CN87105676A - 玩具齿形铁道 - Google Patents

Abstract

组合轨道段有两光滑行驶平面和一中心齿轨，齿轨在轨道段的横向上有两分开的、垂直于行驶面的啮齿面。驱动车架(4)具有有光滑转动平面的车轮(16)。在其底面，车架有一对相对的导壁(21，22)，靠在齿轨两侧齿面上。车架装有驱动电机，传动轴(27)垂直于行驶平面并偏在一对相对的导壁的中心线的一边。装在传动轴上的传动齿轮(28)与两齿面中的一个啮合。该玩具齿形铁道在轨道具有很窄的弯道和陡坡时有很高稳定性。

Description

本发明涉及一种玩具齿形铁道，它有一条至少有一条光滑行驶平面的轨道，有一个沿着行驶平面安装的啮合装置，它的啮齿垂直于行驶平面，有一辆在行驶平面上运动的机车，它的驱动电机用一个啮合到啮合装置中的传动齿轮进行连接，并具有使机车沿着行驶平面运动的导向装置。

已有的玩具齿形铁道，在轨道坡度很陡的情况下，可以克服传动轮缺少附着摩擦力的状况。这种齿形铁道，本质上来说是实际的齿形铁道按比例缩小的模拟装置。在两个行驶道轨中间装有齿条，在齿条上至少啮合着一个由机车电动机驱动的齿轮。虽然实际的齿形铁道中有许多系统，已知的有“RIGGENBACH系统”，“ABT系统”，“STRUB系统”以及“LOCHER系统”等，但已有的玩具模型齿形铁道为了使齿条和机车的制造简单化，都用开启式的由上向下插入啮合的齿条，与“STRUB系统”所用者相似。

已有的模型齿形铁道，由于要求有象真的模型特性，显然具有造价高以及不耐用的缺点，因此不能满足那些年幼儿童的要求，这些孩子自然缺少各种技术知识，但是他们要求在以随意的和不在行的方式安装的具有坡度很陡和曲率很小的弯道的轨道上自行开动他们的玩具车辆。此外，已有的模型齿形铁道具有一些同样也存在于实物齿形铁道的缺点，如行驶路线的最大坡度较小，特别是在有弯道的情况下。只有当机车的重量较大，而拖拉或顶推的载荷较小时才能防止机车从齿条上“爬出”。另外，在已有的模型齿形铁道上顶推的运行方式是很受限制的，因为在坡度很陡，特别是在带有弯道的轨段上，顶推的车辆往往会被顶出轨道之外。

在当前的技术条件下还存在一些具有其他构造形式的齿轮驱动的玩具车辆，但这种玩具车辆不属于齿形铁道的一类。

美国专利说明4    547，710给出一种活动玩具，它包括有一个水平地装于托架上，基本上光滑的轨道以及做成幻想的动物形状的可驱动的车辆。轨道接近椭圆形，有两条平行的轨道段和两条弓形的终端连接段。这个轨道在其整个长度的内缘上具有与轨道运转平面垂直的啮合装置，用电池供电的电动机驱动车辆的齿轮与这个啮合装置啮合。车辆跨在该两条平行轨道上。当电动机工作的时候，车辆沿着两条轨道运动，在弓形终端连接段上转过180°并在随后的轨道上以反向行驶。车辆在托架上的导向用一个滑块进行，这个滑块装在啮合装置和轨道外缘之间的一条沟槽内。

法国专利说明517，106给出了类似玩具车的一种较好的运转方法。这种玩具在托架上同样有一个闭合的接近于椭圆形的轨道，这个轨道有一个与轨道的平面垂直的，位于轨道内缘上的啮合装置。装有与上述啮合装置啮合、由电动机驱动的齿轮的玩具车辆沿着轨道运动，该玩具车辆是这样构成的，在它向前运动的同时，装在车辆上挑出的悬臂支架上的两个飞机模型在垂直于抬高于底板的支架的轨道的平面内转动。

本发明要解决的任务是使本文开始时提到的那种类型的玩具齿形铁道，在保持模型的象真性的条件下，在一个三维都可任意安装的轨道中，不要求使用者有专业知识可以使玩具齿形铁道在具有大的牵引和顶推的载荷情况下无故障地运转。

根据本发明，开头提到的玩具齿形铁道具有下列特征：啮合装置在轨道的横向上有两个相互分离的，其啮齿与行驶平面垂直并且对称的齿条，机车以及其他与机车借助于连接装置可连接的每个车辆有成对的彼此相对的滑动或滚动导向部件，每个靠在啮合机构的两个侧面中的一个上面，机车的单个驱动齿轮装在偏于一对彼此相对的滑动或滚动部件的中线一边的位置上，使驱动齿轮根据轨道上的机车的纵向位置同啮合机构的两组啮齿中的一组或另一组进行啮合，在机车和在其他车辆上的连接装置装在靠近机车和其他车辆推动力在轨道上的作用点。

本发明，涉及到一种玩具齿形铁道的轨道和机车。根据本发明给出的轨道与机车除了上述关于齿形铁道的描述外，还要作如下的描述：该玩具齿形铁道的轨道至少有一光滑的行驶平面和一个沿着行驶平面安装的啮合装置，其特征是：啮合装置有两组在轨道的横向上彼此分开，垂直于行驶平面并且对称的啮齿面;玩具齿形铁道的机车有一个至少有一光滑平面的轨道和一个沿着行驶平面安装的啮合装置，两组在轨道的横向上彼此分开，垂直于行驶平面并且对称的啮齿面，其特征在于：机车有一对彼此相对的滑动或滚动导向部件，其结构使得它们各自靠在啮合装置的两个啮齿面之一的面上，并且机车的驱动电机有一单个的传动齿轮，它装在一对彼此相对的滑动或滚动导向部件的中线的一侧，使驱动齿轮根据轨道上的机车的纵向位置与啮合机构的两个啮齿面中一个或另一个处于啮合状态。

