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Auf einer ferromagnetischen Leittrasse bewegbar geführtes,
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rollbares Modell-Spielfahrzeug Die Erfindung bezieht sich auf ein
auf einer ferromagnetischen Leittrasse bewegbar geführtes, rollbares Modell-Spielfahrzeug,
beispielsweise Modell-Eisenbahnfahrzeug oder Modell-Automobil, mit zumindest einem
an dessen Unterseite mit Abstand über der Leittrasse angebrachten Dauermagneten.
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Ein Modell-Fahrzeug dieser Art ist beispielsweise in der DE-GM 1 806
055 beschrieben. Hierbei wird unter einem Eisenbahnfahrzeug ein Dauermagnet angebracht,
der den Eisenbahnwagen entgleisungssicher auf sein Gleis pressen soll.
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In der Zeitschrift HOBBY", 1966, Nr. 24, Seiten 78/79, ist eine Modellbahn-Lokomotive
beschrieben, zwischen deren Rädern an beiden Seiten des Fahrgestells zwei kleine
Permanent-Magnete angebracht sind, die über die Vorder-und Hinterräder und durch
das Schienenstück zwischen den zwei Auflagepunkten ein geschlossenes Kraftfeld erzeugen.
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Dadurch soll der Auflagedruck der Räder auf die Schienen verstärkt
und die Reibung entsprechend erhöht -werden.
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Hierbei verläuft das Magnetfeld parallel zur Leittrasse.
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Die bei den beiden vorstehend erwähnten Modell-Fahrzeugen eingesetzten
Permanent-Magnete zur Erreichung der dort jeweils gesetzten Ziele verleihen den
Fahrzeugen ein plumpes und für Modellbahn-Liebhaber abstoßendes Aussehen.
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Sie sind daher nicht geeignet, die Kipp- und Laufstabilität oder die
Reibschlüssigkeit der Antriebsräder eines Modellfahrzeugs zu verbessern, ohne daß
hierdurch gleichzeitig dessen äußeres Erscheinungsbild, das ja dem Original der
Großtechnik möglichst nahekommen soll, nicht erheblich zu seinem Nachteil verändert
würde.
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Ferner wird durch die zusätzlich am Modell-Fahrzeug angebrachten Permanent-Magnete
der erwähnten Art das Gesamtge-
wicht der Modell-Fahrzeuge nicht
unwesentlich.erhöht, was wiederum zu einer erhöhten Reibung der Fahrzeug lager führt,
die ohnedies schon durch die gewollte Anziehung zwischen Fahrzeugrad und Leittrasse
infolge der Magnetwirkung stärker belastet sind.
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Außerdem ist das Gehäuse bzw. die Karosserie eines Modell-Fahrzeugs
mit relativ hohem Gewicht erfahrungsgemäß wesentlich stärker der Gefahr ausgesetzt,
bei einem Stops oder einem Fall von der Modellbahnplatte auf den Boden infolge der
Wirkung hoher Massenkräfte zu zerbrechen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Modell-Fahrzeug der eingangs
genannten Art zu schaffen, das sich im Verkehr auf seiner Leittrasse stets kippstabil
verhält und dessen Antriebsräder es auch bei größeren Trassensteigungen möglichst
schlupffrei auf seiner Leittrasse fortbewegen kann, wobei das äußere Erscheinungsbild
des Modell-Fahrzeugs in keiner Weise durch störende Fremdkörper beeinträchtigt,
das Gesamtgewicht des Modell-Fahrzeugs möglichst klein gehalten und damit dessen
Nutzvolumen zugunsten möglicher anderer Nutzlasten, wie Elektronik, Inneneinrichtung
od.
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dgl., möglichst groß sein sollen.
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D.iese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der/die
Dauermagnet(e) in/an unterhalb des Modell-Spielfahrzeugs angeordneten Teilen von
fahrzeugspezifischen Nachbildungen, wie beispielsweise Fahrzeugzubehör und/oder
Rädern und/oder Fahr- bzw. Drehgestellen unauffällig angeordnet sind oder selbst
diese Nachbildungen bilden.
