(57)【要約】【課題】本発明は、おもちゃ自動車、特にリモートコントロールおもちゃ自動車のステアリングモジュールに関する。【解決手段】ステアリングモジュールは、それぞれ対応するスピンドルを介して懸架された少なくとも２つの操舵可能なホイール、ステアリングモータ、およびステアリングトランスミッションを有し、少なくとも１つのスピンドルは、ステアリング動作を伝えるためにステアリングトランスミッションがかみ合う歯付機構を有している。【選択図】図１
2014079626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
おもちゃ自動車、特にリモートコントロールおもちゃ自動車のステアリングモジュールであって、
それぞれ対応するスピンドルを介して懸架された少なくとも２つの操舵可能なホイール、ステアリングモータ、およびステアリングトランスミッションを有し、
少なくとも１つのスピンドルは、ステアリング動作を伝えるためにステアリングトランスミッションがかみ合う歯付機構を有していることを特徴とするステアリングモジュール。
【請求項２】
請求項１のステアリングモジュールであって、
スピンドルとトランスミッションとの間の結合が、最終段のトランスミッションステージを形成していることを特徴とするステアリングモジュール。
【請求項３】
請求項１または請求項２のステアリングモジュールであって、
ステアリングモジュールが、スピンドルごとに組み込まれた個々のサスペンションを有していることを特徴とするステアリングモジュール。
【請求項４】
請求項３のステアリングモジュールであって、
ステアリングトランスミッション、および／またはスピンドルの歯付機構が、少なくとも１つのスピンドルのスプリング移動に適合していることを特徴とするステアリングモジュール。
【請求項５】
請求項３または請求項４のステアリングモジュールであって、
スピンドルとかみ合うステアリングトランスミッションのギアの歯幅、および／またはスピンドルにおける歯付機構の歯幅が、スプリング移動に適合していることを特徴とするステアリングモジュール。
【請求項６】
請求項３から請求項５のうち何れか１項のステアリングモジュールであって、
歯付機構の軸方向のスプリング移動は、ホイールサスペンションとステアリングトランスミッションとの間に走ることを特徴とするステアリングモジュール。
【請求項７】
請求項３から請求項６のうち何れか１項のステアリングモジュールであって、
組み込まれた個々のサスペンションは、少なくとも１つのリーフスプリングを有し、上記少なくとも１つのリーフスプリングは、好ましくは交換可能に設けられていることを特徴とするステアリングモジュール。
【請求項８】
請求項１から請求項７のうち何れか１項のステアリングモジュールであって、
トランスミッション部品、特にトランスミッションの歯付機構がプラスチックから作製されていることを特徴とするステアリングモジュール。
【請求項９】
請求項１から請求項８のうち何れか１項のステアリングモジュールであって、
ステアリングモータが電気駆動であることを特徴とするステアリングモジュール。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のうち何れか１項のステアリングモジュールであって、
ステアリングモータが、好ましくは、２５０００ｒ．ｐ．ｍ．と３５０００ｒ．ｐ．ｍ．の間の範囲、特に好ましくは、約３００００ｒ．ｐ．ｍ．の速いスピードを有し、かつ、好ましくは３×１０−５と８×１０−５Ｎｍの間の範囲、特に好ましくは、約５×１０−５Ｎｍの小さいトルクを有していることを特徴とするステアリングモジュール。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のうち何れか１項のステアリングモジュールであって、
ステアリングモジュールが、組み込まれたステアリング角度検出を有していることを特徴とするステアリングモジュール。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のうち何れか１項のステアリングモジュールであって、
ステアリングモータを制御するための、および／またはステアリング角度検出によって与えられる信号を評価するための電子システムが、少なくとも部分的にトランスミッションハウジングに組み込まれていることを特徴とするステアリングモジュール。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のうち何れか１項のステアリングモジュールであって、
ステアリングモジュールが、自動車ヘッドランプの光モジュールを受けるための少なくとも１つの受け手段、特にピンベースを有していることを特徴とするステアリングモジュール。
【請求項１４】
請求項１から請求項１２のうち何れか１項のステアリングモジュールであって、
ステアリングトランスミッションが、電子回路によって比例的に制御され得ることを特徴とするステアリングモジュール。
【請求項１５】