因此，在本发明给出的玩具齿形铁道中，机车的运转以及与机车挂在一起的其他车辆的运转借助于装在轨道上的带齿啮合装置来实现。轨道上的车辆很稳定，在窄弯道，多变的卷曲爬坡以及运转速度高的情况下不会发生“脱轨”。侧面安装的、垂直于轨道运转平面的啮合机构的啮齿使得有可能爬陡坡而不存在机车的传动齿轮从啮齿中脱出的危险。传动齿轮在啮合装置的啮齿中单面啮合使机车可以方便地装上轨道。由许多彼此咬合的轨道段组成的、具有坡度和弯道的轨道，实际上可以随意地并且不需要按专门的规则进行装配而不致使轨道的运转成为问题。与此相关的另外的优点是，在机车和与机车连接从动的车辆之间，根据本发明给出的连接机构的设置，使得在陡坡和具有弯道的坡段上也可避免车辆从轨道上挤出，因为对于每个车辆而言，传递给它（或它的车架）的使之行驶的力的作用点与轨道的行驶平面以及与该车辆的重心都靠得很近。

本发明的实施例图示说明如下：

图1，由组合部件构成的，用齿轮传动的列车的侧视图;

图2，图1列车的顶视图;

图3，图1列车的仰视图;

图4，带有齿条的直线轨道段的透视图;

图5，图4轨道段的仰视图;

图6，带有齿条的弯曲90°的轨道段的顶视图;

图7，图6轨道段两端之一的仰视图;

图8，根据图4和图6轨道段连接搭板的仰视图;

图9，将齿条也画入的图3中的与车辆连接的驱动车架的仰视图;

图10，将齿条也画入的图3的与车辆连接的中间车架的仰视图;

图11，将齿条也画入的图3的与车辆连接的末端车架的仰视图;

图12，图1至图3的未与车辆连接的中间车架的透视图;

图13，图12的车架的连接钩的透视图;

图14，图13的连接钩的顶视图;

图15，图13的连接钩的剖面图;

图16，图1至图3的未与车辆连接的终端车架的透视图;

图17，用于图16的车架的连接钩的透视图;

图18，图1至图3列车平台甲板的顶视图;

图19，图18的列车平台甲板的侧视图;

图20，图18和图19列车平台甲板末端的正视图;

图21，图18和图19列车平台甲板另一端的正视图;

图22，另外一种结构的驱动车架的仰视图;

图23，具有两个车架的机车的侧视图;

图24，用大比例给出的图23中的机车的驱动车架的侧视图;

图25，用大比例给出的图23的机车的转动车架的侧视图;

图26，图24的驱动车架的透视图;

图27，图26的驱动车架的拆开视图;

图28，图25的转动车架的透视图;

图29，图28的转动车架的拆开透视图;

图30，图27的驱动车架的导向元件的仰视图;

图31，图27的驱动车架的转轴支承板仰视图;

图32，图27的驱动车架的驱动块元件的仰视图;

图33，图29的转动车架的导向元件的仰视图;

图34，图23的机车平台甲板的顶视图;

图35，玩具齿形铁道的一种做成空中吊车形式的实施例的部分截面剖视图;

图36a至h，具有啮合装置的各种轨道实施例的截面图;

图37，根据图4，具有电流导入触点并带有齿条的轨道段的部分顶视图;

图38，图37的轨道段的金属触点板的视图;

图39，具有电气连接触点的图37的轨道段一端的正视图;

在图1至图8中给出了根据本发明的玩具齿形铁道的实施例，其中图1至图3用侧视图，顶视图和仰视图表示附有机车的、由部件构成的列车，图4至8表示各种有关的轨道段。

根据图1至3给出的列车有三节车厢，即一个车头或者叫控制车厢1、一个中间车厢2和一个尾车3。车头1通过在两侧连接的车架4和中间车厢2连接，中间车厢2通过在两侧连接的车架5与尾车连接。车头1和尾车3在其外端各有一转动车架6和7。在图1至图3中车厢1至3的外面板以及车架4至5的外面板没有画出，车头1例外，在车头上有一个合适的，用单个部件构成的车厢面板8。这种车厢面板，象车体，车门，车窗等等在给出的实例中最好是用玩具结构系统的单个部件构成并且可以完全随意的组装，而不影响后面还要提到的玩具齿形铁道的有关功能。为了组装这样一种车厢面板，每个车厢1至3有一个作为车厢底架的平台甲板9、10和11，车厢1，2和3通过平台甲板与车架4和5连接，这些后面还要说明。为了装设其他部件，平台甲板9，10和11以常用的方式装有连接销钉12（图2）。平台甲板9，10和11的下部做成空心的，用斜撑筋13加固（图3）。

车架4和5以及转动车架6和7在所给的实例中除了轮轴，连接件和固定件以外用塑料制成单体。根据图3，两个转动车架6和7有一个基本上凹入的下部，它有一个承受转动轮轴15的支承部分14，在每一个轴上装有两个松压在其上、可以转动的具有光滑滚动平面的转轮16。其次，转动车架6和7有一对相对布置的并且在纵向延伸的壁17和18。正如后面还要说明的，这些壁17和18用作转动车架6、7的导向壁，靠在装有齿条的轨道上;如果所述列车放置在轨道上，那么齿条就在两个彼此相对设置的壁17和18之间的空间中。每个转动支架6，7的顶面装有一个转动销钉19（图1），它以不能自由脱出的方式插到相应的平台甲板9和11的孔20中（图2）。其他细节以后结合着图16和17还要说明。

双轴车架5是一个不驱动的滚动支架，根据图3，它下部的构造与转动车架6和7类似。它同样有一个支承部分14，在这部分承受着装有轮16的轮轴15。在下部同样有两个彼此相对的导向壁21和22。在上边，车架5两侧装有一个插入的可摆动的连接钩23和24，它围绕侧面的销钉25摆动。连接钩23和24在其相邻的平台甲板10和11的端部以可卸开的方式装入相应的连接部件。这些连接装置以后结合着图12至15和19至21还要说明。车架5在其上边装有一些连接销钉12，如同在平台甲板9，10，和11上的一样，以供装一些象车厢面板等部件。

