JP5489943B2 - 自動車玩具の操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は自動車玩具の操舵装置に関する。

従来、自動車玩具の操舵装置として、左右に位置し互いに対向する２つのリンクと、前後に位置し互いに対向する２つのリンクとを有し、前側リンクが固定リンクである平行クランクを備え、左側リンクに左側車輪の車軸が左方に突出して設けられ、右側リンクに右側車輪の車軸が右方に突出して設けられた構造のものが知られている（例えば、特許文献１）。

実用新案登録第３０３０６５０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の操舵装置にあっては、左右の車輪は、前側リンク両側の軸、すなわち、該左右の車輪よりも内側に位置し車輪幅中央付近に位置するナックルアームの回転軸を中心に向きを変えるように構成されているため、ホイールアーチ（ホイールハウジングの開口）が小さいと、車輪がホイールアーチと干渉する。そのため、ホイールアーチを大きくしなければならず、実車とデザインが著しく異なってしまうという問題があった。
本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、ホイールアーチを小さくすることが可能な自動車玩具の操舵装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、
自動車玩具の操舵装置であって、
左右に位置し互いに対向する２つのリンクと、前後に位置し互いに対向する２つのリンクと、左側リンク及び前側リンクを相互に連結する第１の軸と、前記前側リンク及び右側リンクを相互に連結する第２の軸と、前記右側リンク及び後側リンクを相互に連結する第３の軸と、前記後側リンク及び前記左側リンクを相互に連結する第４の軸とによって４節回転連鎖が構成され、
前記左側リンクに左側車輪の車軸が左方に突出して設けられているとともに、前記右側リンクに右側車輪の車軸が右方に突出して設けられ、
前記第１の軸及び前記第２の軸の中心同士を結ぶ第１の線分、前記第２の軸及び前記第３の軸の中心同士を結ぶ第２の線分、前記第３の軸及び前記第４の軸の中心同士を結ぶ第３の線分、前記第４の軸及び前記第１の軸の中心同士を結ぶ第４の線分を考えた場合、前記左側車輪及び前記右側車輪が前方に向いている中立位置で、前記第１の線分及び前記第３の線分は前記自動車玩具の幅方向と平行であり、前記第２の線分及び前記第４の線分は自動車玩具の幅方向の中心線に対して左右対称位置にあり、
自動車玩具の幅方向の中央に、前記中立位置において前記第３の線分よりも後方に位置し、且つ、前記第３の軸及び前記第４の軸と平行な第５の軸を備え、
前記後側リンクは前記第５の軸に対して回動可能に設けられ、
自動車玩具の幅方向の中央に、前記中立位置において前記第１の線分よりも前方に位置し、且つ、前記第１の軸及び前記第２の軸と平行な第６の軸を備え、
前記前側リンクは前記第６の軸に対して回動可能に設けられている、
ことを特徴とする自動車玩具の操舵装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の自動車玩具の操舵装置であって、前記後側リンク又は前記前側リンクは入力リンクとなっており、前記入力リンクは駆動手段に連結され、この駆動手段によって回動するように構成されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の自動車玩具の操舵装置であって、前記中立位置で見た場合、前記第３の線分から前記第５の軸の中心までのオフセット距離と前記第１の線分から前記第６の軸までのオフセット距離とは同じとなっていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１から３いずれか一項に記載の自動車玩具の操舵装置であって、前記第５の軸及び前記第３の軸の中心同士を結ぶ第５の線分、前記第５の軸及び前記第４の軸の中心同士を結ぶ第６の線分を考えた場合、前記後側リンクの回動角は、前記第５の線分が自動車玩具の幅方向と平行となる所から、前記第６の線分が自動車玩具の幅方向と平行となる所までの範囲内に設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、左旋回の際、左側車輪で見た場合、第４の軸が中立位置から自動車玩具の前方且つ幅方向内方に移動する一方で、第１の軸が中立位置から自動車玩具の前方且つ幅方向外方に移動して、左側リンクの外縁が自動車玩具の左斜め後方を向く。これによって、左側車輪が左に向きを変える。また、左旋回の際、右側車輪で見た場合、第２の軸が中立位置から自動車玩具の後方且つ幅方向内方に移動する一方で、第３の軸が中立位置から自動車玩具の後方且つ幅方向外方に移動して、右側リンクの外縁が自動車玩具の右斜め前方を向く。これによって、右側車輪が左に向きを変える。
したがって、左右の車輪はホイールアーチが小さい場合でも向きを自由に変えることができる。なお、右旋回の場合には、各部材の動作は逆になるが、同様の効果が得られる。