請求項１から請求項１２のうち何れか１項のステアリングモジュールを有する、リモートコントロールおもちゃ自動車、特にレース自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれ対応するスピンドルを介して懸架された少なくとも２つの操舵可能なホイール、ステアリングモータ、およびステアリングトランスミッションを有する、おもちゃ自動車のステアリングモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線でリモートコントロール可能なおもちゃ自動車が知られている。通常、そのようなおもちゃ自動車のデザインは、実際の自動車工学から知られるモデルの詳細をできるだけ忠実にコピーすることが試みられる。さらに、外観に加えて、実際のモデルの手法も、できるだけ実際に近いようにコピーされる。
【０００３】
リモートコントロールおもちゃ自動車は、異なるスケールで作製される。その点で、革新的なおもちゃのコンセプトは、スケールが１：４３の自走式（with autonomously）、または適当なレーストラックシステムにおけるリモートコントロールおもちゃ自動車、特にレースカーに焦点を当てる。
【０００４】
従来は、おもちゃ自動車のステアリング駆動は実際のモデルの機能および外観をできるだけ正確にコピーすることに常に注意が払われていた。しかし、自動車工学から知られるステアリングメカニズムは、非常に複雑な構造を呈し、おもちゃ、特に要求される１：４３のスケールでは、近似的に実現されるだけである。
【０００５】
従来、スケールが１：３２のリモートコントロールの農作業車モデル、および実用車モデルが知られている。それは、ステアリング動作を車軸に伝えるために、連結されたステアリングトランスミッション、およびステアリングトラックロッドを有するステアリングモータを用いる。この構造は、車両の大きさに対して、比較的大きな構造スペースを必要とする。さらに、上記構造は、主に、比較的遅い推進速度によって特徴付けられる農作業車モデル、および実用車モデルに適したものである。したがって、上記ステアリングメカニズムは、高速なステアリング応答を必要とするレースカーのような速いおもちゃ自動車には、限定的にしか適していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、特に、どのようなタイプのリモートコントロールおもちゃ自動車でも省スペースで用いることができ、さらにステアリング動作をするための応答時間が短い優れたステアリングモジュールをもたらすことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、請求項１の特徴によるおもちゃ自動車のステアリングモジュールによって達成される。ステアリングモジュールの有利な実施例は、従属請求項の主題である。
【０００８】
請求項１によれば、それぞれ１つの対応するスピンドルを介して懸架された、少なくとも２つの操舵可能なホイールを有するおもちゃ自動車のステアリングモジュールが提案される。ステアリングトランスミッションを介してスピンドルに連結されるステアリングモータは、ステアリング動作を行うために働く。
【０００９】
ステアリングトラックロッドの使用を完全に不要にするために、本発明では、少なくとも１つのスピンドルが、ステアリング動作を伝達するためのステアリングトランスミッションがかみ合う歯付機構を有することが提供される。そこで、ステアリング動作の伝達は、もはやステアリングトラックロッドを介して間接的に行われるのではなく、ステアリングトランスミッションの少なくとも１つのスピンドルへの直接リンクによって直接的に行われる。
【００１０】
モータの回転動作からステアリングトラックロッドの直線動作への変換は、結果的に不要となる。
【００１１】
ステアリングモジュールは、有利には、アッカーマンステアリング原理に従って設計される。本発明の実施例は、省スペース構造を可能にし、それは、特に、求められる１：４３のスケールの背景に対して非常に重要である。さらに、ステアリングロッドのような複雑なステアリングリンケージの使用は、泥に弱く、望まれるスケールでの実施例ではより安定性に欠ける。
【００１２】
スピンドルとトランスミッションとの間の結合が、ステアリングトランスミッションの最終段のトランスミッションステージを形成することは、特に有利である。用いられるステアリングトランスミッションは、有利には、スピンドルの歯付機構（toothed arrangement）とステアリングトランスミッションの最後から２番目のギアとによって形成される５段目のステージを有する５段ステージトランスミッションである。用いられるステアリングトランスミッションの最終段のトランスミッションステージは、ステアリングトラックロッドの直線動作に用いられるのでなく、代わりに、ホイールサスペンションに直接導入される。
【００１３】