车架4，就其下部而言（图3），基本上象车架5一样，并且有相同的夹持片14，转轴15，车轮16和导壁12以及22。因为车架4是一个被驱动的车架，在其上部（图1，2）竖直地装有一个基本上是圆柱形的电动机26。电动机26有一根垂直的驱动轴27（图3），轴上装有齿轮28。齿轮28装在车架4的下部导壁22的范围内，轴27位于车架4纵向中心线的一侧。正如紧接着要说明的，电动机26通过装在电动机内的减速器来驱动齿轮28，同一个两侧都有齿条的侧面啮合装置进行啮合，齿条装在轨道中心，这样使车架4，因此也使图1至3的整个列车在电动机26转动的情况下沿着轨道运动。

电动机26用的电能通过作为组合部件的插头29（图1）和供电电缆30，由装在车头1上面的电池箱31来供给。为了对电动机26进行控制，在车架4靠近电动机26的下部装有一个导板32。导板32装有开关触头并且可以从所述的“断开”位置（电机与电池不接通），通过在开关的一个横向或另一横向的按压使车架4和列车向前或向后运动。导板32装在车架4的侧边，稍凸出于其边缘，并在端部带有斜面。这样就可以在轨道上装上一些象销钉或类似的操作部件，这些部件在列车行驶时起操作导板32以使列车停止或变更方向的作用。可以看出，也可以进行遥控，例如可以使用红外线遥控装置使电动机26连续地和按一定的转向转动。列车的车厢，特别是车头1有足够的空间安装所需的接收和开关元件。

和车架5一样，车架4也有两个装在侧面销钉25上的连接钩23和24，把车架4和车头1的平台甲板9以及中间车厢2的平台甲板10分别连接起来。为了插装车厢面板或类似的部件，电动机26也有一些连接销钉12。

本发明给出的玩具齿形铁道包括带有啮合装置的轨道，这种啮合装置可同机车电机的齿轮啮合。在图4至图8中给出了可供选择的直线的或弯曲的轨道段。

图4中的透视图和图5中的仰视图所描述的直线轨道段当然有任意的，最好也是标准的长度。轨道段有两个平滑的行驶平面41和42，，这些平面被装在轨道段纵向中间的抬高的齿条43所分开。齿条43在两边有一个垂直于行驶平面41和42的啮合装置44和45。为了使这些轨道段与其相邻的轨道段进行连接，轨道段在其端部范围的两侧各有两个装在侧边缺口中的连接销钉46。示于图8的连接板47，其背面可插入连接销钉46，它装有如图8所示的锁紧销钉48，这样处于对接的轨道段前端两侧的四个连接销钉用连接板47彼此紧密地连接起来。

由图5可以看出，图4轨道段的下部通过斜撑筋49构成了加固的空间。在轨道段的每一端构成了一个箱子形的空间50。这些空间可以使装设在底板或结构板上按一定的网格方式布置的连接销钉得以插入轨道段。

从图4可以进一步看出，直线轨道段的两个前端面有凸起部分51和相应的凹进部分52。前端面这种结构可以使二个连接的轨道段在其横向上定位，这样连接板47（图8）仅需承受拉力。为此凸起部分51和凹进部分52也可以作为编码部件确定相邻顺序，避免彼此不相容的轨道段的连接，这一点后面还要说明。

在图6的顶视图中给出了一段弓形的，扩展角度为90°的轨道段，它也有两个光滑的轨道平面53和54，这两个平面被中间的、也带有弧度的齿条55分开，齿条55有侧齿56和57。这种弯曲的轨道段在其端部也有侧连接销钉46和前端面的凸起部分51及凹进部分52。如图7所示，图6的弯曲轨道段的底面类似于图4和图5的直线轨道段，特别是在端部有一个为使轨道段套上底板上的连接销钉而设置的盒形空间50。

在这种组合当中应当注意到，圆弧形块装在矩形，特别是正方形格子中要使圆弧形段的端点同格点完全吻合当然是不可能的，除非圆弧形段有一部分延伸于90°的范围以外。为了使弓形轨道段在其端部与底板上的格点以及格点上的连接销钉能相配合而不需强制地将弓形轨道段装在底板上，建议每个弓形轨道段由一段短的直线段和一段长的圆弧段组成（参阅瑞士专利说明书……专利申请号Nr，7981/86）。

在图6的弓形轨道段中可以使用这种方法。在图6中给出的90°轨道段是由两个45°轨道段组成的，沿着45°线58分开。每个45°轨道段是由圆弧段59和60以及一段基本上是直的矩段61和62组成。在图6中给出轨道的内半径和外半径以及轨道圆弧段59和60的齿条55的平均半径59，这些半径都是从外部的中心点63量起的。

根据图6可以考虑并且采用45°轨道段来代替整段的90°轨道段，就象已经提到过的，利用径向直线58把图6的90°轨道段分开。这些45°轨道段在两个端部用连接销钉46与临近的直线的或弓形的轨道段连接。这样分开的45°轨道段，一部分轨道段是59和61段，一部分轨道段是60和62段，它们是不完全一样的，在45°端的凸起部和凹进部采用另外一种编排方式，如在图6径线58处所示那样。

图中未示出用于构成带有坡度的轨道的装有齿条的直的或弓形的轨道段，与此有关的，涉及到一般轨道的尺寸问题，这些轨道采用了一种事先规定的底板上的格子，关于此点可参阅前述的瑞士专利说明书。

在图9至11中再一次给出了图3中的车架4和5以及转动车架7的仰视图，它用较大的比例尺画出并且将图4中的直线轨道段的齿条43也画上了。可以看出，车架4和5用导壁21和22，转动架7用其导壁17和18使之沿着齿条43运动。而从图9可以看出电动机的齿轮是如何从侧面与齿条43啮合的。由此产生的横向力由导壁21来承受。

图1至3中已经说明过的车架5在图12中给出了它的透视图。在图13中给出了连接钩23的透视图，在图14中给出了连接钩的顶视图，在图15中给出了它的一个断面。连接钩23有两个挠曲的臂65，在其末端有夹紧槽66。用这个夹紧槽66可把连接钩23的每个臂65装在车架5侧面的销钉25上，如图1所示。在中间的轭架67上，连接钩23有一缝隙68，在缝隙的内侧上下壁各有一个小的榫槽形的凹下部分69。

