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Die
Erfindung betrifft ein Fahrspielzeug für eine spurgeführte
Spielzeugautorennbahn mit einer Führungsnut. Außerdem
betrifft die Erfindung ein Fahrspielzeugsystem.
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Ein
derartiges Fahrspielzeug und ein derartiges Fahrspielzeugsystem
sind beispielsweise aus der
US
4,795,154 bekannt. Ein am unteren Ende eines Leitkiels
des Fahrspielzeugs vorgesehener Vorsprung greift in eine Hinterschneidung
der Führungsnut ein und verhindert so bei zu schnellen
Kurvenfahrten ein Herausspringen des Fahrspielzeugs aus der Führungsnut.
An den Fahrspielzeugen sind ggf. auch federnd ausgestaltete Driftwinkelanschläge
vorgesehen, die ein Ausscheren des Fahrzeugshecks um einen Driftwinkel
von höchstens etwa ±30° zulassen.
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Andere
Fahrspielzeugsysteme sind z. B. in der
DE 200 05 174 U1 , der
WO 2004/016 333 A1 und der
EP 1 275 424 A1 beschrieben.
Diese Systeme haben jeweils Führungsnuten ohne Hinterschneidungen
in den Nutseitenwänden. Dementsprechend kann ein Herausschleudern
der Fahrspielzeuge bei zu schnellen Kurvenfahrten hier nicht in
jedem Fall verhindert werden.
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Bei
dem in der
DE 200
05 174 U1 beschriebenen Fahrspielzeugsystem soll im Falle
eines erfassten zu großen Driftwinkels ein Herausschleudern durch
eine Geschwindigkeitsdrosselung verhindert werden.
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Das
Fahrspielzeugsystem gemäß der
WO 2004/016 333 A1 weist
einen Magnethaltemechanismus auf, bei dem das Fahrspielzeug mittels
einer auf die metallischen Stromschienen wirkenden magnetischen
Anziehungskraft besser auf der Fahrbahn gehalten wird. Dabei stehen
die zur Halterung vorgesehenen Magnete dauernd mit den Stromschienen
in Kontakt, um die Anpresskraft zwischen dem Fahrspielzeug und der
Fahrbahn zu erhöhen. Für den normalen Fahrbetrieb
ist diese permanente Sicherungsmaßnahme aber eher störend.
Sie führt zu langsameren Geschwindigkeiten. Außerdem
sind die Haltemagnete mittels einer vergleichsweise aufwändigen Mechanik
zwischen der Vorder- und Hinterachse am Fahrzeugboden positioniert.
Diese mit dem Leitkiel gekoppelte Mechanik sorgt dafür,
dass sich die Haltemagnete im Wesentlichen stets über den
Stromschienen befinden, um eine ggf. von der aktuellen Driftwinkelposition
abhängige Haltekraft zu entfalten und so ein Herausschleudern
des Fahrspielzeugs von der Fahrbahn zu vermeiden.
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Bei
dem in der
EP 1 275
424 A1 beschriebenen Fahrspielzeug ist eine Rückstellfeder
zur Wiederausrichtung des Leitkiels in die Fahrzeuglängsrichtung
nach einem Herausschleudern aus der Fahrbahn vorgesehen.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fahrspielzeug der eingangs
bezeichneten Art anzugeben, das insbesondere in extremen Fahrsituationen
eine weiter verbesserte Kontrolle über das Fahrspielzeug
ermöglicht.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe wird ein Fahrspielzeug entsprechend
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 angegeben. Das erfindungsgemäße Fahrspielzeug
hat einen Fahrzeugrahmen mit einer Rahmenhauptebene, einen Leitkiel,
der einen in die Führungsnut einsetzbaren unteren Kielendabschnitt aufweist,
und der um eine zur Rahmenhauptebene senkrechte Schwenkachse drehschwenkbar
am Fahrzeugrahmen gelagert ist, und eine Antriebseinheit mit einem
ersten und einem zweiten an dem Fahrzeugrah men gelagerten Antriebsrad,
wobei die Antriebseinheit so ausgelegt ist, dass beide Antriebsräder
gleich, aber auch voneinander verschieden antreibbar sind.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Fabrspielzeug ist aufgrund
der besonders ausgestalteten Antriebseinheit eine sehr gezielte
Ansteuerung der Antriebsräder möglich. Damit kann
insbesondere in Extremsituationen, wie z. B. bei einem seitlichen
Ausbrechen des Fahrzeughecks wegen einer zu hohen Kurvengeschwindigkeit,
gezielt gegengesteuert werden, um diese kritische Betriebssituation
zu entschärfen. Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die beiden Antriebsräder auch unterschiedlich angesteuert und
angetrieben werden können. Im Gegensatz zu den bislang
bekannten Fahrspielzeugen drehen sich die Antriebsräder
bei dem erfindungsgemäßen Fahrspielzeug also nicht
stets gleich, wodurch das Fahrverhalten des Fahrspielzeugs sehr
gezielt beeinflussbar ist.
