乗り物のための回転可能に保持された車輪軸を有する車両と、この車両の回転可能に保持された車輪軸の駆動の方法

乗り物のための回転可能に保持された車輪軸を有する車両に関する。

見本市場や遊園地などで有名な乗り物の多くは、レールに結びつけられ、例えば、駆動車両と1つ又は複数の客車とが結合した複数の車両を有し、走行車輪がレールの上に置かれるか、又は、例えばレールに掛かっているか、横に配置されてレールに沿って走行する。推進は、多くの場合、レールの上面を走行する駆動される摩擦車輪によって実行される。その場合に、摩擦車輪の方向を移動方向に合わせるのが好ましい。これは、摩擦車輪の摩滅と騒音の発生を低減するためである。これに必要な摩擦車輪の回転自由度は、例えば、摩擦車輪の回転台上の軸受けによって達成することができる。

摩擦車輪の方向をレールの延びる方向に合わせるための1つの有名な可能性としては、摩擦車輪を、例えば、回転台の駆動装置によって駆動することである。高い要求を満たす追加の駆動装置を用意しなければならないことが前提となる。しばしば乗り物が高い速度となることで、位置決め時間が少なくなり、これにより、高い回転モーメントでの駆動装置の使用が強制される。これに加えて、駆動装置によって制御される目標位置が、相対的に正確に、且つリアルタイムに定めなければならないレール線路上の現在の本当の位置に依存し、これは、追加の、例えばセンサーシステムなどの測定システムを必要とする。測定の不正確さと測定誤差は、それらが、摩擦車輪の誤った方向付けを積極的にするように制御する場合には、駆動装置による駆動の目的に反する可能性がある。そして、これらの必要な措置によって貴重な建設スペースが消費されてしまう。

本発明の基礎となる課題は、乗り物のための車両の摩擦車輪を従来の制御に比べてより簡単でより低コストで実現できる制御の可能性を見つけることである。

この課題は、請求項1の特徴部に記載の回転可能に保持された車輪軸を有する乗り物の車両及び請求項5の特徴部に記載のその車両の回転可能に保持された車輪軸の制御方法により解決される。本発明の有利なさらなる展開は、従属請求項の対象である。

本発明に対応する、乗り物の車両は少なくとも回転可能な搬送構造上に配置された車輪軸とさらなる車両の結合のための連結部材とを有している。発明の本質は、さらなる車両を結合するための連結部材を移動可能に保持し、機械的動作接続部を介して回転可能な搬送構造に接続して、連結部材の動きが、回転可能な搬送構造と回転可能な搬送構造に配置された車輪軸の回転をもたらし、回転可能な搬送構造の回転は、連結部材の動きをもたらす。回転可能に設けられる車輪軸は、例えば、その周りに乗り物のための推進力を提供する駆動される摩擦車輪を回転させる軸であり得る。これは、例えば、レールの延びる方向に直角の方向に立つ回転軸の周りに回転可能な回転台上に保持されることが可能である。

本発明は以下の認識に基礎を置く。すなわち、レールに結合された乗り物の所定の場所の乗り物の個々の車両の互いの相対位置は、この場所のレールの延び方に特徴付けられ、走行中の車両の互いの相対位置の変化は、機械的動作接続部によってレールの延びの方向に、回転可能な搬送構造の方向を適合させるのに利用され得る。

互いに結合された車両の相対位置の変化により連結部材の位置が互いに変化するように連結部材が車両に移動可能に設けられると、連結部材の位置は、この場所のレールの局所的な延びについての情報を示し、機械的動作接続部を介して回転可能な搬送構造の回転に変換され得る。

具体的には、例えば、連結部材が車両に固定されたボールジョイントに保持されるように、移動可能な軸受けが構成され得る。可能な実施形態としては、例えば、連結部材は、例えば、連結棒であり、連結棒が引き続く車両を連結するために、連結部によって噛み合わされるか、又はこの連結部に開口を貫通して差し込まれる。このような連結棒は、例えば、ボールジョイントの中心に保持される。

ボールジョイントの軸受けとしての適性は、各々の車両の相対位置の可能な変更を考えれば明らかである。平面状に延びるレール部分の上のカーブを走行する際には、連結棒が線路の平面と平行な平面上で傾斜する。別の言葉で説明すれば、連結棒の一端が走行方向の前方に動かされる一方、連結棒の他端が走行方向の逆方向の後方に動かされる。この動きが機械的動作接続部を介して、車輪軸がさらに設けられた搬送構造にこの車輪軸と異軸的に導入されると、回転可能な搬送構造の回転を引き起こし、この回転は、回転可能な搬送構造上に設けられた車輪軸の走行方向の適合のために利用され得る。この制御動作の範囲は、機械的動作結合部の具体的な実施形態により個々の場合の必要条件に適合可能である。

