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Dokumentenidentifikation DE202004012868U1 25.11.2004
Titel Fahrsimulator zum Einsatz in einem nicht-fahrbereiten Kraftfahrzeug
Anmelder Rudolph, Stephan, 14129 Berlin, DE
Vertreter HERTIN Anwaltssozietät, 10707 Berlin
DE-Aktenzeichen 202004012868
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 25.11.2004
Registration date 21.10.2004
Application date from patent application 12.08.2004
IPC-Hauptklasse G09B 9/042
IPC-Nebenklasse B60R 11/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen mobilen Fahrsimulator mit eingebautem Bewegungssystem sowie die Bewegungssysteme des Fahrsimulators. Das System dient zur Fahrsimulation in einem nicht-fahrbereiten realen Kraftfahrzeug.

Fahrsimulatoren unter Verwendung von echten Fahrzeugen, Fahrzeugattrappen oder anderer Cockpitsysteme sind bekannt. In der Regel bestehen diese aus einer Art Plattform, auf dem das Fahrzeug oder seine Attrappe montiert ist und auf diese dann Aktuatoren zur Simulation von Längs- und Querbeschleunigung sowie des Nick-, Roll- und Gierwinkels. Weiterhin besitzen diese Simulatoren Systeme zu Übertragung von Bild-, Ton- und Kraftrückmeldedaten. Diese Systeme sind aufgrund Ihrer Konstruktionsmerkmale entweder statisch (das bedeutet ohne Bewegung) oder sie sind ortsgebunden, weil ein Transport aufwendig und teuer wäre.

Es existieren auch Ausführungen von Bewegungssystemen mit zwei Achsen, die, wie in der DE 102 11 884 beschrieben, Längs- und Querbeschleunigung simulieren. Dieses System kann keine Fahrbahnenebenheiten glaubhaft darstellen und ist weiterhin auch aufwendig zu transportieren. Es gibt auch pneumatisch angetriebene Simulatoren, welche zum Teil auf deren Reifen stehen. Diese können aber aufgrund der Komprimierbarkeit der Druckluft keine realistischen oder dynamischen Bewegungsabläufe abbilden.

Weiterhin gibt es auch Simulatoren, welche ein fahrbares Kraftfahrzeug beinhalten. Die DE 199 28 490 A1 beschreibt ein solches System, welches den Nachteil hat, dass es sich nicht bewegt.

In der DE 41 09 827 A1 wird ein Simulator beschrieben, welcher aus einem LKW Führerhaus, das auf zwei Teilschalen, die 90° versetzt sind, bewegt wird. Dieses System ist ohne größeren logistischen Aufwand nicht von einem Ort zu einem anderen zu transportieren. Weiterhin kann dieses System keine Beschleunigungen in der Z-Achse darstellen.

Ein echtes Fahrzeug als Bestandteil eines Simulators wird auch in der DE 200 00 556 U1 beschrieben. Dieses System besteht aus einem auf eine Wippenkonstruktion aufmontierten Jeep und ist äußerst aufwendig in der Aufstellung und Inbetriebnahme.

Der Bewegungsantrieb zur Simulation der Wankbewegung eines Autos wird in der DE 100 34 731 A1 beschrieben. Die darin offenbarte Vorrichtung wird unter ein Auto geschoben, um Fliehbeschleunigungen beim Kurvenfahren zu simulieren. Dieses System kann keine Schlaglöcher oder Kopfsteinpflaster spürbar machen. Weiterhin kann es keine Nick- und Aufbäumbewegungen abbilden.

Weiterhin gibt es reale Fahrzeuge (sogenannte Lowrider), bei denen die Stoßdämpfer entfernt und gegen hydraulische Aktuatoren ersetzt wurden. Dadurch bewegen sie sich zwar, können aber wegen fehlender Schnittstellen und Sensorik keinen Bezug zur Simulation herstellen.

