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Die
Erfindung betrifft eine Spielzeugautorennbahn mit wenigstens zwei
jeweils eine Führungsnut
aufweisenden Fahrspuren, wenigstens einer diese beiden Fahrspuren
mittels Abzweigstellen verbindenden diagonalen Wechsel-Fahrspur
und wenigstens einem spurgebundenen Fahrzeug mit einem in die Führungsnut
eingreifenden Führungselement
und einem an einer Abzweigstelle zum Wechsel der Fahrspur in die
Führungsnut
tiefer absenkbaren Spurwechselelement.
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Aus
der Druckschrift
EP
0 567 296 A1 ist eine Spielzeugautorennbahn bekannt, bei
der ein als Stift ausgebildetes Spurwechselelement verwendet wird.
Dieser Stift ist durch eine Feder stets in einer angehobenen Stellung
vorgespannt. Zum Spurwechsel wird der Stift elektromotorisch abgesenkt,
sodass er an der nächsten
Kreuzungs- oder Abzweigstelle an einer Anschlagkante der Fahrspur
anschlägt
und eine Richtungsänderung
und einen Spurwechsel auslöst.
Nach dem Spurwechsel wird der Motor wieder abgeschaltet, sodass
der Stift unter Wirkung einer Feder wieder in die Ausgangslage bewegt
wird. Nachteilig ist dabei, dass der Absenkmechanismus relativ aufwändig ist
und einen separaten Elektromotor mit einem Ritzel und einer Zahnstange
erfordert. Zudem muss der Bediener darauf achten, dass er den Spurwechselmechanismus
so lange betätigt,
bis das Fahrzeug die Kreuzungs- oder Abzweigstelle vollständig überfahren
hat.
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Aus
der Druckschrift
DE
37 07 028 C2 ist eine Spielzeugautorennbahn bekannt, bei
der der Spurwechsel durch gleichzeitige Auslenkung der Vorderräder ungeführt, ohne
diagonal verbindende Wechsel-Fahrspuren, erfolgt.
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Der
Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, die genannten Nachteile
zu vermeiden und den Spurwechsel eines Fahrzeuges einer Spielzeugautorennbahn
zu vereinfachen.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist bei einer Spielzeugautorennbahn der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass das Spurwechselelement in einer erhöhten Stellung von einem ansteuerbaren
Verriegelungselement gehalten wird und, nach Ansteuerung des Verriegelungselements zum
Wechsel der Fahrspur unter der Wirkung eines sich dabei entladenden
Energiespeichers tiefer abgesenkt und hinter der Abzweigstelle beim Überfahren
eines erhöhten
Abschnitts der Führungsnut
unter Aufladung des Energiespeichers wieder in die erhöhte Stellung
bewegt und vom Verriegelungselement automatisch verriegelt wird.
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Die
derart aufgebaute Spielzeugautorennbahn weist den Vorteil auf, dass
für einen
Spurwechsel lediglich das Verriegelungselement entriegelt werden
muss, woraufhin sowohl der Wechsel der Fahrspur als auch die sich
daran anschließende
Bewegung des Spurwechselelements in die erhöhte Stellung automatisch ablaufen.
Es genügt
also, dass ein Bedienelement, beispielsweise ein Taster oder ein
Schalter, von einem Bediener kurz gedrückt wird, ohne dass dieser
darauf achten muss, ob das Fahrzeug die Abzweigstelle bereits passiert
hat, damit der Schalter wieder losgelassen werden kann. Aus diesem
Grund kann der Mechanismus zum Spurwechsel wesentlich einfacher
aufgebaut sein, denn es genügt,
ein ansteuerbares Verriegelungselement vorzusehen, das mit dem Spurwechselelement
zusammenwirkt. Für
das Wiedereinrasten nach einem Spurwechsel sind fahrzeugseitig überhaupt
keine besonderen Vorkehrungen erforderlich, da das Spurwechselelement
automatisch beim Überfahren
eines erhöhten
Abschnitts der Fahrspur wieder in die erhöhte Stellung, und damit in
seine Ausgangslage gebracht wird. Wenn sich das Spurwechselelement
wieder in der erhöhten
Stellung befindet, greift das Verriegelungselement ein und fixiert
das Spurwechselelement in dieser Lage.