機械的動作結合部は、具体的には、第1のアームを有し、第1のアームの一端は、第1のボールジョイントを介して連結部材の一端に接続され、第1のアームの他端は、第2のボールジョイントを介して車両のフレームに接続され、機械的動作結合部は、第2のアームを有し、第2のアームの一端は、第3のボールジョイントを介して回転可能な搬送構造に接続され、第2のアームの他端は、第4のボールジョイントを介して第1のボールジョイントと第2のボールジョイントとの間で第1のアームに接続されている。

この構成により、移動可能に保持された連結部材の線路の平面と平行な平面上で傾斜する際に第1のアームが第2のボールジョイントで旋回する。第1のアームのフレームに保持される一端は、その位置に固定され、連結棒のようにカーブを走行する際に第1のボールジョイントを介して走行方向又は走行方向と逆方向に同じ量だけ動かされる。

これにより、第1のアームにおける第4のボールジョイントの位置の選択を第2のボールジョイントと第1のボールジョイントの間に選択することによって、第2のアームを介して回転可能な搬送構造に変換される動きの範囲は、影響を受け得る。なお、第2のボールジョイントでは、移動可能に保持される連結部材のカーブ走行によって生じる位置変化の応答として最小の位置変化が生じ、第1のボールジョイントでは、移動可能に保持される連結部材のカーブ走行によって生じる位置変化の応答として最大の位置変化が生じる。

機械的動作結合部を介して回転可能な搬送構造への動きの変換と移動可能に保持された連結部材の運動における反応が影響を受け得る第2のパラメータは、第3のボールジョイントが回転可能な搬送構造に接続される支持点の選択である。回転可能な搬送構造の回転軸の点の間隔は、回転の範囲と、この回転を生じさせる回転モーメントに影響を与える。大きな間隔の場合には、小さな間隔の場合に比べて、一定の運動をより大きな回転モーメントでより小さな回転運動に変換する。

機械的動作結合部の伝達特性の適合を可能とするさらなる自由度は、第2のボールジョイントが設けられる車両のフレームの点である。

多くのレールに接続された乗り物では、レールの延びは、平面上のカーブ走行に限られない。むしろ、線路は、しばしば、レール平面が空間にしっかりと固定されていない。このようなレール部分は、このレール部分を通過する互いに連結された車両を有する列車の中で捻れ自由度をもたらす、すなわち、実質的に列車の走行方向に置かれた軸の周りの車両の傾きであって、連結部材を一端でレールの方向に他端でレールから離れる方向の動きへと導く傾きをもたらす。

軸受けにおいて連結部材の動きがボールジョイントの中で実行され得ると、この動きの自由度により、完全に、又は、少なくとも部分的に機械的動作接続部を外すことが予定される。というのは、この動きは、ふつうは、回転可能な搬送部材の回転運動に変換されるべきものではないからである。これは、第1のアームが運転時に可変の長さを有することにより実行される。

この特徴の具体的な構成として、第1のアームが例えば、第1のボールジョイントに保持されるピストンと、ピストンの部分がガイドされ、第2のボールジョイントに保持される空洞シリンダとを有するようにすることが可能である。このような構成とすることで、連結部材のレールに向かう方向、又は、レールから離れる方向の動きを空洞シリンダに受け入れられるピストンの部分の長さに変換し、これにより広範囲に補償される。より目的にかなった本実施形態の構成では、第4のボールジョイントが空洞シリンダによって形成される第1のアームの部分に配置されている。

本発明の、さらなる車両の結合のための移動可能に保持された連結部材を有する乗り物の車輪軸に回転可能に設けられた搬送構造の回転の制御の方法は、レールのジオメトリによって生じた、さらなる車両に対する乗り物の車両の相対位置の位置変化が移動可能に保持された連結部材の位置変化に変換され、移動可能に保持された連結部材の位置変化が機械的動作結合部を介して回転可能に設けられた搬送構造の回転に変換される方法である。

このようなやり方により、回転可能な、又は、回転可能に保持される搬送構造の回転運動の制御に必要な、局所的なレールのジオメトリに関する情報が、局所的なレールのジオメトリによって生じる列車の互いの車両の相対的な位置の、連結部材の位置の変化に現れる変更から獲得される。また、この位置変化は、この回転運動の制御のための駆動装置としての機械的動作接続部を介して望みの範囲で利用できる。

