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Die
Erfindung betrifft ein Modellfahrzeug mit einem Gehäuse, auf
dessen Dach eine Arbeitsbühne angeordnet
ist, wobei die Arbeitsbühne
an einer verstellbaren Stützvorrichtung
gehalten ist, die mit Hilfe von mindestens einer im Gehäuse angeordneten
Antriebseinheit verstellbar ist.
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Derartige
Modellfahrzeuge sind aus
US
1 810 250 A bekannt. Sie können beispielsweise Nachbildungen
von sogenannten Turmtriebwagen darstellen, die zur Wartung und zum
Aufbau von Signalen und Oberleitungen zum Einsatz kommen. Hierzu können Arbeiter
auf der Arbeitsbühne
stehen, die mit Hilfe der Stützvorrichtung
verstellt werden kann.
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Die
Nachbildung eines derartigen Turmtriebwagens soll möglichst
vorbildgetreu erfolgen. Hierbei ergibt sich aber die Schwierigkeit,
dass die Platzverhältnisse
im Modellfahrzeug sehr beengt sind. Dies erfordert insbesondere
eine sehr verschachtelte Anordnung der mindestens einen Antriebseinheit.
Diese Anordnung wiederum hat eine aufwändige Montage des Modellfahrzeugs
zur Folge.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Modellfahrzeug der eingangs
genannten Art derart weiterzubilden, dass das Modellfahrzeug bei
einfacher Montierbarkeit eine vorbildgerecht anhebbare und absenkbare
sowie um eine Hochachse verschwenkbare Arbeitsbühne aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Modellfahrzeug mit den Merkmalen von Patentanspruch
1 gelöst.
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Beim
erfindungsgemäßen Modellfahrzeug kann
die Arbeitsbühne
mittels der Stützsäule verstellt werden.
Die Stützsäule wird
von zwei Antriebseinheiten angetrieben. Die Antriebseinheiten sind
innerhalb des Gehäuses
angeordnet und daher für
den Benutzer von außen
nicht erkennbar. Sie können
sehr kompakt ausgebildet sein, so dass trotz der beengten Platzverhältnisse
innerhalb des Gehäuses
eine dem realen Vorbild nahekommende Wiedergabe erzielt werden kann.
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Mittels
einer ersten Antriebseinheit ist die Stützsäule in ihrer Höhe verstellbar.
Ergänzend kommt
eine zweite Antriebseinheit zum Einsatz, mit der die Stützsäule um ihre
Hochachse verschwenkt werden kann. Hierbei ist es günstig, wenn
die Stützsäule um einen
Schwenkwinkelbereich von ±90° kontinuierlich
verschwenkbar ist.
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Die
erste Antriebseinheit treibt ein erstes Antriebsrad drehend an,
das über
Getriebeelemente mit der Stützsäule gekoppelt
ist. Als Getriebeelemente können
insbesondere Zahnräder
zum Einsatz kommen. Dies ermöglicht
eine einfache Untersetzung der Drehzahl der ersten Antriebseinheit,
so dass die Arbeitsbühne
entsprechend dem Vorbild langsam und gleichförmig angehoben und abgesenkt
werden kann.
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Das
erste Antriebsrad ist über
Getriebeelemente mit einer drehbar gelagerten Spindel gekoppelt,
auf die die Stützsäule aufgeschraubt
ist, wobei die Stützsäule in einem
Führungsteil
unverdrehbar, in axialer Richtung aber verschiebbar gehalten ist.
Die Spindel weist ein Außengewinde
auf, auf die die Stützsäule mit
einem Innengewinde aufgeschraubt ist. Das von der ersten Antriebseinheit
in Drehung versetzte erste Antriebsrad ist mit der Spindel gekoppelt, so
dass diese um ihre koaxial zur Hochachse der Stützsäule ausgerichtete Längsachse
in Drehung versetzt werden kann. Aufgrund der Drehbewegung der Spindel
führt die
im Führungsteil
unverdrehbar gehaltene Stützsäule eine
Hubbewegung durch. Je nach Hubstellung taucht die Spindel mehr oder
weniger in die Stützsäule ein.
Es kann vorgesehen sein, dass die Stützsäule die Spindel in ihrer unteren
Endstellung vollständig
aufnimmt. Dies ergibt eine besonders kompakte Bauform der Stützvorrichtung.
Zur Montage muss die Stützsäule lediglich
von oben auf die Spindel aufgeschraubt werden, und anschließend kann
am freien Ende der Stützsäule die
Arbeitsbühne festgelegt
werden.
