DE102016002322A1

DE102016002322A1 - Driving and / or flight simulator

Info

Publication number: DE102016002322A1
Application number: DE102016002322.8A
Authority: DE
Inventors: Hüseyin Keskin; Saban Keskin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-08-31
Also published as: WO2017144177A1

Abstract

Fahr- und/oder Flugsimulator (1), welcher schwenkbar an mindestens einseitig an einem Punkt (15) gelagert ist und zur Simulation von Beschleunigungskräften einen Sitz (9) für mindestens einen Benutzer (40) um mindestens eine Schwenkachse (16, 18. 19) verschwenkt, wobei eine Fahrkabine (5, 5a, 5b, 5'), die den mindestens einen Sitz (9) beinhaltet, heb-, senk- und drehbar am freien Ende eines deckenseitigen Schwenkarmes (6, 6') gelagert ist, dessen anderes Ende in einem von der Fahrkabine entfernt angeordneten Lagerpunkt (15) gelenkig befestigt ist.Driving and / or flight simulator (1), which is pivotally mounted on at least one side at a point (15) and for simulation of acceleration forces a seat (9) for at least one user (40) about at least one pivot axis (16, 18 ), wherein a driving cab (5, 5a, 5b, 5 '), which includes the at least one seat (9), is raised, lowered and rotatably mounted at the free end of a ceiling-side pivot arm (6, 6') the other end is hinged in a remote from the cab bearing point (15).

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahr- und/oder Flugsimulator nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a driving and / or flight simulator according to the preamble of claim 1.

Aus Vereinfachungsgründen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindungsbeschreibung lediglich ein Fahrsimulator beschrieben, obwohl die Erfindung auch einen Flugsimulator betrifft oder auch die Kombination zwischen einem Fahr- und Flugsimulator.For reasons of simplification, only a driving simulator is described in the context of the present invention description, although the invention also relates to a flight simulator or the combination between a driving and flight simulator.

Wenn in der folgenden Erfindungsbeschreibung lediglich die Bezugnahme auf einen Fahrsimulator erfolgt, ist es lediglich als Vereinfachung der Beschreibung zu verstehen und nicht einschränkend für die Erfindung.When reference is made to a driving simulator in the following description of the invention, it is to be understood merely as a convenience of description and not as limiting of the invention.

Die Erfindung geht von einem Fahr- und/oder Flugsimulator nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 aus, der beispielsweise durch den Gegenstand der US 4 464 117 A1 bekannt geworden ist.The invention is based on a driving and / or flight simulator according to the preamble of claim 1, for example, by the subject of the US 4 464 117 A1 has become known.

Es handelt sich bei dem dargestellten Gegenstand um einen Fahrsimulator, der sich dadurch auszeichnet, dass der Sitz für den Benutzer lediglich in einer einzigen Schwenkachse verschwenkbar ist.It is in the illustrated subject to a driving simulator, which is characterized in that the seat for the user is pivotable only in a single pivot axis.

Mit der CN 2041 43671 U ist ein weiterer Fahrsimulator bekannt geworden, der sich dadurch auszeichnet, dass der Sitz des Benutzers um zwei zueinander senkrechte Schwenkachsen, nämlich um die X- und die Y-Achse, schwenkbar ausgebildet ist.With the CN 2041 43671 U is another driving simulator has become known, which is characterized in that the seat of the user about two mutually perpendicular pivot axes, namely around the X and Y-axis, is pivotable.

Es fehlt allerdings eine Hubbewegung in der Z-Achse.However, there is no lifting movement in the Z-axis.

Nachteil der genannten CN-Druckschrift ist, dass keine natürliche Fahrsimulation entsprechend einer realen Fahrsituation auf einer Straße möglich ist. Die dargestellten Fahrbewegungen entsprechen keinem natürlichen Beschleunigungs- und Bremsverlauf, wie er in einem Fahrzeug auf einer Straße stattfindet.Disadvantage of said CN document is that no natural driving simulation corresponding to a real driving situation on a road is possible. The illustrated movements correspond to no natural acceleration and braking course, as it takes place in a vehicle on a road.

Der Beschleunigungsverlauf beim Gasgeben in einem reellen Fahrzeug läuft dergestalt ab, dass beim Gasgeben der Fahrer in den Sitz gedrückt wird.The acceleration course when accelerating in a real vehicle is such that when the driver accelerates, the driver is pressed into the seat.

Der Fahrsimulator nach der CN-Druckschrift setzt aber voraus, dass es zunächst zu einer Kippbewegung kommt, bevor diese Beschleunigungskraft – wie beim Gasgeben – auf den Benutzer wirkt.However, the driving simulator according to the CN publication presupposes that there is initially a tilting movement before this acceleration force - as when accelerating - acts on the user.

Das ist unnatürlich und wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung minimiert oder vollkommen weggelassen.This is unnatural and is minimized or completely omitted in the context of the present invention.

Die Kippbewegungen, die im Fahrsimulator nach der CN-Druckschrift beim Gasgeben stattfinden, finden in Wirklichkeit nicht statt und sind bei der genannten CN-Druckschrift nur ein Hilfsmittel, um die in der Längsachse der Fahrstraße aufzubringende Beschleunigungskraft zu simulieren.The tilting movements that take place in the driving simulator according to the CN publication when accelerating, do not take place in reality and are in the said CN document only a tool to simulate the applied in the longitudinal axis of the driveway acceleration force.

Damit soll eine Endposition der Fahrbewegung erreicht werden, was jedoch nur über die Erzeugung einer Kippbewegung erfolgt.This is an end position of the travel movement to be achieved, but this is done only on the generation of a tilting movement.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der genannten CN-Druckschrift, einen Fahr- und/oder Flugsimulator der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Fahrverhältnisse möglichst realistisch, entsprechend einer natürlichen Straßenumgebung, simuliert werden können.The invention is therefore based on the object, starting from the cited CN document, a driving and / or flight simulator of the type mentioned in such a way that the driving conditions as realistic as possible, according to a natural road environment, can be simulated.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.To solve the problem, the invention is characterized by the technical teaching of claim 1.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass die Fahrkabine heb- und schwenkbar sowie drehbar am freien Ende eines als Schwenkarm ausgebildeten Armes gelagert ist, wobei der Schwenkarm mit seinem anderen Ende in ein Kardan- oder Kugelgelenk an einer festen Fläche abgehängt ist.An essential feature of the invention is that the cab is raised and pivoted and rotatably mounted at the free end of a trained as a pivot arm, wherein the pivot arm is suspended with its other end in a cardan or ball joint on a fixed surface.

Aus der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der Vorteil, dass nun die Fahrbewegungen (Beschleunigungen, Bremskräfte, Seitenkräfte und dergleichen) in einer natürlichen Fahrumgebung in nicht vorher bekannter Weise simuliert werden können, denn die vorherige Notwendigkeit der Einleitung einer Kippbewegung, bevor die danach folgende Brems- oder Beschleunigungskraft einwirkt, wird bei der vorliegenden Erfindung vermieden.From the given technical teaching has the advantage that now the driving movements (accelerations, braking forces, lateral forces and the like) can be simulated in a natural driving environment in a previously known manner, because the previous need to initiate a tilting movement before the subsequent braking or acceleration force is avoided in the present invention.

Grund für diese Maßnahme ist, dass die Fahrkabine an einem deckenseitigen Aufhängepunkt dreh-, schwenk-, heb- und senkbar an einem jeweils einseitig abgehängten Schwenkarm gelagert ist, was mit dem Vorteil verbunden ist, dass bei der Erfindung der Schwerpunkt der Fahrkabine von der deckenseitigen Aufhängung entfernt ist. Die Fahrkabine befindet sich demnach am freien, schwenkbaren Ende eines einseitig schwenkbar gelagerten Schwenkarmes.Reason for this measure is that the cab is rotatably mounted on a ceiling-side suspension point, swivel, raised and lowered on a respective unilaterally suspended pivot arm, which is associated with the advantage that in the invention, the focus of the cab from the ceiling side Suspension is removed. The cab is therefore at the free, pivotable end of a pivotally mounted on one side pivot arm.

Beim Stand der Technik fiel dieser Schwerpunkt mit den Drehachsen der Fahrkabine zusammen.In the prior art, this focus coincided with the axes of rotation of the cab.

Beim Stand der Technik spürt der Benutzer deshalb immer eine Rotationsbewegung um den Schwerpunkt, der möglicherweise in seinem Körper gebildet ist, wobei diese Rotation nicht den natürlichen Verhältnissen einer Straßenumgebung entspricht.In the prior art, therefore, the user always feels a rotational movement about the center of gravity, which may be formed in his body, this rotation does not correspond to the natural conditions of a road environment.

