DE8633989U1 - Vorrichtung zum Rollen und Nicken eines Fahrtsimulators - Google Patents

Description

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wftnmeldung

Vorrichtung zum Rollen und Nicken eines Fahrtsimulators Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Rollen und Nicken eines Fahrtsimulators, die eine Montageplatte aufweist» auf der eine Fahrerkabine, Sitz und Bedienungselemente eines Kraftwagens unö ein Bildschirm montierbar sind.

Um aem "Fahrer" eines Fahrtsimulators neben der visuellen Information über den Bildschirm und der akkustischen Information über den Lautsprecher noch das körperliche Gefühl der Beschleunigungen zu vermitteln, ist es notwendig, die Simulatorkabine derart zu bewegen, daß de;* Eindruck des wirklichen Fahrens verstärkt wird. Zur Simulation "der Querbeschleunigungeil und der Seitenneigung des Kraftfahrzeugs oder der Fahrbahn wird deshalb die Kabine "gerollt", das heißt um ein? horizontale Längsachse gedreht; zur Simulation der Längsbeschleunigungen, nämlich der Vorwärtsbeschleunigung und der Verzögerung sowie der Längsneigung des Kraftfahrzeugs (auch "Stampfen") und der Steigungen im Straßenprofil wird sie "genickt", das heißt um eine horizontale Querachse gedreht.

Vorrichtungen, die diese Bewegungen erzeugen sind als Konstruktionshilfen für die Entwicklung von Personen- und Lastkraftwagen in der Automobilindustrie bekannt. Sie werden von 6 Hydraulik-Zylindern bewegt, können ein ganzes Kraftfahrzeug aufnehmen und außer der Roll- und Nickbewegung noch die Gierbewegung (Drehung um eine vertikale Achse) und horizontale Verschiebungen ausführen. Diese Vorrichtungen sind sehr aufwendig und so groß, daß sie nur stationär betrieben werden können.

Eine Vorrichtung zum Rollen eines Fahrtsimulators ist aus der Offenlegungsschr^t DE 3032 250 Al bekannt. Sie weist

die Nachteile auf, daß der Schenkmechanisrous und die Fahrerkabine nicht voneinander getrennt werden können, daß die Nickbewegung unterbleibt und daß Unfälle beim Ein- und Aussteigen möglich sind.

Eine weitere Vorrichtung zum Rollen eines Fahrtsimulators ist aus der Patentschrift DE 3400 518 01 bekannt, Sie ist zwar sicher und ermöglicht auch die Montage beliebiger Fahrerkabinen, weist aber nach wie vor den Nachteil auf, daß die Nickbewegü-ng unterbleibt, und insbesondere den Nachteil, daß wegen der unten liegenden Drehachse die Querbeschleunigung nicht richtin simuliert wird. Dies wird im Folgenden erläutert.

Bei einer Kurvenfahrt ohne Seitenneigung des Fahrzeugs

\ spürt der Fahrer eine Kraft auf seinen Körper einwirken,

die ihn nach außen drückt (die "Fliehkraft" oder "Querbeschleunigungskraft"). Diese Kraft wird im Simulator kurzfristig durch eine echte Querbeschleunigung gleicher Richtung und langfristig durch eine Schräglage der Kabine erzeugt, bei der die i.< Querrichtung des Fahrzeugs wirkende Komponente der Schwerkraft die Querbeschleunigungskraft

ersetzt. Die Wirkungsrichtungen dieser beiden Kräfte stim-

\ men aber nur dann überein, wenn die Schwenkachse oberhalb

des Fahrers liegt.

Der vorliegenden Erfindung Hegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sowohl die RoI!bewegung als auch die Nickbewegung erzeugt werden, daß sowohl die Drehachse für die Rollbewegung als auch die für die Nickbewegung oberhalb des Schwerpunktes des Fahrers Hegen, ohne dia freizügige X Montage beliebig gef rmter Fahrerkabinen zu beeinträchtig gen und daß bei der Benutzung keine Unfallgefahr besteht.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Vorrichtung so klein auszuführen, daß zwar eine komplette einsitzige Fahrerkabine mit schiebbarem SHz, Lenkrad, Bedienungselementen und Bildschirm auf der Montageplatte montierbar sind, daß hinreichend große BewegungshüDe 1n Quer- und Längsrichtung zu* Simulation der kurzfristig auftretenden Kräfte erzeugt werden, daß außerdem hinreichend große Winkelneigungen in Quer- und Längsrichtung zur Simulation der langfristig auftretenden Kräfte und zun-Nachahmung der Steigungen im Straßenquer- und Längsprofil erzeugt werden, daß aber die geometrischen Ausmaße und das Gewicht einen Transport in einem leichten Transportfahrzeug und insbesondere durch eine normale Türöffnung zulassen und daß die Einstiegshöhe möglichst niedrig bleibt.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Vorrichtung so auszuführen, daß die Fahrerkabine leicht von der Seite bestiegen werden kan".

