DE19807197C1 - Bewegungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bewegungssystem mit drei Freiheitsgraden zur Nachbildung von Hub-, Nick- und Wankbewegungen von Fahrzeugen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Ein bekanntes Bewegungssystem mit drei Freiheitsgraden zur Nachbildung von Nick-, Roll- und Wankbewegungen bei Fahrzeugen (DE 31 02 566 A1, Fig. 1) weist einen bodenfesten Grundrahmen und eine ein Führerhaus oder eine Fahrerkabine eines Fahrzeugs aufnehmende, dreieckförmige Plattform auf, die über ein in der Dreiecksmitte angeordnetes Universalgelenk an einer auf dem Grundrahmen befestigten Mittelsäule festgelegt ist. An den drei Eckpunkten der dreieckförmigen Plattform sind drei Aktuatoren angelenkt, die sich in drei Gelenkpunkten am Grundrahmen abstützen. Jeder Aktuator ist als teleskopierbarer Hydraulikzylinder ausgebildet.

Bei einem ebenfalls bekannten Bewegungssystem mit vier Freiheitsgraden zur Nachbildung einer zu den Nick-, Roll- und Wankbewegungen zusätzlichen vertikalen Hubbewegung (DE 31 02 566 A1, Fig. 3) ist auch die Mittelsäule als teleskopierbarer Hydraulikzylinder ausgebildet.

Ein bekannter Bewegungssimulator mit sechs Freiheitsgraden zur Nachbildung einer dreiachsigen Verschiebebewegung zusätzlich zur Nick-, Roll- und Wankbewegung (FR 2 703 175 A1) weist eine kreisförmige Arbeitsplattform, eine Basisplatte, drei teleskopartig ausfahrbare Streben, drei Antriebswellen und sechs Servomotoren auf, wobei die Streben mit ihrem einen Ende über in jeweils einem Eckpunkt eines gleichseitigen Dreiecks liegenden Universalgelenken mit drei Freiheitsgraden an der Arbeitsplattform angelenkt sind. Mit ihrem anderen Ende sind die Streben mit einer Antriebs- und dazu orthogonalen Führungswelle gekuppelt. Die drei jeweils von einem Servomotor angetriebenen Antriebswellen sind auf der Basisplatte in den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks gelagert. Die teleskopartig ausfahrbaren Streben besitzen eine Führungsspindel, die über eine auf der Spindel verschraubbare Kupplung von jeweils einem Servomotor angetrieben wird.

Der Erfindung liegt der Aufgabe zugrunde, ein Bewegungssystem der eingangs genannten Art mit drei Freiheitsgraden zur Nachbildung von Hub-, Nick- und Wankbewegungen bei Fahrzeugen zu schaffen, das eine hohe Seitensteifigkeit besitzt, so daß zusätzliche Maßnahmen zur Stabilisierung des Bewegungssystems in horizontaler Richtung entfallen können.

Die Aufgabe ist bei einem Bewegungssystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Bewegungssystem hat den Vorteil, daß durch den synchronen Antrieb jedes Stößels an zwei voneinander beabstandeten, miteinander fluchtenden Punkten jeder Aktuator selbst eine hohe Seitensteifigkeit besitzt und durch die um 120° gegeneinander versetzten Angriffspunkte der drei Aktuatoren an der Plattform das ganze Bewegungssystem in der horizontalen Ebene sehr steif ist, so daß diesbezüglich auf zusätzliche Stabilisatoren oder auf eine zusätzliche Lagerung der Plattform auf einer mittig angreifenden Mittelsäule verzichtet werden kann. Das Bewegungssystem wird damit insgesamt konstruktiv einfacher und kann kostengünstiger gefertigt werden. Zugleich läßt sich die Bauhöhe des Bewegungssystems reduzieren. Der Hubbereich der Stößel läßt sich sehr leicht an die geforderten Bedingungen anpassen.

Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bewegungssystems mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Auführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Bewegungssystems mit drei Freiheitsgraden zur Nachbildung von Hub-, Nick- und Wankbewegungen bei Fahrzeugen,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Aktuators des Bewegungssystems in Richtung Pfeil II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Aktuators in Richtung Pfeil III in Fig. 1, und

Fig. 4 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 3 eines modifizierten Aktuators.

Das in Fig. 1 schematisch in Draufsicht skizzierte Bewegungssystem mit drei Freiheitsgraden zur Nachbildung von Hub-, Nick- und Wankbewegungen bei Fahrzeugen weist eine ein Fahrzeug aufnehmende Plattform 11 auf, die von drei Aktuatoren 12 bewegt wird. In Fig. 1 ist die hier abgenommene Plattform 11 strichliniert angedeutet. Jeder Aktuator 12 ist auf einem bodenfesten Grundrahmen 10 befestigt und greift mit einem Stößel 13 an der Unterseite der Plattform 11 in einem Anlenkpunkt 14 bzw. 15 bzw. 16 an. Die drei Anlenkpunkte 14-16 der drei Stößel 13 liegen dabei um gleiche Umfangswinkel von jeweils 120° gegeneinander versetzt auf einem Kreisbogen 17. Irr Fig. 1 ist nur einer der drei Aktuatoren 12 in Draufsicht dargestellt, während von den beiden anderen Aktuatoren 12 lediglich deren Anlenkpunkte 15, 16 an der Plattform 11 angedeutet sind. Die Verbindung zwischen Stößel 13 und Plattform 11 in den Anlenkpunkten 14-16 erfolgt über je ein Kugelgelenk 18, das in Fig. 2 und 3 nur schematisch angedeutet ist.

