CN106457049B - 用于驾乘设备的具有可转动支承的轮轴的车厢和用于操控此类车厢的可转动支承的轮轴的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于驾乘设备(100)的车厢(110)，该车厢具有至少一个设置在可转动的承载结构(117)上的轮轴和用于联接另外的车厢(150)的联接元件(120)，其中，所述用于联接另外的车厢(150)的联接元件(120)被可运动地支承并且经由机械的作用连接装置(130)与可转动的承载结构(117)连接，从而联接元件(120)的运动导致可转动的承载结构(117)和设置在其上的轮轴的转动，并且可转动的承载结构(117)的转动导致联接元件(120)的运动，并且提供一种用于操控驾乘设备(100)的车厢(110)的轮轴的可转动支承的承载结构(117)的转动的方法，其具有用于接合另外的车厢(150)的可运动支承的联接元件(120)，在该方法中，将驾乘设备(100)的所述车厢(110)相对于所述另外的车厢(150)的相对位置的由轨道几何结构引起的位置变化转变为可运动地支承的联接元件(120)的位置变化，并且将所述可运动地支承的联接元件(120)的位置变化经由机械的作用连接装置(130)转变为可转动的承载结构(117)的转动。

Description

用于驾乘设备的具有可转动支承的轮轴的车厢和用于操控此 类车厢的可转动支承的轮轴的方法
背景技术
在集市和游乐场的多种已知的驾乘设备具有有轨的车辆，这些车辆包括接合在一起的车厢、例如驱动车厢和一个或多个乘客车厢并且以转动轮例如以悬挂在或者沿侧向设置在轨道上或轨道处的方式沿着轨道行驶。推进力在此在很多情况下通过被驱动的摩擦轮实现，所述摩擦轮在轨道表面上运行。在此值得期望的是，将摩擦轮的定向匹配于前进运动方向，因为这减小了摩擦轮的磨损和噪声产生。为此所需的摩擦轮转动自由度例如可以通过将摩擦轮支承在转盘上来实现。
将摩擦轮的定向如此适配于轨道走向的一种已知的可能性在于所述摩擦轮的以电机驱动的方式操控，例如通过驱动转盘。但是这前提在于，必须提供附加的驱动器，该驱动器必须满足高要求。由于驾乘设备通常高的速度，因此调节时间必须短，这就要求使用具有高转矩的电机。此外存在如下问题：要由驱动器操控的目标位置独立于实际的在轨道延伸段上的当前位置，该当前位置因此必须相对准确并且必须近乎实时确定，这要求附加的测量和传感系统。该测量的测量精度和测量误差在它们导致主动操控摩擦轮的错误定向时甚至可能破坏电机驱动的操控的目的。并且尤其是通过所有这些必要的措施消耗了宝贵的构造空间。
发明内容
因此，本发明的目的在于，寻求一种用于操控用于驾乘设备的车厢的摩擦轮的可能性，该可能性相比于迄今的操控能够更简单且更低成本地实现。
按照本发明的用于驾乘设备的车厢具有至少一个设置在可转动的承载结构上的轮轴和用于联接另外的车厢的联接元件。根据本发明重要的是，所述用于联接另外的车厢的联接元件被可运动地支承并且经由机械的作用连接装置与可转动的承载结构连接，从而联接元件的运动导致可转动的承载结构和设置在其上的轮轴的转动，并且可转动的承载结构的转动导致联接元件的运动。可转动支承的轮轴例如可以是如下的轴，被驱动的摩擦轮围绕该轮轴转动，所述摩擦轮传递用于驾乘设备的推进力。该轮轴例如可以支承在转盘上，该转盘围绕垂直于轨道分布的转动轴线可转动。
本发明所基于的认识在于，在有轨的驾乘设备的给定位置上驾乘设备的各车厢彼此间的相对位置通过轨道在该位置上的走向表征，从而在行驶期间车厢彼此间该相对位置的变化可以借助机械的作用连接装置用于将可转动的承载结构的定向匹配于轨道走向。