電気モータ、特にマイクロモータは、好ましくはステアリングモータとして用いられる。電気モータまたはマイクロモータは、小さいトルクで比較的速いスピードによって特徴付けられる。速度は、好ましくは、毎分２５０００回転と３５０００回転の間の範囲、特に好ましくは、毎分約３００００回転である。結果的なトルクは、好ましくは、３×１０−５Ｎｍと８×１０−５Ｎｍの間の範囲、特に好ましくは、約５×１０−５Ｎｍである。速いモータスピードは、ステアリングトランスミッションの減速ギアの助けによって、それぞれのおもちゃ自動車の自動車サイズに適合され、およびステアリング動作を行うための対応する回転動作に変換される。
【００１４】
従来のリモートコントロールおもちゃ自動車、またはステアリングモジュールは、アクスルサスペンションを有していないか、非常に限られたサスペンションだけを有していた。特に有利な実施例では、ステアリングモジュールは、スピンドルごとに、組み込まれた独立サスペンションを有する。
【００１５】
最終段のトランスミッションステージ、すなわちステアリングトランスミッションとホイールサスペンションとの結合は、好ましくは独立サスペンションを実現するために用いられる。ホイールサスペンションは、特に、サスペンションストラットとして働き、および垂直方向、すなわちスプリング移動の方向に移動可能に支持される。ステアリングトランスミッションの歯付機構、またはスピンドルもしくはサスペンションストラットの歯付機構が、特に２つの歯付機構の相互の結合が全スプリング移動に亘って確実にされるように、実現される独立サスペンションのスプリング移動に適合されることは、適切である。
【００１６】
軸方向のスプリング移動がホイールサスペンションとステアリングトランスミッションとの間で行われることは、特に有利である。歯付機構の結合は、この点で、スピンドルと結合するステアリングトランスミッションの歯の歯幅の適合によって、またはホイールサスペンションの歯幅の適合によって、確実にされる。歯幅は、特に全スプリング移動に亘って垂直に移動されるスピンドルの結合を確実にするために増大される。
【００１７】
用いられる独立サスペンションのばね剛性（spring stiffness）は、少なくとも１つの組み込まれたスプリングによって定められる。少なくとも１つのリーフスプリングが独立サスペンションに設けられることが考えられる。リーフスプリングは、好ましくは、ホイールサスペンションに横断的に、すなわちホイールアクスルに平行に配置される。リーフスプリングは、好ましくはホイールサスペンションの上側に上向きに設けられる（lies upwardly）。
【００１８】
上記少なくとも１つのリーフスプリングは、賢明には（sensibly）ホイールサスペンションまたはステアリングモジュールに交換可能に設けられ、それは、また、一般の人に対して、上記少なくとも１つのスプリングを交換可能にする。オペレータは、用いられる上記少なくとも１つのスプリングの適切な選択によって、ばね剛性、したがって自動車の操縦性に影響を与えることができる。
【００１９】
本発明のステアリングモジュールの設計は、用いられる材料の特性において特に高い要求をしない。この背景に対して、ステアリングモジュールまたはステアリングトランスミッションの少なくとも一部は、軽量プラスチック部品から作製され得る。これは、ステアリングモジュールのトランスミッションの重量、ノイズレベル、製造コスト、および組み立てやメインテナンスの労力／コストにおいてポジティブな結果を有する。
【００２０】
現在のステアリング角度の知識は、ステアリングモータの制御に有利である。ステアリング角度検出は、この目的のために、ステアリングモジュールに適切に組み込まれる。ステアリング角度検出の具体的な実施例は、望ましいものであり得、概してステアリングモジュールに省スペースに組み込まれ得るあらゆる望ましいセンサシステムも適している。      
【００２１】
ステアリングモジュールは、好ましくはステアリングモータの制御、またはステアリング角度検出によって与えられる信号の評価のための電子システムを含み得る。電子システムによる実際のステアリング角度の調整は、ステアリング角度検出によって与えられる信号を考慮して行い得る。ステアリング角度検出が、電子システムの構成要素であることも考えられる。電子システムが少なくとも部分的にステアリングトランスミッションのトランスミッションハウジング内に組み込まれることは特に有利である。
【００２２】
組み込まれたステアリングモジュールの電子システムは、好ましくはステアリングトランスミッションの比例制御を可能にする。これは、リモートコントロールおもちゃ自動車のほとんど理想的な操縦性を確実にする。
【００２３】
おもちゃ自動車の前部にステアリングモジュールを位置させることは、光モジュール、または少なくとも１つの自動車ヘッドランプを受ける１つ以上の受け手段をステアリングモジュールに組み込むことを賢明に（sensible）する。少なくとも１つの受け手段は、例えば、少なくとも１つの自動車ヘッドランプを受けるためのピンベースとして設計され得る。上記は、理想的には、取り外し可能に固定される。
【００２４】
本発明は、さらに、本発明のステアリングモジュール、または本発明のステアリングモジュールの有利な実施例を有するリモートコントロールおもちゃ自動車、特に自動車レースカーに関する。リモートコントロールおもちゃ自動車の利点や特性は、明らかに本発明のステアリングモジュールのそれに対応し、よって繰り返し記述は、この点で、省く。
