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Ferngelenktes Fahrspielzeug mit Stromzuführung aus der Fahrfläche
Es sind federwerkgetriebene Fahrspielzeuge als @:Iod: 1e schienenloser Kraftfahrzeuge
bekannt, die im Zug-, eines fLstliegenden Fahrprogramms oder zur Er-r_"lung einer
willkürlichen Änderung der Fahrtrichtung grundsätzlich eine entsprechende Be-.:in9ussung
während der Fahrt gestatten, sei es durch vorher ausgek:gte Modellstraßen, Rillen
oder Drahtanordnungen u. dgl., mit der praktischen Funktion eines Führungsgleises,
sei es über eine lange, biegsam_ Welle oder andere direkte mechanische Verbindungen
mit dem Fahrzeug, sei es mit Hilfe eines im Fahrzeug eingebauten Druckknopf- oder
ähnlichen Sc.haltmcchanismus oder anderer bekannter Anordnung.-11. In jedem Falle
bedarf es einer me,chanischc.n Führung des Fahrzeugs, einer direkten den Fahrh:°trieb
erh-,-blich störenden mechanischen Verl;in(Iurig, ein; r unmittelbaren Berührung,
des Nachlaufens od.ür der Verfolgung in irgendeiner Form. Bekannten, über ein Zuführungskabel
direkt gespeisten, elektrisch httri;1)enen Fahrspii#lzeugen haftet ebenfalls dr
Nachteil der durch das Nachschleppen des Kabels bedingten, stark eingeschränkten
Manövri@erfähigkeit an. Bei anderen bekannten Systemen werden Kommandos durch hochfrequente
Schwingungen oder Lichtsignale ülxrtragen. Die Kompliziertheit, der erh1l:lichc,
Aufwand und. der hohe Eigenstromverbrauch d, r erforderlichen elektrischen Zusatzeinrichtungen
sind die Hauptnachteile dieser teuren Anordnungen.
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Andere: bekannte elektrisch angetriebene Fahrspieldie dtn Betriebsstrom
nicht aus mitgeführten Batt#,ricn etitn::hincn, sondern ihn über eine besondere
Fa.hrunte-rlage- in. Form eines elektrischen Potentialt r2 äg -crs zugeführt bekommen,
erfordern. eine geschlossene Auslegung der Spielfläche mit dieser kontaktgebenden
Fahrunterlage., wenn ein stetiger, ungc:.tö.rte.r Fahrbetrieb erreicht werden soll.
Es werden nachstehend Einrichtungen beschrieben, bei denen di:ser nachteilige- Aufwand
an. Raum, Mitteln, und Vorb-.rcitungen vermieden. wird. Zunächst so11 der die Lenkung
des Fahrspielzeugs betreffende Teil der Erfindung beschrieben werden. Mit Hilfe
von kleineren Stücken jener b,e"1ca,n.nten, als Potentialträger dienenden Fahrunterlagen
läßt sich das Fahrspielzeug, dessen Antriebsenergie z. B. durch eine Batterie oder
ein Federwerk geliefert werden kann, über einen beliebig großen und beliebig ausgedehnten
Raum von einem Punkt aus lenken. Die Potentialträger bieten dem Fahrzeug das Plus-Minus-Potential
einer elektrisc.hen Gleich- oder Wechselspannung in Streifen.-, Ouad.ra.t-, Parkett-
oder ähnlichen flächenhaften. Anordnungen an, das das Fahrzeug über ein System von
Schleifkontakten zu Steuerzwecken entnimmt.
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Abb. 1 zeigt unter Hervorhebung der elektrischen Verschaltung ein
mit im vorliegenden Beispiel rechteckig geformten Potentialträgern 1 ausgelegtes
Kontaktsystem. Jedes Einzelstück kann aus einem aufrollba.ren Isolationsträger bestehen.,
auf dein die als Potentialstreifen. dienenden Metallfolien aufgeklebt sind. Über
das Versorgungs- und Steuergerät 2 bekommt das System die erforderlichen Ste:uerspa,nnungen,
die auf die einzelnen Flächenelemente in einer nach Abb. 1 vorgenommenen Weise verteilt
werden können..
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Abb.2 gibt eine elektrische Prinzipschaltung der elektrischen Anordnung
wieder. Sie besteht aus dem Netztransformator 3, dem Regler 4, dem im Schnitt wiedergegebenen
s,treifenförrnigen Potentialträger 5, dessen Potentialstreifen in die Papierebene
hineinlaufen, den Schleifkontalcten 6 des Fahrzeugs und der Prinzipdarstellung des
Lenktriebs 7. Die elektrische Funktion geht aus dem Schaltbild ohne weiteres hervor.
