DE2329423A1

DE2329423A1 - Fahrgeschaeft mit in sich geschlossenem schienensystem

Info

Publication number: DE2329423A1
Application number: DE2329423A
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl Ing Morsbach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-02-09
Filing date: 1973-06-08
Publication date: 1975-01-02
Also published as: DE2329423C3; DE2329423B2; US3941060A

Description

8ΜΠη«κ·.ι ϊ-, ;·;-..:·. ir.Tii. 2?2553 Postonscluiil München 26. Postfach 4

München, den

ik 8, Juni

Mein Zeichen: P 1717

Anmelder; Dipl.-Ing. Paul Morsbach 8131 Aufkirchen
Hartinsholzerstrasse 13a

Fahrgeschäft mit in sich geschlossenem Schienen-

system

Zusatz zur Patentanmeldung P 2 306 385.6

Das Hauptpatent betrifft ein Fahrgeschäft mit einem in sich geschlossenem Schienensystem, insbesondere zur Belustigung nach Art einer Achterbahn, wobei die Schienen oberhalb der Fahrzeuge vorgesehen sind, die Fahrzeuggondeln quer zur Längsrichtung pendeln können und Mittel zur Begrenzung dieser Pendelung vorgesehen sind.

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausgestalcung des Fahrgeschäftes nach dem Hauptpate· t„ Die seitliche Pendelung der Fahrzeuggondeln wird bei Kurven ur d relativ hohen Geschwindigkeiten sehr stark. Die entstehenden Pendelbeweguigen dar Fahrzeuggondela bewirken bei Kontakt mit Begrenzungsmitteln in Form von Anschlägen sehr starke Stöße auf die Fahrgäste, so daß die zulässige maximale Geschwindigkeit und die Kurvenradien starken Beschränkungen unterworfen werden müssen« Es ist nun ein Zweck der vorliegenden Erfindung, die Schieren, die Fahrzeuge und die Mittel zur Begrenzung der seitlichen Pendelbewegungen derart zu gestalten, daß auch bei höheren Geschwindigkeiten der Fahrzeuge und engen Kurvenradien - d„h. bei einer interessanten Streckenführung - nur solche Beschleunigungen auf die Fahrgäste ausgeübt werden, die als Vergnügen empfunden werden.

Mehr im einzelnen ist es ein Zweck der Erfindung, die Mittel zur Begrenzung der seitlichen Perdelbewegungen derart zu gestalten, daß sich die Fahrzeuggondeln in ihrer Neigung der Zentrifugalkraft entsprechend sehr schnell und ohne zusätzliche, überlagerte Schwingungen einstellen.

Das Fahrgeschäft gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge aus Fahrwerken und Gondeln bestehen, wobei die Fahrwerke starr auf den Schienen geführt sind und jede Gondel an wenigstens einem Fahrwerk pendelnd aufgehängt ist, und daß Mittel zur Begrenzung der seitlichen Pendelung vorgesehen sind, die eine Dämpfung dieser Pendelung bewirken»

Durch die genannten dämpfenden Mittel soll Schwingungsenergie vernichtet werden, so daß sich die Gondeln vergleichsweise schnell auf die Lage bzw. Auslenkung einstellen können, die der gerade durchfahrenen Kurve und der Geschwindigkeit entsprechen. Dies hat

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jedoch wieder zur Folge, daß seitliche Beschleunigungskräfte
nur in geringem Ausmaß auf die Fahrgäste ausgeübt werden«
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind
die energievernichtenden Dämpfungsmittel so beschaffen, daß ihre Wirkung eine Funktion des seitlichen Auslenkungswinkeisder
Gondel gegenüber dem Fahrzeug ist, und zwar derart, daß die
Dämpfung mit zunehmendem Winkel steigt.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert werden, wobei darstellen:

Fig. 1 Schienen und Fahrzeuge in Seitenansicht;

Fig. 2 einen Querschnitt durch Schiene und ein Fahrwerk?