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So
lässt sich ein aus der eigentlichen Fahrtrichtung seitlich
heraus gedriftetes erfindungsgemäßes Fahrspielzeug
beispielsweise mittels eines gegenläufigen Antriebs beider
Antriebsräder problemlos wieder in die gewünschte
Fahrtrichtungsposition zurückbringen. Die drehschwenkbare
und insbesondere anschlagfreie Lagerung des Leitkiels am Fahrzeugrahmen
ermöglicht ein derartiges günstiges Zurückschwenken
mittels der Antriebseinheit in besonders einfacher und auch sehr
effizienter Weise.
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Grundsätzlich
und vor allem in unkritischen normalen Betriebssituationen ist bei
dem erfindungsgemäßen Fahrspielzeug aber natürlich
auch ein Gleichlauf beider Antriebsräder möglich.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fahrspielzeugs
ergeben sich aus den Merkmalen der von Anspruch 1 abhängigen
Ansprüche.
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Günstig
ist eine Variante, bei der die Antriebseinheit dazu ausgelegt ist,
die beiden Antriebsräder mit einer voneinander verschiedenen
Drehzahl oder Drehrichtung anzutreiben. Mittels dieser Antriebsparameter
lässt sich das Fahrverhalten des Fahrspielzeugs besonders
effizient beeinflussen. Durch die Antriebseinheit ist dann also
mindestens ein Antriebsparameter eines Antriebsrads unabhängig
vom korrespondierenden Antriebsparameter des anderen Antriebsrads
vorgebbar. Die Antriebseinheit weist insbesondere einen Rückstellmodus
auf, in dem die beiden Antriebsräder mit voneinander unterschiedlicher
Drehzahl und/oder Drehrichtung angetrieben werden, um ein seitlich
weg gedriftetes Fahrspielzeug wieder in die Fahrrichtung auszurichten.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung hat die Antriebseinheit einen
das erste Antriebsrad antreibenden ersten Motor und einen das zweite
Antriebsrad antreibenden zweiten Motor hat. So lässt sich
ein unabhängiger Antrieb beider Antriebsräder
besonders einfach und wirkungsvoll realisieren. Beide Motoren sind
insbesondere unabhängig voneinander anzusteuern.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die beiden Antriebsräder
an einer gemeinsamen Radwelle befestigt, wobei die Radwelle zweigeteilt
ist und ein erstes Radwellenteil und ein zweites Radwellenteil mittels
eines Drehentkopplungsmechanismus miteinander gekoppelt sind. Der Drehentkopplungsmechanismus
erlaubt die Verwendung einer gemeinsamen Radwelle, wobei trotzdem ein
voneinander unabhängiger Antrieb beider Antriebsräder
gewährleistet bleibt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Antriebseinheit so
ausgelegt ist, dass beide Antriebsräder in Abhängigkeit
von einer relativen Schwenkposition zwischen dem Leitkiel und dem Fahrzeugrahmen
voneinander verschieden antreibbar sind. Dadurch lässt
sich der spezielle Betriebsmodus mit unterschiedlichem Radantrieb
bedarfsgerecht zu- und abschalten. Insbesondere kann dabei mindestens
ein Drehwinkelsensor zur Erfassung der relativen Schwenkposition
oder eines relativen Drehwinkels zwischen dem Leitkiel und dem Fahrzeugrahmen
vorgesehen sein. Dieser Drehwinkelsensor ist vorzugsweise an die
Antriebseinheit angeschlossen, die die vom Drehwinkelsensor erfasste
Winkelposition auswertet und die beiden Antriebsräder dementsprechend
ansteuert und antreibt. Dann ist der unterschiedliche Radantrieb
elektronisch bzw. digital realisiert.
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Eine
analoge Realisierung ist aber ebenfalls möglich. Demnach
ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung
zwischen dem Leitkiel und der Antriebseinheit ein Strompfad zur
Zuführung eines für den Antrieb der Antriebsräder
benötigten Stroms vorgesehen, wobei der Strompfad in Abhängigkeit von
einer relativen Schwenkposition zwischen dem Leitkiel und dem Fahrzeugrahmen
zumindest teilweise umpolbar ist. Dadurch wird erreicht, dass eine Stromflussrichtung
innerhalb des Strompfads umpolbar bzw. umschaltbar ist. Die Stromflussrichtung
bestimmt die Drehrichtung der zum Antrieb der Antriebsräder
insbesondere vorgesehenen Elektromotoren, so dass auf diese Weise
sehr einfach eine Drehrichtungsumkehr bei einem Antriebsrad und
damit ein gegenläufiger Betrieb beider Antriebsräder herbeigeführt
werden kann.
