DE10204539A1 - Spielzeugmodell - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spielzeugmodell, insbesondere für Modellbahnanlagen, mit einem beweglich gehaltenen Funktionselement, das mit einer elektrischen Antriebseinrichtung gekoppelt ist zur Betätigung des Funktionselementes. Um das Spielzeugmodell derart auszugestalten, daß auf konstruktiv einfache Weise eine störungsunanfällige Betätigung des Funktionselementes möglich ist, wobei der Bewegungsablauf des Modellvorbildes möglichst originalgetreu nachgestellt werden kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Antriebseinrichtung einen piezoelektrischen Aktor umfaßt, der federnd an einem mit dem Funktionselement gekoppelten Betätigungsteil anliegt und der das Betätigungsteil zu einer kontrollierten Bewegung antreibt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Spielzeugmodell, insbesondere für Modellbahnanlagen, mit einem beweglich gehaltenen Funktionselement, das mit einer elektrischen Antriebseinrichtung gekoppelt ist zur Betätigung des Funktionselementes.
• Derartige Spielzeugmodelle kommen beispielsweise bei Modelleisenbahnanlagen zum Einsatz. Sie sind in einer Vielzahl von Ausgestaltungen bekannt, zum Beispiel in Form von Modellbahnfahrzeugen, die ein bewegliches Funktionselement, beispielsweise eine bewegliche Kupplungsvorrichtung oder einen anheb- und absenkbaren Dachstromabnehmer oder bewegliche Türen und/oder Fenster aufweisen. Es sind auch Spielzeugmodelle in Form von Anlageelementen für Modellbahnanlagen, insbesondere für Modelleisenbahnanlagen bekannt, beispielsweise in Form von Formsignalen mit einem Mast und einem am Mast angelenkten Signalarm, oder auch in Form von Weichen mit einer bewegbaren Weichenzunge. Es sind auch Spielzeugmodelle bekannt in Form von Schranken, Baukran-Modellen oder sonstigen Anlagemodellen, die jeweils ein beweglich gehaltenes Funktionselement aufweisen, das mittels einer elektrischen Antriebseinrichtung betätigt werden kann.
• Üblicherweise kommen bei derartigen Spielzeugmodellen als elektrische Antriebseinrichtung Elektromotoren, Elektromagnete oder Form- Gedächtnismetalle (Memory-Metalle) zum Einsatz, mit deren Hilfe das Funktionselement bewegbar ist. Da Elektromotoren in der Regel eine verhältnismäßig hohe Drehzahl aufweisen, ist der Einsatz eines Getriebes erforderlich, um die verhältnismäßig langsamen Bewegungsabläufe des Modellvorbilds möglichst originalgetreu nachbilden zu können. Dies ist mit einem erheblichen konstruktiven Aufwand verbunden, und da eine große Anzahl beweglich gelagerter Teile zum Einsatz kommen muß, sind derartige Spielzeugmodelle häufig sehr störungsempfindlich.
• Um eine Beschädigung des Getriebes bei äußerer Betätigung oder Behinderung des Funktionselementes durch den Benutzer des Spielzeugmodelles zu vermeiden, ist es bei Einsatz eines Getriebes zusätzlich erforderlich, in die Antriebsverbindung zwischen Getriebe und Funktionselement eine Rutschkupplung einzusetzen, mit deren Hilfe sichergestellt werden kann, daß beispielsweise bei einer ungewollten Arretierung des Funktionselementes durch den Benutzer das Getriebe und/oder der Elektromotor nicht beschädigt werden.
• In der DE 38 02 919 A1 wurde bereits vorgeschlagen, zur Betätigung des Funktionselementes ein Form-Gedächtnismetall (Memory-Metall) heranzuziehen. Das Memory-Metall wird hierbei elektrisch beheizt, und je nach Heizleistung und damit verbundener Temperatur des Gedächtnismetalles nimmt dieses eine unterschiedliche Form an. Dies macht es erforderlich, dem Form-Gedächtnismetall ständig ausreichend Wärme zuzuführen, um das Funktionselement zuverlässig in einer gewünschten Stellung zu halten. Die hierzu erforderlichen Stromintensitäten und Temperaturen können eine Verletzungsgefahr für den Benutzer des Spielzeugmodelles zur Folge haben.
• Wird zur Betätigung des Funktionelementes ein Elektromagnet als Antriebseinrichtung verwendet, so erfordert die Realisierung einer vorbildgetreuen langsamen Bewegung des Funktionselementes einen erheblichen konstruktiven Aufwand, da die Magnetkräfte nahezu ohne zeitliche Verzögerung einsetzen und eine schnell wirkende Antriebskraft bereitstellen.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Spielzeugmodell der eingangs genannten Art bereitzustellen, das auf konstruktiv einfache Weise eine störungsunanfällige Betätigung des Funktionselementes erlaubt, wobei der Bewegungsablauf des Modellvorbildes möglichst originalgetreu nachgestellt werden kann.