Fig· 3 ein Fahrwerk in Seitenansicht;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Dämpfungsmittel, zur Erläuterung deren Wirkungsweise; und

Fig. 5 einen Dämpfungszylinder im Querschnitt,

Bei dem in Fig· 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Schienen aus vier Konstruktionsrohren lo, 11 und 12, 13, wobei in der Darstellung nur zwei Rohre erkennbar sind, die die zwei weiteren Rohre verdecken. Die Rohre sind durch fachwerkartige Aussteifungen miteinander verbunden (Fig. 2), so daß ein räumlicher Träger gegeben ist, der außer seiner Funktion als Schiene auch
noch Kräfte zwischen den Böcken zur Halterung dieser Schienen übertrage kann. Auf den Schienen laufen beispielsweise drei Fahrwerke 15,

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die als einzigen Freiheitsgrad in Schienenlängsrichtung verfahrbar sind, im übrigen aber starr durch Laufrollen derart geführt sind, daß quer zur Fahrtrichtung Drehmomente auf die Schiene übertragen werden können» Die Ausbildung eines Fahrwerkes wird später anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert werdei.

An den Fahrwerken 15 sind nun zwei Gondeln 16 derart befestigt, daß jedes Ende jeder Gondel an einem Fahrwerk 15 gelenkig aufgehängt ist und das mittlere Fahrwerk die Enden zweier Gondeln trägt. Jede Gondel besteht aus einem Fahrgastkorb 17 mit z.B. vier Sitzplätzen, je zwei annähernd vertikalen Trägern 18, einer z.B« als Rohr ausgebildeten Verbindungsstange 19 zwischen den oberen Enden der Träger 18, und zwei Kugelgelenken 20 an den Enden der Verbindungsstange 19. Mit den Trägern 18 kann ein Dach 22 verbunden sein. Die Kugelgelenke 20 stellen die Verbindung der Gondeln 16 mit den Fahrwerken 15 dar. Die Kugelgelenke 20 ermöglichen einerseits die seitliche Auspendelung der Gondeln, und andererseits die erforderlichen Freiheitsgrade der Fahrwerke 15 gegeneinander beim Durchfahren von Kurven, Tälern oder Bergen«, Die Stangen 19 stellen somit auch die Verbindung zwischen je zwei Fahrwerken 15 dar, bestimmen deren Abstand voneinander und übertragen in Schienenlängsrichtung Zug- und Bremskräfte. Die Oberfläche der Rohre 19 dient weiterhin auch als durchgehende Bremsfläche für stationäre Bremsen zum Anhalten der Fahrzeuge bzw. Züge ζ_βΒ. an den Stationen.

Zur Begrenzung der seitlichen Schwingungen sind Dämpfungselemente 25 vorgesehen, deren Aufbau und Funktion später mehr im einzelnen erläutert werden soll. Die Dämpfungselemente 25 sind für die Betriebssicherheit der gesamten Anlage von entscheidender

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3cdeutung; bei ihrem Ausfall besteht unmittelbare Gefahr für die Fahrgäste, da die Gondeln in unkontrollierte Schwingungen geraten» Um beim Ausfall eines Dämpfungselementes Unfälle zu verunmöglichen, sind je zwei Gondeln durch elastische Mittel z.B. durch einen Stoßdämpfer 28 miteinander verbunden, so daß das verbleibende Dämpfungselement 25 wenigstens teilweise für beide Gondeln wirksam werden kann.

Fig» 2 zeigt die Schiene und ein Fahrwerk im Querschnitt. Die Rohre lO, 11, 12 und 13 befinden sich an den Ecken eines Rechteckes, wobei die längere Rechteckseite horizontal verläuft. Diese Anordnung ist deswegen zweckmässig, weil das größere Widerstandsmoment des gesamten Schienenquerschnitts in horizontaler Richtung besteht, entsprechend den größten Belastungen in dieser Richtung. Bei Hochfahrgeschäften der vorliegenden Art, z.B. Achterbahnen, treten Zentrifugalkräfte auf, die ein Mehrfaches der Erdbeschleunigung ausmachen können.

Die vier Schienenrohre sind wie gezeigt durch Fachwerkstreben 27 und 29 miteinander verbunden, wobei die vertikalen Streben 27 so ins Innere des Rahmenwerks versetzt sind, daß der Raum zwischen den Rohren lO und 12 bzw. 11 und 13 für Laufräder frei bleibt. Es sind weiterhin Diagonalverstrebungen vorhanden, die in den Zeichnungen jedoch nicht dargestellt sind.

