EP0873165A1

EP0873165A1 - Spielzeugbahn und verfahren zur herstellung einer spielzeugbahn

Info

Publication number: EP0873165A1
Application number: EP96946095A
Authority: EP
Inventors: Michael Klein; Christine Klein
Original assignee: Manetico Spielwarenhandel GmbH
Current assignee: Manetico Spielwarenhandel GmbH
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1998-10-28
Also published as: DE19547616C1; WO1997022392A1

Abstract

Spielzeugbahn sowie Verfahren zur Herstellung einer Spielzeugbahn mit einem längs einer Schiene (13) geführten Fahrzeug (14), das ein Schienengegenstück (12) zur Herstellung eines Schieneneingriffs mit der Schiene (13) aufweist, wobei das Schienengegenstück (12) und die Schiene (13) zusammen eine Horizontalführungseinrichtung (31) und eine Vertikalführungseinrichtung (30) bilden und zur Ausbildung der Vertikalführungseinrichtung (30) sowohl das Schienengegenstück (12) als auch die Schiene (13) jeweils eine Magneteinrichtung (22, 23) mit übereinstimmender Magnetisierung aufweisen, derart, daß zwischen dem Fahrzeug (14) und der Schiene (13) ein horizontaler, magnetisch erzeugter Luftspalt (Lh) ausgebildet wird.

Description

SPIELZEUGBAHN UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER

SPIELZEUGBAHN

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spielzeugbahn mit ei¬ nem längs einer Schiene geführten Fahrzeug, das ein Schienen- gegenstück zur Herstellung eines Schieneneingriffs mit der Schiene aufweist, wobei das Schienengegenstück und die Schiene zusammen eine Horizontalführungseinrichtung und eine Vertikal¬ führungseinrichtung bilden. Darüber hinaus betrifft die vor¬ liegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derar¬ tigen Spielzeugbahn.

Spielzeugbahnen der vorgenannten Art sind in vielfältigen Aus- führungsformen bekannt. Grundsätzlich unterscheiden sich die bekannten Spielzeugbahnen dahingehend, daß zum einen Spiel¬ zeugbahnen mit einem Eigenantrieb des längs der Schiene ge¬ führten Fahrzeuges bekannt sind; zum anderen gibt es Spiel¬ zeugbahnen, bei denen das Fahrzeug über keinen derartigen Ei- genantrieb verfügt und daher vom Spielenden selbst kontinuier¬ lich oder zumindest zur Bereitstellung eines Potentialantriebs (beispielsweise durch Aufziehen oder durch Anordnung in einem erhöhten Bahnpunkt der Spielzeugbahn) angetrieben werden muß.

Gemeinsam ist den bekannten Spielzeugbahnen, daß die als Fahr- spur für das Fahrzeug verwendete Schiene sowohl eine Horizon¬ talführung als auch eine Vertikalführung des Fahrzeuges ermög¬ lichen muß. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Schienengegen¬ stück, das beispielsweise bei einer antriebslosen Holzeisen- bahn oder auch einer mit einem Elektroantrieb versehenen elek- trischen Eisenbahn als ein mit Rädern versehenes Fahrwerk aus¬ gebildet ist, in Eingriff mit der entsprechend profilierten Schiene kommt. So dienen beispielsweise bei einer bekannten Holzeisenbahn zur führenden Aufnahme der Fahrzeugräder in der Schiene vorgesehene Längsnuten zur Erzielung einer Vertikal¬ führung mittels eines Kontaktes zwischen den Rädern und dem Nutgrund und zur Erzielung einer Horizontalführung mittels ei¬ nes Kontaktes der Räder mit den beidseitig der Räder angeord¬ neten Nutflanken.

Aus dieser kontaktbehafteten Führung des Fahrzeugs auf der Schiene sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung ergeben sich beim Vortrieb des Fahrzeugs entsprechend große Reibungsverluste, die durch eine entsprechend hohe Antriebs¬ leistung beim Vortrieb kompensiert werden müssen. Bei an- triebslosen Fahrzeugen, hier beispielsweise bei der bekannten Holzeisenbahn, führt dies dazu, daß das Fahrzeug kontinuier- lieh vom Spielenden geschoben oder gezogen werden muß. Bei der bekannten elektrischen Eisenbahn führt dies zu einer relativ hohen Leistungsaufnahme des Fahrzeugs und zu einer relativ ho¬ hen Geräuschentwicklung beim Betrieb der Spielzeugbahn.

Darüber hinaus ermöglicht die bekannte Art der kontaktbehafte- ten Führung des Fahrzeugs auf einer Schiene lediglich die teilweise seit Jar.rzehnten bekannten Ausführungen von Spiel- z igbahnen, die de::. Spielenden wenig Neues bieten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ξpielzeugbahn zu schaffen, die einen Antrieb mit minima- lem Energieaufwand und darüber hinaus ein neues Spielerlebnis ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Spielzeugbahn mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelös-