Weitere Aufgaben bestehen darin, die Vorrichtung verhältnismäßig einfach, robust, verschleißarm und wirtschaftlieh auszuführen.

Schließlich besteht eine wesentliche Aufgabe darin, den Antrieb so auszuführen, daß die Montageplatte mit dem Gewicht der Fahrerkabine in geeigneter, hinreichend schneller Weise um seine beiden Achsen bewegbar 1st.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen ang gebenen Merkmale gelöst. Diese Lösung hat gegenüber dem Stand der Technik die Vorteile, einfach, preisgünstig, transportabel, klein und wartungsfrei zu sein.

E1n AusfUhrungsbeispiel 1st In den Figuren 1 bis 7 beschrieben. Anhand dieser Figuren sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine isiometrische Darstellung der Vorrichtung Fig. 2 eine Seitenansicht Fig. 3 eine rückwärtige Ansicht Fig. 4 einen Längsschnitt (A-A) Fig. 5 einen Querschnitt (B-B) Fig. 6 einen Querschnitt (C-C) Fig. 7 einen Querschnitt (D-D)

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das Ausführungsbeispiel. Es kann zum Beispiel der Antrieb auch hydraulich oder pneumatisch, oder mit Linearmotoren oder mit zwei Motoren ausgeführt werden, die über Transmissionen die Rollen antreiben.

F1g.l zeigt einen Rollkörper 3 und die beiden Schienen 8a und 8b, auf denen er gelagert ist, die Montageplatte 1, die ihn nach oben abschließt, Zylinderschalen 12, 13a und 13b, die Ihn nach unten abschließen, einen Nickkörper 4 und die beiden Schienen 9a und 9b, auf denen er gelagert ist, Sichtblenden 6, LOa und 10b, die dem Berührungsschutz bei Bewegung des Rollkörpers 3 dienen und einen Ständer mit einer Bodenplatte 2, eine der beiden Schutzblenden 7a, die dem Berührungsschutz bei Bewegung des Nickkörpers 4 dienen.

Insbesondere veranschaulicht Fig. 1, daß der Rollkörper über dem Nickkörper 4 angeordnet ist, so daß die Montageplatte 1 zum Rollkörper 3 gehört. Der Rollkörper führt auch die Nickbewegung aus, während der Nickkörper 4 nur die Nickbewegung ausführt.

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Dies hat gegenüber der Alternative gemäß Anspruch 8 die Vorteile der größeren Stands1cherhe1t und der Möglichkeit, zum Ein- und Ausstelgen eine Treppe neben den Simulator zu stellen, ohne die Rollbewegung dadurch zu beeinträchtigen. Fig. 1 zeigt auch, daß der Rollkörper 3 nicht einfach auf einer Deckplatte des Nickkörpers 4 befestigt ist, sondern in dessen mittleren Teil hineinragt, wodurch die Höhe der Montageplatte vermindert und somit die Standfestigkeit verbessert und das Evi- und Aussteigen erleichtert wird.

Die Maße des Beispiels wurden nach Maßgabe geringer Breite und beliebiger Länge gewählt.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung in Seitenansicht mit Angabe der Schnittlinien B-B, C-C und D-D.

Fig. 3 zeigt die Vorrichtung mit dem Rollkörper 3, dem Nickkörper 4 und dem Ständer 5 von hinten mit Angabe der Schnittlinie A-A.

