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Elektrisch angetriebenes Fahrspielzeug, das von gegeneinander isolierten,
.elektrisch leitenden, parallel laufenden Bahnstreifen über zwei Kontakte mit Strom
versorgt wird Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch angetriebenes Fahrspielzeug,
dessen Elektromotor den Strom durch zwei Schleifkontakte oder Rollere (wenn nicht
gleich zwei Räderdes Fahrzeuges zur Stromentnahme ausgebildet sind) aus zwei elektrisch
leitenden, parallel laufenden, gegeneinander isolierten Bahnstreifen entnimmt, die
keinerlei mechanische Führungskräfte z. B. durch Führungsborde oder' ähnliche Spurführungsmittel
auf das Fahrzeug ausüben, und das durch elektrische Regelimpulse, die aus demselben
Bahnstreifen entnommen werden und die bei Abweichung des Fahrzeuges von der vorgeschriebenen
Bahn über zwei besondere, am Fahrzeug angebrachte Lenkkontakte die Lenkung des Fahrzeuges
beeinflussen, auf der vorgeschriebenen Bahn gehalten wird.
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Ein groß-er Teil der bekanntere, elektrisch angetriebenen Spielfahrzeuge
wird mechanisch durch eine Baten (Schiene) geführt, die gleichzeitig den elektrischen
Strom zuleitet, oder wenn die Fahrzeuge elektrisch durch eine mitgeführte Batterie
oder über eine elektrische, bewegliche Zuleitung angetrieben werden, können sie
entweder durch eine vor der Abfahrt eingestellte Radstellung bzw. durch eine währende
der Fahrt ablaufende Programmschaltung oder aber mechanisch oder elektrisch ferngelenkt
wenden. Ebenso sind Spielfahrzeuge bekannt, die über zwei zur Zuleitung des Antriebsstromes
notwendige,
gegeneinander isolierte Bahnstreifen hinaus weitere davon isolierte Bahnstreifen
zur Zuführung von Strömen für Lenkvorrichtungen usw. bei Benutzung von Hvlfsführungsborden
benötigen. Weiterhin gibt es Spielfahrzeuge, die durch den Aufbau einer Bahn aus
gegeneinander isolierten, leitenden Lamellen geeigneter Größe und entsprechenden
Abstandes und den am Fahrzeug angebrachten, auf den Lamellenabstand abgestimmten
Stromentnahmekontakten befähigt sind, bei entsprechender Lamellenpaarung sowohl
den Antriebsstrom als auch Ströme für weitere Effekte, z. B. für eine Lenkung, zu
entnehmen, und die somit im Rahmen der Bahnausdehnung durch den Spielenden. von
außen her lenkbar sind.
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Bei den .ersteren elektrisch angetriebenen., durch Schienen geführten
Fahrzeugen ist die Bahn selbst im Vergleich zum Fahrzeug verhältnismäßig teuer und
empfindlich; außerdem gestattet sie in einer durch Normung vorgeschriebenen Ausführung
nur eine beschränkte Freizügigkeit in der Formgebung und Anpassung. Die mechanisch
gelenkten bzw. ferngelenktem oder auch über elektrische Drahtverbindung gelenkten
Fahrzeuge haben um den Lenkenden nur einen beschränkten Aktionsbereich. Die auf
drahtlosem Wege elektrisch ferngelenkten Fahrzeuge benötigen eine Sende- und Empfangsanlage
und werden deshalb sehr teuer. Bei den zuletzt angeführten Fahrzeugen wird der Aufbau
der Bahn infolge der großen Zahl der Bahnstreifen bzw. Lamellen und der notwendigen.
elektrischen Verbindungsleitungen verhältnismäßig kompliziert und ebenfalls verteuert.