Bei der vorliegenden Erfindung wird hingegen der Dreh- und Schwenk- sowie Hubpunkt außerhalb des Schwerpunkts des Benutzers aus der Fahrkabine heraus verlegt. In the present invention, however, the turning and panning and lifting point is moved out of the driver's cabin outside the center of gravity of the user.

Bei einer Kurvenfahrt bei dem Stand der Technik wird deshalb lediglich eine Kippbewegung der Fahrkabine ausgelöst, während bei der vorliegenden Erfindung mit der Kurvenneigung gleichzeitig eine seitliche Beschleunigungskraft auf den Fahrer einwirkt, was einer natürlichen Kurvenbeschleunigungskraft entspricht.When cornering in the prior art, therefore, only a tilting movement of the cab is triggered, while in the present invention with the curve slope simultaneously acts a lateral acceleration force on the driver, which corresponds to a natural Kurvenbeschleunigungskraft.

Bei der vorliegenden Erfindung besteht also der Vorteil, dass die Kurvenbeschleunigungskräfte nicht in der Fahrkabine selbst oder an der Fahrkabine aufgebracht werden, sondern in einem Schwenk- oder Drehpunkt, der entfernt von der Fahrkabine angeordnet ist.In the present invention, therefore, there is the advantage that the Kurvenbeschleunigungskräfte are not applied in the cab itself or on the cab, but in a pivot or pivot point, which is located away from the cab.

Je weiter dieser Schwenk- oder Drehpunkt von der Fahrkabine weg verlagert ist, desto besser ist das natürliche Beschleunigungs-, Brems- oder Kurvengefühl des Benutzers, weil die eigentlichen Schwenkachsen außerhalb der Fahrkabine gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet sind.The further this pivot or pivot point is displaced away from the cab, the better is the natural acceleration, braking or cornering feeling of the user, because the actual pivot axes are arranged outside the cab according to the present invention.

Da beim Stand der Technik bei einer Schlängelfahrt nur kurze Schwenkbewegungen um eine Y-Achse stattfinden, kommt es nicht zur Wirkung von Beschleunigungskräften auf den Benutzer. Dieser wird lediglich hin und her verschwenkt, ohne dass eine Kurvenbeschleunigungskraft spürbar ist.Since in the prior art only short pivoting movements take place about a Y-axis in a meandering, the effect of acceleration forces on the user does not occur. This is merely pivoted back and forth, without a Kurvenbeschleunigungskraft is noticeable.

Hier setzt die Erfindung ein, die zu den erfindungsgemäßen Kippbewegungen in der Schlängelfahrt noch zusätzlich Beschleunigungskräfte auf den Fahrer aufbringt, aufgrund der Tatsache, dass die Fahrkabine an einem von der Fahrkabine entfernt angeordneten festen Lagerpunkt befestigt ist.This is where the invention begins, which additionally applies acceleration forces to the driver to the tilting movements according to the invention in the meandering movement, due to the fact that the driving cab is fastened to a fixed bearing point arranged remotely from the driving cab.

Weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass beim Stand der Technik gemäß der CN-Druckschrift der Nachteil besteht, dass bei einer Schlängelfahrt zunächst die Neigung der Fahrkabine hergestellt werden muss, bevor die seitliche Beschleunigungskraft gemäß der Kurvenbeschleunigung wirkt, während bei der vorliegenden Erfindung eine direkte Kurvenbeschleunigungskraft ohne Notwendigkeit der Neigung der Kabine ohne Verzögerung eingeleitet werden kann.Another feature of the invention is that in the prior art according to the CN document has the disadvantage that in a snaking drive initially the inclination of the cab must be made before the lateral acceleration force acts according to the curve acceleration, while in the present invention, a direct Kurvenbeschleunigungskraft can be initiated without delay of the inclination of the car without delay.

Bei der Erfindung wird also demgemäß von Anfang an, nämlich bei Einleitung der Bewegung, bis zum Ende der Bewegung eine natürliche Beschleunigungskraft auf den Körper des Benutzers ausgeübt, wohingegen beim Stand der Technik zunächst eine Kippbewegung zur Einleitung dieser Beschleunigungskraft ausgeübt wird und erst nach Beendigung der Kippbewegung die Beschleunigungskraft aufgebaut wird.In the invention, therefore, from the beginning, namely at the initiation of the movement, to the end of the movement, a natural acceleration force is exerted on the body of the user, whereas in the prior art, first a tilting movement to initiate this acceleration force is exercised and only after completion of the Tilting movement, the acceleration force is built up.

Es ist eine weitere Ausführungsform eines Fahrsimulators bekannt geworden, die insbesondere als Flugsimulator ausgebildet ist. Es handelt sich dabei um eine Fahrkabine, die auf mehreren, schräg abgespreizten, hydraulisch in der Länge verstellbaren Füßen gelagert ist, wie beispielsweise in der US 5 176 518 A1 offenbart ist.It is a further embodiment of a driving simulator has become known, which is designed in particular as a flight simulator. It is a cab, which is mounted on several obliquely splayed, hydraulically adjustable in length feet, such as in the US 5 176 518 A1 is disclosed.

Dort wird die Beschleunigungskraft in der Art der Beschleunigung eines Schlittens aufgebracht, was mit dem Nachteil verbunden ist, dass nach einer kurzen Beschleunigungsfahrt der Schlitten auch wieder abgebremst werden muss, was zu einer unnatürlichen Fahrbewegung führt, denn der Benutzer könnte auch während des gesamten Vorgangs das Gaspedal betätigen, wird aber gleichwohl – entgegen seinem natürlichen Bewegungsgefühl – am Ende der Bewegung abgebremst.There, the acceleration force is applied in the manner of acceleration of a carriage, which is associated with the disadvantage that after a brief acceleration ride the carriage must also be decelerated again, which leads to an unnatural driving movement, because the user could also during the entire process that Acting accelerator pedal, but is nevertheless - contrary to his natural sense of motion - slowed down at the end of the movement.

Hier setzt die Erfindung ein, die statt einer linearen Beschleunigungsbewegung eine halbkugelige Bewegung, das heißt also eine Radiusbewegung, ausgehend von einem einseitig hängenden Schwenkarm, ausübt, an dessen freiem unteren Ende die Fahrkabine angeordnet ist.This is where the invention begins, instead of a linear acceleration movement a hemispherical movement, that is, a radius movement, starting from a cantilevered swing arm exerts, at the free lower end of the cab is arranged.

In der Auslenkbewegung des Schwenkarms und der maximalen Auslenkbewegung der Fahrkabine wirkt daher die natürliche Erdanziehungskraft auf die voll ausgelenkte Fahrkabine, und aufgrund dieser Tatsache spürt der Benutzer keine Abbremskraft, sondern die Beschleunigungskraft bleibt über den gesamten Schwenkwinkel der halbkugelförmigen Auslenkung der Fahrkabine erhalten.In the deflection movement of the swing arm and the maximum deflection movement of the cab, therefore, the natural gravity acts on the fully deflected cab, and due to this fact, the user feels no deceleration force, but the acceleration force is maintained over the entire swing angle of the hemispherical deflection of the cab.

Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik.This is a significant advantage over the prior art.

In der ersten Ausgestaltung der Erfindung ist es deshalb vorgesehen, dass der Schwenkarm in der Art eines Kugel- oder Kardangelenks hängend an einer Befestigungsfläche angeordnet ist, und dass am anderen Ende des Schwenkarms nunmehr die Fahrkabine angeordnet ist, die im Verbindungsbereich zwischen dem freien Ende des Schwenkarms und der Fahrkabine einen Hubantrieb, einen Schwenkantrieb und einen Neigungsantrieb aufweist, sodass am freien Ende des Schwenkarmes eine dreidimensionale Verbindung, die von zugeordneten Antriebselementen gekoppelt ist, verwirklicht ist.In the first embodiment of the invention, it is therefore provided that the pivot arm is arranged in a manner of a ball or universal joint hanging on a mounting surface, and that at the other end of the pivot arm now the cab is arranged in the connecting region between the free end of the Swing arm and the cab has a lifting drive, a rotary actuator and a tilt drive, so that at the free end of the pivot arm, a three-dimensional connection, which is coupled by associated drive elements, is realized.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Schwenkarm selbst in seiner Länge teleskopierbar angetrieben ist, und ferner ist vorgesehen, dass die Abhängung des anderen Endes des Schwenkarms von einer Befestigungsfläche aus jeweils mit Antriebsmitteln gekoppelt ist, sodass diese Antriebsmittel den Schwenkarm in jeder beliebigen Schwenklage dreidimensional im Raum unterhalb der festen Abhängefläche bewegen können.In a further development of the invention, it is provided that the pivot arm itself is telescopically driven in its length, and further provided that the suspension of the other end of the pivot arm is coupled from a mounting surface of each with drive means, so these drive means can move the swivel arm in any desired pivotal position three-dimensionally in the space below the fixed suspension surface.