Jedes Fahrwerk enthält acht Laufrollen, von denen in Fig. 2 jedoch nur vier erkennbar sind, da jede Laufrolle eine weitere verdeckt. Die Laufrollen 31 und 32 laufen zwischen den oben genannten Rohren lO und 12 bzw„ 11 und 13 und übertragen vertikale Kräfte, und zwar sowohl solche von oben nach unten als auch

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abhebende Kräfte von unten nach oben.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß die Anordnung der Rohre immer gleich bleibt, d,h. daß an allen Stellen der Schienen die Verbindungsstreben 29 horizontal verlaufen. Wegen der gelenkigen Verbindung zwischen Fahrwerken und Gondeln ist eine Kurvenneigung der Schienen - wie bei einigen der bisher bekannten Achterbahnen - nicht erforderlich. Dies stellt eine erhebliche Vereinfachung der Geometrie der Schienen dar»

An den Rohren 12 und 13 greifen seitlich die Rollenpaare 30 und 33 an, sie dienen ausschließlich zur Aufnahme von horizontal angreifenden Kräften, d.h. von Zentrifugalkräften» Es ist daher zu ersehen, daß von den Rollenpaaren 30 und 33 immer nur ein Paar im Einsatz ist, während die Rollenpaare 31 und 32 gleichzeitig im Einsatz sein können. Alle Rollen sind an dem Fahrwerkrahmen 35 befestigt», der, wie bei 36 gezeigt, Aufnahmeorgane für die Kugelgelenke 20 der Gondeln 16 enthält.

Die Achsen 37 und 38 der Rollen 30 und 33 sind starr mit dem Rahmen 35 verbunden« Da immer nur die Rollen 30 oder die Rollen 33 in Eingriff sind, d.h. Kräfte übertragen, richtet sich das Fahrwerk so aus, daß beide Rollen 30 oder beide Rollen 33 gleichmäßig tragen. Ebenso sind die beiden mit 40 bezeichneten Achsen der beiden Rollen 31 starr mit dem Fahrwerksrahmen 35 verbunden. Die beiden Rollen 31 sind jedoch auf den Achsen 4o verschieblich drehbar gelagert, wie dies durch den Pfeil 44 angedeutet ist. Diese Maßnahme hat zur Folge, daß die Rollen 31 immer mittig auf dem Rohr 12 laufen, auch wenn der Abstand zwischen den Rohren 12 und 13 infolge von Fertigungstoleranzen nicht auf der ganzen Schienenstrecke der gleiche ist.

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Die beiden Rollen 32 sind an einer Wippe 46 über Achsen 47a bzw„ 47b (Fig. 3) drehbar befestigt. Die Wippe 46 ist ihrerseits mittels einer Achse 49 drehbar mit deir Fahrwerksrahmun 3 5 befestigt» Es ist somit ohne weiteres erkennbar, daß die beiden Rollen 32a und 32 b sovie die beiden Rollen 31 unabhängig von Fertigungstoleranzen der Schienen gleichmäßig tragen.

Zur Erläuterung der Dämpfungsmittel 25 (Fig_t 1) muß kurz auf die Besonderheit des Verhaltens schwingender Fahrzeuggondeln hingewiesen werden. Es sei angenommen, daß ein Fahrzeug mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit auf einer geraden Schiene fährt. In diesem Fall treten keine Beschleunigungskräfte auf. An einer bestimmten Stelle der Schiene beginnt nun eine Kurve. Das gesamte Fahrzeug ist mit dem Eintritt in die Kurve plötzlich einer Zentrifugalkraft ausgesetzt, die wie bekannt dem Quadrat der Fahrgeschwindigkeit und dem Krümmungsradius umgekehrt proportional ist. Diese Zentrifugalkraft wirkt nun auf die Gondel und lenkt diese seitlich aus. Es ist ersichtlich, daß es zwischen der Erdanziehung und der Zentrifugalkraft einen Gleichgewichtszustand gibt, d.h. wenn dieser Zustand erreicht

so

ist, ist die Gondel um einen Winkel ß/geneigt, daß die resultierende Kraft aus Erdanziehung und Zentrifugalkraft in der Verbindungsgeraden zwischen der Stange 19 (Fig. 1) und dem Fahrzeugkorb 17 liegt. In dieser Gleichgewichtslage der Gondeln sind die Fahrgäste keinen Kräften ausgesetzt, die quer zur Fahrtrichtung angreifen. Dieser Gleichgewichtszustand ist anzustreben. Beim Einfahren in eine Kurve bedingt jedoch die plötzlich angreifende Zentrifugalkraft, daß die Gondel über den Gleichgewichtszustand hinaus nach außen schwingt, um dann wieder nahezu bis in die vertikale Lage zurückzuschwingen. Die Gondel pendelt also um

