WO2010092020A1 - RÜCKSTOßIMPULSERZEUGER FÜR EINEN WAFFENSIMULATOR - Google Patents

RÜCKSTOßIMPULSERZEUGER FÜR EINEN WAFFENSIMULATOR Download PDF

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WO2010092020A1
WO2010092020A1 PCT/EP2010/051502 EP2010051502W WO2010092020A1 WO 2010092020 A1 WO2010092020 A1 WO 2010092020A1 EP 2010051502 W EP2010051502 W EP 2010051502W WO 2010092020 A1 WO2010092020 A1 WO 2010092020A1
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WO
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pulse generator
spindle
recoil
generator according
clutch
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Application number
PCT/EP2010/051502
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Markert
Josef Muellner
Björn Bonitz
Original Assignee
E.Sigma Technology Ag
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Publication date
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Priority to CN2010800075690A priority patent/CN102317734A/zh
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A33/00—Adaptations for training; Gun simulators
    • F41A33/06—Recoil simulators

Definitions

  • the present invention relates to a recoil pulse generator for a weapon simulator having a force storage element and a displaceable pulse mass that is displaced from a biased to a relaxed position upon actuation of a trigger element by the force storage element to generate a recoil pulse.
  • the recoil impulse generator can be used to simulate the recoil of a wide variety of weapons.
  • the recoil pulse generator involved here is suitable for handgun simulators.
  • US 2008/0155875 A1 describes a mechanism for recoil pulse generation in a toy weapon.
  • An electric motor drives there via a multi-part reduction gear on a piston of a pneumatic cylinder.
  • the retrieval of a pulse mass is effected in a pneumatic manner.
  • a device for simulating the recoil force of a weapon is known.
  • recoil generating device which transmits an adjustable recoil force on the barrel of the weapon. Due to the size of this device is stationary set up at a shooting range and particularly suitable for coupling to rifles. By acting on the outside of the rifle lever mechanism, the handling properties of the weapon change significantly, so that the shooting simulation only partially corresponds to the actual conditions when using the weapon.
  • DE 103 50 307 A1 shows a simulation device for imitating the semi-automatic and fully automatic function of a firearm.
  • An example arranged in the weapon lock propellant gas tank is connected to a cylinder and drives a valve via a movable piston. Again, the actually achievable recoil forces are much lower than a real firing, as limited propellant gas quantities can not be applied as large forces, such as those resulting from the ignition of a cartridge.
  • EP 1 043 561 A2 describes a weapon simulator which can be used in particular in a main battle tank.
  • a carriage serves to transport a training projectile.
  • the carriage is driven by two parallel spindles.
  • the US 2,472,002 describes a screw and self-holding mechanism that can be used for example in an aircraft machine gun and the re-tensioning of the weapon is used when it comes to a jamming.
  • Mechanism uses a driven by an electric motor spindle, a pulse mass and a coil spring as a force storage element.
  • a coupling is formed by a housing, which introduces running balls in the spindle to experience an axial displacement.
  • the clutch is disengaged when the pulse mass has been moved to the cocked position and engaged when the pulse mass has returned to the relaxed position. Since jamming occur only occasionally, the described mechanism is only the occasional cocking of the weapon, so that the engine is not designed for a permanent operation.
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved recoil pulse generator for a weapons simulator, which generates realistic recoil forces while avoiding the disadvantages of the prior art.
  • the frequent change of propellant cartridges should be avoided.
  • unwanted strong electromagnetic fields are to be avoided, as they are generated by strong electromagnets.
  • Weapon simulator not exceed the dimensions, the weight, balance and shape of a real weapon, in particular a handgun and provide sufficient space for the installation of a target finding or target detection unit despite attachment of the recoil pulse generator.
  • the recoil pulse generator to be universally adaptable to various firearm simulators, so that both pistols, long guns as - A -
  • the recoil pulse generator uses a drive, for example an electric motor, which continuously drives a spindle during a sequence of shots simulating a shot, via which a clutch and a connected pulse mass are moved from the relaxed position to the cocked position, with simultaneous voltage of the energy storage element, which for example can be designed as a trigger spring, pneumatic element, flywheel or the like.
  • a drive for example an electric motor, which continuously drives a spindle during a sequence of shots simulating a shot, via which a clutch and a connected pulse mass are moved from the relaxed position to the cocked position, with simultaneous voltage of the energy storage element, which for example can be designed as a trigger spring, pneumatic element, flywheel or the like.
  • a drive for example an electric motor, which continuously drives a spindle during a sequence of shots simulating a shot, via which a clutch and a connected pulse mass are moved from the relaxed position to the cocked position, with simultaneous voltage of the energy storage element, which for example can be designed
  • the clutch For the displacement of the carriage in the cocked position, the clutch preferably engages rotatably in the coupled state in the spindle, so that it is displaced along the spindle during rotation of the spindle, as is generally known from a linear transmission.
  • the clutch is switched by a disengaging means in a disengaged state.
  • the trigger element which is formed for example by a trigger
  • the force storage element accelerates the carriage and attached thereto, disengaged coupling (together with the pulse mass) preferably against the weft direction. This acceleration and especially the striking of the carriage in the relaxed position, the recoil force simulates realistically.
  • an engagement means is provided which switches the clutch back into the engaged state once the carriage has reached the relaxed position to bring it back into the cocked position in preparation for another shot simulation.
  • the electric motor is preferably a brushless synchronous motor which implements high rotational speeds (approximately 20,000 min "1 to 80,000 min " 1 ).
  • the electric motor may be coupled in a preferred embodiment via a gear to the spindle or act as a gearless direct drive.
  • the transmission is designed for example with a reduction ratio of 2: 1 to 5: 1 and can cause a reversal of the direction of rotation.
  • a relatively high speed of the spindle or a high torque at low speed
  • This time equals the duration of automatic reloading on semi-automatic small arms and should preferably take less than a second.
  • the electric motor is permanently driven according to the invention during a firing sequence, so that the driving forces act on the carriage immediately when the clutch is engaged.