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Ein so beschaffenes Modell-Spielfahrzeug haftet nicht nur kippstabil
an seiner Leittrasse, sondern bietet seinen Antriebsrädern auch eine schlupffreie
Haftung auf der Leittrasse, so daß das erfindungsgemäße Modell-Spielfahrzeug selbst
extreme Trassensteigungen problemlos überwinden kann.
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Gemäß der Erfindung werden Seltene-Erden-Kobalt-Magnete
als
Dauermagnete verwendet, von denen sich Kobalt-Samarium Magnete als besonders vorteilhaft
erweisen. Letztere ermöglichen es dem Modell-Fahrzeug, Trassensteigungen von mehr
als 100% problemlos zu bewältigen. Die extrem hohe magnetische Kraft, die selbst
winzige Magnete aus diesem Material ausüben können, lassen beispielsweise zwischen
einer Schiene und einem Antriebsrad einer mit Kobalt-Samarium-Magneten ausgerüsteten
Modell-Lokomotive praktisch keinerlei Schlupf zu. Eine mit winzig kleinen Magneten
dieser Art.versehene Modell-Lokomotive kann sogar kopfüber an einem Gleis hängend
auf diesem fahrend sich fortbewegen.
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Die trotz ihrer großen magnetischen Wirkung sehr kleinen Abmessungen
von Kobalt-Samarium-Magneten lassen es zu, sie in Teilen der Unterkonstruktion von
Modell-Fahrzeugen, z.B.
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in ölkühlern, an oder in den Drehgestellen von oder in Gerätekästen
unter den Modell-D-Zugwagen, in Druckbehältern od. dgl., für den außenstehenden
Betrachter praktisch unsichtbar anzubringen, wobei sie knapp über der Fahrschiene
aus ferromagnetischem Material positioniert sein müssen, um ihre volle Magnetwirkung
optimal ausüben zu können. Vollens unsichtbar wären die Kobalt-Samarium-Magnete
dann, wenn man sie schon bei der Fertigung der einzelnen, die Unterkonstruktion
von Modell-Fahrzeugen bildenden Teile mittels Druck- oder Spritzguß in die jeweilige
Gußform einlegen und beim Gußvorgang mit eingießen würde. Etwaige Feldstärkenverluste
der Kobalt-Samarium-Magnete während der kurzzeitigen Temperaturerhöhungen während
des Gießens können durch Nachmagnetisieren der Magnete nach Entnahme der Gußteile
aus ihrer Form kompensiert werden.
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Während man beispielsweise bei Modell-Eisenbahnen bisher die für das
System Antriebsrad/Schiene erforderliche liaftreibung durch in der Lokomotive bzw.
im Triebwagen eigens angeordnete Zusatzwichte aus Metall erzielt, kann man bei Verwendung
von Kobalt-Samarium-Magneten auf jedes überflüssige Gewicht in Trieb- oder sonstigen
Eisenbahnwagen verzichten.
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Dieses hat den Vorteil, daß nunmehr alle Karosserieteile von Modell-Fahrzeugen
aus leichten, robusten Werkstoffen, insbesondere Kunststoffen, gefertigt werden
können. Die Leichtbauweise könnte zu erheblichen Kostenreduzierungen bei der Herstellung
von Modell-Fahrzeugen führen. Außerdem dürfte die Lebensdauer eines in Leichtbauweise
produzierte Modell-Fahrzeugs im Vergleich zu den bisher in schwererer Qualität gebauten
Modell-Fahrzeugen größer sein, da bei einem ungewollten Fall auf Steinboden od.
dgl. die Aufprallwucht geringer ist.