【００２５】
本発明のステアリングモジュールがリモートコントロールおもちゃ自動車に交換可能に組み込まれ得るなら、特に適切である。ステアリングモジュールが、特にその幾何学的寸法に関して、汎用に設計されることも可能である。この場合には、ステアリングモジュールは、異なるタイプのリモートコントロールおもちゃ自動車への使用に適する。
【００２６】
本発明のさらなる利点および特性は、より詳細に図面に示される実施例を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のステアリングモジュールの前方斜視図である。
【図２】本発明のステアリングモジュールの下方からの前方斜視図である。
【図３】本発明のステアリングモジュールの平面図である。
【図４】本発明のステアリングモジュールの詳細な図である。
【図５】本発明のステアリングモジュールのさらに詳細な図である。
【図６】本発明のステアリングモジュールの分解組立図である。
【図７】本発明のリモートコントロールおもちゃ自動車の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明のステアリングモジュールの前方斜視図を示す。上図は、電気サーボモータとして設計されたステアリングモータ１０を示す。
【００２９】
ステアリング動作は、サーボモータ１０を駆動することによって、操舵されるホイール３０に伝達される。力の伝達は、サーボモータ１０の出力側のトルクを伝達するステアリングトランスミッション２０を介して、ホイール３０の独立のサスペンション４０へと行われる。
【００３０】
ステアリングトランスミッション２０は、合計で５段の伝達ステージを有し、各ステージは、公知の平歯車の原理によって設計されている。ベベルギア１１は、出力側において、サーボモータ１０に取り付けられ、ステアリングトランスミッション２０の第１ギア２２にかみ合っている。
【００３１】
毎分約３００００回転の範囲のサーボモータ１０の非常に速いスピードは、減速ギアを必要とする。これは、最終段のトランスミッションステージがギア２１によって形成される５段のトランスミッションステージ、および関連するホイールサスペンション４０によって達成される。このために、全てのホイールサスペンション４０のトランスミッション２０に面した側に歯付機構４１が設けられている。
【００３２】
したがって、サーボモータ１０の回転はトランスミッション２０によって減速され、次に、ホイールサスペンション４０に直接、導入される。回転動作と直線動作との間の変換は必要でなく、したがってステアリングトラックロッドの使用は、このように不要である。示されたステアリング構造、特にステアリングトランスミッション２０は、比較的小さなサイズで、リモートコントロールおもちゃ自動車、特にスケールが１：４３に作られる自動車に組み込むのに特に適している。
【００３３】
ホイール３０は、ホイールサスペンション４０内に回転可能に支持される右側および左側のアクスルマウント４３に取り付けられている。
【００３４】
図２は、本発明のステアリングモジュールを下方からの斜視図によって示す。図示からは、ステアリングモータ１０をコントロールするために必要な電子回路６１を有するボード６０がトランスミッション２０の下側に取り付けられていることが判る。上記電子システム６１、例えばプログラムでコントロールされるマイクロプロセッサは、必要に応じて、サーボモータ１０の制御に加えて、ステアリング角度検出５０によって与えられる信号の分析を行う。ステアリング角度検出５０は、ボード６０の縁部に横方向に固定され、導電トラックを介して電子回路６１に接続されている。ステアリング角度検出５０の技術的設計は、本発明の主題では重要度の低い役割を有するだけであり、よって、これ以上は触れられない。
【００３５】
さらに、ボード６０の前方角部には、光モジュールレシーバ７０が設けられている。自動車のシャシの自動車ヘッドランプは、光モジュールレシーバ７０の助けによって照明され得る。
【００３６】
図３の本発明のステアリングモジュールの平面図は、やはりステアリングトランスミッション２０の５段ステージデザインを示す。
【００３７】
本発明のサーボモータ１０から各ホイールサスペンション４０への力伝達の構造に加えて、組み込まれた個々のサスペンションも設けられている。車軸スプリングメカニズムが、図４を参照して詳細に述べられる。図示は、ステアリングモジュールの右のホイールサスペンション４０の概要図を示す。トランスミッション２０の一部が、ホイールサスペンション４０、およびアクスルマウント４３に取り付けられたホイール３０に加えて示されている。ホイールサスペンション４０は、ステアリングモジュールの上下のハウジング部材１００・１０１における回転軸の連結ポイントＡ・Ｂによって、垂直軸８０に沿って移動可能に支持されている。シリンダピン４５は、ホイールサスペンション４０の上側と下側で、それぞれ鉛直に突出し、それは、それのために上部材または下部材１００・１０１にそれぞれ設けられた穴に結合し、その中で回転可能に支持されている。ホイールサスペンション４０は、このように、ステアリングモジュールのハウジング１００・１０１に、回転可能で、軸方向８０に移動可能に支持されている。
