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Spielzeug mit elastischen Antriebselementen Die Erfindung betrifft
ein Spielzeug mit elastischen Antriebselementen, z. B. Borsten, die dazu dienen,
das Spielzeug auf einer Fahrbahn durch oszillierende, d. h. rasch aufeinander, schräg
gegen die Fahrbahn erfolgende Abstützbewegungen vorzutreiben, und die von einem
im Spielzeug angebrachten, von Strömen wechselnder Richtung und/oder Stärke durchflossenen
Elektromagneten in oszillierende Bewegung versetzt werden.
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Die bekannten Spielzeuge dieser Art sind als Fahrspielzeuge ausgebildet,
und es ist vorgesehen, daß sie auf Rädern laufen, und ein Abstützglied mit sich
führen, das gegen die Fahrunterlage stoßende Bewegungen ausführt.
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Diese bekannten Spielzeuge haben den Nachteil, daß sie nur eine geringe
Geschwindigkeit und eine sehr kleine Zugkraft entwickeln, so daß sie auch kleine
Steigungen nicht überwinden können. Außerdem haben sie einen ungleichmäßigen Lauf.
Der Erfindung liegt die neue Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad des Oszillatorantriebsystems
dadurch zu vergrößern, daß möglichst viele Massenteile des Spielzeuges an der Schwingung
teilnehmen und daß die Schwingungen möglichst ungehindert auf die schräg gegen die
Fahrbahn gerichteten elastischen Antriebselemente übertragen werden.
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Diese Aufgabe wird beispielsweise dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß
das Spielzeug auf zwei Gruppen von gleichgerichteten, schräg stehenden Borsten ruht,
die durch den Elektromagneten in zueinander gegensinnig oszillierende, parallel
zur Fahrbahn gerichtete Bewegungen versetzt werden.
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Das Spielzeug braucht also, auch wenn es als Fahrspielzeug ausgebildet
ist, keine Räder zu haben, bzw. wenn es doch Räder hat, so haben diese keine eigentliche
Stützfunktion. Auf diese Weise ist es möglich, daß praktisch die gesamte Masse des
Spielzeuges an den Schwingungen teilnimmt, wobei dann die Federung
des
schwingenden Systems durch die schräg stehenden Borsten gegeben ist. Durch die Größe
der schwingenden Masse ergeben sich erhebliche Schwingungskräfte, die praktisch
vollständig auf die Borsten übertragen werden und damit an der Fahrbahn einen erheblichen
Vortrieb erzeugen. Ein weiterer Vorteil speziell des vorstehenden Lösungsbeispiels
ist dadurch gegeben, daß durch die gegensinnige Oszillation von zwei Gruppen von
Borsten, ein besonders großer und gleichmäßig wirkender Vortrieb gegeben ist, da
stets in einem ganz bestimmten. Augenblick die eine Borstengruppe eine Abstoßung
nach rückwärts vollführt, während in demselben Augenblick die andere Borstengruppe
nach vorn schwingt. Es ist also praktisch in jedem Augenblick eine nach hinten abstoßende
Kraft vorhanden.
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Ein anderes Lösungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die oszillierende Bewegung durch ein Zweimassenschwingungssystem erzeugt wird,
derart, daß der Elektromagnet die eine Masse und sein im Spielzeug federnd aufgehängter
Anker die zweite Masse darstellt, und die übrige Spielzeugmasse auf diese beiden
oder eine der beiden Massen verteilt ist.
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Bei dieser Ausführungsart der Erfindung ist vor allem der Vorteil
gegeben, daß ein Zweimassenschwingungssystem ganz besonders große Schwingungskräfte
zu erzeugen in der Lage ist.
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Eine weitere Ausbildung dieses Erfindungsbeispiels ist dadurch gekennzeichnet,
daß nur eine der beiden Massen mit Borsten oder Borstengruppen versehen ist.
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Hierdurch sind zwar zwischen den Augenblicken, in denen eine Rückstoßkraft
ausgeübt wird, immer Augenblicke vorhanden, in denen eine solche Rückstoßkraft fehlt.
Dafür sind aber die Rückstoßkräfte besonders groß, und da die Schwingungen im ganzen
gesehen. verhältnismäßig rasch erfolgen, so daß für den Vortrieb der zeitliche Mittelwert
der Rückstoßkräfte entscheidend ist, kann praktisch diese Ausführungsart als ebenso
vorteilhaft angesehen werden wie eine weitere Ausführungsart der Erfindung, die
dadurch gekennzeichnet ist, daß beide Massen mit Borsten oder Borstengruppen versehen
sind, wodurch gemäß den Ausführungen weiter oben eine sehr gleichmäßige Vortriebskraft
erzielt wird.
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Bei der Ausführungsart, bei der beide Massen mit Borsten oder Borstengruppen
versehen sind, können nach der Erfindung die beiden Borstengruppen bezüglich der
Fortbewegungsrichtung hintereinander oder nebeneinander angeordnet sein.
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Sind sie hintereinander angeordnet, so vollführen sie eine Bewegung,
die bei Zeitlupenbetrachtung etwa vergleichbar wäre mit der Bewegung einer Raupe,
die ihre Hinterfüße nachsetzt, daraufhin die Vorderfüße neu vorstreckt, dann die
Hinterfüße wieder nachsetzt usw. Bei nebeneinander angeordneten Borstengruppen entstehen
Bewegungen, die gewissermaßen vergleichbar sind mit der Bewegung der Beine bz_ w.
