JP3676970B2 - 玩具用操舵装置及び自動車玩具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は玩具用操舵装置に関するもので、さらに詳しくは、電磁力を利用して操舵を行う玩具用操舵装置及び自動車玩具に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電磁力によって前輪車軸を揺動させる機構を採用した自動車玩具が知られている（特開平１１−５７２３５号）。この自動車玩具の操舵装置は、揺動モータによって操舵するものであり、揺動モータは揺動可能に設けられた前輪車軸にこれと一体になって揺動可能に設けられたロータと、このロータを揺動するコイルとによって構成されている。そして、この玩具用操舵装置は、コイルへの通電をオフ、正方向、逆方向の３パターンで制御することによって揺動モータを所望の方向に揺動させることにより前輪車軸の向きを変更させるように構成されている。
【０００３】
具体的には、前輪車軸に円柱状のロータが付設され、このロータは上シャーシに上端を支持され、垂直に設けられたロータ芯の周りを下シャーシの内周部に沿って回転可能に遊嵌している。そして、ロータは、円周部の前輪車軸と直角な一方の位置をＮ極とし、これと対向する位置をＳ極としてある。一方、下シャーシと上シャーシとによって筒状となっている部分の外周部には、揺動モータを構成するコイルが巻回してある。そして、コイルへの通電を制御することによって前輪車軸の向きを変更させるように構成されている。また、コイルの中央部の上面及び両側面にわたる範囲にはヨークが設けられている。そして、コイルが通電されていない時に、ロータとヨークに働く吸引力によって前輪車軸を中立位置（前輪を直進させる方向に向かわせる位置）に保持するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記操舵装置では、一の前輪車軸の両側部に前輪を設け、その一の前輪車軸を揺動させているため、例えば右（左）カーブから急に左（右）カーブへ移行するような曲がりくねった路等では一の前輪車軸全体ひいては前輪が大きく揺動することとなるため曲線走行が不安定となる。この問題点を解決するためには、左右に独立した前輪車軸を設けて、左右の前輪近くの軸を中心に前記前輪車軸を左右に揺動すればよいが、前記操舵装置をこれに適用する場合には、左右にロータ、コイル及びヨークの組を２組設けなければならず、しかも、ロータの周りにコイルを巻回しなければならず、さらには、ロータに対する電磁力を十分に及ぼすことができるように、ロータの投影幅よりもやや広い範囲にわたりコイルを巻回しなければならなくなり、構造が複雑化するという問題がある。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、構造が簡易で、曲線走行が安定して行える玩具用操舵装置及び自動車玩具を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の玩具用操舵装置は、左右の操舵輪を所定の軸を中心に左右に回動させる左右の回動体と、この左右の回動体を相互に連結し該左右の回動体と回り対偶をなす連結体とを備え、前記連結体の左右への揺動によって前記左右の回動体を前記所定の軸を中心に回動させ、前記操舵輪の向きを変更する玩具用操舵装置において、前記連結体には該連結体の左右方向の中央部に左右に極が指向するように永久磁石が取り付けられ、前記した左右に指向する極のそれぞれに一側の端部が対向するようにコア無しの丸形空芯コイルが前記永久磁石から隔たった位置に固定して設けられ、前記丸形空芯コイルはコイル通電手段によって通電制御されるように構成され、前記所定の軸の上端部及び下端部は上シャーシ及び下シャーシの穴部にそれぞれ入り込んでいて、前記所定の軸の上端部が入り込む穴部は前記上シャーシを上下に貫通し、前記回動体は、前記所定の軸の上端部及び下端部が前記上シャーシ及び下シャーシの穴部内で上下動することで前記上シャーシと前記下シャーシとの間で上下に動作可能に構成されていることを特徴とする。