Fig. 4.zeigt den Längsschnitt A-A. Dargestellt sind zwei der vier äußeren ZyIi iderschalen 13a und 13b, der Schnitt durch die innere Zylinderschale 12, der Schnitt durch die beiden Schienen 8a und 8b, zwei von vier Antriebsrollen 14a·und 14b für den Rollkörper, zwei von vier zugehörigen Elektrogetriebemotoren 15a und 15b mit Befestigungswinkeln 16a und 16b, zwei von vier Laufrollen 20a und 20b, die in ein«r nach unten zylinderschalenförmigen Aussparung in Spanten des Rollkörpers laufen und mit Befestigungswinkeln 26a und 26b am Nickkörper befestigt sind. Sie halten den Rollkörper bei dynamischen Bewegungen nach unten. Dargestellt sind in Fig. 4 weiterhin zwei von vier Antriebsrollen 21a und 21b für den Nickkörper, zwei von vier zugehörigen Elektrogetriebemc.oren 22a und 22b mit Befestigungswinkeln 23a und 23b, zwei von vier Laufrollen 24a und 24b»

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die an den inneren Seitenwändfen der Schiene 9a laufen und mit Befestigungswinkeln 25a und 25b am Ständer 9 befestigt sind. Sie dienen der seitlichen Führung des Nickkörpers. Dargestellt sind 1n Fig. 4 weiterhin der Schnitt durch eine Zylinderschale 11, mit der der Nickkörper nach unten abschließt, und eine Winkelmeßeinrichtung 27 für den Rollwinkel .

Derartige Winkelmeßeinrichtungen sind bekannt. Sie verwenden zum Beispiel Potentiometer oder Pulsgeneratoren unter Verwendung optisch fi iktionierender digitaler Enkoderscheiben. Für den Fall, daß für die Meßeinrichtung Andruckroi l*»n mit Schlupf verwendet werden, ist ein zusätzlicher Grenzwächter oder Nullwächter vorgesehen, der die digitale Winkelsignal verarbeitung mit dem geometrischen Winkel des Rollkörpers synchronisiert. Eine gleichartige Winkelmeßeinrichtung ist auch für die Erfassung des Nickwinkels vorgesehen (nicht eingezeichnet). Für den Fall, daß die Winkelregelungen nicht einwandfrei die Grenzwinkel einhalten, sind weich abfedernde Anschlagpuffer vorgesehen (nicht eingezeichnet).

Fig. 5 zeigt den Que¹ schnitt B-B. Dargestellt sind zwei von vier Führungsroi ien 18a und 18c, die mit Befestigu;igswinkeln 19a und 19c am Nickkörper befestigt sind. Sie dienen der Führung des Rollkörpers im Nickkörper gegen Längsverschiebung und Verdrehung.

Fig. 6 zeigt den Querschnitt C-C. Dargestellt ist eine der beiden Führungsrollen 20b, die in einer Aussparung der Rollkörperspante läuft, welche dem Andruck des Rollkörpers gegen den Nickkörper dient, damit dieser bei dynamsichen Bewegungen immer auf den Antriebsrollen aufliegt. Hierzu sind Federn in der Lagerung der Rollenachsen vorgesehen (nicht eingezeichnet).

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Fig. 7 zeigt den Querschnitt D-D. Dargestellt sind zwei
der vier Schutzblenden 10b und 1Od, die mit einem schmalen Luftspalt gegen die hinteren Zylinderschalen 13b und 13d abschließen.

Es ist vorgesehen, daß die Rollen aus Metall mit umlauffenden Rollen bestehen, in die Gummiringe eingelegt-sirid (nicht eingezeichnet), sodaß ein möglichst geringer
Schlupf gegen die Schienen auftritt. Alternativ kann-man die Schienen mit Gummistreifen belegen.

Claims (8)

■1 n sprliche

1. Vorrichtung zum Rollen und Nicken eines Fahrtsimulators, der eine Montageplatte aufweist, auf der eine Fahrerkabine, Sitz und Bedienungselemente eines Kraftwagens und ein Bildschirm montierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein Rollkörper (3) vorgesehen ist, der oben mit der Hontageplatte (1) abschließt, und der auf zwei Schienen (8a und 8b) auf Rollen gelagert ist derart, dad er um eine oder mehrere oben liegende virtuelle horizontale Längsachse schwenkbar ist, die bei Verwendung nicht kreisförmiger Schienen variable Höhe haben kann,