Füße beim schreitenden Menschen.
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Noch eine andere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe
ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Anker für den Elektromagneten
von der ganz oder teilweise magnetisch leitend ausgebildeten Fahrbahn gebildet wird,
so daß die oszillierende Bewegung von einem Schwingungssystem, bestehend aus der
Spielzeugmasse und der Federung aller in diesem Fall gleichsinnig bewegten Borsten
des Spielzeugs, erzeugt wird, derart, daß die senkrecht zur Fahrbahn gerichteten
elektromagnetischen Wechselkräfte das auf den schräg gestellten Borsten ruhende
Spielzeug in eine Schwingbewegung versetzen, die sich aus einer senkrecht und einer
parallel zur Fahrbahn liegenden Komponente zusammensetzt.
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Diese Ausführungsart der Erfindung ist, was das eigentliche Spielzeug
anbetrifft, ganz besonders einfach, da das Spielzeug keinen Anker, sondern nur einen
Elektromagneten enthält. Außerdem ergeben sich bei dieser Ausführungsart der Erfindung
ganz besondere Möglichkeiten, wie sie weiter unten noch im einzelnen dargelegt sind.
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Nach der Erfindung kann bei dieser letztgenannten Ausführungsart der
Elektromagnet U-förmig gestaltet sein, mit seinen Polen gegen die Fahrbahn weisen
und abstandhaltend über dieser angeordnet sein.
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Sämtliche genannten Lösungsbeispiele für die der Erfindung zugrunde
liegenden Aufgabe können nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet sein, daß das
jeweilige Schwingungssystem bzw. zumindest der Elektromagnet und die elastischen
Antriebselemente in Form einer Baueinheit als Antriebsaggregat gestaltet sind.
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Hierdurch ergeben sich ganz besondere Vorteile für die Massenfertigung
des Spielzeuges, wobei dennoch auf eine hinreichend genaue Ausrichtung aller Teile
geachtet werden kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der
äußere, formgebende Teil des Spielzeuges, z. B. die Karosserie, federnd mit dem
Antriebsaggregat verbunden ist.
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Hierdurch wird erreicht, daß beispielsweise eine Luftdämpfung, die
bei starrer Verbindung von der rasch schwingenden Karosserie verursacht würde, vermieden
wird. Weiterhin hat diese Ausführungsart den Vorteil, daß die Karosserie, um beispielsweise
das Aussehen des Spielzeuges zu vervollständigen, mit auf der Unterlage laufenden
Rädern versehen sein kann, wodurch aber die Schwingungen des schwingenden Systems
nicht gehindert weiden, da die Karosserie (und die Räder) infolge der federnden
Verbindung mit dem Antriebsaggregat ohnehin nicht mitschwingt.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsart der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die elastischen Antriebs- bzw. Abstützelemente als elastische
Borsten, Haare, Spitzen, Federn od. dgl., vorzugsweise als federnde Borstenbüschel,
ausgebildet sind.
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Weiterhin kann die Erfindung dadurch gekennzeichnet sein, daß die
borstenähnlichen Abstützelemente aus Metall ausgeführt sind und zugleich der Stromabnahme
von stromführenden Teilen der Fahrbahn zwecks Stromversorgung des Elektromagneten
dienen.
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Eine besondere Ausbildungsart der Erfindung kann noch dadurch gekennzeichnet
sein, daß die einer zweipoligen Stromabnahme dienenden borstenähnlichen Abstützelemente
in zwei voneinander isolierten Gruppen starr am aus Eisenblechen gebildeten Kern
des
Elektromagneten befestigt sind und daß zur Isolierung beider Gruppen voneinander
zwischen den Blechen, vorzugsweise in der Mitte des Kerns, eine Isoliereinlage vorgesehen
ist.
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Besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn nach der Erfindung die
borstenähnlichen Abstützelemente aus verhältnismäßig hartem Werkstoff, -vorzugsweise
aus dünnen Stahldrähtchen, und der von den borstenähnlichen Abstützelementen bestrichene
Teil der Fahrbahn aus einem weicheren Material, vorzugsweise aus Aluminium, bestehen.
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Nach der Erfindung können die borstenähnlichen Abstützelemente gegen
die Fahrbahn um einen Winkel zwischen 7o und 8o° geneigt sein.
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Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das
Spielzeug einen oder mehrere Permanent- und/oder Elektromagneten besitzt, deren
magnetische Anziehungskräfte zur Einwirkung auf die ganz oder teilweise magnetisch
leitend ausgebildete Fahrbahn und, unter Belastung der federnden borstenähnlichen
Abstützelemente, zur Haftung oder Klebung und/oder Führung des Spielzeuges auf der
Fahrbahn dienen.
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Nach der Erfindung kann der den Anker darstellende Teil der Fahrbahn
in Form eines magnetisch leitenden Streifens ausgebildet sein, an der das Spielzeug
mittels seines der Klebung dienenden Permanentmagneten oder Elektromagneten entlangläuft.
