EP3126025B1 - Wagen mit drehbar gelagerter räderachse für ein fahrgeschäft und verfahren zur ansteuerung einer drehbar gelagerten räderachse eines solchen wagens - Google Patents

Wagen mit drehbar gelagerter räderachse für ein fahrgeschäft und verfahren zur ansteuerung einer drehbar gelagerten räderachse eines solchen wagens Download PDF

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EP3126025B1
EP3126025B1 EP15712602.0A EP15712602A EP3126025B1 EP 3126025 B1 EP3126025 B1 EP 3126025B1 EP 15712602 A EP15712602 A EP 15712602A EP 3126025 B1 EP3126025 B1 EP 3126025B1
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EP
European Patent Office
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ball joint
car
coupling element
arm
coupling
Prior art date
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Active
Application number
EP15712602.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3126025A1 (de
Inventor
Michael Kraus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mack Rides GmbH and Co KG
Original Assignee
Mack Rides GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Mack Rides GmbH and Co KG filed Critical Mack Rides GmbH and Co KG
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63G—MERRY-GO-ROUNDS; SWINGS; ROCKING-HORSES; CHUTES; SWITCHBACKS; SIMILAR DEVICES FOR PUBLIC AMUSEMENT
    • A63G7/00—Up-and-down hill tracks; Switchbacks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63G—MERRY-GO-ROUNDS; SWINGS; ROCKING-HORSES; CHUTES; SWITCHBACKS; SIMILAR DEVICES FOR PUBLIC AMUSEMENT
    • A63G21/00—Chutes; Helter-skelters
    • A63G21/08—Chutes; Helter-skelters with additional rotation of cars
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63G—MERRY-GO-ROUNDS; SWINGS; ROCKING-HORSES; CHUTES; SWITCHBACKS; SIMILAR DEVICES FOR PUBLIC AMUSEMENT
    • A63G21/00—Chutes; Helter-skelters
    • A63G21/04—Chutes; Helter-skelters with fixed rails

Definitions

  • a variety of known rides at fairs and amusement parks have rail-bound vehicles consisting of coupled cars, e.g. Railcar and one or more passenger cars, consist and with wheels on the rails or on the rails, e.g. hanging or in lateral arrangement, drive along.
  • the propulsion is achieved in many cases by driven friction wheels that run on a rail surface. It is desirable to adjust the orientation of the friction wheels in the direction of travel, as this reduces wear of the friction wheels and the noise.
  • the degree of rotational freedom required for the friction wheels can be achieved, for example, by mounting the friction wheels on a turntable.
  • a known possibility for such an adjustment of the orientation of the friction wheels on the rail track consists in their motor-driven control, for example by driving the fifth wheel.
  • this requires that an additional drive must be provided, which must meet high requirements. Because of the often high speeds of the rides, the positioning times must be low, which forces the use of high torque motors.
  • the target position to be controlled by the drive is dependent on the actual current position on the rail track, which therefore has to be determined relatively accurately and virtually in real time, which requires an additional measuring or sensor system. Measurement inaccuracies and measurement errors of this measurement could even counteract the purpose of the motor-driven control, if they lead to a incorrect alignment of the friction wheels is actively controlled. And last but not least valuable space is consumed by all these necessary measures.
  • the object underlying the invention is therefore to find a way to control the friction wheels of a car for a ride, which is easier and less expensive to implement than previous controls.
  • the trolley for a ride according to the invention has at least one arranged on a rotatable support structure gear axle and a coupling element for coupling other cars. It is essential that the coupling element is movably mounted for coupling further carriages and is connected via a mechanical operative connection with the rotatable support structure, so that a movement of the coupling element leads to a rotation of the rotatable support structure and the wheel axis arranged thereon and a rotation of the rotatable Trä ger MAY leads to a movement of the coupling element.
  • the rotatably mounted wheel axle may be, for example, the axle around which the driven friction wheels that provide propulsion for the ride rotate. This can for example be mounted on a turntable which is rotatable about an axis of rotation which is perpendicular to the rail track.
  • the invention is based on the recognition that the relative position of the individual cars of a ride to each other at a given point of a rail ride is characterized by the course of the rails at this point, so that a change of this relative position of the car to each other while driving means a mechanical operative connection for adapting the orientation of the rotatable support structure to the rail track can be used.
  • the position of the coupling element is an information about the local course of the rails at this point, via the mechanical Actual connection can be translated into a rotation of the rotatable support structure.
  • the movable bearing is designed so that the coupling element is mounted in a ball joint attached to the car.
  • the coupling element may be a coupling rod, which is embraced by its coupling for coupling to the subsequent carriage or inserted through openings in the coupling therethrough. Such a coupling rod can then be stored for example centrally in a ball joint.
  • the mechanical operative connection is designed so that it has a first arm, whose one end is connected via a first ball joint to one end of the coupling element and the other end is connected via a second ball joint with a frame of the car and that they have a second arm has one end connected via a third ball joint with the rotatable support structure and the other end is connected via a fourth ball joint between the first ball joint and the second ball joint with the first arm.