Die erfindungsgemäße Spielzeugbahn weist zur Ausbildung der Vertikalführungseinrichtung sowohl am Schienengegenstück als auch an der Schiene jeweils eine Magneteinrichtung mit über¬ einstimmender Magnetisierung auf, derart, daß zwischen dem Fahrzeug und der Schiene ein horizontaler, magnetisch erzeug¬ ter Luftspalt ausgebildet wird. Im Unterschied zu den bekannten Spielzeugbahnen erfolgt daher die Vertikalführung bei der erfindungsgemäßen Spielzeugbahn kontaktlos. Zur Einstellung und Aufrechterhaltung des Luft- spaltes werden abstoßend wirkende Magnetkräfte gegenüberlie- gend angeordneter magnetischer Polzonen mit übereinstimmender Magnetisierung genutzt. Die erfindungsgemaße Spielzeugbahn er¬ möglicht durch die Reduzierung der kontaktbehafteten Führung auf die Horizontalebene einen im Vergleich zu den bekannten Spielzeugbahnen wesentlich reibungsverminderten Vortrieb. Da- her benötigt die erfindungsgemaße Spielzeugbahn zum Vortrieb auch nur eine gegenüber den bekannten Spielzeugbahnen vermin¬ derte Antriebsleistung zur Erzielung desselben Antriebseffek- tes. Betreffend eine antriebslose Ausführung des Fahrzeugs be¬ deutet dies, daß das Fahrzeug aufgrund eines Antriebsimpulses, beispielsweise durch kurzzeitiges Anschieben, eine vergleichs¬ weise längere Fahrstrecke zurücklegt, oder daß geringere An^¬ triebskräfte erforderlich εind, um eine kontinuierliche Vor¬ wärtsbewegung des Fahrzeuges zu ermöglichen. Betreffend eine mit einem Eigenantrieb versehenden Ausführung des Fahrzeugs bedeutet dies, daß der Eigenantrieb, beispielsweise ein Elek¬ tromotor, mit vergleichsweise geringerer Leistung zur Erzie¬ lung desselben Vortriebeffekts betrieben werden kann.

Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Spielzeugbahn mit dem magnetisch erzeugten Luftspalt zwischen der Schiene und dem Fahrzeug bzw. dem Schienengegenstück des Fahrzeugs einen schwebebahnartigen Fahrbetrieb und somit ein bei den be¬ kannten Spielzeugbahnen nicht mögliches Spielerlebnis.

Eine Verstärkung der vorbeschriebenen, durch die erfindungsge¬ mäße Spielzeugbahn erzielbaren Vorteile läßt sich erreichen, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform auch zur Ausbil^¬ dung der Horizontalführungseinrichtung sowohl am Schienenge¬ genstück als auch an der Schiene jeweils eine Magneteinrich¬ tung vorgesehen wird, die mindestens zwei jeweils übereinstim¬ mend magnetisierte Magnetpolpaarungen bilden, derart, daß zwi- sehen dem Fahrzeug und der Schiene zwei vertikale, magnetisch erzeugte Luftspalte ausgebildet werden. Zum einen wird hierdurch erreicht, daß ein völlig kontaktloser Vortrieb bzw. eine völlig kontaktlose Führung des Fahrzeugs längs der Schiene möglich wird. Zum anderen wird auf diese Art und Weise tatsächlich erstmals eine Übertragung des an sich vom Grundsatz her bekannten Schwebebahnprinzips auf den Spiel¬ zeugbereich möglich.

Eine besonders einfache Ausführung der Spielzeugbahn wird mög¬ lich, wenn die Magnetisierungen als auf oder in dem Schienen- gegenstück und der Schiene angeordnete Dauermagnete ausgebil- det sind. Diese Art der Ausführung macht insbesondere eine konventionelle Herstellung der Spielzeugbahn möglich, bei der diskret ausgebildete Dauermagnete in die hierfür vorgerichte¬ ten Ξchienengegenstücke bzw. Schienen eingesetzt werden.

Eine Alternative zur vorgenannten Ausführungsform der Spiel- zeugbahn besteht darin, die Magneteinrichtungen als auf oder in dem Schienengegenstück und der Schiene angeordnete Strom¬ leiter auszubilden.

Eine weitere Ausführungsform der Spielzeugbahn, die besondere Vorteile hinsichtlich einer kostengünstigen Herstellung eröff- net, besteht darin, die Magneteinrichtungen als auf einem Trä¬ germaterial des Schienengegenstücks und der Schiene zumindest abschnittsweise angeordnete Kunststofflagen mit zumindest be¬ reichsweise ausgebildeten Polzonen auszubilden. Diese Art der Ausführung ermöglicht nämlich die Herstellung der Magnetein- richtungen aus einem sogenannten "Compound-Material" , in dem in einem Kunststoffmaterial eingebettet magnetisierbare Parti¬ kel vorhanden sind, die entsprechend vorbestimmter Polzonen ausrichtbar sind und als Kunststoffläge mit dem Trägermaterial des Schienengeger icks und der Schiene verbindbar sind. Der- artige, mit magnt ..sehen Polzonen versehene Kunststofflagen sind beliebig formbar und eröffnen daher im Gegensatz zu den diskret ausgebildeten, konventionellen Dauermagneten unbe¬ schränkte Gestaltungsmöglichkeiten. Zudem sind derartige Kunststofflagen kostengünstig in vorbestimmter Form im Extru- sionsverfahren herstellbar, also in demselben Verfahren, mit dem auch die Schienengegenstücke und Schienen herstellbar sind .

Die vorbeschriebene Herstellungsart der Magneteinrichtungen eröffnet darüber hinaus die Möglichkeit, eine Spielzeugbahn mit Schienengegenstücken und Schienen herzustellen, die aus Kunststoff gebildet sind, mit zumindest bereichsweise ausge¬ bildeten Polzonen zur Ausbildung der Magneteinrichtungen in den bei einem Schieneneingriff einander zugewandten Oberflä¬ chen.

Bei einer derartigen Ausführung der Spielzeugbahn wird die Herstellung der Schienengegenstücke und Schienen einerseits und der damit verbundenen Magneteinrichtungen andererseits als gemeinsame Einheit möglich.

