TWI788959B

TWI788959B - 模擬飛行裝置

Info

Publication number: TWI788959B
Application number: TW110130603A
Authority: TW
Inventors: 簡閣成
Original assignee: 智崴資訊科技股份有限公司
Priority date: 2021-08-19
Filing date: 2021-08-19
Publication date: 2023-01-01
Also published as: TW202309850A

Abstract

一種模擬飛行裝置，設有一具有樞接部的基座，於該基座連接一連桿機構，包括一樞接於該樞接部的抬升結構架，以及一底端樞接於該抬升結構架中間的俯仰結構架，於該抬升結構架與該基座低於該樞接部的位置之間樞接一第一線性致動器，於該俯仰結構架與該基座高於該樞接部的位置之間樞接一第二線性致動器，並於該連桿機構結合一座椅；本發明藉由限制自由度的連桿機構，使第一線性致動器與第二線性致動器能分別提供座椅抬升以及俯仰的自由度，減少彼此的干擾，使模擬飛行裝置的座椅能做出細微且流暢的動作。

Description

模擬飛行裝置

本發明係與致動裝置驅動座椅的機構有關；特別是指一種具有抬升與傾倒動作的模擬飛行裝置。

現有模擬飛行裝置，是在底座單元與座椅之間設置六軸平台模擬傾倒、抬升、翻滾等不同自由度的運動。由於六軸平台的成本較高，且控制較為複雜，市面上陸續可看到減少自由度(例如二軸)的動作平台。

上述減少自由度的飛行體感裝置雖然同樣可帶動座椅動作，配合劇院播放的畫面使乘坐者的位置改變，藉此以體感模擬的方式體驗飛行。但是由於致動器較少，一個致動器通常會控制多個自由度的複合動作，無法驅動座椅進行更細微而流暢的動作。

舉例來說，上述的飛行體感裝置在受抬升或下降同時，可能也會往前或往後進行較大幅度的位移，其動作無法區分為獨立的升降移動或前後移動，不具有獨立自由度為該飛行體感裝置無法提供座椅進行細微動作的原因之一。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種具有至少兩自由度之間干擾較小的連桿機構，藉由連桿機構限制個別自由度的方式，搭配線性的致動器給予穩定的動力輸出，使座椅能被細微且流暢地帶動，達到更佳的飛行體感模擬效果。

緣以達成上述目的，本發明提供一種模擬飛行裝置，包括一基座、一連桿機構、一致動組件，以及一座椅。該基座具有一樞接部；該連桿機構包括一抬升結構架以及一俯仰結構架，該抬升結構架樞接於該樞接部，該俯仰結構架樞接於該抬升結構架；該致動組件包括一第一線性致動器以及一第二線性致動器，該第一線性致動器樞接於該基座低於該樞接部的位置以及該抬升結構架，該第二線性致動器樞接於該基座高於該樞接部的位置以及該俯仰結構架；該座椅用以乘載人體並結合於該連桿機構。

本發明之效果在於，該致動組件驅動該連桿機構，以第一線性致動器驅動該抬升結構架，使該抬升結構架以該樞接部為旋轉中心擺動，帶動該座椅抬升或降低動作；並以第二線性致動器驅動該俯仰結構架，使該俯仰結構架以底端樞接於該抬升結構架處為旋轉中心擺動，帶動該座椅前俯或後仰動作。並且由於該座椅於升降的過程中，前後移動的幅度不易為乘坐者察覺，加上俯仰結構架的動作不會干涉抬升結構架的動作，因此可視為該抬升結構架能獨立地提供該座椅升降動作的自由度。

藉由上述致動組件驅動該連桿機構的動作，使該座椅的運動至少具有獨立的抬升降低與前俯後仰的自由度，加上致動組件是以獨立的線性致動器分別驅動該抬升結構架以及該抬升結構架，動力輸出穩定配合連桿機構至少具有兩互不影響的自由度設計，在驅動該座椅動作時，能使該座椅進行更細微而流暢的動作。此外，本發明該第二線性致動器除了具有驅動該俯仰結構架的功能以外，該第二線性致動器也作為該連桿機構動作時的一部份連桿；藉此，能簡化連桿機構整體的組成而可達到降低成本的效果。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖1至圖6所示，為本發明一較佳實施例之模擬飛行裝置100，包括一基座10、一連桿機構20、一致動組件30，以及一座椅40，其中：

該基座10具有一底板12以及一結合於該底板12上的立柱14，該立柱14前面的下半部連接一內部鏤空的底框體16，該底框體16的底部連接於該底板12上，該底框體16頂部的前端具有一樞接部18。

