DE1603629A1

DE1603629A1 - Antriebs- und Steuermechanismus fuer ein elektrisch angetriebenes Spielzeug

Info

Publication number: DE1603629A1
Application number: DE19661603629
Authority: DE
Inventors: Ichiro Tsunoda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-12-14
Filing date: 1966-12-14
Publication date: 1970-07-23
Also published as: US3386406A; GB1173216A

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. GERHARD LiEi)L -8 Muniüen 22, SfeinsdorfstraBe 22

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B 3075

Ichiro TSUNODA, No, 1397, Maenuma, Iyo-cho, Adachi-ku,

Tokyo / Japan

Antriebs- und Steuermechanismus für ein elektrisch angetriebenes Spielzeug

Die Erfindung betrifft einen Antriebs- und Steuermechanismus für ein elektrisch angetriebenes Spielzeug, bei dem ein aus einer Leistungsquelle gespeister Antriebsmotor direkt oder über eine Zahnradkette auf Antriebseinrichtungen des Spielzeugs wirkt.

L/M

In einer bekannten Fernsteuereinrichtung eines elektrisch angetriebenen Spielzeugs, wie sie beispielsweise in Fig. 1 der zu dieser Beschreibung gehörenden Zeichnungen dargestellt ist, stehen zwei Antriebsräder mit jeweils einem Motor mechanisch in Verbindung. Zur Betätigung kann mit Hilfe der Fernsteuereinrichtung die Drehrichtung oder die Drehzahl des Motors verändert und infolge-dessen das Spielzeug vorwärts, rückwärts oder seitlich bewegt werden. Diese Ausführung ist aufgrund der hohen Herstellungskosten relativ teuer und die Betätigung mit Hilfe der Fernsteuereinrichtung relativ schwierig. ,

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demzufolge darin, eine Fernsteuereinrichtung für elektrisch betriebene Spielzeuge vorzuschlagen, die so einfach ist, daß ihre Herstellungskosten niedrig sind und die eine einfache Handhabung und Bedienung des Spielzeugs erlaubt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf der Welle eines Motors eine träge Masse angeordnet ist, die bei jedem An- oder Abstellen des Motors aufgrund der dabei auftretenden Beschleunigung oder Verzögerung ihre axiale Position auf der Welle von einer zu einer anderen Endlage wechselt und daß diese axiale Verschiebung über mit der trägen Masse gekoppelte Verbindungsglieder auf Steuereinrichtungen zur Steuerung der Bewegungs richtung des Spielzeugs übertragbar ist.

Ih einer besonderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung steht eine Schwungscheibe über ein Gewinde auf einer Motorwelle in loser Verbindung mit dieser. Wird der Motor über einen mechanisch oder elektrisch betätigten Schalter mit einer Leistungsquelle gekoppelt und dadurch gestartet, so rotiert die Schwungscheibe oder bewegt sich in axialer Richtung auf dem Schraubstift je nach ihrer augenblicklichen Position auf dem Gewinde. Die axiale Bewegung der Schwungscheibe wird zur Betätigung eines Steuermechanismus in dem Spielzeug ausgenützt, wobei Übertragungsglieder zur Anwendung kommen. Dadurch läßt sich die Steuerung der Spielzeugbewegungen, z.B. das Vor- und Rückwärtsbewegen oder das Drehen leicht durchführen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der dazugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figo 1 eine Ansicht einer Fernsteuereinrichtung eines bekannten elektrisch betriebenen Spielzeugs;

Fig. 2 eine Ansicht einer Steuereinrichtung an einem elektrisch betriebenen Spielzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig, 3 eine Ansicht des Trägheitssystems des Spielzeugs;

Fig« 4 eine Ansicht eines Leistungsschalters an dem Spielzeug nach Art einer An tenne;

Fig, 5 Ansichten, die die Wirkungsweise eines Schaltgetriebes beim und 6 Schalten mit Hilfe eines Speichenrades zeigen;

Fig, 7 Schaltbilder der Schaltkreise der Leistungsquelle; und 8

Figo 9 eine Ausführungsform, bei der anstelle des Hauptmotors ein Servomotor zur Anwendung kommt;

Fig« 10 Ausführungsformen, bei denen eine Kupplung oder eine Zahnrad- und 11 kette zur Verbindung des Trägheitssystems mit dem Motor dient;

Fig. 12 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spielzeugs;

Fig„ 13 Ansichten einer Kurvenscheibe, die mit dem Trägheitssystem und 14 gekoppelt ist.