Eine weitere Anpassung an das reale Fahrverhalten und die tatsächlichen technischen Funktionen einer "Großschwebebahn" läßt sich erreichen, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform eine zwischen dem Schienengegenstück und der Schiene wirksame magnetische Bremseinrichtung vorgesehen wird. Darüber hinaus wird mittels dieser Ausführungsform auch der vorteilhafte Ef¬ fekt erreicht, daß selbst zur Erzielung einer Bremswirkung auf eine kontaktbehaftete Führung verzichtet werden kann.

Eine mögliche Ausführungsform der magnetischen Bremseinrich- tung besteht darin, daß in einer gegenüberliegenden Positio¬ nierung sowohl in der Schiene als auch im Schienengegenstück jeweils mindestens ein Bremsmagnet angeordnet ist, wobei die Bremsmagnete unterschiedliche Polungen aufweisen und der Pol- abstand mittels einer ZuStelleinrichtung veränderbar ist.

Eine technisch leicht realisierbare und effektive ZuStellein¬ richtung läßt sich realisieren, wenn die ZuStelleinrichtung eine auf einen Bremsmagneten wirkende elektrische Leiterspule aufweist.

Unabhängig von der besonderen Art der Ausführung der Zustell- einrichtung ist es vorteilhaft, wenn diese mittels eines am Fahrzeug angeordneten Empfängers einer berührungslosen Fernbe- dienungseinrichtung beeinflußbar ist. Um auch bei einer mit einem Eigenantrieb versehenen Ausführung des Fahrzeugs eine kontaktlose Führung des Fahrzeugs bzw. des Schienengegenstücks längs der Schiene zu ermöglichen, kann das Fahrzeug mit einer Rückstoßantriebseinrichtung versehen sein. Mit dem Begriff "Ruckstoßantriebseinrichtung" soll hier jegli¬ che Art des Antriebs bezeichnet werden, bei der die Antriebs¬ kraft durch Abstoßen oder Ausstoßen einer Masse relativ zum Fahrzeug erzeugt wird.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Rückstoß- antriebseinriehtung als eine Propellerantriebseinrichtung aus¬ gebildet ist, die mit dem Fahrzeug verbunden ist.

Unabhängig von der Art der Ausbildung der Ruckstoßantriebsein¬ richtung ist es vorteilhaft, wenn diese als mit dem Fahrzeug verbindbares Antriebsmodul ausgebildet ist.

Um eine Veränderung der Antriebsleistung und der daraus resul¬ tierenden Vortriebsgeschwindigkeit des Fahrzeuges während des Betriebs zu ermöglichen, erweist es sich als besonders vor¬ teilhaft, wenn das Fahrzeug mit einem Empfänger einer berüh- rungslosen Fernbedienungseinrichtung versehen ist, der auf eine elektrisch betätigbare Versteileinrichtung zur Verände¬ rung der Antriebsleistung der Ruckstoßantriebseinrichtung wirkt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur kostengünstigen Herstellung einer vorstehend beschriebenen Spielzeugbahn vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Kunststoffmate^¬ rial unter Zusatz von magnetisierbaren Partikeln in einem Ex- trusionsverfahren zu einem Kunststoffsträng verarbeitet und der Kunststoffstrang in erweichtem Zustand zur Ausbildung von Polzonen durch Ausrichtung der magnetisierbaren Partikel zu¬ mindest abschnittsweise mit einer Magnetisierungseinrichtung beaufschlagt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit die Herstel¬ lung von Schienengegenstücken und Schienen, ohne konventio¬ nelle, diskret ausgebildete Dauermagnete verwenden zu müssen.

Gemäß einer ersten Variante kann der Kunststoffsträng zur Aus- bildung des Schienengegenstücks und/oder der Schiene als

Kunststoffläge zumindest abschnittsweise auf ein Trägermate¬ rial aufgebracht werden.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der Kunststoff- strang zur Ausbildung des Schienengegenstücks und/oder der Schiene mit dem Querschnittsprofil des Schienengegenstücks und/oder der Schiene extrudiert werden, so daß das Schienenge- genstück bzw. die Schiene zusammen mit den Magneteinrichtungen als Einheit herstellbar sind.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Spielzeugbahn sowie das erfindungsgemaße Verfahren zur Herstellung einer Spielzeugbahn anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Bahnabschnitt einer Spielzeugbahn mit ei¬ nem mittels mehrerer Schienengegenstücke längs einer Schiene geführten Fahrzeug;

Fig. 2 eine Ausführungsform der Schiene und eines

Schienengegenstücks in einer Querschnittdarstel- lung;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Schiene und des Schienengegenstücks in einer Querschnittdarstel- lung;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer Schiene und eines Schienengegenstücks in einer Querschnitt¬ darstellung;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Schiene und des Schienengegenstücks in einer Querschnittdarstel¬ lung;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der Schiene und des Schienengegenstücks in einer Querschnittdarstel- lung;

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Schiene und des Schienengegenstücks in einer Querschnittdarstel- lung;

Fig. 8 noch eine weitere Ausführungsform der Schiene und des Schienengegenstücks in einer Quer- schnittdar tellung.

Fig. 1 zeigt einen Bahnabschnitt 10 einer Spielzeugbahn 11 mit einem mittels Ξchienengegenstücken 12 längs einer Schiene 13 geführten Fahrzeug 14.