Alle bislang aufgeführten Simulationssysteme sind aufgrund ihrer Konstruktion bestimmten Einsatzzwecken wie beispielsweise Fahrtraining, Forschung oder Entertainment zuzuordnen. So kann zum Beispiel das in der DE 102 11 884 C1 offenbarte System nur schwer im Unterhaltungsbereich eingesetzt werden. Dadurch, dass es für den Einsatz bei Fahrschulen konzipiert ist, wäre es für den Unterhaltungsbereich, in dem andere Anforderungen bestehen, gänzlich ungeeignet.

Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fahrsimulator zu schaffen, welcher zum einen Fahrsituationen wie Anfahren, Bremsen, Querbeschleunigungen bei Kurvenfahrten glaubhaft darstellen kann, der transportabel ist und in kürzester Zeit in Betrieb genommen werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die selbstständigen Ansprüche.

Die Erfindung bietet in Form des Fahrsimulators ein einmaliges dynamisches System: Es wird ein virtuelles Abbild des Fahrzeugs geschaffen, in dem ein Benutzer/Bediener sitzt, und zugleich wird ein virtuelles Abbild einer beliebigen, frei wählbaren Fahrsituation bzw. eines Fahrzustandes erzeugt, die exakt auf das reale Fahrzeug zurückübertragen wird. Dieses System erlaubt völlig neue Anwendungen eines Fahrsimulators. Es kann zum tatsächlichen Erleben eines für den Benutzer neuen Fahrzeugs dienen, ohne dass dieser das Fahrzeug tatsächlich „auf die Straße" bringen muss. Es dient der Übung und dem Erlernen des Umgangs mit einem Fahrzeug. Hierzu ist das System derart ausgestaltet, dass es auf einfache Weise in ein wirkliches Fahrzeug (reales Fahrzeug) installierbar ist. Es stehen unendliche Varianten der Erzeugung einer virtuellen Fahrsituation zur Verfügung (beispielsweise – aber nicht ausschließlich – auf einer Landstrasse, auf einem Highway, im Gebirge, bei Regen, Schnee und Eis, auf einer Schotterstrasse, auf Strassen mit Hindernissen, in dichtem Verkehr, aber auch beim Einparken etc.).

Danach ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein System zur Fahrsimulation in einem fahrbereiten Kraftfahrzeug aus mehreren Komponenten besteht, nämlich

  • a) doppelt wirkenden Hydraulikzylindern, (hierunter werden Zylinder verstanden, die in fester Position beim Ausfahren bzw. Einfahren positionierbar sind)
  • b) einem Hydraulikaggregat,
  • c) einem hydraulischen Steuerblock und
  • d) einer hydraulischen Schaltung, sowie
  • e) Sensoren zur Ermittlung der Lagedaten der Längs- und Querachse sowie der Stellung der einzelnen Radaufhängungen und einer
  • f) Datenverarbeitungseinheit und einer
  • g) Projektionseinrichtung zur koordinierten, audiovisuellen Darstellung einer Fahrsimulation entsprechend der Steuerung und Stellung der Hydraulikzylinder sowie einer
  • h) Projektionsfläche
  • i) einer Bedieneinheit.

Ein erfindungsgemäßer Fahrsimulator schafft demnach eine virtuelle Fahrsimulation in einem realen Fahrzeug, wobei das System auf einfache Weise in ein nichtfahrbereites Fahrzeug integriert und dort installiert werden kann. Als Beispiel für ein nicht-fahrbereites Fahrzeug sei ein Chassis genannt (ohne Motor), welches nicht (mehr) zum Einsatz auf der Strasse bestimmt ist. Dem Benutzer wird in einem tatsächlichen Fahrzeug ein nahezu realistisches Fahrverhalten des Fahrzeugs realisiert, da sich das Fahrzeug selbst im Rahmen der computergesteuerten Simulation bewegt wie bei richtigen Fahrsituationen. Die Bewegungen des Fahrzeugs werden über die Hydraulikzylinder ausgelöst, die bezüglich ihrer Maße so dimensioniert sind, dass sie anstelle der herkömmlichen Stoßdämpfer geeignet sind. Die Stoßdämpfer können im Federbein integriert sein oder aber von diesem separiert alleinstehend. Die Hydraulikzylinder sind mit einer hydraulischen Schaltung und einem hydraulischen Steuerblock mit dem Hydraulikaggregat zur Veränderung der Stellung der einzelnen Hydraulikzylinder verbunden. Die hydraulische Schaltung wiederum besteht pro Radaufhängung aus zwei 3-Wege Kugelhähnen oder elektromagnetischen Ventilen/Schaltungen, einem hydraulischen Federspeicher und einer einstellbaren Drossel, mithin standardmäßige Produkte der Industrietechnik.