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Zum
Verschwenken der Stützsäule um ihre Hochachse
weist das Modellfahrzeug die zweite Antriebseinheit auf, die ein
zweites Antriebsrad drehend antreibt, das mit dem formschlüssig mit
der Stützsäule verbundenen
Führungsteil
gekoppelt ist. Mit Hilfe der zweiten Antriebseinheit kann das Führungsteil um
die Hochachse der Stützsäule verschwenkt
werden. Die Schwenkbewegung des Führungsteiles wird auf die Stützsäule übertragen.
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Die
Stützsäule ist
im Führungsteil
unverdrehbar, in axialer Richtung aber verschiebbar gehalten. Das
Führungsteil übernimmt
somit zum einen die Funktion, die Stützsäule um ihre Längsachse
zu verschwenken, zum anderen bildet es eine Führung für die Stützsäule aus, in der die Stützsäule in axialer Richtung,
das heißt
längs ihrer
Hochachse, verschoben werden kann, wobei jedoch eine Drehbewegung um
die Hochachse unterbunden wird.
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Die
Arbeitsbühne
kann am freien Ende der Stützsäule unverstellbar
festgelegt sein, so dass sie zusammen mit der Stützsäule angehoben und/oder um die
Hochachse verschwenkt werden kann.
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Günstig ist
es, wenn die Stützsäule in beliebiger
Hubstellung um die Hochachse verschwenkt werden kann. Die Schwenkbeweglichkeit
ist somit unabhängig
von der Vertikalstellung der Stützsäule gegeben.
Die Stützsäule kann
also nicht nur in ihrer oberen und ihrer unteren Endstellung verschwenkt werden,
sondern auch in jeder beliebigen Zwischenstellung. In ihrer oberen
Endstellung nimmt die Arbeitsbühne
einen maximalen Abstand zum Gehäusedach
ein, und in der unteren Endstellung der Stützsäule nimmt die Arbeitsbühne einen
minimalen Abstand zum Gehäusedach
ein.
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Die
beiden Antriebseinheiten können
jeweils an einer Seite der Stützsäule innerhalb
des Gehäuses
angeordnet sein. Mittels der ersten Antriebseinheit kann die Stützsäule längs ihrer
Hochachse versetzt werden, so dass die Arbeitsbühne angehoben und abgesenkt
werden kann. Mittels der zweiten Antriebseinheit kann die Stützsäule und
die daran festgelegte Arbeitsbühne
um die Hochachse verschwenkt werden. Von besonderem Vorteil ist
es, wenn einer Höhenverstellung
der Stützsäule eine Schwenkbewegung überlagert
werden kann, das heißt
wenn die Arbeitsbühne
gleichzeitig angehoben oder abgesenkt und verschwenkt werden kann.
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Vorzugsweise
ist die Arbeitsbühne
vom Benutzer manuell in eine Mittelstellung, in der die Arbeitsbühne parallel
zur Längsrichtung
des Gehäuses ausgerichtet
ist, überführbar. Dies
gibt die Möglichkeit,
die Arbeitsbühne
zum Ver packen des Modellfahrzeuges auf einfache Weise parallel zur
Längsachse
des Gehäuses
auszurichten, ohne dass hierzu die mindestens eine Antriebseinheit
aktiviert werden muss.
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Als
günstig
hat es sich erwiesen, wenn mindestens eine Antriebseinheit als Piezoantrieb
ausgestaltet ist. Derartige Piezoantriebe sind kostengünstig herstellbar
und erfordern nur einen geringen Bauraum. Außerdem kann mittels eines Piezomotors eine
sehr gleichförmige
und präzise
Bewegung der Arbeitsbühne
erzielt werden. Die Geschwindigkeit des Piezomotors ist konstruktiv
einfach einstellbar und variierbar durch eine entsprechende elektrische Steuereinrichtung.
Auch das Ausrichten der Arbeitsbühne
in einer parallel zur Längsachse
des Gehäuses
ausgerichteten Mittelstellung kann bei Einsatz eines Piezoantriebs
auf einfache Weise manuell erfolgen, ohne dass Mittelstellungsschalter
erforderlich sind, denn der Piezoantrieb arbeitet mit einer Rutschkupplung,
so dass eine manuelle Verstellung der Stützsäule jederzeit möglich ist.
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Besonders
günstig
ist es, wenn zwei Antriebseinheiten des Modellfahrzeuges als Piezoantrieb
ausgestaltet sind, denn dies gibt die Möglichkeit, sowohl eine Hubbewegung
als auch eine Schwenkbewegung der Stützsäule mittels eines Piezoantriebes
zu realisieren.