Der in Fig. 1 dargestellte Bahnabschnitt 10 zeigt beispielhaft eine als Kurvenstück ausgeführte Schiene 13. Um das bei diesem Ausführungsbeispiel in sich starr ausgebildete Fahrzeug 14 mittels der Schienengegenstücke 12 längsgeführt zur Schiene 13 bewegen zu können, ist das Fahrzeug 14 mit mehreren, relativ zu einem Fahrzeugaufbau 15 bewegbaren Schienengegenstücken 12 versehen. Die bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei¬ spiel insgesamt drei am Fahrzeugaufbau 15 vorgesehenen Schie- nengegenstücke 12 sind zum Teil, nämlich die beiden äußeren Schienengegenstücke 12, schwenkbeweglich am Fahrzeugaufbau 15 befestigt, und zum anderen Teil, nämlich hier das mittlere Schienengegenstück 12, guer verschiebbar am Fahrzeugaufbau 15 befestigt.

Zur Erläuterung des Zusammenwirkens der Schienengegenstücke 12 und der Schiene 13 sowie zur Erläuterung der Funktionsweise der Spielzeugbahn 11 ins ;amt dienen die nachfolgenden Figu¬ ren.

Fig. 2 zeigt die im wesentlichen im Querschnitt rechteckformig ausgebildete Schiene 13 und ein U-förmig ausgebildetes Schie¬ nengegenstück 12, das eine Basis 16 mit zwei daran ansetzenden Schenkeln 17, 18 aufweist, die seitlich um die Schiene 13 greifen und im wesentlichen parallel zu Schienenseiten 19, 20 angeordnet sind. An einer Unterseite 21 der Basis 16 ist ein Dauermagnet 22 an¬ geordnet, der sich gegenüberliegend einem weiteren Dauermagne¬ ten 23 befindet, welcher an einer Oberseite 24 der Schiene 13 angeordnet ist. Beide Dauermagnete 22, 23 weisen eine magneti- sehe Polung nach Art eines Stabmagnets auf, wobei die Dauerma¬ gnete 22, 23 so angeordnet sind, daß sich gleichnamige Pole gegenüberliegen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbei¬ spiel befinden sich die magnetischen Nordpole einander gegen¬ überliegend und die magnetischen Südpole demzufolge voneinan- der abgewandt.

Die vorstehend beschriebene, in Fig. 2 dargestellte Relativan¬ ordnung der Dauermagnete 22, 23 hat zur Folge, daß einander abstoßende Magnetkräfte M_ab entstehen, die entgegengesetzt ei¬ ner über das Schienengegenstück 12 auf die Schiene 13 wirken- den Gewichtskraft G zur Ausbildung eines horizontalen Luft¬ spaltes L_h zwischen dem Schienengegenstück 12 und der Schiene 13 bzw. den einander zugewandten Oberflächen der Dauermagnete 22, 23 führen.

Darüber hinaus sind bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel Dauermagnetpaarungen 25 und 26 mit Dauermagneten 27 und 28 vorgesehen, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei jeweils der Dauermagnet 27 an einer Innenseite 29 des Schenkels 17 und der Dauermagnet 28 an der Schienenseite 19 bzw. 20 der Schiene 13 angeordnet ist. Auch die Dauerma- gnete 27, 28 sind bezüglich ihrer magnetischen Polung so ange¬ ordnet, daß gleichnamige Pole, hier ebenfalls die Nordpole, einander gegenüberliegend angeordnet sind und somit auch in horizontaler Richtung einander abstoßende Magnetkräfte M_ab er¬ zeugt werden. Da sich die in der Horizontalebene wirkenden Kräfte M_ab gegenseitig aufheben, ist eine relative Zentrierung des Schienengegenstücks 12 gegenüber der Schiene 13 mit Aus¬ bildung gleich bemessener vertikaler Luftspalte L_v zwischen jeweils einer Innenseite 29 des Schienengegenstücks 12 und ei¬ ner Schienenseite 19 bzw. 20 der Schiene 13 bzw. den einander zugewandten Oberflächen der Dauermagneten 27, 28 die Folge.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, bilden die einander ge- genüberliegend angeordneten Dauermagnete 22 und 23 eine Verti¬ kalführungseinrichtung 30 mit Ausbildung eines horizontalen Luftspalts L_h und die Dauermagnetpaarungen 25, 26 eine Hori¬ zontalführungseinrichtung 31 mit Ausbildung zweier paralleler vertikaler Luftspalte L_w . Insgesamt führt dies dazu, daß, wie im übrigen auch aus der Fig. 2 deutlich zu ersehen ist, eine definierte Relativanordnung zwischen dem Schienengegenstück 12 und der Schiene 13 ohne jeden Körperkontakt erreicht wird. Das Ergebnis ist eine räumlich definierte, schwebende Anordnung des Schienengegenstücks 12 auf der Schiene 13.

Eine Zusammenschau der Fig. 1 und 2 macht deutlich, daß bei entsprechender Dimensionierung der durch die Dauermagnete 22, 23 erzeugten Magnetkräfte M_ab, die zu einer Kompensation der aus dem Fahrzeugaufbau 15 und den Schienengegenstücken 12 re- sultierenden Gewichtskraft führt, eine insgesamt berührungs- lose, in einem definierten Schwebezustand geführte Relativan¬ ordnung des Fahrzeugs 14 auf der Schiene 13 gegeben ist.

