NL8901912A - Road vehicle simulator for training or entertainment - uses computer programmed with mechanical model parameters for realism - Google Patents

Road vehicle simulator for training or entertainment - uses computer programmed with mechanical model parameters for realism Download PDF

Info

Publication number
NL8901912A
NL8901912A NL8901912A NL8901912A NL8901912A NL 8901912 A NL8901912 A NL 8901912A NL 8901912 A NL8901912 A NL 8901912A NL 8901912 A NL8901912 A NL 8901912A NL 8901912 A NL8901912 A NL 8901912A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
vehicle
parts
clutch
coupling
values
Prior art date
Application number
NL8901912A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Jacques Mettes
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jacques Mettes filed Critical Jacques Mettes
Priority to NL8901912A priority Critical patent/NL8901912A/en
Publication of NL8901912A publication Critical patent/NL8901912A/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/04Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles
    • G09B9/05Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles the view from a vehicle being simulated

Abstract

The simulator can be built up from a conventional computer, VDU (52), keyboard (51), joystick (53) and special pedal board (54) or can use a specially designed console and seat which more accurately simulates a road vehicle driving position. The pedal board has spring loaded accelerator (57), brake (56) and clutch (54) pedals, while the joystick is modified to mimic a gearchange column. The signals fed to the display are under the control of a computer which has been programmed to apply a realistic computer model of the mechanical characteristics of a vehicle to the signals from the controls (53 to 57). @(34pp Dwg.No.5/7)@.

Description

Werkwijze en inrichting voor het simuleren van het gedrag van een voertuig.Method and device for simulating the behavior of a vehicle.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voorhet simuleren van het gedrag van een voertuig onder invloed vanvariaties in de bedieningsorganen van het voertuig, waarbij gebruikwordt gemaakt van weergeefmiddelen om de simulatieresultaten aan eengebruiker te presenteren.The invention relates to a method and apparatus for simulating the behavior of a vehicle under the influence of variations in the controls of the vehicle, using display means to present the simulation results to a user.

Een dergelijke werkwijze is op zichzelf bekend. Er zijnbijvoorbeeld computerspelprogramma's in de handel verkrijgbaar dietijdens de uitvoering ervan op het beeldscherm van de computer eengestyleerd voertuig laten zien, waarvan de snelheid door de speler metbehulp van een op de computer aangesloten joystick of op andere wijzekan worden geregeld.Such a method is known per se. For example, computer game programs are commercially available that show a stylized vehicle on the computer's display during its execution, the speed of which can be controlled by the player using a joystick connected to the computer or otherwise.

Verder zijn simulatoren bekend, waarbij op een beeldscherm hetpanorama wordt weergegeven dat een bestuurder van een voertuig waarneemtals het voertuig zich door het landschap beweegt. De gebruiker van desimulator kan deze beweging met behulp van een rempedaal en eengaspedaal of een joystick vertragen, respectievelijk versnellen endaarmee het beeld simuleren dat een chauffeur waarneemt vanuit eensneller of langzamer rijdend voertuig.Simulators are also known, in which the panorama is displayed on a screen that a driver of a vehicle observes as the vehicle moves through the landscape. The user of the simulator can slow down or accelerate this movement using a brake pedal and an accelerator pedal or a joystick, thereby simulating the image that a driver perceives from a faster or slower-moving vehicle.

In geen van de bekende werkwijzen en inrichtingen wordt echterzelfs maar een poging gedaan om het feitelijke gedrag van het voertuigna te bootsen. In beide gevallen kan door de speler respectievelijkgebruiker alleen invloed uitgeoefend worden op de snelheid van hetvoertuig. De speler, respectievelijk gebruiker behoeft daartoe echterniet te beschikken over enige rij-ervaring of ervaring in de omgang meteen voertuig zoals een auto, motorfiets, tractor of ander voertuigvoorzien van een motor, koppelingsmechanisme en versnellingbak.However, none of the known methods and devices even attempt to mimic the actual behavior of the vehicle. In both cases, the player or user can only influence the speed of the vehicle. However, the player or user does not need to have any driving experience or experience in handling a vehicle such as a car, motorcycle, tractor or other vehicle equipped with an engine, clutch mechanism and gearbox.

Er bestaat echter behoefte aan een simulator waarmee een gebruikerbijvoorbeeld de juiste behandeling van een voertuig kan leren zonderdaarbij aan het verkeer deel te nemen en zonder zich zelfs in eenfeitelijk rijdend voertuig te bevinden. Een dergelijke simulator kangebruikt worden als oefeninrichting voor het besturen van eenpersonenauto, vrachtauto, tank, grondverzetmachine, enz.However, there is a need for a simulator that allows a user, for example, to learn the correct handling of a vehicle without participating in traffic and without even being in a factual vehicle. Such a simulator can be used as a training device for driving a passenger car, truck, tank, earthmoving machine, etc.

Ook spelprogramma's worden steeds realistischer en ook op ditterrein bestaat een behoefte aan meer met de werkelijkheidcorresponderende simulatiemethoden.Game programs are also becoming increasingly realistic and there is also a need in this area for more simulation methods that correspond to reality.

De uitvinding heeft nu ten doel aan deze behoefte te voldoen doorhet verschaffen van een werkwijze van in de aanhef genoemde soort, die volgens de uitvinding wordt gekenmerkt door dat in een mechanisch model van het voertuig onderscheid wordtgemaakt tussen diverse bewegende delen van het voertuig, die elk,onder invloed van de genoemde variaties in de bedieningsorganen,in mindere of meerdere mate gekoppeld kunnen zijn met andere delenvan het voertuig, respectievelijk met de ondergrond waarover hetvoertuig zich kan bewegen, dat van elk van de genoemde delen in een wiskundig model eendifferentiaal vergelijking wordt opgesteld, waarvan de vorm medeafhangt van de aard van de koppeling tussen het betreffende deelen andere delen van het voertuig, respectievelijk de weg, zodathet gedrag van de totaliteit van het voertuig op een willekeurigmoment beschreven kan worden door een stelsel van gekoppeldedifferentiaalvergelijkingen, waarbij de sterkte van de koppelingenafhangt van de stand van de bedieningsorganen,en dat tijdens het simuleren van het gedrag van het voertuig debedieningsorganen met voorafbepaalde intervallen worden afgetasten de verkregen met de stand van deze organen corresponderendewaarden worden gebruikt om a) vast te stellen of het in gebruikzijnde stelsel differentiaalvergelijkingen nog steeds actueel isen b) waarden te bepalen voor de ermee corresponderende parametersin het van toepassing zijnde stelsel, waarna op grond van degevonden oplossing de genoemde weergeefmiddelen zodanig wordenbestuurd, dat de visuele presentatie van de simulatieresultaten opde weergeefmiddelen wordt aangepast aan de nieuw berekendesituatie.The object of the invention is now to meet this need by providing a method of the type mentioned in the opening paragraph, which according to the invention is characterized in that in a mechanical model of the vehicle a distinction is made between various moving parts of the vehicle, each of which may, to a greater or lesser degree, be coupled to other parts of the vehicle, or to the ground over which the vehicle can move, which of each of said parts is drawn up in a mathematical model by a differential equation, under the influence of said variations in the controls , the form of which depends in part on the nature of the coupling between the respective parts, other parts of the vehicle and the road, so that the behavior of the vehicle as a whole can be described at any time by a system of coupled differential equations, whereby the strength of the couplings depend on the position of the bed Controls, and that during simulation of vehicle behavior the Controls are scanned at predetermined intervals and the values corresponding to the position of these controls are used to a) determine if the system of differential equations in use is still current and b) Values determine for the corresponding parameters in the applicable system, after which, on the basis of the found solution, the said display means are controlled such that the visual presentation of the simulation results on the display means is adapted to the newly calculated situation.

De uitvinding zal in het volgende nader worden verklaard aan dehand van de bijgaande figuren.The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying figures.

Figuur 1 toont een schematische weergave van een mechanisch modelvan die delen van een voertuig die in verband met de uitvinding vanbelang zijn.Figure 1 shows a schematic representation of a mechanical model of those parts of a vehicle which are important in connection with the invention.

Figuur 2 toont een schematische weergave van een mechanisch modelvan die delen van een versnellingsbak die in verband met de uitvindingvan belang zijn.Figure 2 shows a schematic representation of a mechanical model of those parts of a gearbox of interest in connection with the invention.

Figuur 3 toont een aantal deelaanzichten behorend bij demechanische modelbeschrijving van de synchronisatiemechanismen diegeïllustreerd zijn in figuur 2.Figure 3 shows a number of partial views associated with the mechanical model description of the synchronization mechanisms illustrated in Figure 2.

Figuur 4 toont in vereenvoudigd aanzicht het H-vormige patroonwaarlangs in het algemeen de versnellingshandel van een voertuig kanworden bewogen.Figure 4 shows, in simplified view, the H-shaped pattern along which the gear lever of a vehicle can generally be moved.

Figuur 5 toont een perspectief-aanzicht van een relatiefeenvoudige simulator voor het uitvoeren van de werkwijze volgens deuitvinding opgebouwd met behulp van een home-computer, een daaropaangesloten video-eenheid en enkele bedieningsorganen, die zodanig zijnuitgevoerd dat daarmee de bedieningsorganen van een voertuig wordengesimuleerd.Figure 5 shows a perspective view of a relatively simple simulator for carrying out the method according to the invention, built up with the aid of a home computer, a video unit connected thereto and some operating elements, which are designed to simulate the operating elements of a vehicle.

Figuur 6 toont een verder ontwikkelde uitvoeringsvorm van eensimulator volgens de uitvinding, meer geschikt voor professioneledoeleinden.Figure 6 shows a further developed embodiment of a simulator according to the invention, more suitable for professional purposes.

Figuur 7 toont een algemeen stroomschema van het programma datbehulpzaam is bij het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding.Figure 7 shows a general flow chart of the program that aids in carrying out the method of the invention.

In het volgende zal allereerst aan de hand van de figuren 1 t/m 4een gedetailleerde beschrijving worden gegeven van een mechanisch modelvan die delen van het voertuig, die in verband met de uitvinding vanbelang zijn. Vervolgens zal op basis van de dan verkregen informatie eenwiskundig model worden opgesteld, waarvan diverse details zullen wordenbesproken. Daarna zal een praktische realisatievorm worden toegelichtaan de hand van de figuren 5 en 6. Vervolgens zal in detail wordenbesproken hoe tijdens het uitvoeren van de werkwijze volgens deuitvinding in de simulator telkens van het ene wiskundige model wordtovergestapt op het andere wiskundige model afhankelijk van de variërendeomstandigheden, die worden gesimuleerd.In the following, a detailed description will first be given, with reference to Figures 1 to 4, of a mechanical model of those parts of the vehicle which are important in connection with the invention. A mathematical model will then be drawn up on the basis of the information obtained, various details of which will be discussed. Next, a practical form of realization will be explained with reference to Figures 5 and 6. Next, it will be discussed in detail how, during the execution of the method according to the invention in the simulator, one switches from one mathematical model to another mathematical model depending on the varying circumstances, which are simulated.

Tenslotte zal nader ingegaan worden op een meer gedetaileerde enverder uitgewerkte uitvoeringsvorm van een simulator volgens deuitvinding.Finally, a more detailed and further elaborated embodiment of a simulator according to the invention will be further discussed.

Het mechanische modelThe mechanical model

Figuur 1 toont in een schematische gestyleerde weergave een modelvan een voertuig. Aan de rechterzijde van de figuur bevindt zich demotor 1, die via de carburator 2 brandstof krijgt toegevoerd uit eenbrandsstofreservoir 24. De door de motor 1 ontwikkelde kracht P(g) wordtbeïnvloed door de stand g van de gaspedaal 3. De krukas 4 van de motor 1heeft een zekere massa of traagheidsmoment K, gesymboliseerd door hetmassablok 5. Anderzijds werkt op de krukas 4 ook de krukaswrijving Z in,welke krukaswrijving wordt gesymboliseerd door een weerstandsblok 6. Hetuiteinde van de krukas 4 is verbonden met het eerste deel 7 van hetkoppelingsmechanisme. Het andere deel 8 van het koppelingsmechanisme kanworden bediend door middel van de koppelingspedaal 9 met behulp waarvande koppeling tussen de delen 7 en 8 kan worden gemaakt, of verbroken. Destand k van de koppelingspedaal 9 bepaalt de koppelingsweerstand C(k), welke factor zoals duidelijk zal zijn door de gebruiker kan worden ° beïnvloed.Figure 1 shows a model of a vehicle in a schematic stylized representation. On the right-hand side of the figure is the engine 1, which is supplied with fuel via a carburettor 2 from a fuel reservoir 24. The force P (g) developed by the engine 1 is influenced by the position g of the accelerator pedal 3. The crankshaft 4 of the engine 1 has a certain mass or moment of inertia K, symbolized by the mass block 5. On the other hand, crankshaft friction Z also acts on the crankshaft 4, which crankshaft friction is symbolized by a resistance block 6. The end of the crankshaft 4 is connected to the first part 7 of the clutch mechanism. The other part 8 of the clutch mechanism can be operated by means of the clutch pedal 9 by means of which the clutch between parts 7 and 8 can be made or broken. The position k of the clutch pedal 9 determines the clutch resistance C (k), which factor, as will be apparent, can be influenced by the user.

Het tweede koppelingsgedeelte 8 is verbonden met desynchronisatie-as 14, die tevens de ingaande as van de versnellingsbak12 vormt. Ook deze synchronisatie-as bezit een zekere massa in de vormvan traagheidsmoment H, gesymboliseerd door het massablok 10 en verderondervindt deze as een wrijving D, die wordt gesymboliseerd door hetweerstandsblok 11. De versnellingsbak 12 met de daarin aanwezigetandwielen, die zorgen voor een bepaalde overbrengingsverhouding tussende rotatie van de ingaande as 14 en die van de uitgaande as 15 is infiguur 1 slechts symbolisch weergegeven. De inhoud van de versnellingbak12 en de werking daarvan, voor zover althans voor het model van belang,zal aan de hand van figuur 2 in meer detail worden besproken. De standvan de diverse elementen in de versnellingsbak 12 wordt beïnvloed metbehulp van de versnellingshandel 13, waarmee de overbrengingsverhoudingV(i) kan worden gewijzigd (i = 1, 2, 3, —, N, waarbij N het aantalversnellingen is met inbegrip van de achteruit-stand).The second clutch portion 8 is connected to the synchronizing shaft 14, which also forms the input shaft of the gearbox 12. This synchronization shaft also has a certain mass in the form of moment of inertia H, symbolized by the mass block 10 and furthermore this shaft undergoes a friction D, which is symbolized by the resistance block 11. The gearbox 12 with the gears present therein, which provide a certain transmission ratio between Rotation of the input shaft 14 and that of the output shaft 15, figure 1 is shown only symbolically. The contents of the gearbox 12 and its operation, insofar as at least important for the model, will be discussed in more detail with reference to Figure 2. The position of the various elements in the gearbox 12 is influenced using the gear lever 13, which allows to change the gear ratioV (i) (i = 1, 2, 3, -, N, where N is the number of gears including the reverse gear). position).