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Zweckmäßig wird
der Energiespeicher als Feder ausgebildet, die bei verriegeltem
Spurwechselelement gespannt ist, nach dem Entriegeln zumindest teilweise
entspannt wird und beim Überfahren des
erhöhten
Abschnitts der Fahrspur wieder automatisch gespannt wird. Die Feder
stellt die Bewegungsenergie zur Verfügung, die zum Absenken des Spurwechselelements
in die Führungsnut
erforderlich ist. Die durch die Absenkbewegung aufgewendete Energie
wird der Feder hinter der Abzweigstelle beim Überfahren des erhöhten Abschnitts
wieder zugeführt.
Indem das Spurwechselelement entlang des erhöhten Abschnitts geführt wird,
wird die Feder wieder gespannt, bis das Spurwechselelement seine höchste Stellung
erreicht hat.
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Es
hat sich als besonders günstig
herausgestellt, wenn das Spurwechselelement im Wesentlichen linear
in Richtung der Führungsnut
absenkbar und/oder um einen fahrzeugfesten Punkt drehbar ist. Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Spurwechselelement
eine reine Absenkbewegung zur Führungsnut
hin durchführt. Entsprechend
kann eine Spiraldruckfeder als Energiespeicher verwendet werden.
Gemäß einer
zweiten, ebenfalls besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
kann vorgesehen sein, dass das Spurwechselelement eine Drehbewegung
ausführt.
Bei dieser Variante ist das Spurwechselelement gelenkig mit dem
Fahrzeug verbunden, wobei der Befestigungspunkt gleichzeitig als
Drehpunkt dient. In diesem Fall empfiehlt es sich, eine Torsionsfeder
als Energiespeicher vorzusehen. Es kann auch vorgesehen sein, dass
die Bewegung des Spurwechselelements eine Kombination aus einer
linearen und einer rotatorischen Bewegungskomponente ist.
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Mit
besonderem Vorteil ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Spurwechselelement
einstückig
mit dem Führungselement
verbunden ist. Die Funktion des Führungselements und des Spurwechselelements
werden dabei von einem einzigen Bauteil übernommen, was wiederum Vorteile
hinsichtlich der Fertigung mit sich bringt. Dieses Bauteil hält das Fahrzeug
mit seinem Führungselement
ständig
in der Fahrspur, gleichzeitig kann das Führungselement, bzw. dasjenige
Teil des Führungselements, das
die Funktion des Spurwechselelements übernimmt, abgesenkt werden,
um einen Spurwechsel an einer Abzweigstelle zu bewirken. Das Spurwechselelement
und das Führungselement
können
plattenförmig
ausgebildet sein, dadurch wird eine besonders gute Seitenführung des
Fahrzeuges erzielt. Alternativ kann diese Funktion von einem Stift übernommen werden.
Ein besonderes vorteilhafter und zuverlässiger Mechanismus kann daher
ein einteiliges Spurwechsel-Führungselement
mit einem Stift vorsehen.
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Eine
besonders leichte und zuverlässige Handhabung
wird erzielt, wenn bei der erfindungsgemäßen Spielzeugautorennbahn das
Verriegelungselement durch die Gabe eines Impulses an einem Bediengerät ansteuerbar
ist. Dazu kann an dem Bediengerät
ein Taster vorgesehen sein, der nur kurz gedrückt werden muss, woraufhin
der gesamte Spurwechselvorgang automatisch abläuft.
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Die
Ansteuerung des Verriegelungselements kann elektromagnetisch erfolgen,
wobei ein Elektromagnet zur Verriegelung des Spurwechselelements in
der erhöhten
Stellung vorgesehen ist. Alternativ kann das Lösen bzw. Ausrasten des Verriegelungselements
auch durch eine Drehmomentverlagerung des Motors erfolgen.
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Eine
zuverlässige
Verriegelung wird erzielt, wenn das Verriegelungselement in eine
Ausnehmung des Spurwechselelements eingreift und zum Entriegeln
horizontal und/oder vertikal verschiebbar ist.