Fig. 3 zeigt in einer alternativen Ausführungsform eine Schiene 32 und ein Schienengegenstück 33, die hinsichtlich ih- rer Querschnittsgeometrie mit dem in Fig. 2 dargestellten Schienengegenstück 12 und der Schiene 13 übereinstimmen. Im Unterschied zur Fig. 2 sind jedoch zur Ausbildung der Verti¬ kalführungseinrichtung 30 und der Horizontalführungseinrich- tung 31 keine Dauermagnete sondern stromdurchflossene Leiter- spulen 34 bis 39 vorgesehen, die paarweise zusammengefaßt zur Erzeugung der in Fig. 2 dargestellten, abstoßenden Magnet¬ kräfte M_ab verwendet werden. Dabei macht man sich den Effekt zunutze, daß stromdurchflossene Leiter ein Magnetfeld ausbil¬ den.

Im einzelnen ist bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungs- form die Vertikalführungseinrichtung 30 durch die wechselsin¬ nig stromdurchflossenen, einander gegenüberliegend in der Un¬ terseite 21 des Schienengegenstücks 33 und der Oberseite 24 der Schiene 32 angeordneten Leiterspulen 34 bzw. 35 gebildet, die bei der in Fig. 3 angegebenen Stromrichtung ein Magnetfeld mit der ebenfalls angegebenen Magnetpolung ausbilden. Somit liegen sich auch bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungs- form zwei gleichnamige Magnetpole, nämlich hier Südpole, ge^¬ genüber, die die bereits unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläuter¬ ten, abstoßenden Magnetkräfte M_ab ausbilden. Die Folge ist auch hier, daß sich entgegen der Wirkung der Gewichtskraft G zwischen der Unterseite 21 des Schienengegenstücks 33 und der Oberseite 24 der Schiene 32 ein horizontaler Luftspalt L_h aus^¬ bildet.

Analog zu den Ausführungen betreffend die Dauermagnetpaarungen 25, 26 der Ausführungsform gemäß Fig. 2 werden durch die paar¬ weise zugeordnete, gegenüberliegende Anordnung der Leiterspu¬ len 36 und 37 bzw. 38 und 39 zwischen den Innenseiten 29 des Schienengegenstücks 33 und der jeweils zugeordneten Schienen¬ seite 19 bzw. 20 der Schiene 32 vertikale Luftspalte L_v ausge- bildet.

Wie aus der Darεtellung gemäß Fig. 3 deutlich wird, ermöglicht die Ausbildung der Magneteinrichtungen als Leiterspulen 34 bis

39 eine einfache Integration oder auch Einbettung der Magnet¬ einrichtungen in das Material der Schiene 32 und des Schienen- gegenstücks 33, so daß eine versenkte oder bündige Anordnung der Magneteinrichtungen relativ einfach möglich ist.

Fig. 4 zeigt eine hinsichtlich der Ausbildung der Magnetein¬ richtungen als Dauermagnete Fig. 2 entsprechende Ausführungs¬ form mit einer Schiene 49 und einem Schienengegenstück 50, wo- bei es εich allerdings bei den hier verwendeten Dauermagneten

40 biε 45 nicht um standardisierte, konventionell ausgebil¬ dete, diskrete Dauermagnete in Form der in Fig. 2 dargestell¬ ten Dauermagnete 22, 23 und 27, 28 handelt, sondern vielmehr um in einem Kunststoffmaterial 52 einer Kunststoffläge 46, 47 inhärent ausgebildete Dauermagnete 40 bis 45. Hinsichtlich ih¬ rer Anordnung und Wirkungen stimmen die in Fig. 4 dargestell¬ ten Dauermagnete 40 bis 45 mit den in Fig. 2 dargestellten Dauermagneten 22, 23 und 27, 28 überein, so daß bezüglich Fig. 4 hierzu keine weiteren Ausführungen gemacht werden.

Die in Fig. 4 dargestellten Kunststofflagen 46, 47 bestehen aus einem Compound-Material aus dem Kunststoffmaterial 52, beispielsweise einem Thermoplast, und darin enthaltenen magne¬ tisierbaren Partikeln, beispielsweise Ferritpartikeln 48. Die Wahl eines thermoplastischen Werkstoffs als Kunststoffmaterial 52 ermöglicht die Herstellung der in Fig. 4 dargestellten Kunststofflagen 46, 47 in einem Extrusionsverfahren. Nach Aus¬ gabe des Kunststoffmaterials 52 aus der Extrusionsvorrichtung befindet sich dieses in einem weichen bis teigigen Zustand mit den darin statistisch verteilt angeordneten Ferritpartikeln 48. Wenn das Kunststoffmaterial 52 in diesem Zustand längs ei- ner Magnetisierungseinrichtung geführt wird, erfolgt im Ein¬ flußbereich der Magnetisierungseinrichtung eine magnetische Ausrichtung der Ferritpartikel 48, εo daß in definierten Zonen die in Fig. 4 dargestellten Dauermagnete 40 bis 45 mit ent¬ sprechender Nord/Süd-Polung ausgebildet werden.

Die in Fig. 4 dargestellten Kunststofflagen 46, 47 können in einer Form extrudiert werden, daß sie auf einem die Form der Schiene 49 bzw. des Schienengegenstücks 50 definierenden Trä¬ germaterial 51 flächig, also etwa durch ein Klebeverfahren, aufgebracht werden können.

Abweichend von der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist es auch möglich, zur Ausbildung der Schiene 49 bzw. des Schie¬ nengegenstücks 50 auf ein gesondertes Trägermaterial 51 zu verzichten und die Schiene bzw. das Schienengegenstück insge¬ samt aus dem Kunststoffmaterial 52 mit den darin inhärent aus- gebildeten Dauermagneten 40 bis 45 auszubilden.

