專利名稱：模擬器座椅支撐機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬器座椅支撐機構(gòu)，具體地說，涉及一種可根據(jù)模擬器的一輸入單元的操縱使座椅繞垂直軸轉(zhuǎn)動和繞水平軸傾斜的座椅支撐機構(gòu)。
模擬器通常包括包括一輸入單元和一顯示器單元的主體組件，一使訓(xùn)練者或游戲者面向主體組件而坐的座椅，和一用于支持座椅的支撐底座。在操作中，訓(xùn)練者或游戲者坐在座椅上，操縱輸入單元，同時注視顯示器單元的圖像來進行各種訓(xùn)練演習，包括模擬汽車或摩托車的駕駛，模擬輪船的航行，飛機的飛行的操縱、格斗和競賽，或玩各種視覺游戲。
迄今為止，一直習慣于把座椅固定在支撐底座上。然而，建議根據(jù)訓(xùn)練科目或游戲的發(fā)展采用對座椅的沖擊而產(chǎn)生的振動，或使座椅水平或垂直移動并繞垂直于顯示器單元的水平軸傾斜，以使訓(xùn)練者或游戲者在操作中有身臨其境的感覺。
一些帶有可移動的座椅的模擬器其主體組件與座椅一起移動。而另一些模擬器，只有座椅可以移動，從而使整個模擬器在尺寸和重量上減小。
在那些采用建議的模擬器中，座椅可振動，可水平和垂直移動，和可傾斜。然而傳統(tǒng)的模擬器不能使座椅以這種方式移動，即讓訓(xùn)練者或游戲者水平移動的同時又可當訓(xùn)練者或游戲者操縱模擬汽車或摩托車在顯示器單元上拐彎時傾斜。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種模擬器座椅支撐機構(gòu)，根據(jù)模擬器的輸入單元的操縱，可使座椅繞垂直軸做轉(zhuǎn)動和繞水平軸傾斜。
根據(jù)本發(fā)明的一種模擬器包括一主體組件，包括可由操作者操縱的一輸入單元；一設(shè)置在所述輸入單元前面的供操作者坐的座椅；一支撐所述座椅的支撐底座；一由所述支撐底座支撐的搖擺框架，可繞垂直軸轉(zhuǎn)動，所述座椅由所述搖擺框架支撐，使其繞橫向于垂直軸的水平軸轉(zhuǎn)動；一支撐框架，支撐所述座椅并與所述垂直軸隔開，所述支撐框架有一曲面，用以通過兩個可移動的對稱于所述座椅的中心的點支撐所述座椅；和一聯(lián)動機構(gòu)，用以根據(jù)所述輸入單元的操縱移動所述座椅。
本發(fā)明還提供一種模擬器座椅支撐機構(gòu)，該模擬器帶有一包括一由操作者操縱的輸入單元的主體組件，所述支撐機構(gòu)包括一操作員坐的座椅；一支撐所述座椅的支撐底座；一支撐在所述底座上的搖擺框架，用于繞垂直軸轉(zhuǎn)動，所述被支撐在所述搖擺框架上的座椅可繞橫向于垂直軸的水平軸轉(zhuǎn)動；一支撐框架，支撐所述座椅并與所述垂直軸隔開，所述支撐框架有一曲面，用以通過兩個可移動的對稱于所述座椅中心的點支撐所述座椅；和一聯(lián)動機構(gòu)，用以根據(jù)所述輸入單元的操縱移動所述座椅。
該聯(lián)動機構(gòu)可包括一機械聯(lián)動機構(gòu)，在輸入單元和搖擺框架之間工作聯(lián)接。
另外，該聯(lián)動機構(gòu)可包括一用于檢測輸入單元的操縱的檢測器，一用于驅(qū)動搖擺框架的致動器，和一用于根據(jù)檢測器的輸出信號控制致動器的控制器。
該曲面可包括一向上凸的上表面；兩個可移動的點，各自包括可轉(zhuǎn)動地安裝在支撐框架上的滾輪，與向上凸的上表面滾動接觸。
另外，該曲面也可包括一個向上凹的上表面；兩個可移動的點，各自包括可轉(zhuǎn)動地安裝在支撐框架上的滾輪，與向上凹的上表面滾動接觸。
另外，更進一步地，該曲面也可包括兩個對置的斜面，向下呈錐度地彼此分開；兩個可移動的點，各自包括可轉(zhuǎn)動地安裝在支撐框架上的滾輪，分別與兩個對置的斜面滾動接觸。
本發(fā)明的所述和其他的目的、特征和優(yōu)點將通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例說明變得更清晰。


圖1是帶有本發(fā)明的座椅支撐機構(gòu)的模擬器的透視圖；圖2是座椅支撐機構(gòu)的透視圖；圖3是座椅支撐機構(gòu)的局部側(cè)視圖；圖4是座椅支撐機構(gòu)的俯視圖；圖5是座椅支撐機構(gòu)的帶局部垂直橫截面的側(cè)視圖；圖6是座椅支撐機構(gòu)的帶局部垂直橫截面的后視圖；圖7是座椅支撐機構(gòu)的自動回復(fù)機構(gòu)的分解透視圖；圖8是本發(fā)明的另一個實施例的電聯(lián)動機構(gòu)框圖；以及圖9是本發(fā)明的又一個實施例的支撐框架的正視圖。