Wie aus Fig, 2 zu erkennen ist, steht ein Trägheitssystem 1 mit dem einen Ende einer Motorwelle eines in einem Rahmen 3 befindlichen Motors 2 in Verbindung, Das Trägheitssystem 1, das in Fig. 3 herausge-

zeichnet ist, besteht aus einer Stiftschraube 4, auf der eine Schwungscheibe 5 mit einem zentralen Gewinde aufgeschraubt ist. Die Schwungscheibe 5 ist auf der Stiftschraube 4 gut gängig. Die Stiftschraube 4 besitzt an beiden Enden Anschläge 6, 6a, durch welche Stifte 7 und 7a aiii beiden Seiten der Schwungscheibe 5 in den Endstellungen blockiert werden, Das andere Ende der Motorwelle des Motors 2 trägt ein Ritzel 8, welche über ein Kegelrad 9 und ein Zahnrad 10 auf einer in dem Rahmen 3 gelagerten Achse 11 weitere Zahnräder 12, 12a und 13 antreibt. Die Zahnräder 12, 12a und 13 befinden sich auf einer längs verschieblichen Schaltwelle 14, die ebenfalls im Rahmen 3 gelagert ist. Das Zahnrad 10 steht in unmittelbarem Eingriff mit dem Zahnrad 13. Eine Druckfeder 15 wirkt in Längsrichtung der verschieblichen Schaltwelle 14 zwischen dem Rahmen und dem Zahnrad 12a. Ih dem Rahmen 3 sind weiterhin getrennt angetriebene Wellen 15 und 15a gelagert, die außerdem noch in einem Stützlager aufgenommen sind. An dem einen Ende der Antriebswellen 15, 15a sitzen Räder 17, 17a, während ihre anderen Enden Zahnräder 18, 18a tragen. Die Zahnräder 18, 18a stehen mit den Zahnrädern 15, 15a jeweils in Eingriff.

Eine Klaue 21 eines Betätigungsarmes 20 übergreift den Rand der Schwungscheibe 5 so, daß die Drehbarkeit der Schwungscheibe auf der Stiftschraube 4 nicht beeinträchtigt wird. Das andere Ende 22 des Be-

tätigungsarmes 20 rastet neben einem Zahn Al eines Sperrad 23 ein. Eine Sperrklinke 24, die mit einem Zahn A9 des Sperrades 23 in Ein-■ griff steht, verhindert die Rückdrehung des Sperrades. Ein Speichenrad mit Speichen Bl, B2 und B3 ist über eine Verbindungswelle 26 mit cLm« Sperrad 23 verbunden. Die Speiche Bl des Speichenrades 25 steht mu dem einen Ende eines Schalthebels 27 in Verbindung, dessen anderes Ende 28 gelenkig am Rahmen 3 befestigt ist. Auf den unteren Bereich des Kupplungshebels 27 wirkt eine Druckfeder 29, welche auf dem einen Ende der Schaltwelle 14 geführt ist.

Ein /ersorgungskreis 30 für den Motor 2 besteht aus einer Stromquelle31, einem Schalter 32 und einem in Reihe geschalteten Betätigungsschalter 33, Der Betätigungsschalter 33 besitzt Kontakte 34 und 35 sowie eine Antenne 38, die in Verbindung mit dem Kontakt 35 steht und aus dem Gehäuse der Anordnung herausragt. Durch Drehen der Antenne 38 nach rechts oder nach links, wie in Fig, 4 dargestellt, wird der Betätigungsschalter 33 geöffnet oder geschlossen. Wird die Antenne 38 aus der durch die ausgezogene Linie in Fig. 2 angedeuteten Lage in die gestrichelt angedeutete Lag« gebracht, dann ist der Schalter der Leistungsquelle geschlossen und dtr Motor wird angetrieben. Als Folge davon greift der Stift 7 in den Anschlag 6 ein und die Schwungscheibe 5 rotiert mit der Stiftschraube 4 unter Beibehaltung der Lage, die in Fig.2 voll ausgezogen angedeutet ist.