• Diese Aufgabe wird bei einem Spielzeugmodell der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antriebseinrichtung einen piezoelektrischen Aktor umfaßt, der federnd an einem mit dem Funktionselement gekoppelten Betätigungsteil anliegt und der das Betätigungsteil zu einer kontrollierten Bewegung antreibt. Der piezoelektrische Aktor kann mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden. Dies hat zur Folge, daß sich der piezoelektrische Aktor mechanisch verformt, beispielsweise verbiegt oder eine mechanische Schwingung ausführt. Da der piezoelektrische Aktor am Betätigungsteil anliegt, wird das Betätigungsteil mit einer mechanischen Antriebskraft beaufschlagt, die das mit dem Betätigungsteil gekoppelte Funktionselement zu einer Bewegung veranlaßt. In die Erfindung fließt der Gedanke mit ein, daß durch die federnde Anlage des piezoelektrischen Aktors am Betätigungsteil auf konstruktiv einfache Weise sichergestellt werden kann, daß das Betätigungsteil und das Funktionselement im stromlosen Zustand des piezoelektrischen Aktors ihre jeweilige Stellung beibehalten, ohne daß zusätzliche Haltemittel erforderlich sind. Im stromlosen Zustand wird folglich das Funktionselement zuverlässig in seiner aktuellen Stellung gehalten. Die federnde Anlage hat außerdem den Vorteil, daß im Falle einer externen Betätigung des Funktionselementes und auch im Falle einer Behinderung der Bewegung des Funktionselementes durch den Benutzer des Spielzeugmodelles sichergestellt wird, daß die mechanische Kopplung zwischen Antriebseinrichtung und Funktionselement unterbrochen werden kann. Durch die federnde Anlage wird also eine Art Rutschkupplung ausgebildet, ohne daß zusätzliche bewegliche Teile zum Einsatz kommen müssen. Je nach elektrischer Spannung, die am piezoelektrischen Aktor anliegt, führt der Aktor eine entsprechende Bewegung aus. Dies ermöglicht es insbesondere, selbst sehr langsame Bewegungen des Modellvorbildes originalgetreu nachzubilden, ohne daß zusätzliche Getriebe zum Einsatz kommen müssen. Die Bewegung des Funktionselementes kann also zu jedem Zeitpunkt mittels des piezoelektrischen Aktors kontrolliert werden. Dies hat zur Folge, daß auch ungleichmäßige Bewegungen des Funktionselementes erzielbar sind. Beispielsweise kann bei einer Annäherung des Funktionselementes an eine seiner Endstellungen die Bewegung des Funktionselementes allmählich abgebremst werden. Der piezoelektrische Aktor hat außerdem den Vorteil, daß er eine sehr geringe Baugröße aufweisen kann, so daß sich das erfindungsgemäße Spielzeugmodell durch eine sehr platzsparende Antriebseinrichtung auszeichnet.
• Es kann vorgesehen sein, daß das Betätigungsteil in das Funktionselement integriert ist. Beispielsweise kann das Betätigungsteil einen Führungsarm des Funktionselementes ausbilden. Der piezoelektrische Aktor liegt bei einer derartigen Ausführungsform unmittelbar am Funktionselement federnd an, wobei der den Aktor kontaktierende Anlagebereich des Funktionselementes das Betätigungsteil ausbildet und vom Aktor mit einer Antriebskraft beaufschlagt wird.
• Alternativ kann vorgesehen sein, daß das Betätigungsteil als separates Bauteil ausgebildet ist und über eine Antriebsverbindung mit dem Funktionselement gekoppelt ist. In diesem Falle wird die vom piezoelektrischen Aktor auf das Betätigungsteil ausgeübte Antriebskraft über die Antriebsverbindung auf das Funktionselement übertragen und das Funktionselement führt eine der Bewegung des Betätigungsteils entsprechende kontrollierte Bewegung aus.
• Von besonderem Vorteil ist es, wenn der piezoelektrische Aktor und das Betätigungsteil an einer gemeinsamen Halterung gehalten sind und ein Antriebsmodul ausbilden, das an einem Tragelement des Spielzeugmodells befestigbar ist. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Fertigung des Spielzeugmodells, denn das Antriebsmodul kann in hoher Stückzahl für unterschiedlichste Spielzeugmodelle vorgefertigt werden. Zur Montage ist es dann lediglich erforderlich, das Antriebsmodul an einem entsprechenden Tragelement des Spielzeugmodells zu befestigen, beispielsweise mittels einer lösbaren Verbindung oder mittels einer Rastverbindung. Es kann zum Beispiel vorgesehen sein, daß die Halterung eine Halteplatte ausbildet, die an das Tragelement des Spielzeugmodelles angeschraubt werden kann.
• Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spielzeugmodelles ist vorgesehen, daß der piezoelektrische Aktor ein Schwingglied umfaßt, das am Betätigungsteil federnd anliegt, wobei das Schwingglied durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den piezoelektrischen Aktor zu einer mechanischen Schwingung anregbar ist. Piezoelektrische Aktoren mit einem derartigen Schwingglied sind aus der internationalen Offenlegungsschrift WO 01/71899 A2 bekannt. Durch Beaufschlagung des piezoelektrischen Aktors mit einer geeigneten elektrischen Spannung kann das Schwingglied zu einer mechanischen Schwingung angeregt werden, durch die das Betätigungsteil zu einer Rotationsbewegung und/oder zu einer Translationsbewegung antreibbar ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird das Betätigungsteil im stromlosen Zustand des piezoelektrischen Aktors aufgrund der federelastischen Vorspannung des Schwinggliedes zuverlässig in der jeweils eingenommenen Stellung arretiert. Wird das Funktionselement mit einer äußeren Kraft beaufschlagt, so kann Betätigungsteil gegen die einwirkende Federkraft bewegt werden, so daß eine separate Rutschkupplung in der Antriebsverbindung zwischen dem piezoelektrischen Aktor und dem Funktionselement entfallen kann.
• Bei einer konstruktiv besonders einfachen Ausgestaltung ist das Schwingglied an einer Feder gehalten, die das Schwingglied mit einer auf das Betätigungsteil gerichteten Federkraft beaufschlagt. Hierbei kann vorgesehen sein, daß das Schwingglied freitragend an der Feder gehalten ist. Eine zusätzliche Halterung des Schwinggliedes kann damit entfallen.
• Zur Erzielung einer translatorischen Bewegung des Betätigungsteiles hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Betätigungsteil einen Läufer umfaßt, der verschieblich an einer Führung gelagert ist und an dem der piezoelektrische Aktor federnd anliegt. Der Läufer kann beispielsweise als Zug- und/oder Druckstange ausgebildet sein zur Beaufschlagung des Funktionselementes mit einer Zug- oder Druckkraft.
• Günstig ist es, wenn der piezoelektrische Aktor an der Führung gehalten ist, beispielsweise kann der piezoelektrische Aktor mit der Führung lösbar verbindbar sein. Dies ermöglicht es, den Läufer mit dem piezoelektrischen Aktor und der Führung zu einem Antriebsmodul zu kombinieren, wie es voranstehend bereits erläutert wurde.
• Die Führung umfaßt vorzugsweise eine Führungsaufnahme mit mindestens einer Führungsfläche, an der der Läufer gleitend anliegt. Je nach Ausgestaltung der Führungsfläche kann der daran geführte Läufer eine geradlinige oder eine gekrümmte Bewegungsbahn durchlaufen, beispielsweise kann die Führungsfläche einen bogenförmigen Verlauf aufweisen, wobei die Form des Läufers mit der Gestaltung der Führungsfläche korrespondiert. Durch Beaufschlagen des piezoelektrischen Aktors mit einer elektrischen Spannung kann der Läufer dann unter der Wirkung des federnd anliegenden Schwinggliedes entlang der Führungsfläche hin- und herverschoben werden.
• Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Führungsaufnahme als im wesentlichen U-förmige Profilschiene ausgestaltet, an der der Läufer geradlinig verschiebbar gelagert ist.
• Um auftretende Reibungskräfte bei der Lagerung des Läufers an der Führungs gering zu halten, ist es günstig, wenn die Führung reibungsmindernde Transportglieder aufweist zur Lagerung des Läufers.
• Die Transportglieder umfassen bei einer bevorzugten Ausführungsform in der Führungsaufnahme frei drehbar gelagerte Transportrollen.
• Die Antriebsverbindung vom Läufer zum beweglichen Funktionselement erfolgt bei einer vorteilhaften Ausführungsform über ein Druck- und/oder Zugelement, mit dem der Läufer verbunden ist und das mit dem Funktionselement gekoppelt ist.