连接钩23的缝隙68用来安装一个相应的连接簧片，这簧片装在平台甲板9，10，和11的端部。在图18至21中给出了大比例的中间车厢2的平台甲板10的局部（图1）。平台甲板10的每个前端面上有一个簧片70和71。在簧片的外端，两个簧片70，71均有上下卡槽钮72。簧片70或71插进连接钩23（图13至15）的缝隙68中，卡槽钮72挤压缝隙的上下壁并进到榫槽69中（图14，15）这样簧片70或71就固定在缝隙68中，这就是说把有连接钩23的平台甲板10与车架5连接起来。为了脱节，平台甲板10可从连接钩很方便地拔出。在其他连接钩23，24和图1的平台甲板9，10，11的连接端有相同的连接结构。

从图18至21可以看出，中间车厢2的平台甲板端部10的簧片70与平台甲板10的另一端的簧片71的截面不同。簧片70（图20），有一矩形截面，而簧片71的截面（图21）为菱形。簧片70（直角）在连接钩23，24的缝隙68中，在绕平台甲板10的纵轴的转动方向是刚性的连接，簧片70紧靠着缝隙的上下壁。而簧片71（菱形）在缝隙68中则可在小范围内摆动。如果图1的所有车厢1至3的簧片都做成象簧片70（图20）那样的结构与车架4和5在上述转动方向上作刚性连接，那么就带来这样的缺点，在窄弯道，特别是在坡道上车厢就会从轨道上抬起。相反的，如果只用象簧片71（图21）的那种簧片，那末在各种速度下车厢都不能平稳地行驶。因此最好是两种形状的簧片70和71混合使用，而连接钩23的缝隙68则两种簧片70和71都可以插入。

在图12中给出了无驱动的车架5。除了装有电机26以外，驱动车架4与这个车架是一样的（图1），这样，图1的驱动车架4其连接钩23，24的结构和设置与车架5是完全一样的。

特别是图1和图12至15中给出的车架4上面的连接钩23，24的设置说明了依据本发明给出的玩具齿形铁道的结构，这种结构非常有利，它使得有可能安装非常陡和很弯曲的轨道而不产生使机车或与之连接的其他车辆抬离轨道而脱轨和翻车的危险。本发明的措施在于驱动的力从车架传递到与这个车架连接的车厢，亦即是传递到作为该车厢底盘的平台甲板上的着力点的选择，它至少近似地完全满足了轨道和车架根据结构的可能性所能达到的某些要求，这些要求是：

1）所谓着力点应当在有关的轨道的高度方向（垂直方向）上尽可能接近在轨道和车架上参与驱动车架及与其连接的车厢的力的作用点的位置。这些位置一方面在驱动车架上是啮合装置与驱动电机齿轮啮合的位置，另一方面是在所有车架上车轮在轨道光滑行驶平面上的接触点。由此给出第一个原则即连接钩23，24与车架4、5的接合点要尽可能低到与齿条43（图4）一样高，并且尽可能地接近行驶平面41，42（图4）。由图1和12可知，相对于轨道来说，车架4，5的侧面销钉25的很低的位置可实现这一原则。

2）所谓的着力点应当接近，这就是说，在结构上尽可能接近，包含了车架重心的垂直于车架纵向轴线的平面。在图1中给出的车架4和5中，这个平面是在车架的中部与列车的纵向轴线垂直。因此车架4，5用于连接钩23和24的侧销钉25很接近这个车架中心。连接钩23，24有一对相对来说是很长的和弯曲的臂65（图15），这样，根据图1，使得车架4和5与相邻的车辆1、2和2、3的平台甲板9、10和10、11有可能在车架的端部进行连接。

上面说的两个要求可通过图1中给出的连接钩23、24与车架4、5间的铰接方式来实现，这样，所有从车架4、5传递到与之连接的平台甲板9、10、11上的作用力，它的主要的、份额很高的分力是平行于轨道的。其垂直的，即向上的分力则要小得多。这就意味着它产生的会使车架和与之连接的车厢在运转中作垂直于轨道的运动，即从轨道上向上抬升的力矩是很小而可以忽略不计的。这样避免了与齿条啮合的驱动齿轮28（图9）从齿条上脱开，从而即使轨道设置在很陡的坡上而且具有很窄的弯道，并且不装设合适的支柱（即轨道是“自由悬浮”在空间的），这里提出的齿形铁道仍然具有很高的稳定性。在坡道上，只有当通过车架重心的垂直平面与装在有关轮轴上的车轮同轨道的接触点相交时，轨道的坡度才基本上达到了它的极限。在给出的齿形铁道中，这一条件基本上可使轨道坡度达到大于100%的程度。因此在给出的齿形铁道中，不管机车是以牵引的方式还是以顶推与机车是的方式来带动与它挂接的其他车辆，上述优点始终存在。

在图16中给出了转动车架6或7（图1，3）的透视图，在图17中给出了为将平台甲板9和11（图1，3）支承在转动车架6，7上的转动部件19的透视图。转动部件19有一圆柱形销形部件75，这个部件装在支撑钩76上，支撑钩76有两个臂77，它开有锁紧缺口78。臂77插到转动车架6，7的缝口79中并且（如图3所示）锁紧在转动车架6、7的支杆80上。销形件75有一环形突缘81，它具有弹性，并开有两个纵向切口82。因而插入转动车架6、7的转动部件19可以简单地插入或拔出平台甲板9或11的孔20（图2），但又不会自行滑出。

在图22中给出了根据图9的驱动车架4的另一实施方案。车架的导向和由驱动齿轮28传向齿条43的推力是由两个可自由转动的齿轮83来承受的。这样，齿条43对车架4的摩擦要比它紧靠在导壁21上的摩擦要小一些（图9）。由于两边都有齿轮28和83，要将车架4装上轨道就不是那么容易，这当然是它的缺点。

在图1至3中，作为示例给出了由几个车厢1，2，3组成的列车。可以理解，有可能将车架4、5同带有末端转动车架6、7的车厢或平台甲板相连接以形成几乎是任意方式的组合。特别是机车可以做成一个单独驱动的车厢（参照图1），它由驱动车架4和带有转动车架6的连接车厢1组成，其上装有另外的车厢面板（未画出），在车架4的外端的连接钩24可以不装。