  • a second parameter with which the transmission of the movement via the mechanical operative connection to the rotatable support structure and its reaction to the movement of the movably mounted coupling element can be influenced is the choice of the bearing point at which the third ball joint is connected to the rotatable support structure.
  • the distance of this point from the axis of rotation of the rotatable support structure affects the amount of rotation and the torque with which it occurs. At large distances, a given displacement results in a smaller rotational movement with greater torque than at small distances.
  • Yet another degree of freedom with which the adaptation of the transmission properties of the mechanical operative connection is possible, is the point on the frame of the carriage on which the second ball joint is mounted.
  • the track In many rail-bound rides, however, the track is not limited to cornering in one Level. Rather, the tracks are often constructed so that their rail level is not fixed in space. Such rail sections result in a Torsions damagessgrad within a train they drive from coupled car, so to a tilting of the car about an axis lying substantially in the direction of travel of the train, leading to a movement of the coupling element in the direction of the rails with one end and of the Rails continue with the other end.
  • the first arm can thus have, for example, a piston which is mounted on the first ball joint and a hollow cylinder in which a section of the piston is guided and which is mounted on the second ball joint.
  • movement of the coupling element towards or away from the rails results in a change in the length of the portion of the piston received in the hollow cylinder and is thus largely compensated.
  • the fourth ball joint should be arranged at the formed by the hollow cylinder portion of the first arm in this embodiment.
  • the required information for controlling the rotational movement of the rotatable or rotatably mounted support structure information about the local rail geometry from the caused by the local rail geometry change the relative position of cars of a train to each other, which down-proposes in a change in the position of the coupling element , gained and used this position change on the mechanical operative connection as a drive for the controlled control of the rotational movement in the desired extent.
  • FIG. 1 shows an executed as a rail-bound ride ride 100 with a railcar 110 and coupled to the railcar 110 passenger car 150.
  • This is the ride specifically an "inverted-powered coaster" in which the car, especially the railcar 110 and the Passenger carriages 150, with the rotatably mounted chassis 111, 151 with wheels 112a, 112b, 112c, 152a, 152b, 152c are suspended on a rail system, not shown, so that the wheels 112a, 112b, 112c and 152a, 152b, 152c respectively one Embrace rail section.
  • the passenger vehicle 150 has a frame 153, on which the chassis 151 are rotatably mounted in bearings 154 with wheels 152a, 152b, 152c. Also stored on the frame 153 are the up or attachments, not shown, in particular a support structure for the passenger seats on which also securing bracket for securing passengers seated in the passenger seats can be arranged while driving and any intended motif attachments to the outer Appearance of the ride to adapt to a specific topic.
  • a coupling element 158 is arranged, via which the passenger car 150 is coupled to the railcar 110.
  • a further coupling element 159 is arranged, can be coupled to the more, not shown passenger car 150.
  • the railcar 110 has a frame 113, on which the carriage 111 with the wheels 112a, 112b, 112c are rotatably arranged in bearings 114. Further, the frame 113 carries the not shown drive, which in particular two friction wheels 116, which are arranged on a arranged on a rotatable support structure designed as a turntable 117 axis, drives. During operation of the driving business 100, the propulsion is generated by the friction wheels 116 interacting with a running surface of the rail system, not shown, and thereby advancing the railcar 110 with the passenger vehicle 150 coupled thereto.
  • a coupling element 120 is mounted in the form of a coupling rod at the rear end of the railcar in a ball joint 118, which is passed through holes in the coupling element 158 of the passenger car 150 and the central portion is mounted in the ball joint 118.
  • An end portion of the coupling element 120 is connected to the fifth wheel 117 via a mechanical engagement link 130, which is mounted with one end in a bearing 134, which is arranged on the frame 113.
  • a torsion of the rail system results in a movement of the one end of the coupling element 120 upwards, towards the rail system, not shown (because it is an inverted coaster, in a ride above the rail system, of course, the direction up from the rail system would be up) ) and the other end of the Coupling system 120 down, in the direction of the rail system, not shown away (again because the example shown is an inverted coaster). Since the coupling element 120 is mounted in the ball joint 118, overlays of these movements are possible.
  • the mechanical engagement compound 130 has a first arm 131, whose one end is connected via a first ball joint 132 with one end of the coupling element 120 and the other end via a second ball joint 133, which via the bearing 134 with the frame 113 of the railcar 110 is connected.
  • the mechanical operative connection 130 has a second arm 135, whose one end is connected via a third ball joint 136 and its journal 137 with the rotatable support structure in the form of the fifth wheel 117 and the other end via a fourth ball joint 138, which in the area between the first ball joint 132 and the second ball joint 133 is connected to the first arm 131.