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Insbesondere
kann der Strompfad dabei Schleifringkontakte mit zwei unterbrochenen,
zueinander und zu der Schwenkachse konzentrischen Schleifringen
haben. Die Schleifringe sind dann vorzugsweise durch kreisringsektorförmige
Schleifringsegmente gebildet. Sie sind insbesondere am Leitkiel angebracht
und damit gemeinsam mit dem Leitkiel bezüglich des Fahrzeugrahmens
um die Schwenkachse dreh- bzw. schwenkbar. Dagegen sind Schleifringgegenkontakte
orts- und drehfest bezüglich der Schwenkachse am Fahrzeugrahmen
angebracht. Die umgekehrte Zuordnung der Schleifringe und der Schleifringgegenkontakte
zu dem schwenkbaren Leitkiel bzw. zu dem Fahrzeugrahmen ist ebenfalls möglich.
Mit diesen einfachen mechanischen Mitteln lässt sich ein
automatisches Umpolen der Stromflussrichtung erreichen, wenn ein
bestimmter absoluter Driftwinkel, beispielsweise von etwa 80°, überschritten
ist, also wenn ein zu starkes seitliches Driften nach rechts oder
links vorliegt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Haltemechanismus vorgesehen,
der das Fahrspielzeug während des Spielbetriebs auf der spurgeführten
Spielzeugautorennbahn hält. Dadurch wird verhindert, dass
das Fahrspielzeug insbesondere bei einem seitlichen Ausbrechen oder
Driften des Fahrspielzeugs von der Fahrbahn geschleudert wird und
eine Unterbrechung des Spielbetriebs nötig ist, um das
Fahrspielzeug wieder auf die Fahrbahn zu setzen.
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Insbesondere
weist der Haltemechanismus einen speziell ausgestalteten unteren
Kielendabschnitt auf. Letzterer greift dann während des Spielbetriebs
zumindest zeitweise in eine in einer Nutseitenwand der Führungsnut
vorgesehene Hinterschneidung ein. Durch den insbesondere in Kurvenbereichen
vorgesehenen Eingriff in die Hinterschneidung der Führungsnut
ist eine sehr wirksame Sicherung des Spielfahrzeugs auf der Fahrbahn
gegeben.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fahrspielzeugsystem
mit einer eine Führungsnut aufweisenden spurgeführten
Spielzeugautorennbahn und mit einem Fahrspielzeug anzugeben, bei
dem insbesondere in extremen Fahrsituationen eine weiter verbesserte
Kontrolle über das Fahrspielzeug möglich ist.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe wird ein Fahrspielzeugsystem entsprechend
den Merkmalen des Patentanspruches 11 angegeben. Vorteile des erfindungsgemäßen
Fahrspielzeugsystems und günstige Ausgestaltungen ergeben
sich in analoger Weise wie vorstehend bereits für das Fahrspielzeug
beschrieben.
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Neben
dem Zeitnachteil, der sich aufgrund der Wiederausrichtung des zu
weit aus der Fahrspur heraus gedrifteten Fahrspielzeugs ergibt,
können bei dem erfindungsgemäßen Fahrspielzeugsystem
weitere Bestrafungsmaßnahmen vorgesehen sein. So ist es
insbesondere möglich, einen Driftwinkel der Schwenkbewegung
beispielsweise mittels eines Winkelsensors zu erfassen, auszuwerten
und ab einem bestimmten Driftwinkel Punktabzüge oder Zeitstrafen
vorzusehen.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung. Es zeigt:
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1 und 2 ein
erstes Ausführungsbeispiel eines Fahrspielzeugs mit einem
zum Eingriff in eine Führungsnut einer Spielzeugautorennbahn
bestimmten Leitkiel und mit gesondert angetriebenen Antriebsrädern,
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3 und 4 das
Fahrspielzeug gemäß 1 und 2 in
verschiedenen Betriebssituationen,
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5 und 6 ein
zweites Ausführungsbeispiel eines Fahrspielzeugs mit gesondert
angetriebenen Antriebsrädern in verschiedenen Betriebssituationen,
und
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7 ein
drittes Ausführungsbeispiel eines Fahrspielzeugs mit gesondert
angetriebenen Antriebsrädern und mit einem eine hinterschnittene Führungsnut
umfassenden Haltemechanismus.
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Einander
entsprechende Teile sind in den 1 bis 7 mit
denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 und 2 ist
ein Ausführungsbeispiel eines Fahrspielzeugs 1 in
einer Ansicht von vorne bzw. einer Ansicht von der Seite gezeigt.