  • This also has the advantage that the starting torque acting inevitably on the handgun simulator, which arises during startup and deceleration of the electric motor, does not occur during the firing sequence or is at least reduced, as a result of which target errors can be avoided or reduced.
  • the same purpose is used in a modified embodiment, a symmetrically constructed coupling, the opposite of two engages the sides in the spindle, so that the resulting moments largely compensate.
  • the speed of the electric motor can be reduced in a particularly preferred embodiment, while the clutch does not engage in the spindle. In this way, the forces occurring and thus the wear can be significantly reduced when engaging under load.
  • an embodiment is expedient which uses two counter-rotating spindles, which simultaneously engage in the coupling. By appropriate threading the axial displacement of the coupling is caused by two threaded spindles, while compensate for the moments occurring.
  • the recoil pulse generator comprises one or more sensors which serve to detect the current position of the carriage or the pulse mass, the clutch and the trigger or the triggering element. By evaluating the sensor signals, the sequence in the recoil pulse generator can be controlled and certain specific firing situations can be simulated, such as, for example, an empty magazine or a loading inhibition.
  • FIG. 1 is a sectional side view of a handgun simulator with a recoil pulse generator according to the invention in a relaxed position;
  • FIG. 2 is a sectional detail view of the recoil pulse generator;
  • FIG. 1 is a sectional side view of a handgun simulator with a recoil pulse generator according to the invention in a relaxed position;
  • FIG. 2 is a sectional detail view of the recoil pulse generator;
  • FIG. 1 is a sectional side view of a handgun simulator with a recoil pulse generator according to the invention in a relaxed position;
  • FIG. 2 is a sectional detail view of the recoil pulse generator;
  • FIG. 1 is a sectional side view of a handgun simulator with a recoil pulse generator according to the invention in a relaxed position;
  • FIG. 2 is a sectional detail view of the recoil pulse generator;
  • FIG. 1 is a sectional side view of a handgun simulator with a recoil pulse generator according to the invention in
  • Fig. 3 is a sectional side view of the handgun simulator with the recoil pulse generator in the cocked position and a perspective detail view of a release angle at the moment of release of the clutch upon actuation of the trigger;
  • Fig. 5 is a sectional view of the coupling.
  • the simulator comprises a pistol housing with a handle 01, in which a magazine shaft is provided. Instead of a conventional cartridge magazine, a simulation magazine 02 is used in the magazine shaft, which contains, for example, an electric accumulator 03 as an energy source. Furthermore, a carriage 04 is provided, which slides on a carriage guide 05 in the weft direction and is part of an impulse mass.
  • the handgun simulator also includes a trigger 06 and a barrel 07. A recoil pulse generator is arranged in the axial direction of the barrel 07.
  • Fig. 2 shows a detailed view of the most important elements of the recoil pulse generator in a sectional view.
  • One as Drive operating electric motor 08 which is operated for example at 50,000 revolutions per minute, is coupled via a gear 09 to a spindle 10, to cause them to rotate.
  • the gear 09 can, for example, realize a sub-reduction ratio of 3: 1, so that the spindle 10 is still operated at high speeds of about 10,000 "1 , but at the same time can apply the required forces in order to tension a release spring 11 acting as a force storage element.
  • the gear 09 realizes a reversal of rotation, which is the
  • An advantage is that the angular momentum generated by the electric motor 08 is largely compensated by the counter-rotational momentum of the gearbox 09 and the spindle 10 relative to the axial orientation of the handgun simulator. On an angular momentum compensation can be omitted if the moving masses are small relative to the total mass of the simulation weapon.
  • the release spring 11 is designed in the illustrated embodiment as a helical spring which extends around the spindle 10 and extends between the gear 09 and a clutch 12.
  • Other power storage elements can also be used.
  • modified combinations of drive and storage element can be used, such as a direct drive, a pneumatic
  • the carriage 04 is fixed, so that it is moved with an axial displacement of the clutch 12 with.
  • the end facing away from the gear 09 of the spindle 10 is mounted in a housing-fixed spindle bearing 13. 1 and 2, the clutch 12 and the attached carriage 04 is in a relaxed position I, in which the clutch 12 is removed from the gear 09 and the trigger spring 11 is largely relaxed.
  • Fig. 2 shows the coupling 12 in the engaged state in which a plurality of balls 14 engage in the spindle 10.
  • modified engagement elements such as e.g. Cone or pins are used.
  • the spindle 10 is rotated, this leads to an axial movement of the clutch 12 in the direction of the gear 09.
  • the release spring 11 is compressed and the carriage 04 moved to a cocked position II (Fig. 3).
  • a first sensor 15 is determined whether the clutch 12 has moved away from the cocked position. If this can be determined, the electric motor 08 is put into operation to drive the spindle 10 and to move the clutch 12 with the coupled pulse mass again in the cocked position.
  • the electric motor for this can be activated from an idle state or an idle state and put into a full load state.
  • a high firing frequency (cadence)
  • the full load condition is then reached faster by increasing the speed, especially during the period in which the carriage is thrown back from the cocked position to the relaxed position becomes.
  • the engine speed can be further throttled or the engine is completely switched off.
  • the clutch 12 is designed so that it automatically engages as soon as the relaxed position I is reached. The easiest way to do this via mechanical coupling means which act on the stop of the clutch in the relaxed position on this, to cause the engagement of the balls 14 in the spindle 10. The coupling will be described in detail below with reference to FIG. 5.
  • a second sensor 16 generates a second sensor signal as soon as the carriage 04 has arrived in the cocked position II and thus the release spring 11 is tensioned.
  • the clutch 12 is disengaged, so that the engine and the spindle can continue to rotate at idle, without any further axial displacement of the clutch and the attached carriage takes place.
  • the disengagement can be achieved by reaching the tensioned position by a mechanical action of a disengaging means on the clutch or caused by an actuator in response to the second sensor signal.
  • By disengaging the taut state of the weapon simulator can be maintained until the next triggering (firing).