De uitgaande as 15 van de versnellingsbak 12 is gekoppeld met deroterende delen van het voertuig-onderstel, in het bijzonder gekoppeldmet de wielen van het voertuig. Op deze wielen werkt eentraagheidsmoment veroorzaakt door de massa M van het voertuig alsgeheel, welk traagheidsmoment of massa wordt gesymboliseerd door hetmassablok 16. Om de rotatie van de wielen te kunnen vertragen is hetvoertuig voorzien van een remmechanisme, gesymboliseerd door derempedaal 18, waarmee een bepaalde remweerstand R(r) kan wordenontwikkeld afhankelijk van de stand r van de rempedaal 18. Verderondervinden de draaiende delen van het voertuig-onderstel een zekerewrijving tijdens de voortbeweging van het voertuig. Deze autowrijving Wis gesymboliseerd door het weerstandblok 17. Naast deze autowrijving dieals een inwendige kracht kan worden beschouwd, ondervindt het voertuigook nog invloed van uitwendige of externe krachten, zoals wind ofhelling, welke externe krachten E worden gesymboliseerd door hetweerstandsblok 19.The output shaft 15 of the gearbox 12 is coupled to the rotating parts of the vehicle undercarriage, in particular coupled to the wheels of the vehicle. On these wheels acts a moment of inertia caused by the mass M of the vehicle as a whole, which moment of inertia or mass is symbolized by the mass block 16. In order to slow down the rotation of the wheels, the vehicle is provided with a braking mechanism, symbolized by the brake pedal 18, with which a certain braking resistance R (r) can be developed depending on the position r of the brake pedal 18. Furthermore, the rotating parts of the vehicle undercarriage experience a certain friction during the movement of the vehicle. This car friction is symbolized by the resistance block 17. In addition to this car friction, which can be regarded as an internal force, the vehicle is also affected by external or external forces, such as wind or slope, which external forces E are symbolized by the resistance block 19.

In figuur 1 zijn de diverse bedieningselementen, waarop degebruiker invloed kan uitoefenen, te weten de gaspedaal 3, dekoppelingspedaal 9, de versnellingshandel 13 en de rempedaal 18schematisch opgenomen in een ingangsveld 25. Verder is het modelvoorzien van een uitgangsveld 26 waarin een aantal uitgangswaarden voorde gebruiker op de een of andere wijze zichtbaar worden gemaakt. Eeneerste uitgangswaarde is het toerental 20 van de motor 1, welk toerental wordt gemeten met behulp van een opnemer, die gekoppeld is met de krukas4 van de motor. Een verdere uitgangswaarde is de voertuigsnelheid 21,welke voertuigsnelheid wordt bepaald via een opnemer die gekoppeld ismet de uitgaande as 15 van de versnellingsbak 12. Deze zelfde opnemerkan ook de benodigde informatie leveren voor een kilometerteller 22,waarmee de totaal door het voertuig afgelegde weg wordt geregistreerd.Verder bevindt zich in het uitgangsveld 26 een benzinemeter 23 dieinformatie ontvangt van een vlottersysteem dat aanwezig is in debenzinetank 24.In Figure 1, the various controls that the user can influence, namely the accelerator pedal 3, the clutch pedal 9, the gear lever 13 and the brake pedal 18, are schematically included in an input field 25. Furthermore, the model is provided with an output field 26 in which a number of output values for the user be made visible in some way. A first output value is the speed 20 of the engine 1, which speed is measured by means of a sensor coupled to the crankshaft 4 of the engine. A further starting value is the vehicle speed 21, which vehicle speed is determined via a sensor that is coupled to the output shaft 15 of the gearbox 12. This same sensor can also provide the necessary information for an odometer 22, with which the total distance traveled by the vehicle is recorded. In addition, there is a gas meter 23 in the output field 26 which receives information from a float system which is present in the petrol tank 24.

In figuur 2 zijn op symbolische wijze de belangrijkste delen vaneen versnellingsbak weergegeven. In het getoonde voorbeeld is uitgegaanvan een versnellingsbak met drie versnellingen vooruit en één achteruit.De versnellingbak is voorzien van een ingaande as 14, een uitgaande as15 en twee tussenassen 27 en 28. De ingaande as 14 is gekoppeld met detussenas 27, doordat op de ingaande as 14 een poelie 31 is bevestigd, opde tussenas 27 een poelie 30 is bevestigd en beide poelies 30 en 31 metelkaar zijn gekoppeld via een eindloze riem 32. Daardoor zullen de assen14 en 27 altijd met dezelfde snelheid en in dezelfde richting roteren.Figure 2 symbolically shows the most important parts of a gearbox. The example shown assumes a gearbox with three forward gears and one reverse. The gearbox is equipped with an input shaft 14, an output shaft15 and two intermediate shafts 27 and 28. The input shaft 14 is coupled to the intermediate shaft 27, because the input shaft shaft 14 a pulley 31 is mounted, on the intermediate shaft 27 a pulley 30 is mounted and both pulleys 30 and 31 are coupled together via an endless belt 32. As a result, the shafts 14 and 27 will always rotate at the same speed and in the same direction.

Op soortgelijke wijze is de as 15 gekoppeld met de tussenas 28. Daartoeis op de uitgaande as 15 de poelie 33 gemonteerd en op de tussenas 28 depoelie 34. Beide poelies zijn gekoppeld via de eindloze riem 35, met alsresultaat dat ook de assen 15 en 28 altijd met dezelfde snelheid en indezelfde richting zullen roteren.Similarly, the shaft 15 is coupled to the intermediate shaft 28. For this purpose, the pulley 33 is mounted on the output shaft 15 and on the intermediate shaft 28 the pulley 34. Both pulleys are coupled via the endless belt 35, with the result that also the shafts 15 and 28 will always rotate at the same speed and direction.

Op de ingaande as 14 zijn twee tandwielen 36 en 37 gemonteerd metbijbehorende synchronisatie-koppelingsmechanismen. Deze tandwielen 36 en37 draaien in principe vrij rond de ingaande as 14. Soortgelijketandwielen 38 en 39 met bijbehorende synchronisatie-koppelingsmechanismen zijn gemonteerd op de tussenas 27. Ook dezetandwielen 38 en 39 draaien in principe vrij op de tussenas 27. Op deuitgaande as 15 zijn de tandwielen 40 en 41 gemonteerd die vast aan deas 15 zijn gemonteerd en met deze as ronddraaien. Op de tussenas 28 zijnde tandwielen 42 en 43 gemonteerd, die vast aan deze as 28 zijnbevestigd en met deze as ronddraaien. Tenslotte is tussen het tandwiel36 en het tandwiel 43 nog een extra achteruit-tandwiel 44 gemonteerd opeen daartoe geschikt hulpasje 45.Two gear wheels 36 and 37 are mounted on the input shaft 14, with associated synchronization clutch mechanisms. These gears 36 and 37 rotate freely in principle around the input shaft 14. Similar gears 38 and 39 with associated synchronizing clutch mechanisms are mounted on the intermediate shaft 27. The gears 38 and 39 also rotate freely on the intermediate shaft 27. On the output shaft 15, the gears 40 and 41 mounted fixed on shaft 15 and rotating with this shaft. Gears 42 and 43 mounted on the intermediate shaft 28 are fixed to this shaft 28 and rotate with this shaft. Finally, an additional reverse gear 44 is mounted between the gearwheel 36 and the gearwheel 43 on a suitable auxiliary shaft 45.

De versnellingshandel 13 kan door de gebruiker worden bewogenbinnen een H-vormige baan 46. Wordt de handel naar een van de uiteindenvan de verticale poten van de H-vormige baan bewogen dan zal het bij dituiteinde behorende, aanvankelijk vrijlopende tandwiel worden gekoppelden wordt daarmee de versnellingbak in een bepaalde versnelling geplaatst. In de figuur zijn de versnellingen weergegeven met de grotecijfers "1", "2", "3" en met de letter "R", waarmee de achteruit-standwordt gesymboliseerd. Wordt bijvoorbeeld de versnellingshandel 13 vanuitde getekende neutrale beginstand eerst naar links en vervolgens naarboven bewogen, dan zal als resultaat daarvan het tandwiel 38, dataanvankelijk vrij liep rond de hulpas 27, met deze hulpas wordengekoppeld waardoor er via de poelie 31, de eindloze riem 32, de poelie30, de hulpas 27, het tandwiel 38, en het tandwiel 40 een vastekoppeling wordt gerealiseerd met een voorafbepaaldeoverbrengingsverhouding (corresponderend met de eerste versnelling)tussen de ingaande as 14 en de uitgaande as 15. De versnellingsbak staatdaarmee in de eerste versnelling geschakeld. De tandwielen 36, 37 en 39lopen nog steeds vrij. Op soortgelijke wijze kan de versnelling in detweede of derde versnellingstand, dan wel in de achteruitstand wordengebracht.The gear lever 13 can be moved by the user within an H-shaped track 46. When the lever is moved to one of the ends of the vertical legs of the H-shaped track, the initially freewheel gear associated with this end will be coupled to the gearbox placed in a certain gear. In the figure, the gears are indicated by the large numbers "1", "2", "3" and with the letter "R", which symbolizes the reverse position. If, for example, the gear lever 13 is first moved to the left and then upwards from the neutral position shown, then the gear wheel 38, which initially ran freely around the auxiliary shaft 27, would be coupled to this auxiliary shaft, so that the endless belt 32 would pass through the pulley 31. the pulley 30, the auxiliary shaft 27, the gear 38, and the gear 40 a fixed coupling is realized with a predetermined transmission ratio (corresponding to the first gear) between the input shaft 14 and the output shaft 15. The gearbox is thus shifted into first gear. The gears 36, 37 and 39 are still idle. Similarly, the gear can be moved to the second or third gear position or to the reverse position.

De sterkte van de koppeling tussen de ingaande as 14 en deuitgaande as 15 hangt af van de positie van de versnellinghandel 13binnen het H-vormige spoor 46. Bevindt de versnellingshandel 13 zich inde neutrale stand, die getekend is in figuur 2 dan zullen alle vier detandwielen 36, 37, 38 en 39 vrij ronddraaien en is er geen sprake vanenige koppeling tussen de ingaande as 14 en de uitgaande as 15. Bevindtde versnellingshandel 13 zich aan één van de uiteinden van de benen vanhet H-vormige spoor 46 dan zal er sprake zijn van een vaste of rigidekoppeling in één van de vier versnellingsstanden. Tussen deze vastekoppelingsstand en de neutrale stand wordt de koppeling gerealiseerdwaarbij de synchronisatie-koppelingsmechanismen in werking treden. Deversnellingshandel doorloopt tussen de neutrale stand en de vastekoppelingsstand een aantal gebieden, die afzonderlijk zijn geïllustreerdin figuur 3.The strength of the coupling between the input shaft 14 and the output shaft 15 depends on the position of the gear lever 13 within the H-shaped track 46. If the gear lever 13 is in the neutral position shown in Figure 2, all four gears will 36, 37, 38 and 39 rotate freely and there is no question of any coupling between the input shaft 14 and the output shaft 15. If the gear lever 13 is at one of the ends of the legs of the H-shaped track 46, then there will be of a fixed or rigid clutch in one of the four gear positions. Between this fixed coupling position and the neutral position, the coupling is realized, whereby the synchronization coupling mechanisms are activated. The gearshift traverses a number of areas between neutral and fixed-clutch position, which are illustrated separately in Figure 3.

Figuur 4 toont vergroot de H-vormige baan, waarlangs deversnellingshandel kan worden bewogen. In figuur 4 zijn verder eenaantal verschillende gebieden aangegeven, aangeduidt met I, II en III.Bevindt de versnellingshandel zich in het gebied I dan is er geenversnelling ingeschakeld, geen van de tandwielen 36, 37, 38 of 39 isgekoppeld en de versnellingsbak staat derhalve in de neutrale stand.Bevindt de versnellingshandel zich in één van de gebieden III, dat wilzeggen is de versnellingshandel verplaatst naar één van de uiteinden vande poten van de H-vormige baan, dan is de bij dat uiteinde behorendeversnelling ingeschakeld en is er sprake van een vaste koppeling tussende ingaande as 14 en de uitgaande as 15 via één van de tandwiel- combinaties in de versnellingsbak 12. Bevindt de versnellingshandel zichin één van de gebieden II dan wordt de versnellingsbak vanuit deneutrale stand naar één van de mogelijke koppelingsstanden gebracht, danwel vanuit de koppelingsstand teruggebracht naar de neutrale stand. Ingebied II zal er een van de synchronisatie-koppelingsmechanismen actiefzijn. De werking van deze synchronisatie-koppelingsmechanismen zalworden geïllustreerd aan de hand van het schematische model dat getoondis in figuur 3.Figure 4 shows an enlarged H-shaped path along which the gear handle can be moved. In figure 4 a number of different areas are indicated, indicated with I, II and III. If the gear lever is located in area I, no gear is engaged, none of the gears 36, 37, 38 or 39 are engaged and the gearbox is therefore in the neutral position.If the gear lever is in one of the areas III, i.e. the gear lever has been moved to one of the ends of the legs of the H-shaped track, then the gear associated with that end is engaged and there is a fixed coupling between the input shaft 14 and the output shaft 15 via one of the gear combinations in the gearbox 12. If the gearbox is located in one of the areas II, the gearbox is brought from neutral position to one of the possible clutch positions or from the clutch position returned to neutral. In area II, one of the synchronization link mechanisms will be active. The operation of these synchronization coupling mechanisms will be illustrated by the schematic model shown in Figure 3.

In figuur 3 is, aan de hand van vier in de tijd op elkaarvolgende aanzichten a), b), c) en d), geïllustreerd wat er gebeurdindien één van de vrijlopende tandwielen 36, 37, 38 of 39 onder invloedvan de beweging van de versnellingshandel 13 in de gekoppelde standwordt gebracht. Als voorbeeld wordt uitgegaan van het tandwiel 36 datzich bevindt op de as 14, maar het zal duidelijk zijn dat de werkingvan de synchronisatie-koppelingsmechanismen behorend bij het tandwiel 37op de as 14 of de tandwielen 38 en 39 op de as 27 identiek is.Figure 3 illustrates what happens if one of the free-running gears 36, 37, 38 or 39 under the influence of the movement of the gears, with four consecutive views a), b), c) and d) in time. gear lever 13 is brought into the coupled position. As an example, the gear 36 located on the shaft 14 is assumed, but it will be understood that the operation of the synchronizing clutch mechanisms associated with the gear 37 on the shaft 14 or the gears 38 and 39 on the shaft 27 is identical.

Het tandwiel 36 is voorzien van pennen die evenwijdig lopen aan deas 14 en concentrisch verdeeld zijn rond deze as. Deze pennen stekenvanaf het vlak van het tandwiel 36 in de richting van eenkoppelingswiel 50. Eén van de genoemde pennen van het tandwiel 36 is infiguur 3 aangeduid met 46. Tussen het tandwiel 36 en het koppelingswiel50 bevindt zich een veer 47. Op de as 14 bevindt zich verder een penwiel48 dat vast aan de as 14 is bevestigd. Dit penwiel is aan derechterzijde van de figuur nogmaals in vooraanzicht geïllustreerd enbestaat uit een centraal lichaam waaruit radiaal een aantal pennensteken.The gear 36 is provided with pins that are parallel to the axis 14 and are concentrically distributed about this axis. These pins protrude from the plane of the gearwheel 36 in the direction of a clutch wheel 50. One of the said pins of the gearwheel 36 is indicated in figure 3 by 46. Between the gearwheel 36 and the clutch wheel 50 there is a spring 47. On the shaft 14 a pinwheel 48 further fixed to the shaft 14. This pinwheel is again illustrated in front view on the right side of the figure and consists of a central body from which a number of pin stitches radially.