乗り物のための車両の摩擦車輪をより簡単でより低コストで実現できる。

駆動車両と駆動車両に結合された客車を有する、レールに結合された乗り物を示す図である。

3次元的に機械的動作接続部を示す図である。

図2に示す機械的動作接続部の連結棒と第1のアームの平面図である。

図2に示す機械的動作接続部の連結棒と第2のアームの平面図である。

本発明の実施形態を示す図面に基づいてより詳細に説明される。

図1は、レールに結合された乗り物として実施される、駆動車両110と駆動車両110に結合された客車150とを有する乗り物100を示している。この乗り物は具体的には、「インバーテッドパワードコースタ」であり、駆動車両110と客車150は、走行車輪112a、112b、112c、152a、152b、152cを有する回転可能に保持されたシャーシ111、151により図示を省略するレールシステムに掛けられて、走行車輪112a、112b、112c又は152a、152b、152cが各々、レールの部分を握るようになっている。

客車150は、フレーム153を有しており、フレーム153では、走行車輪152a、152b、152cを有するシャーシ151が軸受154に回転可能に保持されている。同様に、フレーム153には、図示されていない上部構造、又は追加構造、特に乗客の座席のための搬送構造が保持されており、座席には、座席に座っている乗客を走行の間守るためのセイフティーバーが、乗り物の外観を特定のテーマに適合するために場合によっては設けられるモチーフ構造と共に設けられるようになっている。客車150の駆動車両110に向いた端部には、連結部材158が設けられており、これを介して、客車150が駆動車両110に結合される。客車150の、この端部に向かい合っている端部には、さらなる連結部材159が設けられ、ここに、図示されていない他の客車150が結合されることが出来る。

駆動車両110は、フレーム113を有し、フレーム113には、走行車輪112a、112b、112cを有するシャーシ111が軸受114に回転可能に配置されている。さらに、フレーム113には、図示を省略する駆動装置が設けられ、この駆動装置は、回転台として実施される回転可能な搬送構造117に配置された軸が設けられている2つの摩擦車輪116を駆動する。乗り物100の運転中に、推進は、以下のように実行される。即ち、摩擦車輪116が図示を省略するレールシステムの走行面と相互作用し、これにより駆動車両110を、駆動車両110に結合された客車150と共に前方に移動させる。

さらに、駆動車両の後方端部には、ボールジョイント118の中に連結棒の形で連結部材120が保持されている。この連結棒は、客車150の連結部材158の穴を通ってガイドされており、連結棒の中間部分がボールジョイント118に保持されている。連結部材120の一端部分は、フレーム113に配置された軸受134に一端が保持された機械的動作接続部130を介して回転台117に接続されている。

図1に基づいて、ボールジョイント118に保持された連結部材120の位置が、レールの延びに制限される、客車150に対しての相対的な駆動車両110の相対位置の変化によってどのように影響を受けるかが分かる。カーブの走行の際には、連結部材120の一端は前方へ、即ち、駆動装置115の方向へ、連結部材120の他端は、後方へ、即ち客車150の方向へ動かされる。レールシステムの捻れのため、連結部材120の一端を上方、即ち、図示を省略するレールシステムの方向(インバーテッドコースタであるため、乗り物がレールシステムの上方を走行する場合は、レールシステムから離れて上の方向になる)、連結部材120の他端は、下方、即ち、図示を省略するレールシステムから離れる方向(図示されている例は、インバーテッドコースタであるため)に移動するようなる。連結部材120は、ボールジョイント118に保持されているので、これらの移動は、重ね合わされることが可能である。

連結棒として実施された連結部材120のこの動きは、少なくとも部分的に機械的動作接続部130により回転台117の回転運動に変換され、これにより、摩擦車輪116の走行方向が局所的なレールのジオメトリに適合される。

機械的動作接続部130の例示的な構成について図2、図3a及び図3bに基づいて説明する。図2に示す外観から分かるように、機械的動作接続部130は、第1のアーム131を有し、第1のアーム131の一端は、第1のボールジョイント132を介して連結部材120の一端に接続され、第1のアーム131の他端は、第2のボールジョイント133、軸受け134を介して駆動車両110のフレーム113に接続されている。さらに、機械的動作接続部130は、第2のアーム135を有し、第2のアーム135の一端は、第3のボールジョイント136と第3のボールジョイント136のピボット137を介して回転台117の形で実施される回転可能な搬送構造に接続され、第2のアーム135の他端は、第1のボールジョイント132と第2のボールジョイント133との間の領域で第4のボールジョイント138を介して第1のアーム131に接続されている。