BAD ORKaINAL

Dementsprechend bleiben auch der Betätigungsarm 20, das Sperrad 23, das Speichenrad 25, der Schalthebel 27 und die Schaltwelle 14 in der in Fig* 2 gezeichneten Lage. Die Drehung der Motorwelle des Motors 2 wiiö durch das Ritzel 8 über das Kegelrad 9 und die Zahnräder 10, 13 auf du Schaltwelle 14 übertragen und dadurch über das Zahnrad 18a die Welle lh ebenfalls in Drehung versetzt.

Wird der Betätigungsschalter 33 durch Verschiebung der Antenne 38 geöffnet, so fällt die Drehzahl des Motors 2 schlagartig ab. Aufgrund des Trägheitsmomentes dreht sich jedoch die Schwungscheibe 5 weiter und bewegt sich augenblicklich in eine Position, die in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist. Aufgrund des Auftreffens des Stiftes 7a auf dem Anschlag 6a wird dann auch die Drehbewegung der Schwungscheibe 5 abgestoppt.

Wird der Betätigungsschalter 33 wiederum durch Verschieben der Antenne geschlossen, so wird der Motor 2 wieder angetrieben. Dadurch kehrt aufgrund des Trägheitsmomentes die Schwungscheibe 5 wieder in die voll ausgezogen angedeutete Lage zurück. Die Längsbewegung der Schwungscheibe bewirkt eine Verschiebung des Betätigungsarmes 20 in der in Fig, 2 angedeuteten XY-Richtung. Diese Verschiebung des Betätigungsarmes 20 bewirkt als weitere Folge, daß dessen hinteres Ende 22, welches in dem Sperr- . rad 23 einrastet, dieses in die mit R angedeutete Richtung um einen Zahn

ÖQS83QOQI3

dreht. Dadurch kommt die Sperrklinke 24 mit einem Zahn A8 in Eingriffe Die Drehung des Sperrades 23 um einen Zahn wird durch die Übertragung welle 26 auf das Speichenrad 25 übertragen und bewirkt dessen Drehung » die mit S bezeichnete Richtung, Durch die Bewegung der Speiche Bl au. der in Fig. 5 gestrichelt angedeuteten Lage in die voll ausgezogene Lag* wird der Schalthebel 27 ebenfalls aus der gestrichelt gezeichneten Lage verschwenkt und dadurch die Schaltwelle 14 in die mit E bezeichnete Richtung verschoben, Als Folge der Verschiebung stehen nunmehr die Zahnräder 12, 12a mit den Zahnrädern 18, 18a jeweils im Eingriff. Auch wenn bei den beiden Zahnrädern 12 und 18 während des Verschiebevorganges Zahn auf Zahn steht, so cU^f„ die Schaltwelle 14 sich nicht bewegen läßt, wird der Schalthebel 27 trotzdem nicht blockiert, sondern unter Zusammendrückung der Druckfeder 29 verschwenkt. Wenn während der Drehung des Zahnrades 12 dann zwischen den Zahnrädern 12 und 18 Zahn auf Lücke kommt, wird der Eingriff zwischen den beiden Rädern aufgrund der Druckfederwirkung bewerkstelligt.

Wird der Betätigungsschalter 33 für eine kurze Zeitdauer durch Verschie bung der Antenne 38 geöffnet, dann werden die Speiche Bl und der Schalthebel 27 aus der in Fig. 6 gestrichelt angedeuteten Position in die vollausgezogene Position geschwenkt. Dadurch wird, wie beschrieben, die Schaltwelle 14 in Längsrichtung verschoben. Bei einer weiteren Öffnung des Be-

BAD ORK31NAL

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tätigungsschalters 33 für eine kurze Zeitdauer kehrt die Schaltwelle 14 in die in Fig. 2 voll ausgezogen angedeutete Position zurück, da die Speiche Bl mit dem Sehalthebel 27 außer Eingriff kommt. Wird der beschriebene Ein- und Ausschaltvorgang des Betätigungsschalters 33 dreimal wiederhol.» so bewegt sich das Spielzeug in folgender Weise: Anfangs, wenn der Stei * mechanismus des Spielzeugs in einem Zustand ist, wie er beispielsweise in Fig, 2 dargestellt ist, dreht sich das Spielzeug angenommenerweise nach rechts. Durch das erste Ein- und Ausschalten des Betätigungsschalters 33 wird der mechanische Zustand der Steuereinrichtung in die in Fig. dargestellte Lage verändert. Dadurch wird das Spielzeug veranlaßt, sich geradeaus zu bewegen. Durch den zweiten Ein- und Ausschaltvorgang nimmt der Steuermechanismus den in Fig, 6 dargestellten Zustand ein, wodurch das Spielzeug veranlaßt wird, nach links einzuschwenken. Schließlich wird durch den dritten Ein- und Ausschaltvorgang der Steuermechanismus wieder in die in Fig, 2 dargestellte Ausgangslage zurückgebracht.