  • the movement of the first arm 131 in response to a change in the position of the coupling member 120 When cornering, the end of the coupling member 120 connected to the first arm 131 moves in the leaf plane of the figure into it (so that it almost pierces the page in the direction away from the viewer) or out of it (so that it moves in the direction of the viewer). Accordingly, the first ball joint 132 follows this movement, while the second ball joint 133 is fixed by the bearing 134. Accordingly, the first arm 131 and with it the fourth ball joint 138 around the ball joint 132 around out of the leaf level or into the leaf level.
  • the end of the coupling member 120 connected to the first arm 131 moves up or down in the illustration of the drawing.
  • the angle a changes, which is possible because the connection between the first arm 131 and the coupling element 120 is formed by a ball joint, namely the first ball joint 132.
  • the second ball joint 133 is fixed by the bearing 134, the length of the first arm 131 varies, which is made possible by the first arm 131 being composed of a piston 131a slidably supported in a hollow cylinder 131b wherein the fourth ball joint 138 is disposed on the hollow cylinder 131b and thus has a fixed distance to the second ball joint 133.
  • the coupling element 120 Since in the torsional movement, the coupling element 120 moves in a circular path, the first arm 131 must also in the sheet plane of the FIG. 3a can rotate around the bearing 134 around. However, this second degree of freedom of movement is also possible because of the second ball joint 133.
  • the end of the first arm 131 connected to the coupling element 120 is substantially out of the image plane of FIG. 3b out to the viewer to or into this image plane, so moved away from the viewer.
  • the position of the first arm 131 in the image plane, and in particular of the fourth ball joint 138 disposed thereon, is hardly changed since this movement is almost completely absorbed by the variation of the proportion of the piston 131a of the first arm 131 received in the hollow cylinder 131b of the first arm 131 is compensated.

Landscapes

  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Motorcycle And Bicycle Frame (AREA)
  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)

Description

  • Eine Vielzahl von bekannten Fahrgeschäften auf Jahrmärkten und Vergnügungsparks weist schienengebundene Fahrzeuge auf, die aus zusammengekoppelten Wagen, z.B. Triebwagen und einem oder mehreren Fahrgastwagen, bestehen und mit Laufrädern auf den Schienen oder an den Schienen, z.B. hängend oder in seitlicher Anordnung, entlangfahren. Der Vortrieb wird dabei in vielen Fällen durch angetriebene Reibräder erzielt, die auf einer Schienenoberfläche laufen. Dabei ist es wünschenswert, die Orientierung der Reibräder an die Fortbewegungsrichtung anzupassen, da dies Verschleiß der Reibräder und die Geräuschentwicklung reduziert. Der dazu benötigte Drehfreiheitsgrad für die Reibräder kann beispielsweise durch eine Lagerung der Reibräder auf einem Drehschemel erreicht werden.
  • Eine bekannte Möglichkeit für eine solche Anpassung der Orientierung der Reibräder an den Schienenverlauf besteht in ihrer motorgetriebenen Ansteuerung, z.B. durch Antrieb des Drehschemels. Dies setzt aber voraus, dass ein zusätzlicher Antrieb bereitgestellt werden muss, der hohen Anforderungen genügen muss. Wegen der oftmals hohen Geschwindigkeiten der Fahrgeschäfte müssen die Stellzeiten gering sein, was die Verwendung von Motoren mit einem hohen Drehmoment erzwingt. Zudem besteht das Problem, dass die durch den Antrieb anzusteuernde Zielposition von der tatsächlichen aktuellen Position auf der Schienenstrecke abhängig ist, die somit relativ genau und quasi in Echtzeit bestimmt werden muss, was ein zusätzliches Mess- bzw. Sensorsystem erfordert. Messungenauigkeiten und Messfehler dieser Messung könnten sogar den Zweck der motorgetriebenen Ansteuerung konterkarieren, wenn sie dazu führen, dass eine falsche Ausrichtung der Reibräder aktiv angesteuert wird. Und nicht zuletzt wird durch all diese notwendigen Maßnahmen wertvoller Bauraum verbraucht.
  • Aus der GB 492 779 sind Wagen für ein Fahrgeschäft mit mindestens einer auf einer drehbaren Trägerstruktur angeordneten Räderachse und einem Kupplungselement zum Ankuppeln eines weiteren Wagens, bei dem das Kupplungselement zum Ankuppeln eines weiteren Wagens beweglich gelagert ist, bekannt. US 1 409 750 stellt weiteren Stand der Technik dar.
  • Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine Möglichkeit zur Ansteuerung der Reibräder eines Wagens für ein Fahrgeschäft zu finden, die einfacher und kostengünstiger realisierbar ist als bisherige Ansteuerungen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Wagen für ein Fahrgeschäft mit einer drehbar gelagerten Räderachse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Ansteuerung der drehbar gelagerten Räderachse eines solchen Wagens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand des Unteranspruchs.