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Das
erste Antriebsrad ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform
als Reibrad ausgestaltet, an dem ein piezoelektrischer Aktor der
ersten Antriebseinheit federnd anliegt. Mit Hilfe des Aktors kann
das Reibrad zu einer Drehbewegung angetrieben werden. Der piezoelektrische
Aktor kann mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden,
dies hat eine mechanische Verformung des elektrischen Aktors zur
Folge, beispielsweise verbiegt sich der Aktor oder er führt eine
mechanische Schwingung aus, beispielsweise eine elliptische Bewegung.
Der Aktor liegt federnd am Reibrad an. Dies hat zur Folge, dass das
Reibrad im stromlosen Zustand der ersten Antriebseinheit seine jeweilige
Stellung beibehält,
ohne dass zusätzlich
Haltemittel erforderlich sind. Das Reibrad wird also im stromlosen
Zustand der ersten Antriebseinheit zuverlässig in seiner aktuellen Stellung
gehalten, und dies wiederum hat zur Folge, dass die Arbeitsbühne im stromlosen
Zustand der ersten Antriebseinheit zuverlässig ihre aktuelle Hubstellung beibehält.
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Das
zweite Antriebsrad ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung als Reibrad
ausgebildet, an dem ein piezoelektrischer Aktor der zweiten Antriebseinheit
federnd anliegt. Wie bereits erläutert,
kann der piezoelektrische Aktor durch Beaufschlagung mit einer elektrischen
Spannung verformt werden, so dass er beispielsweise eine mechanische
Schwingung, vorzugsweise eine elliptische Schwingung, ausführt. Dadurch
wird das zweite Antriebsrad in Drehung versetzt, und mittels der
Drehbewegung kann die Stützsäule um ihre
Hochachse verschwenkt werden. Da der piezoelektrische Aktor federnd
am zweiten Antriebsrad anliegt, kann das zweite Antriebsrad arretiert
werden, indem der piezoelektrische Aktor stromlos geschaltet wird.
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Bei
einer konstruktiv besonders einfachen Ausgestaltung ist das zweite
Antriebsrad starr mit dem Führungsteil
verbunden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das zweite Antriebsrad
mit dem Führungsteil
stoffschlüssig
verbunden ist, beispielsweise verklebt oder verschweißt ist.
Vorzugsweise ist das zweite Antriebsrad einstückig mit dem Führungsteil
verbunden. Antriebsrad und Führungsteil
können
beispielsweise als einteiliges Kunststoffformteil ausgebildet sein.
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Es
ist günstig,
wenn die Stützsäule als
Stützhülse ausgestaltet
ist, die ein Innengewinde aufweist und in die die Spindel eingeschraubt
ist.
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Das
Führungsteil,
in dem die Stützsäule unverdrehbar
gehalten ist, weist vorzugsweise einen Führungsring auf, der mit der
Stützsäule einen
Formschluss ausbildet.
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Günstig ist
es, wenn das Führungsteil
eine koaxial zur Spindel ausgerichtete Führungshülse aufweist, die die Spindel
aufnimmt, wobei die Spindel und die Führungshülse zwischen sich einen Ringraum
definieren, in den die Stützhülse eintaucht. Führungshülse, Stützhülse und
Spindel können
somit koaxial zueinander ausgerichtet sein und eine teleskopierende
Stützvorrichtung
ausbilden, wobei die Stützhülse durch
Verdrehen der Spindel aus der Führungshülse herausgeschoben
werden kann.
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Das
Führungsteil
weist vorzugsweise eine Führungshülse auf,
die koaxial zur Hochachse der Stützsäule ausgerichtet
und um die Hochachse drehbar gelagert ist. Dies ermöglicht eine
besonders kompakte Bauform der Stützvorrichtung.
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Vorzugsweise
durchgreift die Führungshülse das
zweite Antriebsrad. Das zweite Antriebsrad kann beispielsweise einen
radial von der Führungshülse nach
außen
abstehenden Flansch ausbilden, an dem der zweite piezoelektrische
Aktor reibschlüssig
anliegt.
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Um
zu vermeiden, dass die Spindel in einer Endstellung der Stützsäule mit
der Stützsäule verklemmt,
weist das Modellfahrzeug bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung
eine Hubbegrenzungseinrichtung auf zur Begrenzung der Hubbewegung
der Stützsäule. Durch
die Hubbegrenzungseinrichtung kann insbesondere sichergestellt werden, dass
die Hubbewegung der Stützsäule bei
Erreichen ihrer oberen Endstellung gestoppt wird, noch bevor die
Gefahr besteht, dass die Spindel mit der Stützsäule verklemmt.
