierpunkt 38 geliefert, der außerdem mit der negativen
Positionsrückkopplung vom Meßwandler 33 versorgt wird. Somit ist
der Summierpunkt 38 so beschaffen, daß er in Abhängigkeit von der
algebraischen Summe dieses Befehlssignals und dieses Rückkopp
lungssignals ein Fehlersignal an einen Servosteuerungsverstärker 39
liefert. Der Verstärker 39 liefert eine Geschwindigkeitssteuerung in
Form von Stromsignalen an eine dreiphasige, impulsbreitenmodulierte
Motorsteuereinrichtung, die im Block 40 dargestellt ist. An einen
Gleichrichter 41 wird von einer geeigneten Quelle Wechselspannungs
leistung geliefert. Der Gleichspannungsausgang des Gleichrichters 41
wird über ein Relais 42 als Leistungseingang für die Motorsteuerein
richtung 40 bereitgestellt.
Ein Fehleranalysator 43 in Form eines Computers ist mit einer Anzahl
von Eingängen versehen. Der Analysator 43 empfängt vom Gleichrich
terausgang ein Gleichspannungsleistungs-Eingangssignal. Außerdem
empfängt er vom Block 35 einen eingegebenen Bewegungsbefehl.
Ferner empfängt er vom Meßwandler 33 ein Momentanposition-Rück
kopplungssignal. Darüber hinaus sind am Meßwandler Begrenzerschal
ter 44, 45 und 46 vorgesehen, die feststellen, ob die Mutter ihren er
laubten Bewegungsbereich überschritten hat oder nicht. Es ist zu
beachten, daß diese Begrenzungsschalter vom Betrieb des Meßwandlers
33 unabhängig sind. In jedem Fall werden die Ausgangssignale der
Begrenzerschalter 44, 45 und 46 dem Fehleranalysator 43 als Eingänge
zur Verfügung gestellt. Der Analysator 43 vergleicht die empfohlenen
und die tatsächlichen Positionen des Betätigungselements, um zu ge
währleisten, daß sie innerhalb der Betriebstoleranzen liegen. Ähnlich
verifiziert der Analysator 43 über die Eingänge von den Schaltern 44,
45 und 46, daß sich die Mutter im erlaubten Bewegungsbereich befin
det.
Der Fehleranalysator erzeugt ein Ausgangssignal für eine im Block 48
dargestellte Rekonfigurations-Steuereinrichtung. Diese Steuereinrich
tung erzeugt für das Relais 42 ein Ausgangssignal und ferner ein Aus
gangssignal für den Befehlsselektor 36. Wenn der Fehleranalysator 43
feststellt, daß vom Gleichrichter 41 keine Leistung geliefert wird, ver
anlaßt er die Rekonfigurations-Steuereinrichtung dazu, daß sie den
Motor an eine elektrodynamische Bremslast 47 anschließt, damit die
Plattform, falls sie sich im hochgehobenen Zustand befindet, regenera
tiv gebremst wird, da das Plattformgewicht das Betätigungselement
zurückfährt, so daß sich dieses nach unten und nach hinten in seine
anfängliche Beladestellung in der Nähe der Anlegestelle 17 bewegt.
Falls entsprechend der Fehleranalysator 43 feststellt, daß sich die be
fohlene Position von der tatsächlichen Position um mehr als einen
vorgegebenen Betrag unterscheidet oder daß das Betätigungselement
seinen erlaubten Bewegungsbereich überschritten hat, veranlaßt er die
Rekonfigurations-Steuereinrichtung dazu, daß sie von der Motorsteue
rung Leistung abzieht und die elektrodynamische Bremslast anschließt,
was die gleiche sichere Rückkehr in die Beladestellung zur Folge hat.