Jeder Stößel 13 ist als U-förmiger Bügel mit zwei zueinander parallelen Bügelschenkeln 131, 132 ausgebildet, die durch ein Joch 133 miteinander verbunden sind. Die Kugelgelenke 18 in den Anlenkpunkten 14-16 sind jeweils mittig auf der der Plattform 11 zugekehrten Oberseite der Joche 133 angeordnet. An jedem der mit Querabstand verlaufenden Bügelschenkel 131, 132 greift ein Hubantrieb 19 an. Die beiden Hubantriebe 19 sitzen auf einer gemeinsamen Antriebswelle 20, die von einem Elektromotor 21 über ein in einem Getriebegehäuse 22 aufgenommenes Getriebe antreibbar ist. Die Antriebswelle 20 ist im Getriebegehäuse 22 drehbar gelagert und ragt mit ihren beiden Wellenenden aus dem Getriebegehäuse 22 heraus. Jedes Wellenende trägt eine Exzentereinheit 23, über welche die beiden Bügelschenkel 131 und 132 des Stößels 13 mit der Antriebswelle 20 gekoppelt sind.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 weist jede Exzentereinheit 23 einen drehfest mit der Antriebswelle 20 verbundenen Schwenkarm 24 auf, der mit dem Bügelschenkel 131 bzw. 132 um eine parallel zur Antriebswelle 20 ausgerichtete Schwenkachse 25 schwenkbar verbunden ist. In diesem Fall ist die Antriebswelle 20 von dem Elektromotor 21 über das Getriebe so angetrieben, daß sie eine Drehbewegung von der in Fig. 3 dargestellten Grundstellung aus um z. B. maximal ± 60° ausführt, wodurch der Stößel 13 dadurch eine im wesentlichen geradlinige Hubbewegung ausführt.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist jede Exzentereinheit 23 durch einen Exzenternocken 26 realisiert, der drehfest auf den vorstehenden Enden der Antriebswelle 20 sitzt. An dem Umfang des Exzenternockens 26 liegt der hier geführte Bügelschenkel 131 bzw. 132 mit einer an seiner stirnfreien Stirnseite ausgebildeten Kurvenbahn 27 kraftschlüssig an, so daß je nach Drehstellung des Exzenternockens 26 die Plattform 11 über den Stößel 13 mehr oder weniger angehoben wird.

Claims (7)

1. Bewegungssystem mit drei Freiheitsgraden zur Nachbildung von Hub-, Nick- und Wankbewegungen bei Fahrzeugen, mit einer das Fahrzeug aufnehmenden Plattform (11) und drei die Plattform (11) bewegenden Aktuatoren (12), die über jeweils einen an der Unterseite der Plattform (11) angelenkten Stößel (13) auf die Plattform (11) einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkpunkte (14-16) der Stößel (13) um gleiche Umfangswinkel gegeneinander versetzt auf einem Kreisbogen (17) liegen und daß jeder Stößel (13) von zwei im Querabstand voneinander am Stößel (13) symmetrisch zum Stößelanlenkpunkt (14 bzw. 15 bzw. 16) angreifenden, miteinander synchronisierten Hubantrieben (19) angetrieben ist.

2. Bewegungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der drei Stößelanlenkpunkte (14 bzw. 15 bzw. 16) ein Kugelgelenk (18) angeordnet ist.

3. Bewegungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (13) als U-förmiger Bügel mit zwei zueinander parallelen Bügelschenkeln (131, 132) ausgebildet ist, die durch ein den Stößelanlenkpunkt (14 bzw. 15 bzw. 16) mittig tragendes Joch (133) miteinander verbunden sind, und daß jeweils ein Hubantrieb (19) mit einem Bügelschenkel (131, 132) gekoppelt ist.

4. Bewegungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hubantriebe (19) eine gemeinsame Antriebswelle (20) und einen die Antriebswelle (20) über . ein Getriebe antreibenden Elektromotor (21) aufweisen und daß die Antriebswelle (20) über jeweils eine Exzentereinheit (23) mit jedem Bügelschenkel (131, 132) gekoppelt ist.

5. Bewegungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Exzentereinheit (23) einen drehfest auf der Antriebswelle (20) sitzenden, mit dem Bügelschenkel (131 bzw. 132) schwenkbar verbundenen Schwenkarm (24) aufweist und daß die Antriebswelle (20) so angetrieben ist, daß sie Drehbewegungen in einem maximal vorgegebenen Winkelbereich, z. B. von ±60°, ausführt.

6. Bewegungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Exzentereinheit (23) einen drehfest auf der Antriebswelle (20) sitzenden Exzenternocken (26) aufweist, an dessen Umfang der Bügelschenkel (131 bzw. 132) mit einer an seiner Stirnseite ausgebildeten Kurvenbahn (27) kraftschlüssig anliegt.

7. Bewegungssystem einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (20) in einem das Getriebe aufnehmenden, auf einem bodenfesten Grundrahmen (10) befestigten Getriebegehäuse (22) gelagert ist und auf beiden aus dem Getriebegehäuse (22) vorstehenden Wellenenden je eine Exzentereinheit (23) trägt.