图23至34说明了根据本发明给出的机车的另一实施例。根据图23，这一实施例涉及到一个电动机车，它的主要部件有：一个平台甲板85，一个用结构元件组成的车厢86，两个车架87和88以及一个与车架87，88连接的连接装置89，其中一个车架87是驱动的，另一个车架88是从动的。根据本发明，与这个机车相配的轨道具有光滑的行驶平面90和在轨道中心的两侧啮合的齿条，如在图4中的轨道段所示。图23的实施例说明不仅平台甲板85的上层建筑是由单件的结构部件组件的，而且车架87和88也是由相互插接的许多部件构成，如在下面将要说明的。

图24和25给出了图23的两个车架87和88的侧视图和放大图，其中在图24和25中，在面向读者一边的侧面车轮盖板92和车轮96（图23）均被略掉。

根据图24，驱动车架87由下述部件构成：

一个导向和基础构件93延伸于车架87的全长，它一方面作为基础装有其他部件，而另一方面又构成沿着齿条91行驶的车架87的滑动导向部件;

两个装在导向部件93上的支承板94，它有一安装轮轴95的孔，在轮轴上装有两个具有光滑转动面，处于轨道光滑平面90上在齿条91两侧的转轮96;

一个装在支承板94上的驱动单元97，它有两块纵向平板98，两块侧板99（在图24中只能看到一块）和一台电动机100，其传动轴上装有前面提到的传动齿轮28，这个齿轮同齿条91的啮齿进行啮合;

两个支撑板101，它装在传动单元97和导向部件93上，并且将导向部件93，支承板94和传动单元97作为结构单元组合在一起;

一个连接钩102，它铰接在导向部件93上，并且使车架87可转动地与图23中的机车的平台甲板85连接起来;以及

在说明图23时已经提到过的连接装置89，它含有一个同样装在导向部件93上的连接钩103，它用于把车架87，从而也把图23上的机车与其他车辆连接起来。

图25中的非驱动车架88象图24的机动车架一样以类似的方法组成，它含有下列部件：

一个导向和基础构件104，它与图24中相应部件93一样具有同样的结构与滑动导块的功能;

装在导向部件104上的两个支承板94，它与图24的相同的支承板94一样支承带有车轮96的轮轴95;

两块支撑板105，它将导向部件104和支承板94组合在一起;

一个装在中心的转动销形部件106，它装在导向部件104上，并且可转动地装在机车平台甲板85中（图23）;以及

与图24的相同的连接装置89，它装在导向部件104上并且包括连接钩103。

图26，27，28，29以及图30至34清楚地给出车架87和88的单个结构部件。

在图26中驱动车架87及车轮盖板92（图23）用透视图示出。在图27中单个结构部件用彼此拆开的透视图表示，在这里车轮96和轮轴被省略掉。

正如图24中已经提到的，车架87有纵向导向和基础结构部件93，在其上面有一些属于所给结构部件系统的连接销钉12。在其下面，根据图30，导向结构部件有彼此相对的滑动导壁107和108，其中间的空间109用于安装齿条91（图23，24），这些在图1至3的实施例中已经作过说明。导向部件93在其纵向有一缺口110，用来安装驱动齿轮28（图24），在纵向有四个支撑销钉111a，111b，111c，和111d以及两个做成凸台的挡块112。

正如图24中已经叙述过的，连接钩102以及连接装置89的连接钩103均铰接在导向部件93上。连接钩102有两个臂113，在其端部有一夹紧缺口114，臂113装在内支撑销钉111c上。连接钩102的轭架有一缝隙形的孔115，在其中有一销钉116。正如在图34中还要进一步说明的一样，连接钩102用于使车架87与图23的机车平台甲板85作可摆动的连接。连接钩102在高度方向上可能发生的摆动，被位于它的臂113旁边的、装在导向部件93上的凸台112向下抵住而受到限制（图24）。

连接钩103的轭架同样有一缝隙形的孔121，在其中有一销钉122。孔121和销钉122用于承接另一个双臂钩124的夹紧连接板123，钩124的双臂125都有一个孔126。磁夹头127包括一个永磁铁128，磁夹头有两个支撑销钉129，它们与孔126相配。

在装配状态（图24）磁夹头127可在双臂钩124的臂125中间转动。两个相邻车辆的同类型的连接装置89的永磁铁128以可知的方式转动到一个磁铁的北极与另一磁铁的南极处于相对状态而实现两个车辆的磁连接。

根据图27，两个支承板94套在导向部件93的连接销钉12上，其上有两个安装轮轴的夹紧孔131（轴未示出）。这个支承板94的底面示于图31中。靠近装轮轴的凹槽132，支承板94的中空的底面有一位于中间的短管段133，这个管段与中空的底面的侧内表面一起紧紧夹住导向部件93上的连接销钉12。支承板94在其顶面也有连接销钉12。由图26可进一步看到，装在轮轴95上的车轮96是处于连接钩102和连接钩103的外侧。

在支承板94上装有作为其他结构部件的驱动单元97。正如根据图24已经提到的，这个单元有两块纵板98，两块侧板99和垂直安装的电动机100。纵板98的顶面和侧板99的顶面均装有连接销钉12。根据图32，纵板98的底面的构造与支承板94（图31）的构造，除了后者的轮轴支架外，是相同的。在侧板99之间装有电动机100的驱动齿轮28，它处于导向部件93（图30）的缺口110中。在每个侧板99中，有一在其纵向可动的销钉134（参阅图23，24和26），它用于拨动一个装在内部的开关装置（未示出）以操作电动机100的供电回路。这就可以在轨道上装上一些凸台，当机车穿行的时候操作销钉134，这样通过电动机100的供电回路可实现机车的制动或变更行驶方向。

为了把导向部件93，支承板94和驱动单元97组合在一起，采用了二个支撑板101（图24），它装在驱动单元97的纵板98的有关连接销钉12上，并且用装在其臂135上的夹紧缺口136夹紧在引导部件93的支撑销钉111b和111d上。