下面描述裝在一個如圖1所示的作為模擬器的汽車駕駛游戲機中的本發(fā)明的一種座椅支撐機構(gòu)。然而，本發(fā)明的座椅支撐機構(gòu)可裝在任何其他的模擬器中。
如圖1所示，汽車駕駛游戲機通常包括一顯示器單元1，與顯示器單元1制成一體或通過一根信號線與顯示器單元1相連的支撐底座2，和支撐在支撐底座2上的供游戲者坐的座椅3。
顯示器單元內(nèi)裝有一圖像發(fā)生器(未示出)及在其前面垂直地裝有一臺顯示屏4，用以顯示由圖像發(fā)生器產(chǎn)生的光學放大的游戲圖像。支撐底座2在其上支持一在座椅3前面并與其隔開的操縱板5，在操縱板上支持各種儀器單元(未示出)，包括一速度表、一里程表、一得分表等等，以及一作為輸入單元的方向盤6，和一起動按鈕7。支撐底座2在操縱板5下方還設(shè)有一加速踏板8，一剎車踏板9，和一錢幣箱10，而在座椅3左側(cè)前方還有變速桿11。
如圖2和圖3所示，方向盤6安裝在方向盤軸12的末端，該軸12通過一正齒輪系13、一萬向節(jié)14和一斜齒輪系15與垂直可轉(zhuǎn)動軸16的上端工作聯(lián)接。第一橫向臂17水平地固定在垂直可轉(zhuǎn)動軸16的下端。方向盤軸12、與萬向節(jié)14耦合的軸、一與斜齒輪系15耦合的軸和垂直可轉(zhuǎn)動軸16均由軸承40旋轉(zhuǎn)支持。
如圖4和圖5所示，一垂直可轉(zhuǎn)動軸18基本上安裝在支撐底座2的中心，一搖擺框架19的一前端水平可搖擺地支撐在垂直可轉(zhuǎn)動軸18上。
搖擺框架19包括一后區(qū)20，該后區(qū)包括一長方體的向上開口的盒子。座椅3具有一座椅框架21，一托架22安在其下部。托架22定位在后區(qū)20，并被支撐在一沿縱向伸展經(jīng)過托架22、其前后端分別被軸承24可轉(zhuǎn)動地支承在后區(qū)20上的縱軸23上。一橫梁25固定在后區(qū)20之后的座椅框架21的后部。兩個滾輪26分別由其軸線對準垂直可轉(zhuǎn)動軸18的軸可轉(zhuǎn)動地支撐在橫梁25兩個相對端的下表面上。
如圖4、5和6所示，滾輪26a，26b在安裝在橫梁25下面的支撐底座2后端的一支撐框架27上滾動運動。支撐框架27的形狀從后看為一等腰梯形，并具有一向上凸的上表面，該表面包括兩個相對置的傾斜表面27a，27b并向下呈錐度地彼此分開。滾輪26a，26b可滾動地置于該相對置的傾斜表面27a，27b上，如圖6所示。
見圖2至圖5，延伸方向基本平行于第一橫向臂17的第二橫向臂28中心固定在垂直軸18上。第二臂28的一端，從圖4看為右端，以及第一臂17的一端，從圖4看為右端，通過連桿29相互工作聯(lián)接。
當游戲者坐在座椅3上操縱方向盤6順時針旋轉(zhuǎn)時(見圖2)，垂直可轉(zhuǎn)動軸16、第一橫向臂17和第二橫向臂28從圖4中實線表示的中立位置順時針轉(zhuǎn)動(圖4)到圖4中虛線表示的位置。搖擺框架19也繞垂直可轉(zhuǎn)動軸18從圖4中實線表示的中立位置順時針轉(zhuǎn)動(圖4)到圖4中虛線表示的位置。
座椅3以及座椅框架21也一起與搖擺框架19繞垂直可轉(zhuǎn)動軸18從圖4中實線表示的中立位置順時針轉(zhuǎn)動(圖4)到圖4中虛線表示的位置。此時，由于座椅框架3在圖6中移到左邊，滾輪26a沿支撐框架27的斜面27a向下滾動，而滾輪26b則沿支撐框架27的斜面27b向上滾動。結(jié)果，座椅3以及座椅框架21在繞垂直軸18作水平的順時針轉(zhuǎn)動的同時，繞正在繞垂直軸18作水平順時針轉(zhuǎn)動的水平軸23向左下方傾斜。因此，坐在座椅3上的游戲者也在向左移動和向左下方傾斜，好像在操縱方向盤6順時針轉(zhuǎn)動向右拐彎時感覺被向左甩。
如圖3和圖7所示，方向盤6連接一個用于自動將方向盤6回復(fù)至中立位置的自動回復(fù)機構(gòu)30。更準確地說，如圖7所示，自動回復(fù)機構(gòu)30包括一對前后的偏心銷32，通過臂31固定于方向盤軸12；一對搖臂組件33，分別在臂31的前后可旋轉(zhuǎn)地套在方向盤軸12上，每個搖臂組件33有一上臂33a和下臂33b；一對通常拉緊相應(yīng)搖臂組件33的上臂33a的彈簧34以抵抗對應(yīng)的偏心銷32；和一限制塊35，以限制方向盤軸1 2繞其自身軸轉(zhuǎn)動的角度范圍。