Der Lenktrieb wird erfindungsgemäß mit einer automatischen Rückzugsperre versehen,
um zu verhindern, da.ß während des Befahrens der Strecken zwischen den Kontaktbahnen
die Rückstellkraft, beispieIsweise in Form einer Feder, die Stellung der Le2nhräder
ungewollt verändert.
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EineAusführung der schlechthin unbegrenzten:Aufba umöglichkeiten des
Systems zeigt die Abb. 3 unter B-:ton.ung der betrieblichen Ausnutzbarkeit an Hand
cin;as Fahrbeispiels.
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Obwohl die Lenkung außerhalb der Potentialträger 8 nicht beeinflußbar
ist, folgt das Fahrzeug praktisch allen gewünschten Richtungen, Kurven, Schleifen,
Kehren usf. Man hat lediglich darauf zu
achten, an Stellen, wo,
das Fahrzeug den, Bereich eines Potentialträgers verläßt, also an den Punkten. a,
das Fahrzeug mit einem solchen Lenkkommando zu entlassen, daß es, ; inem Kreisbogen
folgend, mit Sicherheit zu einem Potentialträger zurückkehrt (Punkte b). Zur Verdeutlichung
sind die, Stücke der Bahn, an denen die! Lenkung des Fahrzeugs beeinflußt wird,
stark gezeichnet.
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Der Abstand der beiden Schleifkontakte in Abb. 3 ist nicht wesentlich.
Praktisch können sie - innerhalb der Fahrzeugabmessungen natürlich - beliebig weit
voneinander entfernt sein. Zum Ansprechen des Lenktriebs nach Abb.4 genügen sehr
kurze Zeiten der Berührung beider Schleifkontakte auf gegenpoligen Streifen, wie
sie während der Bewegung des Fahrzeugs häufig gegeben sind. Soll jedoch der Lenktrieb
7 in jeder Stellung des Fahrzeugs relativ zum Verlauf der Potentialstreifen. kontinuierlich
Stroni erhalten, so sind mehr als zwei Schleifkontakte notwendig, die so angeordnet
sein müssen, daß stets das elektrische Potential erfaßt wird. In diesem Fall ist
eine nicht dargestellte an sich bekannte mit Relais, Gleichrichtern oder anderen.
Schalt- oder Sperrgliedern arbeitende Verriegelungsschaltung notwendig, die Kurzschlüsse
innerhalb der Schleifkontakte, die in bestimmten Stellungen auftreten würden, v:-rhindert.
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Die Abb. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel "irres mit Rüc:kzugsperre
versehenen. Lenktriebs. Diese Anordnung besteht aus dem Elel:tromagnet°n 9, dem
Zuganker 10, dem Sperrscbie:ber 11, dem Spurhebe:l 12, dem Lenkrad 13 (Vorderrad
dies Fahrzeug). der Rücl;zugfcder 14 und der Spurstange 15: Der Eisenwinkel 16 wird
während der Strombeaufschlagung auf den Potentialträger vom Zuganker 10 angezogen
und nimmt d;n aus unmagnetischem Material bestehenden Sperrschieber 11 mit, dessen
Sperrnase 17 den Anker 10 freigibt, der sich nun bis zum Kräftegleichgewicht zwischen
jeweiligem magnetischem Zug einerseits und d-,m Federzug andererseits einstellen
kann. Tritt eins Stromunterbrechung ein, so läßt die Sp.errfed-er 18 den Sperrschieber
11 augenblicklich z_urückschn':llen, der mit seiner Sperrnase 17 den Anker 10 und
damit das Lenkrad 12 gegen jede unerwünscht \'erdr-#hung 1)loclcicrt. Zur @'erhind°rung
von unerwünschten Sperrungen bei schwachen Lenkungsströmen ist d:r Anpreßdruck der
Sperrfeder 18 veränderbar, um ein eiiiwa.ndfrz.ies Arbeiten des Lenktriers innerhalb
der beiden Endstellungen zu gewährleiste.n.
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Diz Erfindung zeigt nun auch Lösungen, die es gestatten, die Vorteile
des vorstehend behandelten L;nktriebs mit Rückzugsperre für Fahrspielzeuge, die
ihre Antrieb.setit:rgiequealen mit. sich führen, auch auf solche Falirspi-,lzeitgf
zu iibertragecil, die ilirc Antriebsene-rgie in Form elektrischen Stroms aus Potentialträgern
mittels Schleifkontakte beziAen. Zu dein Zweck wird der da.s Fahrzeug antreil)t:nrle
Elektromotor nicht direkt mit d; n Antriebsrädern. sondern unter Zwischcnschalttin,g
eines mechanischen Energiespeichers mit diesem verbunden.