• Bei einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spielzeugmodelles weist das Betätigungsteil eine drehbar gelagerte Antriebsrolle auf, an der der piezoelektrische Aktor federnd anliegt. Wird der piezoelektrische Aktor mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt, so hat die mechanische Verformung des Aktors eine Drehbewegung der Antriebsrolle zur Folge. Der piezoelektrische Aktor treibt also die Antriebsrolle an, wobei die Drehzahl der Antriebsrolle durch die am piezoelektrischen Aktor anliegende Spannung vorgegeben werden kann. Wiederum wird durch die federnde Anlage des piezoelektrischen Aktors an der Antriebsrolle einerseits sichergestellt, daß das Funktionselement im stromlosen Zustand des Spielzeugmodelles seine jeweils vorliegende Stellung beibehält, daß aber andererseits eine Beschädigung durch externe Betätigung des Funktionselementes oder durch Behinderung einer Bewegung des Funktionselementes vermieden wird.
• Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Antriebsrolle über eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit einem Stellglied verbunden ist, das mit dem Funktionselement gekoppelt ist. Dies ermöglicht einen störungsunanfälligen und montagefreundlichen Aufbau des Spielzeugmodelles. So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß das Stellglied unter Ausbildung der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung stirnseitig auf die Antriebsrolle aufsetzbar ist.
• Im Falle eines als separates Bauteil ausgebildeten Betätigungsteiles kann die Kopplung des Betätigungsteiles mit dem Funktionselement mittels eine Zugseiles erfolgen. Hierbei ist es günstig, wenn die Antriebsrolle oder das Stellglied eine Seilrolle umfassen zum Aufwickeln und Abwickeln des mit dem Funktionselement gekoppelten Zugseiles. Das Funktionselement kann mittels einer Feder in Richtung auf eine erste Endstellung vorgespannt sein, und durch Aufwickeln des Zugseiles auf der Seilrolle kann das Funktionselement mit einer der Federkraft entgegenwirkenden Betätigungskraft beaufschlagt werden. Wird das Zugseil von der Seilrolle abgewickelt, so nimmt das Funktionselement aufgrund der auf ihn einwirkenden Federkraft seine entsprechende Endstellung ein.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spielzeugmodells ist das Stellglied als Schieber ausgebildet.
• Zur Steuerung des Spielzeugmodelles ist es von Vorteil, wenn das Spielzeugmodell eine elektronische Steuereinheit aufweist. Vorzugsweise umfaßt die Steuereinheit einen Decoder zur Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors. Der Einsatz eines Decoders ermöglicht eine digitale Ansteuerung der Steuereinheit des Spielzeugmodelles, da die entsprechenden digitalen elektrischen Steuersignale vom Decoder decodiert werden können.
• Die Handhabung des erfindungsgemäßen Spielzeugmodelles kann dadurch vereinfacht werden, daß das Spielzeugmodell eine Steuereinheit umfaßt, der mindestens ein Schalter und/oder Sensor zugeordnet ist zur Erkennung einer Stellung und/oder einer Bewegung des Funktionselementes. Mittels der Schalter und/oder Sensoren kann der piezoelektrische Aktor beispielsweise von der Steuereinheit abgeschaltet werden, sobald das Funktionselement eine Endstellung eingenommen hat. Hierzu kann der Schalter und/oder Sensor unmittelbar mit dem Funktionselement oder aber mit einem Glied der Antriebsverbindung zwischen dem piezoelektrischen Aktor und dem Funktionselement gekoppelt sein. Der Schalter und/oder Sensor kann beispielsweise vom Funktionselement betätigt werden bzw. eine Stellung oder eine Bewegung des Funktionselementes erfassen. Dies gibt zum Beispiel die Möglichkeit den piezoelektrischen Aktor abzuschalten, nachdem mittels des Sensors erkannt wurde, daß das Funktionselement keine Bewegung mehr durchführt.
• Von Vorteil ist es, wenn der Schalter und/oder Sensor berührungslos arbeiten. So können beispielsweise Schalter in Form von Lichtschranken zum Einsatz kommen oder Magnete und zugeordnete Hallsensoren oder auch Reed-Kontakte. Alternativ und/oder ergänzend kann eine zeitgesteuerte Abschaltung des piezoelektrischen Aktors vorgesehen sein.
• Die nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
• Fig. 1 eine Explosionsdarstellung eines Antriebsmoduls eines erfindungsgemäßen Spielzeugmodelles;
• Fig. 2 eine Draufsicht auf das Antriebsmodul gemäß Fig. 1;
• Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2;
• Fig. 4 eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spielzeugmodelles mit einem Antriebsmodul entsprechend Fig. 1;
• Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Unterteiles eines erfindungsgemäßen Spielzeugmodelles gemäß einer zweiten Ausführungsform;
• Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des Oberteiles des erfindungsgemäßen Spielzeugmodelles gemäß der zweiten Ausführungsform und
• Fig. 7 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Spielzeugmodell gemäß einer dritten Ausführungsform.
• In den Fig. 1, 2 und 3 ist in schematischer Darstellung ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegtes Antriebsmodul eines erfindungsgemäßen Spielzeugmodells dargestellt. Es umfaßt einen piezoelektrischen Aktor 11 mit einem zu einer Schwingung anregbaren Schwingglied 12, das am freien Ende einer Feder 13 gehalten ist, die mittels einer Befestigungsschraube 14 an einer Stütze 16 fixiert ist, die einstückig mit einer Halteplatte 17 verbunden ist. An die Halteplatte 17 ist eine Führung 18 angeformt, die eine im Querschnitt im wesentlichen U-förmige Führungsschiene 19 umfaßt mit zwei parallel zueinander ausgerichteten Führungsschenkeln 20, 21, die über einen Führungsgrund 22 miteinander verbunden sind. Die Führungsschiene 19 nimmt zwei Transportrollen 24, 25 auf, die jeweils frei drehbar an einer Achse 26 gehalten sind, welche zwischen den beiden Führungsschenkeln 20, 21 eingeklemmt ist.
• In die Führungsschiene 19 taucht ein stangenförmig ausgestalteter Läufer 28 teilweise ein, wobei er mit einer halbzylindrisch geformten Anlagefläche 29 über die freien Enden der Führungsschenkel 20, 21 übersteht. Der Läufer 28 ist in der Führungsschiene 19 in Längsrichtung der Führungsschiene 19 frei verschiebbar gehalten, wobei er mit seinen parallel zueinander ausgerichteten Längsseiten 30, 31 jeweils an einer der einander zugewandten Innenseiten 32 bzw. 33 der Führungsschenkel 20, 21 anliegt. Die Innenseiten 32, 33 bilden somit Führungsflächen für den Läufer 28.
• Das Schwingglied 12 liegt mit seinem der Feder 13 abgewandten freien Ende 35 an der Anlagefläche 29 des Läufers 28 an, wobei das Schwingglied 12 von der Feder 13 mit einer Federkraft in Richtung auf den Läufer 28 beaufschlagt ist.
• In das Schwingglied 12 ist ein piezoelektrischer Kristall 34 eingesetzt, der über elektrische Anschlußleitungen 36 an eine elektrische Spannungsquelle anschließbar ist. Wird der piezoelektrische Kristall mit einer geeigneten elektrischen Spannung beaufschlagt, so erfährt er aufgrund des piezoelektrischen Effektes eine mechanische Verformung. Dies wiederum bewirkt, daß das Schwingglied bei einer geeigneten Resonanzfrequenz zu einer mechanischen Schwingung angeregt wird, wobei das freie, an der Anlagefläche 29 federnd anliegende Ende 35 des Schwingglied 12 im wesentlichen eine elliptische Bewegung ausführt. Dies hat zur Folge, daß der Läufer 28 zu einer translatorischen Bewegung entlang der Führungsschiene 19 angetrieben wird. In Abhängigkeit vom elektrischem Signal, das am piezoelektrischen Kristall 34 anliegt, kann die Richtung der elliptischen Bewegung des freien Endes 35 des Schwinggliedes 12 und damit auch die Richtung der translatorischen Bewegung des Läufers 28 verändert werden.
• Wird die Stromversorgung des piezoelektrischen Aktors 11 unterbrochen, so liegt das Schwingglied 12 unter der Wirkung der Feder 13 an der Anlagefläche 29 an, so daß der Läufer 28 in seiner jeweiligen Stellung gehalten wird. Wird jedoch der Läufer 28 mit einer externen Kraft beaufschlagt, so kann der Läufer 28 aufgrund dieser externen Kraft entlang des freien Endes 35 des Schwinggliedes 12 verschoben werden, ohne daß dies eine Beschädigung zur Folge hätte.
• Das Antriebsmodul 10 kann zur Betätigung unterschiedlichster Funktionselemente von Spielzeugmodellen herangezogen werden. So kann das Antriebsmodul 10 beispielsweise zum Anheben und Absenken eines am Dach einer Modellokomotive gehaltenen Dachstromabnehmers eingesetzt werden. Dies wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 näher erläutert. Diese zeigt in einer perspektivischen Darstellung ausschnittweise das Dach 39 eines Spielzeugmodelles in Form einer Modellokomotive. In Fig. 4 ist das Dach 39 in einer Ansicht schräg von unten dargestellt, so daß die Dachoberseite 40 in Fig. 4 nach unten und die Dachunterseite 41 nach oben weist. Das voranstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 3 erläuterte Antriebsmodul 10 ist an der Dachunterseite 41 mittels Schrauben 42 gehalten.