当联接元件如此可运动地支承在车厢上使得通过彼此接合的车厢彼此间的相对位置的变化改变联接元件的位置时，联接元件的位置描述关于轨道在该部位上局部走向的信息，其可以经由机械的作用连接装置转变为可转动的承载结构的转动。
具体地，例如可以如此设计可运动的支承装置，使得联接元件支承在固定于车厢上的球窝节中。在一种可能的实施方式中，联接元件例如可以是联接杆，该联接杆为了接合到下一个车厢上而被该下一个车厢的联接装置包围或者穿过该下一个车厢的联接装置中的开口。此类联接杆于是例如可以在中央支承在球窝节中。
当想到车厢彼此间的相对位置的多种可能的变化时，能够明白的是，球窝节特别适于作为支承件。
在平坦延伸的轨道区段上曲线行驶时，导致联接杆在平行于导轨平面的平面中偏转。换句话说，联接杆的一个端部沿行驶方向向前移动，而联接杆的另一个端部逆着行驶方向向后移动。当该移动经由机械的作用连接装置进一步传递到可转动的承载结构上，该移动被进一步传递给轮轴并且例如偏心于其转动轴线引入可转动的承载结构中时，该移动导致可转动的承载结构的转动，该转动可以用于将运行方向匹配于支承在可转动的承载结构上的轮轴。该控制运动的程度通过具体设计机械的作用连接装置可匹配于单个情况的需求。
具体地，例如可以如此设计机械的作用连接装置，使得其具有第一臂，该第一臂的一个端部经由第一球窝节与联接元件的一个端部连接并且该第一臂的另一个端部经由第二球窝节与所述车厢的框架连接，并且其具有第二臂，该第二臂的一个端部经由第三球窝节与可转动的承载结构连接并且该第二臂的另一个端部经由在第一球窝节和第二球窝节之间的第四球窝节与第一臂连接。
该设计导致，在可运动地支承的接合元件在平行于导轨平面的平面中偏转时第一臂在第二球窝节中枢转。第一臂的支承在框架中的端部因此保持位置不变，而所述第一臂端部经由第一球窝节在曲线行驶时以相同的量沿行驶方向或逆着行驶方向移动，如联接杆。
这意味着，通过选择第四球窝节在第一臂上在第二球窝节(在此进行最小的位置变化作为对可运动地支承的联接元件的由曲线行驶引起的位置变化的反应)和第一球窝节(在此进行最大的位置变化作为对可运动地支承的联接元件的由曲线行驶引起的位置变化的反应)之间的位置，可以影响经由第二臂传递到可转动的承载结构上的运动的程度。
第二参数(利用该参数可以影响运动经由机械的作用连接装置向可转动的承载结构的传递和其对可运动支承的联接元件的运动的反应)是支承点的选择，在该支承点上第三球窝节与可转动的承载结构连接。该点与可转动的承载结构的转动轴的距离影响转动的程度和转矩，该转动利用该转矩实现。在距离大时，给定的移动比在距离小时导致更小的转动运动与更大的转矩。
另一个自由度(利用该自由度可以适配机械的作用连接装置的传递特性)是在车厢的框架上的、第二球窝节所支承的点。
但是，在很多有轨驾乘设备中，轨道走向不局限于在一个平面中的曲线行驶。相反，导轨经常如此构造，使得其导轨平面不固定地处于空间中。此类轨道区段导致在驶过所述轨道区段的由彼此接合的车厢构成的列车之内的扭曲自由度、亦即导致车厢围绕大致处于列车的行驶方向的轴线偏转，该轴线导致联接元件以一个端部朝向轨道运动并且以所述另一个端部从轨道离开运动。
在联接元件的所述运动在将该联接元件支承在球窝节中时可以执行，有利的是，可以设定用于完全或至少部分地将机械的作用连接装置与该运动自由度脱耦的可能性，这是因为其通常不应该转变为可转动的承载元件的转动运动。这可以通过如下方式实现，即，第一臂具有在运行中可变的长度。
