JP3134167B2 - 自動車玩具における操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無線または有線で操縦
される自動車玩具の操舵装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】無線または有線で操縦される自動車玩具
において、駆動輪用モータ及び方向転換用モータを搭載
し、それぞれ独立して操作することにより前進後退及び
方向転換を行うものがある。

【０００３】このような自動車玩具は、例えば図７に示
すように、前進後退及び方向転換用の２つのジョイステ
ィックｂ、ｃを有する２チャンネル送信機ａを用いて操
縦を行う。

【０００４】自動車本体側には、受信機ｄが搭載されて
おり、送信機ａからのパルス信号を受信し、パルス幅判
別回路ｅにこのパルス信号を入力する。

【０００５】パルス幅判別回路ｅは、入力されたパルス
信号をパルス幅に応じた電力信号に変換し、モータ駆動
回路ｆ、ｇに入力する。

【０００６】モータ駆動回路ｆによって駆動される方向
転換用モータｈは、正逆双方に回転可能であり、モータ
駆動回路ｆの出力に基づいて駆動されるものである。

【０００７】方向転換を行うための前輪ｊ、ｊは操舵方
向に回動自在に軸支されており、モータｈの回転に伴っ
て操舵方向に回動する。

【０００８】前進後退用の駆動モータｉは、モータ駆動
回路ｇの出力に基づいて駆動され、駆動輪である後輪
ｋ、ｋを回転駆動するものである。

【０００９】しかして、前輪の方向転換により操舵角が
決定され、後輪の回転数により速度が決定される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このようにした自動車
玩具では、前輪の操舵角にかかわらず、左右の後輪の回
転数が同一であるため、旋回時の操作性が悪く、小回り
がきかないという問題点を内包している。

【００１１】このため、駆動輪である後輪のシャフトに
ディファレンシャル・ギアを設けて両輪に回転差を発生
させることも考えられるが、装置が複雑になる上、自動
車玩具の本体そのものの小型化が困難である。

【００１２】更に、駆動輪である後輪を左右独立したモ
ータによって駆動し、各モータに回転差を生じさせるこ
とも考えられる。

【００１３】この場合、操舵輪である前輪に対する方向
転換用モータと併せて３つのモータが必要となり、本体
の小型化が困難であり、消費電力も大きくなるという問
題点を有する。

【００１４】また、操舵輪である前輪を操舵方向にフリ
ーの状態で軸支しておくことで、駆動輪の回転数の差に
応じた操舵角を得ることが可能である。

【００１５】しかし、この場合には、操舵輪の方向が安
定せず、また、精確な操舵角が得られないという問題が
ある。

【００１６】本発明はこのような問題点に鑑みて、簡単
な構成で精度の高い操作性を得ることが可能であり、小
型化の容易な自動車玩具における操舵装置の提供を目的
とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、速度制御目標値及び操舵角目標値が入力さ
れる入力手段と、車体の操舵方向に回動自在に取付けら
れる操舵輪と、左右に独立して回転駆動される駆動輪
と、各駆動輪に対し個々に設けられる駆動系と、前記入
力手段からの速度制御目標値及び操舵角目標値に基づい
て前記駆動系の動力配分を決定する動力配分手段とを有
する自動車玩具における操舵装置において、前記操舵輪
の操舵角を検出する検出手段と、前記検出手段の操舵角
に基づく検出信号と操舵角目標値との差を演算し、操舵
角偏差として前記動力配分手段に入力する比較演算手段
とを有し、前記動力配分手段は、前記入力手段からの速
度制御目標値及び操舵角目標値と、前記比較演算手段か
らの操舵角偏差に基づいて前記駆動系の動力配分を決定
することを特徴とする自動車玩具における操舵装置を構
成するものである。

【００１８】

【作用】本発明に係る自動車玩具における操舵装置は上
述のようにしてなり、入力手段により入力される速度制
御目標値及び操舵角目標値に基づいて、駆動系への動力
配分を決定し、左右に独立した駆動輪をそれぞれの動力
配分に基づいて駆動する。

【００１９】操舵輪は、操舵方向に回動自在に取付けら
れており、駆動輪の回転数の差に基づいて地面からの反
力を受けて操舵方向に回動する。

【００２０】この時、検出手段によって検出される操舵
輪の実際の操舵角は比較手段に入力されて、操舵角目標
値との差が操舵角偏差として演算され、動力配分手段に
フィードバックされる。