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Eine
besonders sichere Funktion der erfindungsgemäßen Spielzeugautorennbahn ergibt
sich, wenn der erhöhte
Abschnitt der Fahrspur als in Fahrtrichtung ansteigende Rampe ausgebildet
ist. Anstelle einer Rampe kann der erhöhte Abschnitt auch aus einer
Anzahl von treppenartig hintereinander angeordneten Absätzen bestehen.
In der einfachsten Form kann der erhöhte Abschnitt auch als Rippe
oder Stufe ausgebildet sein, die innerhalb der Führungsnut der Fahrspur angeordnet
ist, bevorzugt wird jedoch die Verwendung einer Rampe.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass hinter der ansteigenden Rampe eine gleichartig ausgebildete
abfallende Rampe angeordnet ist. Eine derart aufgebaute Fahrspur
weist den Vorteil auf, dass sie in beiden Richtungen befahrbar ist.
Bei einer Spielzeugautorennbahn mit zwei parallelen Fahrspuren kann
eine schräg dazu
verlaufende Verbindungsspur mit Rampen vorgesehen sein, die einen
Spurwechsel von der ersten Spur auf die zweite Spur und zusätzlich in
Gegenrichtung von der zweiten Spur auf die erste Spur zulässt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden durch die Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
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Die
Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
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1 Ein
Fahrbahnsegment einer erfindungsgemäßen Spielzeugautorennbahn mit
Abzweigstellen in einer perspektivischen Ansicht,
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2 einen
Ausschnitt des Fahrbahnsegments von 1 im Bereich
einer Abzweigstelle in einem vergrößerten Maßstab,
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3 ein
Fahrzeug einer erfindungsgemäßen Spielzeugautorennbahn,
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4 eine
Seitenansicht eines plattenförmigen
Spurwechselelements des Fahrzeugs von 3 in erhöhter Stellung,
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5 das
Spurwechselelement von 4 in abgesenkter Stellung,
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6 ein
zweites Ausführungsbeispiel
mit einem als Stift ausgebildeten Spurwechselelement, und
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7 das
Spurwechselelement von 6 in abgesenkter Stellung.
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Das
in 1 dargestellte Fahrbahnsegment 1 ist
plattenförmig
ausgebildet und weist zwei parallel verlaufende Fahrspuren mit Führungsnuten 2, 3 auf. Neben
dem in 1 dargestellten Fahrbahnsegment 1 mit
geradlinig verlaufenden Fahrspuren werden auch Fahrbahnsegmente
mit kurvenförmig
verlaufenden Fahrspuren verwendet, sodass daraus eine Spielzeugautorennbahn
mit einem praktisch beliebig wählbaren
Verlauf zusammengebaut werden kann. Dazu weisen die einzelnen Fahrbahnsegmente
an beiden Stirnseiten in 1 nicht dargestellte Verbindungselemente
auf. Die Führungsnuten 2, 3 dienen zur
Aufnahme von Führungselementen
von Spielzeugfahrzeugen. Innerhalb der Führungsnuten bzw. in der Nähe der Führungsnuten
können
Stromschienen angeordnet sein, die zur Stromversorgung des Spielzeugfahrzeugs
dienen. Dazu ist jedes Fahrzeug mit Stromabnehmern versehen, die
als Schleifkontakte ausgebildet sind und mit einem elektrischen
Antriebsmotor verbunden sind.
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Wie
in 1 weiter zu erkennen ist, umfasst das Fahrbahnsegment 1 Wechselspuren 4, 5,
die unter einem Winkel zu den Fahrspuren 2, 3 verlaufen und
diese an Abzweigstellen 6, 7 schneiden. Fährt beispielsweise
ein Fahrzeug auf der Fahrspur 2 in der durch den Pfeil
gekennzeichneten Richtung, so kann beim Erreichen der Abzweigstelle 6 ein
Spurwechsel des Fahrzeugs auf die Wechselspur 4 ausgelöst werden.
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Der
Aufbau der Abzweigstelle 6 ist in 2 dargestellt,
die einen Ausschnitt des Fahrbahnsegments 1 im Bereich
der Abzweigstelle 6 in einem vergrößerten Maßstab zeigt. An der Stirnseite
des Fahrbahnsegments 1 ist die Tiefe der Nut 2 anhand
der Vorderkante 8 zu erkennen. Im weiteren Verlauf der Führungsnut 2 ist
im Bereich des Nutgrundes 9 eine zur Führungsnut 2 diagonal
verlaufende Stufe 10 ausgebildet, deren vordere, senkrechte
Kante eine Fortsetzung der Seitenkante der Wechselspur 4 mit verringerter
Höhe ist.