Neben der vorstehend vorgeschlagenen Verarbeitung des Com- pound-Materials im Extrusionsverfahren ist etwa auch eine Ver¬ arbeitung im Spritzgießverfahren oder Kalandrierverfahren mög^¬ lich, um eine Herstellung definierter Polzonen in einem ge- formten Kunststoffmaterial zu ermöglichen. Das gilt sowohl für die Ausbildung von Kunststofflagen als auch für die Ausbildung der gesamten Schiene und des gesamten Schienengegenstücks.

Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei Beispiele für weitere mögliche Ausführungsformen der Schiene und des Schienengegenstücks. So zeigt die Fig. 5 eine Schiene 53 mit einem Schienengegenstück 54, wobei das Schienengegenstück 54 ähnlich wie die in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellten Schienengegenstücke 12, 33 und 50 zur Verbindung mit einem oberhalb der Schiene 13, 32 bzw. 49 angeordneten Fahrzeugaufbau 15 (Fig. 1) dient. Im Unter¬ schied zu der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform weist das Trägermaterial 51 der Schiene 53 keine rechteckförmige, sondern eher eine treppenförmige Ausbildung mit einer dement¬ sprechend gestalteten Kunststoffläge 55 auf. Entsprechend der Kunststoffläge 55 ist auch eine mit dem Trägermaterial 51 des Schienengegenstücks 54 verbundene Kunststoffläge 56 treppen- förmig ausgestaltet, und die Kunststofflagen 55, 56 weisen ne¬ ben den bereits unter Bezugnahme auf Fig. 4 erwähnten Dauerma¬ gneten 40 bis 45 jeweils zwei weitere Dauermagnete 57, 58 bzw. 59, 60 auf. Hierdurch werden, wie aus Fig. 5 ersichtlich, in den beiden Randbereichen der Schiene 53 und des Schienengegen- Stücks 54 jeweils eine weitere Dauermagnetpaarung 95, 96 ge¬ bildet, die entsprechend der horizontalen Anordnung der Dauer¬ magnete 57 bis 60 ebenfalls horizontale Luftspalte L_v bilden. Die Dauermagnete 57 bis 60 dienen somit ebenfalls zur Ausbil¬ dung der Vertikalführungseinrichtung und unterstützen damit die Wirkung der Dauermagnete 40, 41, so daß bei der Ausfüh¬ rungsform gemäß Fig. 5 insgesamt eine höhere Gewichtskraft kompensiert werden kann als bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4.

Fig. 6 zeigt eine von den vorhergehend dargestellten Ausfüh- rungsformen grundsätzlich abweichende Ausführungsform mit ei¬ ner Schiene 61 und einem Schienengegenstück 62, das zur Ver¬ bindung mit einem unterhalb der Schiene 61 angeordneten Fahr¬ zeug 14 dient. Die in Fig. 6 dargestellte Relativanordnung der Schiene 61 zum Schienengegenstück 62 ermöglicht eine hängende Anordnung des Fahrzeugs 14. Hierzu ist das Schienengegenstück 62 im wesentlichen U-förmig mit einer Basis 63 und seitlich daran ansetzenden Schenkeln 64 ausgebildet, die an ihren Enden sich parallel zur Basis 63 erstreckende Tragflansche 65 auf¬ weisen. Bei der in Fig. 6 beispielhaft dargestellten Ausfüh- rung sind zur Ausbildung einer Vertikalführungseinrichtung 66 und einer Horizontalführungseinrichtung 67 Dauermagnete 68 bis

71 gewählt, die jeweils sowohl einen Vertikalführungsbereich

72 als auch einen Horizontalführungsbereich 73 aufweisen, wo- durch sowohl die Vertikalführungseinrichtung 66 als auch die Horizontalführungseinrichtung 67 durch ein und dieselbe Dauer¬ magnetpaarung 68, 70 bzw. 69, 71 realisierbar sind. Durch die in Fig. 6 dargestellte rechtwinklige Ausführung der Dauerma- gnete 68 bis 71 dient jede Dauermagnetpaarung sowohl zur Aus¬ bildung eines vertikalen Luftspaltes L_v als auch zur Ausbil¬ dung eines horizontalen Luftspaltes L_h, die als Resultat der magnetischen Wechselwirkungen bereits anhand der vorhergehen¬ den Figuren ausführlich erläutert wurden.

Obwohl bei der Ausführung gemäß Fig. 6 diskret ausgebildete Dauermagnete 68 bis 71 zur Realisierung der Vertikalführungs¬ einrichtung 66 bzw. der Horizontalführungseinrichtung 67 vor¬ geschlagen sind, können natürlich auch hier entsprechend den Fig. 3 bis 5 abweichend hiervon ausgebildete Magneteinrich- tungen zum Einsatz kommen.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform mit einer hinsichtlich ihrer Ausgestaltung mit Fig. 2 übereinstimmenden Ausbildung der Ver¬ tikalführungseinrichtung 30 und der Horizontalführungseinrich¬ tung 31 aus einander gegenüberliegend angeordneten Dauermagne- ten 22, 23 für die Vertikalführungseinrichtung 30 und einander gegenüberliegend angeordneten Dauermagneten 27, 28 für die Ho¬ rizontalführungseinrichtung 31.

Abweichend von der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist gemäß Fig. 7 eine magnetische Bremseinrichtung 74 vorgesehen. Die Bremseinrichtung 74 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus zwei jeweils im Randbereich einer Schiene 75 angeordneten stationären Bremsmagneten 76, 77 und zwei jeweils im Randbe¬ reich eines Schienengegenstücks 78 angeordneten, über eine Zu- stelleinrichtung 79 in ihrem Abstand a zu den Bremsmagneten 76, 77 verstellbaren Bremsmagneten 80, 81.