最后，在两侧还各有一个车轮外盖板92，它插装到驱动单元97的侧板99的连接销钉12上，它的功能仅仅是为了装饰。

根据图28和29，对图23和25给出的非驱动的转动车架的结构作进一步的说明。其中图28给出了包括车轮盖板92在内的整个车架的透视图。在图29中示出了单个部件的拆开透视图，其中略掉了车轮96（图28）及其轮轴95（图25）。因为单个部件与图26和27的驱动车架87的单个部件相同，在图中已具体画出，故不再详细说明。

转动车架88具有在图25中已经说明过的纵向导向部件和基础结构部件104，这个车架底面（示于图33）基本上与图26，27的驱动车架87的导向部件93一致。差别在于它没有安装驱动齿轮的缺口110（图27），而在两个纵向侧壁上则具有另外支撑销钉111e。

从图25，28和29可以看出，连接装置89包括连接钩103，连接钩124和可转动地支承着的带有永磁铁128的磁夹头127，连接装置89通过连接钩103上的孔119和支撑销钉111d装在导向部件104上，这如同根据图26和27已经说明过的驱动车架87一样。

在导向部件104上还装有两个用于支承带有转轮96的转轴95（图25）的支承板94，其中支承板94与图27和31的同类型的板完全一样。

为了在导向部件104上固定支承板94，还有两个固定钩，即前面提到的固定钩105，把其带有夹紧缝隙136的臂135的端部夹住在支撑销钉111a和111c上。

代替图26，27的驱动单元97，转动车架88（图28和29）有一端轴颈装置138，一个没有详细画出的底座支撑着端轴颈139，它的上端有一个环形凸边140并且在这个环形凸边的范围内有一纵向缺口141，在底座上还有两个向下的连接板142（在图29中只能看到一个连接板），其端部有一夹紧缺口143。底座的侧面各有一个凸台，其上各装有一个连接销钉12。端轴颈装置138装在导向部件104上时可以有稍许的摆动量，它的连接板套在附加的中间的支撑销钉111e上。

最后，装饰用的轮盖板92（图29）固定在端轴颈装置138的侧连接销钉12上。

车架87和88与机车的平台甲板85的连接（图23）按下面提到的方法实现。

根据图34，平台甲板85除了几个用来安装车厢面板和一个没有画出的给电动机100供电的电池箱（图23）的连接销钉以外，有一个孔145，装在车架87上的电动机100可以从这个孔中穿过去。在平台甲板85上有一个在孔145中突出来的板146，在其自由端有一夹紧缺口147。为了把车架87装在平台甲板85上，电动机100（图26）要穿过孔145。同时连接钩102的缺口115套装在板146上，直到其夹紧缺口147夹在连接钩102的销钉116上为止（图27）。这样车架87便可摆动地装在平台甲板85上。

为了在平台甲板85上以可转动的方式固定转动车架88，在平台甲板上有一处于中间位置的孔148。在这个孔中插入径向具有弹性的端轴颈139（图29）。环形凸边140使得端轴颈139以及整个车架88以可转动的方式被固定在平台甲板85上。

特别是从图24和25中可以看出，在依据本发明给出的此种方案的齿形铁道的实施例中作用力的传递部件，即连接钩102和连接装置89也是以非常靠近行驶平面90和车架87上的重心平面的方式装在支撑销钉111（111a～111d）上，这样，本实施方案的齿形铁道车辆在轨道上的稳定度也可保证达到自然稳定极限。

根据本发明给出的玩具齿形铁道，正如已经叙述过的，从轨道的意义上来说，它不仅可平装在地上或有坡度地装在支架上，而且也可以作为空中吊车来实施。在图35中以垂直于轨道纵向的部分剖面视图的形式给出这种空中吊车的示例。

在这个示例中轨道是由具有箱形外形，相互邻接的轨道段150构成，其下部是敞开的。因为这种轨道要高出于地面151之上，轨道段在一定的纵向距离上是用支柱152支持的，考虑到本发明所采用的单件组合式的结构系统，支柱是以具有优点的插接方式（图中未示出）与轨道段150连接的，这样可使轨道段150被支撑在距地面151一定的高度处。

轨道段150的截面上有两个限定下孔153的翼缘154，一个与孔153相对的轭壁155和两个把轭壁155与翼缘154连接在一起的侧壁156，翼缘154的内表面构成车辆157的车轮96的行驶平面。轭壁155在其内侧中心线上装有齿条158。

作为机车的车辆157在所示出的实施例中有一驱动车架159，基本上与图26和17的驱动车架87的结构相同，其差别在于它要适应吊挂的方式，并且它有另一种连接设备。因此，车架159有图27所示的导向和基础结构部件93，此外还有两个支承带有车轮96的轮轴的支承板94，和装有电动机100的驱动单元和两个装有电动机100的开关销134的侧板99以及两个固定板101。在导向结构部件93上有一带有连接钩67的臂65的连接装置（图13），连接钩有供插入连接车厢平台甲板的簧片71用的缝隙68（图18至21）。电动机100同样有一根垂直于轭壁155的内表面的驱动轴，这个轴上装着没有画出的驱动齿轮，它与齿条158的两侧中的一侧的齿啮合。

可以看出，图35的空中吊车与图1的列车或图23的机车一样具有相同的功能，因为车辆157的车轮96被限制在轨道段150的箱形截面内，这就是说翼缘154的内表面到轭壁155的内表面的距离只是比车轮96的直径稍大，因此轨道段150可以垂直地或倾斜地安装，使得具有与车架159相应结构的车厢可以作向上及斜向的行驶。为了使车辆157能装入到轨道150的箱形截面中，必须使轨道在一个或几个地点装有一种特殊的轨道段，这种轨道段的翼缘是可拆掉的或可向外摆开的。

本发明的轨道并不限于已经说明过的，特别在图4和图6所示的实施例中的那种型式。本发明的范围在运转平面和啮合装置方面可以包括很多的其他型式，这些在后面根据图36a至36h还要说明。在这些图中给出了各种轨道段的截面，图中用垂直向下的箭头标明一个或两个行驶平面，并用通常的方法用双线标出了啮合装置的两个侧齿条。