  • Der erfindungsgemäße Wagen für ein Fahrgeschäft weist mindestens eine auf einer drehbaren Trägerstruktur angeordnete Räderachse und ein Kupplungselement zum Ankuppeln weiterer Wagen auf. Wesentlich ist, dass das Kupplungselement zum Ankuppeln weiterer Wagen beweglich gelagert ist und über eine mechanische Wirkverbindung mit der drehbaren Trägerstruktur verbunden ist, so dass eine Bewegung des Kupplungselement zu einer Drehung der drehbaren Trägerstruktur und der daran angeordneten Räderachse führt und eine Drehung der drehbaren Trä gerstruktur zu einer Bewegung des Kupplungselements führt. Die drehbar gelagerte Räderachse kann z.B. die Achse sein, um die sich die angetriebenen Reibräder, die den Vortrieb für das Fahrgeschäft liefern, drehen. Diese kann beispielsweise auf einem Drehschemel gelagert sein, der um eine Drehachse, die senkrecht auf dem Schienenverlauf steht, drehbar ist.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die relative Position der einzelnen Wagen eines Fahrgeschäfts zueinander an einer gegebenen Stelle eines schienengebundenen Fahrgeschäfts durch den Verlauf der Schienen an dieser Stelle charakterisiert ist, so dass eine Änderung dieser relativen Position der Wagen zueinander während der Fahrt mittels einer mechanischen Wirkverbindung zur Anpassung der Orientierung der drehbaren Trägerstruktur an den Schienenverlauf genutzt werden kann.
  • Wenn das Kupplungselement so beweglich am Wagen gelagert ist, dass durch eine Veränderung der relativen Position der aneinandergekoppelten Wagen zueinander die Position des Kupplungselements geändert wird, stellt die Position des Kupplungselements eine Information über den lokalen Verlauf der Schienen an dieser Stelle dar, die über die mechanische Wirkverbindung in eine Drehung der drehbaren Trägerstruktur übersetzt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird die bewegliche Lagerung so ausgestaltet, dass das Kupplungselement in einem am Wagen befestigten Kugelgelenk gelagert ist. In einer möglichen Ausführungsform kann beispielsweise das Kupplungselement eine Kupplungsstange sein, die zum Ankoppeln an den nachfolgenden Wagen von dessen Kupplung umgriffen oder durch Öffnungen in dessen Kupplung hindurch gesteckt wird. Eine solche Kupplungsstange kann dann beispielsweise zentral in einem Kugelgelenk gelagert werden.
  • Die besondere Eignung eines Kugelgelenks als Lager kann man sich verdeutlichen, wenn man sich die möglichen Änderungen der Relativpositionen von Wagen zueinander vergegenwärtigt.
  • Bei einer Kurvenfahrt auf einem eben verlaufenden Schienenabschnitt kommt es zu einer Verkippung der Kupplungsstange in einer zur Gleisebene parallelen Ebene. Mit anderen Worten wird ein Ende der Kupplungsstange in Fahrtrichtung nach vorne verschoben, während das andere Ende der Kupplungsstange entgegen der Fahrtrichtung nach hinten verschoben wird. Wenn diese Verschiebung über die mechanische Wirkverbindung an die drehbare Trägerstruktur, die die Räderachse weitergeleitet wird und z.B. exzentrisch zu deren Drehachse in die drehbare Trägerstruktur eingeleitet wird, bewirkt sie eine Drehung der drehbaren Trägerstruktur, die zu einer Anpassung der Laufrichtung der auf der drehbaren Trägerstruktur gelagerten Räderachse genutzt werden kann. Das Ausmaß dieser Steuerbewegung ist durch die konkrete Ausgestaltung der mechanischen Wirkverbindung an die Erfordernisse des Einzelfalls anpassbar.
  • Erfindungsgemäß wird die mechanische Wirkverbindung so ausgestaltet, dass sie einen ersten Arm aufweist, dessen eines Ende über ein erstes Kugelgelenk mit einem Ende des Kupplungselements verbunden ist und dessen anderes Ende über ein zweites Kugelgelenk mit einem Rahmen des Waggons verbunden ist und dass sie einen zweiten Arm aufweist, dessen eines Ende über ein drittes Kugelgelenk mit der drehbaren Trägerstruktur verbunden ist und dessen anderes Ende über ein viertes Kugelgelenk zwischen dem ersten Kugelgelenk und dem zweiten Kugelgelenk mit dem ersten Arm verbunden ist.
  • Diese Konstruktion führt dazu, dass bei einer Verkippung des beweglich gelagerten Kopplungselements in einer zur Gleisebene parallelen Ebene der erste Arm im zweiten Kugelgelenk geschwenkt wird. Das im Rahmen gelagerte Ende des ersten Arms bleibt also ortsfest, während das über das erste Kugelgelenk bei einer Kurvenfahrt in gleichem Maß in Fahrtrichtung oder gegen die Fahrtrichtung verschoben wird, wie die Kupplungsstange.