In aanzicht a) bevindt de versnellingshandel 13 zich in gebied Iwaarin er geen invloed wordt uitgeoefend op het tandwiel 36, zodat dittandwiel 36 vrij loopt rond de as 14. Wordt de versnellingshandelbewogen in de richting van het tandwiel 36 dan zal, zoals in aanzicht b)is geïllustreerd, het tandwiel 36 naar rechts worden geduwd. Als gevolgvan de aanwezigheid van de veer 47 zal ook het koppelwiel 50 naar rechtsworden geduwd, totdat het rechter eindvlak daarvan in aanraking komt methet linker eindvlak van het penwiel 48. Op dat moment komt deversnellingshandel vanuit gebied I terecht in gebied II. Tussen de beidegenoemde eindvlakken zal een slipkoppeling ontstaan, waarvan dekoppelingssterkte afhangt van de mate waarin de veer 47 is ingedrukt. Inaanzicht b) is deze koppeling net gerealiseerd en zal de sterkte van dekoppeling nog gering zijn. Wordt de versnellingshandel 13 echter verderingedrukt dan zal, zoals aanzicht c) toont, het koppelingswiel 50 steeds sterker tegen het penwiel 48 worden gedrukt, waardoor de koppelings-sterkte toeneemt. Ondertussen bewegen ook de pennen, zoals pen 46, doorde openingen, zoals opening 49, die voor dat doel in de koppelingsplaat50 zijn aangebracht. Gebied II wordt derhalve gekenmerkt door eenvariërende koppelingssterkte.In view a) the gear lever 13 is located in region I in which no influence is exerted on the gear 36, so that this gear 36 runs freely about the shaft 14. If the gear lever is moved in the direction of the gear 36, as in view b) is illustrated, the gear 36 is pushed to the right. Due to the presence of the spring 47, the clutch wheel 50 will also be pushed to the right until its right end face contacts the left end face of the pin wheel 48. At that time, the gearbox from area I enters area II. A slip clutch will be formed between the two end faces, the clutch strength of which depends on the degree to which the spring 47 is compressed. In view b) this coupling has just been realized and the strength of the coupling will still be small. However, if the gear lever 13 is pressed in advance, as shown in view c), the clutch wheel 50 will be pressed more and more against the pin wheel 48, thereby increasing the clutch strength. Meanwhile, the pins, such as pin 46, also move through the openings, such as opening 49, which are provided in the clutch plate 50 for that purpose. Region II is therefore characterized by varying coupling strength.

Wordt de versnellingshandel nog verder in de richting van zijnuiteindelijke eindstand bewogen dan onstaat, vlak voordat de eindstandwordt bereikt, de situatie de geschetst is in afbeelding c). De pennen,zoals pen 46, lopen nu volledig door de openingen, zoals opening 49, inde koppelingsplaat 50 en naderen de pennen van het pennenwiel 48. Deslip tussen het koppelingswiel 50 en het pennenwiel 48 is nunormalerwijze nagenoeg tot nul gereduceerd. Bij nog verder doorbewegenvan de versnellingshandel 13 naar zijn eindstand, waarbij de handel 13gebied II verlaat en terecht komt in gebied III, zullen de pennen 46insteken in de openingen tussen de pennen van het pennenwiel 48 zoalsgetoond is in afbeelding d). Daarmee is de gewenste eindstand metvolledige vaste of rigide koppeling bereikt. Indien hetsynchronisatiemechanisme niet correct kan functioneren, bijvoorbeeldomdat het rotatiesnelheidsverschil tussen de ingaande as en de uitgaandeas veel te groot is (bijvoorbeeld indien men vanuit een relatief hogeversnelling direct tracht terug te schakelen naar een relatief lageversnelling) dan zullen de uiteinden van de pennen 46 bij overgang vangebied II naar gebied III niet netjes invallen in de tussenruimtentussen de pennen van het pennenwiel 48, maar zullen door de relatiefsnel langsbewegende pennen van dit pennenwiel 48 worden tegengehouden.Gebeurt dit bij een echte auto dan zal als gevolg daarvan deversnellingsbak met een ratelend geluid ("tandenpoetsen") protesteren.If the gearshift lever is moved even further towards its final end position, then the position as outlined in figure c) occurs just before the end position is reached. The pins, such as pin 46, now run completely through the openings, such as opening 49, in the clutch plate 50 and approach the pins of the pin wheel 48. The slip between the clutch wheel 50 and the pin wheel 48 is normally reduced to zero. As the gear lever 13 moves further to its final position, with the lever 13 leaving area II and entering area III, the pins 46 will insert into the gaps between the pins of the pinwheel 48 as shown in Figure d). This achieves the desired end position with full fixed or rigid coupling. If the synchronization mechanism cannot function correctly, for example, because the rotational speed difference between the input shaft and the output shaft is much too great (for example, if one tries to shift down from a relatively high gear directly to a relatively low gear), the ends of the pins 46 will change at the transition area II to area III do not neatly fall into the gaps between the pins of the pinwheel 48, but will be stopped by the relatively fast moving pins of this pinwheel 48. If this happens in a real car, the gearbox will as a result make a rattling noise ("brushing teeth protest).

De overgang tussen zone II en zone III is dus voor eencomputersimulatie van het mechanische model dat getoond is in de figuren1, 2, 3 en 4 van belang. Bij de overgang tussen zone II en zone III moeter in het model worden gekeken naar het verschil tussen derotatiesnelheid van de betreffende as (14 of 27) en de rotatiesnelheidvan het betreffende tandwiel (36, 37, 38 of 39). De rotatiesnelheid vanhet laatstgenoemde tandwiel is via een factor, die afhankelijk is van dein werking zijnde tandwielcombinatie, rechtstreeks te bepalen uit desnelheid van het voertuig. Alleen indien het bovengenoemderotatiesnelheidsverschil binnen een redelijk geachte marge valt, welkemarge experimenteel kan worden bepaald, kan er van uitgegaan worden dater inderdaad op normale wijze een inschakeling van een versnelling wordtgerealiseerd. Wordt echter een te groot snelheidsverschil vastgesteld dan wordt er in het model van uitgegaan, dat het inschakelen niet slaagten dat de pennen 46 met een ratelend geluid langs de pennen van hetpennenwiel 48 zullen schuiven.The transition between zone II and zone III is therefore important for a computer simulation of the mechanical model shown in figures 1, 2, 3 and 4. When transitioning between zone II and zone III, the model must consider the difference between the rotational speed of the relevant shaft (14 or 27) and the rotational speed of the relevant gear (36, 37, 38 or 39). The speed of rotation of the latter gear wheel can be determined directly from the speed of the vehicle via a factor which depends on the gear wheel in operation. Only if the above-mentioned rotational speed difference falls within a reasonable range, which margin can be determined experimentally, can it be assumed that acceleration is indeed normally achieved. However, if too great a speed difference is observed, it is assumed in the model that switching on did not allow the pins 46 to slide along the pins of the pin wheel 48 with a rattling noise.

Het wiskundige modelThe mathematical model

Het gedrag van het voertuig waarvan het mechanische model in debovenbeschreven figuren is geïllustreerd, kan worden beschreven door hetgedrag van de onderdelen afzonderlijk te beschrijven. Voor een voldoendrealistisch model kan worden volstaan met het beschrijven van eendrietal hoofdonderdelen, die overeenkomen met de vrijheidsgraden, diegebruikt worden in het hieronder te beschrijven wiskundige model. Dezedrie vrijheidsgraden zijn: 1) de rotatie van de krukas 4; 2) de rotatie van de synchronisatie-as 14 in de versnellingsbak 12; 3) de rotatie van de uitgaande as 15 van de versnellingsbak. Deze rotatie is equivalent aan de positie van het voertuig als geheelten opzichte van het wegdek.The behavior of the vehicle whose mechanical model is illustrated in the above-described figures can be described by describing the behavior of the parts separately. For a sufficiently realistic model, it is sufficient to describe three main parts, which correspond to the degrees of freedom, which are used in the mathematical model to be described below. These three degrees of freedom are: 1) the rotation of the crankshaft 4; 2) the rotation of the synchronizing shaft 14 in the gearbox 12; 3) the rotation of the output shaft 15 of the gearbox. This rotation is equivalent to the position of the vehicle as a whole relative to the road surface.

Ieder van deze drie vrijheidsgraden heeft een traagheidsmoment eneen wrijvingscoëfficiënt. Op de krukas 4 werkt het krukas-traagheids-moment (massa 5 in figuur 1) en de krukaswrijving (weerstand 6 in figuur1). De synchronisatie-as heeft een synchronisatie-as-traagheidsmoment(massa 10 in figuur 1) en een synchronisatie-as-wrijving (weerstand 11in figuur 1). Het voertuig als geheel heeft zijn eigen traagheidsmoment(massa 16 in figuur 1) en ondervindt een wrijvingskracht en eenuitwendige kracht (resp. weerstand 17 en 19 in figuur 1).Each of these three degrees of freedom has a moment of inertia and a coefficient of friction. The crankshaft moment of inertia (mass 5 in figure 1) and the crankshaft friction (resistance 6 in figure 1) act on the crankshaft 4. The sync axis has a sync axis inertia moment (mass 10 in Figure 1) and a sync axis friction (resistor 11 in Figure 1). The vehicle as a whole has its own moment of inertia (mass 16 in figure 1) and experiences frictional and external force (respectively resistance 17 and 19 in figure 1).

Deze drie vrijheidsgraden kunnen via koppelingsmechanismen aanelkaar gekoppeld zijn, waarbij sprake is van de volgende koppelingen : a) de krukas 4 kan gekoppeld worden met de synchronisatie-as 14 viahet koppelingsorgaan 7, 8, 9, in het vervolg genoteerd alskoppelingsmechanisme A.These three degrees of freedom can be coupled together via coupling mechanisms, the following couplings being involved: a) the crankshaft 4 can be coupled to the synchronizing shaft 14 via the coupling member 7, 8, 9, hereinafter referred to as coupling mechanism A.

b) de synchronisatie-as 14 kan ook nog gekoppeld worden met debewegingsvrijheidsgraad van het voertuig via desynchronisatiekoppelingsmechanismen in de versnellingsbak 12,notatie: koppelingsmechanisme B.b) the synchronization axis 14 can also be coupled to the degree of freedom of movement of the vehicle via the synchronization clutch mechanisms in the gearbox 12, notation: clutch mechanism B.

c) de bewegingsgraad van het voertuig kan gekoppeld worden met hetwegdek via het remmechanisme 18, notatie: koppelingsmechanisme C.Elk van de drie bovengenoemde koppelingsmechanismen A, B en C kan zich in twee essentieel verschillende toestanden bevinden namelijkrigide gekoppeld of niet-rigide gekoppeld. Hierbij is de niet-rigidegekoppelde toestand voor koppelingsmechanisme B wezenlijk anders dan de niet-rigide gekoppelde toestand voor de koppelingsmechanismen A en C.(c) the degree of movement of the vehicle can be coupled to the road surface via the braking mechanism 18, notation: clutch mechanism C. Each of the three clutch mechanisms A, B and C mentioned above can be in two essentially different states, namely rigidly coupled or non-rigidly coupled. Here, the non-rigid coupled state for clutch mechanism B is substantially different from the non-rigid coupled state for clutch mechanisms A and C.

Bij de genoemde koppelingsmechanismen kan onderscheid gemaakt wordentussen drie gevallen:In the mentioned coupling mechanisms, a distinction can be made between three cases:

Geval 1) niet-rigide koppelingstoestand voor de koppelingsmechanismenA en C:Case 1) non-rigid coupling condition for the coupling mechanisms A and C:

De werking van het koppelingsmechanisme in deze toestand isgebaseerd op de wrijvingscoëfficiënt van twee materialen diemet elkaar in aanraking zijn. De beide delen van zo'nkoppeling zullen niet ten opzichte van elkaar bewegen totdater een bepaalde maximale wrijvingskracht tussen de beidedelen wordt overschreden. Er is dan feitelijk sprake van eenrigide koppeling zoals hieronder zal worden besproken ondergeval 3). Zodra genoemde overschrijding het geval is, wordter op ieder van de beide delen van de koppeling een krachtuitgeoefend die gelijk is aan deze maximale wrijvingskrachten die werkt in een richting die de beweging van hetbetreffende deel ten opzichte van het andere deel tegenwerkt.Deze laatstgenoemde toestand beschrijft het hier bedoeldeniet-rigide koppelingsgeval.The operation of the clutch mechanism in this state is based on the coefficient of friction of two materials in contact with each other. The two parts of such a coupling will not move relative to each other until a certain maximum frictional force between the two parts is exceeded. There is then in fact a rigid coupling as will be discussed below under case 3). Once this exceeding is the case, a force is applied to each of the two parts of the coupling equal to this maximum frictional force acting in a direction which opposes the movement of the part in question relative to the other part. here meant non-rigid coupling case.

Geval 2) Niet-rigide koppelingstoestand voor koppelingsmechanisme B:Dit is een koppeling van het zogenaamde hydraulische typewaarin de kracht die te koppelen delen op elkaar uitoefenenevenredig is aan hun snelheidsverschil en deze kracht werktin een richting die het snelheidsverschil tussen de tekoppelen delen doet verkleinen.Case 2) Non-rigid coupling condition for coupling mechanism B: This is a coupling of the so-called hydraulic type in which the force that parts to be coupled exert on each other is proportional to their speed difference and this force acts in a direction that reduces the speed difference between the coupling parts.

Geval 3) Rigide koppelingstoestand voor koppelingsmechanismen A, B enC:Case 3) Rigid coupling condition for coupling mechanisms A, B and C:

Bij een koppeling van het vaste of rigide type zijn debewegende delen hecht met elkaar verbonden en kunnen als ééngeheel worden beschouwd.In the case of a fixed or rigid coupling, the moving parts are closely connected and can be considered as a single unit.