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Als Speicher hölnicn an sieh bekannte potentielle oder kinetische
Energieträger, also beispielsweise Federwerke oder rotierende Schwungmassen, verwend;.t
werden. Bei dieser Kombination. von elektrischen und mechanischen. Antricbse-lementen
ist. es möglich, die grundsätzlich zum Antrieb notwendige Energie dein Fahrzeug
intermittierend in Form von Stromintervallen., die der Kraft des Elektromotors und
der mechanischen Kapazität der Feder oder Schwungmasse a.ngzpaßt sind, zuzuführen.
Damit vereinfacht sich das Problem der Stromzuführung und der aufbaumäßige Aufwand
für ferngelenkte Fahrspielzeuge gegenüber dein Bekannten ganz wesentlich. Durch
Wegfall der hei b:-,kannten Anordnungcii ilot@vendigen lcoatinuierliclien. Strom-Lzaufschlagung
dank der @-ertven.dung °ines im stromloscn Zustand seine Stellung nicht verändernden
Lenktriebs einerseits und der elektrisch-niechanischen Tricbwerkskombination andererseits
genügt für den i# alirl:ctriel: die Bereitstellung einiger auseina.nderg;zogenar
kleinerer Stücke von Potentialträgern an Stcllc. einer die gcsainte. Betriebsfläche
einnehmenden, teueren, sperrigen., die Spiclausweitung zwangläufig stark einschränkenden
geschlossenen Fläche von Potentialträgern. Das Fahrzeug wird während der Pausen
in der Strcinzuführung zwischen den gegeben°nfalls weit auseinander liegenden kleineren
Pot:ntialträgcrn zügig und sicher 1);s zum jeweils nächsten Potentialträger b:wegt.
wo wieder ein Lenkkoinma.ado gtgeh;n werden kann und :ine erneute Eii°r;icaufnalnnt
möglich ist, die .; s dann wiederum gestattet, das Falirz-,ug zur nächsten Kontaktbahn
zu führen usf.. also im Sinnt des durch die Abb.3 gewi2sen°n Prinzips.
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Zur Erzielung eines möglichst ungeheininten Auslaufs des Fahrzeugs
in den Gcl)ietcn außerhalb der Potcntialtr#*igcr 8 (Abb.3) sind Vorrichtungen im
Fahrzeug angebracht, die ein 'Mitschleppen des stromlosen Motors verhindern. So
wird der Motor im Falle der @-cri:nduny einer rotierenden Schwunginassc als Speicher
für kinetische Energie von einer zwischen Motor und Scliwtingrnasscgeschalteten
Freilaufeinrichtung critlcul)1):lt, die mit Hilfe von Sperrfed,-rn, S1)errlzlinlcen,
Zahnrädern finit abschaltbarem Eingriff. Rcil)rädern finit lösbarer Haftung, entspatinbarer
Sclinurlaufül:ertragungtn oder anderen 1)el@atlaten Mitteln arbeitet. Abb.5 zeigt
die besonders zweekinüßige Anordnung einer Fliehkraftkupplung mit Hilfe van auf
&r \lotorwtili: 19 sitzen(l(:i Fliellgc«-ichten 20. Diese legen sich nach Anlauf
des Mctors 21 gegen die Innenseite einer lese aua d..#r klo.torwelk# 19 laufenden
Trommel 22 und stellen durch den Andruck cine Reibungskupplung zwischen Motor und
Trciii:nel22 her, welche ihrerseits über eine LTiinrsetztiag mit den Aritriehsrädern
verbunden ist. Durch Gien Fortfall von starren Mittiehnierelementen, wie beispielsweise
Sperrklinken oder Zahnrädern, gewährleistet diese Anordnung bei einfac'listein Aufbau
:ine.n weichen Kraftschluß zwischen Motor und G@triel:e und schont damit alle Triebwerksteile.
Bei stelicndem lfotor wird eine ideale Entkupplung zwischt-n Fahrzeug und Motor
: rrt iclit.