Die dreidimensional angetriebene Verbindung zwischen dem freien Ende des Schwenkarmes und der daran angebundenen Fahrkabine ist lediglich ein zusätzliches Merkmal der Erfindung, auf das die Erfindung nicht angewiesen ist.The three-dimensionally driven connection between the free end of the pivoting arm and the driving cab connected thereto is merely an additional feature of the invention, to which the invention is not dependent.

Diese dreidimensionale Verbindung wird bevorzugt durch im Winkel von 90 Grad zueinander angeordneten Linearantrieben verwirklicht, die als Hubantriebe wirken, sodass jede Kante der Fahrkabine in einer eigenen unabhängigen Hubbewegung zur anderen Kante bewegt werden kann, um Fahrbahnstöße, Mulden oder andere Fahrbahncharakteristiken möglichst naturgetreu nachzuahmen.This three-dimensional connection is preferably realized by linear drives arranged at an angle of 90 degrees to each other, which act as lifting drives, so that each edge of the driving cab can be moved in its own independent lifting movement to the other edge in order to imitate lane collisions, depressions or other roadway characteristics as realistically as possible.

Die Erfindung ist jedoch auf die Anordnung dieser Linearantriebe nicht angewiesen; sie können auch entfallen.However, the invention is not dependent on the arrangement of these linear drives; they can also be omitted.

Der Drehantrieb zwischen der Fahrkabine und dem freien unteren Ende des Schwenkarmes ist bevorzugt als Drehteller ausgebildet, das als axiales Kugellager ausgebildet ist und das durch einen Antrieb dergestalt angetrieben ist, dass die Orientierung der Fahrkabine zu der Längsachse des Schwenkarms in jeder beliebigen Rotationsachse eingestellt und festgestellt werden kann.The rotary drive between the cab and the free lower end of the pivot arm is preferably formed as a turntable, which is designed as an axial ball bearing and which is driven by a drive such that the orientation of the cab is set and fixed to the longitudinal axis of the pivot arm in any axis of rotation can be.

Die Erfindung ist jedoch nicht darauf angewiesen, dass dieser Drehantrieb genau zwischen dem freien unteren Ende des Schwenkarms und der Oberseite der Fahrkabine ausgebildet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass dieser Drehantrieb im Bereich des Schwenkarms selbst oder im Bereich der Aufhängung des Schwenkarms an der oberen Aufhängefläche ausgebildet ist.However, the invention is not dependent on that this rotary drive is formed exactly between the free lower end of the pivot arm and the top of the cab. It can also be provided that this rotary drive is formed in the region of the swivel arm itself or in the region of the suspension of the swivel arm on the upper suspension surface.

Gleiches gilt auch für den besprochenen Hubantrieb, der entweder als teleskopierbarer Schwenkarm ausgebildet ist oder der Hubantrieb – in einer anderen Ausgestaltung – auch im Bereich zwischen dem freien unteren Ende des Schwenkarms und dem oberen Ende der Fahrkabine ausgebildet sein kann.The same applies to the discussed lifting drive, which is either designed as a telescopic arm or the lifting drive - in another embodiment - can also be formed in the area between the free lower end of the pivot arm and the upper end of the cab.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist dabei die Fahrkabine als Rohrgestell ausgebildet, worauf die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.In a preferred embodiment, the cab is designed as a tubular frame, to which the invention is not limited.

Das Rohrgestell kann als offenes gitterförmiges Rohrgestell ausgebildet sein; es kann sich jedoch auch um eine vollständig geschlossene Kabine handeln, in welcher der Benutzer ohne Sichtkontakt zur Außenwelt sich befindet.The tube frame may be formed as an open grid-shaped tube frame; However, it may also be a fully enclosed cabin in which the user is without visual contact with the outside world.

In beiden Fällen kann es vorgesehen sein, dass im Bereich der Fahrkabine ein oder mehrere Displays angeordnet sind, die dem Benutzer ein möglichst natürliches Abbild der Umgebung darbieten, und in einer anderen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass diese Displays entfallen und der Benutzer stattdessen eine 3D-Brille trägt, die ihm die natürliche Umgebung simuliert.In both cases, provision may be made for one or more displays to be arranged in the area of the driver's cab, which presents the user with the most natural possible image of the surroundings, and in another embodiment it may be provided that these displays are omitted and the user instead chooses one Wearing 3D glasses that simulates the natural environment.

Dem Benutzer sind in beliebiger Weise Bedienungsgestänge und Fußgestänge zugeordnet, um einen Fahr- oder Flugsimulator zu verwirklichen.The user is in any way associated with operating linkages and Fußgestänge to realize a driving or flight simulator.

Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass der Schwenkarm der X-Y-Richtung schwenkbar angetrieben ist. Dies kann entweder durch einen Antrieb im Kugel- oder Kardangelenk selbst im Bereich der Aufhängung des Schwenkarms an der Aufhängefläche stattfinden oder auch entfernt davon über entsprechende Schwenkantriebe, wie zum Beispiel jeweils einen Motor mit Seilzug oder Kolbenhydraulikzylindereinheiten, die mit ihren freien Enden am schwenkbaren Teil des Schwenkarms angreifen und diesen in jeder beliebigen X-Y-Richtung verschwenken.All embodiments have in common that the pivot arm of the X-Y direction is pivotally driven. This can take place either by a drive in the ball or universal joint even in the area of the suspension of the pivot arm on the suspension or even away thereof via corresponding part-turn actuators, such as a motor with cable or piston hydraulic cylinder units, with their free ends on the pivotal part of the Swing arm attack and pivot it in any XY direction.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Anbindung der Fahrkabine an das freie Ende des Schwenkarms als um 90 Grad zueinander versetzte Schienenführung ausgebildet ist. Die Fahrkabine kann daher in zwei zueinander senkrechten Richtungen auf etwa halbkugelförmigen oder vollkugelförmigen Bogenschienen gedreht und verschwenkt werden.In a further embodiment of the invention, it is provided that the connection of the cab to the free end of the pivot arm is designed as a 90 ° offset rail guide. The driver's cab can therefore be rotated and pivoted in two mutually perpendicular directions on approximately hemispherical or full spherical bow rails.

Vorteil der Erfindung ist demnach, dass bei der Beschleunigung der Fahrkabine, zum Beispiel beim Gasgeben oder beim Bremsen, der Drehpunkt oder Schwenkpunkt der Fahrkabine oberhalb vom Schwerpunkt der Fahrkabine liegt, nämlich im freien abgehängten Ende des Schwenkarmes, der an der Befestigungsfläche befestigt ist.Advantage of the invention is therefore that in the acceleration of the cab, for example when accelerating or braking, the pivot point or pivot point of the cab is above the center of gravity of the cab, namely in the free suspended end of the pivot arm, which is attached to the mounting surface.

Der untere Teil des erfindungsgemäßen Fahr- oder Flugsimulators im Bereich der Fahrkabine ist deshalb etwa gleich wie beim Stand der Technik ausgebildet, nur dass die Erfindung nunmehr zusätzlich vorsieht, dass die gesamte Fahrkabine an dem freien schwenkbaren, heb- und senkbaren sowie drehbaren Ende eines an einer Befestigungsfläche abgehängten Schwenkarms angeordnet ist.The lower part of the driving or flight simulator according to the invention in the driving cab is therefore approximately the same as in the prior art, only that the invention now additionally provides that the entire cab at the free pivoting, raised and lowered and rotatable end of an a mounting surface suspended swing arm is arranged.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Anordnung eines einzigen Schwenkarmes beschränkt. Es können auch mehrere Schwenkarme als Ausbildung einer dreiecksförmigen Abhängung vorgesehen werden, wobei demnach der einzige, hängende Schwenkarm durch eine Dreiecksanordnung ersetzt ist, an dessen nach unten weisender Spitze die Fahrkabine wiederum drehbar, heb- und senkbar angeordnet ist.Of course, the present invention is not limited to the arrangement of a single pivot arm. It can also be provided several swivel arms as training a triangular suspension, which therefore the only hanging pivot arm is replaced by a triangular arrangement, at the downwardly pointing tip the cab is turn rotatable, raised and lowered arranged.