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Dabei kann erfindungsgemäß der vorzugsweise aus einzelnen Blechen
bestehende, magnetisch leitende Streifen in der Fahrbahn versenkt und unsichtbar
angeordnet sein, und es können weiterhin auf der Fahrbahn unmagnetische, stromleitende
Belegungen vorgesehen sein, die der Stromzufuhr über die sich auf ihnen bewegenden
metallischen Abstützelemente zur Spule des Elektromagneten dienen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung können die einzelnen Bleche
an verschiedenen Stellen Unterbrechungen besitzen, und es weist der aus gepreßter
Pappe, Kunststoff od. dgl. bestehende eigentliche Fahrbahnkörper an etwaigen Absteifungen
Querschlitze auf, so daß die ganze Fahrbahn senkrecht zu ihrer Ebene biegsam ist,
d. h. Berge und Täler bilden kann.
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Nach der Erfindung können weiterhin als Weichen wirkende, schwenkbare,
magnetisch leitende Streifen unterhalb der Fahrbahn angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß können zum Betrieb der Spule des die Schwingungen
erzeugenden Elektromagneten rasch aufeinanderfolgende kurze Stromimpulse dienen,
zu deren Erzeugung vorzugsweise ein Zerhacker vorgesehen ist.
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Nach der Erfindung kann der Zerhacker, mit dem Betriebswechselstrom
synchronisiert, schwingend eingerichtet sein, und es ist zur Erzeugung der oszillierenden
Bewegung des Zerhackerkontaktes vorzugsweise das pulsierende Magnetfeld eines als
Stromquelle verwendeten Spielzeugtransformators vorgesehen.
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Nach einer anderen Ausführungsart der Erfindung kann der Zerhacker
bei einer als Stromquelle vorgesehenen Gleichstromquelle mittels Unterbrecher-oder
Kurzschlußkontakt selbstschwingend eingerichtet sein. Erfindungsgemäß kann ferner
ein Widerstand vorgesehen sein, durch den der Zerhackerkontakt überbrückt werden
kann, so daß der Spule des-Elektromagneten außer den kurzen Stromimpulsen zusätzlich
Wechsel- oder Gleichstrom zugeführt werden kann.
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Hierdurch wird erreicht, daß mit ein, und demselben Elektromagneten
nicht nur die Antriebsschwingungen erzeugt werden können, sondern daß darüber hinaus
eine wahlweise zuschaltbare oder einstellbare Klebung bzw. Haftung des Spielzeuges
an den magnetisch leitenden Teilen der Fahrbahn möglich ist. Durch eine geeignet
eingestellte Klebung kann das Spielzeug, wie durch Versuche festgestellt worden
ist, sogar senkrechte Fahrbahnteile hinauflaufen bzw. auch an umgedrehten Fahrbahnteilen
über Kopf hängend fahren.
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Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im
Falle einer Ausbildung als Fahrspielzeug die Fahrbahn berührende, drehbare Räder
zur Imitation der Rollbewegung vorgesehen sind, wobei diese Räder kräftefrei am
Spielzeug gelagert sind, d. h. außer ihrem eigenen Gewicht keine Gewichtsanteile
des übrigen Spielzeuges auf die Fahrbahn übertragen.
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Eine entsprechende Ausbildung der Erfindung ist im Falle einer Ausbildung
des Spielzeuges als Kriechtier od. dgl. dadurch gekennzeichnet, daß dazugehörige,
die Fahrbahn berührende Beine oder ähnliche Gliedmaßen am Spielzeug kräftefrei gelagert
sind.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigt Fig. i eine Seitenansicht der grundsätzlichen Ausführung
des erfindungsgemäßen Spielzeuges, Fig.2 einen Längsschnitt durch ein Antriebsaggregat
mit dem Aggregat zugehörigem »Anker«, das für eine zeitlich gleichsinnige Vibration
sämtlicher Stützen vorgesehen ist, Fig.3 einen Längsschnitt durch ein Antriebsaggregat
gemäß Fig. 2, das jedoch zwei Gruppen von Stützen besitzt, die für eine zeitlich
gegensinnige Vibration vorgesehen und in der Fortbewegungsrichtung hintereinander
angeordnet sind, Fig. q. einen Querschnitt durch ein Antriebsaggregat gemäß Fig.3,
bei dem jedoch die beiden Stützengruppen bezüglich der Fortbewegungsrichtung nebeneinander
angeordnet sind, Fig. 5 eine Draufsicht auf ein mit Permanentmagnet versehenes polarisiertes
Schwingaggregat, Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein Antriebsaggregat gemäß Fig.
2, bei dem die Stützen in Form von Borstenbüscheln ausgebildet sind, Fig. 7 ein
einzelnes Borstenbüschel, Fig. 8 eine Seitenansicht von einem Spielzeug mit an diesem
starr befestigtem Anker und schwingbar angeordnetem Elektromagneten sowie mit Permanentmagneten
zur Einwirkung auf magnetisch leitende Teile der Fahrbahn, Fig. 9 eine Draufsicht
auf eine Fahrbahn, die für das Spielzeug gemäß Fig. 8 vorgesehen ist und die in
der Mitte einen magnetisch leitenden und an beiden Seiten unmagnetische, elektrisch
leitende Streifen besitzt,
Fig. io einen Längsschnitt und eine Draufsicht
von einem Antriebsaggregat mit U-förmigem Elektromagneten und einer Fahrbahn gemäß
Fig. 9, wobei der Anker der Fahrbahn zugehörig ist, Fig. ii eine perspektivische
Darstellung von einer Fahrbahn, gemäß Fig. 9 oder io, die durch Querschlitze im
Fahrbahnkörper biegsam vorgesehen ist, Fig. 12 eine perspektivische Darstellung
von einem vergrößerten Teilausschnitt der Fahrbahn gemäß Fig. ii, Fig. 13 eine Seitenansicht
des aus Blechen gebildeten magnetisch leitenden Streifens gemäß Fig. 9 bis 12, Fig.