図3aに示す外観から、第1のアーム131の動きが連結部材120の位置の変化の上での反応として理解される。すなわち、カーブを走行する際に、第1のアーム131に接続された連結部材120の端部が図面の平面の向こう側(観測者から離れる方向へ平面を突き抜ける方向)へ動くか、又は、図面の平面からこちら側(観測者の方へ)動くかする。これに対応して、第1のボールジョイント132は、この動きに追従する一方、第2のボールジョイント133は、軸受け134にしっかりと保持される。それに対応して、第1のアーム131と共に第4のボールジョイント138が、ボールジョイント132の周りを図面の平面からこちら側へ、又は、図面の平面の向こう側へ倒れる。

レール線路が捻れた際には、第1のアーム131に接続された連結部材120の端部は、図面において、上又は下に動く。この動きの結果、角度αが変化する。この角度の変化が可能なのは、第1のアーム131と連結部材120との間がボールジョイント、すなわち、第1のボールジョイント132によって接続されているからである。さらに、第2のボールジョイント133が軸受け134によって動かないように保持されているので、第1のアーム131の長さは、変動する。これは、第1のアーム131が空洞シリンダ131bに移動可能に設けられたピストン131aから構成され、第4のボールジョイント138が空洞シリンダ131bに配置され、第4のボールジョイント138が第2のボールジョイント133から一定の間隔を有しているために可能となっている。捻れ運動の際に、連結部材120は、円軌道上を動くので、第1のアーム131は、図3aの平面において、軸受け134の周りを回転できなければならない。この第2の運動自由度は、ボールジョイント133のため可能となっている。

図3bに示す外観から、第1のアーム131の対応する動きから生じる、第2のアーム135と第3のボールジョイント136を介して第2のアーム135に接続される軸受けピボット137の動きがわかる。

車両間の捻れ運動の場合には、第1のアーム131の連結部材120に接続された端部は、実質的に、図3bの平面から観測者の方、又は、観測者から遠くなる図3bの平面の方へ動く。図の平面上で、第1のアーム131の位置、特に、第1のアーム131に配置された第4のボールジョイント138の位置はほとんど変化しない。これは、この動きが、第1のアーム131の空洞シリンダ131bに受け入れられた第1のアームのピストン131aの部分の変化により略完全に補償されるからである。

カーブの走行の際には、第1のアーム131の、連結部材120に接続された端部が図3bの平面上で実質的に上又は下に動く一方、第1のアーム131の第2の端部が軸受け134に動かないように固定されている。これに対応して、第1のアーム131は、第1のアーム131に配置されている第4のボールジョイント138と共に倒れる運動を実行する。この運動により、第4のボールジョイント138と、第4のボールジョイント138に配置された第2のアーム135の端部とが図面の平面上で上方又は下方に移動する。その際に、第2のアーム135は図の平面上にとどまり、第1のアーム131の倒れる動きと共に動かされないのは、第4のボールジョイント138と第3のボールジョイント136により可能になっており、第4のボールジョイント138と第3のボールジョイント136は、第2のアーム135の運動自由度をもたらしている。

第2のアーム135の他端は、第3のボールジョイント136と軸受けピボット137を介して図3bに図示をされていない回転台117に固定されているので、それにより、回転台117に回転モーメントを及ぼし、この回転モーメントは、回転台117をその回転軸の周りに回転させ、図3bに不図示の摩擦車輪116の方向を局所的なレール線路に適合させる。

今、説明した回転台の回転運動の際に、軸受けピボット137の位置は、円軌道上を動くので、図の平面上で軸受けピボット137又は第1のアーム131に対する第2のアーム136の回転を許す運動自由度が必要である。これは、同様に、第3のボールジョイント136又は第4のボールジョイント138によって提供される。

100…レールに結合された乗り物 110…駆動車両 111…シャーシ 112a、112b、112c…走行車輪 113…フレーム 114…軸受け 116…摩擦車輪 117…回転可能な搬送構造 118…ボールジョイント 120…連結部材 130…機械的動作接続部 131…第1のアーム 131a…ピストン 131b…空洞シリンダ 132…第1のボールジョイント 133…第2のボールジョイント 134…軸受け 135…第2のアーム 136…第3のボールジョイント 137…軸受けピボット 138…第4のボールジョイント 150…客車 151…シャーシ 152a、152b、152c…走行車輪 153…フレーム 154…軸受け