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den Gleichgewichtszustand. Bei Verlassen der Kurve kann die Gondel weiterschwingen - je nach der Phaser lage eier Schwingung beim Kurvenende. Diese Schwingungsvorgänge sind jedoch unerwünscht. Einerseits sind die Fahrgäste in der Kurve starken seitlichen Kräften ausgesetzt; andererseits kann bei dem Schwingen der Gondel nach Verlassen einer Kurve der Fall eintreten, daß die Gondel beim Einfahren in die nächste Kurve nach innen ausgependelt ist. Die dann auftretenden Kräfte die Rückpendelung in die Vertikale wird durch die neue Zentrifugalkraft verstärkt - können ihrem Ausmaß nach gesundheitsschädlich sein.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wird ^emäß der Erfindung eine Dämpfung vorgesehen,die bewirkt, daß nach dem Einfahren in eine Kurve der Gleichgewichtszustand schnell erreicht wird, ohne daß erhebliche Pendelungen um die Gleichgewichtslage auftreten.

Das Dämpfungselement 25 ist in Fig. 5 mehr im einzelnen gezeigt. Es hat äußerlich die Form eines hydraulischen Zylinders mit Zylindergehäuse 60, Kolben 61, Kolbenstange 63, und den Befestigungsaugen 64 und 65. Der Kolben besteht aus z.B. drei mit Bremsbelägen 66a belegten Backen 66, die durch zwei Konen und 68 an die Innenwand des Zylindergehäuses gedrückt werden. Der Konus 67 ist dabei unmittelbar mit der Kolbenstange 63 verbunden, während der Konus 68 über ein Pa^icet von Tellerfedern 69 ein Rohr 74, die Muttern 70 und das auf der Kolbenstange befindliche Gewinde 72 mit der Kolbenstange verbunden ist. Es ist zu ersehen, daß die Kraft, mit der die Bremsbacken an die Zylinderfläche gedrückt werden, mittels der Mutter 70 genau eingestellt werden kann. Bei entsprechender Länge der Federsäule

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ist diese Kraft auch unabhängig von einer Abnützung des Bremsbelages 66a. Mit der Mutter 70 kann somit auch die Kraft genau eingestellt werden, die erforderlich ist, den Kolben 61 aus dem Zylinder 60 herauszuziehen oder hineinzuschieben. Bei jeder Bewegung dieser Art wird Energie vernichtet, d.h„ in Wärme umgesetzt. Das gezeigte Element arbeitet zeitunabhängig, d_oh. die definierte Umsetzung von Kraft in eine Bewegung bei gleichzeitiger Energieumwandlung von kinetischer Energie in Wärme beginnt unmittelbar mit Einsetzen der Kraft. Das Dämpfungselement 25 arbeitet also anders als z.B. ein Stoßdämpfer.

Aus Fig. 4 kann nun ersehen werden, daß das Dämpfungselement 25 einerseits an dem Träger 18 und andererseits dem Fahrwerk 15 befestigt ist, und zwar um einen Abstand a^ unter der Drehachse der Gondeln, d,h. unterhalb der Verbindungsstangen 19 (siehe auch Fig. 1). Der Aufhängepunkt 80 an der Stange 18 beschreibt beim Ausschwingen der Gondel einen Kreis mit dem Radius R^ um die Stange 19 und einen Kreis mit dem Radius R2 um den Aufhängungspunkt 81 des Dämpfungselementes 25 am Fahrwerk 15. Die Längenänderung des Dämpfungselementes 25 ist nun eine Funktion des Winkels 3, Die Längenänderung des Dämpfungselementes 25, d.h. der Abstand zwischen den Punkten 80 und ist bei Schwingungen um die Normallage vernachlässigbar gering. Andererseits ist die Längenänderung des Dämpfungselementes erheblich, wenn die Gondel beispielsweise bei einem Winkel ß von 80 um diesen Winkel pendelt. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß, wenn das Dämpfungselement vertikal steht, von ihm keine Wirkung in horizontaler Richtung ausgehen kann» Bei einem großen Winkel ß liegt das Dämpfungselement horizontal, d.h.