14 eine Schaltungsanordnung von einem mit Wechselstrom gesteuerten Zerhacker nebst
einer Draufsicht auf eine Fahrbahn gemäß Fig. 9 bis 12, Fig. 15 eine Schaltungsanordnung
ähnlich Fig. 1q., jedoch mit einem Zerhacker bei Gleichstrombetrieb, wobei der Zerhackerkontakt
jeweils in geschlossenem Zustand die Zerhackermagnetspule kurzschließt, so daß der
Zerhacker selbstschwingend ist, Fig. 16 eine Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1q.,
bei der jedoch der Zerhackerkontakt durch. einen Widerstand überbrückbar ist, um
das Spielzeug von Schnellgang aui Berggang schalten zu können, Fig. 17 eine Schaltungsanordnung
gemäß Fig. 1q, bei der jedoch das Magnetfeld eines Spielzeugtransformators die Schwingungen
des Zerhackerkontaktes unmittelbar bewirkt, und Fig. 18 eine Seitenansicht von einem
Spielzeug mit einem Antriebsaggregat mit U-förmigem Elektromagneten und der Unterlage
oder Fahrbahn zugehörigem Anker, wobei die Karosserie des Spielzeuges mittels Federn
mit dem Antriebsaggregat verbunden ist.
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In Fig. i ist i eine Autokarosserie. 2 sind die als schräg gestellte
Borsten ausgebildeten Stützen, die am Spielzeug befestigt sind und mit ihren unteren
Enden auf der Unterlage oder Fahrbahn 3 aufstehen. Im Innern der Karosserie i ist
beispielsweise ein nicht gezeichnetes Schwingaggregat zu denken. Die Räder ¢ müssen
entweder in Abstand von der Unterlage 3 angeordnet sein, oder es muß die mechanische
Verbindung zwischen ihren Berührungsstellen mit der Unterlage 3 und den Teilen des
Schwingaggregats nachgiebig vorgesehen sein. Beispielsweise können . in diesem Falle
die Räder q. oder deren Achsen in Langlöchern gelagert sein, so daß sie den Schwingungen
des Schwingaggregats nachgeben können. Unter dem Einfluß dieser Schwingungen wird
das Spielzeug in Pfeilrichtung auf der Unterlage 3 vorgetrieben.
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Das in Fig. 2 dargestellte Antriebsaggregat besitzt die Magnetspule
5 mit den Flanschen 9. In der Spule 5 ist längsbeweglich der Eisenkern 6 vorgesehen,
der an dem eisernen Winkelstück 7 befestigt ist. Die vorzugsweise urmagnetischen
Blattfedern 8 verbinden das Winkelstück 7 mit den Spulenflanschen 9 und ermöglichen
eine horizontal schwingende Bewegung zwischen der Spule 5 und dem Kern 6. An den
Spulenflanschen 9 ist ferner eine urmagnetische Platte io befestigt, mit der die
als schräg stehende Borsten ausgebildeten Stützen 2 starr verbunden sind, die ihrerseits
mit ihren unteren -Enden auf der Fahrtunterlage 3 aufstehen. Wird die Spule 5 mit
elektrischen Strömen wechselnder Stärke und/oder Richtung gespeist, so schwingen
die Spule 5 und der Kern 6 infolge der wechselnden gegenseitigen magnetischen Anziehung
im Gegensinne. Die Schwingungen der Spule 5 werden auf die Stützen 2 übertragen,
durch deren Vibrationen auf der Unterlage 3 das ganze Antriebsaggregat in Pfeilrichtung
auf der Unterlage 3 vorgetrieben wird. Eine etwa vorgesehene Fahrspielzeugkarosserie
gemäß Fig. i kann dann beispielsweise mit dem Kern 6 bzw.
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!, dem Winkelstück 7 oder statt dessen mit der Spule 5 verbunden sein.
Gemäß der Beschreibung zu Fig.i sind wiederum etwa vorgesehene Räder in Abstand
von der Unterlage 3 oder in bezug auf den Kern 6 bzw. das Winkelstück 7 bzw. die
Spule 5 nachgiebig anzuordnen.
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Das in Fig. 3 dargestellte Antriebsaggregat stimmt hinsichtlich seiner
schwingungserzeugenden Teile mit dem in Fig. 2 dargestellten Aggregat vollständig
überein. Es sind lediglich die Stützen in zwei Gruppen 2' und 2" aufgeteilt. Die
Stützengruppe 2' ist mit der Spule 5 in starrer.Verbindung, während die Stützengruppe
2" starr mit dem Winkelstück 7 bzw. dem Kern 6 verbunden ist. Die Schwingungen der
beiden Stützengruppen erfolgen gegensinnig. Die eine Stützengruppe bewegt sich auf
der Unterlage 3 immer gerade vorwärts, wenn sich die andere Stützengruppe nach hinten
abstützt. Unter dem Einfluß der Vibrationen dieser Stützengruppen wird das Antriebsaggregat
in Pfeilrichtung auf der Unterlage 3 vorgetrieben. Bezüglich dieser Vortriebsrichtung
sind die Stützengruppen 2' und 2" hintereinander angeordnet.