Im Gegensatz zu den einander zugeordneten Dauermagneten 22, 23 und 27, 28 der Vertikalführungseinrichtung 30 und der Horizon¬ talführungseinrichtung 31 sind die einander zugeordneten Bremsmagnete 80 und 76 sowie 81 und 77 derart angeordnet, daß sich ungleichnamige Pole einander gegenüberliegen und demzu¬ folge bei ausreichend geringem Abstand a zwischen den Bremsma- gneten 80 und 76 bzw. 81 und 77 eine anziehende Magnetkraft M_anz erzeugt wird, die einen Kraftschluß zwischen dem Schie¬ nengegenstück 78 und der Schiene 75 bewirkt. Somit wirkt die anziehende Magnetkraft M_anz einer in Richtung der Schienen- längserstreckung gerichteten Vortriebskraft entgegen, so daß eine Bremswirkung erzielbar ist. Durch die ZuStelleinrichtung 79 kann infolge einer Änderung des Abstandes a zwischen den Bremsmagneten 80, 76 bzw. 81, 77 die Bremswirkung dosiert wer¬ den. Um auch beim Bremsvorgang eine kontaktlose Relativanord- nung des Schienengegenstücks 78 zur Schiene 75 zu ermöglichen, ist für die verstellbaren Bremsmagnete 80, 81 in Verεtellrich- tung ein hier nicht näher dargeεtellter Anschlag zur Auf¬ rechterhaltung eines Mindestabstands a_{-i n} vorgesehen.

Fig. 8 zeigt abweichend von Fig. 7 eine zentrale, mittige An- Ordnung einer Bremseinrichtung 82, wobei bei diesem Ausfüh¬ rungsbeispiel eine Vertikalführungseinrichtung 83 gleichzeitig zur Ausbildung der Bremseinrichtung 82 mitbenutzt wird. Hierzu sind einem einer Schiene 84 zugeordneten Dauermagneten 85 der Vertikalführungseinrichtung 83 zwei Dauermagnete 86, 87 an ei- nem Schienengegenstück 88 zugeordnet, die mit Abstand vonein¬ ander angeordnet sind. Im Bereich zwischen den Dauermagneten 86, 87 ist in einer Vertikalführung 89 ein hinsichtlich seines Abstandes a zum Dauermagneten 85 mittels einer Zustelleinrich- tung 90 veränderbarer Bremsmagnet 91 geführt. Der dem ver- stellbaren Bremsmagnet zugeordnete stationäre Bremsmagnet wird durch einen mittleren Teilbereich 92 des Dauermagneten 85 ge¬ bildet.

Die ZuStelleinrichtung 90 weist eine mit Strom beaufschlagbare Leiterspule 93 auf, die so angeordnet ist und deren Strom- durchflußrichtung so gewählt ist, daß sich eine magnetische Polung, wie in Fig. 8 dargestellt, ergibt. Dabei sind gleich¬ namige Pole der Leiterspule 93 und des Bremsmagnets 91 einan¬ der gegenüberliegend angeordnet. Dies hat zur Folge, daß bei Stromdurchfluß durch die Leiterspule die in Fig. 8 darge- stellte abstoßende Magnetkraft M_ab auf den Bremsmagnet 91 wirkt, der demzufolge in Richtung auf den zugeordneten Dauer¬ magneten 85 zubewegt wird. Dabei sind der Bremsmagnet 91 und der zugeordnete Dauermagnet 85 so angeordnet, daß ungleichna¬ mige Pole einander gegenüberliegen und dementsprechend eine anziehende Magnetkraft M_anz zwischen dem Bremsmagneten 91 und dem Dauermagneten 85 bei ausreichend geringem Abstand a wirk- sam wird. Bei Verringerung oder Abschaltung des durch die Lei¬ terspule 93 zur Erzeugung der Magnetkraft M_ab fließenden Stroms erfolgt aufgrund einer mit dem Bremsmagnet 91 verbun¬ denen Rückstellfeder 94 eine Rückstellbewegung und damit eine Verminderung oder Aufhebung der Bremswirkung.

Anstatt der Verwendung einer Rückstellfeder ist es auch mög¬ lich, zur Erzeugung der Rückstellbewegung die Leiterspule 93 mit einem der Stromrichtung in Fig. 7 entgegengerichteten Strom zu beaufschlagen, um die beschriebene Rückstellbewegung des Bremsmagneten 91 zu bewirken.

Die in den Ausführungsbeispielen gewählten Polkonfigurationen dienen lediglich zur beispielhaften Erläuterung möglicher Ma¬ gneteinrichtungen. Hiervon abweichende Polkonfigurationen, wie beispielsweise sogenannte "Streifenmagnetisierungen" mit al¬ ternierender Anordnung unterschiedlicher Polzonen in einer Ebene, sind ebenfalls anwendbar, solange die für die Erfindung beschriebenen notwendigen magnetischen Effekte erzielbar sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Spielzeugbahn mit einem längs einer Schiene geführten

Fahrzeug, das ein Schienengegenstück zur Herstellung ei¬ nes Schieneneingriffs mit der Schiene aufweist, wobei das Schienengegenstück und die Schiene zusammen eine Horizon¬ talführungseinrichtung und eine Vertikalführungseinrich- tung bilden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Ausbildung der Vertikalführungseinrichtung (30,

66, 72, 83) sowohl das Schienengegenstück (12, 33, 50, 54, 62, 78, 88) als auch die Schiene (13, 32, 49, 53, 61, 75, 84) jeweils eine Magneteinrichtung (22, 23; 34, 35;

40, 41; 68, 69, 70, 71) mit übereinstimmender Magnetisie¬ rung aufweisen, derart, daß zwischen dem Fahrzeug (14) und der Schiene ein horizontaler, magnetisch erzeugter Luftspalt (L_h) ausgebildet wird.