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Die
Hubbegrenzungseinrichtung umfasst vorzugsweise ein bewegliches Anschlagelement, das
bei Erreichen einer oberen Endstellung der Stützsäule an einem Stoppelement zur
Anlage gelangt. Das Anschlagelement kann entsprechend der Drehbewegung
der Spindel so lange bewegt werden, bis die Stützsäule aufgrund der Drehbewegung
der Spindel ihre obere Endstellung erreicht. In dieser Stellung
kommt das Anschlagelement an einem ortsfest gehaltenen Stoppelement
zur Anlage und begrenzt dadurch die weitere Drehbewegung der Spindel.
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Vorzugsweise
umfasst die Hubbegrenzungseinrichtung Getriebeelemente, über die
die Spindel mit dem Anschlagelement gekoppelt ist.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn mittels der Getriebeelemente die
Drehbewegung der Spindel in eine Linearbewegung des Anschlagelementes transformierbar
ist. Das Anschlagelement kann als Schieber ausgestaltet sein, der
bei einer Drehbewegung der Spindel so lange verschoben wird, bis
er an einem Stoppelement anliegt. Letzeres ist dann der Fall, wenn
sich die Spindel so weit gedreht hat, dass die Stützsäule ihre
obere Endstellung erreicht hat.
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Die
Transformation der Drehbewegung der Spindel in eine Linearbewegung
des Anschlagelementes kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass
die Getriebeelemente ein drehbar gelagertes Stellteil umfassen mit
einer spiralförmigen
Nut, in die ein am Anschlagelement gehaltener Gleitstein eintaucht,
wobei das Anschlagelement senkrecht zur Drehachse des Stellteiles
verschiebbar ist. Das Stellteil kann beispielsweise einen Zahnring
tragen, der mit einem drehfest mit dem ersten Antriebsrad verbundenen
Ritzel kämmt,
wobei das erste Antriebsrad auch die Spindel um ihre Längsachse
in Drehung versetzt. Aufgrund der Drehbewegung des ersten Antriebsrades
wird somit die Spindel verdreht und gleichzeitig wird auch das Stellteil
in Drehung versetzt. Dies hat zur Folge, dass das Anschlagelement aufgrund
des in die Nut eintauchenden Gleitsteins zu einer Linearbewegung
in radialer Richtung bezogen auf die Drehachse des Stellteiles angetrieben
wird. Das Anschlagelement verschiebt sich somit bei einer Drehung
der Spindel radial von einem inneren Bereich des Stellteiles in
Richtung auf einen äußeren Bereich,
bis es am Stoppelement zur Anlage gelangt, wenn die Stützsäule ihre
obere Endstellung erreicht hat. Durch das Anliegen am Stoppelement
wird eine weitere Drehbewegung des Stellteils unterbunden, und da
dieses über
Formschlusselemente mit dem ersten Antriebsrad gekoppelt ist, wird
somit auch das erste Antriebsrad arretiert. Die Arretierung erfolgt
unabhängig
davon, ob die erste Antriebseinheit stromlos geschaltet ist oder
nicht. Ein spezieller Schalter zum elektrischen Abschalten der ersten
Antriebseinheit kann somit entfallen.
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Die
eingangs genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch ein Modellfahrzeug
mit den Merkmalen von Patentanspruch 17 gelöst.
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Hierbei
ist das erste Antriebsrad über
Getriebeelemente mit einem ersten Zahnrad gekoppelt, das um eine
senkrecht zur Hochachse der Stützsäule ausgerichtete
erste Drehachse drehbar gelagert ist, und die Stützsäule trägt außenseitig eine Verzahnung mit
einer Vielzahl von axial versetzt zueinander angeordneten Zähnen, wobei
das erste Zahnrad mit der Verzahnung kämmt. Wird das erste Zahnrad
vom ersten Antriebsrad in Drehung versetzt, so hebt es je nach Drehrichtung
die Stützsäule an oder
senkt diese ab, wobei die Stützsäule aufgrund
des in die Verzahnung eingreifenden ersten Zahnrades in jeder Hubstellung
zuverlässig
gehalten ist. Das erste Zahnrad kann drehfest mit dem ersten Antriebsrad
verbunden sein, an dem vorzugsweise ein piezoelektrischer Aktor
federnd anliegt. Wird der Aktor, wie voranstehend erläutert, stromlos
geschaltet, so arretiert er das erste Antriebsrad und über dieses
auch das erste Zahnrad, so dass die Stützsäule in ihrer aktuellen Hubstellung gehalten
wird.