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Die Erfindung wi,11 insbesondere die oben angeführten Nachteile der
bekannten, elektrisch angetriebenen.und mechanisch zwangsweise (z. B. durch Schienen
oder Führungsborde) geführten Spielfahrzeuge dadurch ausgleichen, daß ein elektrisch
angetriebenes Spielfahrzeug mit einer elektromagnetischen, automatisch arbeitenden
Lenkung ausgerüstot ist, die es zum Befahren einer aus nur zwei parallel laufenden,
elektrisch leitenden Bahnstreifen ohne jegliche mechanische Führung befähigt. Durch
diese dem Fahrzeug gegebenen Eigenschaften wird es möglich, die Bahnstreifen vorzugsweise
aus elektrisch leitender, auf einer isolierenden Unterlage aufgebrachten Folie (dabei
kann z. B. der Fußboden unmittelbar als Isolierunterlage dienen) billig herzustellen:
Die Bahn kann somit als Verbrauchsmaterial betrachtet werden. Die Formgebung der
Bahn kann im Gegensatz zu Schienen oder Führungsborden z. B. durch Aufwalzen der
mit Haftmitteln versehenen Streifen mittels einer geeigneten Walze sehr freizügig
gestaltet werden; außerdem ist die Bahn mit ihren flachen, fest anliegenden Streifen
gegen Beschädigungen z. B. bei unachtsamem Betreten weitgehendst unempfindlich.
Bei lern Spielfahrzeug nach der Erfindung übernehmen zwei Schleifkontakte, Rollen
bzw. bei .geeigneter Ausbildung auch gleich die Räder die Stromzuführung zum Elektromotor
des Fahrzeuges; zwei weitere Schleifkontakte, Rollen bzw. aueh weitere Fahrzeugräder,
die nicht in der Spur der Stromversorgungskontakte, normalerweise bei Geradeausfahrt
neben den Stromzuführungsbahnen, gleiten bzw. rollen und dabei stromlos sind, überwachen.
das eventuelle Abweichen des Fahrzeuges von der Streifen- bzw. Folienbahn. Der beim
Abweichen auf eine der Folienbasunen auflaufende Kontakt entnimmt derselben den
für die elektromagnetische Lenkung notwendigen Strom, wobei die Radstellung so beeinflußt
wird, daß das Fahrzeug wieder in die Bahnmitte einlenkt. Die Anordnung entspricht
also einer Straße bzw. Autobahn, auf der sich das Spielfahrzeug durch automatische
Lenkausschläge hält, und durch die es außerdem seine Antriebsenergie bezieht. Das
Spiel wird weiterhin dadurch belebt, daß z. B. die Kurven nur mit einer bestimmten
Maximalgeschwindigkeit, die dem jeweiligen Kurvenradius angemessen ist, durchfahren
werden können, ohne daß das Fahrzeug unter seiner Fliehkraft aus der Bahn geschleudert
wird. »Fahrzeugrennen« mit mehreren Spielfahrzeugen und nebeneinander angeordneten
Bahnen erfordern also Geschicklichkeit und üben das Geschwindigkentsabschätzen des
Spielenden.
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In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand dargestellt, und zwar
zeigt Abb. i die elektrische Schaltskizze eines Spielfahrzeuges, das durch diese
Schaltung befähigt ist, bei der Fortbewegung einer aus zwei elektrisch leitenden
parallel laufenden und gegeneinander isolierten Streifen bestehenden Bahn, die weder
Führungsborde oder ähnliche Spurführungämittel besitzt, zu folgen, Abb. 2 die mechanische
Anordnung der Lenkschleifkontakte, Abb. 3 einen auf Fliehkraft ansprechenden Schalter
zur Fahrtrichtungsanzeige des Spielfahrzeuges, Abb. d. die aus zwei auf einer isolierenden
Unterlage aufgebrachten, elektrisch leitenden, dünnen Folien bestehende Bahn, deren
Einzelstücke leitend miteinander verbunden. werden (z. B. durch Reißnägel), Abb.