2. Spielzeugbahn nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Ausbildung der Horizontalführungseinrichtung (31,

67, 73) sowohl das Schienengegenstück (12, 33, 50, 54, 62, 78, 88) als auch die Schiene (13, 32, 49, 53, 61, 75, 84) jeweils eine Magneteinrichtung (27, 28; 36, 39; 37,

38; 42, 45; 43, 44; 68, 69, 70, 71) aufweisen, die minde^¬ stens zwei jeweils übereinstimmend magnetisierte Magnet^¬ polpaarungen bilden, derart, daß zwischen dem Fahrzeug (14) und der Schiene (13, 32, 49, 53, 61, 75, 84) zwei vertikale, magnetisch erzeugte Luftspalte (L_v) ausgebil^¬ det werden.

3. Spielzeugbahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Magneteinrichtungen (22, 23; 40, 41; 68, 69, 70, 71; 27, 28; 42, 43, 44, 45) als auf oder in dem Schienen- gegenstück (12, 50, 54, 62, 78, 88) und der Schiene (13, 49, 53, 61, 75, 84) angeordnete Dauermagnete ausgebildet sind.

4. Spielzeugbahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Magneteinrichtungen (34 bis 39) als auf oder in dem Schienengegenstück (33) und der Schiene (32) angeord¬ nete Stromleiter ausgebildet sind.

5. Spielzeugbahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Magneteinrichtungen als auf einem Trägermaterial (51) des Schienengegenstücks (50) und der Schiene (49) zumindest abschnittsweise angeordnete Kunststofflagen (46, 47) mit zumindest bereichsweise ausgebildeten Polzo¬ nen (40 bis 45) ausgebildet sind.

6. Spielzeugbahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Schienengegenstück und die Schiene aus Kunststoff gebildet sind mit zumindest bereichsweise ausgebildeten Polzonen zur Ausbildung der Magneteinrichtungen in den bei einem Schieneneingriff einander zugewandten Oberflä¬ chen.

7. Spielzeugbahn nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine zwischen dem Schienengegenstück (78, 88) und der Schiene (75, 84) wirksame magnetische Bremseinrichtung (74, 82) vorgesehen ist.

8. Spielzeugbahn nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Ausbildung der magnetischen Bremseinrichtung (74, 82) in einer gegenüberliegenden Positionierung sowohl in der Schiene (75, 84) als auch im Schienengegenstück (78, 88) jeweils mindestens ein Bremsmagnet (80, 81; 76, 77; 91, 85) angeordnet ist, die unterschiedliche Polungen aufweisen und deren Polabstand (a) mittels einer Zustell- einrichtung (79, 90) veränderbar ist.

9. Spielzeugbahn nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die ZuStelleinrichtung (90) eine auf einen Bremsma- gneten (91) wirkende elektrische Leiterspule (93) auf¬ weist.

10. Spielzeugbahn nach Anspruch 8 oder 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die ZuStelleinrichtung (79, 90) mittels eines am Fahrzeug (14) angeordneten Empfängers einer berührungslo¬ sen Fernbedienungseinrichtung beeinflußbar ist.

11. Spielzeugbahn nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Fahrzeug (14) mit einer Ruckstoßantriebseinrich¬ tung versehen ist.

12. Spielzeugbahn nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Fahrzeug (14) mit einer Propellerantriebseinrich- tung versehen ist.

13. Spielzeugbahn nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ruckstoßantriebseinrichtung als mit dem Fahrzeug (14) verbindbares Antriebsmodul ausgebildet ist.

14. Spielzeugbahn nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Fahrzeug (14) mit einem Empfänger einer berüh¬ rungslosen Fernbedienungseinrichtung versehen ist, der auf eine elektrisch betätigbare VerStelleinrichtung zur Veränderung der Antriebsleistung der Ruckstoßantriebsein¬ richtung wirkt.

15. Verfahren zur Herstellung einer Spielzeugbahn mit einem längs einer Schiene geführten Fahrzeug, das ein zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial bestehendes Schie¬ nengegenstück zur Herstellung eines Schieneneingriffs mit der Schiene aufweist, wobei das Schienengegenstück und/oder die Schiene bereichsweise Magnetisierungen auf¬ weisen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kunststoffmaterial (52) unter Zusatz von magnetisierbaren Partikeln (48) in einem Extrusionsver- fahren zu einem Kunststoffsträng verarbeitet wird und der Kunststoffstrang im erweichten Zustand zur Ausbildung der Magneteinrichtungen (40 bis 45 und 57 bis 60) durch Aus¬ richtung der magnetisierbaren Partikel zumindest ab¬ schnittsweise mit einer Magnetisierungseinrichtung beauf¬ schlagt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kunststoffstrang zur Ausbildung des Schienenge¬ genstücks (50) und/oder der Schiene (49) als Kunst¬ stoffläge (46, 47) zumindest abschnittsweise auf ein Trä¬ germaterial (51) aufgebracht wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kunststoffstrang zur Ausbildung des Schienenge¬ genstücks und/oder der Schiene mit dem Querschnittprofil des Schienengegenstücks und/oder der Schiene extrudiert wird.