Der Federspeicher ist in seinen Abmessungen und Vorspannungsdruck so ausgelegt, dass er das durch die sich in der oberen Zylinderkammer befindliche Kolbenstange verdrängte Ölvolumen beim Einfedern aufnehmen und durch den Gasdruck wieder abgeben kann. Dabei ist der größte Durchmesser einer einstellbaren Drossel des Federspeichers so gewählt ist, das durch Drehen eines Stellrades die Dämpfung derart einstellbar ist, dass sie dem Dämpfungsverhalten der originalen Stoßdämpfer entspricht. Besonderes Kennzeichen ist, dass die Hydraulikzylinder und die hydraulische Schaltung dazu geeignet sind, die herkömmlichen Stoßdämpfer im regulären Fahrbetrieb zu ersetzen und bei einer Fahrsimulation entsprechende Bewegungen des Fahrzeuges zu bewerkstelligen. Dies bedeutet, dass das Fahrzeug, ausgerüstet mit den Hydraulikzylindern entsprechend der Erfindung, auch im regulären Straßenbetrieb einsetzbar ist.

Die Fahrsimulation wird über ein Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen PC oder ein Notebook gesteuert.

Alle Bestandteile und Apparate des erfindungsgemäßen Systems für die Fahrsimulation sind so dimensioniert, dass sie in dem jeweils verwendeten Fahrzeug selbst (mit)transportabel sind. Dies ist ein außergewöhnliches Merkmal, denn herkömmliche Simulatoren bestehen aus umfangreichen apparativen Einrichtungen, die in der Regel gesondert, z.B. in einem eigenen Transporter transportiert werden müssen.

Die Bedieneinheit hat den Vorteil, dass sie sehr praktisch im KFZ selbst (im Unterschied zu herkömmlichen Fahrsimulatoren) in einer typischen KFZ-Box, z.B. einer „Kruschtlbox" wie Aschenbecher etc. untergebracht werden kann und durch Touchpad, beleuchtete Tasten etc. praktisch und einfach zu bedienen ist. Über ein Schwenksystem kann es einfach montiert und zugänglich gemacht werden. Es ist leicht verhüllbar, wegsteckbar und garantiert einen schnellen Zugriff.

Die virtuelle Fahrsimulation wird dem Bediener auf einer Projektionsfläche direkt auf der Frontscheibe dargestellt. Der zur Darstellung der Fahrsimulation notwendige Projektor wird hierzu mittels Klettband auf einer klappbaren Halterung montiert ist. Die klappbare Halterung selbst wird mit Saugnäpfen und/oder Klettmitteln an der Heckscheibe befestigt. Die Einstellung der Höhe des projizierten Bildes und der Bildlage wird mittels der klappbaren Halterung und dortiger Stellmuttern realisiert.

Die Projektionsfläche ist direkt auf der Frontscheibe angeordnet oder enthält eine abnehmbaren Abdeckung direkt auf der Frontscheibe. Die Projektionsfläche weist auf der Innenseite eine reflektierende Beschichtung aufweist und auf der Außenseite eine lichtundurchlässigen Schicht.

Das Hydraulikaggregat besteht aus einem skalierbaren System von einzelnen, mittels montierbarer Druckleitungen hintereinandergeschalteten Behältern. Die Druckleitungen zur Verbindung der hintereinandergeschalteten Behälter sind mit Schnellverschlüssen versehen. Auch das Hydraulikaggregat ist transportabel ausgelegt und kann im eigenen Fahrzeug mittransportiert werden.