Anstelle der mechanischen Betätigung des Betätigungsschalters 33 mit Hilfe eines Hebels oder einer sogenannten Antenne ist auch eine Anordnung denkbar, bei der der Betätigungsschalter 33 mit Hilfe einer elektrischen Fernsteueranlage unter Verwendung von Schall, Elektromagnetismus oder Licht als Übertragungsmittel betätigt wird.

BAD ORIGINAL

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So steht beispielsweise gemäß/7 ein Schallempfänger 39 mit dem Versorgungskreis 30 in. Verbindung, Sobald ein Schalter 32 geschlossen wird, wi* der Motor 2 angetrieben und die Schwungscheibe 5 bewegt sich in der bereits beschriebenen Weise an das andere Ende der Stiftschraube 4, Wiι in dem Schallempfänger 39 ein Ton, der durch eine Pfeife oder ähnhen* erzeugt worden ist, aufgenommen, dann schwingt ein Kontakt 40, der u\\* einem Widerstand in Verbindung steht, so daß der Gesamt widerstand in dem Versorgungskreis ansteigt,, Durch das Ansteigen des Widerstandes fällt die Drehzahl des Motors 2 wieder schlagartig ab, so daß sich in der bereits beschriebenen Weise die Schwungscheibe 5 an das andere Ende der Stiftschraube 4 bewegt, Hört der Ton wieder auf, so nimmt der Widerstand der Leistungsquelle wieder den Ausgangswert an, die Motordrehzahl setzt wieder ein und die Schwungscheibe 5 kehrt in die Ausgangsposition zurück.

Wie in Fig, 8 dargestellt ist, kann mit dem Versorgungskreis 30 außerdem ein Relais 43 verbunden sein, Bei dieser Anordnung läßt sich das Spielzeug durch einen Schall-, Elektromagnet- oder Lichtimpuls steuern.

Bei den bisher gezeigten Ausführungsformen kommt lediglich ein Motor zum Antrieb für das Spielzeug und zu dessen Steuerbewegungen in Anwendung. Wie in Figo 9 gezeigt ist, kann jedoch ein sich von dem Hauptmotor

BAD ORIGSNAL

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unterscheidender Servomotor 2' Anwendung finden, der lediglich die Bewegungen des Spielzeugs steuert. In diesem Fall übernimmt ein Betätigungsschalter 44 die Aufgabe, in Abhängigkeit eines Eingangssignals den Leistungszufluß zu öffnen oder zu schließen.

Wie in den Fig. 10 und 11 dargestellt ist, kann die Stiftschraube 4 übei eine Kupplung 48 oder eine Zahnradkette 50 mit dem Motor in Verbindung stehen.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung dem elektrisch betriebenen Spielzeug durch die geeignete Wahl der Anzahl und Form der auf dem Sperrad 23 befindlichen Zähne sowie des Betätigungsarmes 20 und des Speichenrades 25 die mannigfaltigsten Bewegungen vorgeschrieben werden können. Darüber hinaus läßt sich die erfindungsgemäße Einrichtung auch auf eine Vielzahl von verschiedenen elektromechanisch betriebenen Spielzeugen anwenden. So ist beispielsweise gemäß Fig. 12 in einem Spielzeugschiff ein Schraubenpropeller 54 über eine Kupplung 53 an das eine Ende der Motorwelle angeschlossen, während auf der anderen Seite der Motor welle das bereits beschriebene Trägheitssystem 1 sitzt. Eine Klaue 22 auf dem einen Ende des Betätigungsarmes 20 steht im Eingriff mit einem Zahn A des Sperrades 23. Ein Rad 57 rollt auf einer an dem Sperrad 23 befestigten Kurvenschei-

