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Doppelt wirkender elektrischer Antriebs-und Schaltmotor für schienen-
und nicht schienengebundene Spielzeuge, insbesondere für Fahr-, Schwimm-und Flugspielzeuge
mit Fernsteuerung Die Erfindung betrifft einen doppelt wirkenden elektrischen Antriebs-
und Schaltmotor für schienen-und nicht schienengebundene Spielzeuge, insbesondere
für Fahr-, Schwimm- und Flugspielzeuge mit Fernsteuerung. Es handelt sich dabei
vornehmlich um jene Gattung fernbedienbarer Spielzeuge, deren Stromquelle, beispielsweise
eine handelsübliche Taschen-Lampenbatterie, sich außerhalb des zu bewegenden Spielzeuges
befindet, mit besonderem Vorzug in der Hand des Spielenden, und wobei die Fernbeeinflussung
auf nur elektrischem Wege vorgenommen wird, also nicht über mechanische Übertragungsmittel,
wie Bowdenzüge, Torsionsdrähte u..digl. Zu dieser Gattung gehören demzufolge auch
Fahrspielzeuge, deren Stromversorgung über Laufschienen oder ein Oberleitungsnetz
erfolgt.
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Bei den bekannten Vorschlägen dieser Art von Spielzeugen wird der
Betriebsstrom über elektrische Leitungen dem im Spielzeug fest angeordneten Antriebsmotor
zugeführt. Für die Wahrnehmung von Steuerfunktionen befindet sich im Spielzeug ein
Schrittschalter, bei dessen Drehbewegung über Nocken oder Exzenter oder auch. über
eine Kontaktwalze verschiedene Steuervorgänge ausgelöst werden. Die schrittweisen
Drehbewegungen werden bei den bekannten Ausführungen durch den Anker eines in Anbetracht
der erforderlichen Steuerkräfte besonders starken und stromverzehrenden Elektromagneten
bewirkt, der von der Stromquelle aus über zus,ätzli,che Üh,ertragungskabel erregt
wild. Das so gebildete elektrische Schrittschalhverk, wie dieses auch. im elektrischen
Eisenbahnen Verwendung findet, kommt in der Herstellung teuer zu stehen und weist
ein beträchtliches Gewicht auf, das bei Eisenbahnen vielleicht erwünscht sein mag,
bei nicht schienengebundenen Fahrspielzeugen jedoch recht nachteilig ist. Ein weiterer
wesentlicher Nachteil ergibt sich aus der ?N otwendigkeit eines mehr als zweiadrigen
elektrischen Übertragungsmittels, zumal, insbesondere bei Batteriebetrieb, Stromüberlagerun.geen
praktisch nicht durchführbar sind, und aus der erforderlichen Vielzahl von Kontakt-,
Isofierungs- und Lötstellen sowohl im Spielzeug wie auch im Handbetäti:gungsgerät.
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Die bekannten Ausführungen dieses Spielzeugtyps konnten sich wegen
der hohen Gestehungskosten und der großen Empfindlichkeit auch nicht in die Massenfertigung
einführen, obwohl man sich des besonderen Spielreizes und der unbegrenzten Spielmöglichkeiten
solcher Spielzeuge sehr bewußt ist.
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Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, in Ausschaltung dieser
Mängel und Schwierigkeiten bei bekannten Ausführungen eine Antriebs- und Schalteinrichtung
insbesondere für eine elektrisch fexnsteu urbares Spielzeug in Vorschlag zu bringen,
dessen Auslegung einen elektrischen Schaltmagnet oder sonst zusätzliche elektrische
Einrichtungen vollkommen erübrigt und wobei das Fernübertra:gungsmittel auf eine
nur zweiadrige handelsübliche Litze beschränkt bleibt.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den in einem elektrischen
Spielzeug bereits vorhandenen elektrischen Antriebsmotor gleichzeitig als Sch:aitrnoto:r
auszunutzen, beispielsweise durch Heranziehung des Gegendrehmomentes für die kraftmäßige
Versorgung der Schalteinrichtung in Gestalt eines Schrittschaltrades.
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Dies mag im Verfolg des Erfindungsgedankens bei einem Fahrspielzeug
beispielsweise dadurch geschehen, daß das Gehäuse des Elektromotors im Spielzeug
nicht starr angerdnet, sondern vielmehr drehbar gelagert ist, vortei,lh:afterweise
in einem Kugellager auf der Ritzelseite und in einem mit der Ankerwelle gleichachsigen
Lagerzapfen auf der gegenüberliegenden Seite. Da für den Schaltvorgang ein Verdrehwinkel
des Gehäuses von nur etwa 120° ausreichend ist, bereitet der Kabelanschluß keinerlei
Schwieriig'keiten, so daß sich Schleifkontakte erübrigen. Die Wirkung des Gegendrehmomentes
am Gehäuse kann über einen dort befindlichen exzentrischen Hubzapfen und eine daran
angelenkte Schubstange mit federnder Schaltzunge über ein Schrittschaltrad übertragen
werden, wobei die Schubstange an ihrem freien Ende eine Aussparung aufweist für
die Begrenzung des Steuerweges. An Stelle dieser Anordnung ist es im Sinne der Erfindung
aber
auch. möglich, die Schubstange als Zahnstange auszubilden und
über ein auf den Gehäuselagerzapfen aufgepreßtes Ritzel zu betätigen.