この場合、前記上シャーシの上側には、リーフスプリングが左右方向に延在するように設置され、前記リーフスプリングの左右方向の中央部には下方に向けて凸となるようにＵ字状の湾曲部が形成されるとともに前記リーフスプリングの前記湾曲部を上方から軽く押さえる軸が設けられ、前記リーフスプリングの左右端部は前記所定の軸の上端に当接されることが好ましい。また、「通電制御」とは通電をオフしたり、電流の方向を変えるなどの制御を含む。
この玩具用操舵装置によれば、コイル通電制御手段によってコイルへの通電を制御して連結体に少なくとも２つの操舵位置を取らせることにより、左右の操舵輪が少なくとも２つの方向に指向させられることになる。
【０００７】
また、「永久磁石の極を左右に指向する」には、１つの永久磁石の極（Ｎ極、Ｓ極）を左右にそれぞれ位置するように配置する。また、２つの永久磁石を用いるものでは、一方の永久磁石の一の極（Ｎ極又はＳ極）を左に、他方の永久磁石の他の極（Ｓ極又はＮ極）を右に配置するか、２つの永久磁石の同じ極（Ｎ極又はＳ極）を左右に配置する。
また、この場合のコイルに対する通電制御は、左右のコイルを同時に作動させ、左右のコイルと永久磁石との間に作用する吸引力及び斥力双方によって連結体を動作させるようにしてもよいし、左右のコイルを択一的に作動させ、左右いずれかのコイルと永久磁石との間に作用する吸引力又は斥力によって連結体を動作させるように構成してもよい。
この玩具用操舵装置によれば、コイルへの通電を制御することによって、連結体がいずれかの磁性体側に動作し、これによって操舵が行われることになる。
【０００８】
さらに、前記連結体には、前記コイルへの通電をオフした時に当該連結体を左右いずれにも偏らない中立位置に保持するスプリングが設けられ、前記連結体に３つの操舵位置を取らせるようにしてもよい。
この玩具用操舵装置によれば、コイルの通電をオフした際に、スプリングによって連結体が中立位置を取り、コイルに通電した際に、その電流の向きに対応する方向に連結体が動作することになる。
【０００９】
請求項２記載の自動車玩具は、請求項１記載の玩具用操舵装置を備えることを特徴とする。
この自動車玩具によれば、遠隔操作によって、例えば、自動車玩具を直線走行させたり、左右いずれかの方向に旋回させたりすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は実施形態に係る玩具用操舵装置を適用した競走用自動車（レーシングカー）玩具の斜視図を表している。この自動車玩具１の外郭は、図２に示すシャーシ（基体）２とボディ３とを含んで構成されている。そして、シャーシ２及びボディ３はプラスチックで構成され、ボディ３の前部及び側部はある程度の弾性を持ち、特に限定はされないが、その前部内側及び側部内側にはそれぞれ凹部又は穴部（係合部）が設けられ、この凹部又は穴部をシャーシ２の突部２ａに弾性的に係合させることによってボディ３はシャーシ２に取り付けられるようになっている。なお、この自動車玩具１は、図示しないコントローラからのコントロール信号を受信するアンテナ（図示せず）を有している。
【００１１】
図２はシャーシ２の平面図を表している。このシャーシ２の中央部には、特に限定はされないが、充電可能な電池（ニッカド電池）４が縦置き状態で設置されている。この電池４は電池収納部（指示せず）に取付部材５によって取り付けられている。この取付部材５はプラスチックによって構成され、電池４の胴部を上から押さえられるように逆Ｕ字状に形成されている。この取付部材５は両自由端部は少なくとも弾性を持ち、その両自由端部は互いに接近・離反する方向に変形可能となっている。そして、この各自由端部の外側には係止爪（係合部）５ａが設けられ、この係止爪５ａをシャーシ２の図示しない穴部の縁（係合部）に引っ掛けることによって電池４が固定できるようになっている。なお、電池収納部の前後には電池４の負極及び正極に電気的接続可能な導体片６ａ及び６ｂが設けられている。この導体片６ａ及び６ｂは図示はしないがシャーシ２下側に一部露出しており、この露出する導体片６ａ及び６ｂを利用して電池４が充電できるようになっている。