• An einem stirnseitig über die Führungsschiene 19 überstehenden Ende des Läufers 28 des Antriebsmodules 10 ist ein Zugseil 43 befestigt, das durch eine das Dach 40 durchgreifende Führungsbuchse 44 hindurchgeführt ist und mit seinem dem Läufer 28 abgewandten freien Ende (in Fig. 4 nicht dargestellt) an einem Schwenkarm 45 eines an sich bekannten Stromabnehmers 46 fixiert ist, der an der Dachoberseite 40 verschwenkbar gelagert ist. Mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Feder ist der Dachstromabnehmer 46 in seine in Fig. 4 dargestellte angehobene Stellung vorgespannt.
• Zur Aufnahme eventuell auftretender Querkräfte ist das Zugseil 43 im Bereich des Läufers 28 durch eine an der Dachunterseite 41 fixierte Führungsöse 47 hindurchgeführt.
• Wird das Schwingglied 12 wie voranstehend erläutert zur mechanischen Schwingung angeregt, so wird der Läufer 28 entlang der Führungsschiene 19 verschoben. Entfernt sich hierbei der Läufer 28 von der Führungsöse 47, so wird über das Zugseil 43 auf den Schwenkarm 45 eine Zugkraft übertragen, die der in der Zeichnung nicht dargestellten Feder, mit der der Dachstromabnehmer 46 in seine angehobene Stellung vorgespannt ist, entgegenwirkt, so daß der Dachstromabnehmer 46 abgesenkt wird. Wird der Läufer 28 durch entsprechende Anregung des Schwinggliedes 12 in die entgegengesetzte Richtung verschoben, so nimmt der Dachstromabnehmer 46 aufgrund der auf ihn einwirkenden Federkraft seine angehobene Stellung wieder ein. Die Bewegung des Dachstromabnehmers wird durch das Schwingglied 12 hervorgerufen und von diesem zu jedem Bewegungszeitpunkt kontrolliert. Je nach Ansteuerung des Schwinggliedes 12 können somit unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeiten erzielt werden.
• In den Fig. 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spielzeugmodelles am Beispiel einer Modellokomotive dargestellt. Hierbei ist in Fig. 5 schematisch ein Unterteil 50 einer Modellokomotive illustriert, an dem zum Verfahren der Modellokomotive entlang einer in der Zeichnung nicht dargestellten Schiene ein Elektromotor 51 gehalten ist. Das Unterteil 50 trägt eine Leiterplatte 52, an der elektrische Bauelemente gehalten sind, die eine in der Zeichnung nur schematisch dargestellte elektrische Steuereinheit 53 ausbilden mit einem Decoder zum Decodieren digitaler elektrischer Steuersignale.
• Am Unterteil 50 ist außerdem frei drehbar eine Antriebsrolle 55 gelagert, die von einem umlaufenden Wulst 56 umgeben ist und auf ihrer dem Unterteil 50 abgewandten Stirnseite 57 einen Mitnehmer 58 trägt.
• Um die Antriebsrolle 55 in Drehung versetzen zu können, ist am Unterteil 50 ein piezoelektrischer Aktor 59 gehalten mit einem Schwingglied 60, das entsprechend dem voranstehend erläuterten Schwingglied 12 zu einer mechanischen Schwingung angeregt werden kann. Das Schwingglied 60 liegt hierzu am Wulst 56 der Antriebsrolle 55 an und wird von der Kraft einer Feder 61 in Richtung auf den Wulst 56 vorgespannt. Das Schwingglied 60 ist am freien Ende der Feder 61 freitragend gehalten, die ihrerseits an einer am Unterteil 50 festgelegten Stütze 62 fixiert ist. Entsprechend dem voranstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 3 dargelegten Schwingglied 12 kann auch das in Fig. 5 illustrierte Schwingglied 60 mittels einer geeigneten elektrischen Spannung zu einer mechanischen Schwingung angeregt werden, wobei das am Wulst 56 anliegende freie Ende des Schwinggliedes 60 eine elliptische Bewegung ausführt. Die Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 59 erfolgt über in Fig. 5 nicht dargestellte elektrische Verbindungsleitungen mittels der an der Leiterplatte 52 gehaltenen Steuereinheit 53.
• Auf das in Fig. 5 dargestellte Unterteil 50 kann ein an sich bekanntes und deshalb in der Zeichnung nur teilweise dargestelltes Gehäuse einer Modellokomotive aufgesetzt werden. Das Gehäuse umfaßt hierbei ein Dach, das ausschnittsweise in Fig. 6 dargestellt ist und das mit dem Bezugszeichen 64 belegt ist. Entsprechend der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist am Dach 64 einen Dachstromabnehmer 65 verschwenkbar gehalten, der mittels eines Zugseiles 67 betätigt werden kann.
• Während bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform das Zugseil 43 am verschiebbar gelagerten Läufer 28 fixiert ist, ist bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform an der Unterseite 68 des Daches 64 frei drehbar eine Seilrolle 69 gelagert, auf die das Zugseil 67 aufgewickelt werden kann. Auf ihrer dem Unterteil 50 zugewandten, d. h. dem Dach 64 abgewandten Stirnseite 70 trägt die Seilrolle 69 einen radial abstehenden Vorsprung 71.