图36a给出了根据图4和图6已经说明过的具有两个行驶平面和一个中心齿条的截面形状。

图36b给出了相似的实施例，其中啮合装置不是用高出行驶平面的齿条而是由具有两侧啮合齿的凹槽构成。

图36c，给出了具有一个与图36a相似的齿条的实施例，但其行驶平面被抬高。

图36d，与图36b相似的情况，它有凹下的行驶平面。

图36e给出了根据图36a的实施例，但其行驶平面与齿条的高度相比非常小，这样与图36a相反，基本上实现了小轨道。

图36f给出了具有深齿槽和比较起来行驶轨道很小的例子。

图36g和h分别给出了有一个双侧齿条和一个双侧齿槽的轨道，其中车辆的结构是所谓车轨式的（只有一单轮的轮轴）。在图36g的例子中齿条的上部光面构成了单行驶面，而在图36h中齿槽的光滑底面构成了单行驶面。

在所有这些例子中，特别是在那些同轴的车轮其轮距很小（图36e，36f），或者轮轴只需要一个车轮（图36g，36h）的情况下，为了保证车辆或行驶车架的安全行驶，根据本发明每一节车辆可以采用靠在啮合装置的双侧齿条上的滑动或滚动的导向装置。

根据已经说明的本发明的玩具齿形铁道的实施例，车辆或行驶车架或转动车架具有在光滑的行驶平面上滚动的车轮，但车辆和其行驶车架或转动车架也可以用滑动平面代替转轮在行驶平面上行驶。尽管摩擦阻力要大于滚动阻力，然而不致于大到使电池供电的机车运行不经济或不现实的程度。

在已经说明的，依据本发明给出的玩具齿形铁道的实施例中，作为电动机的电源，在车辆内装有电池，它当然要由可充电电池构成。然而已经说过，电动机的三种控制方式（停车，前进，后退）可通过手动或在轨道上安装的控制机构来实现以及借助于现成的远距离控制装置来基本上实现电动机的随意控制。用电池作为电源绝不是不经济和不恰当的，因为事实证明，根据本发明给出的齿形铁道采用商业电池在有很多坡道的轨道上经过6到25小时的纯行驶时间直到电池耗完可以毫无问题地运转。

但是也可能会希望解决齿形铁道玩具火车的电动机在其轨道上不依赖电池的连续可控的供电问题。为此目的的轨道的实施例在图37至39中作了图示说明。

图37给出了根据图4的轨道段，它有排成161，162，和163三行的触点164。触点以很小间隔的形式分布在两个行驶平面165以及齿条167的上表面上。两行装设在行驶面165上的外侧触点161和162是在电气上相连的，但与装设在齿条167上的触点164是在电气上不连通的。

这样的触点164可以用一简单的方法把一条相应的金属带168（图38）镶嵌在具有所需的孔（缝隙）的轨道段中并且固紧。

两个在机械上彼此连接的轨道段（参阅图4至图8）的电气连接可用简单的方法实现：根据图39在每个轨道段的前端面有两个有弹性的、在电气上彼此分开的触点块169和170，其中一个与外侧两行161和162的触点164在电气上连接而另一个与中间行163的触点164在电气上连接，通过连接板47（图8）把相邻的轨道段机械地牢固地连接起来，从而也实现了相邻的弹性的触点块169，和170之间的毫无问题的电气连接。

到此为止驱动用的动力机械都是用电动机来说明的。可以理解，在不偏离本发明的条件下它也可以是一个弹簧的动力机、飞轮动力机、燃气发动机或是蒸汽机。

Claims (28)

1、玩具齿形铁道，它有一条至少有一个光滑行驶平面的轨道，有一个沿着行驶平面安装的啮合装置，它的啮齿垂直于行驶平面，有一辆在行驶平面上运动的机车，它的驱动电机用一个啮合到啮合装置中的传动齿轮进行连接，并具有使机车沿着行驶平面运动的导向装置，其特征是：啮合装置(43，55)在轨道的横向上有两个相互分离的，其啮齿与行驶平面(41，42，53，54)垂直并且对称的齿条(44，45，56，57)，机车(4)以及其他与机车(4)借助于连接装置(23，24)可连接的每个车辆(1，2，3，5)有成对的彼此相对的滑动或滚动导向部件(17，18；21，22；22，83)，每个靠在啮合机构的两个侧面(44，45；56，57)中的一个上面，机车(4)的单个驱动齿轮(28)装在偏于一对彼此相对的滑动或滚动部件(17，18；21，22；22，83)的中线一边的位置上，使驱动齿轮(28)根据轨道上的机车(4)的纵向位置同啮合机构(43；55)的两组啮齿(44，45；56，57)中的一组或另一组进行啮合，在机车(4)和在其他车辆(1，2，3，5)上的连接装置(23，24)装在靠近机车(4)和其他车辆(1，2，3，5)的推动力在轨道上的作用点。

2、根据权利要求1，玩具齿形铁道的特征是：轨道由两个行驶面（41，42;53，54）组成，在其中间装有一个带有双面侧齿（44，45;56，57）的齿条（43;55）。

3、根据权利要求1，玩具齿形铁道的特征是：轨道由两个行驶面构成，在其中间有一中间槽，其两个侧面各有一组啮齿（图36b）。

4、根据权利要求1，玩具齿形铁道的特征是：轨道支架装有一个带有抬高了的，双侧啮齿的齿条，其上表面为行驶面（图36g）。

5、根据权利要求1，玩具齿形铁道的特征是：轨道在横截面上是具有直角的U字形，其中内底面为行驶面并且两个侧面各有一组啮齿（图36h）。

6、根据权利要求1，玩具齿形铁道的特征是：轨道有一箱形的横截面，截面的一条边上开有口子（153），截面具有构成开口（153）边界的二个翼缘（154），一个与孔（153）相对的轭（155）以及两个把轭（155）与翼缘（154）进行连接的侧壁（156），其中翼缘（154）的内表面和/或轭（155）的内表面构成行驶面，轭（155）在其内表面中心装有齿条（158）。