  • the drive can continue to run (possibly at a reduced speed) to allow a renewed cocking after firing very quickly. As a result, both single-fire and continuous fire with extremely high cadence can be simulated.
  • Fig. 3 shows the handgun simulator with the recoil pulse generator in the cocked position II at the moment of actuation of the trigger 06 (Fig. A).
  • the operation of the trigger two arranged laterally of the clutch release angle 17 is pivoted to release the previously blocked by this trigger angle clutch 12 (instead of the trigger angle can also be a pawl or a similar element can be used).
  • the release spring 11 can relax and the clutch is axially accelerated with the carriage 04 against the firing direction until the carriage strikes in the relaxed position I.
  • the release of the trigger spring 11, the pulse triggered by the striking of the moving masses and the acceleration of the carriage forward by immediate re-tensioning of the trigger spring 11 simulate the recoil during the firing.
  • a carriage-catching lever 19 is shown in an activated position in which the adjustment of the trigger angle 17 to release the clutch 12 is prevented.
  • the sensor signal signals the delivery of the simulated shot.
  • a control unit (not shown) can evaluate the third sensor signal, for example to count the number of shots fired and to activate a catch lever actuator 21 when the magazine is "emptied."
  • the catch lever actuator 21 pivots the slide catch lever 19, which engages in the slide that the latter remains in the relaxed position I with respect to the coupling position
  • the release spring is tensioned, even if the carriage remains in the relaxed position
  • the force-storing element itself is in a tensioned position
  • the carriage catch lever 19 can only be actuated by manual actuation bring back to its rest position.
  • a fourth sensor (not shown) can be arranged, which is already the start phase of a Shot triggering detected, for example, by the deflection of the trigger is detected, even before the pressure point of the trigger is exceeded and the shot is fired.
  • the fourth sensor signal indicates that the firing is imminent.
  • the electric motor can thus be brought early into the full load state in order to realize even higher cadences.
  • the embodiment shown in Fig. 1 further has a barrier, in particular a pawl actuator 22, which can be activated by a supervisor during use of the handgun simulator.
  • the pawl actuator 22 actuates a pawl which prevents the trip angles 17 from releasing the clutch 12 in the cocked position II. In this way, a jam can simulate.
  • the control signal for the pawl actuator 22 may, for example, be transmitted via a wireless communication link from an external control unit to the handheld weapon simulator.
  • a modified mechanism can be used as a lock.
  • a modified locking mechanism is detected for example by a sensor which controls an actuator. This also allows the behavior of the trigger to be adapted to different simulators or states. Such a mechanical decoupling of the trigger also prevents unwanted self-release, which may otherwise occur in shock.
  • Fig. 5 shows an embodiment of the coupling 12 in a sectional view in detail.
  • the coupling 12 has a coupling housing 25 in which an axially displaceable coupling group 26 is inserted.
  • the clutch engages in the engaged state with balls 14 in the spindle 10 a.
  • the relaxed position I directed side 27 of the dome group proposes a stop
  • the coupling for this purpose preferably comprises a plurality of groups of balls 14, as shown in Fig. 5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rückstoßimpulserzeuger für einen Waffensimulator mit einem Kraftspeicherelement (11) und einer verschiebbaren Impulsmasse (04), die beim Betätigen eines Auslöseelements (06) von einer gespannten in eine entspannte Position verschoben wird, um einen Rückstoßimpuls zu simulieren. Der Rückstoßimpulserzeuger umfasst einen Antrieb (08), der während einer mehrere Schüsse simulierenden Schussfolge eine Spindel (10) ununterbrochen antreibt; eine mit der Impulsmasse (04) und dem Kraftspeicherelement (11) verbundene Kupplung (12), die in einem eingekuppelten Zustand in die Spindel (10) eingreift durch Drehung der Spindel (10) längs dieser verschoben wird, um entgegen der vom Kraftspeicherelement (11) aufgebrachten Kraft die Impulsmasse (04) in die gespannte Position zu bringen; ein Auskuppelmittel, welches die Kupplung (12) in einen ausgekuppelten Zustand schaltet, wenn die Impulsmasse (04) die gespannte Position erreicht hat; und ein Einkuppelmittel, welches die Kupplung (12) in den eingekuppelten Zustand schaltet, wenn die Impulsmasse (04) die entspannte Position erreicht hat.

Description

Rückstoßimpulserzeuger für einen Waffensimulator
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rückstoßimpulserzeuger für einen Waffensimulator mit einem Kraftspeicherelement und einer verschiebbaren Impulsmasse, die beim Betätigen eines Auslöseelements durch das Kraftspeicherelement von einer gespannten in eine entspannte Position verschoben wird, um einen Rückstoßimpuls zu erzeugen. Generell kann mit dem Rückstoßimpulserzeuger der Rückstoß unterschiedlichster Waffen simuliert werden. Bevorzugt eignet sich der hier betroffene Rückstoßimpulserzeuger für Handfeuerwaffensimulatoren.
Die US 2008/0155875 Al beschreibt einen Mechanismus für die Rückstoßimpulserzeugung in einer Spielzeugwaffe. Ein Elektromotor treibt dort über ein mehrteiliges Untersetzungsgetriebe einen Kolben eines Druckluftzylinders an. Die Rückholung einer Impulsmasse wird auf pneumatische Weise bewirkt.
Aus der DE 27 26 396 C2 ist eine Vorrichtung zur Simulierung der Rückstoßkraft einer Waffe bekannt. Dafür ist eine baulich von der Waffe getrennte Rückstoßerzeugungseinrichtung vorgesehen, die eine einstellbare Rückstoßkraft auf den Lauf der Waffe überträgt. Aufgrund der Baugröße ist diese Vorrichtung stationär an einem Schießstand aufzustellen und insbesondere für die Ankopplung an Gewehre geeignet. Durch den von außen auf das Gewehr einwirkenden Hebelmechanismus verändern sich die Handhabungseigenschaften der Waffe erheblich, so dass die Schießsimulation nur teilweise den tatsächlichen Gegebenheiten beim Gebrauch der Waffe entspricht.
Die DE 36 31 262 Al beschreibt eine Vorrichtung zur Schusssimulation für eine Handfeuerwaffe. In dem Handfeuerwaffen- simulator wird dazu das Verschlussstück durch elektro-magneti- sche oder gasdruckbetätigte Antriebsmittel gegen die Kraft der Schließfeder in die Öffnungsstellung bewegt. In dieser Konstellation müssen entweder starke Antriebselemente verwendet werden oder die erzeugbare Rückstoßkraft ist zu gering. Für die Erzeugung großer Rückstoßsimulationskräfte würde ein sehr starker Elektromagnet benötigt werden, der baulich in Handfeuerwaffen kaum unterzubringen ist und der außerdem einen großen Energieverbrauch hat. Wenn stattdessen eine Gasdruck- patrone als Antriebsmittel verwendet wird, müsste diese bei Bereitstellung realistischer Kräfte häufig ausgetauscht werden. Die Anbringung einer Gasdruckpatrone im vorderen Bereich des Laufes der Handfeuerwaffe, wie es in der Druckschrift vorgeschlagen wird, verhindert außerdem die gleichzei- tige Anordnung eines Zielsystems im vorderen Laufabschnitt, der für einen vollständigen Handfeuerwaffensimulator ebenfalls benötigt wird.
Die DE 103 50 307 Al zeigt ein Simulationsgerät zur Nachahmung der halb- und vollautomatischen Funktion einer Schusswaffe.
Ein beispielsweise im Waffenverschluss angeordneter Treibgasbehälter ist mit einem Zylinder verbunden und treibt über ein Ventil einen beweglichen Kolben an. Auch hier sind die tatsächlich erzielbaren Rückstoßkräfte wesentlich geringer als bei einer echten Schussabgabe, da durch beschränkte Treibgasmengen nicht so große Kräfte aufgebracht werden können, wie sie bei der Zündung einer Patrone entstehen.
In der EP 1 043 561 A2 ist ein Waffensimulator beschrieben, der insbesondere in einem Kampfpanzer eingesetzt werden kann. Ein Schlitten dient dabei dem Transport eines Übungsgeschosses. Der Schlitten wird von zwei parallelen Spindeln angetrieben . Die US 2,472,002 beschreibt einen Schraub- und Selbsthaltemechanismus, der beispielsweise in einem Flugzeug-Maschinengewehr zum Einsatz kommen kann und dem erneuten Spannen der Waffe dient, wenn es zu einer Ladehemmung gekommen ist. Der
Mechanismus verwendet eine von einem Elektromotor angetriebene Spindel, eine Impulsmasse und eine Schraubenfeder als Kraftspeicherelement. Eine Kupplung wird durch ein Gehäuse gebildet, welches Laufkugeln in die Spindel einbringt, um eine axiale Verschiebung zu erfahren. Die Kupplung wird ausgekuppelt, wenn die Impulsmasse in die gespannte Position verfahren wurde, und eingekuppelt, wenn die Impulsmasse in die entspannte Position zurück gekehrt ist. Da Ladehemmungen nur gelegentlich auftreten, dient der beschriebene Mechanismus nur dem gelegentlichen Spannen der Waffe, sodass auch der Motor nicht für einen dauerhaften Betrieb ausgelegt ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen verbesserten Rückstoßimpulserzeuger für einen Waffen- Simulator bereit zu stellen, welcher realitätsnahe Rückstoßkräfte erzeugt und gleichzeitig die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll der häufige Wechsel von Treibgaspatronen vermieden werden. Ebenso sind unerwünschte starke elektromagnetische Felder zu vermeiden, wie sie durch starke Elektromagneten erzeugt werden. Außerdem soll der
Waffensimulator die Abmessungen, das Gewicht, Balance und Form einer echten Waffe, insbesondere einer Handfeuerwaffe nicht überschreiten und trotz Anbringung des Rückstoßimpulserzeugers ausreichend Platz für die Montage einer Zielfindungs- oder Zielerfassungseinheit bieten. Schließlich soll der Rückstoßimpulserzeuger an verschiedene Feuerwaffensimulatoren universell anpassbar sein, so dass sowohl Pistolen, Langwaffen als - A -
auch sonstige einen Rückstoß erzeugende Waffen damit ausgerüstet werden können.
Die genannte Aufgabe wird durch einen Rückstoßimpulserzeuger für einen Waffensimulator mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen erfüllt.
Erfindungsgemäß verwendet der Rückstoßimpulserzeuger einen Antrieb, beispielsweise einen Elektromotor, der während einer mehrere Schüsse simulierenden Schussfolge eine Spindel ununterbrochen antreibt, über welche eine Kupplung sowie eine angebundene Impulsmasse von der entspannten Position in die gespannte Position bewegt werden, unter gleichzeitiger Spannung des Kraftspeicherelements, welches beispielsweise als Auslösefeder, pneumatisches Element, Schwungrad oder dergleichen ausgebildet sein kann. Nachfolgend wird als ein typisches Beispiel für eine Impulsmasse ein Schlitten einer Handfeuerwaffe betrachtet, welcher gemeinsam mit der Kupplung die bewegte Masse darstellt, die den simulierten Rückstoßimpuls generiert. In anderen Ausführungsformen können andere Bauteile die Impulsmasse bilden. Für die Verschiebung des Schlittens in die gespannte Position greift die Kupplung im eingekuppelten Zustand vorzugsweise drehbeweglich in die Spindel ein, so dass sie bei Drehung der Spindel entlang dieser verschoben wird, wie dies generell von einem Lineargetriebe bekannt ist. Sobald der Schlitten die gespannte Position erreicht hat, wird die Kupplung durch ein Auskuppelmittel in einen ausgekuppelten Zustand geschaltet. Beim Betätigen des Auslöseelements, welches beispielsweise durch einen Abzug gebildet ist, beschleunigt das Kraftspeicherelement den Schlitten und die daran angebrachte, ausgekuppelte Kupplung (gemeinsam mit der Impulsmasse) vorzugsweise entgegen der Schussrichtung. Diese Beschleunigung und insbesondere das Anschlagen des Schlittens in der entspannten Position simulieren die Rückstoßkraft realitätsnah. Schließlich ist ein Einkuppelmittel vorhanden, welches die Kupplung wieder in den eingekuppelten Zustand schaltet, sobald der Schlitten die entspannte Position erreicht hat, um diesen erneut in die gespannte Position zu bringen, zur Vorbereitung einer weiteren Schusssimulation.
Bei dem Elektromotor handelt es sich vorzugsweise um einen bürstenlosen Synchronmotor, der hohe Drehzahlen (ca. 20.000 min"1 bis 80.000 min"1) realisiert. Der Elektromotor kann in einer bevorzugten Ausführungsform über ein Getriebe an die Spindel gekoppelt sein oder auch als getriebeloser Direktantrieb agieren. Das Getriebe ist beispielsweise mit einem Untersetzungsverhältnis von 2:1 bis 5:1 ausgeführt und kann eine Drehrichtungsumkehr bewirken. Von Bedeutung ist es, dass eine relativ hohe Drehzahl der Spindel (bzw. ein hohes Drehmoment bei kleinerer Drehzahl) erreicht wird, um den Schlitten in kurzer Zeit von der entspannten in die gespannte Position zu bringen. Diese Zeit entspricht der Dauer des automatischen Nachladens bei halbautomatischen Handfeuerwaffen und sollte vorzugsweise weniger als eine Sekunde in Anspruch nehmen. Um solche schnellen Nachladezeiten zu simulieren wird der Elektromotor während einer Schussfolge erfindungsgemäß dauerhaft angetrieben, sodass beim Einkuppeln der Kupplung sofort die Antriebskräfte auf den Schlitten wirken. Dies hat außerdem den Vorteil, dass das zwangsläufig auf den Handfeuerwaffensimulator wirkende Anlaufdrehmoment, welches beim Anlaufen und Abbremsen des Elektromotors entsteht, während der Schussfolge nicht mehr auftritt oder zumindest verkleinert ist, wodurch sich Zielfehler vermeiden oder reduzieren lassen. Demselben Zweck dient bei einer abgewandelten Ausführungsform eine symmetrisch aufgebaute Kupplung, die von zwei gegenüberliegen- den Seiten in die Spindel eingreift, sodass sich die dadurch auftretenden Momente weitgehend kompensieren.
Die Drehzahl des Elektromotors kann bei einer besonders bevor- zugten Ausführungsform reduziert werden, während die Kupplung nicht in die Spindel eingreift. Auf diese Weise lassen sich bei Einkuppeln unter Last die auftretenden Kräfte und damit der Verschleiß deutlich reduzieren.
Ebenso ist eine Ausführungsform zweckmäßig, die zwei gegenläufig drehende Spindeln verwendet, welche gleichzeitig in die Kupplung eingreifen. Durch entsprechende Gewindegestaltung wird die axiale Verschiebung der Kupplung von beiden Gewindespindeln hervorgerufen, während sich die auftretenden Momente kompensieren.
Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform umfasst der Rückstoßimpulserzeuger einen oder mehrere Sensoren, welche der Erfassung der aktuellen Lage des Schlittens bzw. der Impuls- masse, der Kupplung und des Abzugs bzw. des Auslöseelements dienen. Durch Auswertung der Sensorsignale kann der Ablauf im Rückstoßimpulserzeuger gesteuert werden und es lassen sich bestimmte besondere Schießsituationen simulieren, wie beispielsweise ein leeres Magazin oder eine Ladehemmung.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückstoßimpulserzeugers, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1: eine geschnittene Seitenansicht eines Handfeuerwaffensimulators mit einem erfindungsgemäßen Rückstoßimpulserzeuger in einer entspannten Position; Fig. 2: eine geschnittene Detailansicht des Rückstoßimpulserzeugers ;
Fig. 3: eine geschnittene Seitenansicht des Handfeuerwaffensimulators mit dem Rückstoßimpulserzeuger in gespannter Position sowie eine perspektivische Detailansicht eines Auslösewinkels im Moment der Freigabe der Kupplung bei Betätigung des Abzugs;
Fig. 4: eine Detailansicht mit einem Schlittenfanghebel in aktivierter Stellung;
Fig. 5 eine Schnittansicht der Kupplung.
Fig. 1 zeigt in einer Schnittansicht einen Handwaffenfeuersi- mulator, der in Formgebung und Abmessung möglichst präzise einer echten Handfeuerwaffe (hier einer Pistole) nachgebildet ist, um die Simulation realitätsnah gestalten zu können. Der Simulator umfasst ein Pistolengehäuse mit einem Handgriff 01, in welchem ein Magazinschacht vorgesehen ist. Anstelle eines gewöhnlichen Patronenmagazins ist im Magazinschacht ein Simulationsmagazin 02 eingesetzt, welches beispielsweise einen elektrischen Akkumulator 03 als Energiequelle enthält. Weiterhin ist ein Schlitten 04 vorgesehen, der auf einer Schlittenführung 05 in Schussrichtung gleitet und Teil einer Impulsmasse ist. Der Handfeuerwaffensimulator umfasst darüber hinaus einen Abzug 06 und einen Lauf 07. Ein Rückstoßimpulserzeuger ist in axialer Richtung der Laufs 07 angeordnet.
Fig. 2 zeigt eine Detaildarstellung der wichtigsten Elemente des Rückstoßimpulserzeugers in einer Schnittansicht. Ein als Antrieb arbeitender Elektromotor 08, der beispielsweise mit 50.000 Umdrehungen pro Minute betrieben wird, ist über ein Getriebe 09 an eine Spindel 10 gekoppelt, um diese zur Drehung zu veranlassen. Das Getriebe 09 kann beispielsweise ein Unter- Setzungsverhältnis von 3:1 realisieren, sodass die Spindel 10 noch immer mit hohen Drehzahlen von etwa 10.000"1 betrieben wird, gleichzeitig aber die erforderlichen Kräfte aufbringen kann, um eine als Kraftspeicherelement wirkende Auslösefeder 11 zu spannen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform reali- siert das Getriebe 09 eine Drehrichtungsumkehr, was den
Vorteil mit sich bringt, dass der vom Elektromotor 08 erzeugte Drehimpuls bezogen auf die axiale Ausrichtung des Handfeuerwaffensimulators weitgehend durch den gegensinnigen Drehimpuls des Getriebes 09 und der Spindel 10 kompensiert wird. Auf eine Drehimpulskompensation kann verzichtet werden, wenn die bewegten Massen relativ zur Gesamtmasse der Simulationswaffe klein sind.
Die Auslösefeder 11 ist in der dargestellten Ausführungsform als Schraubenfeder ausgeführt, die sich um die Spindel 10 erstreckt und zwischen dem Getriebe 09 und einer Kupplung 12 verläuft. Andere Kraftspeicherelemente können ebenfalls genutzt werden. In anderen Ausführungen können veränderte Kombinationen aus Antrieb und Speicherelement genutzt werden, wie beispielsweise eine Direktantrieb, ein pneumatischer
Antrieb oder ein Elektromagnet mit Kondensator oder Speicherspule .
An der Kupplung 12 ist der Schlitten 04 befestigt, sodass dieser bei einer axialen Verschiebung der Kupplung 12 mit bewegt wird. Das vom Getriebe 09 abgewandte Ende der Spindel 10 ist in einem gehäusefesten Spindellager 13 gelagert. In den Fig. 1 und 2 befindet sich die Kupplung 12 und der daran angebrachte Schlitten 04 in einer entspannten Position I, in welcher die Kupplung 12 vom Getriebe 09 entfernt ist und die Auslösefeder 11 weitgehend entspannt ist.
Fig. 2 zeigt die Kupplung 12 im eingekuppelten Zustand, in welchem mehrere Kugeln 14 in die Spindel 10 eingreifen. Anstelle der Kugeln 14 können abgewandelte Eingriffelemente wie z.B. Kegel oder Stifte verwendet werden. Wenn die Spindel 10 in Drehung versetzt wird, führt dies zu einer axialen Bewegung der Kupplung 12 in Richtung zum Getriebe 09. Dadurch wird die Auslösefeder 11 komprimiert und der Schlitten 04 in eine gespannte Position II verfahren (Fig. 3) .
Beispielsweise durch einen ersten Sensor 15 wird ermittelt, ob sich die Kupplung 12 aus der gespannten Position weg bewegt hat. Kann dies festgestellt werden, wird der Elektromotor 08 in Betrieb gesetzt, um die Spindel 10 anzutreiben und die Kupplung 12 mit der angekoppelten Impulsmasse erneut in die gespannte Position zu verfahren. Damit wird eine Beschleunigung des Bewegungsablaufs erreicht, da der Motor schon beschleunigt wird, während die Impulsmasse noch in Richtung der entspannten Position verfährt, zur Erreichung einer hohen Kadenz. Abhängig von der Steuerung kann der Elektromotor dafür aus einem Ruhezustand oder einem Leerlaufzustand aktiviert und in einen Volllastzustand versetzt werden. Um eine hohe Schussfrequenz (Kadenz) zu ermöglichen ist es zweckmäßig, den Elektromotor nach dem Auskuppeln der Kupplung nicht abzuschalten sondern nur seine Drehzahl zu reduzieren und ihn damit in einen Leerlaufzustand zu versetzen. Der Volllastzustand wird durch Erhöhung der Drehzahl dann schneller erreicht, insbesondere noch während der Zeitspanne, in welcher der Schlitten von der gespannten in die entspannte Position zurück geschleudert wird. Bei geringer Kadenz kann die Motordrehzahl weiter gedrosselt werden oder der Motor wird ganz abgeschaltet.
Die Kupplung 12 ist so gestaltet, dass sie automatisch in Eingriff gelangt, sobald die entspannte Position I erreicht ist. Am einfachsten geschieht dies über mechanische Einkuppelmittel, die beim Anschlag der Kupplung in der entspannten Position auf diese einwirken, um das Einkuppeln der Kugeln 14 in die Spindel 10 zu bewirken. Die Kupplung wird weiter unten detailliert in Bezug auf Fig. 5 beschrieben.
Ein zweiter Sensor 16 generiert ein zweites Sensorsignal, sobald der Schlitten 04 in der gespannten Position II angekommen ist und damit die Auslösefeder 11 gespannt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kupplung 12 ausgekuppelt, sodass der Motor und die Spindel im Leerlauf weiter drehen können, ohne dass eine weitere axiale Verschiebung der Kupplung und des daran angebrachten Schlittens erfolgt. Das Auskuppeln kann bei Erreichen der gespannten Position durch eine mechanische Einwirkung eines Auskuppelmittels auf die Kupplung realisiert werden oder in Reaktion auf das zweite Sensorsignal durch einen Aktor veranlasst werden. Durch das Auskuppeln kann der gespannte Zustand des Waffensimulators beibehalten werden bis zum nächsten Auslösen (Schussabgabe) . Gleichzeitig kann der Antrieb weiterlaufen (ggf. mit verminderter Drehzahl), um ein erneutes Spannen nach der Schussabgabe sehr schnell zu ermöglichen. Dadurch können sowohl Einzelfeuer als auch Dauerfeuer mit extrem hoher Kadenz simuliert werden.
Fig. 3 zeigt den Handfeuerwaffensimulator mit dem Rückstoßimpulserzeuger in der gespannten Position II im Moment des Betätigens des Abzugs 06 (Abb. a) . Wie aus der Detailansicht (Abb. b) erkennbar ist, werden durch die Betätigung des Abzugs zwei seitlich der Kupplung angeordnete Auslösewinkel 17 verschwenkt, um die zuvor durch diese Auslösewinkel blockierte Kupplung 12 freizugeben (anstelle der Auslösewinkel kann auch eine Sperrklinke oder ein ähnliches Element verwendet werden) . Dadurch kann sich die Auslösefeder 11 entspannen und die Kupplung wird mit dem Schlitten 04 entgegen der Schussrichtung axial beschleunigt, bis der Schlitten in der entspannten Position I anschlägt. Das Entspannen der Auslösefeder 11, der durch das Anschlagen der bewegten Massen ausgelöste Impuls und das Beschleunigen des Schlittens nach vorn durch sofortiges erneutes Spannen der Auslösefeder 11 simulieren den Rückstoß bei der Schussabgabe.
In der in Fig. 4 gezeigten Detailansicht ist ein Schlitten- fanghebel 19 in einer aktivierten Position gezeigt, in welcher die Verstellung der Auslösewinkel 17 zur Freigabe der Kupplung 12 verhindert wird. In der Nähe des Abzugs 06 ist dafür ein dritter Sensor 20 (Fig. 1) angebracht, dessen Sensorsignal die Abgabe des simulierten Schusses signalisiert. Eine Steuerein- heit (nicht dargestellt) kann das dritte Sensorsignal auswerten, beispielsweise um die Anzahl der ausgelösten Schüsse zu zählen und bei „geleertem" Magazin einen Fanghebelaktor 21 zu aktivieren. Der Fanghebelaktor 21 verschwenkt den Schlittenfanghebel 19, welcher in den Schlitten eingreift, so dass dieser in der entspannten Position I verbleibt, bezogen auf die Kupplungsposition. Die Auslösefeder wird gespannt, auch wenn der Schlitten in der entspannten Position verbleibt. Das Kraftspeicherelement selbst befindet sich in einer gespannten Position. Der Schlittenfanghebel 19 lässt sich nur durch manu- elles Betätigen in seine Ruhelage zurück bringen.
Am Abzug 06 kann weiterhin ein vierter Sensor (nicht dargestellt) angeordnet sein, der bereits die Startphase einer Schussauslösung detektiert, beispielsweise indem das Abkrümmen des Abzugs erfasst wird, noch bevor der Druckpunkt des Abzugs überschritten und der Schuss ausgelöst wird. Das vierte Sensorsignal signalisiert, dass die Schussabgabe unmittelbar bevorsteht. Beispielsweise kann der Elektromotor damit frühzeitig in den Volllastzustand gebracht werden, um noch höhere Kadenzen realisieren zu können.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform besitzt weiterhin eine Sperre, insbesondere einen Sperrklinkenaktor 22, welcher von einer Aufsichtsperson während der Benutzung des Handfeuerwaffensimulators aktiviert werden kann. Der Sperrklinkenaktor 22 betätigt eine Sperrklinke, welche die Auslösewinkel 17 daran hindert, die Kupplung 12 in der gespannten Position II freizugeben. Auf diese Weise lässt sich eine Ladehemmung simulieren. Das Steuersignal für den Sperrklinkenaktor 22 kann beispielsweise über eine drahtlose Kommunikationsverbindung von einer externen Steuereinheit an den Handwaffensimulator übermittelt werden.
Generell kann auch ein abgewandelter Mechanismus als Sperre verwendet werden. Ein solcher abgewandelter Sperrmechanismus wird beispielsweise durch einen Sensor detektiert, welcher eine Aktor steuert. Dies gestattet auch, das Verhalten des Abzugs an unterschiedliche Simulatoren oder Zustände anzupassen. Eine solche mechanische Entkopplung des Abzugs verhindert auch eine ungewollte Selbstauslösung, die bei Erschütterungen andernfalls auftreten kann.
Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, verbleibt aufgrund des kompakten Aufbaus des Rückstoßimpulserzeugers im vorderen Abschnitt des Laufs 7 ausreichend Bauraum, um dort eine Ziel- erfassungseinheit 23 zu montieren, deren Einzelheiten für die Rückstoßimpulserzeugung aber nicht von Bedeutung sind.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Kupplung 12 in einer Schnittansicht im Detail. Die Kupplung 12 besitzt ein Kupplungsgehäuse 25, in welchem eine axial verschiebbare Kuppelgruppe 26 eingesetzt ist. Wie bereits oben erwähnt, greift die Kupplung im eingekuppelten Zustand mit Kugeln 14 in die Spindel 10 ein. Dazu schlägt die zur entspannten Position I gerichtete Seite 27 der Kuppelgruppe an einen Anschlag
(Einkuppelmittel) in dieser entspannten Position II an, sodass die Kuppelgruppe 26 axial verschoben wird. Dies bewirkt eine Verschiebung von beispielsweise acht Betätigungsstiften 28, die parallel zur Spindel 10 umfangsverteilt in der Kupplung angeordnet sind. Dadurch werden die Kugeln 14 in die Wendelnut der Spindel 10 gepresst, womit die Kupplung in den eingekuppelten Zustand versetzt und von der sich drehenden Spindel zu einer axialen Bewegung veranlasst wird. Sobald die Kupplung 12 in der gespannten Position II angekommen ist, schlägt sie mit der dieser zugewandten Seite 29 der Kuppelgruppe 26 wiederum an einem Anschlag (Auskuppelmittel) an. Die Betätigungsstifte 28 werden entgegengesetzt verschoben, sodass die Kugeln 14 die Wendelnut der Spindel 10 verlassen und die Kupplung in den ausgekuppelten Zustand versetzt wird. Ein wichtiger Vorteil der Kupplung besteht in der Möglichkeit des Einkuppeins bei unter Volllast drehender Spindel, womit eine hohe Kadenz unterstützt wird.
Um die den Verschleiß beschleunigenden Abnutzungen der Kupp- lung klein zu halten, ist es besonders zweckmäßig, mehrere Kugeln 14 in der Kupplung anzuordnen, die beim Einkuppeln gleichzeitig in die Spindel 10 eingreifen. Die Kupplung umfasst dazu vorzugsweise mehrere Gruppen aus Kugeln 14, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.
Eine weitere Maßnahme für einen schnellen aber verschleißarmen Eingriff der Kupplung besteht in einem gezielt eingebauten
Lagerspiel, welches eine axiale Verschiebung der Spindel 10, vorzugsweise im Bereich von 1/2 bis 1 Steigung der Wendelnut zulässt. Wenn die Kugeln 14 im Moment des Einkuppeins nicht in das Tal der Wendelnut fallen sondern beispielsweise auf die nach Außen zeigende Stirnfläche der Flanke auftreffen, kann die Spindel 10 aufgrund des Spiels axial ausweichen, sodass der optimale Eingriff der Kupplung schnellstens hergestellt wird. Dies dient auch der Beschleunigung des Kupplungsvorgangs. Die Spindel kann nach dem Auskuppeln von einer Feder in eine axiale Ausgangslage zurück bewegt werden.
Bezugszeichenliste :
01 Handgriff
02 Simulationsmagazin 03 elektrischer Akkumulator
04 Schlitten
05 Schlittenführung 06 Abzug
07 Lauf 08 Elektromotor
09 Getriebe
10 Spindel
11 Auslösefeder
12 Kupplung 13 Spindellager
14 Kugeln
15 erster Sensor
16 zweiter Sensor
17 Auslösewinkel 18
19 Schlittenfanghebel
20 dritter Sensor
21 Fanghebelaktor
22 Sperrklinkenaktor 23 Zielerfassungseinheit 24
25 Kupplungsgehäuse
26 Kuppelgruppe
27 zur entspannten Position gerichtete Seite der Kuppelgruppe
28 Betätigungsstifte
29 zur gespannten Position gerichtete Seite der Kuppelgruppe

Claims

Patentansprüche
1. Rückstoßimpulserzeuger für einen Waffensimulator mit einem Kraftspeicherelement (11) und einer verschiebbaren Impulsmasse (04), die beim Betätigen eines Auslöseelements (06) durch das Kraftspeicherelement (11) von einer gespannten in eine entspannte Position verschoben wird, um einen Rückstoßimpuls zu simulieren, wobei der Rückstoßimpulserzeuger weiterhin umfasst: einen Antrieb (08), der während einer mehrere Schüsse simulierenden Schussfolge eine Spindel (10) ununterbrochen zur Drehung veranlasst;
- eine mit der Impulsmasse (04) und dem Kraftspeicherelement (11) verbundene Kupplung (12), die in einem eingekuppelten Zustand in die Spindel (10) eingreift und durch die Drehung der Spindel (10) längs dieser verschoben wird, um entgegen der vom Kraftspeicherelement (11) aufgebrachten Kraft die Impulsmasse (04) in die gespannte Position zu bringen; ein Auskuppelmittel, welches die Kupplung (12) in einen ausgekuppelten Zustand schaltet, wenn die Impulsmasse
(04) die gespannte Position erreicht hat;
- ein Einkuppelmittel, welches die Kupplung (12) in den eingekuppelten Zustand schaltet, wenn die Impulsmasse
(04) die entspannte Position erreicht hat.
2. Rückstoßimpulserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Antrieb ein Elektromotor (08) ist, der über ein drehzahlwandelndes Getriebe (09) oder getriebelos an die Spindel (10) angekoppelt ist.
3. Rückstoßimpulserzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Sensor (15) angeordnet ist, der detektiert, ob die Kupplung (12) die gespannte Position verlassen hat, wobei das generierte erste Sensorsignal verwendet wird, um den Antrieb (08) aus einer Leerlaufdreh- zahl zu beschleunigen.
4. Rückstoßimpulserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Auslösemittel (17) besitzt, welches die Kupplung (12) nach dem Auskuppeln zunächst in der gespannten Position hält und beim Betätigen des Auslöseelements (06) freigibt, um in die entspannte Position überzugehen.
5. Rückstoßimpulserzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass er einen Sperrmechanismus besitzt, der von einem Sperrmechanismusaktor (22) in eine Sperrposition verschwenkbar ist, in welcher er das Auslösemittel (17) blockiert, um die Freigabe der Kupplung (12) zu verhindern.
6. Rückstoßimpulserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsmasse durch einen Schlitten (04) und die an diesen angekoppelte Kupplung (12) gebildet ist.
7. Rückstoßimpulserzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass er einen Schlittenfanghebel (19) besitzt, der von einem Fanghebelaktor (21) in eine Fangposition verschwenkbar ist, um den Schlitten (04) in der gespannten Position zu arretieren.
8. Rückstoßimpulserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (12) eine Kuppelgruppe (26) mit mindestens einem Eingriffelement (14) besitzt, welche im eingekuppelten Zustand in die Spindel (10) eingreift.
9. Rückstoßimpulserzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kupplung (12) mehrere Kupplungskugeln (14) besitzt, die umfangsseitig zur Achse der Spindel (10) verteilt angeordnet sind.
10. Rückstoßimpulserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gespannte Position des Schlittens (04) in Schussrichtung vor der entspannten Position liegt.
11. Rückstoßimpulserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftspeicherelement (11) eine Schraubenfeder ist, in deren Achse die Spindel (10) angeordnet ist.
12. Rückstoßimpulserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass seine Bestandteile derart im Waffensimulator angeordnet sind, dass der vordere Abschnitt eines Laufs (07) für den Einbau einer Zielfindungs- oder Zielerfassungseinheit (23) zur Verfügung steht.
13. Rückstoßimpulserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskuppelmittel durch einen Anschlag gebildet ist, der die Kupplung (12) beim
Einfahren in die gespannte Position in den ausgekuppelten Zustand schaltet.
14. Rückstoßimpulserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkuppelmittel durch einen Anschlag gebildet ist, der die Kupplung (12) beim Einfahren in die entspannte Position in den eingekuppelten Zustand schaltet.
15. Rückstoßimpulserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das die Spindel (10) mit einem axialen Spiel gelagert ist, welches im Moment des Einkuppeins der Kupplung (12) eine axiale Verschiebung der Spindel (10) gestattet.
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