b) ein Nickkörpev (4) vorgesehen 1st, an dem die RoI-1 ett fUv den Rollkörper (3) befestigt sind und der auf zwe' Schienen (9a und 9b) auf Rollen gelagert ist derart, daß er um eine oben liegende virtuelle horizontale Querachse schwenkbar ist, die bei Verwendung nicht kreisförmiger Schienen variable Höhe haben kann,

c) ein Ständer (5) mit Grundplatte (2) vorgesehen ist, an dem die Rollen für den Nickkörper befestigt sind,

d) ein regelbares Antriebssystem (29) zwischen Rollkörper (3) un<* Nickkörper (4) vorgesehen 1st und

e) ein regelbares Antriebssystem (30) zwischen Nickkörper (4) und Ständer (5) vorgesehen ist.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Schienen (8a und 8b) zylinderschalenförmig sind und daß der Rollkörper nach unten mit Zylinderschalen (12, 13a und 13b) abschließt, deren Drehachse mit der der Schienen (8a und 8b) übereinstimmt,

b) ein Nickkörper (4) Schutzblenden (6, 10a *nd 10b) aufweist, die mit einem schmalen Luftspalt gegen die Zylinderschalen (12, 13a und 13b) und die Schienen (8a und 8b) abschließen,

c) die Schienen (9a und 9b) zylinderschalenförmig sin£ und daß der Nickkörper nach unten mit einer Zylinderschale (11) abschließt, deren Drechachse mit der der Schienen (9a und 9b) übereinstimmt,

d) der Ständer (5) Schutzblenden (7a und 7b) aufweist, die mit einem schmalen Luftspalt gegen die Zylinderschale (11) urd die Schienen (9a und 9b) abschließt,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) 4 Antriebsrollen (14a bis 14d) vorgesehen sind, die von Elektro getriebemotoren (15a bis 15d) als Antriebssystem (29) antreibbar sind, die mit Befestigungswinkeln (16a bis I6d) am Nickkörper (4) befestigt sind,

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b) 4 Laufrollen (18a bis 18d) vorgesehen sind, die den £ Rollkörper (3) an den vertikalen Flächen der Schie- § nen (8a und 8b) in Längsrichtung flihren und die mit f Befestigungswinkeln (19a bis 19d) am Nickkörper (4) ' befestigt sind,

c) 4 Antriebsrollen (21a bis 2Id) vorgesehen sind, die von Elektrogetriebemotoren (22a bis 22d) als Antriebssystem i JO) antreibbar sind, die mit Befestigungswinkeln (23a bis 23d) am Ständer (5) befestigt I sind und

d) 4 weitere Laufrollen (24a bis 24d) vorgesehen sind, die den Nickkörper (4) an den vertikalen Flächen der Schienen (9a und 9b) in Querrichtung flihren urid die mit Befestigungswinkeln (25a bis 25d) am Ständer (5) befestigt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (8a und 8b) auch an der Cberseite eine Lauffläche aufweisen und daB 4 Laufrollen (20a bis 2Od) vorgesehen . sind, die die Schienen (8a und 8b) von oben führen, und die mit Befestigungswinkeln (26a bis 26d) an der Befestigungsplatte des Nickkörpers befestigt sind.

5.. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- | kennzeichnet, daß eine Winkelmeßeinrich- | &bull; tung (27) zur Messung des Rollwinkels und eine Winkelmeßeinrichtung (28) zur Messung des Nickwinkels vorge- <

ja sehen sind. '·

6. Vorrichtung nach Anspruch 1,. d-a d u r c h ge- %

kennzeici net, daß für die rechte und §

linke Grenzlage des Rollkörpers (3) gegen den Nick- J körper (4) und für die vordere und hintere Grenzlage

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des Nickkörpers \4) gegen den Ständer (5) Anschlagpuffer vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch 'gekennzeichnet, daß Winkelregler für den Rollwinkel und den Nickwinkel vorgesehen sind, die die Istwerte aus den Winkelmeßeinrichtungen (27) und (28) und die Sollwerte aus dem Software-Programm des Fahrtsimulators beziehen und die auf die Äntrieijssysteme (29 und 30) einwirken.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicl net, daß der Nickkörper (4) die Montageplatte (1) trägt ur.d über dem Rollkörper (3) angeordnet ist.

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