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Bei
einer derartigen Ausgestaltung des Modellfahrzeuges ist das zweite
Antriebsrad über
Getriebeelemente mit einem zweiten Zahnrad gekoppelt, das um eine
parallel zur Hochachse der Stützsäule ausgerichtete
zweite Drehachse drehbar gelagert ist, und die außenseitige
Verzahnung der Stützsäule weist
auch eine Vielzahl von in Umfangsrichtung der Stützsäule versetzt zueinander angeordneten
Zähnen
auf, wobei das zweite Zahnrad mit der Verzahnung kämmt. Das
zweite Zahnrad wird vom zweiten Antriebsrad in Drehung versetzt,
und die Drehbewegung des zweiten Zahnrades wird aufgrund von dessen
Eingriff in die außenseitige
Verzahnung der Stützsäule auf
die Stützsäule übertragen, so
dass diese eine Schwenkbewegung um ihre Hochachse ausführt.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Stützsäule außenseitig eine Vielzahl zapfenförmiger,
sich vorzugsweise in radialer Richtung evolventenförmig verjüngender
Zähne trägt, die
sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung der Stützsäule mit Abstand
zueinander angeordnet sind und somit eine erste Verzahnung in axialer
Richtung und eine zweite Verzahnung in Umfangsrichtung ausbilden.
Dies gibt die Gelegenheit, die Stützsäule mittels eines ersten Zahnrades,
das mit den Zähnen
kämmt und
um eine senkrecht zur Hochachse der Stützsäule ausgerichtete Drehachse
verdrehbar ist, anzuheben und abzusenken, und mittels eines zweiten
Zahnrades, das ebenfalls mit den Zähnen kämmt und das um eine parallel
zur Hochachse ausgerichtet Drehachse verdrehbar ist, kann die Stützsäule um ihre
Hochachse verschwenkt werden. Eine Verschwenkbewegung kann hierbei
unabhängig
von der aktuellen Hubstellung erfolgen, denn praktisch in jeder
beliebigen Stellung wird die Stützsäule durch
den Eingriff des ersten Zahnrades in die Verzahnung zuverlässig in
ihrer Höhe
gehalten und kann mittels des zweiten Zahnrades um die Hochachse
verdreht werden. Außerdem kann
die Stützsäule in jeder
beliebigen Schwenkstellung entlang ihrer Hubachse angehoben und
abgesenkt werden.
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Günstig ist
es, wenn die Stützsäule in einer koaxial
zur Hochachse ausgerichteten Führungshülse axial
verschiebbar gehalten ist. Ein Verkanten der Stützsäule kann dadurch auf einfache
Weise vermieden werden.
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Die
nachfolgende Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung.
Es zeigen:
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1:
eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Modellfahrzeuges;
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2:
eine vergrößerte Schnittansicht
von Detail A aus 1;
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3:
eine perspektivische Darstellung eines mit einem Anschlagelement
gekoppelten Stellteiles des Modellfahrzeuges aus 1 und
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4:
eine schematische perspektivische Teildarstellung einer zweiten
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Modellfahrzeuges.
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In
den 1 bis 3 ist schematisch eine erste
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Modellfahrzeuges
in Form eines Turmtriebwagens 10 dargestellt. Beim Turmtriebwagen 10 handelt
es sich um ein Triebfahrzeug einer Modelleisenbahn, das ein Gehäuse 12 aufweist
mit einem Dach 13, auf dem eine Arbeitsbühne 14 angeordnet
ist. Die Arbeitsbühne 14 ist
mittels einer Stützvorrichtung 16 in
ihrer Höhe
verstellbar und um die Hochachse 17 der Stützvorrichtung 16 verschwenkbar.
Die Arbeitsbühne 14 weist
eine Arbeitsplattform 19 auf, auf der beim Vorbild des
Turmtriebwagens 10 Arbeiter zur Wartung und zum Aufbau
von Signalen und Oberleitungen stehen können. Die Arbeitsplattform 19 ist
von einem Geländer 20 umgeben.
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Die
Stützvorrichtung 16 umfasst
eine Stützsäule 22,
die in der in den 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsform
als hohlzylinderförmige
Stützhülse 23 ausgebildet
ist. Am freien Ende der Stützhülse 23 ist
die Arbeitsbühne 14 fixiert.
Die Stützhülse 23 weist
ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Innengewinde auf, mit dem
sie auf ein Außengewinde 25 einer
Spindel 26 aufgeschraubt ist, die koaxial zur Hochachse 17 verdrehbar
gehalten ist. Hierzu ist die Spindel 26 einstückig mit
einem außenverzahnten
Spindelrad 28 einstückig
verbunden, das mit einem ersten Zahnrad 30 kämmt. Das
erste Zahnrad 30 ist starr mit einem ersten Antriebsrad 31 verbunden
und zusammen mit dem ersten Antriebsrad 31 um eine parallel
zur Hochachse 17 ausgerichtete Drehachse 33 verdrehbar.