Bei der Erfindung besteht demnach der Vorteil, dass zwischen den Beschleunigungskräften beim Gasgeben und beim Abbremsen und beim Lenken unterschieden wird zu den natürlichen Kippbewegungen, die auch bei den üblichen Fahrsimulatoren vorhanden sind, dass aber die Beschleunigungs- und Bremsbewegungen sowie die Kurvenbeschleunigungen einem natürlichen Beschleunigungsablauf entsprechen, was bisher beim Stand der Technik nicht möglich war. In the invention, therefore, there is the advantage that a distinction is made between the acceleration forces when accelerating and decelerating and steering to the natural tilting movements that are also present in the usual driving simulators, but that the acceleration and braking movements and the accelerations correspond to a natural acceleration sequence , which was previously not possible in the prior art.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.The subject of the present invention results not only from the subject matter of the individual claims, but also from the combination of the individual claims with each other.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All information and features disclosed in the documents, including the abstract, in particular the spatial design shown in the drawings, are claimed to be essential to the invention insofar as they are novel individually or in combination with respect to the prior art.

Soweit einzelne Gegenstände als „erfindungswesentlich” oder „wichtig” bezeichnet sind, bedeutet dies nicht, dass diese Gegenstände notwendigerweise den Gegenstand eines unabhängigen Anspruches bilden müssen. Dies wird allein durch die jeweils geltende Fassung des unabhängigen Patentanspruches bestimmt.As far as individual items are referred to as "essential to the invention" or "important", this does not mean that these items necessarily have to form the subject of an independent claim. This is determined solely by the current version of the independent claim.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.In the following the invention will be explained in more detail with reference to drawings showing only one embodiment. Here are from the drawings and their description further features essential to the invention and advantages of the invention.

Es zeigen:Show it:

1: schematisiert die Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Fahrsimulators in zwei verschiedenen Bewegungszuständen 1 : Schematically illustrates the representation of a first embodiment of a driving simulator in two different states of motion

2: die gleiche Darstellung wie 2 2 : the same representation as 2

3: eine gegenüber 1 und 2 vereinfachte perspektivische Darstellung des Fahrsimulators im Ruhezustand 3 : one opposite 1 and 2 simplified perspective view of the driving simulator at rest

4: eine erste Ausführungsform des Dreh- und Schwenkantriebs des Schwenkarms 4 A first embodiment of the rotary and rotary drive of the swivel arm

5: eine gegenüber 4 abgewandelte zweite Ausführungsform 5 : one opposite 4 modified second embodiment

6: ein erstes mechanisches Ersatzschaltbild für den Fahrsimulator nach den 1 bis 5 im Ruhezustand 6 : a first mechanical equivalent circuit diagram for the driving simulator after the 1 to 5 at rest

7: Erläuterung der Beschleunigung und der daraus resultierenden Kräfte beim Betrieb des Fahrsimulators nach 6 7 : Explanation of the acceleration and the resulting forces during operation of the driving simulator 6

8: eine extreme Fahrsituation des Fahrsimulators entsprechend der Darstellung in 7 8th : an extreme driving situation of the driving simulator as shown in 7

9: eine gegenüber 8 abgewandelte Fahrsituation 9 : one opposite 8th modified driving situation

10: eine weitere Abwandlung der Fahrsituation mit einem veränderten Schwenkantrieb für den Schwenkarm 10 : a further modification of the driving situation with a modified swivel drive for the swivel arm

11: schematisiert die Darstellung der Kippbewegungen der Fahrkabine im mechanischen Ersatzschaltbild 11 : schematized the representation of the tilting movements of the cab in the mechanical equivalent circuit diagram

12: die um 90 Grad gedrehte Ansicht der 11 12 : the 90 degree rotated view of the 11

13: mechanisches Ersatzschaltbild beim Ausüben von Hubbewegungen auf die Fahrkabine 13 : Mechanical equivalent circuit diagram when exerting strokes on the cab

14: ein gegenüber 6 abgewandeltes Ausführungsbeispiel 14 : one opposite 6 modified embodiment

15: ein gegenüber 10 abgewandeltes Ausführungsbeispiel 15 : one opposite 10 modified embodiment

16: eine weitere Ausführungsform der Ausbildung einer Fahrkabine mit Halbbogenschienen, die im Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet sind 16 a further embodiment of the construction of a cab with half-arc rails, which are arranged at an angle of 90 degrees to each other

17: das mechanische Ersatzschaltbild des Fahrsimulators mit einer Fahrkabine nach 16 in einer ersten Ausführungsform 17 : the mechanical equivalent circuit of the driving simulator with a cab after 16 in a first embodiment

18: das mechanische Ersatzschaltbild nach 17 bei einer anderen Fahrsimulation 18 : the mechanical equivalent circuit diagram after 17 in another driving simulation

19: die um 90 Grad gedrehte Darstellung der 18 19 : the 90 degree rotated representation of the 18

In den 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform eines Fahrsimulators 1 dargestellt, der im Wesentlichen aus einem Grundgestell 2 besteht, welches mithilfe von Standfüßen 3, 4 einen mittleren zentralen Aufhängepunkt für ein Schwenkgelenk 15 bildet.In the 1 and 2 is a first embodiment of a driving simulator 1 shown, which consists essentially of a base frame 2 which consists of using feet 3 . 4 a central central suspension point for a swivel joint 15 forms.

Selbstverständlich kann anstatt des Grundgestells 2 mit den Standfüßen 3, 4 auch jede andere Aufhänge- oder Abhängefläche verwendet werden, die geeignet ist, das Gewicht der Fahrkabine 5 mit dem Schwenkarm 6 zu tragen.Of course, instead of the base frame 2 with the feet 3 . 4 Any other suspension or suspension surface can be used, which is suitable, the weight of the cab 5 with the swivel arm 6 to wear.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 ist das obere Ende des Schwenkarms 6 mithilfe eines Schwenkgelenks 15 im Mittelpunkt des Grundgestells 2 angebunden und dort drehbar ausgebildet.In the illustrated embodiment according to the 1 and 2 is the upper end of the swing arm 6 using a swivel joint 15 in the center of the base frame 2 tethered and formed there rotatable.

Das Schwenkgelenk kann hierbei als Kardangelenk oder als Kugelgelenk ausgebildet sein.The pivot joint may be formed as a universal joint or as a ball joint.

Die Fahrkabine 5 besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus einem Rohrgestell 7, in dessen Innenraum ein Cockpit 8 ausgebildet ist, in dem beispielsweise ein Sitz 9 mit einem dort sitzenden Benutzer 40 ausgebildet ist.The cab 5 consists in the embodiment shown essentially of a tubular frame 7 in whose interior is a cockpit 8th is formed, in which, for example, a seat 9 with a user sitting there 40 is trained.

Der Benutzer hat eine Anzahl von Betätigungselementen vor sich, zum Beispiel ein Bedienungsgestänge 10 oder Fußpedale 27, wie sie in 6 dargestellt sind.The user has a number of actuators in front of him, for example a control linkage 10 or foot pedals 27 as they are in 6 are shown.

Er kann gemäß 1 und 2 vor sich einen nicht näher dargestellten Bildschirm 11 haben, um eine möglichst realitätsgenaue Abbildung der Umgebung zu simulieren, oder kann auch eine 3D-Brille 12 tragen.He can according to 1 and 2 in front of a screen, not shown 11 have to simulate the most realistic picture of the environment, or can also use 3D glasses 12 wear.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Fahrkabine 5 gerade in Pfeilrichtung 13 ausgeschwenkt und macht entsprechende Schaukelbewegungen, die auch für die andere Kante gemäß Pfeilrichtung 14 gelten.In the illustrated embodiment, the cab 5 straight in the direction of the arrow 13 swung out and makes appropriate rocking movements, which also for the other edge according to the arrow 14 be valid.