In het wiskudige model waarmee het mechanische model uit defiguren 1 t/m 4 wordt beschreven worden de volgende definities gebruikt:C(k) = koppelingsweerstand D = synchronisatie-as-wrijving E = externe kracht g = gaspedaalstand H = synchronisatie-as-traagheidsmoment i = versnellingsfactor index j = versnellingspookstand (verticaal) K = krukas-traagheidsmoment k = koppelingspedaalstand M = automassa P(g) = motorkracht q(t) = synchronisatie-ashoeksnelheid qq (t) = synchronisatie-ashoekversnel1ing R(r) = remweerstand r = rempedaalstand S(j) = synchronisatie s(t) = krukas hoeksnelheid ss(t) = krukas hoekversnelling t = periode duur u(t) = voertuig snelheid uu(t) = voertuig versnelling V(i) = versnellingsfactor W = autowrijving Z = krukaswrijvingIn the mathematical model describing the mechanical model from figures 1 to 4, the following definitions are used: C (k) = coupling resistance D = synchronizing axle friction E = external force g = accelerator pedal position H = synchronizing axle inertial moment i = gear factor index j = gear lever position (vertical) K = crankshaft moment of inertia k = clutch pedal position M = car mass P (g) = engine power q (t) = synchronization axis angle speed qq (t) = synchronization axis angle acceleration R (r) = braking resistor r = brake pedal position S (j) = synchronization s (t) = crankshaft angular speed ss (t) = crankshaft angular acceleration t = period duration u (t) = vehicle speed uu (t) = vehicle acceleration V (i) = acceleration factor W = car friction Z = crankshaft friction

Zoals uit de bovenstaande lijst blijkt, wordt de tijdsafgeleidevan een tijdafhankelijke grootheid genoteerd door het herhalen van hetfunctiekarakter. Met andere woorden de voertuigversnelling du(t)/dtwordt bijvoorbeeld genoteerd als uu(t).As can be seen from the above list, the time derivative of a time-dependent quantity is noted by repeating the function character. In other words, the vehicle acceleration du (t) / dt is noted as uu (t), for example.

In het wiskundige model wordt gebruik gemaakt van differentiaalvergelijkingen, waarmee het gedrag van het voertuig onder alleomstandigheden kan worden beschreven. Welke combinatie van differentiaalvergelijkingen nodig is, hangt af van het feit of de voertuigsnelheid aldan niet gelijk is aan 0, van belang voor koppelingsmechanisme C, enhangt af van het feit of het verschil tussen de krukas-hoeksnelheid S(t)en de synchronisatie-as hoeksnelheid Q(t) al dan niet gelijk is aan 0,van belang voor koppelingsmechanisme A. Bovendien moet bij al dezegevallen nog worden gekeken naar de zone waarin de synchronisatie-koppelingsmechanismen zich bevinden, van belang voor koppelingsmechanisme B. In het bijzonder moet onderscheid worden gemaakttussen een situatie waarin de synchronisatie-koppeling zich bevindt inzone I of zone II dan wel een situatie waarin de synchronisatie-koppeling zich bevindt in zone III (een toestand waarin sprake is vaneen vaste of rigide koppeling). Rekening houdend met deze voorwaardenkunnen 18 verschillende situaties worden beschreven met behulp van 18verschillende stelsels van drie gekoppelde differentiaalvergelijkingen: A. Koppelingsmechanisme A en C gedragen zich als hierboven beschreven is als geval 1) : A1: Koppelingsmechanisme B valt onder het hierboven beschreven geval 2) (4 gevallen) : M.uu(t) = E -R(r) -W,u(t) +S(j).(V(i).g(t) - u(t)) K.ss(t) = P(g) -Z.s(t) -C(k) H.qq(t) = C(k) -D.q(t) +V(i).S(j).(u(t) -V(i).q(t)) A2: Koppelingsmechanisme B valt onder geval 3) (4 gevallen) : (H +M.V(i).V(i)).qq(t) = -(D +V(i).V(i).W).q(t) +C(k) +V(i).(E -R(r))K.ss(t) = P(g)-Z.s(t)-C(k)u(t) = V(i).q(t) B. Koppelingsmechanisme A valt onder geval 3) en koppelingsmechanisme Conder geval 1) : B1: Koppelingsmechanisme B valt onder geval 2) (2 gevallen): M.uu(t) = E -R(r) -W.u(t) +S(j).(V(i),s(t) - u(t)) (K+H).ss(t) = P(g) -(Z+D).s{t) +V(i).S(j).(u(t)-V(i).s(t))q(t) = s(t) B2: Koppelingsmechanisme B valt onder geval 3) (2 gevallen) : (K+H+M.V(i).V(i)).ss(t) = -(Z+D+V(i).V(i).W).s(t) +P(g) +V(i).(E-R(r))q(t) = s(t)u(t) = V(i).q(t) C. Koppelingsmechanisme A valt onder geval 1) en koppelingsmechanisme Conder geval 3) : C1: Koppelingsmechanisme B valt onder geval 2) (2 gevallen) : u(t) = 0 K.ss(t) = P(g) -Z.s(t) -C(k) H.qq(t) = C(k) -D +V(i).V(i).S(j)).q(t) C2: Koppelingsmechanisme B valt onder geval 3) (2 gevallen) : q(t) = 0 K.ss(t) = P(g) -Z.s(t) -C(k)u(t) = 0 D. Koppelingsmechanisme A valt onder geval 3) en koppelingsmechanismeC onder geval 3) : D1: Koppelingsmechanisme B valt onder geval 2) (1 geval) u(t) = 0 (K+H).ss(t) = P(g) -z +D +V(l).V(i).S(j)).s(t)q(t) = s(t) D2: Koppelingsmechanisme B valt onder geval 3) (1 geval) :The mathematical model uses differential equations, which can describe the behavior of the vehicle under all conditions. Which combination of differential equations is needed depends on whether or not the vehicle speed is equal to 0, important for clutch mechanism C, and depends on whether the difference between the crankshaft angular speed S (t) and the sync axis angular velocity Q (t) is or is not equal to 0, which is important for clutch mechanism A. In addition, for all these cases, it is still necessary to look at the zone in which the synchronizing clutch mechanisms are located, which is important for clutch mechanism B. In particular, a distinction must be made between a situation in which the synchronization coupling is located in zone I or zone II or a situation in which the synchronization coupling is located in zone III (a situation in which there is a fixed or rigid coupling). Taking into account these conditions, 18 different situations can be described using 18 different systems of three coupled differential equations: A. Clutch mechanism A and C behave as described above as case 1): A1: Clutch mechanism B falls under case 2 described above) ( 4 cases): M.uu (t) = E -R (r) -W, u (t) + S (j). (V (i) .g (t) - u (t)) K.ss ( t) = P (g) -Zs (t) -C (k) H.qq (t) = C (k) -Dq (t) + V (i) .S (j). (u (t) - V (i) .q (t)) A2: Coupling mechanism B falls under case 3) (4 cases): (H + MV (i) .V (i)). Qq (t) = - (D + V (i ) .V (i) .W) .q (t) + C (k) + V (i). (E -R (r)) K.ss (t) = P (g) -Zs (t) - C (k) u (t) = V (i) .q (t) B. Clutch mechanism A falls under case 3) and clutch mechanism C falls under case 1): B1: Clutch mechanism B falls under case 2) (2 cases): M. uu (t) = E -R (r) -Wu (t) + S (j). (V (i), s (t) - u (t)) (K + H) .ss (t) = P (g) - (Z + D) .s {t) + V (i) .S (j). (u (t) -V (i) .s (t)) q (t) = s (t) B2: Coupling mechanism B falls under case 3) (2 cases): (K + H + MV ( i) .V (i)). ss (t) = - (Z + D + V (i) .V (i) .W) .s (t) + P (g) + V (i). (ER (r)) q (t) = s (t) u (t) = V (i) .q (t) C. Clutch mechanism A falls under case 1) and clutch mechanism C falls under case 3): C1: Clutch mechanism B falls under case 2) (2 cases): u (t) = 0 K.ss (t) = P (g) -Zs (t) -C (k) H.qq (t) = C (k) -D + V ( i) .V (i) .S (j)). q (t) C2: Coupling mechanism B falls under case 3) (2 cases): q (t) = 0 K.ss (t) = P (g) - Zs (t) -C (k) u (t) = 0 D. Clutch mechanism A falls under case 3) and clutch mechanism C falls under case 3): D1: Clutch mechanism B falls under case 2) (1 case) u (t) = 0 (K + H) .ss (t) = P (g) -z + D + V (l) .V (i) .S (j)). S (t) q (t) = s (t) D2 : Coupling mechanism B falls under case 3) (1 case):

s(t) = Oq(t) = Ou(t) = Os (t) = Oq (t) = Ou (t) = O

De vergelijkingen voor de situaties waarin er sprake is van eenrigide synchronisatiekoppeling zijn telkens verkregen door het stelsel tezoeken dat dezelfde oplossing heeft voor t -> als de bijbehorendesituatie waarin er geen rigide synchronisatiekoppeling is, in het limietgeval waarin S(j) naar oneindig nadert.The equations for the situations where there is a rigid synchronization coupling are always obtained by looking for the system that has the same solution for t -> as the corresponding situation in which there is no rigid synchronization coupling, in the limit case where S (j) approaches infinity.

De bovenvermelde aantallen gevallen slaan op het aantal mogelijkeverschillende stelsels, die verkregen kunnen worden door in hetbeschreven stelsel, indien ze in de vergelijkingen aanwezig zijn, R(r) tevervangen door -R(r) en/of C(k) door -C(k). Daardoor wordt respectievelijktot uitdrukking gebracht dat het voertuig achteruit rijdt of datteruggeschakeld wordt.The above numbers of cases refer to the number of possibly different systems, which can be obtained by replacing R (r) in the described system, if they are present in the equations, by -R (r) and / or C (k) by -C ( k). This expresses, respectively, that the vehicle is in reverse or downshifted.

Voor het zoeken naar een oplossing van de bovenstaandedifferentiaalvergelijkingen, passend bij een bepaalde combinatie vaningangsvariabelen en ingangsconstanten kan gebruik worden gemaakt vanalgemeen geformuleerde oplossingen.Generally formulated solutions can be used to find a solution of the above differential equations, appropriate to a certain combination of input variables and input constants.

In de bovenstaande stelsels komen twee typen van differentiaal¬vergelijkingen voor, die in hun algemene vorm als volgt kunnen wordenbeschreven: type 1 (afzonderlijke vergelijking): A.d/dt(x(t)) = -B.x(t)+Cmet als oplossing: x(t) = a.EXP(b.t) + c waarbij: a = x(0) - C/B, b = -B/A, en c = C/Bx(0) is de waarde van x op tijdstip 0(EXP(z) is e tot de macht z) type 2 (stelsel van twee samenhangende differentiaalvergelijkingen) A.d/dt(x(t)) = -B.x(t) + C + D.(E.y(t) -x(t)) en F.d/dt(y(t)) = -G.y(t) + H + E.D.(x(t) -E.y(t))met de oplossing: x(t) = a.EXP((b+g).t) + d.EXP((b-g).t) + e y(t) = m.EXP((b+g).t) + n.EXP((b-g).t) + q waarbij: e = ( D.E.H. + C.(G +E.E.D) )/( D.G + B.(G +E.E.D) )q = ( D.E.C. + Η.(B +D) )/( D.G + B,(G +E.E.D) )b = -(B +D)/(2.A) - (G +E.E.D)/(2,F)g = SQRT( b.b. + D.D.E.E/(A.F) ) a = (-B.x(O) + C + D.(E.y(O) -x(O)) -(b -g).A.(x(0)- e) )/(2.A.g)m = (-G.y(O) +H +D.E.(x(0) -E.y(O)) -(b -g).F.(y(0)- q) )/(2.F.g)d = x(O) - a - en = y(O) - m - q(SQRT(z) is de wortel uit z) (x(0) en y(0) zijn de waarden van x resp. y op tijdstip 0)In the above systems there are two types of differential equations, which in their general form can be described as follows: type 1 (separate equation): Ad / dt (x (t)) = -Bx (t) + C with solution: x (t) = a.EXP (bt) + c where: a = x (0) - C / B, b = -B / A, and c = C / Bx (0) is the value of x at time 0 (EXP (z) is e to the power z) type 2 (system of two related differential equations) Ad / dt (x (t)) = -Bx (t) + C + D. (Ey (t) -x (t )) and Fd / dt (y (t)) = -Gy (t) + H + ED (x (t) -Ey (t)) with the solution: x (t) = a.EXP ((b + g ) .t) + d.EXP ((bg) .t) + ey (t) = m.EXP ((b + g) .t) + n.EXP ((bg) .t) + q where: e = (DEH + C. (G + EED)) / (DG + B. (G + EED)) q = (DEC + Η. (B + D)) / (DG + B, (G + EED)) b = - (B + D) / (2.A) - (G + EED) / (2, F) g = SQRT (bb + DDEE / (AF)) a = (-Bx (O) + C + D. ( Ey (O) -x (O)) - (b -g) .A. (X (0) - e)) / (2.Ag) m = (-Gy (O) + H + DE (x (0) ) -Ey (O)) - (b -g) .F. (Y (0) - q)) / (2.Fg) d = x (O) - a - and = y (O) - m - q (SQRT (z) is the square root of z) (x (0 ) and y (0) are the values of x resp. y at time 0)

Door substitutie van de juiste waarden in de oplossing van dezealgemene vergelijkingen kan dus telkens een oplossing gevonden worden vanhet stelsel vergelijkingen dat op een bepaald moment geldig is.Thus, by substituting the correct values in the solution of these general equations, a solution can always be found for the system of equations that is valid at any given time.

De praktische realisatieThe practical realization

In figuur 5 is een schematisch perspectief aanzicht getoond, van eenmogelijke praktische uitvoeringsvorm van de simulator volgens deuitvinding. Op een tafel 50 bevindt zich de computer 51, dieuitgangssignalen afgeeft aan een beeldschermeenheid 52. De computer 51ontvangt ingangssignalen van een aantal bedieningselementen, die bijvoorkeur zodanig uitgevoerd zijn, dat ze een realistische gelijkenisvertonen met de bedieningsorganen van het voertuig, dat gesimuleerd wordt.In het bijzonder ontvangt de computer 51 in het getoondeuitvoeringsvoorbeeld signalen van een versnellingshandel 53, eenkoppelingspedaal 55, een rempedaal 56 en een gaspedaal 57. Dezelaatstgenoemde drie pedalen zijn gemonteerd in een pedaaleenheid 54.Figure 5 shows a schematic perspective view of a possible practical embodiment of the simulator according to the invention. On a table 50 is located the computer 51, which outputs signals to a display unit 52. The computer 51 receives inputs from a number of controls, which are preferably designed to show a realistic resemblance to the controls of the vehicle being simulated. in particular, in the illustrated embodiment, the computer 51 receives signals from a gear lever 53, a clutch pedal 55, a brake pedal 56 and an accelerator pedal 57. The latter three pedals are mounted in a pedal unit 54.

De standen van de pedalen en van de versnellingshandel moetenomgezet worden in voor de computer begrijpelijke gegevens. In de pedalen55, 56 en 57 kunnen bijvoorbeeld regelbare weerstanden ingebouwd zijn,waarvan de weerstandswaarde afhangt van de stand van de betreffendepedaal. Deze weerstandswaarden kunnen vervolgens met behulp vananaloog/digitaal-omvormers gecombineerd met een spanningsbron omgevormdworden in een digitale getalwaarde. De versnellingshandel 53 kan met tweevariabele weerstanden uitgerust worden, waarmee nauwkeurig de stand van dehandel in het H-profiel kan worden gecodeerd. Op zichzelf zijn dergelijkebedieningsmechanismen bekend en een nadere gedetailleerde besprekingdaarvan wordt dan ook overbodig geacht.The positions of the pedals and of the gear lever must be converted into computer-comprehensible data. For example, adjustable resistors can be built into pedals 55, 56 and 57, the resistance value of which depends on the position of the pedal concerned. These resistor values can then be converted into a digital number value using analog / digital converters combined with a voltage source. The gear lever 53 can be equipped with two variable resistors, with which the position of the lever in the H-profile can be accurately coded. Such operating mechanisms are known per se and a more detailed discussion thereof is therefore considered superfluous.