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Das Antriebsaggregat gemäß Fig. q. stimmt im wesentlichen überein
mit dem Antriebsaggregat gemäß der Fig. 3. Es besteht lediglich der Unterschied,
daß beim Antriebsaggregat gemäß Fig. q. die beiden Stützengruppen 2"' und 2"" bezüglich
der Vortriebsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Die Vortriebsrichtung ist in.
diesem Falle senkrecht zur Zeichnungsebene anzunehmen.
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Die Antriebsaggregate gemäß Fig. 2 bis q: besitzen urpolarisierte
Schwingaggrgate und schwingen demnach mit der doppelten Frequenz des Wechselstromes,
der für den Betrieb dieser Aggregate vorgesehen ist.
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In Fig. 5 ist demgegenüber ein polarisiertes Schwingaggregat dargestellt,
das mit derselben Frequenz schwingt, wie sie de; Betriebswechselstrom hat. Bei diesem
Aggregat ist 1 3 ein Permanentmagnet mit den Polen N und S, der mittels der
Polklappen 15 auf der urmagnetischen Platte 1q. befestigt ist. An den Polklappen
15 befinden sich die Polschuhe 16 bzw. i6'. 5 ist die Magnetspule, die auf dem Eisenkern
18 sitzt, welcher seinerseits an der urmagnetischen Platte 12 befestigt ist. Mit
dem Eisenkern 18 stehen. die Polschuhe 17 bzw. 17' in mechanischer und magnetischer
Verbindung. Die Platte i2 und die Platte i¢ sind durch die Blattfedern 8 mechanisch
miteinander verbunden, so daß diese Platten bzw. die Spule 5 und der Kern 18 einerseits
und der Permanentmagnet 13 andererseits gegeneinander schwingbar sind im
Sinne der gezeichneten Richtungspfeile, wobei die Polschuhe 16 und 17 bzw. i6' und
i7' einen kleinen Abstand voneinander besitzen. Gemäß den ausgezogenen Pfeilen kann
der Permanentmagnet 13 in einem Augenblick gerade nach oben schwingen, während die
Spule 5 und der Kern i8
gleichzeitig nach unten schwingen. Gemäß
den gestrichelt gezeichneten Pfeilen ist die Schwingrichtung in einem anderen Augenblick
für beide Teile gerade umgekehrt anzunehmen. Die eine oder die andere Schwingrichtung
kommt in Frage, je nachdem, in welcher Richtung der Wechselstrom, der die Schwingungen
erzeugt, die Spule 5 gerade durchfließt. Die Schwingungen kommen dadurch zustande,
daß die Polschuhe 16 und 17 bzw. 16' und 17' aufeinander anziehende oder abstoßende
Kräfte ausüben, wobei die Anziehung und Abstoßung fortgesetzt wechselt, je nachdem,
welche Richtung der die Spule 5 durchfließende elektrische Strom gerade hat. Im
einzelnen ist der Anziehungs- und Abstoßungsvorgang der folgende. Das freie Ende
des Kerns 18 wirkt bei Magnetisierung dieses Kernes auf die neutrale Zone des Permanentmagneten
13 ein. Es bilden sich zwei magnetische- Kreise aus. Der eine magnetische Kreis
geht über den Nordpol N und die Polschuhe 16' und 17' zurück zum Kern 18. Der andere
magnetische Kreis geht über den Südpol 5 und die Polschuhe 16 und 17 zurück zum
Kern 18. Je nach der in dem einen oder anderen Augenblick gerade vorhandenen Polarität
des Kernes 18 ergibt sich in dem einen Kreis eine Schwächung und in dem anderen
Kreis eine Stärkung des Permanentmagnetfeldes, und umgekehrt. Auf diese Weise erfolgen
die Schwingungen mit der Frequenz des die Spule 5 durchfließenden Wechselstromes.
Ein polarisiertes Aggregat hat den Vorteil verhältnismäßig großer Schwingkräfte
schon bei kleinen elektrischen Strömen. Dafür ist aber die Vibrationsfrequenz nur
halb so groß wie bei einem unpolarisierten Aggregat. An dem Aggregat gemäß Fig.
5 können die federnden Stützen beispielsweise unmittelbar befestigt sein. Die Stützen
werden dabei zweckmäßig in zwei Gruppen geteilt, von denen die eine Gruppe an der
Platte 1q. und die andere Gruppe an der Platte ia starr angebracht ist. Die Anbringung
von Stützen ist in der Fig. 5 nicht gezeichnet.
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Das Antriebsaggregat gemäß Fig. 6 ist wiederum ein unpolarisiertes
Aggregat. Es entspricht in seinem Aufbau genau dem Aggregat gemäß Fig. 2, jedoch
sind die Stützen als Borstenbüschel ii ausgebildet. Zweckmäßig besitzt das Aggregat
an seinen vier unteren Ecken je ein Borstenbüschel ii. Auf diese Weise steht das
Aggregat wie mit vier Beinen auf der Fahrtunterlage 3, und es ist eine sichere Standlage
gegeben.