【００２１】よって、速度制御目標値、操舵角目標値及
び操舵角偏差に基づいて駆動輪の回転制御が独立して行
われ、所望の操舵角で走行させることができる。

【００２２】

【実施例】本発明の詳細を図面に基づいて説明する。

【００２３】図１は本発明に係る自動車玩具における操
舵装置の簡略ブロック図である。

【００２４】１は、速度制御目標値及び操舵角目標値が
入力される入力手段であり、例えば無線の場合には、コ
ントローラ（所謂プロポ）からの信号を受信する受信機
が設けられる。

【００２５】４１、４２は左右に独立して回転駆動され
る駆動輪であり、それぞれ個々に設けられた駆動系３
１、３２によって駆動されるものである。

【００２６】５は、車体の操舵方向に回動自在に取付け
られる操舵輪であり、駆動輪４１、４２の回転数の差に
基づいて地面からの反力を受けて操舵方向に回動するも
のである。

【００２７】６は、操舵輪の操舵角を検出するための検
出手段であり、この検出された操舵角は比較演算手段７
に入力される。

【００２８】この比較演算手段７では、入力手段１から
の操舵角目標値及び検出手段６からの操舵角の差を演算
し、操舵角偏差として動力配分手段２に出力する。

【００２９】動力配分手段２は、入力手段１からの速度
制御目標値、操舵角目標値及び比較演算手段７からの操
舵角偏差が入力され、これらに基づいて２つの駆動系へ
の動力配分が決定する。

【００３０】図２は本発明の実施例の要部説明用平面
図、図３は本発明の実施例の要部説明用正面図である。

【００３１】８は、車両本体を構成するシャーシであ
り、駆動輪兼操舵輪となる前輪５１、５２が揺動部材６
１、６１を介して操舵方向に回動可能に取付けられてい
る。

【００３２】２つの揺動部材６１、６１は左右に摺動自
在なロッド６２に軸着されており、このロッド６２によ
って互いに連動して操舵輪の操舵角を決定する。

【００３３】３３、３４は、左右に独立して設けられる
駆動系としてのモータであり、正逆双方に回動可能なも
のである。

【００３４】このモータ３３、３４の回転力は、それぞ
れギア３６、３６及びユニバーサルジョイント３７、３
７を介して左右の駆動輪である前輪５１、５２に伝達さ
れる。

【００３５】前輪５１、５２の操舵角の検出は、ロッド
６２下面に取付けられる磁石６３及び前輪が直進方向に
ある時、磁石６３の直下に位置してシャーシ８に取付け
られたホール素子６４によって行われる。

【００３６】ホール素子は、電流と磁界に垂直な方向で
ホール電圧を発生するものであり、実施例のホール素子
６４は、シャーシ８に対して垂直方向に磁界が加わった
場合に電圧を生じるようにシャーシ８に取付けられてい
る。

【００３７】この磁石６３とホール素子６４の位置関係
を図４（ａ），（ｂ），（ｃ）によって説明する。

【００３８】即ち、ホール素子６４には磁石６３によっ
て磁界９１が働くもので、図４（ａ）のような位置関係
の時には、ホール素子６４に対して垂直方向に働く磁界
成分がなく、よってホール素子６４は電圧を発生しな
い。

【００３９】磁石６３とホール素子６４との相対関係
が、図４（ｂ）のような状態になれば、磁界９１の磁束
密度ベクトルＢのうちホール素子６４に対して垂直に横
切る成分が生じ、このことからホール素子６４はホール
電圧を発生する。

【００４０】同様にして、磁石６３とホール素子６４の
相対関係が図４（ｃ）のようになれば、ホール素子６４
を垂直下方に横切る磁束密度ベクトル成分が生じること
となり、図４（ｂ）の場合と逆符号の電圧を生じること
となる。

【００４１】図１における動力配分手段２及び比較演算
手段７は、マイクロプロセッサ等で構成されるものであ
り、入力手段１からの速度制御目標値及び操舵角目標値
が入力されるとともに検出手段６（ここではホール素子
６４）の検出信号が入力される。

【００４２】動力配分手段２は、入力手段１からの速度
制御目標、操舵角目標値及び検出手段６からの検出信号
に基づいて、モータ３３、３４に対して動力を配分す
る。

【００４３】例えば、最速で右折する場合には、図５
（ａ）のように、左側のモータ３３に対する動力配分を
最高にし、右側のモータ３４に対する動力を左側よりも
小さくする。