In veel gevallen zal gebruik gemaakt kunnen worden van de op decomputer aanwezige joystick-aansluitingen, waarop digitale waarden van 8bit ingelezen kunnen worden (waarden die variëren tussen 0 en 255decimaal). In zo'n geval kan de simulator relatief goedkoop wordengerealiseerd.In many cases it will be possible to use the joystick connections on the computer, to which digital values of 8bit can be read (values varying between 0 and 255 decimal). In such a case, the simulator can be realized relatively cheaply.

Zoals uit de bovenstaande bespreking van het wiskundige modelduidelijk zal zijn, levert de koppelingspedaal afhankelijk van zijn stand k een ingangswaarde voor de grootheid C(k), de rempedaal 56 levertafhankelijk van zijn stand r een ingangswaarde voor de grootheid R(r) ende gaspedaal 57 levert afhankelijk van zijn stand g een ingangswaarde voorde grootheid P(g).As will be clear from the above discussion of the mathematical model, the clutch pedal provides an input value for the quantity C (k) depending on its position k, the brake pedal 56 provides an input value for the quantity R (r) and the accelerator pedal 57 depending on its position r depending on its position g, provides an input value for the quantity P (g).

Van de versnellingshandel 53 is naast de informatie in welke arm deversnellingspook zich bevindt (i = 1, 2, ...), hetgeen resulteert in eenwaarde van index i en dus ook van V(i), alleen de verticale verplaatsingbinnen het H-vormige spoor van belang. Afhankelijk van de verticale standj legert de versnellingshandel 53 een waarde op voor het berekenen van desynchronisatie S(j). In het horizontale deel van het H-profiel loopt deversnellingsbak vrij. Een beweging van de handel in dit deel van hetprofiel heeft op het gedrag van het voertuig geen enkele invloed. Er wordtin het volgende van uitgegaan, dat de waarde van S(j) in hetvrijloopgebied gelijk is aan 0 en dat S(j) steeds hogere (positieve)waarden aanneemt naarmate de versnellingshandel verder van de vrijloopzoneverwijderd is.Of the gear lever 53, in addition to the information in which arm the gear lever is located (i = 1, 2, ...), which results in a value of index i and therefore also of V (i), only the vertical displacement within the H-shape trail of interest. Depending on the vertical positionj, the gear lever 53 imposes a value for calculating the synchronization S (j). The gearbox is exposed in the horizontal part of the H-profile. A movement of the handle in this part of the profile has no influence on the behavior of the vehicle. In the following it is assumed that the value of S (j) in the freewheel region is equal to 0 and that S (j) assumes increasingly higher (positive) values the further the gear shift is from the freewheel zone.

Tijdens bedrijf zal de simulator zich altijd in één van de hierbovenbeschreven toestanden bevinden. De computer 51 zal telkens met kortetussenperioden de standen van de invoermiddelen 53, 55, 56 en 57 aftastenen levert de waarden voor r, k, g, i en j. Binnen de computer moeten naastde waarde voor t, de periodeduur tussen de aftastmomenten, nog waardenbekend zijn voor de automassa M, de autowrijving W, het kruk-astraagheidsmoment K, de kruk-as-wrijving Z, het synchronisatie-as-traagheidsmoment H, de synchronisatie-as-wrijving D en de externe kracht E. Deze waarden kunnen bijvoorbeeld via het toetsenbord van de computer 51aan het begin van het simulatieproces eenmalig worden ingevoerd. De waardevoor de externe kracht E kan anderzijds ook, althans gedeeltelijk wordengeleverd door het programma waarmee het landschap 58 op de beeldscherm-eenheid 52 zichtbaar wordt gemaakt. Komen in dit landschap bijvoorbeeldhellingen voor dan kan de waarde van E aan deze hellingen wordenaangepast.During operation, the simulator will always be in one of the states described above. The computer 51 will each time scan the positions of the input means 53, 55, 56 and 57 at short intervals, and supplies the values for r, k, g, i and j. Within the computer, next to the value for t, the period duration between the scanning moments, must still be values are known for the vehicle mass M, the car friction W, the crankshaft inertia moment K, the crankshaft axle friction Z, the synchronization axle inertia moment H, the synchronization axle friction D and the external force E. These values can be can be entered once using the keyboard of the computer 51 at the start of the simulation process. On the other hand, the value for the external force E can also be provided, at least in part, by the program with which the landscape 58 is made visible on the display unit 52. For example, if slopes occur in this landscape, the value of E can be adjusted to these slopes.

Aan het begin en/of aan het einde van een periode wordt gekeken ofhet onderhavige stelsel nog steeds van toepassing is, zoals verderop zalworden beschreven onder: veranderen van stelsel. Voor de berekening wordende eindwaarden q(t), s(t) enu(t) van de voorafgaande periode nu als debeginvoorwaarden respectievelijk q(0), s(0) en u(0) gebruikt voor deactuele periode. Vervolgens worden nieuwe waarden voor q(t), s(t) enu(t)berekend en worden op grond daarvan worden uitgangssignalen afgegeven aande beeldschermeenheid 52. Op deze beeldschermeenheid 52 kan een aantalmeetinstrumenten getoond worden die, in overeenstemming met de indicatie- elementen 20, 21, 22 en 23 uit het mechanische model van figuur 1, hettoerental, de snelheid, kilometerstand, en benzinetank-inhoud aangeven,alsmede bijvoorbeeld een landschapsinhoud 58 met onder andere een wegdekmet middenstreep. Op het scherm van de eenheid 52 wordt bijvoorbeeldonder het landschap 58 van links naar rechts weergegeven een klok waarmeede werkelijke tijd (afgeleid uit de interne klok van de computer 51) wordtweergegeven, een snelheidsmeter, een toerenteller en geheel rechts bovenelkaar een combinatie van kilometerteller en benzinestandwijzer.At the beginning and / or at the end of a period, it is examined whether the present system is still applicable, as will be described further below: changing the system. For the calculation, the final values q (t), s (t) and u (t) of the previous period are now used as the initial conditions, respectively q (0), s (0) and u (0) for the current period. Subsequently, new values for q (t), s (t) and u (t) are calculated and on the basis thereof output signals are output to the display unit 52. On this display unit 52 a number of measuring instruments can be displayed which, in accordance with the indication elements 20 , 21, 22 and 23 from the mechanical model of figure 1, indicate the speed, speed, mileage, and fuel tank content, as well as, for example, a landscape content 58 including a road surface with center line. For example, on the screen of unit 52, below the landscape 58, from left to right, a clock is displayed that shows the real time (derived from the internal clock of the computer 51), a speedometer, a tachometer, and a combination of odometer and petrol pointer on the far right of each other. .

Wordt de periode t tussen de opeenvolgende aftastmomenten kortgenoeg gekozen, bijvoorbeeld enkele tientallen miliseconden, dan ontstaater op het beeldscherm een vloeiend beeld, hetgeen voor de gebruiker eenrealistische indruk geeft. De tijd t zal zo kort mogelijk moeten zijn,maar moet groter of gelijk gekozen worden aan de maximale tijd die decomputer 51 nodig heeft om de oplossing te berekenen van het stelseldifferentiaalvergelijkingen, het aftasten van de invoerorganen en hetafgeven van de uitvoergegevens.If the period t between the successive scanning moments is chosen to be short, for example a few tens of milliseconds, a smooth image is produced on the screen, which gives the user a realistic impression. The time t should be as short as possible, but should be chosen greater or equal to the maximum time that the computer 51 needs to calculate the solution of the system differential equations, the scanning of the input devices and the output of the output data.

Veranderen van stelselChange of system

Voor de synchronisatiekoppeling is, zoals in het bovenstaande ondergeval 2a) al is aangegeven, een model van het hydraulische typegebruikt, omdat er voor dit model een analytische oplossing bestaat, dieonder alle omstandigheden geldig is. Voor het andere, meer realistischewrijvingsweerstandmodel, bovengenoemd ONDER GEVAL 1), dat toegepast wordtvoor de koppeling tussen de motor en de versnellingsbak (de elementen 7, 8in figuur 1) en voor de rem (element 18), zijn er drie verschillendeoplossingen, die ieder geldig zijn afhankelijk van de aard van derelatieve beweging van de door het koppelingsmodel met elkaar gekoppeldevrijheidsgraden ten opzichte van elkaar, namelijk stilstand, beweging ineen (arbitrair gekozen) positieve richting of beweging in een negatieverichting. Doordat dit laatstgenoemde stelsel verschillende oplossingenheeft en doordat de synchronisatiekoppeling rigide is of niet-rigide ismoet er voortdurend van beschrijvend stelsel worden gewisseld. Er kanvoor het wrijvingsweerstandmodel onderscheid worden gemaakt tussen tweesituaties, die in het volgende in detail zullen worden beschouwd.For the synchronization coupling, as already indicated in case 2a) above, a model of the hydraulic type has been used, because there is an analytical solution for this model, which is valid under all circumstances. For the other more realistic frictional resistance model, mentioned UNDER CASE 1), which is used for the coupling between the engine and the gearbox (elements 7, 8 in figure 1) and for the brake (element 18), there are three different solutions, each of which applies depend on the nature of the relative movement of the degrees of freedom coupled to each other by the coupling model, namely standstill, movement in an (arbitrarily chosen) positive direction or movement in a negative direction. Because the latter system has different solutions and because the synchronization coupling is rigid or non-rigid, a descriptive system must be constantly changed. For the frictional resistance model, a distinction can be made between two situations, which will be considered in detail in the following.

Situatie 1:Situation 1:

De via het wrijvingsweerstandsmodel gekoppelde delen staan tenopzichte van elkaar stil.The parts coupled via the frictional resistance model stand still in relation to each other.

In dit geval worden er krachten vergeleken. Omdat de aan het beginvan een periodeduur geactualiseerde ingangsgegevens in de computer kunnenleiden tot een wijziging van de uitgeoefende krachten dient er in dit geval vlak na het ophalen van deze ingangsgegevens te worden getest of hetnog steeds gerechtvaardigd is om te werken met een model dat uitgaat vaneen onderlinge stilstand van de vrijheidsgraden ten opzichte van elkaar.Deze test komt neer op het testen van het al dan niet waar zijn van eenongelijkheid, die op de volgende wijze wordt verkregen:In this case, forces are compared. Since the input data in the computer that is updated at the beginning of a period period can lead to a change in the forces exerted, it is in this case necessary to test whether it is still justified to work with a model based on a mutual standstill of the degrees of freedom relative to each other.This test amounts to testing whether or not an inequality is true, which is obtained in the following way:

Bepaal welke van de twee gekoppelde delen het grootste traag-heidsmoment bezit en stel de ongelijkheid voor dit onderdeel op. Hetdeel met het grootste traagheidsmoment wordt gekozen omdat ditonderdeel minder gemakkelijk een grote snelheidsverandering kanondergaan. In het geval van de koppeling tussen het voertuig en deweg zal hiervoor het wegdek worden gekozen en de bepaling van deversnelling van het wegdek is in dit geval eenvoudig, dezeversnelling is natuurlijk gelijk aan 0. In het geval van dekoppeling (delen 7, 8, 9 in het model van figuur 1) wordt voor hetbegintijdstip van de onderhavige periode de versnelling berekend,die de twee erdoor gekoppelde delen ondergaan. In het vantoepassing zijnde wiskundige model wordt daartoe u(0), s(0) en q(0),te weten de beginvoorwaarden op t = 0, gesubstitueerd; dezebeginvoorwaarden zijn gelijk aan de eindwaarden berekend in devoorafgaande periode. Vermenigvuldiging van de op deze wijzegevonden versnelling met het bij dit onderdeel behorendetraagheidsmoment levert de som van de krachten, die op dit onderdeelworden uitgeoefend (voor de rem zal deze som 0 zijn). Als nu vandeze som alle krachten worden afgetrokken, die er op wordenuitgeoefend, behalve die van de (te testen) door de koppelingovergebrachte kracht, dan ontstaat een uitdrukking van de zojuistgenoemde door de koppeling overgebrachte kracht. Deze kan nu wordenvergeleken met de wrijvingsweerstand van de koppeling om te testenof deze wrijvingsweerstand wordt overschreden. Er is een test vooreen overschrijding die gevolgd moet worden door een beweging,waarbij het snelheidsverschil tussen de gekoppelde delen positievewaarden aanneemt en een test die gevolgd moet worden door negatievewaarden.Determine which of the two coupled parts has the greatest moment of inertia and establish the inequality for this part. The part with the greatest moment of inertia is chosen because this part is less likely to undergo a large speed change. In the case of the coupling between the vehicle and the road, the road surface will be chosen for this and the determination of the acceleration of the road surface is simple in this case, this acceleration is of course equal to 0. In the case of the coupling (parts 7, 8, 9 in the model of figure 1) the acceleration undergone by the two coupled parts is calculated for the starting time of the present period. In the applicable mathematical model u (0), s (0) and q (0), i.e. the initial conditions at t = 0, are substituted for this; these initial conditions are equal to the final values calculated in the previous period. Multiplication of the gear found in this way by the moment of inertia associated with this part yields the sum of the forces applied to this part (for the brake this sum will be 0). Subtracting from this sum all the forces exerted on it, except that of the force (to be tested) by the coupling transmitted, then an expression of the force just mentioned by the coupling transmitted arises. It can now be compared to the frictional resistance of the coupling to test whether this frictional resistance is exceeded. There is a test for an overshoot to be followed by a movement, where the speed difference between the coupled parts takes position values and a test to be followed by negation values.

Op soortgelijke wijze worden met behulp van de diverse stelselsdifferentiaalvergelijkingen de volgende ongelijkheden verkregen: A. Voor het geval dat u(t) ongelijk aan nul is en (s(t) -q(t)) gelijkaan nul is: (in dit geval wordt de koppeling getest) a. synchronisatie koppeling niet rigide :Similarly, using the various systems of differential equations, the following inequalities are obtained: A. In case u (t) is equal to zero and (s (t) -q (t)) is equal to zero: (in this case, the coupling tested) a. synchronization coupling not rigid:

Figure NL8901912AD00181

(K+H)(K + H)

Subst in de ongelijkheid: K.ss(O) - P(g) +Ζ.ε(0) > C(k) gevolgd door positieve waarden van a(t)-q(t), K.ss(O) - P(g) +Z.s(0) < -C(k) gevolgd door negatieve waarden, b. synchronisatie koppeling rigide :Sub in the inequality: K.ss (O) - P (g) + Ζ.ε (0)> C (k) followed by positive values of a (t) -q (t), K.ss (O) - P (g) + Zs (0) <-C (k) followed by negative values, b. synchronization link rigid:

Figure NL8901912AD00191

In het geval dat u(t) negatief is moet in de bovenstaandeuitdrukking R(r) vervangen worden door -R(r).In case u (t) is negative, in the above expression R (r) should be replaced with -R (r).