  • Dies bringt mit sich, dass durch die Wahl der Position des vierten Kugelgelenks am ersten Arm zwischen dem zweiten Kugelgelenk, wo eine minimale Positionsänderung als Reaktion auf die durch die Kurvenfahrt induzierte Positionsänderung des beweglich gelagerten Kupplungselements erfolgt, und dem ersten Kugelgelenk, wo eine maximale Positionsänderung als Reaktion auf die durch die Kurvenfahrt induzierte Positionsänderung des beweglich gelagerten Kupplungselements erfolgt das Ausmaß der über den zweiten Arm an die drehbare Trägerstruktur übertragenen Bewegung beeinflusst werden kann.
  • Ein zweiter Parameter, mit dem die Übertragung der Bewegung über die mechanische Wirkverbindung auf die drehbare Trägerstruktur und deren Reaktion auf die Bewegung des beweglich gelagerten Kupplungselements beeinflusst werden kann ist die Wahl des Lagerpunktes, an dem das dritte Kugelgelenk mit der drehbaren Trägerstruktur verbunden ist. Der Abstand dieses Punktes von der Drehachse der drehbaren Trägerstruktur beeinflusst das Ausmaß der Drehung und das Drehmoment, mit dem sie erfolgt. Bei großen Abständen führt eine gegebene Verschiebung zu einer kleineren Drehbewegung mit größerem Drehmoment als bei kleinen Abständen.
  • Noch ein weiterer Freiheitsgrad, mit dem die Anpassung der Übertragungseigenschaften der mechanischen Wirkverbindung möglich ist, ist der Punkt am Rahmen des Wagens, an dem das zweite Kugelgelenk gelagert ist.
  • Bei vielen schienengebundenen Fahrgeschäften beschränkt sich der Schienenverlauf jedoch nicht auf Kurvenfahrten in einer Ebene. Vielmehr sind die Gleise oft so aufgebaut, dass ihre Schienenebene nicht fest im Raum liegt. Solche Schienenabschnitte führen zu einem Torsionsfreiheitsgrad innerhalb eines sie befahrenden Zuges aus aneinandergekoppelten Wagen, also zu einer Verkippung der Wagen um eine im Wesentlichen in Fahrtrichtung des Zuges liegende Achse, die zu einer Bewegung des Kupplungselements in Richtung auf die Schienen hin mit einem Ende und von den Schienen fort mit dem anderen Ende führt.
  • Während diese Bewegung vom Kupplungselement bei einer Lagerung desselben in einem Kugelgelenk ausgeführt werden kann, ist es vorteilhaft, eine Möglichkeit zur vollständigen oder zumindest partiellen Entkopplung der mechanischen Wirkverbindung von diesem Bewegungsfreiheitsgrad vorzusehen, da sie in der Regel nicht in eine Drehbewegung des drehbaren Trägerelements umgesetzt werden soll. Dies kann dadurch erfolgen, dass der erste Arm eine im Betrieb variable Länge hat.
  • Zur konkreten Realisierung dieses Merkmals kann der erste Arm also beispielsweise einen Kolben, der am ersten Kugelgelenk gelagert ist und einen Hohlzylinder in dem ein Abschnitt des Kolbens geführt ist und der am zweiten Kugelgelenk gelagert ist, aufweisen. Bei dieser Konstruktion führt eine Bewegung des Kupplungselements in Richtung auf die Schienen hin oder von den Schienen fort zu einer Veränderung der Länge des Abschnitts des Kolbens, der im Hohlzylinder aufgenommen ist und wird somit weitgehend kompensiert. Zweckmäßigerweise sollte bei dieser Ausgestaltung allerdings das vierte Kugelgelenk am durch den Hohlzylinder gebildeten Abschnitt des ersten Arms angeordnet werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ansteuerung der Drehung einer drehbar gelagerten Trägerstruktur einer Räderachse eines Wagens eines Fahrgeschäfts mit einem beweglich gelagerten Kupplungselement zum Ankoppeln eines weiteren Wagens, wird eine durch die Schienengeometrie hervorgerufenen Positionsänderung der relativen Position des Wagens des Fahrgeschäfts zum weiteren Wagen zu einer Positionsänderung des beweglich gelagerten Kupplungselements überführt und die Positionsänderung des beweglich gelagerten Kupplungselements über eine mechanische Wirkverbindung in eine Drehung der drehbaren Trägerstruktur überführt.
  • Auf diese Weise wird die zur Ansteuerung der Drehbewegung der drehbaren bzw. drehbar gelagerten Trägerstruktur benötigte Information über die lokale Schienengeometrie aus der durch die lokale Schienengeometrie hervorgerufenen Änderung der Relativposition von Wagen eines Zugs zueinander, die sich in einer Änderung der Position des Kupplungselements nieder-schlägt, gewonnen und diese Positionsänderung über die mechanische Wirkverbindung als Antrieb zur kontrollierten Ansteuerung der Drehbewegung im gewünschten Ausmaß genutzt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig.1:
    Ein schienengebundenes Fahrgeschäft mit einem Triebwagen und einem am Triebwagen angekoppelten Fahrgastwagen,
    Fig.2:
    eine dreidimensionale Darstellung einer mechanischen Wirkverbindung,
    Fig.3a:
    eine Aufsicht auf Kupplungsstange und ersten Arm der mechanischen Wirkverbindung gemäß Figur 2, und
    Fig.3b:
    eine Aufsicht auf Kupplungsstange und zweiten Arm der mechanischen Wirkverbindung gemäß Figur 2.