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Das
erste Antriebsrad 31 bildet ein Reibrad aus, an dessen
Außenumfang
ein erster piezoelektrischer Aktor einer ersten elektrischen Antriebseinheit 36 federnd
anliegt. Der erste piezoelektrische Aktor 35 ist Teil eines
von der er sten elektrischen Antriebseinheit ausgebildeten Piezoantriebes
und kann in üblicher
Weise durch Beaufschlagen mit einer elektrischen Spannung zu einer
elliptischen Schwingung angeregt werden, durch die das erste Antriebsrad 31 und
mit diesem auch das erste Zahnrad 30 zu einer Bewegung
um die erste Drehachse 33 angetrieben wird.
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Das
erste Zahnrad 30 ist drehfest mit einem koaxial zur ersten
Drehachse 33 ausgerichteten Ritzel 38 gekoppelt,
das mit der Außenverzahnung
einer Stellscheibe 40 koppelt. Die Stellscheibe 40 ist
um eine parallel zur ersten Drehachse 33 ausgerichtete Scheibenachse 41 drehbar
und weist unterseitig, das heißt
dem ersten piezoelektrischen Aktor 35 abgewandt, eine spiralförmige Nut 43 auf.
Dies wird insbesondere aus 3 deutlich,
die eine Ansicht auf die Stellscheibe 40 schräg von unten
zeigt. In die spiralförmige
Nut 43 taucht ein Gleitstein in Form eines Zapfens 44 ein,
der an einem Anschlagelement in Form eines Schiebers 46 festgelegt
ist. Der Schieber 46 ist in einer Längsnut 47 radial zur
Scheibenachse 41 verschiebbar gelagert. Die Längsnut 47 ist
in ein plattenförmiges
Bodenteil 48 eingeformt, das die Stellscheibe 40 ebenso
wie das Ritzel 38 und das Spindelrad 28 unterseitig
abstützt.
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Durch
Drehen der Stellscheibe 40 um die Scheibenachse 41 wird
der Schieber 46 aufgrund des Eingriffes des Zapfens 44 in
die spiralförmige
Nut 43 so lange in der Längsnut 47 verschoben,
bis er an einer in der Zeichnung nicht dargestellen Stirnwand der
Längsnut 47 anschlägt, die
ein Stoppelement für den
Schieber 46 ausbildet. Eine weitere Drehbewegung der Stellscheibe 40 und
damit auch des Ritzels 38 und des ersten Zahnrades 30 sowie
des Spindelrades 28 wird dadurch unterbunden.
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Die
Spindel 26 ist von einer Führungshülse 51 umgeben, wobei
die Spindel 26 und die Führungshülse 51 zwischen sich
einen Ringraum 52 definieren, in den die Stützhülse 23 eintaucht.
Oberseitig, das heißt
der Arbeitsplattform 19 zugewandt, trägt die Führungshülse 51 einen Führungsring 54,
der formschlüssig
an der Stützhülse 23 anliegt,
so dass die Stützhülse 23 zwar
in Richtung der Hochachse 17 verschoben werden kann, eine
Drehbewegung der Stützhülse 23 relativ
zum Führungsring 54 um
die Hochachse 27 wird jedoch vom Führungsring 54 unterbunden.
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In
Längsrichtung
ungefähr
mittig steht von der Führungshülse 51 radial
nach außen
ein Ringflansch 56 ab, der die Führungshülse 51 einstückig mit
einem zweiten Antriebsrad 57 verbindet, das ein Reibrad
ausbildet und an dessen Außenumfang
ein zweiter piezoelektrischer Aktor 59 federnd anliegt. Der
zweite piezoelektrische Aktor 59 ist Teil einer als Piezoantrieb
ausgebildeten zweiten elektrischen Antriebseinheit 60,
die ebenso wie die erste elektrische Antriebseinheit 36 innerhalb
des Gehäuses 12 angeordnet
ist. Durch Beaufschlagen des zweiten piezoelektrischen Aktors 59 mit
einer elektrischen Spannung kann dieser zu einer mechanischen Schwingung
angeregt werden. Aufgrund der federnden Anlage des zweiten piezoelektrischen
Aktors 59 am zweiten Antriebsrad 57 wird dieses
vom zweiten piezoelektrischen Aktor 59 in Drehung versetzt,
so dass die Führungshülse 51 zusammen
mit der Stützhülse 23 um
die Hochachse 17 verschwenkt werden kann.
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Zur
drehbaren Lagerung der Führungshülse 51 kommen
ein erstes und ein zweites Kugellager 63, 64 zum
Einsatz. Das erste Kugellager 63 ist oberhalb des Ringflansches 56 angeordnet
und zwischen der Führungshülse 51 und
einem ersten Kragen 66 eingespannt, der an ein Deckelteil 67 angeformt
ist, welches nach Art einer Haube auf einem Rand des Bodenteiles 48 aufsitzt,
wobei es den Ringflansch 56 übergreift.