Falls alternativ der Bewegungsbefehl den erlaubten Bewegungsbereich
überschreitet oder falls die Befehlsrate vorgegebene Grenzwerte über
steigt, isoliert der Befehlsselektor 36 die Bewegungsbefehle 35 und
setzt automatisch einen im voraus programmierten Befehl zur Rückkehr
in die Ausgangsstellung ein. Mit anderen Worten, bei diesem letzteren
Ereignis übergeht der Befehlsselektor die eingegebenen Bewegungsbe
fehle und befiehlt statt dessen unabhängig davon, daß die Plattform in
ihre anfängliche Stellung in der Nähe der Anlegestelle zurückkehrt.
Es muß verhindert werden, daß die Betätigungselemente an ihren
Vollhub-Begrenzungsanschlägen anschlagen, um sowohl plötzliche
Verzögerungen der Plattform, die die Insassen verletzen könnten, als
auch Beschädigungen des Betätigungselements selbst zu verhindern.
Die elektrodynamische Bremse, die im Betriebssicherungssystem ent
halten ist, begrenzt die Geschwindigkeit des Betätigungselements, es ist
jedoch in der Nähe des Endes des Betätigungselement-Hubes eine
weitere Verzögerung notwendig. Diese kann mittels getrennter Stoß
dämpfer oder Dämpfungseinrichtungen, die an der Tragstruktur ange
bracht sind, erzielt werden, so daß sie von der Plattform in der Nähe
von deren äußersten Bewegungsgrenzen berührt werden. Die Dämp
fungswirkung wird jedoch bequemer und wirksamer direkt in die
Betätigungselement-Baueinheit selbst eingebaut. Dies ist typischerweise
mit hydraulischen Betätigungselementen bewerkstelligt worden, indem
in den Zylinderströmungsweg in der Nähe des Endes des Kolbenhubs
eine Drosselung eingebaut worden ist. In einem elektromechanischen
Betätigungselement kann das zylindrische Gehäuse als Fluidbehälter
genutzt werden, um eine Hybridvorrichtung zu schaffen, die eine hy
draulische Dämpfung bewirkt. Eine solche neue Anordnung ist in Fig.
4 gezeigt.
Fig. 4 ist eine teilweise im vertikalen Schnitt und teilweise im Aufriß
dargestellte Längsansicht des die Mutter 30 umgebenden Abschnitts des
Rohrs 29, ferner zeigt die Ansicht von Fig. 4 die zugehörigen linken
und rechten Hubende-Dämpfungsmechanismen 47, 61. Die Mutter 30
enthält gerillte Planetenrollen, die mit mehreren Leitgewinden auf der
Schraube 28 in Eingriff sind, in Rillen an der Innenseite des Mutterge
häuses passen und dadurch eine herkömmliche Mutter-/Schrauben-
Anordnung bilden. Die Schraube und die Mutter werden mit Öl ge
schmiert, welches das Außenrohr 29 vollständig füllt und mittels einer
Dichtung an der Ausgangsstange und einer weiteren Dichtung an der
(nicht gezeigten) Motorwelle eingeschlossen ist. Das Vorhandensein
dieses Fluids erleichtert die Verwendung von einteiligen hydraulischen
Dämpfungseinrichtungen 47, 61.
In Fig. 4 besitzt der linke Endabschnitt des Innenrohrs 31 eine gestufte
Konfiguration. Ein Ringelement 49 mit einer Außendichtung und einer
Innendichtung, die mit der inneren zylindrischen Oberfläche 50 des
Außenrohrs bzw. mit der äußeren zylindrischen Oberfläche 51 des
Innenrohrs in dichtem Eingriff sind, ist durch eine Feder 52 nach rechts
vorbelastet, so daß es an einer nach links weisenden ringförmigen
vertikalen Oberfläche 53 am Innenrohr anstößt. Die Kammer 54, in der
die Feder 52 angebracht ist, enthält ebenso wie die Kammer 55 rechts
vom Element 49 Hydraulikfluid. Die Kammer 55 steht mit der Kammer
54 über ein Rückschlagventil 56 in Verbindung, welches im Element 49
vorgesehen ist. Die Kammer 54 steht mit einer den Schraubenkopf 28
umgebenden Kammer 58 über einen Durchlaß mit einer gedrosselten
Öffnung 59 in Verbindung. Die Kammern 55 und 58 stehen miteinan
der über radiale Bohrungen 57 in Verbindung. Wenn sich daher die
Mutter im Außenrohr 28 nach rechts bewegt, schlägt der Kolben 49 an
der Stirnfläche des Lagers 60 an, wenn sich die Mutter ihrem Hubende
annähert. Eine solche Bewegung veranlaßt den Kolben 49 zu einer
Bewegung nach links relativ zur Stufenoberfläche 53 des Innenrohrs,
wodurch der Druck in der Kammer 54 erhöht wird und eine Verzöge
rungskraft für das Betätigungselement erzeugt wird. Daher strömt das
Fluid von der Kammer 54 durch die gedrosselte Öffnung 59 in die
Kammer 58. Dadurch wird eine Dämpfung der Kolbenbewegung am
Hubende bei einer Bewegung der Mutter nach rechts geschaffen.