実施形態の自動車玩具の斜視図である。 実施形態の自動車玩具のシャーシの平面図である。 実施形態の自動車玩具の後輪の駆動機構の平面図である。 実施形態の自動車玩具の操舵装置の平面図である。 実施形態の自動車玩具の回路構成を示すブロック図である。 実施形態の自動車玩具の操舵装置の動作を説明するための図で、（Ａ）は前輪が前方に向いた状態の平面図、（Ｂ）は前輪が左を向いた場合の平面図である。 実施形態の自動車玩具の操舵装置の作用及び効果を説明するための図であり、（Ａ）は実施形態の操舵装置及びその周辺の模式的平面図、（Ｂ）は比較例の操舵装置及びその周辺の模式的平面図である。 ４節回転連鎖の変形例を示す模式図であり、（Ａ）は前輪が前方に向いた状態の平面図、（Ｂ）は前輪が左を向いた場合の平面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は実施形態に係る自動車玩具の斜視図である。この自動車玩具１は、図２に示すシャーシ２（図２）とボディ３とを備えている。このうち、ボディ３の前部及び側部は、特に限定はされないが、ある程度の弾性を持ち、その前部内側及び側部内側に図示しない凹部又は凸部を備えている。そして、このボディ３の凹部又は凸部をシャーシ２の図示しない凸部又は凹部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装置ＡＮＴ（図５）を有し、コントローラからのコントロール信号に基づいて、自動車玩具１が走行や操舵を行うようになっている。

図２はシャーシ２の平面図である。このシャーシ２の中央部には電池ボックス４が設けられている。この電池ボックス４には、図示しない電池が設置されている。この場合の電池は充電可能な電池であってもよい。

また、シャーシ２の後部にはメカボックス５が設けられている。このメカボックス５には、図３に示すように、モータＭと、後輪２ｂ，２ｂの車軸６にモータＭの動力を伝達するための歯車機構７とが設けられている。モータＭはモータ駆動装置２１（図５）によって駆動される。そして、モータ動力によって後輪２ｂ，２ｂが一体に回転するようになっている。

一方、シャーシ２の前部には、図２に示すように、前輪２ｃ，２ｃの操舵を行うための操舵装置８が設けられている。図４にはこの操舵装置８の拡大図が示されている。この図４において符号Ｌは自動車玩具１の幅方向の中心線を示している。
操舵装置８は４節回転連鎖９を備えている。この４節回転連鎖９は、自動車玩具１における左右に位置し互いに対向するリンク１０ａ，１０ｃと、自動車玩具１における前後に位置し互いに対向するリンク１０ｂ，１０ｄと、左側リンク１０ａ及び前側リンク１０ｂを相互に連結する第１の軸１１ａと、前側リンク１０ｂ及び右側リンク１０ｃを相互に連結する第２の軸１１ｂと、右側リンク１０ｃ及び後側リンク１０ｄを相互に連結する第３の軸１１ｃと、後側リンク１０ｄ及び左側リンク１０ａを相互に連結する第４の軸１１ｄを備えている。このうち左側リンク１０ａと右側リンク１０ｃとは同じ大きさ形状に構成されている。この左側リンク１０ａと右側リンク１０ｃとは、自動車玩具１の幅方向の中心線に対して左右対称となるような向きに配置されている。

そして、左側リンク１０ａの前後方向の中央には左側車軸２ｄが左方に突出するように固定して設けられている。この左側車軸２ｄには左側車輪２ｃが空転可能に取り付けられている。
一方、右側リンク１０ｃの前後方向の中央には右側車軸２ｄが右方に突出するように固定して設けられている。この右側車軸２ｄには右側車輪２ｃが空転可能に取り付けられている。

また、前側リンク１０ｂは、平面視で、自動車玩具１の幅方向中央が前方に向けて山形に膨出した形状を有している。この前側リンク１０ｂには、第１の軸１１ａ及び第２の軸１１ｂの中心同士を結ぶ線分（第１の線分）の垂直２等分線上であって該線分よりも前方に長穴１２が形成されている。この長穴１２は長円形で、第１の軸１１ａ及び第２の軸１１ｂを結ぶ線分（第１の線分）の垂直２等分線に沿って延びた形状を有している。一方、シャーシ２には、第１の軸１１ａ及び第２の軸１１ｂに平行である第６の軸１３が設けられている。この第６の軸１３は自動車玩具１の幅方向の中心に位置している。そして、この第６の軸１３は、前側リンク１０ｂの長穴１２に挿入されている。その結果、前側リンク１０ｂは、第６の軸１３に対して回動可能となっている。
なお、実施形態の場合、第６の軸１３は、ねじＳ１（図２）の軸によって構成されている。このように、ねじＳ１の軸によって第６の軸１３を構成する場合には、ねじＳ２の頭部とシャーシ２の固定部との間で前側リンク１０ｂを挟持することが可能となるので、４節回転連鎖９のシャーシ２への取り付け構造が簡単となる。

後側リンク１０ｄには、第３の軸１１ｃ及び第４の軸１１ｄの中心同士を結ぶ線分（第３の線分）の垂直２等分線上であって該線分よりも後方に該第３の軸１１ｃ及び第４の軸１１ｄと平行である第５の軸１４が付設されている。この第５の軸１４は、自動車玩具１の幅方向の中心に位置している。この第５の軸１４はシャーシ２に支持されている。実施形態の場合、第５の軸は、ねじＳ２（図２）の軸によって構成されている。このように、ねじＳ２の軸によって第５の軸１４を構成する場合には、ねじＳ２の頭部とシャーシ２の固定部との間で後側リンク１０ｄを挟持することが可能となるので、４節回転連鎖９のシャーシ２への取り付け構造が簡単となる。
このように構成された後側リンク１０ｄは、第５の軸１４に対して回動可能となっている。この後側リンク１０ｄは、前後に移動しつつ回動する前側リンク１０ｂとは異なり、前後には移動せず、その場で回動するだけである。
なお、上記中立位置で見た場合、第３の線分から第５の軸１４の中心までのオフセット距離と第１の線分から第６の軸１３までのオフセット距離とは同じとなっている。