Ongelijkheid: K.ss(O) - P(g) + Z.s(O) > C(k) gevolgd door positieve waarden,K.ss(O) - P(g) + Z.s(O) <- C(k) gevolgd door negatieve waarden.Inequality: K.ss (O) - P (g) + Zs (O)> C (k) followed by positive values, K.ss (O) - P (g) + Zs (O) <- C (k) followed by negative values.

B. voor het geval dat u(t) nul is en (s(t) -q(t)) ongelijk aan nul is:(in dit geval wordt de rem getest) a. synchronisatie koppeling niet rigide :B. in case u (t) is zero and (s (t) -q (t)) is not equal to zero: (in this case the brake is tested) a. Synchronization clutch not rigid:

Ongelijkheid: S(j).V(i).q(0) + E > R(r) gevolgd door positieve u(t), S(j).V(i).q(0) + E < -R(r) gevolgd door negatieve u(t).Inequality: S (j) .V (i) .q (0) + E> R (r) followed by positive u (t), S (j) .V (i) .q (0) + E <-R (r) followed by negative u (t).

b. synchronisatie koppeling rigide :b. synchronization link rigid:

Ongelijkheid: { V(i).E + C(k) } / V(i) > R(r) gevolgd door positieve u(t), { V(i).E + C(k) } / V(i) < -R(r) gevolgd door negatieve u(t).Inequality: {V (i) .E + C (k)} / V (i)> R (r) followed by positive u (t), {V (i) .E + C (k)} / V (i ) <-R (r) followed by negative u (t).

In het geval dat s(t)-q(t) negatief is moeten in de bovenstaandetwee ongelijkheden C(k) vervangen worden door -C(k) C. Voor het geval dat u(t) en (s(t) -q(t)) beiden gelijk aan nul zijn:in dit geval wordt zowel de koppeling als rem getest.In case s (t) -q (t) is negative, in the above two inequalities C (k) should be replaced by -C (k) C. In case u (t) and (s (t) -q (t)) both are equal to zero: in this case both clutch and brake are tested.

Allereerst de test van de koppeling, a. synchronisatie koppeling niet rigide : ss(0) = { P(g) -(Z +D +V(i).V(i).S(j)).s(0) } / (K+H)First of all the test of the coupling, a. Synchronization coupling not rigid: ss (0) = {P (g) - (Z + D + V (i) .V (i) .S (j)). S (0) } / (K + H)

Voor de ongelijkheid: P(g) -Z.s(O) -K.ss(O) > C(k) gevolgd door positieve waarden,P(g) -Z.s(O) -K.ss(O) < -C(k) gevolgd door negatieve waarden.For the inequality: P (g) -Zs (O) -K.ss (O)> C (k) followed by positive values, P (g) -Zs (O) -K.ss (O) <-C ( k) followed by negative values.

b. synchronisatie koppeling rigide :b. synchronization link rigid:

Ongelijkheid : P(g) > C(k) gevolgd door positieve waarden, P(g) < -C(k) komt nooit voor aangezien P(g) altijd positief is.Vervolgens de remkracht overschrijdingstest, c. synchronisatie koppeling niet rigide :Inequality: P (g)> C (k) followed by positive values, P (g) <-C (k) never occurs since P (g) is always positive, then the braking force overrun test, c. synchronization coupling not rigid:

Ongelijkheid: S(j).V(i).q(0) + E > R(r) gevolgd door positieve u(t), S(j),V(i).q(0) + E < -R(r) gevolgd door negatieve u(t).Inequality: S (j) .V (i) .q (0) + E> R (r) followed by positive u (t), S (j), V (i) .q (0) + E <-R (r) followed by negative u (t).

d. synchronisatie koppeling rigide :d. synchronization link rigid:

Ongelijkheid: { P(g) + V(i).E } / V(i) > R(r) gevolgd door positieve u(t), { P(g) + V(i).E } / V(i) < -R(r) gevolgd door negatieve u(t).Inequality: {P (g) + V (i) .E} / V (i)> R (r) followed by positive u (t), {P (g) + V (i) .E} / V (i ) <-R (r) followed by negative u (t).

Indien de test onder b oplevert dat P(g) > C(k) dan dienen de tweebovenstaande ongelijkheden te worden vervangen door : { C(k) +V(i).E } / V(i) > R(r) gevolgd door positieve u(t), { C(k) =V(i).E } / V(i) < -R(r) gevolgd door negatieve u(t)If the test under b shows that P (g)> C (k) then the above two inequalities should be replaced by: {C (k) + V (i) .E} / V (i)> R (r) followed by positive u (t), {C (k) = V (i) .E} / V (i) <-R (r) followed by negative u (t)

Het linkerlid van de ongelijkheden vertegenwoordigt telkens dekracht, die uitgeoefend wordt door ofwel de koppeling (de verbinding viade delen 7 en 8 tussen de krukas 4 en de synchronisatie-as 14) ofwel derem ( de verbinding van de translationele bewegingsvrijheidsgraad van hetvoertuig met het wegdek). Indien de ongelijkheid waar is dan wordt demaximale wrijvingskracht van de koppeling of de rem overschreden en moeter van beschrijvend model worden gewisseld.The left-hand side of the inequalities in each case represents the force exerted by either the coupling (the connection via parts 7 and 8 between the crankshaft 4 and the synchronizing shaft 14) or derem (the connection of the translational degree of freedom of movement of the vehicle with the road surface) . If the inequality is true, the maximum frictional force of the clutch or brake is exceeded and the descriptive model must be changed.

In het bovenstaande geval C (waarin u(t) en (s(t)-q(t)) beidengelijk aan nul zijn), dient zowel de ongelijkheid van de koppeling als dievan de rem te worden getest, alvorens er besloten kan worden tot welkbeschrijvend model moet worden overgegaan. De vergelijking tussen dekrachten vindt zoals gezegd plaats aan het begin van een periode. Vindt dekrachtsoverschrijding plaats ergens in een periode dan kan de computerdaar pas na het volgende aftasttijdstip op reageren en derhalve zal er eenfout onstaan. Deze fout wordt kleiner naarmate de periode korter kanworden gekozen. Voor de gebruiker zou deze fout kunnen worden omschrevenals het "enigszins blijven plakken" van de koppeling of de rem.In case C above (where u (t) and (s (t) -q (t)) are both equal to zero), both the inequality of the clutch and that of the brake must be tested before deciding on which descriptive model to pass. As mentioned, the comparison between the forces takes place at the beginning of a period. If the power overrun occurs somewhere in a period, the computer can only respond to it after the next scan time and therefore an error will occur. This error decreases the shorter the period can be chosen. For the user, this error could be described as the "sticking" of the clutch or brake.

Situatie 2.Situation 2.

De door middel van het wrijvingsweerstandsmodel gekoppelde delenvertonen een onderlinge beweging. Aangezien deze relatieve beweging binnende periodeduur t verandert, dient er in dit geval aan het einde van eendergelijke periode getest te worden of het beschrijvende wiskundige model,geldig aan het begin van de periode, nog steeds van kracht is. Omdat deaan het begin van de periode opgehaalde ingangsgegevens van de computergedurende de periode als constanten worden beschouwd en omdat alleoplossingen, die bij het wrijvingsweerstandsmodel behoren een monotoon dalend of stijgend karakter hebben, kan er in ieder geval van uitgegaan ‘ worden dat de bewegingsrichting van de afzonderlijke delen van het modelgedurende de periode zelf niet veranderd. De test aan het einde van deperiode kan eenvoudig uitgevoerd worden door te kijken of de relatievebeweging aan het einde van de periode van richting (wiskundig gezien vanteken) is veranderd. Als de richting inderdaad veranderd is dan zijn ertwee vragen die beantwoord moeten worden: 1) Op welk moment gedurende de periode stonden de gekoppeldevrijheidsgraden ten opzichte van elkaar stil? 2) Wat was de snelheid van de vrijheidsgraden op het onder 1) gevondenmoment? (voor de koppeling van de bewegingsvrijheidsgraad van hetvoertuig met het wegdek via de rem is deze snelheid gelijk aan 0).The parts coupled by means of the frictional resistance model show a mutual movement. In this case, since this relative movement changes within the period duration t, it should be tested at the end of such a period whether the descriptive mathematical model, valid at the beginning of the period, is still valid. Since the input data of the computer retrieved at the beginning of the period is considered to be constants during the period and because all solutions belonging to the frictional resistance model have a monotonous decreasing or increasing character, it can in any case be assumed that the direction of movement of the individual parts of the model have not changed during the period itself. The test at the end of the period can be easily performed by checking if the relative movement at the end of the period has changed direction (mathematically from sign). If the direction has indeed changed then there are two questions that need to be answered: 1) At what point during the period did the linked degrees of freedom pause relative to each other? 2) What was the speed of the degrees of freedom at the moment found under 1)? (for coupling the degree of freedom of movement of the vehicle with the road surface via the brake, this speed is equal to 0).

Om deze vragen te beantwoorden kan zonder bezwaar gebruik worden gemaakt van een niet exacte benaderende methode. Weliswaar worden hierdooronnauwkeurigheden geïntroduceerd, maar deze onnauwkeurigheden zijn zoklein dat ze voor een gebruiker niet storend zijn, terwijl bovendiendergelijke wisselingen naar verhouding slechts sporadisch voorkomen. Zo iseen mogelijk wat grove benadering de bovengenoemde vraag 1), namelijk devraag op welk moment in de periode de stilstand optrad, verder te vergetenen onmiddelijk aan een nieuwe periode met het nieuwe model te beginnen. Indat geval wordt nauwelijks aandacht besteed aan de synchronisatie in detijd.To answer these questions, an imprecise approximate method can be used without objection. Although inaccuracies are introduced because of this, these inaccuracies are so small that they are not disturbing to a user, while, moreover, such changes occur relatively sporadically. For example, it may be a bit more rough to forget the above question 1), namely the question at which point in the period when the standstill occurred, and to immediately start a new period with the new model. In that case, hardly any attention is paid to the synchronization in time.

In het nieuwe model moet de koppeling dan worden vervangen door eenrigide koppeling waarbij als beginsnelheid van de nu rigide gekoppeldedelen bijvoorbeeld de snelheid wordt genomen van het onderdeel met hetgrootste traagheidsmoment aan het begin van de zojuist vroegtijdigafgebroken periode. Een nauwkeuriger benadering voor deze snelheid zouzijn de snelheid te nemen op het moment van de relatieve stilstand, welkesnelheid dan weer lineair kan worden benaderd. In dat geval zou deonderstaande formule voor de lineaire benadering worden gebruikt met deaantekening dat natuurlijk ook hogere orde benaderingen mogelijk zijn:In the new model, the coupling must then be replaced by a rigid coupling, taking, for example, the initial speed of the now rigid coupling parts as the speed of the part with the greatest moment of inertia at the beginning of the period just terminated prematurely. A more accurate approximation for this speed would be to take the speed at the time of the relative standstill, which speed can then be approximated linearly. In that case the formula for the linear approximation below would be used with the note that higher order approximations are of course also possible:

Figure NL8901912AD00211

waarbij: t = periodeduur x(0) = snelheid van onderdeel 1 op tijdstip 0 y(0) = snelheid van onderdeel 2 op tijdstip 0 x(t) = snelheid van onderdeel 1 op tijdstip t y(t) = snelheid van onderdeel 2 op tijdstip tt' = het moment van doorsnijding van x en y (d.w.z. stilstand) ( t* = (x(0) -y(0)).t / (x(0) —y(0) -x(t) +y(t)) ).where: t = period duration x (0) = speed of part 1 at time 0 y (0) = speed of part 2 at time 0 x (t) = speed of part 1 at time ty (t) = speed of part 2 at time tt '= the moment of intersection of x and y (ie standstill) (t * = (x (0) -y (0)). t / (x (0) —y (0) -x (t) + y (t))).

De kleine fout (maximaal gelijk aan een periodeduur) in detijdsbepaling zal zoals al gezegd nauwelijks effect hebben op degebruiker.As mentioned above, the small error (maximum equal to a period duration) in the determination of time will have little effect on the user.

Er zijn een aantal varianten mogelijk voor de bovengenoemdeafhandeling van de modelwisseling, zoals de periode niet voortijdig af tebreken, maar af te wachten totdat een volledige tijdsduur t is verstrekenof, zoals reeds vermeld, hogere orde benaderingen te maken van debeginsnelheid van het gekoppelde deel. Ook kan de genoemde t' inaanmerking worden genomen in de synchronisatie in de tijd, maar geenwezenlijke verbetering van de simulator is door dergelijke varianten teverwachten.A number of variants are possible for the aforementioned handling of the model change, such as not terminating the period prematurely, but waiting until a full duration t has elapsed or, as already mentioned, making higher order approximations of the starting speed of the coupled part. The said t 'can also be taken into account in the synchronization over time, but no significant improvement of the simulator is expected by such variants.

Verder ontwikkelde uitvoeringsvormFurther developed embodiment

Om de simulator voor de gebruiker interessanter te maken, verdienthet de voorkeur dat de omgeving waarin de simulator functioneert beteraan de realiteit wordt aangepast met andere woorden, de simulator moet bijvoorkeur in een zodanige omgeving worden geplaatst, dat de gebruiker vande simulator het gevoel krijgt zich inderdaad in een voertuig te bevindenen dit voertuig te besturen. In de eerste plaats verdient het derhalve devoorkeur om aan de bedieningsorganen een stuurwiel toe te voegen, welkstuurwiel eveneens ingangsgegevens kan leveren aan de computer, diedaarmee een besturing van de landschap-achtergrond kan realiseren. Opzichzelf is het gebruik van dergelijke stuurwielen en de koppeling daarvanmet een programma voor het genereren van een achtergrond landschap bekend,zodat daarop niet nader in detail behoeft te worden ingegaan.In order to make the simulator more interesting for the user, it is preferable that the environment in which the simulator functions is better adapted to reality, in other words, the simulator should preferably be placed in such an environment that the user of the simulator actually gets the feeling to be in a vehicle and to drive this vehicle. In the first place, it is therefore preferable to add a steering wheel to the operating elements, which steering wheel can also supply input data to the computer, which can thereby control the landscape background. The use of such steering wheels and their coupling with a program for generating a background landscape is known per se, so that it is not necessary to go into further detail.