該連桿機構20包括一抬升結構架22以及一俯仰結構架24，該抬升結構架22是傾斜設置的架體並且後端樞接於該樞接部18，該俯仰結構架24是豎直設置的架體並且底端樞接於該抬升結構架22的中間。

該致動組件30包括一第一線性致動器32以及一第二線性致動器34，該第一線性致動器32是傾斜設置的狀態並且底部穿入該底框體16內，該第一線性致動器32的底端樞接於該基座10前面低於該樞接部18的第一樞接點P1的位置，該第一線性致動器32的頂端樞接於該抬升結構架22的中間；該第二線性致動器34是本質上平置的狀態並且後端樞接於該基座10前面高於該樞接部18的第二樞接點P2的位置，該第二線性致動器34的前端樞接於該俯仰結構架24。

該座椅40具有一底座42以及一連接於該底座42的椅背44，該椅背44結合於該連桿機構20。

上述的模擬飛行裝置100使用時，如圖6至圖7所示，是以第一線性致動器32驅動該抬升結構架22，該抬升結構架22以後端的該樞接部18為旋轉中心上下擺動，使得結合於該連桿機構20的該座椅40進行抬升或降低的運動，且該座椅40在抬升或降低的運動過程中，該座椅40的前後位置變動僅有一微小的水平移動距離W，如此的變化在乘坐者乘坐該座椅40升降的過程中幾乎不會察覺，可視為該抬升結構架22能提供該座椅40獨立升降移動的自由度。此外，該抬升結構架22抬升動作所導致該座椅40的後仰程度亦不明顯，如此小角度的俯仰變化，即使不以該第二線性致動器34前推該俯仰結構架24補償，乘坐於該座椅40的乘坐者也不容易察覺。如圖7至圖9所示，該第二線性致動器34用於驅動該俯仰結構架24，該俯仰結構架24是以與該抬升結構架22中間的連接處為旋轉中心前後擺動，使得結合於該連桿機構20的該座椅40進行前俯或後仰的運動。該第二線性致動器34除了用於驅動該俯仰結構架24以外，在該連桿機構20動作時，亦作為限制該連桿機構20自由度的一部份連桿，簡化該連桿機構20的組成。

上述的連桿機構20透過限制該座椅40活動自由度的構造，以同一連桿機構20的抬升結構架22以及俯仰結構架24的構造，至少提供了抬升降低以及前俯後仰的兩自由度的運動，且各自由度的運動基本上不影響另一自由度的運動。此外，該連桿機構20受動力傳輸穩定的第一線性致動器32以及第二線性致動器34分別驅動各自由度的動作。如此一來，當該連桿機構20受該致動組件30驅動時，能帶動該座椅40進行細微且流暢的運動。並且較佳的，該第一線性致動器32以及該第二線性致動器34分別是伺服電動缸。

以下進一步說明上述一較佳實施例中的該模擬飛行裝置100的詳細構造。如圖3至圖6所示，該連桿機構20進一步包括一前結構架26以及一上臂組件28，該前結構架26是豎直的架體並且位於該俯仰結構架24的前方，該椅背44結合於該前結構架26，該前結構架26樞接於該抬升結構架22的前端；該上臂組件28的前、後兩端分別樞接於該前結構架26以及該俯仰結構架24；較佳的，該上臂組件28包括位於左右兩側的上臂281，並且該連桿機構20的該前結構架26、該上臂組件28、該俯仰結構架24以及至少部分的抬升結構架22形成四連桿的機構。

該抬升結構架22包括兩抬升側臂221以及連接於兩抬升側臂221之間的抬升框體222，該抬升框體222的底部具有一下樞接座223，該兩抬升側臂221的後端分別樞接於該樞接部18的左右兩側，該兩抬升側臂221的前端分別樞接於該前結構架26底部的左右兩側，該第一線性致動器32的頂端樞接於該下樞接座223。該俯仰結構架24包括兩俯仰側臂241以及連接於兩俯仰側臂241之間的俯仰框體242，該俯仰框體242的頂部具有一上樞接座243，該兩俯仰側臂241的底端分別樞接於該兩抬升側臂221的中間，該兩俯仰側臂241的頂端分別樞接於兩上臂281的後端，且兩上臂281的前端分別樞接於該前結構架26頂部的左右兩側，第二線性致動器34的前端樞接於該上樞接座243。