Eine ähnliche Dämpfungsbaueinheit, die allgemein mit 61 bezeichnet
ist, ist an der linken Seite der Mutter angebracht. Diese Dämpfungs
baueinheit enthält eine Buchse 62, die das Gewinde umgibt und über
einen Block 59 an der Mutter angebracht ist, sowie einen beweglichen
Kolben 64, der zum Kolben 49 analog ist. Das Element 64 ist mit der
inneren Oberfläche 50 des Außenrohrs sowie mit der äußeren Oberflä
che des Innenrohrs 62 in dichtem Eingriff. In einer zwischen den Ele
menten 59, 64, 29 und 62 definierten Kammer 62' ist eine Feder 65
funktional angeordnet. Die Kammer 62' steht mit der ringförmigen
Kammer 68, die das Gewinde umgibt, über ein Rückschlagventil 69
und einen Durchlaß mit einer gedrosselten Öffnung 71 in Verbindung.
Wenn sich daher die Mutter relativ zum Rohr nach links bewegt und an
einer (nicht gezeigten) festen Oberfläche am Ende des Kolbenhubs
anschlägt, wird der Kolben 64 von der rechten Fläche 70 relativ zum
Innenrohr 62 verschoben. Dadurch wird der Druck in der Kammer 66
erhöht, wodurch wie oben beschrieben Fluid durch die Drosselöffnung
71 strömt und eine Dämpfungswirkung für eine solche Bewegung
geschaffen wird. Daher schafft die Erfindung im weitesten Sinne einen
verbesserten Fahrsimulator sowie ein Verfahren zum Betreiben dieses
Fahrsimulators. Der verbesserte Simulator besitzt eine Grundfläche,
eine Plattform, die relativ zur Grundfläche beweglich angebracht ist,
sowie einen Betätigungsmechanismus für die wahlweise Erzeugung
einer solchen relativen Bewegung. Der Simulator besitzt eine Betriebs
sicherungseinrichtung, die funktional so beschaffen ist, daß die Platt
form bei Erfassung eines Fehlers in ihre anfängliche Beladestellung
zurückkehrt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind viele Änderungen und
Abwandlungen möglich. Beispielsweise muß die Grundfläche nicht
notwendig die gezeigte besondere Form besitzen. Genauso muß die
Plattform nicht die gezeigte besondere Form besitzen. Auch die Betäti
gungseinrichtung kann von der gezeigten besonderen Form verschie
dene Formen annehmen, schließlich kann die mittige scherenartige
Verbindung insgesamt weggelassen werden, wenn andere Zwangsbedingungen
für die Bewegung vorgesehen sind. Der Betätigungsmecha
nismus kann mehr als drei Servobetätigungselemente enthalten, ferner
ist die Bewegung der Plattform nicht notwendig auf Roll-, Nick- und
Stampfbewegungen eingeschränkt. Ebenso können die Kabine, das
Gehäuse oder ein anderer auf der Plattform angebrachter Gegenstand
wie gewünscht geändert werden. Die Plattform kann je nach besonde
rer Anwendung lebende oder nichtlebende Objekte tragen. Die Be
triebssicherungseinrichtung kann ohne weiteres wie gewünscht geändert
oder abgewandelt werden, das Gewinde des Schrauben-/Mutter-Me
chanismus kann von Schmiermittel umgeben sein oder am Ende des
Hubs zwangsgeschmiert werden.