【００４４】この時、右側のモータ３４の動力を加減す
ることにより、小回り、大回りを決定することができ
る。

【００４５】また、中速で右折する場合には、動力配分
手段２の出力信号を図５（ｂ）のようなものにすればよ
く、右側のモータ３４、あるいは左側のモータ３３の動
力を加減することにより、大回り、小回りを決定できる
ものである。

【００４６】もちろん、左旋回を行う場合には、左右の
モータ３３、３４に対する動力配分を上述の場合と反転
させることにより、制御することが可能となるものであ
る。

【００４７】図１に示した実施例において、後退旋回す
る場合、前進の場合と反対符号の動力（即ち、逆回転）
を左右のモータ３３、３４に与えればよい。

【００４８】例えば、後退右旋回時には、図５（ｃ）の
ように、左側のモータ３３の動力配分を右側の動力配分
よりも大きくする。

【００４９】動力配分手段は、操舵角偏差が０になるよ
うに左右のモータ３３、３４を駆動するものであり、こ
のモータ３３、３４の駆動に伴って前輪５１、５２は操
舵方向を保つ。

【００５０】操舵角偏差が大きい場合の後退旋回時に
は、図６でＡ区間の間は右側の動力配分を大きくして、
制御に入る。

【００５１】前進時、後退時ともに、前輪５１、５２の
操舵角を検出手段６によって検出し、操舵角目標値との
差である操舵角偏差に基づいてモータ３３、３４を駆動
制御しているため、前輪５１、５２の操舵角を正確に操
舵角目標値とすることができ、また装置の構成も簡単な
もので実現することが可能となるものである。

【００５２】この実施例で、モータ３３、３４と前輪５
１、５２との結合にユニバーサルジョイントを用いた
が、その他の機構を採用することも可能であり、また検
出手段としてホール素子以外のセンサを用いることも可
能で、実施例に限定されるものではない。

【００５３】更に、実施例では、前輪５１、５２が操舵
輪と駆動輪を兼ねた前輪駆動型のものを示したが、後輪
駆動型のものでも実現可能である。

【００５４】この場合には、操舵輪である前輪の操舵方
向への揺動支点が前進時には回転中心より前方に位置
し、後退時には回転中心より後方に位置するような構造
とすることが好ましい。

【００５５】

【発明の効果】本発明は上述のようにしてなり、左右の
駆動輪をそれぞれ個々に設けられた駆動系により独立し
て回転駆動し、地面からの反力を利用して操舵輪を操舵
方向に向けるため、簡単な構造で速度及び操舵角の制御
を容易にするものである。

【００５６】また、操舵輪の操舵角を検出手段により検
出し、操舵角目標値との差を操舵角偏差として動力配分
手段にフィードバックして、この操舵角偏差が０になる
ように動力配分することにより、実際の操舵角を操舵角
目標値に一致させ、正確な操縦を可能とするものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動車玩具における操舵装置の簡
略ブロック図である。

【図２】本発明の第１実施例の要部説明用平面図であ
る。

【図３】本発明の第１実施例の要部説明用正面図であ
る。

【図４】磁石とホール素子の位置関係による磁界の説明
図である。

【図５】動力配分手段による駆動系への動力配分を説明
するタイムチャートである。

【図６】第１実施例において、後退旋回時に操舵角偏差
が大きい場合の制御の説明図である。

【図７】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１…入力手段 ２…動力配分手段 ３…駆動系 ４…駆動輪 ５…操舵輪 ６…検出手段 ７…比較演算手段 ８…シャーシ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】速度制御目標値及び操舵角目標値が入力さ
   れる入力手段と、車体の操舵方向に回動自在に取付けら
   れる操舵輪と、左右に独立して回転駆動される駆動輪
   と、各駆動輪に対し個々に設けられる駆動系と、前記入
   力手段からの速度制御目標値及び操舵角目標値に基づい
   て前記駆動系の動力配分を決定する動力配分手段とを有
   する自動車玩具における操舵装置において、 前記操舵輪の操舵角を検出する検出手段と、前記検出手
   段の操舵角に基づく検出信号と操舵角目標値との差を演
   算し、操舵角偏差として前記動力配分手段に入力する比
   較演算手段とを有し、前記動力配分手段は、前記入力手
   段からの速度制御目標値及び操舵角目標値と、前記比較
   演算手段からの操舵角偏差に基づいて前記駆動系の動力
   配分を決定することを特徴とする 自動車玩具における操
   舵装置。