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Steuereinrichtung für lichtgesteuerte Fahrspielzeue mit Radantrieb.
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Zusatz zu Patent ... (Aktenzeichen P 19 17 177.8 ) Gegenstand der
Erfindung ist eine Einrichtung für lichtgesteuerte Fahrspielzeuge mit Radantrieb,
die auf Grund ihrer Merkmale gleich zeitig Lenkung und Antrieb des Spielzeug ermöglicht.Vorzugsweise
werden zum Antrieb Elektromotoren verwendet, die aus Batterien gespeist werden die
Signale zur Steuerung des Fahrspielzeugs werden als optische Strahlung von einer
Taschenlampe erzeugt.
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Es sind Fahrspielzeuge bekannt, bei denen eine Lenkbarkeit dadurch.
erreicht wird, daß die Vorderräder an Achsschenkeln aufgehängt und mit einer Spurstange
verbunden sind, entsprechend wie an Kraftfahrzeugen die Lenkung eingerichtet ist.
Bei solchen Fahrspielzeugen werden damit die Lenkräder mittels eines Bowdenzuges
von der Hand des Spielenden nach rechts, links und geradeaus bewegt.Die Verbindung
mit dem steifen Bowdenzug des Spielenden zum Fahrspielzeug mindert sehr den Spieleffekt.
Dazu kommt noch, daß solche Fahrzeuge nur Kurven in weiten Radien fahren können
und keine kurzen Wendungen ausführen können, daß mindert ebenso den Spieleffekt
in normalen Wohnräumen, die dafür zu klein sind. Bei anderen Ausführungen wird durch
ein Zusammenspiel von Rudermaschinen, Relais und Schaltgetrieben eine Steuerung
des Spielzeuges erreicht. Das bedingt aber einen teuren, komplizierten Aufbau und
ist auf Grund der mechanischen Regelsysteme störungsanfällig und hat außerdem den
Nacnteil, daß es kein direktes Steuern ermöglicht. Beim Lenken müssen, um von der
neutralen Stellung Geradeausfahrt zur Fahrtrichtungsänderung nach z.B. rechts zu
kommen zwei Impulse eeben werden,
zur Fahrtrichtungsänderung nach
links ein Impuls. Sollen mehr Steuerfunktionen erreicht werden, so wird entweder
der Impuls - Code noch diffiziler, so aß der F.ffekt einer leichten, spielerischen
Beherrschung des Spielzeugs nicht erreicht wird; oder es müssen Radiowellen mit
Niederfreouenz - Signalkanälen verwendet werden, was den wirtschaftlichen Aufwanl
noch mehr steigert.
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Ziel der Erfindung war es deshalb, eine Steuereinrichtung fiir Fahrspielzeuge
zu schaffen, die mit geringstem Aufwand störungsunfällig, leicht bedienbar ist und
dabei mehrere uni präzise Steuerfunktionen ermöglicht. Das wird erfindungsgemäß
hauptsächlich dadurch erreicht, daß die optische Sienalvermittlun zusammen mit einer
in sich integrierten ßntriebs- und Lenkeinrichtung steuert.
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Gemäß der Erfindung werden mehrere Signalkanäle, die verschiedenen
Steuerfunktionen dienen sollen, dadurch hergestellt, daß Lichtempfangsorgane an
lokal unterschiedlichen Stellen am Spielzeug angeordnet sind, die mit einem gezielten
Lichtstrahl abgetastet werden. Durch diese ohne großen Aufwand erzielbare Maßnahme
entsteht eine ehrkenal- Signalübermittlung, da die Kanal- Trennung durch die räumlich
verschiedene Lage der Lichtempfangsorgane erreicht wird. Das vorstehende MerKmal
ergibt zusammen mit einem anderen Merkmal der Erfindung, nämlich daß weinigstens
zwei Rädern des Spielzeugs ein motorischer Einzelantrieb zugeordnet ist, in dem
beide Einzelantriebe den Antrieb des Spielzeus bewirken und ebenso durch Abschalten
des einen oder anderen motorischen Antriebs mit Hilfe zweier getrennter, optischer
Signalkanäle die Lenkung bewirkt werten kann,
die angestrebte, vorteilige
Steuerfunktion.