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Wenn
ein Fahrzeug der Spielzeugautorennbahn die Führungsnut 2 in Pfeilrichtung
befährt,
so kann zum Wechsel der Fahrspur an der Abzweigstelle 6 ein
Spurwechselelement des Fahrzeugs abgesenkt werden, das gegen die
Stufe 10 der Führungsnut 2 stößt. Das
Spurwechselelement kann dieses Hindernis nicht überfahren, es wird daher in
seiner Bewegung seitlich abgelenkt und bewegt sich entlang der Kante
der Stufe 10 und das Fahrzeug dreht in Richtung der Wechselspur 4.
Die Tiefe der Wechselspur 4 entspricht der Kantenlänge der
Vorderkante 8, sodass das Fahrzeug entlang der Wechselspur 4 wie
in einer normalen Fahrspur weiterfährt.
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Ein
Fahrzeug 11 der Spielzeugautorennbahn ist in 3 dargestellt.
Dieser Spielzeugrennwagen 11 weist einen Elektromotor 12 als
Antrieb auf. Die Stromversorgung erfolgt über federbelastete Stromabnehmer 13,
die mit entsprechenden Leitern des Fahrbahnsegments 1 zusammenwirken.
Bei dem in 3 dargestellten Rennwagen 11 ist
das Führungselement
einstückig
mit dem Spurwechselelement ausgebildet, das heißt beide Funktionen werden
von einem einzigen Bauteil übernommen,
das im Folgenden als Spurwechselelement 14 bezeichnet wird. Dieses ist
vor der Vorderachse angeordnet und weist ein in eine Führungnut
einsetzbares Führungsblatt 15 auf,
dessen Unterkante unterhalb der Verbindungslinie des Vorderrads
mit dem Hinterrad verläuft. Beim
Betrieb ist das Führungsblatt 15 daher
in der Führungsnut
versenkt.
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4 zeigt
das Spurwechselelement 14 des in 3 dargestellten
Fahrzeugs 11 in der erhöhten Stellung.
In dieser Position befindet sich das Spurwechselelement 14 beim
normalen Fahrbetrieb, wobei das Führungsblatt 15 in
die Führungsnut
des Fahrbahnsegments eingreift und das Fahrzeug 11 in der
Spur hält.
Das Spurwechselelement 14 wird in dieser Lage durch das
Verriegelungselement 16 fixiert, das an seinem Ende stiftartig
ausgebildet ist und in einer entsprechenden Ausnehmung 19 des oberen
Teils des Spurwechselelements 14 eingreift. Auf diese Weise
wird das Spurwechselelement 14 formschlüssig gehalten. Das Verriegelungselement 16 ist
an einem in 4 nicht dargestellten, fahrzeugfesten
Bauteil befestigt. Das Spurwechselelement 14 ist an einem
Lagerpunkt 17 gelenkig mit dem Rahmen des Fahrzeugs 11 verbunden.
Eine Feder 18 stützt
sich einerseits an einem fahrzeugfesten Bauteil und andererseits
am Spurwechselelement 14 ab. Wie in 4 zu erkennen
ist, ist die Feder 18 als Schraubendruckfeder ausgebildet,
genauso gut kann jedoch auch eine Torsionsfeder verwendet werden. Die
Feder 18 ist in 4 in gespannter Lage gezeigt.
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Um
einen Spurwechsel des Fahrzeugs 11 vorzunehmen, löst der Bediener
einen Impuls an einem Handgerät
aus, indem er einen Taster drückt. Dieses
elektrische Signal wird beispielsweise an einen Elektromagneten
weitergeleitet, durch den das Verriegelungselement 16 angesteuert
werden kann. Durch die Wirkung des Elektromagneten wird das Verriegelungselement 16 angehoben.
