JPH0634864B2 - 走行玩具の４輪ステァリング機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、一つの駆動源を用いて、伝動系を介して前
輪と後輪をそれぞれ操向できるようにした走行玩具の４
輪ステァリング機構に関するものである。

従来技術とその欠点 従来の走行玩具の４輪ステァリング機構には、前輪タイ
ロッドと後輪タイロッドとを連結部材で直接連結するこ
とにより、一つの駆動源を用いて四輪を同時に操向する
ようにしたものが知られている。

しかし、後輪の変向が前輪の変向に完全に追従するた
め、走行玩具の車体は常に前方を真っ直ぐに向いたまま
で、斜めに直進又は曲進するのみで、旋回が不可能であ
り、不自然な走行態様を示す。

また、前輪と後輪の連結構造は固定的で、駆動源から前
輪及び後輪への伝動率が一定不変であるため、前輪と後
輪の操向パタンに変化を持たせて、玩具によって走行態
様を変化させることは構造的に不可能である。

解決しようとする技術課題 この発明は、上記の点に鑑み、一つの駆動源を用いて簡
単な構造の伝動系によって前輪と後輪をそれぞれ所定の
態様で操向させることができ、一部の部品交換により前
輪と後輪の同期操向と個別操向のいずれも選択可能で、
車体の向きを変えずに走行方向を変える走行パタンを実
現することも、また、車体の向きを必要に応じて変えて
走行方向を変える走行パタンを実現することもでき、か
つ、旋回をさせることもできるようにした走行玩具の４
輪ステァリング機構を提供しようとするものである。

課題解決手段 上記課題を解決するため、この発明による４輪ステァリ
ング機構は、（イ）制御入力により所定角度正転又は逆
転するモータと、（ロ）前記モータの回転を減速する減
速歯車機構と、 （ハ）前記減速歯車機構の回転出力を、左右の前輪をキ
ングピン及びナックルアームを介して連結するタイロッ
ドの直線往復運動に変換する第１運動変換手段と、
（ニ）前記減速歯車機構の水平軸周りの回転運動を垂直
軸周りの回転運動に変換する歯車組立体よりなる第２運
動変換手段と、（ホ）前記第２運動変換手段の最終歯車
により回転され、回転中心から偏った位置に作動ピンを
有するカムと、（ヘ）長手方向中間で揺動自在に支持さ
れ、一端に設けた長孔に前記カムの作動ピンが遊挿さ
れ、他端が左右の後輪をキングピン及びナックルアーム
を介して連結するタイロッドに枢着されたステァリング
レバーとで構成されていることを特徴とする。

作用 制御入力に基いてモータが正転されると、減速歯車機構
と第１運動変換手段により前輪タイロッドが左右いずれ
か所定の一方向に移動され、前輪がそのタイロッド、ナ
ックルアーム及びキングピンを介して正面方向から所定
の一方向に向きを変えられる。

第２運動変換手段は減速歯車機構との間に設定された所
定ギア比に応じて減速歯車機構の水平軸周りの回転量を
所定角度の水平軸周りの回転量に変換する。この水平軸
周りの回転により、ステァリングレバーが所定量揺動す
る。

従って、これに枢着されている後輪タイロッドがステァ
リングレバーの揺動量に応じて左右いずれか一方向又は
両方向に移動されるため、後輪の向きが正面方向、左右
いずれか一方又は両方向に変化される。

モータが制御入力により逆転されると、減速歯車機構と
第１運動変換手段により前輪タイロッドが左右いずれか
所定の他方向に移動され、前輪の向きが正面方向に復帰
され、また、後輪もステァリングレバーの逆方向の揺動
により正面方向に復帰する。そして、モータがさらに逆
転されると、前輪は他方向に向きを変え、減速歯車機構
と第２運動変換手段とによりステァリングレバーがモー
タが正転された場合と対称的な揺動運動をするため、後
輪もモータが正転された場合と対称的な向きの変化をす
る。