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Weiter sieht die Erfindung vor, daß die übrigen Räder des Spielzeugs
als freilaufende Spurräder ausgebildet sind. In dem Ausführungsbeispiel wird nur
ein Spurrad in der Mitte des Chassis angeordnet, während die rechts und links vom
Spurrad liegenden Räder den Boden nicht berühren. Um eine größere Modelltreue zu
erreichen, könnten diese Räder auch als Spurräder ausgebildet werden. Die RadaufhänXung
der Spurräder ist in ihrer Beweglichteit vorzugsweise auf etwa beiderseits 45 Grad
zur Längsmittelachse des Spielzeug begrenzt. In dem Audführungsbeispiel ist das
Spurrad auf einer fest mit einer Gabel verbundenen Achse gelagert; die Gabel hat
an ihrem oberen Ende einen Bolzen, der in einer entsprechenden Aufnahme senkrecht
im Fahrzeugchassis drehbar gelagert ist. Am Chassis sind Anschläge angebracht, die
die Gabel des Spurrades in seiner Bewegung nach rechts und links zweckmäßig berenzen.
Erfindungsgemäß ist die Gabel so geformt, daß sich ein Nachlauf des Spurrades ergibt,
und zwar so, daß sich in Fahrtrichtung gesehen die Achse des Spurrades hinter der
durch die Mittelachse des Bolzens gezogenen senkrechten Linie befindet.
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Die Funktion der Erfindung im Betrieb des Fahrspielzeugs ergibt sich
dann, wenn zur Inbetriebnahme mittels eines am Spielzeug befindlichen Schalters
beide Elektromotoren (M1/M2 ) eingeschaltet werden. Will man das Fahrspielzeug z.B.
eine Linkskurve fahren lassen, so wird der Motor (M1) durch einen Lichtstrahl auf
das
zugehörige Lichtempfangsorgan (L1) ausgeschaltet. Dadurch wird
das Fahrzeug vom linken Antriebsrad gebremst, und vom rechten Antriebsrad nach links
vorn beschleunigt, wobei das Spurrad (5) in Folge seines Nachlaufes jeder Richtungsänderung
folgen kann.
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Zum Fahren einer Rechtskurve wird entsprechand der rechte Motor über
sein zugehöriges Lichtempfangsorgan ausgeschaltet. Wenn die Motoren ein genügend
hohes Drehmoment erzeugen, folgt das Spielzeug nicht mehr einem geometrischen Kurvenradius,
sondern driftet in Folge der Querbeschleunigung durch die Kurve, dadurch ergibt
sich eine große vMendigkeit und ein besserer Spieleffekt.
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Fällt kein Lichtstrahl auf, so neutralisiert sich das Spielzeug sofort
und fährt automatisch geradeaus, so daß ein zweiter Impuls zur Neutralisierung nicht
nötig ist, wodurch der Nachteil einer Impuls- Codierung z.B. (langer Impuls/kurzer
Impuls) vermieden wird.
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Die Antriebsräder können sowohl Front- als auch Heckantrieb bewirken.
In der Zeichnung ist Heckantrieb dargestellt. Die Antriebsräder können auch nach
Art einer L!W-Doppelachse ausführt werden. Im übrigen ist die Art des Fahrzeuges
und seine Aufbauten beliebig, es kann z.B. ausgeführt werden als Sportwagen, Tourenwagen,
Rennwagen, Geländewagen, Lastkraftwagen, Militärfahrzeux, Mondfahrzeug usw.
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Wenn der Helligkeitsred der Umgebung zu groß ist, kann eine Beeinflussung
stattfinden, da dann ungewollter Weise das Fahrspielzeug gesteuert wird. Deshalb
sieht die Erfindung eine Differenz - Steuerung vor.