Das erfindungsgemäße System ist geeignet für beliebige Fahrzeugchassis.

Audioeffekte werden über externe Lautsprecher realisiert, die wiederum in dem verwendeten Fahrzeug transportabel sind oder aber es werden die KFZ eigenen Lautsprecher verwendet.

Darüber hinaus sieht die Erfindung einen Datenträger als Teil einer Datenverarbeitungseinrichtung eines Systems zur Fahrsimulation vor, welches eine Software zur koordinierten Steuerung der hydraulischen Elemente des mobilen Systems und der Projektion umfasst.

Ein Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass ein solches System zahlreichen Verwendungen offen steht, wie beispielsweise Forschung und Entwicklung, Fahrtraining, Unterhaltungszwecke sowie als Anschauungsmittel zur Darstellung komplexerer Sachverhalte im Automotive Bereich. Das System kann auch als Bewegungssystem zur Verfügung stehen, wodurch die Nutzung konventioneller PKW als Fahrsimulator ermöglicht wird.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den übrigen Unteransprüchen enthalten. Die Erfindung ist in den anliegenden Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:

1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Simulator;

2 zeigt eine vereinfachte Ansicht des virtuellen Fahrzeuges innerhalb einer Simulation;

3, 4, 5 als Beispiel die Radaufhängung des Simulators in Ruhestellung und in aktivem Zustand;

6, 7, 8 die Hydraulik der Radaufhängungen in unterschiedlichen Positionen und Situationen;

9 den Programmablauf im Mikrocontroller der Steuereinheit;

10 schematisch eine Innenansicht des Fahrzeugs nach der 1, insbesondere das Bedienpult aus der 1.

1 zeigt eine vereinfachte Schnittdarstellung des Simulators 1. Der Bediener 2 steuert durch die Bedienung der Gas- und Bremspedale 4 und 5 sowie der Schaltung 19 und des Lenkrades 3 ein Fahrzeug als virtuelles Fahrzeug innerhalb einer Simulation welche auf dem an Bord befindlichen PC-System 12 abläuft. Hinter dem Bediener 2 ist ein Projektor 6 platziert, der über Stellmuttern 7 und Halterungen 7a klappbar angeordnet ist. Der Strahlengang 9 des Projektors 6 projiziert das Bild des Projektors 6 auf die Innenseite der Frontscheibe des realen Fahrzeugs, die zu diesem Zweck mit einer abnehmbaren Abdeckung 8 abgedeckt ist. Das Lenkrad, der Schalthebel und die Pedale sind mit Wegaufnehmer-Sensoren 10 ausgerüstet, welche die Ist-Positionen und die Schaltkommandos an die Simulation melden. Außerhalb vom Fahrzeug ist das hydraulische Aggregat 16, zusammen mit den Druckleitungen und dazugehörigen Behältern 17, 18 angeordnet. Diese sind mit einem hydraulischen Steuerblock 13 im Innern des Fahrzeugs verbunden; ein Controller 14 kontrolliert und steuert die Simulation, die vom Bediener am Bedienerpult 15 ausgelöst und verwaltet wird, wobei diese Simulation zu realen Bewegungen des Fahrzeugs führt, die über hydraulische Aktuatoren 10 und korrespondierende Wegmesssensoren 11 in Verbindung mit dem PC-System, dem hydraulischen Steuerblock u.a. zur Visualisierung der Simulation durch den Projektor führen.

1 zeigt mithin eine vereinfachte Seitenansicht des realen Fahrzeugs bei der Fahrsimulation. Der Fahrer des Simulators verfolgt die Simulation mittels einer Projektion, welche von dem an Bord befindlichen Projektor 6, der auf einer mit Saugnäpfen an die Heckscheibe befestigten, klappbaren Halterung 7 mittels Klettband montiert ist. Zwei Stellmuttern 7a erlauben die Einstellung der Höhe des Bildes und der Bildlage. Der Projektor strahlt zwischen Fahrer und Beifahrersitz hindurch (9) direkt auf die Frontscheibe, welche mit einer abnehmbaren Abdeckung 8 versehen worden ist, die auf der Innenseite eine reflektierende Beschichtung aufweist und auf der Außenseite lichtundurchlässig beschichtet ist. Die durch die schräge Projektionsfläche der Windschutzscheibe hervorgerufenen Verzerrungen der Projektion werden durch die Trapez Korrektur von modernen Projektoren ausgeglichen.