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Das
zweite Kugellager 64 ist unterhalb des Ringflansches 56 angeordnet
und zwischen der Führungshülse 51 und
einem zweiten Kragen 69 eingespannt, der nach oben vom
Bodenteil 48 absteht.
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Soll
die Arbeitsbühne 14 angehoben
oder abgesenkt werden, so ist es hierzu lediglich erforderlich,
die erste elektrische Antriebseinheit 36 mit Spannung zu
versorgen, so dass der erste piezoelektrische Aktor 35 zu
einer mechanischen Schwingung angeregt wird. Dadurch wird das erste
Antriebsrad 31 um die erste Drehachse 33 in Drehung
versetzt. Die Drehbewegung wird auf das erste Zahnrad 30 übertragen,
die mit dem Spindelrad 28 kämmt, das einstückig mit
der Spindel 26 verbunden ist. Somit wird die Spindel 26 um
ihre Hochachse 17 gedreht. Da die Stützhülse 23 am Führungsring 54 axial
verschiebbar, um die Hochachse 17 aber unverdrehbar gehalten
ist, führt
die Stützhülse 23 bei
einer Drehung der Spindel 26 um die Hochachse 17 eine
Linearbewegung nach oben bzw. nach unten aus, so dass die Arbeitsbühne 14 angehoben
bzw. abgesenkt werden kann. Die Hubbewegung der Stützhülse 23 wird
von der Stellscheibe 40 und dem Schieber 46 beschränkt. Diese
bilden eine Hubbegrenzungseinrichtung aus, denn beim Verdrehen der
Spindel 26 wird über
das Ritzel 38 auch die Stellscheibe 40 in Drehung
versetzt, so dass der Schieber 46 in der Längsnut 47 verschoben
wird, bis er an einer Stirnwand der Längsnut 47 anliegt
und dadurch eine weitere Drehbewegung der Spindel 26 unterbindet.
Die Spindel 26 kann dann nur noch entgegen ihrer ursprünglichen Drehrichtung
verdreht werden. Dies hat dann eine Absenkung der Stützhülse 23 und
damit auch der Arbeitsbühne 14 zur
Folge. Die Drehbewegung der Spindel 26 wird von der Stellscheibe 40 und
dem Schieber 46 gestoppt, noch bevor die Spindel 26 mit der
Stützhülse 23 verklemmen
kann.
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In 4 ist
stark schematisiert eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Modellfahrzeuges
in Form eines Turmtriebwagens 80 teilweise dargestellt.
Zur Erzielung einer besseren Übersicht
ist in 4 lediglich eine Stützvorrichtung 82 des
Turmtriebwagens 80 dargestellt, mit deren Hilfe eine Arbeitsbühne, wie
sie voranstehend unter Bezugnahme auf 1 erläutert wurde,
angehoben und abgesenkt sowie um eine Hochachse 83 der Stützvorrichtung 82 verschwenkt
werden kann.
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Die
Stützvorrichtung 82 umfasst
eine Stützsäule 85,
die als Vollzylinder ausgebildet ist und außenseitig eine Vielzahl von
sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung in gleichmäßigem Abstand
zueinander angeordneter Zähne 87 trägt, die
jeweils evolventenförmig
ausgebildet sind und sich in radialer Richtung nach außen verjüngen. Sie bilden
erste, sich in axialer Richtung erstreckende Verzahnungen und zweite,
sich in Umfangsrichtung erstreckende Verzahnungen aus.
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Praktisch
in jeder Stellung der Stützsäule 85 kämmt eine
axiale Verzahnung, die von den Zähnen 87 ausgebildet
wird, mit dem ersten Zahnrad 91 des Turmtriebwagens 80,
das um eine senkrecht zur Hochachse 83 ausgerichtete Drehachse 92 drehbar gelagert
ist. Das erste Zahnrad 91 ist drehfest mit ei nem ersten
Kopplungsrad 94 verbunden, das ebenfalls um die erste Drehachse 92 drehbar
ist und das außenseitig
eine zur Erzielung einer besseren Übersicht in 4 nicht
dargestellte Verzahnung aufweist, mit der es mit einem zweiten Kopplungsrad 95 kämmt, das
ebenfalls eine in der Zeichnung zur Erzielung einer besseren Übersicht
nicht dargestellte Außenverzahnung
trägt.
Das zweite Kopplungsrad 95 ist drehfest mit einem ersten
Antriebsrad 97 gekoppelt, das in Form eines Reibrades ausgebildet
ist, und an dem ein erster piezoelektrischer Aktor 98 einer
ersten elektrischen Antriebseinheit 99 federnd anliegt.