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Bei der Dimensionierung der erfindungsgemäß verwendeten Dauermagnete
hoher magnetischer Feldstärke, insbesondere der Kobalt-Samarium-Magnete, in Bezug
auf die sie ufnehmenden Modell-Fahrzeuge,. muß eine vernünftige Abwägung und Abstimmung
zwischen den angestrebten Zielen, nämlich einer guten Haftreibung zwischen dem System
Antriebsrad/ Schiene einerseits und der Forderung nach einer nicht allzu hohen Lagerbelastung
der Achslager von Triebwagen und/oder Eisenbahnwagen andererseits, getroffen werden.
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Möglicherweise müssen die herkömmlichen Lager von Modell-Fahrzeugen
unter Berücksichtigung des erhöhten Lagerdruckes verstärkt werden, der durch die
die Magnete tragende und somit von der ferromagnetischen Leittrasse angezogene,
die Lager belastende Karosserie erzeugt wird.
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Schließlich könnte die stark erhöhte Haftung der Antriebsräder eines
Triebwagens oder der Laufräder der zu ziehenden Wagen einer Modell-Eisenbahn dazu
führen, daß wegen des nun stark verminderten Schlupfs zwischen Rad und Schiene enge
Kurven nicht oder nur schwer durchfahren werden können, wenn das kurvenäußere Rade
und das kurveninnnere Rade starr über eine Achse miteinander verbunden sind. Dieses
Problem ließe sich im Bedarfsfalle dadurch lösen, daß zwischen den Antriebsrädern
eines Triebwagens ein Differentialgetriebe angeordnet werden müßte. Die Laufräder
der Eisenbahnwagen dürften nicht mehr starr miteinander verbunden, sondern nur noch
frei an ihrer Achse gelagert werden.
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Falls die gemäß der Erfindung verwendeten Dauermagnete, aus welchen
Gründen auch immer, nicht ständig an den Modell-Fahrzeugen angebracht sein sollen,
könnte man sie an diesen auch nachträglich anbringbar oder von diesen wieder entfernbar
ausbilden.
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Ein gemäß der Erfindung ausgestaltetes Modell-Fahrzeug könnte auch
mit Rädern aus elektrisch nicht-leitendem Material, beispielsweise aus Kunststoff,
hergestellt werden, wenn die Stromaufnahme von der Leittrasse über Schleifkontakte
erfolgt.
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Bei Verwendung von nicht-magnetischem Schienen-Material für Modell-Eisenbahnen,
wie Messing, Alpaka, Kunststoff od. dgl., könnte man im Bereich größerer Steigungen
oder in engen Bahnkurven eine erforderlichenfalls rostgeschützte Eisenschiene zwischen
den beiden Schienensträngen anordnen, um den gewünschten Anpreßeffekt gerade und
ausschließlich in den Bereichen zu erzielen, wo ein Durchrutschen der Antriebsräder
oder ein Entgleisen der Modell-Eisenbahn droht. Auf ebener und/oder geradlinig verlaufender
Strecke wäre der Anpreßeffekt ohnedies kaum erforderlich, möglicherweise noch nicht
einmal-erwünscht. Die auf solcher Strecke verlaufenden Schienenstränge, insbesondere
von im Freien aufgebauten Gartenbahnen, aus rostfreien Nicht-Eisenmetallen hergestellt
sein. Dadurch würde die Wirkung von unter der Modell-Eisenbahn angebrachten Dauermagneten
aufgehoben. Dies hätte möglicherweise zur Folge, daß die vorstehend erwähnte erhöhte
Beanspruchung der Achslager der Modell-Eisenbahn im Bereich der Nicht-Eisen-Schienenteile
vollkommen entfiele.