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Die Wirksamkeit des Gegendrehmomen.tes auf die Förderung des Schrittsdhaltrades
spielt sich nun auf folgende Weisse ab.
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Beim Einschalten des Stromes nimmt die Schubstange, hervorgerufen
durch die Dre.hl)ew.egung des Motorgehäuses, eine Endlage ein, erst dann setzt sich
das Spielzeug in Bewegung. Dies i,st darauf zurückzuführen, daß das Anfahrmoment
einen wesentlich größeren Widerstand darstellt als das Trägheitsmoment des Motorgehäuses
und der Schalteinrichtung. Wird nun der Drehsinn des Motors durch Umpo;lung nur
für die Dauer eines Augenblicks geändert, so äußert sich diese Maßnahme sofort in
einer Drehung des Gehäuses im entgegengesetzten Sinn, wodurch die Schubstange in
di;e andere Endlage gebracht und die Förderung des Schrittschaltrades um einen Zahn
vollzogen wird. Diese kurzfristige Umpolung kommt auf der Antriebsseite kaum zur
Wirkung und tritt lediglich in .einer kleinen schnell vorübergehenden Geschwindigkeitsabnahme
in Erscheinung. Bei Beibebaltung der Um.polung ändert sich auch die Fahrtrichtung
des Spielzeuges. Diese Arbeitsweise gilt für beide, Fahrtrichtungen.
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Nach anderer Auslegung des Erfindungsgedankens, nämlich den Antriebsmotor
auch als Schaltmotor auszunutzen, kann die Anordnung des Motors mit besonderem Vorzug
auch so getrüffen werden, daß das Motorgehäuse nicht ortsfest drehbar gelagert ist,
sondern vielmehr der ganze Motor eine Relativbewegung als Schwenkung durchführt,
und zwar bogenförmig um die Drehachse eines Zwischenrades des Antriebsvorgefe:ges,
wobei das Antriehsritzel ständig mit diesem Zwischenrad im Eingriff steht, die S
hwingachse also mit dem Lagerzapfen des Zwischenrades identisch ist. Das Motorgehäuse
ist in diesem Falle starr an einem U-förmigen Schwenkbügel befestigt, an dem auch
die Schubstange angelenkt ist. Diese Anordnung erübrigt die Verwendun,g vom Kugellagern
und ist äußerst billig zu erstellen. Sie bietet auch massenwirkungsmäßig gewisse
Vorteile, insbesondere hinsichtlich der Stabilisierung der beiden Endlagen. Ein
weiterer sehr wesentlicher Vorteil dieser Anordnung ist in den sich ergebenden größeren
Verstellkräften zu erkennen, da beim Schwenken des Motors durch Abwälzen des Antriebs.ritzels
auf dem Zwischenrad dieses Untersetzungsverhältnis wirksam wird.
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Die Bedeutung der Erfindung erstreckt sich mit den gleichen Vorzügen
auch auf schienengebundene oder von einem Oberleitungsnetz gleichstrombetriebene
Spielfahrzeuge.
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Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung sind in der Beschreibung
zu den Zeichnungen erläutert, die, jedoch ahne beschränkende Absicht, als Ausführungsbeiispi:el
den doppelt wirkenden elektrischen Antriebs- und Schaltmotor, angeordnet im einem
fernsteuerbaren Spie.lfah.rzeug in GestaIt eines Autos, darstellen. Es zeigt Fig.
1 den doppelt wirkenden elektrischen Antriebs-und Schaltmotor bei drehbarer Anordnung
des Motorgehäuses in Draufsicht, Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1, Fig. 3 eine
Schnittdarstellung A-B zu F'ig. 1, Fig. 4 den doppelt wirkenden -elektrischen
Antriebs-und Schaltmotor in an einem Bügel schwenkbar getroffener Anordnung in Draufsicht,
Fig. 5 eine Seitenansicht zu Fig. 4 und Fi,g. 6 eine Schnittdarstellung C-D
zu Fig. 4 bei senkrechter Stellung des Schwenkbügels.