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be 55 ab und betätigt einen Verbindungsstift 58, dessen anderes Ende mit einem Ruder* 59^; gekoppelt ist, Wenn die Schwungscheibe 5 auf die bereits beschriebene Weise in XY-Richtung hin- und herwandert, werden das Sperrad 23 zusammen mit der Kurvenscheibe 55 in die mit M bezeichn*« Richtung gedreht und; aufgrund der daraus resultierenden Hin- und Herv-Schiebung; des Verbindungsstiftes 58 das Ruder 59 in die mit H und K bezeichneten' Richtungen verschwenkt,

Anstelle der oben erwähnten Anordnungen, bei denen das Sperrad sieh lediglich in einer; Richtung drehen läßt, kann auch eine Kurvenscheibe 60 mit Verdrehmöglichkeit in beiden Richtungen vorgesehen werden, wie aus den Fig. 13 und 14 zu ersehen ist.. Wird hierbei die Schwungscheibe 5 aus der vollausgezogen dargestellten Lage in die gestrichelt angedeutete Lage in Fig. 13 verschoben und anschließend wieder in die Ausgartgslage gemäß Fig. 14 zurückgebracht, dann wird dadurch das Ende des Betätigungsarmes 20 aus einer Einkerbung L in Fig, 13 in eine Einkerbung R in Fig. 14 gebracht. Dies wird aufgrund der Wirkung einer Zugfeder 61 bewerkstelligt, die mit der Kurvenscheibe 60 so in Verbindung steht, daß diese nach rechts und links verschwenkt werden kann. Auf diese Weise läßt sich zusammen mit dem übrigen beschriebenen Mechanismus das Spielzeug wieder in der vorher dargelegten Weise steuern.

BAD OH]CSiAL

Claims

Patentansprüche

^ Antriebs- und Steuermeehanismus für ein elektrisch angetriebenes Spielzeug, bei dem ein aus einer Leistungsquelle gespeister Antriebsmotor direkt oder über eine Zahnradkette auf Antriebseinrichtungen d<\~» Spielzeugs wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle eines Motors eine träge Masse angeordnet ist, die bei jedem An- oder Abstellen des Motors aufgrund der dabei auftretenden Beschleunigung oder Verzögerung ihre axiale Position auf der Weile von einer zu einer anderen Endlage wechselt und daß diese axiale Verschiebung über mit der tragen Masse gekoppelte Verbindungsglieder auf Steuereinrichtungen zur Steuerung der Bewegungsrichtung des Spielzeugs übertragbar ist„
2. Antriebs- und Steuermeehanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse eine Schwungscheibe (5) ist, die ihre axiale Position auf dem mit einem Gewinde versehenen Ende der Welle zwischen zwei Anschlägen (6, 6a) ändert.
3. Antriebs- und Steuermeehanismus nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klaue (21) eines Betätigungsarmes (20) den Rand der Schwungscheibe (5) so umgreift, daß durch die axiale Verschiebung der Schwungscheibe (5) über den Betätigungsarm (20) ein Sperrad (23) und ein mit diesem gekoppeltes Speichenrad (25) um eine Teilungseinheit weitergedreht wird. 0QM3O/QQI3 BAD
4. Antriebs- und Steuermechanismus nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der Stellung eines durch das Speichenrad (25) betätigten Schalthebels (27) auf einer axial verschiebliehen Schaltwelle (14) sitzende Zahnradpaarungen zum Antrieb von Antriebsrädern (15, 15a) gleichzeitig oder getrennt voneinander in Eingriff sU;ht i-
5. Antriebs- und Steuermechanismus nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsarm (20) mit einer um eine Achse drehbaren Kurvenscheibe in Verbindung steht und daß die Längsbewegungen eines auf der Kurvenscheibe (55) gleitenden Verbindungsstiftes (58) zur Betätigung einer Steuereinrichtung (59) verwendet wird,
6. Antriebs- und Steuermechanismus nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine Schiffswelle ist
7. Antriebs- und Steuermechanismus nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsstift (58) ein Ruder (59) zur Steut-ππιμ der Bewegungsrichtung betätigt,
8. Antriebs- und Steuermechanismus nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2, gleichzeitig der Antriebsmotor des Spielzeugs ist.

BAD GRlGiNAL
9. Antriebs- und Steuermechanismus nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des Motors (2) ein mechanisch oder elektrisch betätigter Betätigungsschalter (33) vorgesehen ist.
10. Antriebs- und Stellermechanismus nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsschalter (33) durch Schall-, Elektromagnet- oder Lichtimpulse geschaltet wird,

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