5 eine Folienbahnwalze, die es gestattet, über die in Abb. q. gezeigte Möglichkeit
hinaus, die Bahn frei zu formen, indem man mittels dieser Walze die einseitig mit
einem Haftmittel versehenen, leitenden Folienstreifen auf eine isolierende Unterlage
(z. B. den Fußboden) aufwalzt, Abb. 6 .eine Weichenbildung in der Bahn, die ein
wahlweises Befahren des einen oder anderen Weges der Verzweigung durch eine im Spielfahrzeug
vorgesehene Schaltung ermöglicht.
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Abb. i zeigt die elektrische Schaltskizze des Spielfahrzeuges, speziell
eines Spielzeugautos, das durch diese Schaltung in Verbindung mit der durch sie
betätigten Lenkung in der Lage ist, die in Abb. q. bis 6 beschriebene Bahn zu befahren.
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Die beiden Antriebsschleifkon.takte i" und ib führen dem Antriebsmotor
2, der durch einen einstellbaren Widerstand 3 geregelt werden kann, von den beiden
Folienbahnen 4" und q.b den Strom zu. Dabei ist der Abstand der Schleifkontakte
so auf den Abstand der Folien q.a und qb abgestimmt, daß die beiden Schleifkontakte
i. und ib, solange das
Fahrzeug im Rahmen der automatischen Lenkausschläge
kleinere Abweichungen von der Fahrtrichtung macht, immer auf den ihnen zugeordneten
Folienstreifen 4" und 4b bleiben. Der Abstand der beiden Lenkschleifkontakte 5"
und 5b, die ihren Sitz in Fahrtrichtung ein gewisses Stück vor den Vorderrädern
haben, um bei Abweichungen infolge der Hebelverhältnisse frühzeitig die Korrektur
einleiten zu können, ist dagegen so bemessen, daß die Lenkschleifkontakte 5" und
51" wenn das Fahrzeug die vorgegebene Foliembahn einhält, die Folien 4" und 4b nicht
berühren, sondern auf dem isolierten Streifen zwischen ihnen schleifen. Erst beim
Abweichen von der Bahn kommt z. B. der Lenkkontakt 5b mit dem Folienstreifen 4b
in Berührung; dadurch erhält der Lenkmagnet 6b Strom und betätigt die in Abb. 2
dargestellte Lenkung derart, daß das Fahrzeug auf die Bahn zurückgeführt wird. Da
das Ansprechen eines der Lenkmagnete 6" oder 6b die elektrische Spannung an den
Motorklemmen und damit Drehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit vermindern würde, ist,
während beide Lenkmagnete 6" und 6b stromlos sind, der einem dieser Lenkmagnete
gleichwertige Widerstand 7 :dem Motorstromkreis parallel geschältet. Der Stromfluß
durch einen der Lenkmagnete schaltet durch das gleichzeitige Ansprechen der zugehörigen
Relais 8" oder 8b diesen Widerstand 7 aus. Damit ist ein etwa konstanter
Widerstand in dem zum Motorstromkreis parallel geschalteten Lenkstromkreis gewährleistet.
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Die Feldstärke der Lenkmagnete 6" und 6:b .und die Drehzahl des Elektromotors
2 werden durch einen vor den Motor geschalteten, regelbaren elektrischen Widerstand.
aufeinander abgeglichen. Läuft der Motor gegenüber der Feldstärke der Lenkmagnete
zu schnell, so arbeitet die Lenkung zu langsam und zu weich. Das Fahrzeug kann .dabei
aus der Bahn getragen werden. Ist das Umgekehrte der Fall, so arbeitet die Lenkung
zu ruckartig und zu hart, so daß die Bewegung des Fahrzeuges unausgeglichen und
unschön wirkt. Gegebenenfalls läßt sich eine abhängig von der Motordrehzahl automatisch
arbeitende Spannungsregelung der Lenkmagnete anbringen.
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Ein kleiner, auf Fliehkraft .in Kurven -ansprechender Quecksilberschalter
9, der in Abb. 3 näher beschrieben ist, schaltet sinngemäß zum Fahrtrichtungswechsel
eines der kleinen Lämpchen 10, oder iob ein.