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es dämpft Winkeländerungen in großem Ausmaß. Die Schwingungsdämpfung nimmt also mit zunehmendem Winkel ß zu. Beim Einfahren in eine Kurve wird die Gondel sehr schnell, d.h„ ohne Verzögerung ausgelenkt. Mit zunehmender Auslenkung wird dann auch die Dämpfung wirksamer, d_eh. eine Pendelung um die stabile Gleichgewichtslage klingt sehr schnell ab. Bei der Ausfahrt aus der Kurve wird die Bremsung beim Zurückschwingen ebenfalls wirksam, so daß kinetische Energie vernichtet wird. Die Gondel wird also sehr bald nur noch geringe Schwingungen um die vertikale Normallage ausführen« Diese Restschwingungen sind jedoch nicht störend und tragen dazu bei, den Fahrgästen ein Gefühl des Schwebens bzw, freien Fliegens zu vermitteln«

Bei jeder Kraftübertragung durch das Dämpfungselement 25, d.h. bei jeder Dämpfung, wird auf den Punkt 81 eine Kraft ausgeübt, die das Fahrwerk zu drehen bestrebt ist. Durch die in Fig, 2 gezeigte Anordnung der Laufrollen 31 und 32 wird diese Kraft dadurch aufgenommen, daß ζ»Β. die Rollen 31 sich auf der Schiene lO abstützen und die Rollen 32 auf Rohr 13.

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Claims

Patentansprüche

Ilochfahrgeschäft mit in sich geschlossenem Schienensystem, nach Art von Achterbahnen, wobei die Schienen oberhalb der Fahrzeuge angeordnet sind und diese quer zur Fahrtrichtung pendeln können, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge aus Fahrwerken (15) und Gondeln (16) bestehen, wobei die Fahrwerke (3.5) starr auf den Schienen geführt sind und jede Gondel (16) wenigstens an einem Fahrwerk (15) pendelnd aufgehängt ist, und dadurch, daß Mittel (25) zur Begrenzung der seitlichen Pendelungen vorgesehen sind, welche eine Dämpfung dieser Pendelung bewirken.
2. Fahrgeschäft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmittel (25) so beschaffen sind, daß sie mit zunehmender Auslenkung der Gondeln stärker wirksam werden.
3. Fahrgeschäft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrwerke zwei Gruppen vor Rollen (31, 32 und 30, 31) aufweisen, von denen die erste Kräfte in vertikaler Richtung aufnehmen kann, und die zweite Gruppe Kräfte in horizontaler Richtung, wobei die Achsen (40, 47) der Rollen der ersten Gruppe mit den Achsen (37, 38) der Rollen der zweiten Gruppe einen Winkel von vorzugsweise 90 einschliessen.
4. Fahrgeschäft nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen beider Gruppen an verschiedenen Schienenteilen (lO, 11, 12, 13) angreifen, so daß von dem Fahrwerk Drehmomente aufgenommen werden können.

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5. Pahrgeschäft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmittel (25) eine Reibkombination (60, 66a) enthalten·
6. Fahrgeechäft nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremswirkung der Reibkombination einstellbar ist.
7. Pahrgeschäft nach Anspruch 1/ dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (25) einen aus zwei längsverschieblichen Teilen (6O, 63) bestehenden Körper enthalten, welche Teile (60, 63) durch Federwirkung (69) derart aufeinander gedrückt werden, daß bei einer Längsverschiebung der beiden Teile gegeneinander Arbeit geleistet werden muß·
8» Fahrgeschäft nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (25) mit einem Teil (80) an der Gondel und mit dem anderen Teil (63) an dem Fahrwerk (15) drehbar befestigt ist und zwar an einem Punkt (81) , der nicht in der Drehachse (19) der Gondel (16) um das Fahrwerk (15) liegt.
9« Fahrgeschäft nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungspunkt (81) des Körpers an dem Fahrwerk (15) lotrecht unterhalb der Drehachse (19) der Gondel (16) liegt.
10. Fahrgeschäft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Fahrwerke (15) über eine Gondel (16) miteinander verbunden sind, wobei als Verbindungsmittel je ein Kugelgelenk (20) vorgesehen ist»
11. Fahrgeschäft nach Anspruch 10, mit mehreren Gondeln und Fahrwerken, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei benachbarte Gondeln (16) durch elastische Mittel (28) miteinander verbunden sind«

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