为了具体实现该特征，第一臂因此例如可以具有支承在第一球窝节上的活塞和空心缸体，在该空心缸体中引导活塞的一个区段并且该空心缸体支承在第二球窝节上。在该设计中，联接元件朝向轨道的运动或者从轨道向前的运动导致活塞的容纳在空心缸体中的区段的长度变化，并且该区段因此被尽可能地补偿。然而符合目的的是，在该设计中，第四球窝节应该设置在第一臂的由空心缸体形成的区段上。
一种按照本发明的用于操控驾乘设备的车厢轮轴的可转动支承的承载结构的转动的方法，所述驾乘设备具有用于接合另外的车厢的可运动地支承的联接元件，在该方法中，将驾乘设备的所述车厢相对于所述另外的车厢的相对位置的由轨道几何结构引起的位置变化转变为可运动地支承的联接元件的位置变化，并且将所述可运动地支承的联接元件的位置变化经由机械的作用连接装置转变为可转动的承载结构的转动。
通过该方式，用来操控可转动的或可转动支承的承载结构的转动运动所需的关于局部轨道几何结构的信息由列车车厢彼此间相对位置的由局部轨道几何结构引起的变化获得，该信息在联接元件的位置变化中反映，并且该位置变化经由作为驱动器的机械的作用连接装置用于以希望的程度受控地操控转动运动。
附图说明
接下来借助阐述实施例的图来详细说明本发明。其中：
图1示出有轨的驾乘设备，其具有驱动车厢和接合在驱动车厢上的乘客车厢，
图2示出机械的作用连接装置的三维图，
图3a示出根据图2的机械的作用连接装置的联接杆和第一臂的俯视图，和
图3b示出根据图2的机械的作用连接装置的联接杆和第二臂的俯视图。
具体实施方式
图1示出实施为有轨的驾乘设备的驾乘设备100，其具有驱动车厢110和接合在驱动车厢上的乘客车厢150。在此，驾乘设备具体而言是“颠倒驱动的过山车(Inverted-Powered Coaster)”，其中，车厢、特别是驱动车厢110和乘客车厢150以可转动支承的具有转动轮112a、112b、112c、152a、152b、152c的底架111、151悬挂在未示出的轨道系统上，从而转动轮112a、112b、112c和152、152b、152c分别包围一个轨道区段。
乘客车厢150具有框架153，具有转动轮152a、152b、152c的底架151在支承件154中可转动支承在所述框架上。同样支承在框架153上的是未示出的构建件或附加件、特别是用于乘客座椅(在所述乘客座椅上也可以设有用于在行驶期间保证坐在乘客座椅中的乘客安全的保险锁扣)的承载结构以及可能设有的场景-附加件，以便将驾乘设备外部的形象匹配于确定的主题。在乘客车厢150的面向驱动车厢110的端部上设有联接元件158，经由该连接元件，乘客车厢150接合在驱动车厢110上。在乘客车厢150的与该端部对置的端部上设有另外的联接元件159，在该另外的联接元件上可以接合另外的未示出的乘客车厢150。
驱动车厢110具有框架113，具有转动轮112a、112b、112c的底架111在支承件14中可转动地设置在该框架上。另外，框架113承载未示出的驱动器，该驱动器特别是驱动两个摩擦轮116，所述摩擦轮设置在如下的轴上，该轴设置在实施为转盘的可转动的承载结构117上。在驾乘设备100的运行中，通过如下方式产生推进力，即，摩擦轮116与未示出的轨道系统的工作面交互作用并且由此使驱动车厢110与接合在其上的乘客车厢150前进运动。
另外，在驱动车厢的后面的端部上，设计为联接杆的联接元件120支承在球窝节118中，该联接杆引导穿过乘客车厢150的联接元件158中的孔并且该联接杆的中间区段支承在球窝节118中。联接元件120的一个端部区段经由机械的作用连接装置130与转盘117连接，所述机械的作用连接装置以一个端部支承在设置在框架113上的支承件134中。