Das Fahrspielzeug 1 ist jeweils ohne seine Karosserie wiedergegeben,
so dass nur eine Bodenplatte 2 eines Fahrzeugrahmens 3 (Chassis)
sowie ein daran befestigter Leitkiel 4 und Vorderräder 5a, 5b ersichtlich
sind. Der Fahrzeugrahmen 3 hat eine durch die Bodenplatte 2 gebildete
Rahmenhauptebene 6.
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Der
an einer Unterseite des Fahrzeugrahmens 3 nach unten abstehende
Leitkiel 4 dient auch zur gesicherten Führung
des Fahrspielzeugs 1 in einer nur teilweise gezeigten spurgeführten
Spielzeugautorennbahn 7 dient. Letztere hat mindestens
eine Fahrbahn mit einer Führungsnut 8, deren Nutseitenwände 9 im
Wesentlichen senkrecht nach unten verlaufen. Die Spielzeugautorennbahn 7 hat
außerdem eine Fahrbahnoberfläche 12,
an der eine schlitzförmige Einstecköffnung 13 in
die Führungsnut 8 vorgesehen ist.
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Die
Führungsnut 8 hat einen rechteckigen Querschnitt
bezogen auf eine Fahrtrichtung 14.
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Der
Leitkiel 4 umfasst einen an der Bodenplatte 2 angebrachten
runden Führungsstift 15, einen Endabschnitthalter 11 sowie
einen sich nach unten erstreckenden und unten an dem Endabschnitthalter 11 angebrachten
länglichen Kielendabschnitt 16, der eine Kiellängsrichtung 17 aufweist.
Diese Komponenten des Leitkiels 4 sind fest miteinander
verbunden, wobei die feste Verbindung zwischen dem Führungsstift 15 und
dem Kielendabschnitt 16 mittels des Endabschnitthalters 11 am
vorderen Längsende des Kielendabschnitts 16 angeordnet
ist. Der Leitkiel 4 ist um eine Schwenkachse 18 drehschwenkbar
in aus 1 und 2 nicht näher ersichtlicher
Weise an der Bodenplatte 2 gelagert oder angelenkt. Die Schwenkachse 18 ist
die zentrale Symmetrieachse des Führungsstifts 15.
Sie verläuft senkrecht zur Rahmenhauptebene 6.
Während des Spielbetriebs ist der Leitkiel 4 mit
seinem Kielendabschnitt 16 in die Führungsnut 8 eingesetzt.
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An
der Fahrbahnoberfläche 12 verläuft zu beiden
Seiten der Einstecköffnung 13 der Führungsnut 8 jeweils
eine Stromschiene 19. Die beiden parallelen Stromschienen 19 sind
mittels zweier an der Unterseite des Endabschnitthalters 11 angebrachter Stromabnehmer 20 schleifkontaktiert.
Dadurch ist neben der mechanischen auch eine elektrische Kontaktierung
gegeben. Die Stromabnehmer 20 sind mit einem beim Ausführungsbeispiel
gemäß 1 und 2 nicht
näher gezeigten Strompfad verbunden, der zu einer Antriebseinheit 21 führt.
Diese Antriebseinheit 21 umfasst neben hinteren Antriebsrädern 22a, 22b auch
zwei Elektromotoren 23a, 23b sowie eine nur schematisch
dargestellte Steuereinheit 24. Jeder der an die Steuereinheit 24 angeschlossenen Elektromotoren 23a, 23b steht
in mechanischer Wirkverbindung mit jeweils einem der Antriebsräder 22a, 22b.
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Im
Folgenden werden auch unter Bezugnahme auf 3 und 4,
die das Fahrspielzeug 1 in verschiedenen Situationen während
des Spielbetriebs zeigen, weitere Merkmale, die Wirkungsweise und
besondere Vorteile des Fahrspielzeugs 1 beschrieben.
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Die
beiden Elektromotoren 23a, 23b bewirken einen
Drehantrieb der Antriebsräder 23a, 23b, wobei
beide Antriebsräder 22a, 22b auch unabhängig
voneinander antreibbar sind. Die Antriebsräder 22a, 22b können
mittels entsprechender Ansteuerung des ihnen jeweils zugeordneten
Elektromotors 23a, 23b insbesondere im Gleichlauf,
aber auch im Gegenlauf betrieben werden.
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Im
normalen Betriebszustand, wie bei der in 3 gezeigten
Geradeausfahrt, treiben die beiden Elektromotoren 23a, 23b die
Antriebsräder 22a, 22b gleich an, d.
h. mit gleichen Antriebsparametern, insbesondere mit gleicher Drehzahl
und gleicher Drehrichtung. Dieser Gleichlauf ist in 3 durch
die gleich orientierten Drehbewegungspfeile, die an den beiden Antriebsrädern 22a, 22b eingetragen
sind, symbolisiert. Eine Rahmenlängsrichtung 25 des Fahrzeugrahmens 3 und
die Kiellängsrichtung 17 sind in diesem Betriebszustand
parallel zueinander und in die Fahrtrichtung 14 orientiert.