この発明の実施例 次に、この発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図はこの発明による４輪ステァリング機構の構成要
素のみを示すものであり、走行玩具のシャシー、ボディ
その他車輪回転用駆動手段などの、この機構に直接関係
しない部材は省略してある。

左右の前輪１はキングピン２及びナックルアーム３を介
して、前輪タイロッド４の両端部に枢着されている。ま
た、左右の後輪５も、同様にキングピン６及びナックル
アーム７を介して、後輪タイロッド８の両端部に枢着さ
れている。

図示を省略したシャシーの下面には、前輪タイロッド４
の中間部に対応する位置に、左右一対の復帰レバー９の
一端部を枢着し、その他端部の間に引張りバネ１０を張
設して、復帰レバーに設けてある係止突起９ａをタイロ
ッド４に当接係止することにより、タイロッドに後述す
るように伝動系からの操向力が加わらない時はバネ１０
の力によりタイロッドが定位に復帰されて、前輪が正面
を向いた状態に復帰されるようになっている。後輪タイ
ロッド８についても一対の復帰レバー１１及びバネ２１
からなる同様な復帰手段が設けられている。

前記シャシーには、制御入力により指定された角度まで
正転又は逆転するモータ１３が取付けてある。このモー
タは、通常は操作スティックなどを備えた遠隔操縦機か
ら送信されてくる制御信号を与えられて、又は走行玩具
内に搭載された制御装置の命令記憶部より読み出して出
力される制御信号を与えられて、その制御信号に基いて
正転又は逆転されるものである。

モータ１３の回転軸には、小歯車と大歯車ｇ₁〜ｇ₈を複
数段噛み合わせてなる減速歯車機構１４が連結されてい
る。この減速歯車機構の減速比はモータの回転速度を基
準として前輪のモータ回転に伴う変向速度が走行玩具の
操向速度に対して適切な速度となるように設定される。
一例を上げれば、モータ１３の回転数と減速歯車機構の
最終歯車ｇ₈の回転数の比が３２６対１である。

歯車ｇ₂とｇ₃、ｇ₆とｇ₇はそれぞれ固着され、軸１５上
に回転自在に支持され、また、歯車ｇ₄，ｇ₅はシャシー
に固着された軸受１６，１７により回転自在に支持され
た軸１８上に回転自在に支持され、歯車ｇ₈は同軸上に
固着されている。

そして、軸１８の先端と前輪タイロッド４の間に、前記
減速歯車機構の水平軸周りの回転運動を前輪タイロッド
４の直線往復運動に変換する第１運動変換手段１９が設
けられている。この運動変換手段は、下端が前記軸１８
に固着され、上端に軸１８と反対方向に突出する作動ピ
ン１９ａを有するクランク１９ｂで構成され、作動ピン
は前記前輪タイロッド４に設けてある嵌合溝２０に嵌合
してある。これにより、クランク１９ｂが軸１８を中心
として水平軸周りに時計方向又は反時計方向に回転され
ると、作動ピン１９ａが前輪タイロッドを左右方向に移
動させる。

前記減速歯車機構１４の軸１８の後端部には、この軸１
８の水平軸周りの回転運動を垂直軸周りの回転運動に変
換する第２運動変換手段２０が設けられている。この運
動変換手段は、軸１８上に固着された大歯車ｇ₉を軸２
０ａ上に固着された歯車ｇ₁₀に噛み合わせ、同軸上に固
着したクラウンギアｇ₁₁を垂直軸２０ｂ上に固着した小
歯車ｇ₁₂に噛み合わせて構成されている。そして、垂直
軸２０ｂの上端部に固着された第２運動変換手段の最終
歯車ｇ₁₃に、後輪操向用のカム２１の外周面に形成され
た歯車ｇ₁₄が噛み合わされている。

こうして、モータ１３の正転により減速歯車機構１４及
び第２運動変換手段２０を介してカム２１が垂直軸２２
周りに時計方向又は反時計方向に回転される。第１運動
変換手段１９のクランク１９ｂの回転角度と第２運動変
換手段によるカム２１の回転角度の関係は、第２運動変
換手段を構成する歯車組立体のギア比の選択により設定
される。