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Wie aus den Darstellungen in den Fig. 1 bis 3 --rsichtlich ist, ist
die gesamte Trieb- und Schalteinrichtung auf .der Grundplatte 1 aufgebaut, in deren
seitlichen Aufbördelungen das Gslzäuse 2 des Elektromotors in der Weise gelagert
ist, daß sieh dieses einerseits in dem Kugellager 3, andererseits über den Lagerzapfen
4 gleichachsig mit der Ankerweile verdrehen kann. Das Antriebsritz.el5 gibt sein
Drehmoment über das Zwischenrad 6 auf das Stirnrad 7 ab, das mit dem Antriebslaufrad
8 fest verbunden ist. Am '11otorgehäuse 2 befindet sich der Hubzapfen 9, an dem
die Schubstange 10 angelenkt ist, die an ihrem freien Ende in der Aufbördelung 11
in einem Schlitz längs verschiehb:ar geführt ist. Das Ende der Schubstange 10 weist
für die Begrenzung des Steuerweges die Aussparung 12 auf, die von einer Endlage
zur anderen eine Förderung des Schrittschaltrades um einen Zahn zuläßt. Diese Förderung
erfolgt über die an der Schubstange 10 vernietete klinkenartig ausgebildete Blattfeder
14. Das Schrittschaltrad 13' ist auf dem auf der Grundplatte 1 vernietetem
Balzen 15 frei drehbar angeordnet. Für die Arretierung des Sehrittschaltrades 13
dient die auf der Grundplatte 1 vernietete Spannfeder 16. Das Schrittsehaltrad 13
weist den Hubzapfen 17 auf, der Tiber die Lenkstange 18 mit der Traverse 19 in Verbindung
steht.
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In Fig. 1 ist die Schaltstellung für die Geradeausfahrt dargestellt.
Durch das vi-erteili:ge Schrittschahrad 13 ist die folgende fortlaufende Reihenfolge
der Lenkung festgelegt, geradeaus, Rechtseinschlag, gisradeaus, Linkseinschlag.
In der Darstellung Fig. 2 ist, durch Pfeile gekennzeichnet, der Zustand der VoT-wärtsfa'hrt
festgehalten. Demzufolge d're'ht sich, das Antriebsritzel 5 des Motors im Uh.rzeigersinn,
das am Gehäuse 2 wirkende Gegendrehmoment drückt die Schubstange 10 in ihre vordere
Endlage. Die kurzfristige Umpolung des Motors äußert sich zunächst in einer kurzfristigen
Drehsinnänderung des Gehäuses 2 in der durch den gestrichelten Pfeil dargestellten
Richtung und hat die, kraftvolle Rückführung der Schubstange 10 in ihre andere Endlage
und damit die Förderung des Schaltrades 13 um einen Zahn zur Folge. Bei Freigabe
der Umpolung stellt sich die Ausgangslage wieder ein.
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In den Fg. 4 bis 6 ist der doppelt wirkende elektrische. Antriebs-
und Schaltmotor bei schwenkbarer Motoranordnung und im Zustand der Rückwärtsfahrt
dargestellt. Entgegen den Fig. 1, 2 und 3 ist das Motorgehäuse 2 bei dieser Anordnung
starr in dem U-förmigen Schwenkbügel 20 gehalten, an dem die beiden Drehzapfen 21
und 22 verpreßt sind, über die der Schwenkbügel 20 in den seitlichen Aufbördelungen
der Grundplatte 1 schwenkbar gelagert ist. Unterhalb des Schwenkpunktes weist der
Schwenkbügel 20 den Hubzapfen 9 auf für die Anlenkung der Schubstange 10. Der Drehzapfen
22 dient gleichzeitig als Lagerzapfen für das Zwischenrad 6, mit dem das Antriebsritzel
5 des Motors im ständigen Eingriff steht. über das Zwischenrad 6 und das Stirnrad
7 wird das mit diesem verbundene Antriebslaufrad 8 angetrieben.
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Die Arbeitsweise bei dieser Anordnung ist folgende: Bei Einschalten
des Stromes für eine Drehrichtung des Antriebsritzels 5 gegen den Uhrzeigersinn
wälzt sich dieses auf dem Zwischenrad 6 b, das auf Grund des gegebenen Anfabrtwiderstandes
zunächst als starr anzusehen ist. Der Motor nimmt nun nach bogenförmiger Bewegung
um das Zwischenrad 6
in gestrichelter Pfeilrichtung die durch die
Aussparung 12 der Schulstange 10 festgelegte Endlage ein. Erst dann setzt sieh das
Fahrzeug in Bewegung bei den durch Pfeil gekennzeichneten Drehrichtungen des Zwi@sthenrades
6 und des Laufrades B. Wird nun der Drehsinn des Motors durch kurzfristige Umpolung
für nur einen Augenblick unterbrochen, so äußert sich diese Maßnahme darin, daß
das Ritzel nunmehr im Uhrzeigersinn treibend, sich auf dem Zwischenrad 6 abwälzt
und den Motor um dien Schwenkpunkt in die andere Endlage befördert, welche Bewegung
durch den oberen Pfeil angedeutet, über die Schubstange 10 die Förderung des Schaltrades
vollzieht. Es ergibt sich dabei der günstige Umstand, daß die Schwenkrichtung des
Motors und. die durch die Bewegung des Fahrzeuges noch beibehaltene Drehrichtung
des Zwischenrades 6 die, gleich,-, ist, was sich kräfteseitig vorteilhaft auswirkt.
Nach Aufhebung der Umpolung fördert das Ritzel5 den Motor wieder in seine Ausgangslage
zurück, der nunmehr wieder lediglich als Antriebsmotor wirksam ist.