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In 4 ist
dagegen eine außergewöhnliche Betriebssituation
gezeigt, bei der das Fahrspielzeug 1 heckseitig ausbricht
und seitlich weg driftet. Dies kann z. B. bei einer Kurvenfahrt
mit zu hoher Geschwindigkeit geschehen. Es sind keine Driftwinkelanschläge
vorgesehen, so dass eine anschlagfreie Schwenkbewegung um die Schwenkachse 18 möglich
ist. Bei zu schnellen Kurvenfahrten kann es somit aufgrund der Zentrifugalkraft
zu einem seitli chen Abdriften von der Spielzeugautorennbahn 7 mit Schwenkbewegungen
von 80°, 90° oder auch mehr kommen. Aufgrund dieser
um die Schenkachse 18 erfolgenden Drift- oder Schwenkbewegung
verlaufen die Rahmenlängsrichtung 25 und die Kiellängsrichtung 17 nicht
mehr parallel zueinander. Zwischen ihnen ist dann ein Driftwinkel α gebildet.
Führt das seitliche Ausbrechen zu einem zu großen
Driftwinkel α, wird dies in der Antriebseinheit 21 erkannt.
Daraufhin werden Gegenmaßnahmen eingeleitet. Der Grenzwinkel,
ab dem dies erfolgt, liegt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
bei einem Driftwinkel α von etwa ±80°.
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Zur
Erkennung des Driftwinkels α wird die relative Schwenkposition
zwischen dem Leitkiel 4 und dem Fahrzeugrahmen 3 mittels
dreier an die Steuereinheit 24 angeschlossenen Drehwinkelsensoren 26, 27, 28 erfasst.
Letztere sind ortsfest am Fahrzeugrahmen 3 angebracht.
Sie Wechselwirken mit einer Drehwinkelscheibe 29, die drehfest
mit dem Leitkiel 4 verbunden ist. Bei einer relativen Schwenkbewegung des
Leitkiels 4 bezüglich des Fahrzeugrahmens 3 dreht
sich die Drehwinkelscheibe 29 also mit dem Leitkiel 4 synchron
mit. Die Drehwinkelscheibe 29 hat eine Markierung, die
bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Aussparung 30 am
Umfangsrand ausgebildet ist. Die Drehwinkelsensoren 26, 27, 28 sind
in Umfangsrichtung der Drehwinkelscheibe 29 verteilt angeordnet.
Der Drehwinkelsensor 28 ist diesbezüglich an einer
in die Fahrtrichtung 14 bzw. Rahmenlängsrichtung 25 weisenden
Position des Fahrzeugrahmens 3 angeordnet. Die Drehwinkelsensoren 26 und 27 sind
gegenüber dem Drehwinkelsensor 28 in Umfangsrichtung
der Drehwinkelscheibe 29 um etwa +100° bzw. etwa –100° versetzt
platziert, wobei diese Versatzwinkel grundsätzlich auch in
einem Winkelbereich zwischen 95° und 105° bzw. zwischen –95° und –105° liegen
können. Die Aussparung 30 ist an einer Umfangsposition
der Drehwinkelscheibe 29 angeordnet, die sich bei der in 3 gezeigten
Geradeausfahrt genau zwischen den Drehwinkelsensoren 26 und 27 befindet.
Bei einem seitlichen Ausbrechen und einer Driftbewegung des Spielfahrzeugs 1 nach
rechts oder links bewegt sich die Aussparung 30 auf den
Drehwinkelsensor 26 bzw. 27 zu.
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Bei
Erreichen des genannten Grenzwinkels für den Driftwinkel α liegen
die Aussparung 30 und einer der beiden Drehwinkelsensoren 26 und 27 – wie in 4 gezeigt – übereinander.
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Das
dann von dem betreffenden Drehwinkelsensor 26 oder 27 ausgelöste
Messsignal wird in der Steuereinheit 24 erkannt und ausgewertet.
Die Steuereinheit 24 verändert dann die Antriebsparameter für
die Antriebsräder 22a, 22b und ändert
die Ansteuerung der Elektromotoren 23a, 23b dementsprechend.
Insbesondere wird die Drehrichtung eines der Antriebsräder 22a, 22b umgeschaltet,
so dass die beiden Antriebsräder 22a, 22b im
Gegenlauf betrieben werden. Dies ist in 4 durch
die entgegengesetzt orientierten Drehbewegungspfeile, die an den beiden
Antriebsrädern 22a, 22b eingetragen sind, symbolisiert.
Die gegenläufigen Antriebsräder 22a, 22b bewirken ähnlich
wie bei einer Kurvenfahrt eines Kettenfahrzeugs ein Zurückschwenken
des Fahrspielzeugs 1 in die eigentliche Fahrtrichtung 14.