図示の例では、歯車ｇ₉とｇ₁₀、ｇ₁₁とｇ₁₂の大小の噛
み合わせにより増速してあり、結果としてモータ１３の
回転数とカム２１の回転数の比率を７３対１としてい
る。すなわち、減速歯車機構と第２運動変換手段のギア
比は３２６対７３である。しかし、このギア比は減速歯
車機構１４及び第１運動変換手段１９による前輪変向角
度と、第２運動変換手段とカム及びステァリングレバー
による後輪変向角度にどのような関係を持たせるかによ
り設定される。

第２運動変換手段２の最終歯車ｇ₁₃に回転されるカム２
１と後輪タイロッド８との間に、後輪操向用ステァリン
グレバー２４がその長手方向中間点に設けた支点２５に
より垂直軸周りに揺動自在に備えられている。このレバ
ー２４のカム２１側の一端部に設けてある長孔２６に前
記カムの回転中心から偏った位置に突設された作動ピン
２３が遊挿され、また、レバー２４の他端部は後輪タイ
ロッド８に枢着２７されている。

カム２１の作動ピン２３をレバー２４の長孔２６に遊挿
することにより、カム２１の回転に伴って作動ピン２３
を介してレバー２４が支点２５を中心に垂直軸周りに回
動する。従って、後輪タイロッド８をそのレバーの回動
角度に応じて左右いずれか一方又は両方向に移動する。

第１図に示すように、作動ピン２３が２３ａの位置まで
回動したときに後輪タイロッド８が最も右側に移動さ
れ、作動ピン２３が２３ｂまで回動したときは後輪タイ
ロッドは当初の位置に復帰し、また、作動ピン２３が２
３ｃの位置まで回動したときに後輪タイロッド８が最も
左側に移動される。図示の例では、前輪操向用クランク
１９ａがこれを走行玩具の前方に向かって見た場合に反
時計方向に回転されて前輪タイロッド４を介して前輪１
が右に向けられたときは、カム２１がこれを上方より見
た場合に反時計方向に回動され、また、クランク１９ａ
が時計方向に回転されて前輪１が左に向けられるとき
は、カム２１が時計方向に回動される。

そして、前輪のクランク１９ａ及びタイロッド４による
前輪変向角度と後輪操向用ステァリングレバー２４の回
動角度、すなわち、後輪のタイロッド８を介しての後輪
変向角度の関係は減速歯車機構１４と第２運動変換手段
２０の歯車組立体のギア比に依存する。

このギア比の決定は、前輪の向きを左及び右にそれぞれ
最大角度まで変える場合に、後輪をどのような態様で向
きを変えるかの希望により行うことができる。これにつ
いて、考察を容易にするため、前輪の向きを右のみに変
える場合について具体的に説明すると、第一例は、前輪
を最大右まで変向したときにカム２１の作動ピン２３が
２３ａの点、すなわち、支点２５を通るピン２３の回転
軌跡円に対する一方の接線と同円との接点まで回動する
ように設定するものであり、第二例は、前輪を最大右ま
で変向したときにカム２１の作動ピン２３が２３ｂの
点、すなわち、支点２５とカム２１の回転中心を結ぶ直
線が作動ピン２３の回転軌跡円と交差する点まで回動す
るように設定するものであり、第三例は、同様に前輪を
最大右まで変向したときにカム２１の作動ピン２３が２
３ｃの点、すなわち、支点２５を通るピン２３の回転軌
跡円に対する他方の接線と同円との接点まで回動するよ
うに設定する例である。

上記第一例は、第１運動変換手段１９及び前輪タイロッ
ド４による前輪の変向動作と第２運動変換手段２０、カ
ム２１とテァリングレバー２４及び後輪タイロッド８に
よる後輪の変向動作を同期させるようにした例であり、
モータ１３の一方向の回転による前輪の変向開始から最
大変向を経てモータの逆転により当初角度に復帰するま
での間の後輪の変向状態を示すと、第３図に示す通りで
ある。