  • Figur 1 zeigt ein als schienengebundenes Fahrgeschäft ausgeführtes Fahrgeschäft 100 mit einem Triebwagen 110 und einem an den Triebwagen 110 angekoppelten Fahrgastwagen 150. Dabei handelt es sich bei dem Fahrgeschäft konkret um einen "Inverted-Powered Coaster", bei dem die Wagen, insbesondere der Triebwagen 110 und der Fahrgastwagen 150, mit den drehbar gelagerten Fahrgestellen 111, 151 mit Laufrädern 112a,112b,112c,152a, 152b,152c an einem nicht dargestellten Schienensystem aufgehängt sind, so dass die Laufräder 112a,112b,112c bzw. 152a,152b,152c jeweils einen Schienenabschnitt umgreifen.
  • Der Fahrgastwagen 150 weist einen Rahmen 153 auf, an dem die Fahrgestelle 151 mit Laufrädern 152a,152b,152c in Lagern 154 drehbar gelagert sind. Ebenfalls am Rahmen 153 gelagert sind die nicht dargestellten Auf- bzw. Anbauten, insbesondere eine Trägerstruktur für die Fahrgastsitze, an der auch Sicherungsbügel zur Sicherung von in den Fahrgastsitzen sitzenden Fahrgästen während der Fahrt angeordnet sein können sowie etwaig vorgesehene Motiv-Anbauten, um das äußere Erscheinungsbild des Fahrgeschäfts an ein bestimmtes Thema anzupassen. Am dem Triebwagen 110 zugewandten Ende des Fahrgastwagens 150 ist ein Kupplungselement 158 angeordnet, über das der Fahrgastwagen 150 am Triebwagen 110 angekoppelt ist. Am diesem Ende gegenüberliegenden Ende des Fahrgastwagens 150 ist ein weiteres Kupplungselement 159 angeordnet, an dem weitere, nicht dargestellte Fahrgastwagen 150 angekoppelt werden können.
  • Der Triebwagen 110 weist einen Rahmen 113 auf, an dem die Fahrgestellte 111 mit den Laufrädern 112a,112b,112c in Lagern 114 drehbar angeordnet sind. Ferner trägt der Rahmen 113 den nicht dargestellten Antrieb, welcher insbesondere zwei Reibräder 116, die an einer auf einem als Drehschemel ausgeführten drehbaren Trägerstruktur 117 angeordneten Achse angeordnet sind, antreibt. Im Betrieb des Fahrgeschäfts 100 wird der Vortrieb dadurch erzeugt, dass die Reibräder 116 mit einer Lauffläche des nicht dargestellten Schienensystems wechselwirken und dadurch den Triebwagen 110 mit daran angekoppelten Fahrgastwagen 150 vorwärtsbewegen.
  • Ferner ist am hinteren Ende des Triebwagens in einem Kugelgelenk 118 ein Kupplungselement 120 in Gestalt einer Kupplungsstange gelagert, die durch Löcher im Kupplungselement 158 des Fahrgastwagens 150 hindurchgeführt ist und deren Mittelabschnitt im Kugelgelenk 118 gelagert ist. Ein Endabschnitt des Kupplungselements 120 ist über eine mechanische Wirkverbindung 130, die mit einem Ende in einem Lager 134, das am Rahmen 113 angeordnet ist, gelagert ist, mit dem Drehschemel 117 verbunden.
  • Anhand der Figur 1 kann man sich leicht vergegenwärtigen, wie die Position des im Kugelgelenk 118 gelagerten Kupplungselements 120 durch eine durch den Schienenverlauf bedingte Änderung der Relativposition des Triebwagens 110 relativ zum Fahrgastwagen 150 beeinflusst wird. Bei Kurvenfahrt wird ein Ende des Kupplungselements 120 nach vorne, in Richtung auf den Antrieb 115 hin und das andere Ende des Kupplungselements 120 nach hinten, in Richtung auf den Fahrgastwagen 150 hin bewegt. Eine Torsion des Schienensystems führt zu einer Bewegung des einen Endes des Kupplungselements 120 nach oben, in Richtung auf das nicht dargestellte Schienensystem hin (weil es sich um einen inverted coaster handelt, bei einem oberhalb des Schienensystems fahrenden Fahrgeschäft wäre oben natürlich die Richtung vom Schienensystem weg) und des anderen Endes des Kupplungssystems 120 nach unten, in Richtung vom nicht dargestellten Schienensystem weg (erneut weil das dargestellte Beispiel ein inverted coaster ist). Da das Kupplungselement 120 im Kugelgelenk 118 gelagert ist, sind auch Überlagerungen dieser Bewegungen möglich.