Ein hydraulisches Aggregat 16, dessen Abmessung so gewählt ist, das es im Fahrzeug transportiert werden kann, sorgt für den Antrieb des Simulators. Zweckgemäß ist der normale Ölbehälter gegen ein skalierbares System von einzelnen mittels schnell montierbaren Druckleitungen 18 hintereinander geschalteten Behältern 17 ausgetauscht worden. Diese Lösung erlaubt ein einfaches Ein- und Ausladen der normalerweise schweren Komponenten.

2 zeigt eine vereinfachte Ansicht des virtuellen Fahrzeuges innerhalb der Simulation 20. Das virtuelle Fahrzeug ist ein maßstäbliches Abbild des Fahrzeugs, das den Fahrsimulator darstellt. In den Datentabellen des virtuellen Fahrzeuges können Daten wie Fahrzeugmasse, Schwerpunktslage, Achslasten, Achsabstände 26, Spurbreite, Reifenradius, Reifenbreite, Federweg ein- und ausgefahren, Dämpfungsgrad und Federhärte festgelegt werden. In dem Computermodel des virtuellen Fahrzeugs befinden sich Messpunkte 23 für die absolute Lage des Fahrzeugs in der Längsachse X und der Querachse Y. Zusätzlich wird an weiteren Messpunkten 24 laufend die Distanz zwischen Radhaus und Reifen gemessen.

Dem Computermodel 21 des virtuellen Fahrzeugs widerfahren im Rahmen der Simulation durch die vom Fahrer 2 verursachte Lenklage, Geschwindigkeit und Richtung und aus der Simulation gewonnenen Umgebungseinflüsse wie Untergrund 25, Fahrzeuglage, physikalische Wirkungen. Diese Wirkungen zeigen sich am Computermodell durch die Veränderung von Fahrzeuglage (z.B. Lastwechselreaktionen) Querbeschleunigungen durch Masseträgheit bei Kurvenfahrten und durch das ansprechen der Federung des virtuellen Fahrzeugs.

Diese Positionsdaten werden durch einen Controller 14 ausgewertet und in Form von Positionierungskommandos an den hydraulischen Steuerblock 13 gegeben. Der Controller überprüft mittels Wegaufnehmer Sensoren 11 die Ist-Position einer jeden Radaufhängung mit der von der Simulation wiedergegebenen Position.

Sobald eine Differenz zwischen Ist- und Sollposition eines jeden Radabstandes auftritt gibt der Controller entsprechende Positionierungskommandos an die Ventileinheiten, welche die hydraulischen Aktuatoren 10 an den vier Radaufhängungen ansprechen um die geforderte Position zu erreichen. Im Falle der in 2 dargestellten Lage, müssten die Vorderräder des Simulators ausgefahren und die Hinterräder eingefahren werden.

3 beschreibt als Beispiel die linke vordere Radaufhängung des Simulators mit der hydraulischen Dämpfungsschaltung 30, dem Chassis 32, dem hydraulischen Aktuator 11, dem Wegmesssensor 11 und der Spiralfeder 35 zur Federung der Aufhängung. Die Radaufhängung 33, 34 ist in Ruhestellung, an den Anschlüssen 31 (mit entsprechenden Ventilen 36) liegt kein Druck an. 4 beschreibt die vom Computermodell geforderte und vom Simulator eingenommene Lage der vorderen, linken Radaufhängung. 5 beschreibt die vom Computermodell geforderte und vom Simulator eingenommene Lage der hinteren, linken Radaufhängung. Das Rad 33, die Spiralfeder 35, die Achse 34, der hydraulischen Aktuator 11 und die Wegmesssensoren 11 sind bei diesen Positionen von Ihrer Ruhestellung unterschiedlich.