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Der
weitere optionale Drehwinkelsensor 28 liefert dabei der
Steuereinheit 24 eine zusätzliche Information,
anhand der die Steuereinheit 24 festlegt, ob das Zurückdrehen
in die Fahrposition am besten über eine Schwenkbewegung
nach rechts oder nach links erfolgen soll. Dementsprechend schaltet
die Steuereinheit 24 die Drehrichtung entweder am Antriebsrad 22a oder
am Antriebsrad 22b um. Grundsätzlich kann bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel auch auf den dritten
Drehwinkelsensor 28 verzichtet werden.
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Die
Steuereinheit 24 ist eine elektronische, vorzugsweise eine
digitale Einheit, so dass auch die Antriebseinheit 21 insgesamt
als elektronische bzw. digitale oder zumindest als elektronisch
bzw. digital gesteuerte Einheit verstanden werden kann.
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Die
Antriebsräder 22a, 22b sind an einer
gemeinsamen Radwelle 31 befestigt. Die Radwelle 31 ist
zweigeteilt und umfasst zwei Radwellenteile 32a, 32b,
die über einen Drehentkopplungsmechanismus 33 mechanisch
miteinander in Verbindung stehen. Letzterer ermöglich einen
gegenläufigen Betrieb der Antriebsräder 22a, 22b und
auch einen Betrieb mit unterschiedlicher Drehzahl. Jedes der beiden
Radwellenteile 32a, 32b ist an einen der Elektromotoren 23a, 23b angeschlossen,
so dass ein getrennter und voneinander unabhängiger Drehantrieb
beider Radwellenteile 32a, 32b und der jeweils
daran angebrachten Antriebsräder 22a, 22b möglich
ist.
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Ein
weiteres in den schematisierten Draufsichten gemäß 5 und 6 gezeigtes
Ausführungsbeispiel eines Fahrspielzeugs 34 hat
anstelle der Antriebseinheit 21 mit der elektronischen
Steuereinheit 24 des Fahrspielzeugs 1 gemäß 1 bis 4 eine
etwas anders aufgebaute Antriebseinheit 35. Letztere umfasst
zwar ebenfalls die beiden mittels der Elektromotoren 23a, 23b getrennt
und unabhängig voneinander drehantreibbaren Antriebsräder 22a, 22b.
Statt auf einer digitalen Steuerung wie die Antriebseinheit 21 beruht
die Antriebseinheit 35 auf einer analogen Steuerung. Eine
Umschaltung der Drehrichtung eines der Elektromotoren 23a oder 23b und
des daran angeschlossenen Antriebsrads 22a bzw. 22b erfolgt über
eine Umpolung einer Stromflussrichtung des dem betreffenden Elektromotor 23a bzw. 23b zugeführten
Speisestroms. Dazu umfasst ein innerhalb des Fahrspielzeugs 34 verlaufender und
die Stromabnehmer 20 mit den Elektromotoren 23a, 23b verbindender
Strompfad 36 eine Schleifringanordnung 37 mit
zwei Schleifringen 38 und 39, die zueinander und
zu der Schwenkachse 18 konzentrisch angeordnet sind.
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Der äußere
Schleifring 38 und der innere Schleifring 39 sind
jeweils zweigeteilt und haben jeweils zwei kreisringsektorförmige
Schleifringsegmente 38a und 38b bzw. 39a und 39b.
Die beiden Schleifringe 38 und 39 sind am Leitkiel 4 angebracht
und zusammen mit diesem bezüglich des Fahrzeugrahmens 3 um
die Schwenkachse 18 dreh- bzw. schwenkbar. Die Schleifringsegmente 38a und 39b sind
jeweils an einen der beiden Stromabnehmer 20 und die Schleifringsegmente 38b und 39a jeweils
an den anderen der beiden Stromabnehmer 20 elektrisch angeschlossen.
Die Schleifringanordnung 37 umfasst außerdem vier
Schleifringgegenkontakte 40a, 40b, 41a, 41b,
die in elektrischem Schleifkontakt mit den Schleifringen 38 und 39 stehen
sowie orts- und drehfest bezüglich der Schwenkachse 18 am
Fahrzeugrahmen 3 angebracht sind.
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Je
nach relativer Schwenkstellung des Leitkiels 4 bezüglich
des Fahrzeugrahmens 3 kontaktieren die Schleifringgegenkontakte 40a und 40b entweder
die beiden Schleifringsegmente 38a und 39a oder
die beiden anderen Schleifringsegmente 38b und 39b und
stellen so stets eine elektrische Verbindung zwischen den beiden
Stromabnehmern 20 und dem Elektromotor 23a her. Ähnliches
gilt für die anderen beiden Schleifringgegenkontakte 41a und 41b, die
allerdings eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Stromabnehmern 20 und
dem anderen Elektromotor 23b herstellen.
