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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.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Fahrspielzeug 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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Die
Antriebseinheit ist so ausgelegt, 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.
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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 ge meinsamen Radwelle, wobei trotzdem ein
voneinander unabhängiger
Antrieb beider Antriebsräder
gewährleistet
bleibt.
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Insbesondere
kann 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 uterbrochenen,
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 22a, 22b, 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.