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Das heißt, jedem Lichtempfangsorgan werden erfindungsgemäß zwei fotoelektronische
Elemente zugeordnet, deren unterschiedlich, Wellenlängen zueinander Komplementärfarben
bilden, z.B. rot und grün. Das rot - und das grün empfindliche Fotoelement sind
im Eingang des Verstärkers als Spannun,steiler geschaltet. Dadurch wird bewirkt,
daß, wenn Licht der Umgebung, das ja etwa gleiche Rot - und Grünanteile hat, auf
die Fotoelemente fällt, keine Differenzspannung entsteht, so daß die Spannung am
Verstärker -Eingang null bleibt. Der Lichtsender sendet in diesem Fall rotes Licht.
Erhält nun das Lichtempfangsorgan des Fahrspielzeugs diesen roten Impuls, so spricht
nur das rotempfindliche Fotoelement an, dadurch fällt am anderen Fotoelement eine
Spannung an, die das Fahrspielzeug steuert.
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Weiter sieht die Erfindung eine andere Möglichkeit vor, Signalkanäle
zu bilden, inden der Lichtsender (Taschenlampe) mehrere farbige Lichtquellen besitzt,
auf die die Lichtempfangsorgane durch Farbfilter abgestimmt sind. ür die Vermittlung
unterschied licher Signale hat der Lichtsender z.B. eine rote, eine gelbe und gelbgrüne
Lichtquelle. In Verbindung mit der Differenzsteuerung bestehendie"'entsprechenden
Lichtempfangsorgane aus je zwei Fotoelementen mit rot/grün; gelb/blau; gelbrün/
violett; Empfindlichkeit.
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In der Zeichnung zeigt Figur 3 ein Beispiel für die Differenzsteuerun.
Am Lichtsender (11) ist zu diesem Zweck eine Taste(12) vorgesehen, mit der in diesem
Ausführungsbeispiel rote Lichtimpulse gegeben werden können.
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Das Lichtempfangsoran besteht aus den beiden Fotoelementen (13) und
(14). Das fotoelektronische Element (13) ist rotempfindlich und gibt den Impuls
über den Verstärker (15) an das Relais (16) weiter, das über den Schalter (17) die
gewünschte Betätigung schaltet. Das fotoelektronische zement (14) ist grünempfindlich.und
dient zusammen mit dem Fotoelement (13) zur Kompensation der Umgebungshelligkeit.
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Weitere Steuerfunktionen sind im Rahmen der Erfindung leicht zu verwirklichen.
Geber ein Lichtempfangsorgan, das vorzugsweise am Heck aneordnet ist, erfolgt bei
dessen Bestrahlung über ein Relais oder ein Halbleiter - Schaltelement eine Umpolung
der Antriebmotoren, so daß das Spielzeug in entgegengesetzter Richtung fährt. Diese
Steuerun kann auch benutzt werden, um das Spielzeug vor Kurven abzubremsen. Um eine
Beschleunigung zu erreichen, wird durch ein anderes Lichtempfangsorgan ein Vorwiderstand,
der sonst die Spannung an den Polen der Motoren herabsetzt, kurzgeschlossen. Nach
vorstehender Methode sind noch beliebige andere Steuerungen möglich z.B. : Ausfahren
von Antennen, Anschalten von Scheinwerfern, Sirenen, Betätigung von Bremsflügeln
In der Figur 1 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darestellt.
Auf dem Chassis (9) sind zwei Elektromotoren (M1/M2) angeordnet, die über die Lichtempfangsorgane
(L1/L2) und über die Verstärker (V1/V2) gesteuert werden und die Räder (R1/R2) antreiben
Die
Batterie (3) liegt zweckmäßig nahe den Antriebsrädern, um die Achslast zu erhöhen.
Das Spurrad (5) läuft in der Gabel (8), die drehbar durch den Bolzen (7) gelagert
ist. Die Vorderräder(6) sind Atrappen und haben einige Millimeter Abstand vom Boden
-Niveau, auf dem das Spielzeug fährt. Ober die Lichtempfangsorgane (L4) undL15)
wird das Spielzeug beschleunigt bzw.gebremst und auf Rückwärtsfahrt geschaltet.
In der Figur 2 ist das Spielzeug schematisch in Seitenansicht dargestellt.
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Patentansprüche