従って、このようなギア比を設定した場合は走行玩具
は、上述した従来の４輪ステァリング機構の場合と同様
に、前方直進のほか車体を前向きのままでの直進、斜め
右直進、斜め右曲進の組み合わせの走行態様を採ること
ができる。

また、上記第二例は、第４図に示すように、前輪の最大
変向角度の二分の一において後輪の変向角度が前輪の変
向方向と同一方向に最大となり、かつ、前輪の最大変向
角度において後輪の向きが正面方向に戻る。従って、前
方直進が可能なほか、操向当初の車体がほぼ前向きでの
斜め進行、前輪ステァリング車と同様な車体の変向を伴
う曲進の組み合わせが可能である。

さらに、第三例は、第５図に示すように、前輪が右最大
角度まで変向する間に、カムの作動ピン２３が２３ａ，
２３ｂ，２３ｃの各点を通るので、前輪の右変向角度が
概ね三分の一のときに後輪の向きは同じ右変向の最大角
度となり、前輪の右変向角度が概ね二分の一のときに後
輪の向きは正面方向に戻り、前輪の右変向角度が最大の
ときに後輪は左変向最大角度となる。従って、この場合
の走行玩具は、車体の向きを余り変えない斜行、車体の
変向を伴う小回りの旋回、及び大回りの旋回が可能であ
り、遠隔操縦機からの制御の仕方により、これらを適宜
混合した走行態様を採ることができる。

上記の実施例では、後輪タイロッド８を前輪タイロッド
と逆向きに取付けたが、同じ向きに取付けても良いこと
はいうまでもなく、その場合は、第２運動変換手段の歯
車組立体の歯車数を変えることにより、上記と同様の後
輪変向が可能である。

この発明の効果 上述のように、この発明によれば、一つの駆動源となる
モータと、減速歯車機構と、第１運動変換手段と、第２
運動変換手段と、カムと、及びステァリングレバーとか
らなるので、非常に簡単な構成で４輪ステァリングが可
能であり、しかも、同一の基本的構成を用いて減速歯車
機構と第２運動変換手段の歯車組立体のギア比を変更す
るだけで、各種の走行態様を容易に選択することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の実施例を示すものであり、第１図は
走行玩具から要部を抽出して示す平面図、第２図は同じ
く一部を破断して示す側面図である。 第３図ないし第５図は、減速歯車機構と第２運動変換手
段の歯車組立体のギア比の３種の設定例における、前輪
の変向角度の変化とそれに対応する後輪の変向角度の変
動を示す説明図であり、第３図は第一例の説明図、第４
図は第二例の説明図、第５図は第三例の説明図である。 １…前輪、 ５…後輪、 ２，６…キングピン、 ３，７…ナックルアーム、 ４，８…タイロッド、 ９〜１２…復帰手段、 １３…モータ、 １４…減速歯車機構、 １９…第１運動変換手段、 ２０…第２運動変換手段、 ｇ₉〜ｇ₁₄…歯車組立体、 ２１…カム、 ２２…回転軸、 ２３…作動ピン、 ２４…ステァリングレバー、 ２５…支点、 ２６…長孔、 ２７…枢着部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ）制御入力により所定角度正転又は逆
   転するモータと、 （ロ）前記モータの回転を減速する減速歯車機構と、 （ハ）前記減速歯車機構の回転出力を、左右の前輪をキ
   ングピン及びナックルアームを介して連結するタイロッ
   ドの直線往復運動に変換する第１運動変換手段と、 （ニ）前記減速歯車機構の水平軸周りの回転運動を垂直
   軸周りの回転運動に変換する歯車組立体よりなる第２運
   動変換手段と、 （ホ）前記第２運動変換手段の最終歯車により回転さ
   れ、回転中心から偏った位置に作動ピンを有するカム
   と、 （ヘ）長手方向中間で揺動自在に支持され、一端に設け
   た長孔に前記カムの作動ピンが遊挿され、他端が左右の
   後輪をキングピン及びナックルアームを介して連結する
   タイロッドに枢着されたステァリングレバーと、 からなる走行玩具の４輪ステァリング機構。