Neben den im Simulationsbetrieb wichtigen Eigenschaften des Simulators spielt auch die Mobilität und die Verkehrssicherheit eine wichtige Rolle. Weil die Integration von hydraulischen Zylindern in der Radaufhängung den Verlust der Dämpfung nach sich ziehen würde, ist hier eine technische Lösung notwendig.

Die in 6 beschriebene Schaltung zeigt den Hydraulikzylinder 61 in einer der Radaufhängungen, zwei 3-Wege Kugelhähne 36 zur Entkopplung des Hydraulikzylinder vom Simulationsbetrieb, einen Federspeicher 69 zur Aufnahme des im Falle aus dem unteren Zylinderraum 64 in den oberen Zylinderraum 63 verdrängenden Volumens wegen dem Verdrängungsvolumens der Kolbenstange 62 nicht unterzubringenden Hydraulikflüssigkeit. Der Gasbalg 70 des Federspeichers ist mit einem Gasdruck vorgespannt, wie er auch im vormalig eingebauten Stoßdämpfer herrscht. Sobald preislich attraktiv kann man anstelle der 3-Wege Kugelhähne auch an den Einsatz von elektrischen Schaltventilen denken. Ein weiteres Merkmal dieser Schaltung ist die einstellbare Drossel 68, mittels dessen Stellschraube 67 die Durchflussgeschwindigkeit des Ölstroms in der Rohrleitung geregelt werden kann. Die Auslegung des maximalen Durchmessers der Durchflussöffnung geschieht wieder in Abhängigkeit zum originalen Stoßdämpfer. Weiterhin sind die hydraulischen Zuleitungen 66 vom Schaltventil abgebildet. Die Stellung der beiden Kugelhähne in 6 ist auf Simulationsbetrieb gestellt. Durch die Anschlüsse 66 kann der Hydraulikzylinder wie von der Simulation vorgegeben, angesteuert werden. Die Drossel 68 und der Federspeicher sind von der restlichen Schaltung abgetrennt Durch die Betätigung eines Wegeventils kann nun die obere Kammer 63 oder die untere Kammer 64 des Hydraulikzylinders mit Druck beaufschlagt werden, was ein Einfahren bzw. Ausfahren der Radaufhängung auslöst.

7 zeigt die Schaltung im Fahrmodus nach beendeter Simulation. Der Hydraulikzylinder 61 ist aufgrund der Federkräfte und Leckage in seine Mittelstellung zurückgekehrt oder durch entsprechende Positionierungskommandos in diese Lage gebracht worden. Aufgrund der Leckage ist das Druckverhältnis zwischen der oberen und der unteren Zylinderkammer ausgeglichen. Wenn geschehen sind die Drei-Wegehähne 65 in den Fahrbetrieb umgelegt worden. Die Zuleitungen 66 vom Wegeventil kommend sind getrennt und die obere und untere Kammer des Hydraulikzylinders sind kurzgeschlossen.

8 beschreibt die Radaufhängung in ganz eingefahrener Lage. Das Aufgrund der Verdrängung der Kolbenstange 62 nicht mehr in die obere Kammer 63 passende Ölvolumen ist in den Speicher 69 geströmt. Diese Stellung entspräche einer extremen Fahrsituation, wie sie bei einer Vollbremsung an der vorderen Radaufhängung oder einer extremen Beschleunigung gemessen an der hinteren Radaufhängungen, vorkommen kann. Der maximale Querschnitt der Drossel 68 wird ebenfalls dem maximalen Querschnitt der Durchlässe des jeweilig zu ersetzenden Stoßdämpfers gewählt. Durch das Eindrehen des Drosseleinstellrad 67, kann nun auf einem Stoßdämpferprüfstand die optimale Einstellung ermittelt und fest eingestellt werden. Idealerweise sollte die Anordnung und Einbaulage der Komponenten so erfolgen, das die Befüllöffnung des Druckspeichers 61 und die Einstellvorrichtung der Drossel 67, für die Feinabstimmung leicht erreichbar sind.