根据图1，可以容易想到，支承在球窝节118中的联接元件120的位置如何通过驱动车厢110相对于乘客车厢150的相对位置的由轨道走向引起的变化来影响。在曲线行驶时，联接元件120的一个端部向前朝向驱动器115运动并且联接元件120的另一个端部向后朝向乘客车厢150运动。轨道系统的扭曲导致联接元件120的一个端部向上朝向未示出的轨道系统运动(因为是颠倒的过山车，当驾乘设备在轨道系统之上行驶时上部当然是远离轨道系统的方向)并且导致联接元件120的另一个端部向下朝向远离未示出的轨道系统的方向运动(还是因为示出的实例是颠倒的过山车)。因为联接元件120支承在球窝节118中，所以这些运动的叠加也是可能的。
实施为联接杆的联接元件120的所述运动至少部分地通过机械的作用连接装置130转变为转盘117的转动运动并且由此将摩擦轮116的运行方向匹配于局部的轨道几何结构。
现在根据图2、3a和3b描述用于机械的作用连接装置130的一种示例性的构造。如可从图2的视图看到的那样，机械的作用连接装置130具有第一臂131，该第一臂的一个端部经由第一球窝节132与联接元件120的一个端部连接并且该第一臂的另一个端部经由第二球窝节133，该第二球窝节经由支承件134与驱动车厢110的框架113连接。另外，机械的作用连接装置130具有第二臂135，该第二臂的一个端部经由第三球窝节136和其支承栓137与设计为转盘117的可转动的承载结构连接并且该第二臂的另一个端部经由第四球窝节138，该第四球窝节在第一球窝节132和第二球窝节133之间的区域中与第一臂131连接。
根据按照图3a的俯视图，可容易看到第一臂131的运动作为对联接元件120的位置变化的反应：在曲线行驶时，联接元件120的与第一臂131连接的端部运动进入图纸平面(从而该联接元件好像是沿远离观察者的方向穿过纸张平面)或者从该图纸平面中运动离开(从而该联接元件好像是朝向观察者运动)。与此相应，第一球窝节132跟随该运动，而第二球窝节133通过支承件134固定。与此相应，第一臂131偏转，并且第四球窝节138利用该第一臂围绕球窝节132从纸张平面中离开或者进入纸张平面中。
在延伸区段扭曲时，联接元件120与第一臂131连接的端部在附图的视图中向上或向下运动。该运动的结果导致角度α改变，这之所以是可能的，是因为在第一臂131和联接元件120之间的连接通过球窝节、亦即第一球窝节132形成。另外，因为第二球窝节133通过支承件134固定，所以第一臂131的长度可变地变化，这能够通过如下方式实现，即，第一臂131由可移动地支承在空心缸体131b中的活塞131a组成，其中，第四球窝节138设置在空心缸体131b上并且因此具有距第二球窝节133的固定距离。因为在扭曲运动时联接元件120在圆形轨迹上运动，所以第一臂131也必须能够在图3a的纸张平面中围绕支承件134转动而该第二运动自由度由于第二球窝节133而同样是可以实现的。
根据按照图3b的俯视图可以清楚地看到由第一臂131的相应运动导致的第二臂135和经由第三球窝节136与该第二臂连接的支承栓137的运动。
当在车厢之间发生扭曲运动时，与联接元件120连接的第一臂131端部大致从图3b的图示平面出来朝向观察者运动或者朝向图示平面、亦即远离观察者运动。但是第一臂131在图示平面中的位置和特别是设置在该第一臂上的第四球窝节138的位置几乎不改变，因为该运动几乎完全被第一臂131的活塞131a的容纳在第一臂131的空心缸体131b中的部分的变化补偿。