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Es liegt ferner im Rahmen dieser Erfindung, außer der Möglichkeit,
bereits existierende Modell-Fahrzeuge mit Dauermagneten nachrüsten zu können, auch
die Leittrasse entsprechend umrüsten zu können. Es ist denkbar, Leittrassen aus
elektrisch nicht-leitfähigem Material so auszugestalten, daß sie im Bereich von
Steigungen und/oder Kurven nachträglich mit abnehmbar ausgebildeten ferromagnetischen
Leitbändern versehen werden können, in deren Bereich dann der
erwünschte
Effekt eines hohen Anpreßdruckes der Antriebsrader auf der Leittrasse und einer
befriedigenden Laufstabilität des ganzen Fahrzeugs erzielt wird.
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Bedingt durch die kleinen Massen und Gewichte eines Modell-Spielfahrzeugs,
insbesondere einer Modell-Eisenbahn, war es bisher nicht möglich, gut funktionierende
Modell-Zahnradbahnen herzustellen. Tiebfahrzeuge mit Waggons haben immer die Tendenz,
in der Zahnstange hochzuklettern, auszuhängen, zu entgleisen und abzustürzen. Bei
Erhöhung des Lokgewichtes zur Verhinderung des Aufsteiqens in der Zahnstange wird
auch eine höhere Lokleistung erforderlich.
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Dazu kommt, daß für den Zahnradeinriff nur ein Bruchteil des Gewichtes
aktiv für diesen Zweck zur Anwendung kommt, da diese Mehrkraft nicht senkrecht tur
Zahnstange, sondern in Richtung Schwerkraft wirkt (Gravitation).
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Durch Anbringung geeigneter Magnete an den Triebfahrzeugen über den
beiden Schienen oder über der Zahnstange im richtigen Abstand werden die Fahrzeuge
senkrecht an die Zahnstange gezogen. Das Zahnrad kann somit nur noch an der Zahnstange
aufsteigen, wenn die Maqnetkraft der Magnete überwunden wird, was bei richtig qewähltem
Eingriffswinkel des Zahnstangengetriebes unterbunden wird. Durch diese Zusatzeinrichtungen
können bei geringem Lokgewicht beliebige Steigungen bewältigt werden. Die Anhängelast
ist durch die Leistung der Motore der Triebfahrzeuge begrenzt.
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Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand einiger Ausführungsbeispiele
sowie mittels beigefügter Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische
Zeichnung eines Modell-Spielfahrzeugs (hier: Modell-Eisenbahn); Fig. 2 eine schematische
Darstellung einer Modell-Zahnradbahn; Fig. 3 eine Prinzipskizze eines Eisenbahnrad-/Schienesystems
in einer ersten Ausführunqsform und Fig. 4 eine Prinzipskizze eines Eisenbahnrad-/Schienesystems
in einer zweiten Ausführunqsform.
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Nach Fig. 1 weist ein auf einer Leittrasse (hier: Eisenbahnschiene)
7 aufgesetzter Modell-Eisenbahnwagen 1 eine Unterkonstruktion 3 mit zwei Fahr- oder
Drehgestellen 4 mit jeweils zwei Rädern 8 auf. An jeweils möglichst unsichtbarer
Stelle der Fahr- oder Drehgestelle 4 ist beiderseits des Modell-Eisenbahnwagens
je ein kleiner Dauermagnet 2 hoher Feldstärke, möglichst ein Seltene-Erden-Magnet,
wie etwa ein Kobalt-Samarium-Magnet od. dgl., entweder dauerhaft oder abnehmbar
angebracht. Die Dauermagnete 2 können aber auch selbst als andere Teile der Unterkonstruktion
3 des Modell-Eisenbahnfahrzeugs 1, etwa als ein Druckbehälter 5 oder als ein Gerätekasten
6, ausgehildet sein. Die Magnete können erfindungsgemäß aber auch in diesen Behältern
5,6 oder im Fahrgestell 4 schon bei Herstellung derselben mit eingegcssen und somit
für das Auge unsichtbar darin verborgen sein. Der Kraftlinienverlauf N,S der Magnete
2 verläuft zur Leittrasse 7 senkrecht. Bei Modell-Triebwagen könnten, was hier nicht
bildlich dargestellt ist, die Dauermagnete auch in den zwischen den Drehgestellen
modellhaft nachgebildeten ölkühlern - und damit für das Auge auch des kritischen
Modellbahn-Enthusiasten unsichtbar - angeordnet werden Fig. 2 zeigt eine schematische-
Darstellung einer Modell-Zahnradbahn 19, deren Räder, wie üblich,auf einer Doppelschiene
22,23 gelagert sind. Zwischen den beiden Schienensträngen 22,23 ist vorzugsweise
bei Steilstrecken eine Zahnstange 18 angeordnet und an den Schwellen befestigt.