Während dieser Schaukelbewegungen findet die vollständige Fahrsimulation statt, das heißt, die wirksame Länge des Schwenkarmes kann schnell und dynamisch in seiner wirksamen Länge eingestellt werden, ebenso können im Bereich einer Grundplatte 20, an der eine Anzahl von Linearantrieben 22, 23, 24 angeordnet sind, kurze Hubbewegungen auf die Oberseite der Fahrkabine 5 in zueinander senkrechten Richtungen ausgeübt werden, und ferner ist zwischen der Grundplatte 20 und der Fahrkabine noch ein Drehteller 21 angeordnet, mit dem beliebige Drehungen der Fahrkabine 5 vorgenommen werden können.During this rocking movements, the complete driving simulation takes place, that is, the effective length of the swing arm can be adjusted quickly and dynamically in its effective length, as well as in the area of a base plate 20 at which a number of linear drives 22 . 23 . 24 are arranged, short strokes on the top of the cab 5 in mutually perpendicular directions, and further between the base plate 20 and the cab still a turntable 21 arranged, with the arbitrary rotations of the cab 5 can be made.

Die Linearantriebe 22–24 sind getrennt voneinander ansteuerbar und haben relativ kurze Hubwege von zum Beispiel 200 bis 300 mm, um befahrbare Unebenheiten zu simulieren, die den übrigen Fahrbewegungen, die von dem Schwenkarm 6 und den dort angeordneten Antriebselementen ausgeübt werden, feinfühlig überlagert werden.The linear drives 22 - 24 are controlled separately from each other and have relatively short strokes of, for example, 200 to 300 mm to simulate passable unevenness, the other driving movements, by the swing arm 6 and the drive elements arranged there are exercised, be superimposed sensitive.

Die 3 zeigt weitere Einzelheiten des Fahrsimulators, wo erkennbar ist, dass das Schwenkgelenk 15 als Kardangelenk ausgebildet ist, sodass es in der Lage ist, in den Pfeilrichtungen 18, 19 unabhängige Drehbewegungen auszuführen.The 3 shows further details of the driving simulator, where it can be seen that the pivot joint 15 is designed as a universal joint, so that it is able to in the direction of arrows 18 . 19 to perform independent rotational movements.

Ausgehend von einer Schiebehülse 16 kann eine Hubbewegung gegenüber dem darunter ansetzenden Schwenkarm 6 in den Pfeilrichtungen 17 (Z-Achse) durchgeführt werden.Starting from a sliding sleeve 16 can be a lifting movement relative to the below attaching swivel arm 6 in the direction of the arrows 17 (Z axis).

Die Darstellung nach 3 zeigt auch das dreidimensionale Koordinatensystem, aus dem entnehmbar ist, dass den Hubbewegungen in Pfeilrichtung 17 (Z-Achse) in der Y-Achse (Pfeilrichtung 37) auch entsprechende Bewegungen in der X-Achse (Pfeilrichtung 36) überlagert werden können.The representation after 3 also shows the three-dimensional coordinate system, from which it can be seen that the strokes in the direction of arrow 17 (Z axis) in the Y axis (arrow direction 37 ) also corresponding movements in the X-axis (arrow direction 36 ) can be superimposed.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach 3 ist oberhalb der Grundplatte 20 ein Drehteller 21 angeordnet, der es ermöglicht, die gesamte Fahrkabine 5 in Rotationsrichtung, nämlich in Pfeilrichtung 26, in beliebigen Winkelstellungen zu drehen.In the illustrated embodiment according to 3 is above the base plate 20 a turntable 21 arranged, which allows the entire cab 5 in the direction of rotation, namely in the direction of the arrow 26 to turn in any angular positions.

Ferner ist erkennbar, dass zwischen der Fahrkabine 5 und der Grundplatte 20 eine Anzahl von im Winkel von 90 Grad zueinander angeordneten Linearantrieben 22–24 vorgesehen ist, die bevorzugt an den Ecken der Grundplatte angeordnet sind und mit fahrkabinen-festen Ansätzen 25 zusammenwirken, die bevorzugt als Zahnstangen ausgebildet sind.Furthermore, it can be seen that between the cab 5 and the base plate 20 a number of 90 degrees to each other arranged linear drives 22 - 24 is provided, which are preferably arranged at the corners of the base plate and with cab-fixed approaches 25 cooperate, which are preferably designed as racks.

Die Ritzel der zugeordneten Linearantriebe 22–24 wälzen sich somit an den Ansätzen 25 ab und können somit kleinhubige Verschiebungen in den Pfeilrichtungen 17 (Z-Achse) der Fahrkabine in Richtung auf die Grundplatte 20 ausführen.The pinions of the associated linear drives 22 - 24 thus roll on the approaches 25 and thus can small-stroke shifts in the direction of arrows 17 (Z-axis) of the cab in the direction of the base plate 20 To run.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Anordnung von Linearantrieben 22–24 in Verbindung mit den Ansätzen 25 beschränkt. Es kann jeder andere beliebige Hubantrieb verwendet werden, wie zum Beispiel ein pneumatischer oder ein hydraulischer Hubantrieb oder auch Stellmotoren oder dergleichen mehr.Of course, the invention is not on the arrangement of linear drives 22 - 24 in connection with the approaches 25 limited. It can be used any other lifting drive, such as a pneumatic or a hydraulic lifting drive or servo motors or the like.

Ebenso ist es nicht notwendig, alle Hubantriebe an allen vier Ecken der Fahrkabine 5 anzuordnen.Likewise, it is not necessary, all linear actuators on all four corners of the cab 5 to arrange.

Die Schwenkachse 18 ist im Winkel von 90 Grad zur Schwenkachse 19 verdreht, und anhand der 4 wird ein solches Antriebskonzept näher erläutert.The pivot axis 18 is at an angle of 90 degrees to the pivot axis 19 twisted, and based on the 4 is such a drive concept explained in more detail.

In der Ausführungsform ist erkennbar, dass das Schwenkgelenk 15 als Kardangelenk ausgebildet ist und im Wesentlichen aus einem Außenrahmen 28 besteht, an dem über zugeordnete Schwenklager eine halbbogenförmige Zahnstange 31 ansetzt.In the embodiment, it can be seen that the pivot joint 15 is designed as a universal joint and essentially of an outer frame 28 consists, on the associated pivot bearing a semi-curved rack 31 attaches.

An dieser Zahnstange wälzt sich ein Linearantrieb 30 mit seinem Ritzel ab, der bevorzugt an dem Schwenkarm 6 befestigt ist.On this rack, a linear drive rolls 30 with his pinion from, preferably on the swivel arm 6 is attached.

In senkrechter Richtung zu dem äußeren Außenrahmen 28 ist ein Innenrahmen 29 vorgesehen, an dem wiederum eine Zahnstange 33 ansetzt, die halbbogenförmig ausgebildet ist und an der sich das Ritzel eines weiteren Linearantriebs 32 abwälzt.In the direction perpendicular to the outer outer frame 28 is an inner frame 29 provided, on which in turn a rack 33 attaches, the is formed semicircular and at which the pinion of another linear drive 32 rolls.

Der Innenrahmen 29 dreht sich auf der Schwenkachse 18, während sich der Außenrahmen 28 auf der Schwenkachse 19 verdreht.The inner frame 29 turns on the pivot axis 18 while the outer frame 28 on the pivot axis 19 twisted.

Bei einer Einleitung einer Schwenkbewegung wird deshalb die halbbogenförmige Zahnstange 33 durch eine nicht näher dargestellte Ausnehmung in dem Schwenkarm 6 hindurchbewegt.When an initiation of a pivoting movement is therefore the semi-curved rack 33 by a not shown recess in the pivot arm 6 moved through.

In 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines derartigen, in zwei Ebenen zueinander verstellbaren Antriebes dargestellt.In 5 is an embodiment of such, in two planes mutually adjustable drive shown.

Am Außenrahmen 28 sitzt der Linearantrieb 32 und wälzt sich mit seinem Ritzel 34 an einem zugeordneten Zahnrad 35 ab, welches in der Schwenkachse 19 drehfest mit dem Innenrahmen 29 verbunden ist.On the outer frame 28 sits the linear drive 32 and rolls with his pinion 34 on an associated gear 35 off, which in the pivot axis 19 rotatably with the inner frame 29 connected is.

In senkrechter Richtung hierzu ist am Außenrahmen 28 ein weiteres Zahnrad 35 angeordnet, welches von einem Ritzel 34 beaufschlagt wird, dessen Linearantrieb 30 auf dem Schwenkarm 6 aufsitzt.In the vertical direction, this is on the outer frame 28 another gear 35 arranged, which of a pinion 34 is acted upon, the linear drive 30 on the swivel arm 6 seated.

Auf diese Weise können wiederum in den beiden zueinander senkrechten Schwenkachsen 18, 19 unabhängig voneinander ausgeführte Schwenkbewegungen des Schwenkarms 6 ausgeführt werden.In this way, in turn, in the two mutually perpendicular pivot axes 18 . 19 independently performed pivoting movements of the swing arm 6 be executed.