【００１２】
また、シャーシ２の後部には図３に示すようにモータ収納部７が設けられている。このモータ収納部７には図４に示すようにモータ８が横置き状態で設置されるようになっている。このモータ８はＤＣモータであり、図５に示すようにモータ８の尾部からは導体片８ａが露出している。この導体片８ａは負端子を構成し電池４の負極側に電気的接続される。一方、モータ８の胴部８ｂは正端子を構成し、電池４の正極側に電気的接続される。
【００１３】
ここで、モータ収納部７について説明すれば、特に限定はされないがモータ収納部７の右側壁には図３に示すように電池４の負極に電気的接続された導体片６ａの一端が延在している。一方、モータ収納部７の床には電池４の正極に電気的接続された導体片６ｂの一端が延在している。そして、図４に示すようにモータ８をモータ収納部７に設置したときにモータ８の尻部の負端子が導体片６ａに、胴部の正端子が導体片６ｂに自動的に電気的接続されるようになっている。なお、モータ８のモータ軸には歯車８ｃが固定して設けられている。
【００１４】
また、モータ収納部７の左側壁近傍には図２から図４に示すように歯車７ａ及び７ｂが設置されている。この歯車７ａ及び７ｂはプラスチックにより一体的に構成され、横軸（回動軸）９を中心に空転するように構成されている。ここで歯車７ｂは後輪２ａ、２ａの後輪車軸２ｂに固定的に設けられた歯車７ｃに噛合している。その結果、モータ動力が歯車７ａから歯車７ｂ、７ｃに順次に伝達されて後輪２ａ、２ａが回転駆動されるようになっている。
【００１５】
さらに、シャーシ２の後部には図２から図４に示すようにモータ押さえ板１０が設けられている。このモータ押さえ板１０は、特に限定はされないが銅で構成されており、モータ８の放熱性の向上と押さえ効果の双方を満足させるべく適宜にスリットや穴が適宜設けられている。このモータ押さえ板１０は、モータ収納部７の前側で横方向に延在する横軸９を中心に回動可能に構成されている。このモータ押さえ板１０は、横軸９を中心とする回動によって、モータ収納部７を開放する開放位置（図６のＡ）とモータ収納部７を閉鎖する閉鎖位置（図６のＢ）とを取り得るように構成されている。そして、このモータ押さえ板１０は、閉鎖位置にあるとき、モータ収納部７に設置されるモータ８の胴部を押さえることができるように構成されている。
【００１６】
このモータ押さえ板１０は幅方向中央部分が湾曲形成されており、この湾曲部の先端が係止部１０ａを構成している。湾曲部は弾性を有しており、モータ押さえ板１０が横軸９を中心として回動することによって開放位置（図６のＡ）から閉鎖位置（図６のＢ）に移行する際に、シャーシ２のモータ収納部７の後ろ側に設けられた穴部１１に挿入され、自らの弾性によって穴部１１の縁（係合部）１１ａに係止されるようになっている。
【００１７】
図７は、自動車玩具１の内部回路を示すブロック図であり、自動車玩具１は遠隔操作式のコントローラ（図示せず）からのコントロール信号をアンテナ（図示せず）を通じて受信するレシーバ１２と、このレシーバ１２によって受信されたコントロール信号に応じて自動車玩具１のモータ８及びコイル１４の通電制御を行う制御装置１３を備えている。この制御装置１３は図示しないプリント配線板上に構成され、このプリント配線板は電池４上に配設されている。
【００１８】
続いて、自動車玩具１の操舵装置の詳細を説明する。図８に示すように、自動車玩具１の操舵装置２０は、左右の前輪車軸２ｃがそれぞれ付設された左右のタイロッド（回動体）２１と、左右のナックルアーム２１を相互に連結するタイロッド（連結体）２２とを備えている。
【００１９】