限制塊35有一對上側(cè)橫向限制面37，用以分別支撐臂31的側(cè)面36。例如，當方向盤6以及方向盤軸12順時針或逆時針轉(zhuǎn)135°時，其中一個側(cè)面36被上側(cè)限制面37的相應(yīng)的其中一個頂住，以防止方向盤6以及方向盤軸12繼續(xù)順時針或逆時針轉(zhuǎn)動。限制塊35還有一對下垂直限制面38。
例如，當方向盤6以及方向盤軸12順時針轉(zhuǎn)動時，在圖7中，前偏心銷32(表示在左邊)順時針轉(zhuǎn)動搖臂組件33，拉伸彈簧34(表示在左邊)，使其貯存能量，產(chǎn)生使相應(yīng)的搖臂組件33反時針轉(zhuǎn)動的趨勢。因此，當游戲者放開順時針轉(zhuǎn)動狀態(tài)的方向盤6時，方向盤6在彈簧34(表示在左邊)的偏置力下回到中立位置。
當搖臂組件33(表示在左邊)回到中立位置時，其下臂33b與限制塊35的一相應(yīng)的下垂直限制面38接觸。搖臂組件33即使在方向盤6由中立位置逆時針偏轉(zhuǎn)時仍保持中立位置。
方向盤6通過機械聯(lián)動機構(gòu)，包括正齒輪系13、萬向節(jié)14、斜齒輪系15、垂直可轉(zhuǎn)動軸16、第一橫向臂17、連桿29和第二橫向臂28，與搖擺框架19工作聯(lián)接。因此，座椅3的移動可無滯后地響應(yīng)方向盤6的操縱，坐在座椅3上的游戲者在使用汽車駕駛游戲時就方向盤6的轉(zhuǎn)動而言，享有高度的真實感。
方向盤6和與之相關(guān)的部件可設(shè)計成一速度-響應(yīng)的動力操縱系統(tǒng)，其控制取決于由加速踏板8、剎車踏板9和變速桿11產(chǎn)生的汽車速度，使得方向盤6可在汽車較高速時提供較高的響應(yīng)及在低速時具有低的響應(yīng)。
方向盤6和搖擺框架19可通過電聯(lián)動機構(gòu)相互工作聯(lián)接。例如，如圖8所示，這種電聯(lián)動機構(gòu)可包括一諸如變阻器或電位器的檢測器50，用以檢測轉(zhuǎn)動量，即方向盤6的角度位移或移動的速度；一諸如螺線管或氣缸的致動器51，用于驅(qū)動搖擺框架19；和一控制器52，用于根據(jù)由檢測器測出的方向盤6的旋轉(zhuǎn)量控制致動器。若采用這種電聯(lián)動機構(gòu)，即可根據(jù)加速踏板8的受壓深度和變速桿17的齒輪變化信息計算出的汽車速度，改變方向盤6的響應(yīng)。
至少座椅3(座椅框架31)、搖擺框架19、第二橫向臂28、連桿29和第一橫向臂17的其中之一可與自動回復(fù)機構(gòu)(未示出)相連，用以自動回復(fù)到其中立位置。
除此以外，方向盤6的轉(zhuǎn)動與搖擺框架19的角位移的比率可任意設(shè)置。例如，正齒輪系13和斜齒輪系15的減速比可設(shè)置成若模擬器是一摩托車駕駛游戲機，方向盤6轉(zhuǎn)動角度較小時，搖擺框架19根據(jù)方向盤6工作可轉(zhuǎn)動較大的角度。
如圖9所示，支撐框架53可有一向上凹的上表面53a，支撐滾輪26a，26b在其上滾動，從而使座椅3以與方向盤相同的方向傾斜。
盡管對本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例已給予了詳細的表達和描述，但在不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的規(guī)定范圍之內(nèi)可作各種變動和修改。
權(quán)利要求
1.一種模擬器，包括一主體組件，包括可由操作者操縱的一輸入單元；一設(shè)置在所述輸入單元前面的供操作者坐的座椅；一支撐所述座椅的支撐底座；一由所述支撐底座支撐的搖擺框架，可繞垂直軸轉(zhuǎn)動，所述座椅由所述搖擺框架支撐，使其繞橫向于垂直軸的水平軸轉(zhuǎn)動；一支撐框架，支撐所述座椅并與所述垂直軸隔開，所述支撐框架有一曲面，用以通過兩個可移動的對稱于所述座椅的中心的點支撐所述座椅；和一聯(lián)動機構(gòu)，用以根據(jù)所述輸入單元的操縱移動所述座椅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬器，其特征在于，所述聯(lián)動