Een mogelijke zeer realistische opstelling van de simulator, in hetbijzonder geschikt voor professioneel gebruik, is schematischgeïllustreerd in figuur 6. In figuur 6 is de simulator opgebouwd binneneen behuizing 60, die althans voor de gebruiker die zich in de stoel 61bevindt de sfeer op de bestuurdersplaats van een voertuig nabootst. Desimulator is weer voorzien van een gaspedaal 62, een rempedaal 63 en eenkoppelingspedaal 64, alsmede van een versnellingshandel 65. Verder is alstoegevoegd invoermiddel 66 met stuur aanwezig. De uitvoermiddelen bestaanook hier weer uit een beeldschermeenheid, waarvoor in dit geval eentelevisie-projectie-eenheid is gekozen met een groot scherm 67. Deeigenlijke projectoren, die overigens tot de stand der techniek behoren,kunnen aangebracht zijn binnen de behuizing 60 aan de achterzijde van het scherm 67. Op het dashboard 68 bevinden zich op een gebruikelijke plaats ' de gecombineerde snelheidsmeter/kilometerteller 69, de toerenteller 70 ende benzinemeter 71. In deze uitvoeringsvorm worden deze meetinstrumentenniet, zoals uit de uitvoeringsvorm van figuur 5 in software gerealiseerd,maar zijn als afzonderlijke meetinstrumenten ingebouwd in het dashboard 68en worden als zodanig via een geschikte uitgangspoort van de computerbestuurd. Of nu voor deze wijze van presentatie wordt gekozen dan wel vooreen geheel software gestuurde presentatie op het beeldscherm, zoals infiguur 5 is getoond, maakt overigens voor de uitvinding geen enkelverschil. De simulator is verder voorzien van het toetsenbord 72 dat indit geval aan de zijkant van de behuizing 60 is aangebracht op een plaatsdie toegankelijk is voor een operateur of instructeur, terwijl zonodigeventueel een hulpscherm 73 kan worden geïnstalleerd, waarop de operateurofwel hetzelfde beeld als zichtbaar is op het scherm 67, dan wel eventueelop een andere wijze met de computer, die zich in de behuizing 60 bevindtvia het toetsenbord 72 kan communiceren.A possible very realistic arrangement of the simulator, particularly suitable for professional use, is schematically illustrated in figure 6. In figure 6, the simulator is built up within a housing 60, which at least provides the atmosphere in the driver's seat for the user who is in the seat 61. mimics a vehicle. The simulator is again provided with an accelerator pedal 62, a brake pedal 63 and a clutch pedal 64, as well as with a gear lever 65. Furthermore, there is already added input means 66 with handlebar. The output means here again consist of a screen unit, for which in this case a television projection unit with a large screen 67 has been chosen. The actual projectors, which incidentally are prior art, may be arranged within the housing 60 at the rear of the screen. screen 67. On the dashboard 68 the combined speedometer / odometer 69, the tachometer 70 and the petrol meter 71 are located in a usual location. In this embodiment, these measuring instruments are not realized in software, as in the embodiment of figure 5, but are as separate measuring instruments built into the dashboard 68 and as such are controlled through a suitable output port of the computer. Whether this method of presentation is chosen or a completely software-controlled presentation on the screen, as shown in figure 5, does not make any difference for the invention. The simulator further includes the keyboard 72 which, in this case, is mounted on the side of the housing 60 in a location accessible to an operator or instructor, while optionally installing an auxiliary screen 73 on which the operator has either the same image as shown on the screen 67, or optionally in another manner, can communicate with the computer located in the housing 60 via the keyboard 72.

Voor toepassingen als het leren bedienen van een voertuig met eenhandbediende versnellingsbak of als vaardigheids-amusementsspel kan ergenoegen worden genomen met een relatief eenvoudige landschapsinhoud zoalseen wegdek met middenstreep, dat een eenvoudig gesloten circuit vormt.For applications such as learning to operate a vehicle with a manual transmission or as a skill entertainment game, a relatively simple landscape content such as a center stripe road surface which forms a simple closed circuit can be satisfied.

Eventueel kan zelfs volstaan worden met een plattegrond van het circuit,dat door het voertuig wordt afgelegd. Bij een meer realistischeuitvoeringsvorm zoals in figuur 6 verdient het echter de voorkeur om ookde landschapsprojectie een meer realistisch karakter te geven. Hetprojecteren van dergelijke realistische en met een voertuig meebewegendelandschappen behoort echter tot de stand der techniek en maakt geen deeluit van de uitvinding.It may even suffice to use a map of the circuit, which is covered by the vehicle. However, in a more realistic embodiment as in figure 6, it is preferable to also give the landscape projection a more realistic character. However, projecting such realistic and vehicle-moving landscapes is well known in the art and does not form part of the invention.

Een verdere bijdrage om de simulator realistischer te laten lijken,kan worden verkregen door het inbouwen van een geluidsbron in de behuizing60, welke geluidsbron eveneens wordt gestuurd door de in figuur 6 nietzichtbare computer. Deze geluidsbron brengt, afhankelijk van de momentanesituatie waarin de simulator zich bevindt, een geluid voort datafhankelijk van het toerental van de motor overeenstemt met het geluid datin een werkelijk voertuig wordt waargenomen. Bovendien kan dezegeluidsbron worden gebruikt voor het simuleren van eventueleschakelsignalen op momenten waarop de versnellingshandel 65 wordt bediend.A further contribution to make the simulator appear more realistic can be obtained by installing a sound source in the housing 60, which sound source is also controlled by the computer not visible in figure 6. Depending on the momentary situation in which the simulator is located, this sound source produces a sound which, depending on the engine speed, corresponds to the sound perceived in an actual vehicle. In addition, this sound source can be used to simulate any shift signals at times when the gear lever 65 is operated.

Bij voorkeur is de geluidsbron verder voorzien van mogelijkheden om, onderbesturing van de computer, het verkeerd schakelen realistisch te latenhoren door een "tandenknarsend" geluid weer te geven.Preferably, the sound source is further provided with possibilities to realistically let the wrong switching be heard by under-controlling the computer by reproducing a "teeth grinding" sound.

Het verdient de voorkeur om in de simulator nog een startknop in te bouwen, waarmee de motor van het voertuig als het ware kan worden gestart.De motor "slaat aan" zodra een van tevoren bepaald toerental door de kruk-as-rotatie wordt overschreden. Ook zal de motor moeten "afslaan" als hettoerental beneden een zeker toerental komt. Deze situatie kan zichbijvoorbeeld voordoen indien de gebruiker remt zonder de motor in devrijstand te schakelen. Gaat het remmen zolang door totdat het voertuignagenoeg stilstaat dan zal tevens de motor afslaan. Voor P(g) geldt dat erbij een niet-stilstaande motor een minimale waarde is zelfs als hetgaspedaal volledig wordt losgelaten. Deze minimale waarde kan met behulpvan de software worden ingesteld en eventueel gewijzigd. Deze minimalewaarde van P(g) zorgt er in het normale geval voor dat de motor stationairkan blijven lopen.It is preferable to build in a start button in the simulator, with which the engine of the vehicle can be started, as it were. The engine "starts" as soon as a predetermined speed is exceeded by the crankshaft rotation. The engine will also have to "stall" if the speed drops below a certain speed. This situation may arise, for example, if the user brakes without shifting the engine into neutral. If the braking continues until the vehicle has almost stopped, the engine will also stop. For P (g), when the engine is not running, there is a minimum value even if the accelerator pedal is fully released. This minimum value can be set using the software and changed if necessary. This minimum value of P (g) normally ensures that the engine can remain idle.

De waarden van P(g) kunnen worden gesommeerd door middel vannumerieke integratie en daarmee kan op eenvoudige wijze een indicatieworden verkregen van het brandstofverbruik. Is een brandstofmeter 71aanwezig dan kan deze op grond van de berekende sommatiewaarden eenvoudigworden bestuurd.The values of P (g) can be summed by means of numerical integration and thus an indication can easily be obtained of the fuel consumption. If a fuel gauge 71 is present, it can be easily controlled on the basis of the calculated summation values.

Er kan een simulatie van de handrem worden toegevoegd in de vorm vaneen extra bijdrage aan de remweerstand R(r). In dat geval zal eenhandremhandel in de simulator geïnstalleerd moeten worden, die eveneensperiodiek door de computer wordt afgevraagd om de stand van de handrem tebepalen. Wordt een handremsimulatie toegepast, dan behoeft in dewiskundige modellen alleen de term R(r) te worden vervangen doorR(r)+HR(r'), waarbij HR(r') de handremweerstand is en r' de positie van dehandremhandel.A simulation of the parking brake can be added in the form of an additional contribution to the braking resistor R (r). In that case, a handbrake lever will have to be installed in the simulator, which is also periodically queried by the computer to determine the position of the handbrake. If a handbrake simulation is applied, then in mathematical models only the term R (r) needs to be replaced by R (r) + HR (r '), where HR (r') is the handbrake resistance and r 'is the position of the handbrake lever.

Figuur 7 toont in de vorm van een stroomschema de belangrijkstefuncties, die onder softwarebesturing door de computer, binnen desimulator worden uitgevoerd. Nadat de software in het START-blok 80 isopgestart met u(t) = s(t) = q(t) = 0 en met de vlaggen A en C gezet, welklaatste wil zeggen dat de koppelingsmechanismen A en C in de rigidetoestand zijn, zal het programma cyclisch de in deze figuur weergegevengrote lus gaan doorlopen. In blok 81 wordt de vlag Q gereset waarvan defunctie verderop wordt besproken en wordt de interne computerklok op 0gezet.Figure 7 shows in the form of a flow chart the main functions which are performed within the simulator under software control by the computer. After the software has started in the START block 80 with u (t) = s (t) = q (t) = 0 and set with the flags A and C, the latter means that the coupling mechanisms A and C are in the rigid state, the program will cycle through the large loop shown in this figure. In block 81, the flag Q is reset, the function of which is discussed later, and the internal computer clock is set to 0.

Zo zullen op een gegeven moment in blok 82 de invoergegevens E, g,r, k, j en i worden opgehaald, alsmede een invoergegeven datcorrespondeert met het al dan niet ingedrukt zijn van destartmotorschakelaar. Het is dit laatste invoergegeven dat in het volgendeblok 83 bepaalt of vlag S gezet wordt.Thus, at a given point in block 82, the input data E, g, r, k, j and i will be retrieved, as well as an input data corresponding to whether or not the starter motor switch is pressed. It is this last input that determines in the next block 83 whether flag S is set.

De grootte van het toerental s(t) ten opzichte van de eerder beschreven toerentallen van de krukas, waar boven of waar beneden de motor * loopt dan wel afgeslagen is, is bepalend voor het al dan niet gezet wordenvan vlag N in blok 84.The magnitude of the speed s (t) in relation to the previously described speeds of the crankshaft, above or below which the engine * runs or has stalled, determines whether or not flag N is set in block 84.

Rechtstreeks uit het invoergegeven betreffende de verticale positiej van de versnellingspook valt af te leiden of vlag B al dan niet gezetmoet worden in blok 85, dit correspondeert met het al dan niet rigide zijnvan koppelingsmechanisme B. Voor dit koppelingsmechanisme dient bijovergang van niet-rigide mnaar rigide koppeling nog getest te worden ofhet verschil in rotatiesnelheid van de te koppelen delen voldoende kleinis, zoals beschreven in het "het mechanische m,odel", hetgeen neerkomt opeen test voor het zogenaamde "tandenpoetsen van de versnellingsbak.Directly from the input regarding the vertical position of the gear lever it can be deduced whether or not flag B should be set in block 85, this corresponds to whether or not coupling mechanism B is rigid. For this coupling mechanism, the transition from non-rigid to rigid clutch it remains to be tested whether the difference in rotational speed of the parts to be coupled is sufficiently small, as described in the "the mechanical model", which amounts to a test for the so-called "teeth brushing of the gearbox.

Bovendien kan er een test worden ingebouwd die controleert of dekrachten die de gekoppelde delen op elkaar uitoefenen voldoende kleinzijn om een overgang van rigide naar niet-rigide gekoppelde toestand toete staan (de te testen ongelijkheid kan op analoge wijze worden verkregenzoals beschereven onder "veranderen van stelsel","situatie 1"). Zeerrealistisch zou zijn een door de computer electrisch te bedienenmechanische voorziening aan te brengen die de doorgang van deversnellingspook in het "H-profiel" indien nodig kan blokkeren.In addition, a test can be built in to check whether the forces exerted by the coupled parts on each other are sufficiently small to permit a transition from rigid to non-rigid coupled condition (the inequality to be tested can be obtained in an analogous manner as described under "change system"). "," situation 1 "). It would be very realistic to provide a computer-controlled mechanical device that could block the passage of the gearshift lever in the "H-profile" if necessary.

Vervolgens wordt er in blok 86 gekeken, of er een van de twee ofallebei de koppelingsmechanismen A en C in de rigide toestand is hetgeendan gevolgd wordt door een aan de situatie aangepaste test en verdereafhandeling.Next, in block 86, it is checked whether one or both of the clutch mechanisms A and C are in the rigid state, which is then followed by a situation-appropriate test and further handling.

Deze verdere afhandeling vindt plaats in de blokken 87, 88 en 89,waarin de ongelijkheden worden getest, die beschreven zijn onder"veranderen van stelsel, situatie 1" onder respectievelijk A, B en C.This further processing takes place in blocks 87, 88 and 89, testing the inequalities described under "change of system, situation 1" under A, B and C. respectively.

Alvorens er in deze blokken tot de feitelijke tests wordt overgegaan,dient er nog onderscheid gemaakt te worden aan de hand van vlag B voor desituatie met koppelingsmechanisme B rigide of niet-rigide. Voor blok 87dient er bovendien nog onderscheid gemaakt te worden voor een bewegingu(t) in positieve dan wel in negatieve richting zodra er sprake is van eenrigide koppelingsmechanisme B. Voor blok 88 dient er onderscheid gemaaktte worden tussen positieve en negatieve s(t)-q(t) eveneens zodra ersprake is van een rigide koppelingsmechanisme B.Before the actual tests are carried out in these blocks, a distinction must still be made on the basis of flag B for the situation with coupling mechanism B rigid or non-rigid. For block 87, a distinction must also be made for a movement u (t) in positive or negative direction as soon as there is a rigid coupling mechanism B. For block 88, a distinction must be made between positive and negative s (t) -q (t) also once a rigid coupling mechanism B is in use.

Er zijn tests die, indien aan de voorwaarde voldaan wordt, gevolgdworden door een beweging in positieve richting en tests gevolgt door eennegatieve beweging, waarbij er vlaggen kunnen worden gezet die dezeverschillende bewegingsrichtingen tot uitdrukkig brengen.There are tests that, if the condition is met, are followed by a positive movement and tests followed by a negative movement, where flags can be set that express these different directions of movement.

Voor het simuleren van de werking van een startmotor en van demechanismen voor de aan- of afslag van de motor dient overal in de zojuist besproken ongelijkheden, maar ook in de formules voor de in blok 90 teberekenen oplossingen, P(g) te worden vervangen door:"p(g)", als vlag Ngezet is en vlag S gereset; door: "0", als zowel vlag N en S gereset zijn;door: "P(g) + kracht startmotor" als zowel S als N gezet zijn en door:"kracht startmotor" als S gezet en N gereset is.To simulate the operation of a starter motor and of the engine stop or stop mechanisms, replace all of the inequalities just discussed, but also in the formulas for the solutions to be calculated in block 90, P (g) with : "p (g)", if flag N is set and flag S is reset; by: "0", if both flags N and S have been reset; by: "P (g) + starter motor force" if both S and N have been set and by: "starter motor force" if S have been set and N has been reset.