Der erste piezoelektrische Aktor 98 kann mit einer elektrischen
Spannung beaufschlagt werden, aufgrund derer er eine elliptische
mechanische Schwingung ausführt,
so dass das erste Antriebsrad 97 und über die beiden Kopplungsräder 95 und 94 auch
das erste Zahnrad 91 in Drehung versetzt werden. Dies ermöglicht es,
die Stützsäule 85 längs der Hochachse 83 anzuheben
bzw. abzusenken. Wird der erste piezoelektrische Aktor 98 von
seiner Versorgungsspannung abgetrennt, so arretiert er aufgrund
seiner federnden Anlage das erste Antriebsrad 97, so dass
die Stützsäule 85 in
ihrer aktuellen Höhe zuverlässig gehalten
wird.
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Ein
zweites Zahnrad 102 ist um eine zweite Drehachse 103 drehbar
gelagert. Die zweite Drehachse 103 ist parallel zur Hochachse 83 ausgerichtet. Das
zweite Zahnrad 102 kämmt
praktisch in jeder Stellung der Stützsäule 85 mit einer in
Umfangsrichtung der Stützsäule 85 verlaufenden
Verzahnung, die von den Zähnen 87 der
Stützsäule 85 ausgebildet wird.
Das zweite Zahnrad 102 ist drehfest mit einem dritten Kopplungsrad 106 verbunden,
das eine in der Zeichnung zur Erzielung einer besseren Übersicht nicht
dargestellte Außenverzahnung
trägt,
mit der es mit einem nach Art einer Schnecke ausgestalteten vierten
Kopplungsrad 107, dessen Außenverzahnung in 4 ebenfalls
nicht dargestellt ist, kämmt. Das
vierte Kopplungsrad 107 ist drehfest mit einem zweiten
Antriebsrad 109 verbunden, das in Form eines Reibrades
ausgestaltet ist und an dem ein zweiterpiezoelektrischer Aktor 110 einer
zweiten elektrischen Antriebseinheit 111 federnd anliegt.
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Das
zweite Antriebsrad 109 kann durch Beaufschlagen des zweiten
piezoelektrischen Aktors 110 mit elektrischer Spannung
in Drehung versetzt werden, die Drehbewegung wird über das
vierte Kopplungsrad 107 und das dritte Kopplungsrad 106 auf
das zweite Zahnrad 102 übertragen.
Dies hat zur Folge, dass die Stützsäule 85 um
ihre Hochachse 83 verschwenkt werden kann. Die Schwenkbewegung kann
in jeder beliebigen Hubstellung der Stützsäule 85 erfolgen, da
das zweite Zahnrad 102 senkrecht zum ersten Zahnrad 91 ausgerichtet
ist und sich daher die jeweiligen axial und in Umfangsrichtung verlaufenden
Verzahnungen der Stützsäule 85 bei
Eingriff in die jeweiligen Zahnräder 91 bzw. 102 nicht
behindern.
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Sowohl
der Turmtriebwagen 10 als auch der Turmtriebwagen 80 zeichnet
sich durch eine sehr kompakte Ausgestaltung aus, wobei vorbildgerecht eine
Hubbewegung und eine Schwenkbewegung der Arbeitsbühne 14 erzielt
werden kann. Die Arbeitsbühnen 14 der
Turmtriebwagen 10 und 80 können eine kontinuierliche Hub-
und Schwenkbewegung ausführen,
wobei die jeweiligen elektrischen Antriebseinrichtungen 36, 60 bzw. 99, 111 auf
einfache Weise gesteuert werden können, die Hub- bzw. Schwenkgeschwindigkeit
kann durch einfache elektrische Ansteuerung der Antriebseinrichtungen 36, 99 bzw. 60, 111 eingestellt
und variiert werden. Die Montage des Turmtriebwagens 10 gestaltet
sich besonders einfach, denn sie kann ausgehend vom Bodenteil 48 von
oben erfolgen, indem die jeweiligen Bauteile nacheinander auf das
Bodenteil 48 aufgesetzt werden.
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Der
Schwenkbereich der Arbeitsbühne 14 erstreckt
sich über
einen Schwenkwinkelbereich von mindestens ±90°. Hierbei kann der Benutzer
die Arbeitsbühne 14 beim
Turmtriebwagen 10 manuell in eine Mittelstellung verschwenken,
in der die Arbeitsbühne 14 parallel
zur Längsachse
des Gehäuses 12 ausgerichtet
ist, ohne dass dies eine Beeinträchtigung
der elektrischen Antriebseinrichtungen der Turmtriebwägen zur
Folge hätte.
Elektromechanische Mittelstellungsschalter können entfallen.