Die 6 zeigt ein mechanisches Ersatzschaltbild einer Anordnung nach den 1 bis 3.The 6 shows a mechanical equivalent circuit diagram of an arrangement according to the 1 to 3 ,

Es ist erkennbar, dass ausgehend von dem Schwenkgelenk 15 sich der Schwenkarm 6 vertikal nach unten erstreckt und in den Pfeilrichtungen 36, 37 schwenkbar angetrieben ist.It can be seen that starting from the swivel joint 15 the swivel arm 6 extends vertically downwards and in the directions of the arrows 36 . 37 is driven pivotally.

Für die Ausbildung und Art des Schwenkantriebs gibt es verschiedene Ausführungsformen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle als erfindungswesentlich in Alleinstellung und/oder in Kombination miteinander beansprucht werden.For the training and type of rotary actuator, there are various embodiments that are claimed in the context of the present invention all as essential to the invention in isolation and / or in combination with each other.

Zusätzlich ist dem Schwenkarm 6 gemäß der vorstehenden Beschreibung noch eine Hubbewegung in der Pfeilrichtung 17 (Z-Achse) zugeordnet, und das untere freie Ende des Schwenkarmes 6 mündet in einem Drehantrieb 38, der gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel als Drehteller 21 in Verbindung mit der Grundplatte 20 beschrieben wurde. Aufgrund dieses Drehantriebes erfolgt eine Rotation in Pfeilrichtung 26.In addition, the swivel arm 6 according to the above description, a lifting movement in the direction of the arrow 17 (Z-axis) assigned, and the lower free end of the swing arm 6 opens in a rotary drive 38 , according to the preceding embodiment as a turntable 21 in connection with the base plate 20 has been described. Due to this rotary drive is a rotation in the direction of arrow 26 ,

Jenseits dieses Drehantriebes 38 für die Einleitung der Rotationsbewegung ist ein Ankerpunkt 41 ausgebildet, der an der Grundplatte 20 angebunden ist, sodass die Ebene der Grundplatte 20 parallel zu der Drehebene der Rotation in Pfeilrichtung 26 ist.Beyond this rotary drive 38 for the initiation of the rotational movement is an anchor point 41 formed on the base plate 20 Tailed, so the plane of the base plate 20 parallel to the plane of rotation in the direction of the arrow 26 is.

Die Grundplatte 20 ist gemäß der vorstehenden Beschreibung mithilfe der Linearantriebe 24, 25 individuell heb- und senkbar in Bezug zur Oberseite der Fahrkabine 5 ausgebildet.The base plate 20 is as described above using the linear drives 24 . 25 individually raised and lowered in relation to the top of the cab 5 educated.

Die Fahrkabine 5 besteht im Wesentlichen aus den vorher erwähnten Fußpedalen 27, die auch anders ausgebildet sein können, der Bedienungsperson 40, die im Cockpit 8 sitzt und die ein nicht näher dargestelltes Bedienungsgestänge 10 betätigt.The cab 5 consists essentially of the previously mentioned foot pedals 27 , which may also be designed differently, the operator 40 in the cockpit 8th sits and an unspecified operating linkage 10 actuated.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist auf dem Kopf 39 des Benutzers 40 eine 3D-Brille 12 aufgesetzt, um die natürliche Umgebung zu simulieren.In the embodiment shown is upside down 39 the user 40 a 3D glasses 12 set up to simulate the natural environment.

Die 7 zeigt nun die Einwirkung von Beschleunigungskräften in zwei verschiedenen Fahrstellungen, wobei, ausgehend von der Grundstellung der Fahrkabine 5 in der Abbildung auf der linken Seite, zunächst die Beschleunigungskraft in Pfeilrichtung 14 über den Schwenkarm 6 auf die Fahrkabine ausgeübt wird, die somit in die Stellung der Fahrkabine 5a ausgelenkt wird, wobei eine der in Pfeilrichtung 14 entgegenwirkende Beschleunigungskraft 43 auf dem Kopf 39a des Benutzers ausgeübt wird.The 7 now shows the effect of acceleration forces in two different driving positions, wherein, starting from the basic position of the cab 5 in the illustration on the left side, first the acceleration force in the direction of the arrow 14 over the swivel arm 6 is exerted on the cab, which thus in the position of the cab 5a is deflected, with one of the arrow 14 counteracting acceleration force 43 on the head 39a the user is exercised.

Dies erfolgt natürlich auch auf den gesamten Körper des Benutzers 40.Of course, this also takes place on the entire body of the user 40 ,

Von dieser Stellung nach 5a der Fahrkabine 5 ausgehend, wird diese nun um eine zu der Grundplatte 20 parallele Ebene in die Stellung nach 5b verschwenkt. Dabei wird die Beschleunigungskraft 43' senkrecht zur Querbeschleunigungskraft 43', wobei die Querbeschleunigung 45 gleichzeitig eine Beschleunigung entgegen der Pfeilrichtung 14 simuliert, woraus eine resultierende Kraft 44 entsteht, die wiederum auf den Benutzer mit seinem Kopf 39b einwirkt.From this position 5a the cab 5 starting, this is now one to the base plate 20 parallel plane in the position after 5b pivoted. This is the acceleration force 43 ' perpendicular to the lateral acceleration force 43 ' , where the lateral acceleration 45 at the same time an acceleration against the direction of the arrow 14 simulated, resulting in a resulting force 44 arises, in turn, to the user with his head 39b acts.

In dieser Stellung der Fahrkabine 5b wird demnach eine Kurvenfahrt simuliert mit einer zusätzlichen Beschleunigung, die einem Gasgeben der Fahrkabine entspricht. Hier ist erkennbar, wie sich die Kräfte im Ankerpunkt 41 zusammensetzen und im Schwerpunkt des Benutzers 40 wirken.In this position of the cab 5b Accordingly, a cornering is simulated with an additional acceleration, which corresponds to a throttle giving the cab. Here you can see how the forces in the anchor point 41 put together and in the center of gravity of the user 40 Act.

Die 7 zeigt demnach eine Draufsicht auf die Fahrkabine 5 in zwei verschiedenen Fahrzuständen.The 7 thus shows a plan view of the cab 5 in two different driving conditions.

8 zeigt die gleiche Darstellung wie 7 in der Seitenansicht, wo erkennbar ist, dass sich die Fahrkabine 5 und in der maximalen Auslenkposition der Fahrkabine 5' im Verhältnis von der ursprünglich senkrecht ausgerichteten Schwenkarm 6, welcher sich nun in Position 6' befindet. In dieser Darstellung wird nur eine Beschleunigung auf die Fahrkabine 5' ausgeübt, was etwa der Stellung der Fahrkabine 5a in 7 entspricht. 8th shows the same representation as 7 in the side view, where it can be seen that the cab 5 and in the maximum deflection position of the cab 5 ' in the ratio of the originally vertically oriented pivot arm 6 , which is now in position 6 ' located. In this Presentation will only accelerate the cab 5 ' exercised what approximately the position of the driving cab 5a in 7 equivalent.

Die in 7 dargestellte Stellung 5b der Fahrkabine entspricht einer Kombination der 8 mit der 10.In the 7 shown position 5b the cab corresponds to a combination of 8th with the 10 ,

In 8 ist deshalb lediglich eine Krafteinwirkung dargestellt, die einem Gasgeben des Fahrers entspricht und deshalb ein natürliches Gefühl für den Fahrer beim Gasgeben erzeugt, weil der Schwenkpunkt der Fahrkabine 5' entfernt von dem Schwerpunkt der Fahrkabine in einem Schwenkgelenk 15 ausgebildet ist.In 8th Therefore, only a force is shown, which corresponds to a throttle giving the driver and therefore generates a natural feeling for the driver when accelerating, because the pivot point of the cab 5 ' away from the center of gravity of the cab in a swivel joint 15 is trained.

9 zeigt die analoge Stellung zur 8, wo eine Bremseinwirkung simuliert wird und der Schwenkarm 6 in seiner Stellung 6'' verschwenkt wird, sodass die Krafteinwirkung auf den Benutzer 40 einer Bremskraft entspricht und einer dementsprechend negativen Beschleunigung. 9 shows the analogue position to the 8th where a braking action is simulated and the swivel arm 6 in his position 6 '' is pivoted, so that the force on the user 40 corresponds to a braking force and a correspondingly negative acceleration.