  • Diese Bewegungen des als Kupplungsstange ausgeführten Kupplungselements 120 werden zumindest partiell durch die mechanische Wirkverbindung 130 in Drehbewegungen des Drehschemels 117 übersetzt und dadurch die Laufrichtung der Reibräder 116 an die lokale Schienengeometrie angepasst.
  • Ein beispielhafter Aufbau für die mechanische Wirkverbindung 130 wird nun anhang der Figuren 2,3a und 3b beschrieben. Wie man der Ansicht gemäß Figur 2 entnimmt, weist die mechanische Wirkverbindung 130 einen ersten Arm 131 auf, dessen eines Ende über ein erstes Kugelgelenk 132 mit einem Ende des Kupplungselements 120 verbunden ist und dessen anderes Ende über ein zweites Kugelgelenk 133, das über das Lager 134 mit dem Rahmen 113 des Triebwagens 110 verbunden ist. Ferner weist die mechanische Wirkverbindung 130 einen zweiten Arm 135 auf, dessen eines Ende über ein drittes Kugelgelenk 136 und dessen Lagerzapfen 137 mit der drehbaren Trägerstruktur in Gestalt des Drehschemels 117 verbunden ist und dessen anderes Ende über ein viertes Kugelgelenk 138, das im Bereich zwischen dem ersten Kugelgelenk 132 und dem zweiten Kugelgelenk 133 mit dem ersten Arm 131 verbunden ist.
  • Anhand der Aufsicht gemäß Figur 3a kann man sich leicht die Bewegung des ersten Arms 131 als Reaktion auf eine Änderung der Position des Kupplungselements 120 verdeutlichen: Bei einer Kurvenfahrt bewegt sich das mit dem ersten Arm 131 verbundene Ende des Kupplungselements 120 in die Blattebene der Figur hinein (so dass es quasi die Blattebene in Richtung vom Betrachter weg durchstößt) oder aus dieser heraus (so dass es sich quasi in Richtung auf den Betrachter bewegt). Dementsprechend folgt das erste Kugelgelenk 132 dieser Bewegung, während das zweite Kugelgelenk 133 durch das Lager 134 festgelegt ist. Dementsprechend klappt der erste Arm 131 und mit ihm das vierte Kugelgelenk 138 um das Kugelgelenk 132 herum aus der Blattebene hinaus oder in die Blattebene hinein.
  • Bei einer Torsion des Streckenabschnitts bewegt sich das mit dem ersten Arm 131 verbundene Ende des Kupplungselements 120 in der Darstellung der Zeichnung nach oben oder nach unten. Als Konsequenz aus dieser Bewegung ändert sich der Winkel a, was möglich ist, da die Verbindung zwischen dem ersten Arm 131 und dem Kupplungselement 120 durch ein Kugelgelenk, nämlich das erste Kugelgelenk 132 gebildet wird. Ferner ändert sich, da das zweite Kugelgelenk 133 durch das Lager 134 festgelegt ist, die Länge des ersten Arms 131 variabel, was dadurch ermöglicht wird, dass der erste Arm 131 aus einem Kolben 131a, der in einem Hohlzylinder 131b verschiebbar gelagert ist, zusammengesetzt ist, wobei das vierte Kugelgelenk 138 am Hohlzylinder 131b angeordnet ist und somit einen festen Abstand zum zweiten Kugelgelenk 133 aufweist. Da sich bei der Torsionsbewegung das Kupplungselement 120 auf einer Kreisbahn bewegt, muss sich der erste Arm 131 auch in der Blattebene der Figur 3a um das Lager 134 herum drehen können. Dieser zweite Bewegungsfreiheitsgrad ist aber wegen des zweiten Kugelgelenks 133 ebenfalls möglich.
  • Anhand der Aufsicht gemäß Figur 3b kann man sich gut die aus den entsprechenden Bewegungen des ersten Arms 131 resultierenden Bewegungen des zweiten Arms 135 und des mit ihm über das dritte Kugelgelenk 136 verbundenen Lagerzapfens 137 verdeutlichen.
  • Bei einer Torsionsbewegung zwischen den Wagen wird das mit dem Kupplungselement 120 verbundene Ende des ersten Arms 131 im Wesentlichen aus der Bildebene der Figur 3b heraus auf den Betrachter zu oder in diese Bildebene hinein, also vom Betrachter weg bewegt. Die Position des erstens Arms 131 in der Bildebene und insbesondere des an ihm angeordneten vierten Kugelgelenks 138 wird aber kaum verändert, da diese Bewegung nahezu vollständig durch die Variation des Anteils des Kolbens 131a des ersten Arms 131, der im Hohlzylinder 131b des ersten Arms 131 aufgenommen ist, kompensiert wird.