機構(gòu)包括一在所述輸入單元和所述搖擺框架之間工作聯(lián)接的機械聯(lián)動機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬器，其特征在于，所述聯(lián)動機構(gòu)包括一用于檢測所述輸入單元的操縱的檢測器，一用于驅(qū)動所述搖擺框架的致動器，和一用以根據(jù)所述檢測器的輸出信號控制所述致動器的控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬器，其特征在于，所述曲面包括一向上凸的上表面，所述兩個可移動點各自包括可轉(zhuǎn)動地安裝在所述支撐框架上的滾輪，與所述向上凸的上表面滾動接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬器，其特征在于，所述曲面包括一向上凹的上表面，所述兩個可移動點各自包括可轉(zhuǎn)動地安裝在所述支撐框架上的滾輪，與所述向上凹的上表面滾動接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬器，其特征在于，所述曲面包括兩個對置的傾斜面，其向下呈錐度地彼此分開，所述兩個可移動的點各自包括可轉(zhuǎn)動地安裝在所述支撐框架上的滾輪，分別與所述兩個對置的傾斜面滾動接觸。
7.一種模擬器座椅支撐機構(gòu)，該模擬器帶有一包括一由操作者操縱的輸入單元的主體組件，所述支撐機構(gòu)包括一操作員坐的座椅；一支撐所述座椅的支撐底座；一支撐在所述底座上的搖擺框架，用于繞垂直軸轉(zhuǎn)動，所述被支撐在所述搖擺框架上的座椅可繞橫向于垂直軸的水平軸轉(zhuǎn)動；一支撐框架，支撐所述座椅并與所述垂直軸隔開，所述支撐框架有一曲面，用以通過兩個可移動的對稱于所述座椅中心的點支撐所述座椅；和一聯(lián)動機構(gòu)，用以根據(jù)所述輸入單元的操縱移動所述座椅。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的座椅支撐機構(gòu)，其特征在于，所述聯(lián)動機構(gòu)包括一在所述輸入單元和所述搖擺框架之間工作聯(lián)接的機械聯(lián)動機構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的座椅支撐機構(gòu)，其特征在于，所述聯(lián)動機構(gòu)包括一用于檢測所述輸入單元的操縱的檢測器，一用于驅(qū)動所述搖擺框架的致動器和一用以根據(jù)所述檢測器的輸出信號控制所述致動器的控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的座椅支撐機構(gòu)，其特征在于，所述曲面包括一向上凸的上表面，所述兩個可移動點各自包括可轉(zhuǎn)動地安裝在所述支撐框架上的滾輪，與所述向上凸的上表面滾動接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的座椅支撐機構(gòu)，其特征在于，所述曲面包括一向上凹的上表面，所述兩個可移動點各自包括可轉(zhuǎn)動地安裝在所述支撐框架上的滾輪，與所述向上凹的上表面滾動接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的座椅支撐機構(gòu)，其特征在于，所述曲面包括兩個對置的傾斜面，向下呈錐度地彼此分開，所述兩個可移動的點各自包括可轉(zhuǎn)動地安裝在所述支撐框架上的滾輪，分別與所述兩個對置的傾斜面滾動接觸。
全文摘要
一種帶有一方向盤的模擬器,包括一座椅;一支撐底座,和一搖擺框架,所述座椅被支撐在所述搖擺框架上,使其繞橫向于垂直軸的水平軸轉(zhuǎn)動。一支撐框架支撐所述座椅并與所述垂直軸隔開,所述支撐框架具有一曲面,其通過兩個對稱于所述座椅中心的可移動點支撐所述座椅。一聯(lián)動機構(gòu)工作聯(lián)接于方向盤和搖擺框架,用來根據(jù)所述方向盤的操縱移動所述座椅。
文檔編號G09B9/02GK1173681SQ9711539
公開日1998年2月18日 申請日期1997年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月6日
發(fā)明者小谷秀生 申請人:科樂美股份有限公司