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Das in Fig. 7 vergrößert dargestellte Boxstenbüschel i i kann genau
der beider Bürstenfabrikation üblichen Ausführung entsprechen.
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Die bisher beschriebenen Antriebsaggregate gemäß Fig. 2 bis 6 haben
keine besondere Führung auf der Unterlage 3,u sonden können sich in jeder beliebigen
Richtung frei auf dieser bewegen.
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Im Gegensatz dazu steht das Spielzeug gemäß Fig. 8, das zum Vortrieb
auf einer besonders ausgebildeten Fahrbahn gemäß Fig. g vorgesehen ist. Dieses Spielzeug
besitzt zusätzliche Permanentmagneten 22, die in. geringem Abstand über der Fahrbahn
3 angeordnet sind und auf den schmalen magnetisch leitenden Streifen 23 der Fahrbahn
einwirken, wodurch eine Führung des Spielzeuges längs der Fahrbahn erreicht wird.
Außerdem wird hierdurch ein stärkerer Andruck an die Fahrbahn erreicht, wodurch
das Spielzeug eine größere Zugkraft besitzt. Der Vortrieb des Spielzeuges erfolgt
in der Richtung des gezeichneten Pfeiles. Links und rechts von dem magnetisch leitenden
Streifen 23 befinden sich die eigentlichen Fahrbahnflächen 3, die nicht magnetisch
leitend sind und auf denen sich die als Borstenbüschel ausgebildeten Stützen ii
bewegen. Vorteilhaft sind vier Stützen ii am Spielzeug vorgesehen. Die Fahrbahnflächen
3 können zweckmäßig metallisch ausgebildet sein und dienen dann zugleich einer Stromzuführung
zum Spielzeug über die ebenfalls metallisch ausgebildeten Stützen ii. Die Stützen
ii sind beispielweise an der Karosserie i des Spielzeuges befestigt. Weiterhin ist
an einem Ansatz 21 der Karosserie i ein Schwingaggregat befestigt, das aus der Spule
5 und dem Elektromagnetkern ig einerseits und dem als Blattfeder 2o ausgebildeten
Anker andererseits besteht. Die Blattfeder 2o ist gemäß Fig. 8 am rechten Ende mit
dem Kern ig mechanisch verbunden, umgreift dann in ihrem weiteren Verlauf die Spule
5 und ist in einiger Entfernung vom linken Ende des Kernes ig abgewinkelt, um schließlich
mit einer weiteren Abwinkelung am Ansatz 2i befestigt zu sein. Bei Stromdurchfluß
durch die Spule 5 erfolgt eine Anziehung zwischen dem Kern ig und dem abgewinkelten
Teil der Blattfeder 2o, der in einiger Entfernung vom linken Ende des Kernes ig
verläuft. Besitzt der die Spule 5 durchfließende Strom wechselnde Stärke und/ oder
Richtung, so schwingen die Spule 5 und der Kern ig in bezug auf den Ansatz 2i. Hierdurch
werden Schwingungen auf die Karosserie i und auf die an der Karosserie i befestigten
Stützen ii übertragen. Sind die Karossereie i und die Permanentmagneten 22 von geringerem
Gewicht ausgeführt als die Spule 5 und der Kern ig, wie es bei kleinen Spielzeugen
ohne weiteres möglich ist, so sind die Stützen ii mit der kleineren der schwingenden
Massen in .starrer Verbindung, während die größere Masse der Spule 5 und des Kernes
ig frei schwingt. Hierdurch ergeben sich sehr große Schwingkräfte bzw. Vibrationskräfte
für die Stützen ii. Die Räder q. müssen auch hier wieder in Abstand von der Fahrtunterlage
3 angeordnet sein, oder es muß die mechanische Verbindung zwischen ihren Berührungsstellen
mit der Unterlage 3 und der in diesem Falle mitschwingenden Karosserie i nachgiebig
ausgebildet sein.
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Das Antriebsaggregat gemäß Fig. io ist für den Vortrieb auf einer
magnetisch leitenden Unterlage, insbesondere für den Vortrieb auf einer Fahrbahn,
vorgesehen, die genauso ausgebildet sein kann wie die Fahrbahn gemäß Fig. g. Beim
Antriebsaggregat gemäß Fig. io ist der Anker der Fahrtunterlage zugehörig und wird
beispielsweise durch den schmalen, magnetisch leitenden Streifen 23 dargestellt.