7、根据权利要求1至6之一，玩具齿形铁道的特征是：啮合装置（43;55）由塑料制成与轨道成一整体。

8、根据权利要求1至7之一，玩具齿形铁道的特征是：轨道由单个的直线的和弓形的轨道段构成，为了连接彼此相对的轨道段，在轨道段上装有侧面连接板（47）。

9、根据权利要求8，玩具齿形铁道的特征是：每个弓形轨道段的角度范围为45°，每个弓形轨道段由一较长的圆弧形段（59，60）和一较短的直线段（61，62）构成。

10、根据权利要求9，玩具齿形铁道的特征是：二个角度范围为45°的弓形轨道段组成一个90°的弓形轨道段整体，组合的轨道段的末端含有直线段（61，62）。

11、根据权利要求8到10之一，玩具齿形铁道的特征是：每个轨道段在其端面有编码部件（51，52），它由凸起部分（51）和凹进部分（52）构成，为了相对咬合，相邻的连接轨道段的相应的编码部件是配对的。

12、根据权利要求8至11之一，玩具齿形铁道的特征是：每个轨道段在轨道的纵向上至少有两行（165，166）触点（164）用来从外面给机车供电。

13、根据权利要求1，玩具齿形铁道的特征是：机车有一个带有在轨道的行驶平面上行驶的光滑车轮（16）的车架（4），其中驱动机（26），例如为一带有减速装置的电动机，装在车架（4）的垂直位置上。

14、根据权利要求13，玩具齿形铁道的特征是：在装有驱动电机的车架（4）上，至少有一个在其高度方向上可摆动的，有两个挠曲的臂（65）的连接钩（23，24），该在车架（4）上的连接钩（23，24）的臂（65）的两侧摆动位置（25，26）至少接近驱动电机（26）的驱动齿轮（28）的高度并且在车架（4）的纵向上接近垂直于车架（4）的纵轴线并含有车架（4）的重心的平面。

15、根据权利要求1，玩具齿形铁道的特征是：机车和一个与机车连接的其他车辆至少有一个非驱动的转动车架（5），在其上至少装有一个有两个挠曲的臂（65）的在高度方向上可摆动的连接钩（23，24），其中连接钩（23，24）的臂（65）的两侧摆动位置至少接近车架（5）的滑动导向部件或滚动导向部件（21，22）的高度并且在车架（5）的纵向上靠近垂直于车架（5）的纵轴线并含有车架（5）的重心的平面。

16、根据权利要求15，玩具齿形铁道的特征是：非驱动转动车架（88）借助于端轴颈（106）支承在车辆的平台甲板（85）上。

17、根据权利要求13至16之一，玩具齿形铁道的特征是：每个车架（4，5，87，88）是双轴的。

18、根据权利要求13至17之一，玩具齿形铁道的特征是：列车包括有一个可驱动的装有驱动电机（26）的车架（4）并且有一个与车架（4）在其端部连接的平台甲板（9），其另一端有一不可连接的转动车架（6）。

19、根据权利要求18，玩具齿形铁道的特征是：列车有几个各具有一个平台甲板（9，10，11）的车辆（1，2，3），其中第二个平台甲板（10）与可驱动的车架（4）连接，其次每个另外的平台甲板（11）经过非驱动的转动车架（5）与前述的平台甲板（10）连接并且最后的平台甲板（11）在其非连接端有一非连接的转动车架（7）。

20、根据权利要求14或15，玩具齿形铁道的特征是：车架（4，5）的连接钩（23，24）在其与二个可摆动的支撑臂连接的轭（67）上有一缝隙（68），并且同连接钩（23，24）进行连接的车辆的平台甲板（10）在其一端至少有一个可插入到缝隙（68）并且在缝隙（68）中咬合的连接板（70，71）。

21、根据权利要求20，玩具齿形铁道的特征是：连接板（70，71）至少有一个凸台（72），缝隙（68）有一相应的凹槽（69）。

22、根据权利要求20或21，玩具齿形铁道的特征是：连接板（70）有一矩形的装到缝隙（68）中的横截面。

23、根据权利要求20或21，玩具齿形铁道的特征是：连接板（71）有一具有圆角的或斜面的横截面，例如为一扁菱形。

24、根据权利要求14或15，玩具齿形铁道的特征是：车架（87，88）的连接钩（103）在其连接两个摆动支撑臂（117，118）的轭（103）上装有可转动的磁铁（128）的磁夹头（127）。

25、根据权利要求13至24，玩具齿形铁道的特征是：每个车架是由单个结构单元组合而成。

26、根据权利要求1，玩具齿形铁道的轨道至少有一光滑的行驶平面和一个沿着行驶平面安装的啮合装置，其别征是：啮合装置（43，55）有两组在轨道的横向上彼此分开，垂直于行驶平面（41，42;53，54）并且对称的啮齿面（44，45;56，57）。

27、根据权利要求1，玩具齿形铁道的机车有一个至少有一光滑平面的轨道和一个沿着行驶平面安装的啮合装置，两组在轨道的横向上彼此分开，垂直于行驶平面并且对称的啮齿面，其特征在于：机车（4）有一对彼此相对的滑动或滚动导向部件（17，18;21，22;22，83），其结构使得它们各自靠在啮合装置（43;45）的两个啮齿面（44，45;56，57）之一的面上，并且机车（4）的驱动电机（26）有一单个的传动齿轮（28），它装在一对彼此相对的滑动或滚动导向部件（17，18;21，22;22，83）的中线的一侧，使驱动齿轮（28）根据轨道上的机车的纵向位置与啮合机构（43;55）的两个啮齿面（44，45;56，57）中一个或另一个处于啮合状态。

28、根据权利要求27，机车的特征是：它有至少一个连接装置，它包括一个带有两个摆动臂（65）的连接钩（23，24），在一个包含有驱动电机的（26）的机车车架（4）上，在高度方向上摆动，其中连接钩（23，24）的臂（65）的两侧摆动位置（25，66）在车架（4）上至少接近驱动电机（26）的传动齿轮（28）的高度并且在车架（4）的纵向接近垂直于车架（4）的纵轴线并含有车架（4）的重心的平面。

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