ここで、各ナックルアーム２１には前輪車軸２１ａが付設され、この前輪車軸２１ａに前輪２ｃが空転可能に付設される。左右のナックルアーム２１は図９に示すようにそれぞれ左右の軸２１ｂを中心に回動可能となるようにシャーシ２に支持される。この左右の軸２１ｂの上端部及び下端部は図１０に示すように下シャーシ２ｅ及び上シャーシ２ｆの穴部（図示せず）にそれぞれ入り込んでいる。軸２１ｂの上端部が入り込む穴部は上シャーシ２ｆを上下に貫通し、左右のナックルアーム２１は下シャーシ２ｅ及び上シャーシ２ｆの間で少しばかり上下に動作できるようになっている。一方、タイロッド２２はその両端部の軸２１ｂの箇所で前記ナックルアーム２１の自由端部と回り対偶をなしている。その結果、タイロッド２２が左右へ揺動すると、左右のナックルアーム２１が軸２１ｂを中心に回動し、左右の前輪２の向きが変更させられることになる。
【００２０】
タイロッド２２にはトーションスプリング２３が付設されている。このトーションスプリング２３の頭部の巻回部分は、タイロッド２２上に付設された突起２２ａにはめられ、トーションスプリング２３の両側の棒状部の途中は、タイロッド２２上に付設された突起２２ｂを跨ぐように掛けられ、トーションスプリング２３の先端部はタイロッド２２の後方に設けたトリム（固定部）２５に掛けられている。具体的には、トーションスプリング２３の先端部はトリム２５の偏心カム２５ａに掛けられ、偏心カム２５ａはシャーシ２下側に露出するレバー２５ｂを軸線２５ｃを中心に左右に回動操作することによって軸線２５ｃを中心に回動する。この回転によって、タイロッド２２の中立位置を微調整することができる。このトーションスプリング２３はタイロッド２２を左右いずれにも偏らない位置（中立位置）に保持する働きをする。
【００２１】
また、タイロッド２２の前側には永久磁石２４が設置されている。この永久磁石２４は円板状に構成され、両端面が左右の方向を向くように設置されている。この永久磁石２４の一方の端面はＳ極、他方の端面はＮ極となるように構成されている。一方、タイロッド２２の前方には左右にコイル１４が設けられている。このコイル１４はコアが存在しない丸形空芯コイルであり、各コイル１４の一方の端部は、タイロッド２２に設けられた永久磁石２４の端面に対向している。ここに、特に円板状の永久磁石及び丸形空芯コイルを用いたのは、コイルにコアを入れないことで、玩具全体の小型軽量化を図るためである。なお、丸形空芯コイルの場合にはコイルの磁力発生は弱いが前述のトーションスプリング３に付勢力が非常に弱いものを使用すれば問題はない。
【００２２】
図１０はコイル通電回路の一部を示している。このコイル通電回路はコイル通電制御部によって通電を制御されるようになっており、このコイル通電回路では、同時に左右のコイル１４が通電されるように構成され、同時に左右のコイル１４に通電したときは前記永久磁石２４の端面に対向する側の極性が左右で同極（Ｎ極又はＳ極）となるように構成されている。したがって、左右のコイル１４に通電したときには、一方のコイル１４と永久磁石２４の間では吸引力が働き、他方のコイル１４と永久磁石２４との間では斥力が働く。これにより、タイロッド２２はトーションスプリング２３の付勢力に抗して揺動することになる。この場合、タイロッド２２の揺動方向を変えるには、コイル通電制御部によりコイル１４に流れる電流の向きを変更すればよい。
なお、左右のコイル１４は択一的に通電されるように構成され、通電されたコイル１４と永久磁石２４との間に働く吸引力又は斥力によってタイロッド２２を揺動させるようにしてもよい。
【００２３】
図１１は自動車玩具のサスペンションを示している。このサスペンション４０は、リーフスプリング３０を含んで構成されている。このリーフスプリング３０は上シャーシ２ｆに設置されている。リーフスプリング３０は真ん中がＵ字状に湾曲した構造となっていて、その湾曲部分を上シャーシ２ｆに設けられた軸４１で軽く押さえる構造となっている。一方、リーフスプリング３０の左右端部は、軸２１ｂの上端部が入り込む穴部上に位置し、軸２１ｂの上端に当接している。これによって、リーフスプリング３０は、自動車玩具１の前輪２ｃは走行面の起伏に応じて受ける路面からの衝撃を吸収する働きをする。