Das Antriebsaggregat gemäß Fig. io besitzt einen Elektromagneten mit der Spule 5
und dem U-förmig gestalteten Kern 2q., dessen Polschuhe 25 in geringem Abstand über
dem magnetisch leitenden Streifen 23 angeordnet sind. Diese Anordnung wird dadurch
erreicht, daß der Kern 24 durch die an ihm befestigten Stützen ii mit seinen Polschuhen
25 in geringem Abstand über dem Streifen 23 gehalten wird. Zur Befestigung der Stützen
ii, von denen zweckmäßig vier Stück vorgesehen sind,
dienen die
Abwinkelungen 26 eines Teiles der Kernbleche, die mit dem Kern 24 einerseits und
mit den Stützen ii andererseits in starrer Verbindung sind. Bei Speisung der Spule
5 mit elektrischen, Strömen wechselnder Stärke und/oder Richtung entstehen wechselnde
Anziehungskräfte zwischen den Polschuhen 25 und dem magnetisch leitenden Streifen
23, der den Anker darstellt. Hierdurch werden die Stützen ii in Vibrationen auf
der Unterlage 3 versetzt, wodurch das Antriebsaggregat in Pfeilrichtung vorgetrieben
wird. Die Stromzuführung zur Spule 5 kann wiederum über die unmagnetischen und elektrisch
leitenden Fahrbahnstreifen 3 erfolgen, auf denen die Stützen ii sich bewegen. Die
Stützen ii müssen hierzu metallisch ausgebildet sein. Außerdem müssen hierzu die
Bleche des Kernes 24 in zwei Gruppen voneinander isoliert sein, damit durch die
Bleche kein Kurzschluß gegeben ist. Dadurch, daß die Abwickelungen 26 verhältnismäßig
weit entfernt von der Unterlage 3 vorgesehen sind, können die Stützen ii verhältnismäßig
lang ausgebildet sein. Hierdurch ergibt sich eine große Schwingweite der Vibrationsschwingungen,
was insbesondere für eine große Vortriebsgeschwindigkeit vorteilhaft ist. So verhältnismäßig
lange Stützen können grundsätzlich natürlich auch bei den Antriebsaggregaten gemäß
Fig. 2 bis 6 sowie bei dem Spielzeug gemäß Fig. 8 vorgesehen sein. Die Neigung der
Stützen, ii gegenüber der Unterlage 3 ist zweckmäßig etwa zwischen 7o und 8o° gewählt.
Das Antriebsaggregat gemäß Fig. io ist ganz besonders einfach und billig herzustellen,
da es praktisch nur aus einem Elektromagneten mit Stützen besteht. Ein derartiges
Antriebsaggregat ist daher insbesondere für kleine Spielzeuge besonders vorteilhaft.
Im Zusammenwirken mit der beschriebenen Fahrbahn bewirkt der Elektromagnet sowohl
die Erzeugung der Vibrationen als auch die Führung längs des Streifens 23. Außerdem
ist bei diesem Antriebsaggregat eine große Andruckkraft an die Fahrbahn gegeben,
so daß das Antriebsaggregat große Zugkräfte entwickeln: kann, die zur Überwindung
von senkrechten Steigungen ausreichen, ohne daß irgendwelche Hilfsmittel in Form
von Permanentmagneten od. dgl. benötigt werden. Auch ein Fahren über Kopf hängend
an der Fahrbahn ist mit diesem Antriebsaggregat besonders leicht durchzuführen.
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Die Fahrbahn gemäß Fig. ii bzw. 12 stellt eine Spezialausführung dar,
bei der die ganze Fahrbahn biegsam ist, um beim Aufbau einer Fahrspielanlage größere
Höhenunterschiede auslegen zu können. Die Fahrbahn. gemäß Fig. ii bzw. 12 ist insbesondere
vorgesehen für Antriebsaggregate gemäß Fig. io. 27 ist der eigentliche Fahrbahnkörper,
welcher aus gepreßter Pappe, Kunststoff od. dgl. hergestellt sein kann. In der Mitte
besitzt dieser eine längs verlaufende Tiefprägung, in welche Eisenblechstreifen
23 eingelegt sind. Der Gesamtquerschnitt dieser Eisenblechstreifen ist zweckmäßig
so groß gewählt, daß sich eine genügende magnetische Leitfähigkeit ergibt, so daß
sich die Anziehungskräfte im hinreichenden. Maße ausbilden können. Die erfindungsgemäße
Verwendung von einzelnen Blechstreifen an Stelle eines massiven Querschnittes ermöglicht
eine gute Biegbarkeit der gesamten Fahrbahn, so daß diese sich starken Höhenunterschieden
bei ihrer Auslegung anschmiegen kann. Hierdurch wird die Fahrbahn befähigt, dem
starken Steigungsvermögen des erfindungsgemäßen Fahrspielzeuges gerecht zu werden.
Beispielsweise kann die Fahrbahn auch so ausgelegt werden, daß sie einen senkrecht
stehenden Ring oder eine senkrecht stehende Schleife bildet, so daß die Fahrspielzeuge
Loopings durchfahren können, was infolge der magnetischen Klebkraft ohne weiteres
möglich ist. Damit der Fahrbahnträger diesen Biegungen ebenfalls folgen kann., sind
beispielsweise Schlitze 28 und 29 vorgesehen. Zur Festhaltung der Eisenblechstreifen
23 in der tiefgeprägten Rinne des Fahrbahnträgers 27 dient die Abdeckung 31, welche
ebenfalls aus Pappe, Kunststoff oder Isolierleinen od. dgl. bestehen kann. Die Abdeckung
31 ist möglichst dünn zu machen, damit nicht ihretwegen der Abstand zwischen den
Polschuhen 25 und den Führungsblechen 23 unnötig vergrößert werden muß. Die elektrisch
leitenden Fahrbahnstreifen 3 können mittels Klebstoff oder mittels der Zapfen 3o
an dem Fahrbahnträger 27 befestigt sein.