在曲线行驶时，第一臂131与联接元件120连接的端部在图3b的图示平面中基本上向上或向下运动，而第一臂131的第二端部位置固定地固定在支承件134中。与此相应，第一臂131与设置在其上的第四球窝节138执行偏转运动，该偏转运动也使第四球窝节138和设置在其上的第二臂135端部在图示平面中向上或向下移动。通过设置第四球窝节138和第三球窝节136能够实现，第二臂135在此保留在图示平面中并且不随着第一臂131的偏转运动一同运动，所述第四球窝节和第三球窝节实现第二臂135的该运动自由度。
因为第二臂135的所述另一端部经由第三球窝节136和支承栓137固定在图3b未示出的转盘117上，由此向转盘117施加转矩，该转矩使转盘围绕其转动轴线转动并且因此将图3b未示出的摩擦轮116的定向匹配于局部的轨道走向。
因为在转盘如上述转动运动时支承栓137在圆形轨迹上的位置运动，所以如下的运动自由度也是必需的，该运动自由度允许第二臂136相对于支承栓137或者相对于第一臂131在图示平面中的旋转。该运动自由度同样通过第三球窝节136或第四球窝节138提供。
附图标记列表
100 有轨的驾乘设备
110 驱动车厢
111 底架
112a、b、c 转动轮
113 框架
114 支承件
116 摩擦轮
117 可转动的承载结构
118 球窝节
120 联接元件
130 机械的作用连接装置
131 第一臂
131a 活塞
131b 空心缸体
132 第一球窝节
133 第二球窝节
134 支承件
135 第二臂
136 第三球窝节
137 支承栓
138 第四球窝节
150 乘客车厢
151 底架
152a、b、c 转动轮
153 框架
154 支承件

Claims (5)

1.用于驾乘设备(100)的车厢(110)，该车厢具有至少一个设置在可转动的承载结构(117)上的轮轴和用于联接另外的车厢(150)的联接元件(120)，其特征在于，所述用于联接另外的车厢(150)的联接元件(120)被可运动地支承并且经由机械的作用连接装置(130)与可转动的承载结构(117)连接，从而联接元件(120)的运动导致可转动的承载结构(117)和设置在其上的轮轴的转动，并且可转动的承载结构(117)的转动导致联接元件(120)的运动。
2.按照权利要求1所述的车厢(110)，其特征在于，所述联接元件(120)支承在固定于所述车厢(110)上的球窝节(118)上。
3.按照权利要求2所述的车厢(110)，其特征在于，所述机械的作用连接装置(130)具有第一臂(131)，该第一臂的一个端部经由第一球窝节(132)与联接元件(120)的一个端部连接并且该第一臂的另一个端部经由第二球窝节(133)与所述车厢(110)的框架(113)连接，并且所述机械的作用连接装置(130)具有第二臂(135)，该第二臂的一个端部经由第三球窝节(136)与可转动的承载结构(117)连接并且该第二臂的另一个端部经由在第一球窝节(132)和第二球窝节(133)之间的第四球窝节(138)与第一臂(131)连接。
4.按照权利要求3所述的车厢(110)，其特征在于，所述第一臂(131)具有在运行中可变的长度。
5.用于操控驾乘设备(100)的可转动支承的承载结构(117)的转动的方法，所述驾乘设备具有用于接合另外的车厢(150)的可运动地支承的联接元件(120)，在该方法中，将驾乘设备(100)的车厢(110)相对于所述另外的车厢(150)的相对位置的由轨道几何结构引起的位置变化转变为可运动地支承的联接元件(120)的位置变化，并且将所述可运动地支承的联接元件(120)的位置变化经由机械的作用连接装置(130)转变为可转动的承载结构(117)的转动。
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