【００２４】
図１２は図１１のサスペンションの動作状態を示している。図１２（ａ）に示すように片側の前輪２ｃが持ち上がった際には、リーフスプリング３０の片側部分（軸４１よりも当該車輪２ｃ寄りの部分）が撓る。また、図１２（ｂ）に示すように両側の前輪２ｃが持ち上がった際には、リーフスプリング３０の軸４１の両側部分が撓る。これによって、リーフスプリング３０は、自動車玩具１の前輪２ｃは走行面の起伏に応じて受ける路面からの衝撃を吸収するとともに、車輪を正しく接地させる。
【００２５】
なお、このサスペンションの構造は、上記操舵装置と組み合わせない場合でも有効であることは言うまでもない。
【００２６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲で、種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１及び２記載の玩具用操舵装置によれば、コイル通電制御手段によってコイルへの通電を制御してタイロッドに少なくとも２つの操舵位置を取らせるようにしているので、構造が簡易で、曲線走行が安定して行えることになる。
【００３０】
請求項３記載の自動車玩具によれば、迅速な操舵が可能となり、サーキットのようにカーブを有する軌道上でのレーシングを堪能することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る自動車玩具の斜視図である。
【図２】図１の自動車玩具のシャーシの平面図である。
【図３】図１の自動車玩具のモータ収納部の斜視図である。
【図４】図１の自動車玩具のモータ収納部の斜視図である。
【図５】図１の自動車玩具に使用されているモータの斜視図である。
【図６】図１の自動車玩具のモータ押さえ板の開閉状態を示す側面図である。
【図７】図１の自動車玩具の内部回路を示す図である。
【図８】図１の自動車玩具の操舵装置の斜視図である。
【図９】図１の自動車玩具の操舵装置の平面図である。
【図１０】図１の自動車玩具のコイル通電回路の一部を示す図である。
【図１１】図１の自動車玩具のサスペンションを示す正面側から見た断面図である。
【図１２】図１１のサスペンションの動作状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 自動車玩具
２ シャーシ
２ａ 後輪
２ｃ 前輪（操舵輪）
１４ コイル
２１ ナックルアーム（回転体）
２１ａ 車軸
２１ｂ 軸
２２ タイロッド（連結体）
２４ 電磁石

Claims (2)

1. 左右の操舵輪を所定の軸を中心に左右に回動させる左右の回動体と、この左右の回動体を相互に連結し該左右の回動体と回り対偶をなす連結体とを備え、前記連結体の左右への揺動によって前記左右の回動体を前記所定の軸を中心に回動させ、前記操舵輪の向きを変更する玩具用操舵装置において、前記連結体には該連結体の左右方向の中央部に左右に極が指向するように永久磁石が取り付けられ、前記した左右に指向する極のそれぞれに一側の端部が対向するようにコア無しの丸形空芯コイルが前記永久磁石から隔たった位置に固定して設けられ、前記丸形空芯コイルはコイル通電手段によって通電制御されるように構成され、前記所定の軸の上端部及び下端部は上シャーシ及び下シャーシの穴部にそれぞれ入り込んでいて、前記所定の軸の上端部が入り込む穴部は前記上シャーシを上下に貫通し、前記回動体は、前記所定の軸の上端部及び下端部が前記上シャーシ及び下シャーシの穴部内で上下動することで前記上シャーシと前記下シャーシとの間で上下に動作可能に構成されていることを特徴とする玩具用操舵装置。
2. 請求項１記載の玩具用操舵装置を備えることを特徴とする自動車玩具。

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