Claims (17)
1. Fahrsimulator mit:
einer Grundfläche (11);
einer relativ zur Grundfläche (11) bewegbar angebrachten Plattform (13), und
einem betriebsmäßig zwischen Plattform und Basis angeordneten Betäti gungsmechanismus (14), welcher eine Vielzahl von elektromechanischen Ser vobetätigungselementen (16, 18, 19) aufweist, die zwischen der Plattform (13) und der Grundfläche (11) zur selektiven Erzeugung einer Relativbewegung zwischen diesen wirksam sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Betriebssicherungseinrichtung (34) mit einer Sensoreinrichtung zur stetigen Überwachung des Zustands des Betätigungsmechanismus und mit ei ner mit der Sensoreinrichtung verbundenen Steuerungseinrichtung angeordnet ist, um eine automatische Bewegung der Plattform in eine vorbestimmte Positi on relativ zur Grundfläche bei Auftreten einer unsicheren und/oder ungesteuertem Zu stand des Betätigungsmechanismus (14) zu veranlassen.
einer Grundfläche (11);
einer relativ zur Grundfläche (11) bewegbar angebrachten Plattform (13), und
einem betriebsmäßig zwischen Plattform und Basis angeordneten Betäti gungsmechanismus (14), welcher eine Vielzahl von elektromechanischen Ser vobetätigungselementen (16, 18, 19) aufweist, die zwischen der Plattform (13) und der Grundfläche (11) zur selektiven Erzeugung einer Relativbewegung zwischen diesen wirksam sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Betriebssicherungseinrichtung (34) mit einer Sensoreinrichtung zur stetigen Überwachung des Zustands des Betätigungsmechanismus und mit ei ner mit der Sensoreinrichtung verbundenen Steuerungseinrichtung angeordnet ist, um eine automatische Bewegung der Plattform in eine vorbestimmte Positi on relativ zur Grundfläche bei Auftreten einer unsicheren und/oder ungesteuertem Zu stand des Betätigungsmechanismus (14) zu veranlassen.
2. Fahrsimulator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Betätigungsmechanismus (14) weiterhin eins Verbindung (15) auf
weist, die zwischen der Plattform (13) und der Grundfläche (11) zur Beschränkung
wenigstens eines Freiheitsgrades der Bewegung der Plattform relativ zur Grundfläche
angeordnet ist.
3. Fahrsimulator nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensoreinrichtung wenigstens einen Sensor aufweist, welcher einem
der Servobetätigungselemente (16, 18, 19) zu dessen stetiger Überwachung
zugeordnet ist.
4. Fahrsimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung eine Fehleranalyseeinrichtung aufweist, die mit dem
wenigstens einen Sensor verbunden ist.
5. Fahrsimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor ein Geschwindigkeitssensor ist und die Fehleranalyseeinrich
tung eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich der auf diese Weise erfassten
Geschwindigkeit mit einer erwünschten Geschwindigkeit aufweist.
6. Fahrsimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor ein Positionssensor ist und die Fehleranalyseeinrichtung eine
Vergleichseinrichtung zum Vergleich einer solchen erfassten Position mit einer
angestrebten Position aufweist.
7. Fahrsimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor ein Hubsensor ist und die Fehleranalyseeinrichtung eine Ver
gleichseinrichtung zum Vergleich eines solchen erfassten Hubs mit einem ma
ximal erlaubten Hub aufweist.
8. Fahrsimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung eine Speichereinrichtung zur Abspeicherung vorbe
stimmter Werte von Differenzen zwischen tatsächlicher Geschwindigkeit und
gewünschter Geschwindigkeit und/oder erfasster Position und angestrebter Po
sition und/oder Hub und maximal erlaubtem Hub aufweist.
9. Fahrsimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor ein Leitungssensor zur Erfassung eines Leistungsverlustes bei
der Versorgung des Servobetätigungselements ist.
10. Fahrsimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung ein Rekonfigurationssteuerung aufweist, die einen
Befehlsselektor und/oder ein Relais zur Übersteuerung der Eingabebewe
gungsbefehle und/oder zur Betätigung einer Bremseinrichtung im Falle eines
Fehlers aufweist.
11. Fahrsimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bremseinrichtung ein regenerative Bremse ist, die im Falle eines er
fassten Leistungsverlustes betätigbar ist.
12. Fahrsimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Servobetätigungselement eine Stoßdämpfereinrichtung aufweist, die
dem Betätigungselement zugeordnet ist, um eine Relativbewegung zwischen
Plattform und Grundfläche bei Annäherung des Servobetätigungselements an
die Grenze des erlaubten Hubes zu dämpfen.
13. Fahrsimulator nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stoßdämpfereinrichtung eine hydraulische Einrichtung ist.
14. Fahrsimulator nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stoßdämpfereinrichtung durch Verbinden wenigstens eines Kolben
kopfes mit einer Ausgangsstange im Betätigungselement gebildet ist, wobei ein
mit Fluid gefülltes zylindrisches Gehäuse abgedichtet ist.
15. Fahrsimulator nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Fluiddrosseleinrichtung zwischen dem Kolben und dem Gehäuse an
geordnet ist, durch welche das Fluid strömt, wenn die Betätigungsstange sich
bei Annäherung an das Ende ihres maximal zulässigen Hubes über eine be
stimmte Position hinaus bewegt.
16. Verfahren zum Betreiben eines Fahrsimulators mit einer Grundfläche (11), einer relativ
beweglich zur Grundfläche angeordneten Plattform (13) und einer Vielzahl von elektromechanischen
Servobetätigungselementen (16, 18, 19), die zwischen Platt
form und Grundfläche zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen diesen wirken,
mit den folgenden Schritten:
Bewegen der Plattform relativ zur Grundfläche Befehle zur Betätigung der elekt romechanischen Servobetätigungselemente (16, 18, 19);
Überwachen wenigstens eines Parameters des Servobetätigungselements;
Überwachen der Reaktion der Plattform auf eine solche vorgegebene Bewe gung, und
automatisches Bewegen der Plattform in eine vorbestimmte Position relativ zur Grundfläche ungeachtet der vorgegebenen Bewegung im Falle eines unsicheren und/oder ungesteuerten Zustandes des Servobetätigungselements.
Bewegen der Plattform relativ zur Grundfläche Befehle zur Betätigung der elekt romechanischen Servobetätigungselemente (16, 18, 19);
Überwachen wenigstens eines Parameters des Servobetätigungselements;
Überwachen der Reaktion der Plattform auf eine solche vorgegebene Bewe gung, und
automatisches Bewegen der Plattform in eine vorbestimmte Position relativ zur Grundfläche ungeachtet der vorgegebenen Bewegung im Falle eines unsicheren und/oder ungesteuerten Zustandes des Servobetätigungselements.
17. Elektromechanisches Betätigungselement zur Wirkung zwischen einer Platt
form und einer Grundfläche eines Fahrsimulators, wobei das Servobetätigungsele
ment eine ausfahrbare Stange zur selektiven Bewegung der Plattform relativ
zur Basis aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Servobetätigungselement einen elektrischen Motor mit einer drehba
ren Abtriebswelle (26) und einen reibungsfreien Schraube-/Mutter-Mechanismus
aufweist, der von der Abtriebswelle zur Umwandlung deren Drehbewegung in
eine lineare Bewegung der Stange angetrieben ist, sowie einen Sensor zur
Messung der Position der Stange und einen elektrisch gesteuerten Regelkreis
mit Motor und Sensor zur Variation des Ausfahrbetrags der Stange in Abhän
gigkeit von einem elektrischen Befehlssignal.
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