Wenn beispielsweise in 8 beim Gasgeben der Vorgang des Zwischengasgebens oder eine ähnliche Gaswegnahme simuliert wird, so bedeutet dies, dass eine solche Situation sehr leicht entsprechend der Darstellung in 8 simuliert werden kann, denn dann würde der Schwenkarm 6' nur um einen Winkel von zum Beispiel 5 Grad aus seiner dort dargestellten Lage nach rechts verschwenkt werden (im Gegenuhrzeigersinn), um so eine Zwischengas-Situation zu simulieren.For example, if in 8th simulating the operation of the intermediate gas or a similar gas removal when accelerating, this means that such a situation is very easy as shown in 8th can be simulated, because then the swivel arm 6 ' only to be pivoted by an angle of, for example, 5 degrees from its position shown there to the right (counterclockwise), so as to simulate an intermediate gas situation.

Gleiches gilt für die Darstellung in 9, wo eine Krafteinwirkung simuliert wird, die einem Bremsvorgang entspricht. Auch hier ist der Vorteil der Erfindung darin, dass der Schwerpunkt des Benutzers entfernt vom Schwenkgelenk 15 ausgebildet ist und die auf den Benutzer wirkende Ziehkraft in X- und Y-Richtung (Krafteinwirkung beim Bremsen) wesentlich größer ist als die durch die Schwerkraft auf den Benutzer ausgeübte Rotationsbewegung im Schwenkgelenk 15.The same applies to the representation in 9 , where a force is simulated, which corresponds to a braking process. Again, the advantage of the invention is that the focus of the user away from the pivot joint 15 is formed and acting on the user pulling force in the X and Y direction (force during braking) is substantially greater than the force exerted by gravity on the user rotation in the pivot joint 15 ,

Es geht bei der Erfindung also weniger um die Kippbewegungen in der Grundplatte 20 und die dort angeordneten Linearantriebe, sondern um die Entfernung des Gewichtsschwerpunktes des Benutzers 40 von einer externen Aufhängefläche, die durch das Schwenkgelenk 15 repräsentiert wird.It is therefore less in the invention to the tilting movements in the base plate 20 and the linear drives arranged there, but the removal of the center of gravity of the user 40 from an external suspension surface, through the swivel joint 15 is represented.

Die 10 zeigt in Abwandlung zu der Ausführungsform nach 8, dass auch statt eines Drehantriebes im Schwenkgelenk 15 selbst nunmehr auch Antriebseinheiten 46, 46' verwendet werden können, die bevorzugt im Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet sind und die an einem Kraftangriffspunkt 55 am freien schwenkbaren Ende des Schwenkarms 6 angreifen und somit den Schwenkarm 6 in jeder beliebigen Richtung in X-Y-Richtung verschwenkbar antreiben.The 10 shows in a modification to the embodiment according to 8th in that also instead of a rotary drive in the swivel joint 15 even now also drive units 46 . 46 ' can be used, which are preferably arranged at an angle of 90 degrees to each other and at a force application point 55 at the free pivoting end of the swivel arm 6 attack and thus the swivel arm 6 can be pivoted in any direction in the XY direction.

Für die gleichen Teile gelten im Übrigen die gleichen Bezugszeichen, und aus 10 ist wiederum eine Querbeschleunigungskraft 45 erkennbar, die bei einer Lenkbewegung stattfindet.Incidentally, the same reference numerals apply to the same parts, and from 10 is again a lateral acceleration force 45 recognizable, which takes place during a steering movement.

Der Kraftangriffspunkt 55 für die Antriebseinheiten 46 kann auf einer beliebigen Erstreckung des Schwenkarms 6 angreifen.The force application point 55 for the drive units 46 can be on any extension of the swing arm 6 attack.

Die 11 zeigt eine Krafteinwirkung 49, die das Kippen der Fahrkabine 5 selbst simuliert, und zwar um einen Rotationskreis 48, wobei hier ein Drehpunkt 47 etwa im Schwerpunkt der Fahrkabine 5 dargestellt ist und diese Schwenkbewegung im Drehpunkt 47 erfolgt, was einer Bergauf- oder Bergab-Fahrbewegung der Fahrkabine auf einer natürlichen Fahrbahn entspricht.The 11 shows a force 49 that the tilting of the cab 5 simulated itself, namely by one rotation circle 48 , where here is a fulcrum 47 approximately in the center of gravity of the driving cab 5 is shown and this pivoting movement in the fulcrum 47 takes place, which corresponds to an uphill or downhill driving movement of the cab on a natural roadway.

Die Unebenheiten der Fahrbahn werden nach wie vor durch die Linearantriebe 24, 25 im Bereich der Grundplatte 20 simuliert, die somit dafür sorgen, dass die gesamte Fahrkabine kurzhubig in den Pfeilrichtungen 17 bewegt werden kann.The bumps of the roadway are still due to the linear drives 24 . 25 in the area of the base plate 20 simulated, which thus ensure that the entire cab short-stroke in the direction of the arrows 17 can be moved.

Die 12 zeigt die gleiche Darstellung wie 11 in der anderen Richtung, das heißt in einer um 90 Grad gedrehten Darstellung. Ansonsten gelten für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen.The 12 shows the same representation as 11 in the other direction, that is, in a representation rotated by 90 degrees. Otherwise, the same reference numerals apply to the same parts.

Die 13 zeigt Hubbewegungen des Schwenkarms 6 in den Pfeilrichtungen 17, um eine in vertikaler Richtung einwirkende Krafteinwirkung 51 in Z-Richtung zu simulieren.The 13 shows strokes of the swing arm 6 in the direction of the arrows 17 to a vertically acting force 51 to simulate in Z-direction.

Dies entspricht Kompressionen, die der Benutzer 40 erfährt, wenn er in der natürlichen Straßenumgebung über eine Kuppel fährt und dementsprechend in der Krafteinwirkungsrichtung 51 angehoben wird. Die Fahrkabine 5 gelangt damit in eine abgesenkte Position 5' und dann wieder in eine angehobene Stellung.This corresponds to compressions made by the user 40 learns when driving over a dome in the natural road environment and accordingly in the direction of force 51 is raised. The cab 5 thus enters a lowered position 5 ' and then back to a raised position.

Die Hubbewegungen 52 können natürlich von Drehbewegungen oder anderen kurzhubigen Bewegungen von den Linearantrieben 23, 24 im Bereich der Grundplatte 20 überlagert sein.The strokes 52 Of course, these can be rotational movements or other short-stroke movements of the linear drives 23 . 24 in the area of the base plate 20 be superimposed.

Alle Bewegungsantriebe können jeweils mit den anderen Bewegungsantrieben in jeder beliebigen Weise gekoppelt sein.All motion drives can each be coupled to the other motion drives in any manner.

Die Bewegungen können deshalb unabhängig voneinander überlagert werden, sodass beliebige Kombinationen untereinander erzielbar sind.The movements can therefore be superimposed independently of each other, so that any combination with each other can be achieved.

Die 14 zeigt im Ergebnis die Ausführungsform nach 6, wobei jedoch erkennbar ist, dass der Schwenkantrieb für den Schwenkarm 6 über jeweils Motoren 53 erfolgt, die über Seilzüge 54 in voneinander senkrechten Richtungen den Schwenkantrieb des Schwenkarmes 6 ausführen.The 14 As a result, the embodiment is shown 6 but it is apparent that that the swivel drive for the swivel arm 6 over each engine 53 done by cables 54 in vertical directions the pivot drive of the swing arm 6 To run.

Ansonsten gelten für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen.Otherwise, the same reference numerals apply to the same parts.

Statt der Schwenkantriebe mit Motoren 53 und Seilzügen 54 nach 14 können nach 15 auch Antriebseinheiten 46 verwendet werden, die entweder als hydraulische oder pneumatische Kolbenzylindereinheiten ausgebildet sind oder als elektrische Linearantriebe oder als Schraubspindelantriebe und dergleichen mehr.Instead of the part-turn actuators with motors 53 and cables 54 to 14 can after 15 also drive units 46 can be used, which are designed either as hydraulic or pneumatic piston-cylinder units or as electric linear drives or as screw drives and the like.

Ansonsten gelten die gleichen Bezugszeichen, wie sie anhand der 10 erläutert wurden.Otherwise, the same reference numerals apply, as they are based on the 10 were explained.