【００３８】
最大のスプリング移動は、シリンダピン４５の長さによって規制される。ホイールサスペンション４０のステアリング動作は、全スプリング移動に亘って保証される必要があるので、ギア２１への歯付機構４１のかみ合いは、ハウジング１００・１０１に対するホイールサスペンション４０の全ての相対位置で行われなければならない。そのために、トランスミッション２０の最後から２番目のギア２１は、軸方向に延び、すなわち、その歯幅は、全ての相対位置でかみ合いを確実にし得るように、最大スプリング移動に適合された。
【００３９】
個々のホイールサスペンション４０のばね剛性は、左右のホイールサスペンション４０の回転軸の連結ポイントＡ・Ｂの間で車軸に平行に、ハウジング部材１００の上側に延びて取り付けられたリーフスプリング９０によって定められる（図５参照）。リーフスプリング９０は、実際のリーフスプリング９０にウェブ９２を介して接続されるスプリング固定部材９１を介したねじ締結によってハウジング部材１００にねじ留めされる。リーフスプリング９０は、ホイール３０の荷重がなければ緩められる。ホイール３０またはホイールサスペンション４０の荷重はスプリング力に抗して働く。
【００４０】
図６は、本発明のステアリングモジュールの分解された図および完全に取り付けられた構造を示す。２つのハウジング部材１００・１０１は、各ギアを回転可能に支持するための対応する凹部１０２を有することが解る。サーボモータ１０を受けるための円形構造が、さらに、ギアを受けるための切り抜き１０２（cut-outs）の近傍に設けられている。中間プレート１０９は、上下のハウジング部材１００・１０１の間に挿入されている。各ギアは、ハウジング部材１００・１０１の対応する穴に差し込まれ得るシリンダピン１１０の助けによって、ハウジング１００・１０１に回転可能に支持されている。
【００４１】
ホイールサスペンション４０のシリンダピン４５は、ハウジング部材１００・１０１の対応する穴１０３に差し込まれている。シリンダピン４５は、ホイールサスペンション４０の領域と共に、それらの回転軸に沿った穴（hollow）のように設計されている。そこで、スクリュー１０４は、ハウジング部材１００の上側から上記穴のスペースを通して導かれ、ホイールサスペンション４０をハウジング１００・１０１に固定するために、ハウジング部材１０１の下側にスレッド１０５によってねじ留めされる。リーフスプリング９０は、２本のスクリュー１０６によって上部のハウジング部材１００にねじ留めされる。ハウジング部材１０１の下側に取り付けられたボード６０は、スクリュー１０８によって固定される追加のハウジングカバー１０７によって覆われている。
【００４２】
取り付けられたステアリングモジュールは、本発明のリモートコントロールおもちゃ自動車２００の自動車前部に配置され得る（図７参照）。この点で、リモートコントロールおもちゃ自動車２００のトータルデザインがモジュール式であることは、適切であり、車両構造は個々のモジュールの置換によって変化し得る。図７の表示に従ったリモートコントロールおもちゃ自動車２００内の本発明のステアリングモジュールは、また、例えば他の車両モデルにも用いられ得る。
【００４３】
本発明のステアリングモジュールの比較的簡潔なデザインは、招かれる製造コストを低減する。さらに、本発明の構造は、ステアリングモジュールまたはリモートコントロールおもちゃ自動車２００の組み立ておよび修理の容易さを増大させる。しかし、実際に近い車両の操縦性は、簡潔な構造に係わらず達成される。
【符号の説明】
【００４４】
１０      サーボモータ（ステアリングモータ）
１１      ベベルギア
２０      ステアリングトランスミッション
２１      ギア
２２      第１ギア
３０      ホイール
４０      ホイールサスペンション
４１      歯付機構
４３      アクスルマウント
４５      シリンダピン
５０      ステアリング角度検出
６０      ボード
６１      電子システム（電子回路）
７０      光モジュールレシーバ
８０      軸方向（垂直軸）
９０      リーフスプリング
９１      スプリング固定部材
９２      ウェブ
１００・１０１    ハウジング（ハウジング部材）
１０２      凹部
１０３      穴
１０４      スクリュー
１０５      スレッド
１０６      スクリュー
１０７      ハウジングカバー
１０８      スクリュー
１０９      中間プレート
１１０      シリンダピン
２００      リモートコントロールおもちゃ自動車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014079626.tif 000009