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Das Fahrzeug ist mit zwei Stirnlämpchen i i" und iib und einem Rücklicht
12 versehen, die während der Fahrt dauernd brennen.
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Außerdem besitzt das Fahrzeug einen auf Überspannung ansprechenden
Schalter 13, der mit zwei zweipoligen Schaltstellungen ausgestattet ist.
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Stellung A: Die Lenkkontakte 5" und 5b sind sinngemäß mit den Lenkmagneten
6" und 6b verbunden. Stellung A ist im normalen Betrieb eingeschaltet, d. h. bei
normaler Betriebsspannung wird der Schalter durch die überwiegende Federkraft der
Feder 13t in Stellung A gehalten.
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Stellung B: Die Lenkkontakte 5" und 5b sind: von den Lenkmagneten
6" und 6b getrennt. Stellung B bedeutet also, daß die elektromagnetische Lenkung
außer Betrieb ist, d. h. der Schaltermagnet 13, ist so ausgelegt, daß seine Anziehungskraft
bei Überspannung größer als die der Feder rat ist; damit wird der Schalter in Stallung
B gezogen. Die Stellung B wird für die Fahrtrichtungswahl bei einer Verzweigung
benötigt, wie sie in Abb. 6 näher beschrieben ist.
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Abb. 2 zeigt schematisch die Ausbildung und Anordnung der Lenkmagnete
6" und 6b sowie der Lenkschleifkontakte 5" und 5b. Die Lenkmagnete 6" und 6b können
z. B. als Stabmagnete mit Eisenkernen 14a und 14b oder auch als Drehmagnete ausgebildet
werden. Die Längsbewegung der Eisenkerne 14, und 14b, die durch die Magnetkraft
der Elektromagnete 6" oder 6b hervorgerufen werden kann, wird nach Übertragung durch
die Zugstangen 15" und 15b über die Winkelhebel 16" und 16b in eine Schwenkbewegung
der Laufräder 17a und 17b umgesetzt. Eine Spurstange gewährleistet die Parallelität
der Laufräder 17a und 17b, und zugleich betätigt sie einen Hebel i9, der wiederum
die Halterung 2o, in der die beiden Lenkschlefkontakte 5" und 5b untergebracht sind,
quer zur Fahrtrichtung in einer Führung 21 verschieben kann. Durch die Federn 22a
und 22b ist nach Aussetzen der elektromagnetischen Kraft eine Rückführung der Lenkung
in Geradeausfahrstellung gegeben. Diese Anordnung gewährleistet eine Beschränkung
des eingeleiteten Radausschlages auf .die notwendige Größe, da schon beim Verbessern
des Ausschlages die Lenkkontakte zurückgeführt werden, während bei starrer Befestigung
der Lenkkontakte das ganze Fahrzeug erst den entsprechenden Weg zurücklegen müßte,
ehe der elektrische Strom für den arbeitenden Lenkmagnet abgeschaltet wird. Diese
Maßnahme der mit dem Lenkausschlag verstellbaren Lenkschleifkontakte verhindert
ein Aufschaukeln der Lenkausschläge und gewährleistet ein schnell abklingendes Einpendeln
in eine neue Richtung.
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Abb. 3 zeigt den auf Fliehkraft ansprechenden Schalter 9. Er besteht
z. B. aus einem entsprechend der auftretenden Fliehkraft gebogenen, elektrisch leitenden
Röhrchen 23, in :dem ein Quecksilbertropfen 24 untergebracht ist. Die beiden Enden
des Röhrchens sind mit je einem isolierten Stopfen 25" und 25b, der elektrisch leitende
Durchführungen 26" und 26b besitzt, verschlossen. Das Röhrchen ist -quer zur Fahrtrichtung
so im Fahrzeug untergebracht, daß beim Einsetzen von Radialbeschleunigungen, wie
sie bei Kurvenfahrt auftreten, der Quecksilbertropfen unter Einfluß der Fliehkraft
entgegen der leichten Steigung des Röhrchens auf das dem Kurvenmittelpunkt abgewandte
Röhrchenende hinwandert und dort die elektrische Verbindung zwischen dem Röhrchen
23 und der Durchführung 26" oder 26b schließt und damit einen sinngemäß angebrachten
Winker bzw. :ein Lämpchen betätigt.