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Die
Schleifringsegmente 38a und 39a erstrecken sich über
einen größeren Umfangsbereich als die beiden anderen
Schleifringsegmente 38b und 39b. Beim gezeigten
Ausführungsbeispiel liegt die Umfangsausdehnung der Schleifringsegmente 38a und 39a bei
etwa 260°, diejenige der Schleifringsegmente 38b und 39b dagegen
nur bei etwa 100°. Jedes der Schleifringsegmente 38a, 38b, 39a und 39b ist
spiegelsymmetrisch bezüglich einer durch die Kiellängsrichtung 17 und
die Schwenkachse 18 aufgespannten Mittenebene angeordnet.
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Die
dem ersten Elektromotor 23a zugeordneten Schleifringgegenkontakte 40a und 40b sind bezogen
auf die Schwenkachse 18 an einer gleichen ersten Azimutwinkelposition
(= Umfangswinkelposition) angeordnet, wobei der Schleifringgegenkontakt 40a den äußeren
Schleifring 38 und der Schleifringgegenkontakt 40b den
inneren Schleifring 39 kontaktiert. Auch die dem zweiten
Elektromotor 23b zugeordneten Schleifringgegenkontakte 41a und 41b sind bezogen
auf die Schwenkachse 18 an einer gleichen zweiten Azimutwinkelposition
angeordnet, wobei der Schleifringgegenkontakt 41a den äußeren
Schleifring 38 und der Schleifringgegenkontakt 41b den
inneren Schleifring 39 kontaktiert. Die erste und die zweite Azimutwinkelposition
unterscheiden sich. Sie sind spiegelsymmetrisch bezüglich
einer durch die Rahmenlängsrichtung 25 und die
Schwenkachse 18 aufgespannten Mittenebene angeordnet. Beim
gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die erste und die zweite
Azimutwinkelposition der Schleifringgegenkontakte 40a, 40b einerseits
bzw. 41a, 41b andererseits um einen Differenzazimutwinkel
von etwa 100° auseinander.
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Bei
der in 5 gezeigten normalen Betriebssituation „Geradeausfahrt” fallen
die Kiellängsrichtung 17 und die Rahmenlängsrichtung 25 zusammen.
Die Schleifringgegenkontakte 40a, 40b einerseits
und 41a, 41b ande rerseits kontaktieren beide die
größeren Schleifringsegmente 38a und 39a und sind
dabei spiegelsymmetrisch bezüglich der durch die Kiellängsrichtung 17 und
die Schwenkachse 18 aufgespannten Mittenebene an den Schleifringsegmenten 38a und 39a angeordnet.
Dadurch erfolgt die Stromeinspeisung in die beiden Elektromotoren 23a, 23b jeweils
mit gleicher Polarität, so dass – wie in dieser
Standard-Betriebssituation erwünscht – beide Elektromotoren 23a, 23b im
Gleichlauf betrieben und beide Antriebsräder 22a, 22b mit
der gleichen Drehrichtung angetrieben werden. Dies ist in 5 wiederum
durch die an den Antriebsrädern 22a, 22b und auch
an den Elektromotoren 23a, 23b mit eingetragenen
gleich orientierten Drehbewegungspfeile symbolisiert.
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Bei
der in 6 gezeigten außergewöhnlichen
Betriebssituation „starkes seitliches Ausbrechen” liegen
andere Verhältnisse vor. Aufgrund des seitlichen Ausbrechens
ist das Fahrspielzeug 34 mit seiner Rahmenlängsrichtung 25 um
einen Driftwinkel α von deutlich mehr als 80° gegenüber
der Kiellängsrichtung 17 verschwenkt. Dann kontaktieren
die Schleifringgegenkontakte 41a, 41b beide nach
wie vor die größeren Schleifringsegmente 38a und 39a, wohingegen
die Schleifringgegenkontakte 40a, 40b beide die
kleineren Schleifringsegmente 38b und 39b kontaktieren.
Da die größeren Schleifringsegmente 38a und 39a und
die kleineren Schleifringsegmente 38b und 39b mit
entgegengesetzter Polarität an die Stromabnehmer 20 angeschlossen
sind, findet bei der Stromeinspeisung in den Elektromotor 23a ein
Umpolung statt. Die Stromeinspeisung in die beiden Elektromotoren 23a, 23b erfolgt
dann mit entgegengesetzter Polarität, so dass die Elektromotoren 23a, 23b und
beide Antriebsräder 22a, 22b im Gegenlauf
betrieben werden. Dies ist in 6 durch
die an den Antriebsrädern 22a, 22b und
den Elektromotoren 23a, 23b mit eingetragenen
entgegengesetzt orien tierten Drehbewegungspfeile symbolisiert. Wie bereits
im Zusammenhang mit 4 beschrieben, wird das Spielfahrzeug 34 durch
die gegenläufig betriebenen Antriebsräder 22a, 22b wieder
in die Fahrtrichtung 14 zurück geschwenkt.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel eines Fahrspielzeugs 45 ist
in 7 gezeigt. Es hat wie die Fahrspielzeuge 1 und 34 getrennt
angetriebene Antriebsräder 22a, 22b,
die allerdings in der in 7 dargestellten Ansicht von
vorne ebenso wenig zu erkennen sind wie die separaten Elektromotoren 23a, 23b.