  • Bei einer Kurvenfahrt wird das mit dem Kupplungselement 120 verbundene Ende des ersten Arms 131 in der Bildebene der Figur 3b im Wesentlichen nach oben oder nach unten bewegt, während das zweite Ende des ersten Arms 131 ortsfest im Lager 134 festgelegt ist. Dementsprechend führt der erste Arm 131 mit dem an ihm angeordneten vierten Kugelgelenk 138 eine Klappbewegung aus, die auch das vierte Kugelgelenk 138 und das an ihm angeordnete Ende des zweiten Arms 135 in der Bildebene nach oben oder unten verschiebt. Dass der zweite Arm 135 dabei in der Bildebene bleibt und nicht mit der Klappbewegung des ersten Arms 131 mitbewegt wird durch das Vorsehen des vierten Kugelgelenks 138 und des dritten Kugelgelenks 136 ermöglicht, die diesen Bewegungsfreiheitsgrad des zweiten Arms 135 schaffen.
  • Da das andere Ende des zweiten Arms 135 über das dritte Kugelgelenk 136 und den Lagerzapfen 137 am in Figur 3b nicht dargestellten Drehschemel 117 festgelegt ist, wird dadurch ein Drehmoment auf den Drehschemel 117 ausgeübt, das ihn um seine Drehachse herum dreht und so die Orientierung der in Figur 3b nicht dargestellten Reibräder 116 an den lokalen Schienenverlauf anpasst.
  • Da sich bei der wie soeben beschriebenen Drehbewegung des Drehschemels die Position des Lagerzapfens 137 auf einer Kreisbahn bewegt ist auch ein Bewegungsfreiheitsgrad nötig, der eine Rotation des zweiten Arms 136 relativ zum Lagerzapfen 137 bzw. relativ zum ersten Arm 131 in der Bildebenen erlaubt. Dieser wird ebenfalls durch das dritte Kugelgelenk 136 bzw. das vierte Kugelgelenk 138 bereitgestellt.
    • Bezugszeichenliste
    • 100
    schienengebundenes Fahrgeschäft
    110
    Triebwagen
    111
    Fahrgestell
    112a,b,c
    Laufräder
    113
    Rahmen
    114
    Lager
    116
    Reibräder
    117
    drehbare Trägerstruktur
    118
    Kugelgelenk
    120
    Kupplungselement
    130
    mechanische Wirkverbindung
    131
    erster Arm
    131a
    Kolben
    131b
    Hohlzylinder
    132
    erstes Kugelgelenk
    133
    zweites Kugelgelenk
    134
    Lager
    135
    zweiter Arm
    136
    drittes Kugelgelenk
    137
    Lagerzapfen
    138
    viertes Kugelgelenk
    150
    Fahrgastwagen
    151
    Fahrgestell
    152a,b,c
    Laufräder
    153
    Rahmen
    154
    Lager

Claims (3)

  1. Wagen (110) für ein Fahrgeschäft (100) mit mindestens einer auf einer drehbaren Trägerstruktur (117) angeordneten Räderachse und einem Kupplungselement (120) zum Ankuppeln eines weiteren Wagens (150), wobei das Kupplungselement (120) zum Ankuppeln eines weiteren Wagens (150) beweglich gelagert ist, wobei das Kupplungselement (120) über eine mechanische Wirkverbindung (130) mit der drehbaren Trägerstruktur (117) des Wagens (110) verbunden ist, so dass eine Bewegung des Kupplungselements (120) zu einer Drehung der drehbaren Trägerstruktur (117) und der daran angeordneten Räderachse des Wagens (110) führt und eine Drehung der drehbaren Trägerstruktur (117) zu einer Bewegung des Kupplungselements (120) führt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (120) in einem am Wagen (110) befestigten Kugelgelenk (118) gelagert ist, und dass die mechanische Wirkverbindung (130) einen ersten Arm (131) aufweist, dessen eines Ende über ein erstes Kugelgelenk (132) mit einem Ende des Kupplungselements (120) verbunden ist und dessen anderes Ende über ein zweites Kugelgelenk (133) mit einem Rahmen (113) des Wagens (110) verbunden ist und dass die mechanische Wirkverbindung (130) einen zweiten Arm (135) aufweist, dessen eines Ende über ein drittes Kugelgelenk (136) mit der drehbaren Trägerstruktur (117) verbunden ist und dessen anderes Ende über ein viertes Kugelgelenk (138) zwischen dem ersten Kugelgelenk (132) und dem zweiten Kugelgelenk (133) mit dem ersten Arm (131) verbunden ist.
  2. Wagen (110) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arm (131) eine im Betrieb variable Länge hat.
  3. Verfahren zur Ansteuerung der Drehung eines Wagens (110) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine durch die Schienengeometrie hervorgerufenen Positionsänderung der relativen Position des Wagens (110) des Fahrgeschäfts (100) zum weiteren Wagen (150) zu einer Positionsänderung des beweglich gelagerten Kupplungselements (120) übersetzt wird und die Positionsänderung des beweglich gelagerten Kupplungselements (120) über die mechanische Wirkverbindung (130) in eine Drehung der drehbaren Trägerstruktur (117) überführt wird.
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