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Abb.4 zeigt das Beispiel einer Folienbahn. Sie besteht aus den elektrisch
leitenden Folien 4a und 4b (z. B. Aluminiumfolien von o,oi bis o,o2 mm Stärke),
die auf eine isolierende Unterlage 27 (z. B.
Pappstreifen) geklebt
sind. Diese Streifen lassen sich als Geraden- und Kwrvenstücke z. B. durch Reißbrettstifte
28 mechanisch und elektrisch miteinander verbinden.
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Abb. 5 zeigt eine Foliernbahn 4" und 4b, die durch eine Walze 29 ausgelegt
wird. Diese Walze gestattet es, die Bahn noch freizügiger und schneller auszulegen.
Dabei sind,die verwendeten elektrisch leitenden Foliens.treifen 4" und 4b auf ihrer
Unterseite mit Klebstoff versehen und werden innerhalb der Walze als Rollen
30. und 30b mitgeführt. Die voneinander unabhängig rollenden Gummiwalzen
31Q und 3 i b übernehmen dabei das Andrücken und Festkleben der abrollenden Bahn
auf die Unterlage.
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Die Gummiräder 32Q und 32b sind schwenkbar angeordnet. Die Paralleleinstellung
der beiden Räder wird durch eine Spurstange 33 gewährleistet. Der Ausschlag der
Räder ist durch den Anschlag der Spurstange 33 am Gehäuse der Walze begrenzt, derart,
daß der kleinstmögliche auszulegende Kurvenradius der Bahn 4" und 4b dem
engsten Kurvenradius des Fahrzeuges, der durch den Ausschlag seiner Räder 17Q und
17b gegeben ist, entspricht. Am Ende des Walzengehäuses ist eine Schneide 34 angebracht,
die bei Kippen der Walze ein Abtrennen der Folien-bahn ermöglicht. Diese Walze gestattet
es, die Bahn bis auif minianal nicht unterschreitbare Kurvenradien willkürlich auszulegen
und so z. B. auf deri Fußboden aufzuwalzen. Die Bahn kann dabei als Verbrauchsmaterial
angesehen werden, d. h. nach dem Spiel kann sie abgezogen und entfernt werden.
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Abb. 6 zeigt eine Folienbahnanordnung mit einer Abzweigung. Dabei
ist es erforderlich, die geradlinige Bahn in den Folienstreifen zu unterbrechen
und der Kurvenbahn, die durchlawfendken Folienstreifen 4, und 4b zu belassen,
ohne jedoch die elektrische Verbindung zwischen den. Streifen 4" und 4ä bzw. 4b
und 4b' zu unterbrechen. Wird nun der in Abb. i beschriebene überspannungsschalter
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durch Erhöhen der Betriebsspannung in Stellung B gebracht, d. h. die elektromagnetische
Steuerung ist außer Betrieb, so wird das Fahrzeug durch die erhöhte Spannung unter
gesteigerter Geschwindigkeit geradeaus fahren, da die Räder gemäß der Beschreibung
von Abb. i und 2 durch eine Rückstellkraft (Federkraft) in Geradeausfahrt gehalten
werden. Nach Passieren der Verzweigung wird die Betriebsspannung, z. B. durch Loslassen
eines Druckknopfes, der wiederum einen elektrischen Widerstand in den. Stromkreis
schaltet, .normalisiert, und das Fahrzeug steuert sich wieder automatisch, nachdem
der Schalter r3 durch Federkraft in Stellung A zurückgezogen wurde. Wird hingegen
vor der Verzweigung die normale Spannung beibehalten, so wird das Fahrzeug der Kurvenbahn
folgen. Damit ist ein wahlweises Befahren der Geraden- bzw. der Kurvenbahn möglich.