• Bei der Montage der in den Fig. 5 und 6 ausschnittsweise dargestellten Modellokomotive wird die Seilrolle 69 beim Aufsetzen des Gehäuses auf das Unterteil 50 fluchtend zur Antriebsrolle 55 ausgerichtet, wobei der Vorsprung 71 der Seilrolle 69 am Mitnehmer 58 der Antriebsrolle 55 anliegt. Über den Vorsprung 71 und den Mitnehmer 58 ist somit die Seilrolle 69 formschlüssig mit der Antriebsrolle 55 verbunden, sobald das Gehäuse auf das Unterteil 50 aufgesetzt ist. Somit kann die Drehbewegung der Antriebsrolle 55 auf die Seilrolle 69 übertragen werden, und folglich kann in Abhängigkeit von der vom Schwingglied 60 vorgebbaren Drehrichtung der Antriebsrolle 55 das Zugseil 67 auf der Seilrolle 69 aufgewickelt oder abgewickelt werden. Dies wiederum hat zur Folge, daß der am Dach 64 gehaltene Dachstromabnehmer 65 kontrolliert abgesenkt oder angehoben werden kann.
• Ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spielzeugmodelles ist in Fig. 7 in Form einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 75 belegten Weiche für eine Modelleisenbahnanlage dargestellt. Die Weiche 75 umfaßt ein gerades Außengleis 76 sowie eine gebogenes Außengleis 77, die auf Schwellenkörpern 78 gehalten sind.
• Zwei beweglich gehaltene Weichenzungen 80, 81 sind mit ihren freien Endbereichen an einen quer zur Längsrichtung des geraden Außengleises 76 verschiebbaren Lagerbalken 83 angelenkt. Der Lagerbalken 83 ist auf der Unterseite der Weiche 75 über eine Biegefeder 84 mit einem in einer Führungsnut 85 parallel zur Verschieberichtung des Lagerbalkens 83 verschiebbaren Schieber 86 gekoppelt.
• Der Schieber 86 weist ein Langloch 88 auf, in das ein Mitnehmerzapfen 89 eintaucht, der am freien Ende eines Auslegers 90 gehalten ist, der wiederum an einer drehbar an der Unterseite der Weiche 75 gelagerten Antriebsrolle 91 festgelegt ist. Letztere kann von einem Schwingglied 93 eines piezoelektrischen Aktors 92 in Rotation versetzt werden. Das Schwingglied 93 liegt an der Außenseite der Antriebsrolle 91 an, wobei es von einer Feder 94 mit einer Kraft in Richtung auf die Antriebsrolle 91 beaufschlagt ist.
• Entsprechend den voranstehend erläuterten Ausführungsformen kann das Schwingglied 93 durch Anlegen einer geeigneten elektrischen Spannung an den piezoelektrischen Aktor 92 zu einer mechanischen Schwingung angeregt werden, wobei der an der Antriebsrolle 91 unmittelbar anliegende Endbereich des Schwinggliedes 93 eine elliptische Bewegung ausführt und hierbei das Schwingglied 91 in Drehung versetzt. Dies hat zur Folge, daß der Schieber 86 entlang der Führungsnut 85 verschoben wird, wobei die Verschiebebewegung über die Biegefeder 84 auf den Lagerbalken 83 übertragen wird, so daß je nach eingenommener Endstellung eine der beiden Weichenzungen 80 oder 81 an einem Außengleis 77 bzw. 76 zur Anlage gelangt, wobei bei dieser Anlage die Biegefeder 84 nicht oder nur geringfügig verformt ist. Der Lagerbalken 83 kann gegenüber dem Schieber 86 in beide Richtungen verschoben werden, wobei sich dabei jeweils die Biegefeder 84 elastisch verformt. Eine solche Verschiebung tritt dann auf, wenn die Weiche von der Einmündungsseite (in Fig. 7 rechts) her von einem Modelleisenbahnfahrzeug aufgeschnitten wird. Nach dem Aufschneiden der Weiche 75 schiebt die Biegefeder 84 den Lagerbalken 83 und damit die Weichenzungen 80 und 81 wieder in ihre ursprüngliche Endstellung zurück, wie sie durch die Antriebsrolle 91 vorgegeben wird.
• Bei den voranstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispielen liegt das Schwingglied des piezoelektrischen Aktors jeweils an einem als separates Bauteil ausgestalteten Betätigungsteil federnd an, nämlich am Läufer (28) (Fig. 1 bis 4), an der Antriebsrolle 55 (Fig. 5) beziehungsweise an der Antriebsrolle 91 (Fig. 7), und das Betätigungsteil ist über eine mechanische Antriebsverbindung mit dem Funktionselement gekoppelt. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, daß das Betätigungselement in das Funktionselement integriert ist, so daß der piezoelektrische Aktor unmittelbar am Funktionselement federnd anliegt.