Die 16 in Verbindung mit den 17 bis 19 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Fahrkabine und einen daraus gebildeten Fahrsimulator 1.The 16 in conjunction with the 17 to 19 shows a further embodiment of a driving cab and a driving simulator formed therefrom 1 ,

Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Fahrkabine 5 aus dem vorher gezeigten Rohrgestell 7, wobei jedoch im oberen Bereich des Rohrgestells zwei zueinander senkrechte Halbbogenschienen 56, 57 angeordnet sind, die getrennt voneinander durch ein dazwischen angeordnetes Antriebsmodul 58 antreibbar sind.In the illustrated embodiment, the driving cab 5 from the tubular frame previously shown 7 , wherein, however, in the upper region of the tubular frame two mutually perpendicular half-bow rails 56 . 57 are arranged, separated from each other by an interposed drive module 58 are drivable.

Somit kann die Fahrkabine bezüglich einer feststehenden Achse, die beispielsweise an der oberen Seite der Halbbogenschiene 56 ansetzt, in zwei zueinander senkrechten Richtungen in beliebiger Weise verschwenkt werden.Thus, the cab can with respect to a fixed axis, for example, on the upper side of the semi-curved rail 56 attaches to be pivoted in two mutually perpendicular directions in any way.

Im Gegensatz zu der Ausführung nach 16 können die Halbbogenschienen 56, 57 auch als Vollbogen ausgebildet sein, wodurch sich zwei senkrecht zueinander drehende Kugelbogenschienen ergeben, die eine vollständige Rotation der Fahrkabine 5 in zueinander senkrechten Raumebenen ergeben.Unlike the execution after 16 can the semicircular rails 56 . 57 also be formed as a full arch, resulting in two mutually perpendicular spherical arc rails, the complete rotation of the cab 5 result in mutually perpendicular spatial planes.

Solche Bogenantriebe sind zwar im Prinzip aus der EP 2 549 459 A1 bekannt, es ist jedoch nicht bekannt, eine solche Bogenanordnung, wie sie schematisiert in 17 dargestellt ist, an dem freien unteren Ende eines Schwenkarms 6 anzuordnen, der darüber hinaus noch in den Pfeilrichtungen 17 heb- und senkbar und in der Rotationsebene 26 drehbar ausgebildet ist.Such sheet drives are indeed in principle from the EP 2 549 459 A1 However, it is not known such a bow assembly, as schematized in 17 is shown at the free lower end of a pivoting arm 6 to arrange, moreover, in the direction of the arrows 17 raised and lowered and in the plane of rotation 26 is formed rotatable.

Nachteiligerweise ist bei der genannten EP 2 549 459 A1 der Schwerpunkt in der Drehachse der Fahrkabine ausgebildet, und es wird kein natürliches Fahrgefühl dadurch erzeugt, dass erfindungsgemäß die gesamte Anordnung in ein entfernt vom Schwerpunkt angeordnetes Schwenkgelenk 15 verlegt wird.Disadvantageously, in the mentioned EP 2 549 459 A1 the center of gravity is formed in the axis of rotation of the driving cab, and no natural driving feeling is produced by the fact that according to the invention the entire arrangement is in a swivel joint arranged away from the center of gravity 15 is relocated.

Es gelten für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen, wobei in 18 eine Krafteinwirkung entsprechend dem Kippen eines Fahrzeuges simuliert wird, wie es in 11 dargestellt wurde.The same reference numerals apply to the same parts, in which 18 a force is simulated according to the tilting of a vehicle, as in 11 was presented.

Die Krafteinwirkung ist deshalb mit dem Bezugszeichen 49 versehen, wie in 11 näher erläutert wurde.The force is therefore with the reference numeral 49 provided, as in 11 was explained in more detail.

Gleiches gilt für die 19, die lediglich die um 90 Grad gedrehte Ansicht der 18 darstellt, die mit der Erläuterung der 12 übereinstimmt, und die dortige Krafteinwirkung 50 wurde in 12 bereits schon erwähnt.The same applies to the 19 , which is only the rotated by 90 degrees view of 18 that with the explanation of the 12 matches, and the local force 50 was in 12 already mentioned.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: FahrsimulatorDriving simulator
22: Grundgestellbase frame
33: Standfußstand
44: Standfußstand
55: Fahrkabine 5a, 5b, 5' driving cab 5a . 5b . 5 '
66: Schwenkarm 6' swivel arm 6 '
77: Rohrgestelltubular frame
88th: Cockpitcockpit
99: SitzSeat
1010: Bedienungsgestängeoperation linkage
1111: Bildschirmscreen
1212: 3D-Brille3D glasses
1313: Pfeilrichtungarrow
1414: Pfeilrichtungarrow
1515: Schwenkgelenkpivot
1616: Schiebehülsesliding sleeve
1717: Pfeilrichtung (Z)Arrow direction (Z)
1818: Schwenkachseswivel axis
1919: Schwenkachseswivel axis
2020: Grundplattebaseplate
2121: Drehtellerturntable
2222: Linearantrieblinear actuator
2323: Linearantrieblinear actuator
2424: Linearantrieblinear actuator
2525: Ansatzapproach
2626: Pfeilrichtung (Rotation)Arrow direction (rotation)
2727: Fußpedalefoot pedals
2828: Außenrahmenouter frame
2929: Innenrahmeninner frame
3030: Linearantrieblinear actuator
3131: Zahnstangerack
3232: Linearantrieblinear actuator
3333: Zahnstangerack
3434: Ritzelpinion
3535: Zahnradgear
3636: X-RichtungX-direction
3737: Y-RichtungY-direction
3838: Drehantriebrotary drive
3939: Kopf (Benutzer) a, bHead (user) a, b
4040: Benutzeruser
41 41: Ankerpunktanchor point
4242: Pfeilrichtungarrow
4343: Beschleunigungskraftaccelerating force
4444: resultierende Kraftresulting power
4545: Querbeschleunigunglateral acceleration
4646: Antriebseinheit, 46' Drive unit, 46 '
4747: Drehpunktpivot point
4848: Rotationskreisrotation circle
4949: Krafteinwirkungforce
5050: Krafteinwirkungforce
5151: Krafteinwirkung (Z)Force (Z)
5252: Hubbewegunglifting motion
5353: Motorengine
5454: Seilzugcable
5555: KraftangriffspunktForce application point
5656: HalbbogenschieneHalf bow rail
5757: HalbbogenschieneHalf bow rail
5858: Antriebsmoduldrive module

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 4464117 A1 [0004]
CN 204143671 U [0006]
US 5176518 A1 [0029]
EP 2549459 A1 [0143, 0144]

Claims

Driving and / or flight simulator ( 1 ) which is pivotable on at least one side at a point ( 15 ) and to simulate acceleration forces a seat ( 9 ) for at least one user ( 40 ) about at least one pivot axis ( 16 . 18 , 19 ), characterized in that a driving cab ( 5 . 5a . 5b . 5 ' ), which has at least one seat ( 9 ) includes, liftable, senk- and rotatable at the free end of a ceiling-side pivot arm ( 6 . 6 ' ) is mounted, the other end in a remote from the cab bearing point ( 15 ) is hinged.

Driving and / or flight simulator ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the swivel arm ( 6 . 6 ' ) with its cover-side end on a cardan or ball joint ( 15 ) is suspended.

Driving and / or flight simulator ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the rotary ( 47 ), Pivoting and lifting point of the driving and / or flight simulator ( 1 ) is located outside the center of gravity of the user.

Driving and / or flight simulator ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that at a simulated curve slope lateral acceleration force ( 43 ) on the driver ( 40 ), which corresponds to a natural curve acceleration force.

Driving and / or flight simulator ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the connecting region between the free end of the pivoting arm ( 6 . 6 ' ) and the cab ( 5 . 5a . 5b . 5 ' ) A lifting drive and / or a pivot drive and / or a tilt drive is arranged.

Driving and / or flight simulator ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the swivel arm ( 6 . 6 ' ) is telescopic in length

Driving and / or flight simulator ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the suspension of the cab side end of the swivel arm ( 6 . 6 ' ) is coupled to a mounting surface, which with the cab ( 5 . 5a . 5b . 5 ' ) is coupled via drive means which are arranged at an angle of 90 degrees to each other, can be controlled separately from each other linear drives ( 22 . 23 . 24 ) are the with cab-fixed approaches ( 25 ), which are designed as racks.

Driving and / or flight simulator ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rotary drive between the cab and the free lower end of the pivot arm is designed as a turntable and has an axial ball bearing.

Driving and / or flight simulator ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the pivot joint ( 15 ) of a via linear motors in two mutually perpendicular directions driven universal joint ( 28 . 29 ) consists.

Driving and / or flight simulator ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the swivel arm ( 6 . 6 ' ) via at least one cable ( 54 ), which is controlled by a motor and engages the pivotable part of the swivel arm