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Fig. 13 zeigt ein Beispiel gemäß der Erfindung für die Ausführung
der magnetischen Führung 23 aus einzelnen Blechstreifen. Jede einzelne Blechstreifenlage
besitzt vorzugsweise an einer anderen Stelle als die übrigen Blechstreifenlagen
j e eine Stoß- oder Unterbrechungsstelle 32, wodurch das gesamte Blechpaket biegsam
ist, obgleich die beiden Enden des gesamten Blechpaketes 23 durch Niete oder Zapfung
miteinander fest verbunden sein können. Die gesamte Fahrbahn wird dann ähnlich wie
bei der Gleiszusammensetzung bei Spielzeugeisenbahnen aus einzelnen Fahrbahnstücken
zusammengesetzt. Kurven können dabei aus besonderen runden Fahrbahnstücken zusammengesetzt
werden.
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In Fig. 14 ist ein Beispiel für die Schaltung einer Zerhackeranordrmng
zur Impulserzeugung bei Wechselstrombetrieb dargestellt. 33 ist der Wechselstrom
liefernde Spielzeugtransformator. 34 ist die Magnetspule des Zerhackers, die an
die Wechselspannung angeschlossen ist und durch deren magnetische Wirkung der Zerhackerkontakt
35 im Takte der Wechselspannung geöffnet und geschlossen wird. 36 ist ein etwa vorzusehender
Löschkondensator. Der eine Pol des Transformators 33 ist im Punkte 37 an die eine
stromleitende Fahrbahnbelegung 3 angeschlossen. Der andere Pol des Spielzeugtransformators
geht zunächst über den Kontakt 35, wonach er im Punkte 38 an die andere Fahrbahnbelegung
3 angeschlossen ist. Auf diese Weise kann aus der im allgemeinen sinusförmigen Wechselspannungskurve,
vorzugsweise aus deren jeweiligem Maximalbereich, bei jeder Halbwelle ein kurzer
Impuls herausgegriffen werden.
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Fig.15 zeigt eine entsprechende Anordnung bei Gleichstrombetrieb.
39 ist beispielsweise eine Batterie, 34 wiederum die Zerhackerspule. Diese wird
von einem Strom durchflossen, wenn das Spielzeug auf die stromleitenden Teile 3
der Fahrbahn aufgesetzt ist und dadurch die Teile 3 über die Spule des Elektromagneten
im Spielzeug elektrisch verbunden werden. Dabei wird durch magnetische Anziehung
der Kontakt 40 geschlossen, wodurch der volle Impulsstrom auf die Fahrbahnbelegungen
3 bzw. den Spielzeugelektromagneten
gegeben wird. Gleichzeitig
wird hierdurch die Spule 34 kurzgeschlossen, worauf der Kontakt 40 durch Aufhören,
der magnetischen Anziehung wieder geöffnet wird usw. Mittels des Kontaktes 40 wird
einerseits das Selbstschwingen des Zerhackers und andererseits die Impulsgabe bewirkt.
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In Fig. 16 ist eine Anordnung entsprechend Fig. 14 dargestellt, wobei
jedoch der Kontakt 35 mittels des Schalters 41 durch den Widerstand 42 überbrückt
werden kann, so daß außer den Zerhackerimpulsen auch ein dauernder Wechselstrom
auf die Fahrbahnbelegungen 3 gegeben werden kann. Auf diese Weise kann von Schnellgang
auf Berggang geschaltet werden, insbesondere, wenn ein Antriebsaggregat gemäß Fig.
io vorgesehen ist.
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Fig. 17 zeigt eine Schaltung, bei welcher die Zerhackerspule fortgelassen
ist und bei der der Kontakt 35 unmittelbar unter dem Einfluß des Magnetfeldes des
Transformators 33 schwingt. Der Funktion nach entspricht diese Schaltung der Schaltung
gemäß Fig. i4.
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Fig. 18 gibt eine Anordnung mit einem Antriebsaggregat gemäß Fig.
io wieder, bei der die erfindungsgemäße federnde Befestigung der Autokarosserie
i am Elektromagneten bzw. Antriebsaggregat dargestellt ist. Um die Spule 5 kann
beispielsweise ein Befestigungsring 45 gelegt sein, an dem die Blattfedern 43 und
44 sitzen, die in den Punkten 46 und 47 an der Autokarosserie i befestigt sind.
Auf diese Weise schwingt die Karosserie i nicht oder nur wenig mit, wodurch eine
die Vibrationsschwingungen beeinträchtigende Luftdämpfung vermieden ist. Ist bei
verhältnismäßig kleiner Karosserie der Luftdämpfung nur geringe Bedeutung beizumessen,
so kann die Karosserie auch fest mit dem Elektromagneten, vorzugsweise mit dessen.
Kern, verbunden sein. Entsprechendes gilt auch bei der Verwendung von Antriebsaggregaten
gemäß Fig. 2 bis 6. Bei federnder Verbindung brauchen im übrigen die Räder 4, selbst
wenn sie entgegen der Darstellung in Fig. 18 nicht in Abstand von der Unterlage
3 vorgesehen sind, sondern auf dieser leer abrollend aufliegen, keine Langlochlagerung
od. dgl., da die Nachgiebigkeit ihrer Berührungsstellen mit der Unterlage in bezug
auf den Elektromagneten oder den dem Spielzeug zugehörigen Anker durch die Federn
43 und 44 gegeben ist.