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Dieser
Zustand ist in 5 dargestellt. Durch das Anheben
des Verriegelungselements 16 rastet dieses aus der Ausnehmung 19 aus,
sodass das Spurwechselelement 14 unter der Wirkung der
in der Feder 18 gespeicherten Energie und aufgrund der
unsymmetrischen Lagerung eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn um den
Befestigungspunkt 17 ausführt. Dadurch wird der Eckbereich 20 des
Spurwechselelements 14 weiterabgesenkt, wobei die Drehbewegung
so lange fortgesetzt wird, bis der Eckbereich 20 an dem
Nutgrund 24 der Führungsnut
anliegt. Die Feder 18 ist in dieser abgesenkten Stellung
etwas entspannt. In diesem Zustand stößt das Spurwechselelement 14 mit
seinem Eckbereich 20 in der zuvor beschriebenen Weise gegen
die Stufe 10 der Führungsnut 2 und
veranlasst das Fahrzeug 11 zu einem Spurwechsel in die
Wechselspur 4.
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Hinter
der Abzweigstelle weist die Wechselspur 4 einen erhöhten Abschnitt
auf, der in 5 schematisch als Rampe 21 dargestellt
ist. Ausgehend vom Boden der Wechselspur 4 weist die Rampe 21 einen
ersten, ansteigenden Abschnitt 22 sowie einen sich daran
unmittelbar anschließenden,
abfallenden Abschnitt 23 auf. Überfährt nun das Spurwechselelement 14 den
rampenartigen Abschnitt 22, so wird der Eckbereich 20 des
Spurwechselelements 14 angehoben, sodass das Spurwechselelement 14 eine
Drehbewegung in entgegengesetzter Richtung, also entgegen dem Uhrzeigersinn
ausführt.
Die Feder 18 wird dabei wieder komprimiert und gespannt. Das
Verriegelungselement 16, das zum Lösen der Verriegelung für einen
kurzen Moment angehoben wurde, wurde nach der Betätigung sofort
wieder in seine Ausgangslage bewegt. Im letzten Abschnitt der Drehbewegung,
das heißt
wenn die Oberkante des Spurwechselelements 14 wieder annähernd eine waagerechte
Lage angenommen hat, rastet das Verriegelungselement 16 selbsttätig in die
Ausnehmung 19 ein, sodass das Spurwechselelement 14 wieder
in der erhöhten
Stellung verriegelt ist. Die Höhe
der Rampe 21 ist dabei so gewählt, dass das Verriegelungselement 16 einrastet,
wenn der Eckbereich 20 sich an dem höchsten Punkt der Rampe 21 befindet. An
den ansteigenden Abschnitt 22 der Rampe 21 schließt sich
der abfallende Abschnitt 23 an, der ein Befahren der Wechselspur 4 in
der Gegenrichtung ermöglicht
und auch bei dieser Fahrtrichtung das Spurwechselelement 14 verriegelt.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
des Spurwechselelements ist in 6 gezeigt.
Das Spurwechselelement ist im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel
als Stift 25 ausgebildet, der in der erhöhten Position
von einem Verriegelungselement 26 gehalten wird. Das Verriegelungselement 26 ist horizontal
beweglich und greift in eine Ausnehmung 27 im oberen Teil
des Stiftes 25 ein. Eine Schraubendruckfeder 28 stützt sich
einerseits an einem fahrzeugfesten Widerlager 29 und anderer seits
an einem Bund 30 des Stiftes 25 ab. Das Widerlager 29 weist eine Öffnung zur
Durchführung
des Stiftes 25 auf und dient damit gleichzeitig als Führung. In
der in 6 dargestellten Lage ist die Feder 28 komprimiert. Durch
eine horizontale Verschiebung des Verriegelungselements 26 vom
Stift 25 weg wird die Verriegelung aufgehoben und der Stift 25 wird
durch die Wirkung der in der Feder 28 gespeicherten Energie
abgesenkt.
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Dieser
Zustand ist in 7 dargestellt. Der Stift 25 hat
in dieser Position keinen Kontakt zum Verriegelungselement 26.
Die Feder 28 ist im Vergleich zur vorherigen erhöhten Position
etwas entspannt, sie kann aber dennoch eine gewisse Restvorspannung
besitzen, sodass die Spitze 31 des Stifts 25 immer
in Kontakt mit dem Nutgrund 24 bleibt.