Das Fahrspielzeug 45 hat einen Haltemechanismus 46,
der das Fahrspielzeug 45 in einer kritischen Betriebssituation
auf einer Spielzeugautorennbahn 7a hält.
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Der
Haltemechanismus 46 beruht auf einer hinterschnittenen
Führungsnut 47, in die ein Leitkiel 48 zumindest
teilweise eingreift. Nutseitenwände 49 der Führungsnut 47 weisen
jeweils eine Hinterschneidung 50 auf. Die Führungsnut 47 ist
mit einer oberen Teilabdeckung 51 versehen, so dass an
der Fahrbahnoberfläche 12 eine schmale schlitzförmige Durchgangsöffnung 52 in
die Führungsnut 47 verbleibt. Unter der Teilabdeckung 51 weitet
sich die Führungsnut 47 quer zur Fahrtrichtung 14 auf,
wodurch die Hinterschneidungen 50 gebildet sind.
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Der
Leitkiel 48 hat einen an der Bodenplatte 2 fest
montierten runden Führungsstift 53 und einen unteren
länglichen Kielendabschnitt 54, der quer zur Kiellängsrichtung 17 breiter
als der Durchmesser des Führungsstifts 53 ist
und der um die Schwenkachse 18 drehschwenkbar an dem unteren
Ende des Führungsstifts 15 gelagert oder angelenkt
ist.
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Während
des Spielbetriebs ist der Leitkiel 48 in die Führungsnut 47 eingesetzt.
Der Führungsstift 53 ist durch die Durchgangsöffnung 52 hindurch
geführt. Der Kielendabschnitt 54 ragt seitlich
bis unter die obere Teilabdeckung 51 der Führungsnut 47,
so dass er in die beiden Hinterschneidungen 50 eingreift,
wodurch selbst in kritischen Betriebssituationen ein sicherer Halt
des Fahrspielzeugs 45 auf der Spielzeugautorennbahn 7a gewährleistet
ist.
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Im
Unterschied zu der Spielzeugautorennbahn 7, bei der sich
die Stromschienen 19 an der Fahrbahnoberfläche 12 befinden,
sind bei der Spielzeugautorennbahn 7a zwei Stromschienen 55 an
einem Nutboden der Führungsnut 47 verlegt. Diese
innen liegenden Stromschienen 55 sind mittels zweier an
der Unterseite des Kielendabschnitts 54 angebrachter Stromabnehmer 20 schleifkontaktiert.
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Anstelle
der vorstehend beschriebenen automatischen Rückstellung
der Fahrspielzeuge 1, 34 und 45 in die
Fahrtrichtung 14 kann auch eine Handsteuerungsmöglichkeit
für den Fahrspielzeuglenker vorgesehen sein. Mittels einer
solchen Steuerung können die beiden Antriebsräder 22a, 22b individuell durch
den Fahrspielzeuglenker angesprochen und bedient werden. Diese individuelle
Ansteuerungsmöglichkeit kann auch auf einen von Hand einzuschaltenden
Rückstellmodus begrenzt werden. Hierzu ist die Handsteuerung
entweder digital oder als Funksteuerung ausgeführt oder
umfasst bei einer drahtgebundenen analogen Ausführungsform
eine zusätzliche Steuerungsleitung.
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Die
beschriebene günstige Rückstellung der Fahrspielzeuge 1, 34 und 45 in
die Fahrtrichtung 14 mittels der getrennt anzutreibenden
Antriebsräder 22a, 22b verhindert zwar
nach einem seitlichen Ausbrechen ein zeitaufwändiges Ausrichten
und/oder Wiedereinsetzen von Hand. Trotzdem resultiert aber ein
Zeitverlust als „Bestrafung” für die
zu hohe Kurvengeschwindigkeit, so dass realistische Wettfahrten möglich
sind. Das Fahrspielzeug 1, 34 oder 45 muss erst
wieder in die Fahrtrichtung 14 ausgerichtet werden, ehe
eine Weiterfahrt möglich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 4795154 [0002]
- - DE 20005174 U1 [0003, 0004]
- - WO 2004/016333 A1 [0003, 0005]
- - EP 1275424 A1 [0003, 0006]