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Bei Fed e-rwerke-n ist sichergestellt, daß während des Aufzugs des
Federwerks durch den Elektromotor l;ciii#. L'ntcrl)rccliung d:s Antriebs der mit
dein Federwerk nxchailisch %m#rl)tiadenen Räder eintreten kann. Eitat Einrichtung,
die diese Kontinuität des Fahrzeugantriebs unabhängig vom jeweiligen Betriebszustand
des aufziclieiideii Elektromotors ermöglicht, zeigt die Abb. 6. Der Elektromotor
23 versetzt -%vährcnd (lcs Ül)erfalirens einer Kontaktbahn über das Vorgelege 24
und das Zahnrad 25 die Auf zugwt lle 26 des Fc;l.er@A-erl:s in Drehung und spannt
damit die Feder 27, deren äußeres Ende in den Bolzen 28 eingehängt ist. Der Bolzen
28 sitzt seitlich am Zahnrad 29, das somit den Federzug aufniinnit und ihn weiter
üb;r ein nachgeschaltetes Getriebe 30 auf die nicht dargestellten Antriel)srädtr
überträgt. M'"ährend der Stromunterl)rechungeti zwischen den Potentialträgern stützt
sich die finit dem Zahnrad 25 fest verbundene
Rast.erschfil-,e 31
gegen die am Fahrzeug befestigte Sperrklinke 32, die also damit die Reaktionskraft
aufnimmt, bis diese der Motor 23 bei Wiederkehr des ,U ;trisch,-#n Stroms auf dem
nächsten Potentialträger üLcrwindzt und damit die Feder 27 erneut aufzieht.
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`. G enn eine Anlage nach dem Prinzip der intermittie.renden Stromversorgung
gemäß Abb. 1 und 3 mit weit auseinander liegenden Potentialträgern aufgz#llaut wird,
dann tritt die Frage der Zwecl;dienlichhit r:in-r von der Lenkung unabhängigen Regelung
dis .yufzugmotors in den Hintergrund. Sollte bei Verzicht einer Motorregelmöglichkeit
im Zuge des Fahrlztri.2:b.s ein;: größere Aufladun,g mit mechanischer Energie notwendig
werden, so ist dies durch ,eine günstige Steuerung des Fahrzeugs im Sinne eines
j_wzils längeren Ausfahrens eines Potentialträgers leicht zu erreich-.n. Dann können
Motor und Lenktrieb ohne zusätzlich- Sieb- und Sperrglieder elektrisch g`mcinsa.m
b°a.ufschlagt werden, so daß sich die cinfa,che Gesamtschaltung nach Abb. 7 ergibt.
So sind in der Schaltung 7 a, Lenktrieb 7 und Motor 33 ,irrfach in Reihe und in
7b parallel geschaltet. Soll Eine dirchte Abhängigkeit der Motorkraft vom jeweiligen
Lenkkommando vermieden werden, so können :rfindungsgemäß nichtlincaare, thermoabhängige
@IJid: rstände zur Anwendung kommen, deren Einordnung in die Fahrzeugschaltung zum
Zwecke der Spannungsstabilisierung des einen. oder des anderen Z-erlirauchers sich
nach dem Vorzeichen ihres Temperaturkoeffizienten. richtet. In dem Schaltungsbeispiel
der Abb. 7 c durchfließt der Motorstrom den Eisenwass;.rstGff'wid.erstand 34, der
infolge seines positiven T -mp@raturl;oeffizienten die Spannung am Motor innerhalb
der für den Lenktrieb notwendigen Regelgrenzen stabil hält.
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Unter Zugrundelegung der vorstehend beschriebenen Einrichtung--n aufbaumäßiger
und schaltungstechnisch--r Art zeigt die; Erfindung im folgenden die Möglichl;e:it
auf, rnehmre. Fahrzeuge gleichzeitig zu betr.ib:n. Se kann eine Anlage gemäß der
Abh. 1 und 3 schaltungsmäßig in Gruppen. von Potentialträgern aufgeteilt werd:n,
die entweder durch einen VerteilerschaI'tz,r einz:ln mit dem Steuergerät verbunden
werden, oder die an eigene, den einzelnen Gruppen fest zugeordnete Steuergeräte
angeschlossen sind. Dadurch ist es möglich, ein Steuerkommando nur an jene Stelle
des Svstems zu bringen, an der sich gerade dasjenige zur Ausführung des Kommandos
bestimmte Fahrzeug b-,findet.
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Im Hinblick auf die durch erfindungsgemäße elel;-trisch-meclianische
Kombination des Antriebsaggregats gegebene Auflockerung der Potentialunterlage in
einzelne gegebenenfalls weit auseinander liegende Potratialträger nach Abb.1 und
3 ermöglicht die Erfindung auch dit Anwendung einer intermittierenden Kontaktabgabe
oberhalb des bzw. der Fahrzeuge. %Iit rill= ohen auf dem Fahrzeug aufgesetzten analogtn
Svsteln von. Stromabnehmern und der Anbringung von iotc:litialträgern über dem Boden
erreicht man dis gleichen -Möglichkeiten hinsichtlich des Spielbetriebs, wie sie
vorangehend für eine Stromheaufseblagung von unten beschrieben wurden. Durch Kombination
b"id@er Systeme und der vorstehend beschriebenen elektrischen Aufteilung der einzelnen
Potentialträger läßt sich ein umfangreicherer Spielbetrieb mit einer Anzahl von
. Fahrzeugen durchführen.