Claims (20)

1. Spielzeugmodell, insbesondere für Modellbahnanlagen, mit einem beweglich gehaltenen Funktionselement, das mit einer elektrischen Antriebseinrichtung gekoppelt ist zur Betätigung des Funktionselementes, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung einen piezoelektrischen Aktor (11; 59; 92) umfaßt, der federnd an einem mit dem Funktionselement (46; 65; 80, 81) gekoppelten Betätigungsteil (28; 55; 91) anliegt und der das Betätigungsteil (28; 55; 91) zu einer kontrollierten Bewegung antreibt.

2. Spielzeugmodell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsteil in das Funktionselement integriert ist.

3. Spielzeugmodell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsteil (28; 55; 91) als separates Bauteil ausgestaltet ist, das über eine Antriebsverbindung (43; 69, 67; 90, 89, 86, 84, 83) mit dem Funktionselement (46; 65; 80, 81) gekoppelt ist.

4. Spielzeugmodell nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Aktor (11) und das Betätigungsteil (28) an einer gemeinsamen Halterung (17) gehalten sind und ein Antriebsmodul (10) ausbilden, das an einem Tragelement des Spielzeugmodells befestigbar ist.

5. Spielzeugmodell nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Aktor (11; 59; 92) ein Schwingglied (12; 60; 93) umfaßt, das am Betätigungsteil (28; 55; 91) anliegt, wobei das Schwingglied (12; 60; 93) durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den piezoelektrischen Aktor (11; 59; 92) zu einer mechanischen Schwingung anregbar ist.

6. Spielzeugmodell nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingglied (12; 60; 93) an einer Feder (13; 61; 94) gehalten ist, die das Schwingglied (12; 60; 93) mit einer auf das Betätigungsteil (28; 55; 91) gerichteten Federkraft beaufschlagt.

7. Spielzeugmodell nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingglied (12; 60; 93) freitragend an der Feder (13; 61; 94) gehalten ist.

8. Spielzeugmodell nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsteil einen Läufer (28) umfaßt, der verschieblich in einer Führung (18) gelagert ist und an dem der piezoelektrische Aktor (11) federnd anliegt.

9. Spielzeugmodell nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Aktor (11) an der Führung (18) gehalten ist.

10. Spielzeugmodell nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (18) eine Führungsaufnahme (19) aufweist mit mindestens einer Führungsfläche (32, 33), an der der Läufer (28) gleitend anliegt.

11. Spielzeugmodell nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (18) reibungsmindernde Transportglieder (24, 25) aufweist zur Lagerung des Läufers (28).

12. Spielzeugmodell nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportglieder in der Führungsaufnahme (19) frei drehbar gelagerte Transportrollen (24, 25) umfassen.

13. Spielzeugmodell nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (28) mit einem Druck- und/oder Zugelement (43) verbunden ist, das mit dem Funktionselement (46) gekoppelt ist.

14. Spielzeugmodell nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsteil eine drehbar gelagerte Antriebsrolle (55; 91) aufweist, an der der piezoelektrische Aktor (59; 92) federnd anliegt.

15. Spielzeugmodell nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsrolle (55; 91) über eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit einem Stellglied (69; 86) verbunden ist, das mit dem Funktionselement (65; 80, 81) gekoppelt ist.

16. Spielzeugmodell nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsrolle oder das Stellglied eine Seilrolle (69) umfassen zum Aufwickeln und Abwickeln eines mit dem Funktionselement (65) gekoppelten Zugseiles (67).

17. Spielzeugmodell nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied einen Schieber (86) ausbildet.

18. Spielzeugmodell nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spielzeugmodell eine elektronische Steuereinheit (53) aufweist mit einem Decoder zur Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors (59).

19. Spielzeugmodell nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spielzeugmodell eine elektronische Steuereinheit (53) aufweist, wobei der Steuereinheit (53) ein Schalter und/oder ein Sensor zugeordnet ist zur Erkennung einer Stellung und/oder Bewegung des Funktionselementes (65).

20. Spielzeugmodell nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter und/oder Sensor berührungslos arbeiten.