Hierna volgt dan blok 90 waar afhankelijk van de toestand van devlaggen S, N, A, B en C, alsmede hierboven vermelde vlaggen voor derichtingen van de bewegingen het van toepassing zijnde stelsel wordtgeselecteerd en opgelost. Hierbij worden de (oude) waarden van u(t), s(t)en q(t) nu de (nieuwe) beginvoorwaarden u(0), s(0) en q(0) en wordenvervolgens de nieuwe waarden voor u(t), s(t) enq(t) berekend.Then follows block 90 where, depending on the state of the flags S, N, A, B and C, as well as flags mentioned above for the directions of movement, the applicable system is selected and resolved. Here the (old) values of u (t), s (t) and q (t) now become the (new) initial conditions u (0), s (0) and q (0) and then the new values for u ( t), s (t) and q (t) calculated.

Voor het geval dat koppelingsmechanisme A niet rigide is wordt er,in het bij blok 91 behorende testgedeelte, nagegaan of voor de zojuistberekende nieuwe waarden van u(t), s(t) en q(t) er een bewegingsrichtingsverandering heeft plaatsgevonden. Een dergelijke test isbesproken onder "veranderen van stelsel, situatie 2" en indien aan degeteste voorwaarde voldaan wordt moet vlag A gezet worden, zodat er verderweer sprake is van een rigide koppelingsmechanisme A, bovendien moet er inzo'n geval nog de vlag Q gezet worden.In case coupling mechanism A is not rigid, in the test section associated with block 91 it is checked whether a change of direction of movement has occurred for the newly calculated values of u (t), s (t) and q (t). Such a test is discussed under "change of system, situation 2" and if the tested condition is met, flag A must be set, so that again there is a rigid coupling mechanism A, moreover, in such a case, the flag Q must still be set .

Deze zojuist genoemde vlag Q zal er verderop in blok 93 voor zorgendat er zonder verder tijdsverlies aan een nieuwe cyclus wordt begonnen.This flag Q just mentioned will cause a new cycle to commence without further loss of time later in block 93.

Blok 92 verloopt analoog aan blok 91 maar dan voor hetkoppelingsmechanisme C.Block 92 is analogous to block 91, but for the coupling mechanism C.

Blok 94 zorgt voor de synchronisatie in de tijd door in eenwachtlus het moment af te wachten waarop de computerklok aangeeft dat eréén periodetijdsduur t is verstreken.Block 94 takes care of the synchronization in time by waiting in a waiting loop for the moment when the computer clock indicates that one period duration t has elapsed.

Tenslotte worden in blok 95 de weer te geven uitgangsgegevensgeactualiseerd en wordt weer doorgegaan met blok 81 en met het ophalen vaninvoergegevens in blok 82 enz.Finally, in block 95, the output data to be displayed is updated and block 81 is resumed, and input data is retrieved in block 82, etc.

Alhoewel in het bovenstaande al in het algemeen is aangegeven opwelke wijze een oplossing kan worden gezocht voor de stelsels vandifferentiaalvergelijkingen wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van eenaantal tabellen waarin van tevoren berekende waarden, die tijdens hetsimulatieproces nodig kunnen zijn, zijn opgeslagen. In verband daarmeewordt opgemerkt, dat de van de invoerorganen afhankelijke parameters metuitzondering van S(j) en V(i) in de uiteindelijke oplossingen alleen in devorm van coëfficiënten worden teruggevonden. Deze parameters komen dusniet voor in de uitdrukkingen, die de parameters vormen van de aanwezigeexponentiele functies. Hetzelfde geldt voor de randvoorwaarden u(0), q(0> en s(0), die ook alleen in de vorm van coëfficiënten voorkomen. Dat houdtin, dat alle oplossingen uiteindelijk te herschrijven zijn tot de volgendealgemene vorm: x(t) = c1.x(0) + c2.C(k) +c3.R(k) + c4.P(g) + c5.y(0)Although it has already been generally indicated above in which way a solution can be found for the systems of differential equations, use is preferably made of a number of tables in which pre-calculated values, which may be necessary during the simulation process, are stored. In connection with this it should be noted that the parameters dependent on the input members, with the exception of S (j) and V (i), are found in the final solutions only in the form of coefficients. Thus, these parameters do not appear in the expressions, which are the parameters of the exponential functions present. The same applies to the boundary conditions u (0), q (0> and s (0), which also only occur in the form of coefficients, which means that all solutions can ultimately be rewritten to the following general form: x (t) = c1.x (0) + c2.C (k) + c3.R (k) + c4.P (g) + c5.y (0)

Hierbij zijn c1 tot en met c5 functies van de parameters V(i), S(j), M, W, t, x(0) en y(0) staat voor u(0), q(0) of s(0),x(t) en y(t) staat voor u(t), q(t) of s(t).Here c1 to c5 are functions of the parameters V (i), S (j), M, W, t, x (0) and y (0) stands for u (0), q (0) or s ( 0), x (t) and y (t) stands for u (t), q (t) or s (t).

De ongelijkheden die in het bovenstaande zijn aangegeven en bestemdzijn om te bepalen of er van model moet worden gewisseld, kunnen opdezelfde manier worden behandeld en leiden dan ook tot een relatiefeenvoudige vorm.The inequalities noted above and intended to determine whether to change models can be treated in the same way and therefore lead to a relatively simple form.

De consequenties daarvan zijn dat gebruik kan worden gemaakt vantabellen, waarin alle mogelijke waarden voor de genoemde coëfficiënten c1,c2, c3, c4 en c5 kunnen worden ingevoerd. Het op de juiste manieradresseren van deze tabellen leidt dan direct tot een waarde voor debetreffende coëfficiënten. Wordt er bijvoorbeeld van uitgegaan datde index i wordt gekozen met i = 1, 2, ...., 5 en dat j discrete waarden kan aannemen met j = 1, 2, _____ 128 dan moeten er vijfmaal 128 mogelijke waarden per c1, c2, ....c5 in de tabel worden opgeslagen. Deze tabel isvan tevoren te berekenen en functioneert tijdens de feitelijkesimulatieprocessen alleen als een opzoektabel waarin actuele waardenkunnen worden opgezocht, die uitsluitend nog maar vermenigvuldigdbehoeven te worden met x(0), C(k), R(k), P(g) en y(0). Een eenvoudigeoptelling resulteert dan vervolgens in de nieuwe waarden van u(t), q(t) ens(t). Alhoewel er enerzijds extra geheugenruimte nodig is voor het opslaanvan de tabellen is in de praktijk gebleken dat deze geheugenruimte pastbinnen de ruimte die beschikbaar is in de gangbare microcomputers. Detijdwinst die door het gebruik van de tabellen kan worden gerealiseerd endaarmee de verkorting van de periodeduur t zal over het algemeen veelzwaarder wegen dan de eventueel extra benodigde geheugencapaciteit.The consequences of this are that tables can be used, in which all possible values for the mentioned coefficients c1, c2, c3, c4 and c5 can be entered. Correctly addressing these tables then leads directly to a value for the relevant coefficients. For example, if it is assumed that index i is chosen with i = 1, 2, ...., 5 and that j can take discrete values with j = 1, 2, _____ 128 then there should be five times 128 possible values per c1, c2 , .... c5 are stored in the table. This table can be calculated in advance and functions during the actual simulation processes only as a look-up table in which current values can be looked up, which only need to be multiplied by x (0), C (k), R (k), P (g) and y (0). A simple addition then results in the new values of u (t), q (t) and (t). Although additional memory space is required on the one hand for storing the tables, it has been found in practice that this memory space fits within the space available in the usual microcomputers. The time gains that can be realized by using the tables and thus the reduction of the period duration t will generally outweigh any additional memory capacity required.

Claims (3)

1. Werkwijze voor het simuleren van het gedrag van een voertuig onderinvloed van variaties in de bedieningsorganen van het voertuig, waarbijgebruik wordt gemaakt van weergeefmiddelen om de simulatieresultaten aaneen gebruiker te presenteren, met het kenmerk, dat in een mechanisch model van het voertuig onderscheid wordtgemaakt tussen diverse bewegende delen van het voertuig, die elk,onder invloed van de genoemde variaties in de bedieningsorganen, inmindere of meerdere mate gekoppeld kunnen zijn met andere delen vanhet voertuig, respectievelijk met de ondergrond waarover hetvoertuig zich kan bewegen, dat van elk van de genoemde delen in een wiskundig model eendifferentiaal vergelijking wordt opgesteld, waarvan de vorm medeafhangt van de aard van de koppeling tussen het betreffende deel enandere delen van het voertuig, respectievelijk de weg, zodat hetgedrag van de totaliteit van het voertuig op een willekeurig momentbeschreven kan worden door een stelsel van gekoppeldedifferentiaalvergelijkingen, waarbij de sterkte van de koppelingenafhangt van de stand van de bedieningsorganen,en dat tijdens het simuleren van het gedrag van het voertuig debedieningsorganen met voorafbepaalde intervallen worden afgëtast ende verkregen met de stand van deze organen corresponderende waardenworden gebruikt om a) vast te stellen of het stelsel vandifferentiaalvergelijkingen nog steeds actueel is en b) waarden tebepalen voor de ermee corresponderende parameters in het vantoepassing zijnde stelsel, waarna op grond van de gevonden oplossingde genoemde weergeefmiddelen zodanig worden bestuurd, dat de visuelepresentatie van de simulatieresultaten op de weergeefmiddelen wordtaangepast aan de nieuw berekende situatie.Method for simulating the behavior of a vehicle influenced by variations in the controls of the vehicle, using display means to present the simulation results to a user, characterized in that in a mechanical model of the vehicle a distinction is made between various moving parts of the vehicle, each of which, under the influence of the said variations in the controls, may be coupled to a greater or lesser extent with other parts of the vehicle, or with the ground over which the vehicle can move, that of each of the said parts in a mathematical model a differential equation is drawn up, the form of which depends partly on the nature of the coupling between the relevant part and other parts of the vehicle, respectively the road, so that the behavior of the totality of the vehicle can be described at any moment by a system of coupled differential equations, in which the strength of the couplings depends on the position of the controls, and that during the simulation of the behavior of the vehicle the controls are sensed at predetermined intervals and the values obtained corresponding to the position of these controls are used to determine a) or the system of differential equations is still current and b) determine values for the corresponding parameters in the applicable system, after which, based on the solution found, said display means are controlled such that the visual presentation of the simulation results on the display means is adapted to the newly calculated situation. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de genoemdedelen van het voertuig die binnen het mechanische model afzonderlijkworden beschouwd en die in het wiskundige model in de vorm van variabelendeel uitmaken van tenminste een stelsel differentiaalvergelijkingenbestaan uit: het bewegende deel van de aandrijfmotor met het daarmee verbondendeel van de koppeling, het andere deel van de koppeling en de daarmee in vaste relatieverbonden bewegende delen van de versnellingsbak met inbegrip vaneen deel van de synchronisatiemechanismen in deze versnellingsbak, het andere deel van de synchronisatiemechanismen en de daarmeeverbonden bewegende delen van de versnellingsbak, respectievelijkvan het voertuig onderstel.Method according to claim 1, characterized in that the named parts of the vehicle which are considered separately within the mechanical model and which in the mathematical model in the form of variables form part of at least one system of differential equations consist of: the moving part of the drive motor with the related part of the clutch, the other part of the clutch and the parts of the gearbox moving in fixed relationship, including part of the synchronization mechanisms in this gearbox, the other part of the synchronization mechanisms and the parts of the gearbox associated therewith, respectively of the vehicle chassis. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat diedeelberekeningen, die uitgevoerd moeten worden bij het oplossen van hetstelsel vergelijkingen en die resulteren in een waarde, behorend tot eenrelatief beperkte groep van waarden, worden vervangen door een opzoekstapin een tabel, waarbij alle mogelijke waarden behorend tot de genoemdegroep zodanig in deze tabel worden opgeslagen dat deze tabel, geadresseerddoor de discrete gedigitaliseerde waarden van de variabelen, waarmeedeelberekeningen moeten worden uitgevoerd, de juiste uitgangswaardeoplevert.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the partial calculations to be performed in solving the system of equations and resulting in a value belonging to a relatively limited group of values are replaced by a lookup step in a table, wherein all possible values belonging to the said group are stored in this table in such a way that this table, addressed by the discrete digitized values of the variables, for which partial calculations must be performed, yields the correct starting value.
NL8901912A 1989-07-24 1989-07-24 Road vehicle simulator for training or entertainment - uses computer programmed with mechanical model parameters for realism NL8901912A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8901912A NL8901912A (en) 1989-07-24 1989-07-24 Road vehicle simulator for training or entertainment - uses computer programmed with mechanical model parameters for realism

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8901912 1989-07-24
NL8901912A NL8901912A (en) 1989-07-24 1989-07-24 Road vehicle simulator for training or entertainment - uses computer programmed with mechanical model parameters for realism

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8901912A true NL8901912A (en) 1991-02-18

Family

ID=19855095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8901912A NL8901912A (en) 1989-07-24 1989-07-24 Road vehicle simulator for training or entertainment - uses computer programmed with mechanical model parameters for realism

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL8901912A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5366376A (en) * 1992-05-22 1994-11-22 Atari Games Corporation Driver training system and method with performance data feedback
US5618178A (en) * 1992-05-22 1997-04-08 Atari Games Corporation Vehicle simulator with low frequency sound feedback

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5366376A (en) * 1992-05-22 1994-11-22 Atari Games Corporation Driver training system and method with performance data feedback
US5618178A (en) * 1992-05-22 1997-04-08 Atari Games Corporation Vehicle simulator with low frequency sound feedback

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5577913A (en) System and method for driver training with multiple driver competition
US5269687A (en) System and method for recursive driver training
Ropelato et al. Adaptive tutoring on a virtual reality driving simulator
US11037461B2 (en) System, method and apparatus for adaptive driver training
CN109765060A (en) A kind of automatic driving vehicle traffic coordinating virtual test system and method
EP0495083B1 (en) Driver training system
WO2001061672A1 (en) Virtual reality testdrive system
KR100461267B1 (en) Self traning type Real Time Load feel Driving Simulator
JP7103951B2 (en) Vehicle test system, control device for vehicle test system, vehicle test system control method, and program for vehicle test system
CN1260689C (en) Digital simulative automobile driving training and testing system
NL8901912A (en) Road vehicle simulator for training or entertainment - uses computer programmed with mechanical model parameters for realism
JP7064424B2 (en) Driving training system
Iqbal et al. Developing PC-Based Driving Simulator System for Driver Behavior Analysis Research
US11797093B2 (en) Integrating tactile nonvirtual controls in a virtual reality (VR) training simulator
RU114387U1 (en) TRAINING SIMULATOR FOR CAR DRIVING
Tideman et al. Design and evaluation of a virtual gearshift application
KR100438584B1 (en) Automobile simulation apparatus and method using an automobile
JP5182579B2 (en) Motorcycle shift simulator
JP2524740Y2 (en) Simulated driving device
RU2798765C1 (en) Tracked vehicle operator training simulator
Eskandarian et al. Development and verification of a truck driving simulator for driver drowsiness studies
RU2805237C1 (en) Training device for dispensing force on clutch pedal of vehicle at the start of movement
Nellums et al. Part-Task Simulator for Truck Transmission Gear Shifting
RU209021U1 (en) LOAD ASSEMBLY OF THE SIMULATOR FOR LEARNING TO DRIVE A WHEELED VEHICLE
RU24032U1 (en) TRAINING SIMULATOR FOR CAR DRIVING

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed