DE4434660A1

DE4434660A1 - Driving simulator with roll and tip movements

Info

Publication number: DE4434660A1
Application number: DE19944434660
Authority: DE
Inventors: Reiner Dr Ing Foerst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1996-04-04

Abstract

The simulator has a passenger seat (7) mounted on a rolling base (1) together with a loudspeaker and driving controls (8a,8b) with a display screen (6) on which a simulated driving scenario is provided. The drive system (4) providing the roll and tip movements has a drive motor (9) coupled to the rolling base and a drive spline (10) attached to the motor shaft, engaging a drive cog (11) for a tip body (2). The operation of the drive motor is controlled via the driving controls.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrsimulator mit Antriebs vorrichtung für Roll- und Nickbewegungen unter Verwendung eines Rollkörpers, eines Nickkörpers, einer Ständerplatte, eines re gelbaren Antriebssystems zwischen Rollkörper und Nickkörper, eines regelbaren Antriebssystems zwischen Nickkörper und Ständer platte, eines Bildschirms, der mit dem Rollkörper fest verbunden ist, eines Lautsprechers, eines Sitzes sowie Bedienungselementen eines Personenkraftwagens, die mit dem Rollkörper fest verbunden sind.The invention relates to a driving simulator with a drive device for rolling and pitching movements using a Roll body, a pitch body, a stand plate, a right gelable drive system between rolling body and pitch body, an adjustable drive system between the pitch body and stand plate, a screen that is firmly connected to the rolling element is, a speaker, a seat and controls of a passenger car, which is firmly connected to the rolling element are.

Derartige Fahrsimulatoren sind bekannt. In der Patentanmeldung DE 30 32 250 A1 Foerst "Fahrsimulator" ist ein Fahrsimulator mit verschiedenen Antriebsvorrichtungen für Rollbewegungen beschrie ben.Such driving simulators are known. In the patent application DE 30 32 250 A1 Foerst "driving simulator" is a driving simulator with described various drive devices for rolling movements ben.

Der Nachteil der Antriebsvorrichtung mit unter dem Rollkörper angeordneten Rollmotor ist, daß der Einstieg des Simulators da durch so hoch wird, daß ein zusätzlicher Nickantrieb kaum noch Platz hat. Der Nachteil der Antriebsvorrichtung mit direkt auf der Rollachse angeordnetem Rollmotor ist, daß an der Stelle des Rollmotors kein Platz für einen Monitor bleibt. Der Nachteil der Antriebsvorrichtung mit konkav gekrümmten Zahnstangen ist der noch größere Raumbedarf und der große Aufwand.The disadvantage of the drive device with under the rolling body arranged roll motor is that the entry of the simulator there is so high that an additional pitch drive hardly Has space. The disadvantage of the drive device with directly on the roll axis arranged roll motor is that at the point the roll motor leaves no space for a monitor. The disadvantage the drive device with concave racks the even larger space requirement and the great effort.

In der Patentschrift DE 34 00 518 C1 Foerst: "Vorrichtung zum Ver schwenken eines Unterhaltungsfahrsimulators" ist eine Vorrichtung mit unten liegender Rollachse beschrieben.In the patent DE 34 00 518 C1 Foerst: "Device for Ver panning an entertainment driving simulator "is a device described with the roll axis below.

Die Nachteile dieser Vorrichtung sind, daß sie unter dem Roll körper viel Raum beansprucht und daß nicht die Fliehkraft son dern die Schräglage simuliert wird.The disadvantages of this device are that it is under the roll body takes up a lot of space and that not the centrifugal force son which is used to simulate the bank angle.

In der Patentanmeldung DE 36 43 445.0 Foerst: "Vorrichtung zum Rollen und Nicken eines Fahrtsimulators" ist eine Vorrichtung mit Montageplatte beschrieben, auf die eine beliebige Fahrzeug kabine montiert werden kann.In patent application DE 36 43 445.0 Foerst: "Device for Rolling and nodding a driving simulator "is a device described with mounting plate on which any vehicle cabin can be assembled.

Die Nachteile dieser Vorrichtung bestehen in ihrem verhältnis mäßig großen Aufwand und in der großen Einstiegshöhe. The disadvantages of this device are its ratio moderately large effort and in the high entry height.

Der Nachteil aller bekannten Vorrichtungen für Rollantriebe ist, daß sich der Rollkörper beim Ein- und Aussteigen zur Seite nei gen kann.The disadvantage of all known devices for roller drives is that the rolling body tilts to the side when getting in and out can.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei derThe present invention is therefore based on the object to create a device in which

- the roll axis is sufficiently high,
- the effective pitch axis is sufficiently high,
- the entry height is relatively low,
- only one roller and one pitch motor are required,
- The rolling body does not turn when getting in and out Side can tilt and
- the effort is low.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Vorrichtung so auszu führen, daß keine Quetschgefahr für den Menschen besteht.Another object is to design the device in this way cause that there is no risk of crushing for humans.

Die den Rollantrieb betreffenden Aufgaben werden mit den Merk malen gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine Ausgestaltung dieser Lösung ist in dem Unteranspruch 2 beschrieben. Die Lösung der Aufgabe, ein Neigen des Rollkörpers beim Ein- und Aussteigen zu verhin dern, ist in dem Unteranspruch 3 angegeben. Eine andere Lösung wird unten im Beschreibungstext angegeben. Die den Nickantrieb betreffende Hauptaufgabe, nämlich den Nickkörper in einfacher und platzsparender Weise so zu lagern, daß er sich um eine oben liegende Achse dreht, ist mit den Merkmalen des nebenge ordneten Anspruchs 4 angegeben. Ein Beispiel für eine Lösung der Aufgabe, den so gelagerten Nickkörper anzutreiben, ist in Unteranspruch 5 angegeben. Die Lösung des Problems, Quetschge fahr für den Menschen bei der Nickbewegung zu verhindern, ist mit der Anordnung der Lagerung gemäß Anspruch 4 und in seinem Unteranspruch 6 angegeben.The tasks related to the roller drive are marked with the Merk paint solved according to claim 1. An embodiment of this solution is described in dependent claim 2. Solving the task to prevent the rolling body from tilting when getting in and out dern, is specified in subclaim 3. Another solution is given below in the description text. The pitch drive main task in question, namely the pitch body in simple and to save space so that it is a the upper axis rotates with the characteristics of the secondary ordered claim 4 specified. An example of a solution the task of driving the pitched body is stored in Subclaim 5 specified. The solution to the problem, Squeeze driving for people to prevent the pitching movement with the arrangement of the storage according to claim 4 and in his Subclaim 6 specified.

Zunächst sei erläutert, warum die Nickachse oben, das heißt etwa in Körperhöhe des Fahrers, liegen muß. Die Beschleuni gungskraft entsteht im Vorbild durch eine Bewegung des Fahr zeugs in Längsrichtung. Bei niederfrequenten Beschleunigungs vorgängen wird die Beschleunigungskraft durch die Schwerkraft des Fahrers in einer Komponente bei Nicklage der Kabine simu liert. Voraussetzung für eine entsprechende Täuschung der Sin nesorgane des Fahrers ist, daß der Monitor mit dem Straßen bild sich nicht gegenüber der Fahrkabine bewegt, das heißt, daß er in die Nickbewegung mit einbezogen wird. Deshalb wird der Nickkörper unter der gesamten Fahrerkabine angeordnet. Bei hochfrequenten Beschleunigungsvorgängen ist es unerläßlich, die Beschleunigungskräfte durch echte Längsverschiebungen der Fahrerkabine zu simulieren. Diese Aufgabe soll der Nickkörper mit übernehmen. Am einfachsten ist es, man kombiniert die Nick drehung mit der Längsverschiebung derart, daß bei kurzen Be schleunigungsvorgängen nur die Längsverschiebung spürbar wird und daß bei länger andauernden Beschleunigungsvorgängen das Gerät in Nick-Winkellage übergeht. Erfindungsgemäß wird des halb eine Vorrichtung beschrieben, die wie eine oben liegende Nickachse wirkt, die aber platzsparend und bezüglich der Quetsch gefahr unkritisch ist, weil unter dem Simulator angeordnet.First, it is explained why the pitch axis above, that is about the height of the driver. The acceleration in the prototype is created by movement of the driver stuff in the longitudinal direction. At low frequency acceleration the acceleration force is preceded by gravity of the driver in one component when the cabin is pitched simu liert. Prerequisite for a corresponding deception of the sin nesorgane the driver is that the monitor with the roads does not move towards the cab, that is, that he is involved in the pitching movement. That is why the pitch body is arranged under the entire driver's cabin. At high-frequency acceleration, it is essential the acceleration forces due to real longitudinal displacements of the Simulate driver's cabin. This is the task of the pitch body take over with. The easiest way is to combine the nick rotation with the longitudinal displacement such that with short loading acceleration processes only the longitudinal displacement is noticeable and that with longer acceleration processes the Device passes in the angular position. According to the half described a device that looks like an overhead Nodding axis works, but it saves space and squeezes danger is not critical because it is located under the simulator.

Die Erfindung sei nun anhand der Figur, die den Simulator im Längsschnitt zeigt, näher erläutert.The invention is now based on the figure that the simulator in Longitudinal section shows, explained in more detail.

Die bekannten Merkmale des Fahrsimulators sind ein Rollkörper 1, ein Nickkörper 2, eine Ständerplatte 3, ein Antriebssystem 4, ein Antriebssystem 5, ein Bildschirm 6, ein Lautsprecher 26, ein Sitz 7, sowie Bedienungselemente eines Personenkraftwagens, nämlich Lenkrad 8a und Pedale 8b.The known features of the driving simulator are a rolling body 1 , a pitch body 2 , a stand plate 3 , a drive system 4 , a drive system 5 , a screen 6 , a loudspeaker 26 , a seat 7 , and operating elements of a passenger car, namely steering wheel 8 a and pedals 8 b.

Das Antriebssystem 4 für den Rollkörper besteht aus einem Ge triebemotor 9, einem Zahnritzel 10 und einem Zahnrad 11. Die Zahnräder können gemäß Anspruch 1 direkt miteinander im Ein griff sein, oder sie können gemäß Anspruch 2 über einen Zahn riemen miteinander verbunden sein. Die Verwendung der Zahnrad- Übertragung des Drehmomentes hat die Vorteile, daß der Motor unter dem Monitor angeordnet werden kann und das das Drehmoment für den Rollkörper heraufgesetzt werden kann. Der Zahnriemen 13 bietet konstruktive Vorteile. The drive system 4 for the rolling element consists of a Ge gear motor 9 , a pinion 10 and a gear 11th The gears can be directly with each other according to claim 1, or they can be connected to each other according to claim 2 via a toothed belt. The use of the gear transmission of the torque has the advantages that the motor can be arranged under the monitor and that the torque for the rolling element can be increased. The toothed belt 13 offers design advantages.

Weiterhin zeigt die Figur einen Haftmagneten 27, der in der Rückwand des Rollkörpers in Längsrichtung verschiebbar gela gert ist, einen Magnetanker 28, der in der Rückwand des Nick körpers eingelassen ist, und eine Feder 29, die ständig den Magneten von seinem Anker wegzieht. Beim Ein- und Aussteigen wird der Magnet vom Fahrcomputer aktiviert, das heißt unter Strom gesetzt. Dadurch kann sich der Rollkörper nicht mehr gegenüber dem Nickkörper bewegen.Furthermore, the figure shows a holding magnet 27 which is Gert slidably gela in the longitudinal direction in the rear wall of the rolling body, an armature 28, which is let into the rear wall of the pitch body, and a spring 29 that constantly pulls the magnet from its anchor. When getting on and off, the magnet is activated by the driving computer, i.e. energized. As a result, the rolling body can no longer move relative to the pitch body.

Die Aufgabe des Magneten 27 kann auch der Getriebemotor 9 über nehmen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß ein Wechsel strommotor verwendet wird, der beim Ein- und Aussteigen an Gleichspannung gelegt wird, wodurch eine kräftige Dämpfung der Motordrehung erreicht wird. Es kann auch dadurch erreicht werden, daß der Rollwinkel gemessen wird und beim Ein- und Aussteigen auf Null geregelt wird.The task of the magnet 27 can also take the gear motor 9 . This can be achieved in that an AC motor is used, which is applied to direct voltage when getting in and out, whereby a strong damping of the motor rotation is achieved. It can also be achieved by measuring the roll angle and regulating it to zero when getting in and out.

Gemäß Anspruch 4 besteht die Lagerung des Nickkörpers 2 aus einem Ständerrahmen 15 mit Gelenken 16a und 16b, der mit der Ständerplatte 3 fest verbunden ist, einem Nickrahmen 17 mit Gelenken 18a und 18b, der mit dem Nickkörper 2 fest verbunden ist, und zwei Pendelrahmen 19 und 20, die in den Gelenken 16a, 16b, 18a und 18b schwenkbar eingehängt sind. Dadurch, daß der Nickrahmen 17 den Ständerrahmen 15 umschließt, kommt es zu einer Wirkung der Nickbewegung wie bei einer oben liegenden Nickachse.According to claim 4, the mounting of the pitch body 2 consists of a stand frame 15 with joints 16 a and 16 b, which is firmly connected to the stand plate 3 , a pitch frame 17 with joints 18 a and 18 b, which is firmly connected to the pitch body 2 , and two pendulum frames 19 and 20 which are pivotally mounted in the joints 16 a, 16 b, 18 a and 18 b. Because the pitch frame 17 encloses the stand frame 15 , the pitching movement has the same effect as with a pitching axis located at the top.