9 beschreibt den Programmablauf im Mikrocontroller der Steuereinheit 14 und erscheint selbsterklärlich. Die dortigen Programmablaufbeschreibungen werden zum Gegenstand dieser Beschreibung gemacht.

10 zeigt schematisch eine Innenansicht des Fahrzeugs 1 nach der 1, insbesondere das Bedienpult 15 aus der 1. An einem beliebigen Ort im Fahrzeug, vorzugsweise jedoch beispielsweise in der ohnehin in jedem Fahrzeug vorhanden Box 15a in der Mittelkonsole (KFZ- übliches Aufbewahrungsfach, z.B. Aschenbecher, CD-Aufbewahrungseinheit oder ähnliches) ist die Eingabeeinheit für den mobilen Fahrsimulator angeordnet. Es weist ein integriertes Industrie-Touchpad 15b als Ersatz für das Mouse-Eingabegerät auf und wird benötigt, um dem Fahrer die Kontrolle über den Simulator zu geben. Dadurch wird das Aufsichtspersonal entlastet oder sogar eingespart. Eine Kleintastatur 15c, mittels Klettband abnehmbar an einer Schwenkhalterung 15e angebracht dient der Eingabe von für die Simulation wichtigen Parametern; die Schwenkhalterung 15e ist in Halterahmen eingesteckt und kann auch leicht wieder entfernt werden. Mit der Tastatur kann sich der Fahrer bei groben Fahrfehlern wieder zurück auf die Strecke bewegen, Ansichten wählen, oder zwischen Automatik- oder Schaltgetriebe wählen. Die Tastatur 15c weist hintergrundbeleuchtete Tasten 15d auf, um im abgedunkelten Innenraum bedienbar zu sein. Die gesamte Tastatur und Schwenkhalterung kann je nach Situation um 90° geschwenkt, oder durch herausziehen aus dem Halterahmen entfernt werden.

1Simulator 2Bediener 3Lenkrad 4Gaspedal 5Bremspedal 6Projektor 7Stellmuttern 7aklappbare Halterung 8abnehmbare Abdeckung 9Strahlengang des Projektors 10hydraulische Aktuatoren 11Wegmesssensoren 12Datenverarbeitungssystem / PC-System 13hydraulischer Steuerblock 14Controller 15Bedienerpult 15aKFZ-Box 15bTouchpad 15cKleinsttastatur 15dhintergrundbeleuchtete Tasten 15eSchwenkhalterung 16hydraulisches Aggregat 17Behälter 18Druckleitung 19Schaltung 20Simulation 21Computermodell 23Messpunkte Radhaus 24Messpunkte Reifen 25Fahrbahnebene 26Achsenabstand 30Dämpfungsschaltung 31Anschlüsse 32Chassis 33Rad 34Achse 35Spiralfeder 36Ventile, 3-Wege Kugelhähne 61Hydraulikzylinder 62Kolbenstange 63oberer Zylinderraum 64unterer Zylinderraum 66hydraulische Zuleitungen (31) 67Stellschraube 68Drossel 69Federspeicher 70Gasspeicher

Anspruch[de]
  1. System zur Fahrsimulation in einem nicht-fahrbereiten realen Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass ein virtuelles Abbild eines beliebigen Fahrzeugs, in dem ein Bediener eine virtuelle Fahrsituation erlebt, exakt auf das reale Fahrzeug zurückübertragen wird.
  2. System zur Fahrsimulation in einem nicht-fahrbereiten Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, bestehend aus

    a) doppelt wirkenden Hydraulikzylindern,

    b) einem Hydraulikaggregat,

    c) einem hydraulischen Steuerblock und

    d) einer hydraulischen Schaltung (30) sowie

    e) Sensoren zur Ermittlung der Lagedaten der Längs- und Querachse sowie der Stellung der einzelnen Radaufhängungen und einer