請參看圖6所示，圖中所示為該模擬飛行裝置100處於行程起點的狀態（即座椅40的位置為最低的狀態），這時該第一線性致動器32的伸縮長度為最短的狀態，該第二線性致動器34的伸縮長度則是能使該座椅40保持豎直的長度。當該模擬飛行裝置100處於行程起點時，該第一線性致動器32的軸向與該基座10與其連接處的表面之間具有一第一夾角A1，該第二線性致動器34的軸向與該基座10與其連接處的表面之間具有一第二夾角A2，第二夾角A2大於第一夾角A1。在上述較佳實施例中，第一夾角A1為55度角，第二夾角A2為92度角，第一夾角A1與第二夾角A2的比值為55/92，約為0.6。

在其他的較佳實施例中，該模擬飛行裝置100的第一樞接點P1以及第二樞接點P2的位置，可因應需要的第一夾角A1與第二夾角A2進行調整。例如，想要第一線性致動器32能提供較大的垂直分力，並使得抬升與前傾自由度之間的干擾較小時，可將第一樞接點P1設置於該基座10的位置往下並往接近該座椅40的方向移動，使得第一夾角A1與第二夾角A2的比值小於0.5；當想要第一線性致動器32能提供較大的抬升行程時，則是將第一樞接點P1設置於該基座10的位置往上並往遠離該座椅40的方向移動，使得第一夾角A1與第二夾角A2的比值大於0.5。

在一實施例中，為了避免造成抬升與前傾自由度之間過多的干擾以及為了提供足夠大的抬升行程時，第一夾角A1與第二夾角A2的比值介於0.2與0.8之間。

本發明的連桿機構20除上述能提供該座椅40進行抬升降低與前俯後仰的兩自由度的運動以外，還可提供該座椅40進行第三個自由度的轉動運動。如圖3至圖4所示，該前結構架26具有一轉盤軸承27，該座椅40的椅背44結合於該前結構架26的轉盤軸承27，並且設有一旋轉致動器36結合於該前結構架26，用於驅動該座椅40相對該前結構架26旋轉。較佳的，該轉盤軸承27包括一內圈271固設於該前結構架26的本體，並且設有一外圈272可轉動地環套於該內圈271周圍，將該椅背44固設於該外圈272，該外圈272的周圍具有一齒部273，該旋轉致動器36是伺服馬達並結合一驅動齒輪361，該驅動齒輪361嚙合該齒部273。

如圖10至圖11所示，當該旋轉致動器36用於驅動該轉盤軸承27帶動該座椅40旋轉時，是以驅動齒輪361轉動外圈272的方式，使外圈272相對內圈271同心地旋轉，使得結合於外圈272的該座椅40相對該連桿機構20的前結構架26進行旋轉的運動。該連桿機構20綜合該抬升結構架22提供的抬升降低動作、該俯仰結構架24提供的前俯後仰動作，以及該轉盤軸承27提供的旋轉動作，使該座椅40能以至少三種獨立的自由度，進行於不同高度皆可俯仰或同時旋轉的組合動作，動作細微且流程使該座椅40的乘坐者能體驗極佳的模擬飛行效果。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

［本發明］ 100:模擬飛行裝置 10:基座 12:底板 14:立柱 16:底框體 18:樞接部 20:連桿機構 22:抬升結構架 221:抬升側臂 222:抬升框體 223:下樞接座 24:俯仰結構架 241:俯仰側臂 242:俯仰框體 243:上樞接座 26:前結構架 27:轉盤軸承 271:內圈 272:外圈 273:齒部 28:上臂組件 281:上臂 30:致動組件 32:第一線性致動器 34:第二線性致動器 36:旋轉致動器 361:驅動齒輪 40:座椅 42:底座 44:椅背 W:水平移動距離 P1:第一樞接點 P2:第二樞接點 A1:第一夾角 A2:第二夾角

圖1為本發明一較佳實施例之模擬飛行裝置的立體圖。圖2為本發明上述較佳實施例之另一角度立體圖。圖3為本發明上述較佳實施例移除座椅的部分放大立體圖。圖4為本發明上述較佳實施例之座椅分解的立體圖。圖5為本發明上述較佳實施例之連桿機構的立體圖。圖6為本發明上述較佳實施例之側視圖。圖7為本發明上述較佳實施例之座椅抬升的動作示意圖。圖8為本發明上述較佳實施例之座椅前傾的側視圖。圖9為本發明上述較佳實施例之座椅後仰的側視圖。圖10為本發明上述較佳實施例之前視圖。圖11為本發明上述較佳實施例之座椅旋轉的動作示意圖。