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An der Unterseite der Modell-Zahnradbahn 19 ist ein zu einem Zahntrieb
21 gehörendes Ritzel 20 angeordnet, das in Gebrauchslage mit der Zahnstange 18 in
Eingriff steht.
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Zur Verhinderung des Aufsteigens des Ritzels 20 an der Zahnstange
18, insbesondere bei sehr steilen Strecken, wird die Modell-Zahnradbahn 19 mittels
Dauermagnete 24 an die Schienenstränge 22,23 gezogen, wodurch auch'dafür Sorge getragen
ist, daß das Ritzel 20 stets in Eingriff mit der Zahnstange 18 verbleibt, so daß
das gefürchtete Aufsteigen der Zahnflanken und Ausklinken des Zahntriebes
21
verhindert wird. Zur Erzielung einer möglichst senkrecht auf die Schienen 22,23
wirkenden Anziehkraft und Sicherste-llung, daß das Ritzel 20 nicht an der Zahnstange
18 aufsteigt, muß dafür gesorgt werden, daß die Dauermagnete 24 oder andere Dauermagnete
möqlichst nahe am Ritzel 20, entweder vor und hinter diesem oder über diesem, angeordnet
weeden. Möglicherweise könnte ein scheibenförmig ausgebildeter, axial magnetisierter
Dauermagnet 25 auch im Ritzel 20 selbst vorgesehen werden, welches l1insic} icll
delerzielbaren Anziehkraft zwischen Ritzel 20 und Zahnstange 18 optimal wäre.
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Fig. 3 zweigt eine schematische Darstellung einer Eisenbahnachse 12'
mit zwei Rädern 8 aus ferromagnetischem Material. Jeweils an der Innenseite weisen
die beiden Räder 8 koaxial angeordnete Dauermagnete 9,10 mit der in Fig. 3' gezeigten
Polarität.N,S auf. Die beiden Dauermagnete 9,10 sind über die ferromagnetische Achse
12 miteinander verbunden. Die Achse 12 könnte auch aus nichtferromagnetischem Material
bestehen. Dann müßte sie jedoch mit einem ferromanetischem Überzug 14 zur Gewährleistung
des magnetischen Kraftflusses versehen sein. Falls die Achse nach außen hin nicht
blank sein, sondern eine nichtferromagnetische Schicht aufweisen sollte, muß sie
zumindest einen ferromagnetischen Kern (13) aufweisen. In der dargestellten Form
sind die beiden Räder 8 unterschiedlich magnetisiert, das linke bildet den Nordpol,
das rechte den Südpol des Dauermagnetsystems.
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Fig. 4 zeigt eine Eisenbahnachse 12 mit zwei Rädern 8, welche an ihren
Laufflächen 15 jeweils eine Ringnut 16 zeigen, welche sich radial um einen im Rad
8 eingelassenen Dauermagneten 11 bilden. Diese Ringnut 16 könnte offen sein Zweckmäßigerweise
sollte sie jedoch mit einem nichtferromagnetischen Material 17, beispielsweise Messing,
verfüllt sein, damit das Rad 8 auf seiner Schiene 22,23 satt aufliegt und problemlos
abrollen kann. Die beiden Dauermagnete 11 sorgen ebenfalls für eine gute Haftung
Rad/Schiene.