    f) Datenverarbeitungseinheit (12) und einer

    g) Projektionseinrichtung (6, 7, 7a, 9) zur koordinierten, audiovisuellen Darstellung einer Fahrsimulation entsprechend der Steuerung und Stellung der Hydraulikzylinder, sowie einer

    h) Projektionsfläche,

    i) einer Bedieneinheit (15).
  3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikzylinder bezüglich ihrer Maße so dimensioniert sind, dass sie anstelle der herkömmlichen Stoßdämpfer alleinstehend oder im Federbein integriert geeignet sind.
  4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikzylinder mit einer hydraulischen Schaltung und einem hydraulischen Steuerblock mit dem Hydraulikaggregat zur Veränderung der Stellung der einzelnen Hydraulikzylinder verbunden sind.
  5. System nach einem der Ansprüche 4, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Schaltung pro Radaufhängung aus zwei 3-Wege Kugelhähnen (36), einem hydraulischen Federspeicher (69) und einer einstellbaren Drossel (68) besteht.
  6. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federspeicher in seinen Abmessungen und Vorspannungsdruck so ausgelegt ist, dass er das durch die sich in der oberen Zylinderkammer befindliche Kolbenstange verdrängte Ölvolumen beim Einfedern aufnehmen und durch den Gasdruck wieder abgeben kann.
  7. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Durchmesser einer einstellbaren Drossel des Federspeichers so gewählt ist, dass durch Drehen einer Stellschraube (67) die Dämpfung derart einstellbar ist, dass sie dem Dämpfungsverhalten der herkömmlichen Stoßdämpfer entspricht.
  8. System nach Anspruch 7, wobei Hydraulikzylinder und hydraulische Schaltung geeignet sind, die herkömmlichen Stoßdämpfer im regulären Fahrbetrieb zu ersetzen und bei einer Fahrsimulation entsprechende Bewegungen des Fahrzeuges zu bewerkstelligen.
  9. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei der die Datenverarbeitungseinrichtung (12) um einen PC oder ein Notebook handelt.
  10. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit (15, 15b, 15,c, 15d) im Wageninneren schwenkbar (15e) montiert ist.
  11. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Darstellung der Fahrsimulation notwendige Projektor (6) mittels Klettband auf einer klappbaren Halterung (7) montiert ist.
  12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die klappbare Halterung (7a) mit Saugnäpfen und/oder Klettmitteln an der Heckscheibe befestigt ist.
  13. System nach Anspruch 11 oder 12, wobei die klappbare Halterung (7a) mittels Stellmuttern (7) die Einstellung der Höhe des projizierten Bildes und der Bildlage erlaubt.
  14. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, welches eine Projektionsfläche direkt auf der Frontscheibe enthält oder eine abnehmbare Abdeckung (8) direkt auf der Frontscheibe enthält .
  15. System nach Anspruch 14, wobei die Projektionsfläche auf der Innenseite eine reflektierende Beschichtung aufweist.
  16. System nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Projektionsfläche auf der Außenseite mit einer lichtundurchlässigen Schicht versehen ist.
  17. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikaggregat (16) aus einem skalierbaren System von einzelnen, mittels montierbarer Druckleitungen (18) hintereinandergeschalteten Behältern besteht.
  18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitungen zur Verbindung der hintereinandergeschalteten Behälter mit Schnellverschlüssen (18) versehen sind.
  19. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikaggregat (16) transportabel ausgelegt ist.
  20. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses für beliebige nicht-fahrbereite Fahrzeuge geeignet ist.
  21. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei den Mitteln zur Wiedergabe um externe Lautsprecher handelt oder wobei zur Wiedergabe von Audiodaten die in dem verwendeten Fahrzeug vorhandenen Lautsprecher verwendet werden.
  22. System nach Anspruch 21, wobei die externen Lautsprecher in dem verwendeten Fahrzeug transportabel sind.
  23. Datenträger als Teil einer Datenverarbeitungseinrichtung eines Systems zur Fahrsimulation nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 22, enthaltend eine Software zur koordinierten Steuerung der hydraulischen Elemente des mobilen Systems und der Projektion.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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