100:模擬飛行裝置

10:基座

20:連桿機構

34:第二線性致動器

40:座椅

42:底座

44:椅背

Claims

一種模擬飛行裝置，包括：一基座，該基座具有一樞接部；一連桿機構，包括一抬升結構架以及一俯仰結構架，該抬升結構架樞接於該樞接部，該俯仰結構架樞接於該抬升結構架；一致動組件，包括一第一線性致動器以及一第二線性致動器，該第一線性致動器樞接於該基座低於該樞接部的位置以及該抬升結構架，該第二線性致動器樞接於該基座高於該樞接部的位置以及該俯仰結構架；以及一座椅，用以乘載人體並結合於該連桿機構，該第一線性致動器驅動該抬升結構架使該座椅抬升或降低，該第二線性致動器驅動該俯仰結構架使該座椅前俯或後仰。
如請求項1所述之模擬飛行裝置，其中該抬升結構架係以後端樞接於該樞接部，該俯仰結構架係以底端樞接於該抬升結構架的中間，該第一線性致動器各以底端以及頂端分別樞接於該基座與該抬升結構架，該第二線性致動器各以後端以及前端分別樞接於該基座以及該俯仰結構架。
一種模擬飛行裝置，包括：一基座，該基座具有一樞接部；一連桿機構，包括一抬升結構架以及一俯仰結構架，該抬升結構架樞接於該樞接部，該俯仰結構架樞接於該抬升結構架；該連桿機構進一步包括一前結構架以及一上臂組件，該前結構架位於該俯仰結構架的前方，該前結構架樞接於該抬升結構架的前端，該上臂組件位於該抬升結構架的上方，該上臂組件的前、後兩端分別樞接於該前結構架以及該俯仰結構架，該前結構架、該上臂組件、該俯仰結構架以及至少部分的該抬升結構架形成四連桿的機構；一致動組件，包括一第一線性致動器以及一第二線性致動器，該第一線性致動器樞接於該基座低於該樞接部的位置以及該抬升結構架，該第二線性致動器樞接於該基座高於該樞接部的位置以及該俯仰結構架；以及一座椅，用以乘載人體並結合於該連桿機構的該前結構架。
如請求項3所述之模擬飛行裝置，其中該抬升結構架包括兩抬升側臂以及連接於兩抬升側臂之間的抬升框體，該抬升框體的底部具有一下樞接座，該兩抬升側臂的後端樞接於該樞接部，該兩抬升側臂的前端樞接於該前結構架的底端，該第一線性致動器的頂端樞接於該下樞接座。
如請求項4所述之模擬飛行裝置，其中該俯仰結構架包括兩俯仰側臂以及連接於兩俯仰側臂之間的俯仰框體，該俯仰框體的頂部具有一上樞接座，該兩俯仰側臂的底端樞接於該兩抬升側臂的中間，該兩俯仰側臂的頂端樞接於該上臂組件的後端，第二線性致動器的前端樞接於該上樞接座。
如請求項3至5中任一項所述之模擬飛行裝置，其中該前結構架具有一轉盤軸承，該座椅結合於該轉盤軸承，設有一旋轉致動器結合於該前結構架，用於驅動該座椅相對該前結構架旋轉。
如請求項6所述之模擬飛行裝置，其中該轉盤軸承包括一內圈以及一可轉動地環套於該內圈的外圈，該內圈固設於該前結構架，該外圈固設於該座椅，該外圈的周圍具有一齒部；該旋轉致動器是伺服馬達並結合一驅動齒輪，該驅動齒輪嚙合該外環的該齒部。
如請求項1至5中任一項所述之模擬飛行裝置，其中該第一線性致動器以及該第二線性致動器分別是伺服電動缸。
如請求項1至5中任一項所述之模擬飛行裝置，其中當該模擬飛行裝置處於行程起點，使該座椅位置為最低的狀態時，該第一線性致動器的軸向與該基座與其連接處的表面之間具有一第一夾角，該第二線性致動器的軸向與該基座與其連接處的表面之間具有一第二夾角，該第二夾角大於該第一夾角。
如請求項9所述之模擬飛行裝置，其中該第一夾角與該第二夾角的比值介於0.2與0.8之間。
如請求項3所述之模擬飛行裝置，其中該抬升結構架係以後端樞接於該樞接部，該俯仰結構架係以底端樞接於該抬升結構架的中間，該第一線性致動器各以底端以及頂端分別樞接於該基座與該抬升結構架，該第二線性致動器各以後端以及前端分別樞接於該基座以及該俯仰結構架。