Gemäß Anspruch 5 zeigt die Figur einen Getriebemotor 14, der mit der Ständerplatte 3 fest verbunden ist, einen Hebelarm 21 auf der Welle des Getriebemotors und eine Pleuelstange 22 mit den beiden Gelenken 23 und 24.According to claim 5, the figure shows a geared motor 14 which is fixedly connected to the stand plate 3 , a lever arm 21 on the shaft of the geared motor and a connecting rod 22 with the two joints 23 and 24 .

Während beim Rollkörper der Berührungsschutz dadurch gewähr leistet ist, daß die Flächen zwischen Rollkörper und Nickkör per glatt sind und einen schmalen Luftspalt haben, wird gemäß Anspruch 6 der Berührungsschutz beim Nickkörper durch Gummi schürzen 25a und 25b gewährleistet. Die Gummischürzen verlau fen rund um die Bodenplatte des Nickkörpers.While the rolling contact protection is guaranteed by the fact that the surfaces between the rolling body and Nickkör are smooth and have a narrow air gap, the protection against accidental contact with the nick body is guaranteed by rubber aprons 25 a and 25 b. The rubber aprons run around the base plate of the pitch body.

Claims

1. Driving simulator with drive device for rolling and pitching movements using a rolling body ( 1 ), a pitching body ( 2 ), a stand plate ( 3 ), an adjustable drive system ( 4 ) between rolling body ( 1 ) and pitching body ( 2 ), an adjustable Drive system ( 5 ) between pitch body ( 2 ) and stand plate ( 3 ), a screen ( 6 ) which is firmly connected to the rolling body ( 1 ), a loudspeaker ( 26 ), a seat ( 7 ) and operating elements ( 8 a, 8 b) a passenger car, which are firmly connected to the rolling body ( 1 ), characterized in that the drive system ( 4 ) from a gear motor ( 9 ) which is fixedly connected to the rolling body ( 1 ), a pinion ( 10 ) the shaft of the geared motor ( 9 ) and a gear ( 11 ) on the roll axis ( 12 ), which is firmly connected to the pitch body ( 2 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that a toothed belt ( 13 ) over the pinion ( 10 ) and the gear ( 11 ) is provided.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that a holding magnet ( 27 ) is provided which is slidably mounted in the rear wall of the rolling body ( 1 ) in the longitudinal direction of the rolling body, that a magnet armature ( 28 ) is provided which in the rear wall of the Nick body ( 2 ) is inserted, and that a spring ( 29 ) is provided which pulls the magnet ( 27 ) away from its armature ( 28 ), and that the magnet is activated by the Fahrcom computer for getting in and out.

4. Driving simulator with drive device for rolling and pitching movements using a rolling body ( 1 ), a pitching body ( 2 ), a stand plate ( 3 ), an adjustable drive system ( 4 ) between rolling body ( 1 ) and pitching body ( 2 ), an adjustable Drive system ( 5 ) between pitch body ( 2 ) and stand plate ( 3 ), a screen ( 6 ) which is firmly connected to the rolling body ( 1 ), a loudspeaker ( 26 ), a seat ( 7 ) and operating elements ( 8 a, 8 b) a passenger car, which are firmly connected to the rolling body ( 1 ), characterized in that a stand frame ( 15 ) with joints ( 16 a, 16 b), which is firmly connected to the stand plate ( 3 ), a pitch frame ( 17 ) with joints ( 18 a, 18 b), which is firmly connected to the pitch body ( 2 ) and which surrounds the stand frame ( 3 ), and two pendulum frames ( 19 ) and ( 20 ), which in the joints ( 16 a , 16 b, 18 a and 18 b) are pivotally mounted, provided are.

5. The device according to claim 4, characterized in that the drive system ( 5 ) from a geared motor ( 14 ) which is fixedly connected to the stand plate ( 3 ), a lever arm ( 21 ) on the shaft of the geared motor ( 14 ) and a connecting rod ( 22 ) with two joints ( 23 , 24 ) between the lever arm ( 21 ) and pitch frame ( 17 ).

6. The device according to claim 4, characterized in that rubber aprons ( 25 a, 25 b) on the pitch body ( 2 ) are provided for protection against contact.