この後側リンク１０ｄは、４節回転連鎖９において入力リンクを構成している。そして、この後側リンク１０ｄにはレバー１５が取り付けられている。このレバー１５は、第３の軸１１ｃ及び第４の軸１１ｄの中心同士を結ぶ線分（第３の線分）の垂直２等分線に沿って後方に延びている。このレバー１５の先端部には永久磁石１６が設けられている。
一方、シャーシ２には、レバー１５の後方に、自動車玩具１の幅方向の中心線を挟む左右位置に永久磁石１６と選択的に対峙可能なコイルＣ１，Ｃ２が設けられている。このコイルＣ１，Ｃ２は、コイル駆動装置２２（図５）によって駆動されるようになっている。そして、コイルＣ１，Ｃ２と永久磁石１６との間に磁力を生じさせることによって、４節回転連鎖９が動作するようになっている。
例えば、永久磁石１６の対峙面がＮ極である場合、コイルＣ１の対峙面をＳ極にするとともにコイルＣ２の対峙面をＮ極とすれば、永久磁石１６の対峙面がコイルＣ２の対峙面から反発を受けるとともにコイルＣ１の対峙面に引き付けられるので、自動車玩具１の左右の前輪２ｃ，２ｃは左向きとなる。永久磁石１６の対峙面がＮ極である場合、反対に、コイルＣ１の対峙面をＮ極にするとともにコイルＣ２の対峙面をＳ極とすれば、永久磁石１６の対峙面がコイルＣ１の対峙面から反発を受けるとともにコイルＣ２の対峙面に引き付けられるので、自動車玩具１の左右の前輪２ｃ，２ｃは右向きとなる。この場合、コイルＣ１，Ｃ２のどちらかだけを作動させて４節回転連鎖９を動作させることも可能である。また、永久磁石１６の対峙面をＳ極とすることも可能である。
なお、レバー１５、永久磁石１６及びコイルＣ１，Ｃ２の代わりに、後側リンク１０ｄの回動軸１４と同心的に歯車を設け、この歯車を歯車機構を介して或いは直接モータに連結し、モータ動力によって後側リンク１０ｄを回動させるようにしてもよい。

続いて、自動車玩具１の回路構成を説明する。図５にはその回路構成が示されている。図５において符号２０は制御装置を示している。この制御装置２０は、アンテナ装置ＡＮＴと、モータＭを駆動するためのモータ駆動装置２１と、コイルＣ１，Ｃ２を駆動するためのコイル駆動装置２２とに接続されている。この場合のコイル駆動装置２２は、永久磁石１６及びコイルＣ１，Ｃ２とともに、４節回転連鎖９の駆動手段を構成している。

制御装置２０は、走行及び操舵のためのプログラムを内蔵し、アンテナ装置ＡＮＴで受信したコントロール信号を復調して解読し、このコントロール信号に応じて、モータ駆動装置２１やコイル駆動装置２２の駆動制御を行う。例えば、制御装置２０は、コントロール信号が走行のためのコントロール信号である場合には、モータ駆動装置２１を制御し、自動車玩具１の速度を変化させる。また、制御装置２０は、コントロール信号が操舵のためのコントロール信号である場合には、コイル駆動装置２２を制御し、自動車玩具１の操舵を行う。

次に、上記操舵装置８における４節回転連鎖９の動作について説明する。図６（Ａ），（Ｂ）は４節回転連鎖９の動作の一例を示している。このうち、図６（Ａ）は４節回転連鎖９が中立位置にあるときの様子を示している。一方、図６（Ｂ）は４節回転連鎖９が左旋回状態にあるときの様子を示している。

図６（Ａ）に示すように、４節回転連鎖９が中立位置にあるとき、左右の前輪２ｂ，２ｂは前方を向いた状態にある。この４節回転連鎖９が中立位置から図６（Ｂ）に示す左旋回状態に移行する際には、平面視で、後側リンク１０ｄは第５の軸１４を中心に時計方向に回転し、一方、前側リンク１０ｂも第６の軸１３を中心に時計方向に回転する。そして、左右の前輪２ｃ，２ｃは左向きとなる。なお、４節回転連鎖９が中立位置から右旋回状態に移行する際には、後側リンク１０ｄ及び前側リンク１０ｂは先ほどと逆の動作を行い、左右の前輪２ｃ，２ｃは右向きとなる。

以上のように構成された自動車玩具１の操舵装置８の作用効果を図７（Ａ），（Ｂ）を用いて説明すれば以下の通りである。
図７（Ａ）に示すように、左旋回の際には、左側車輪２ｃ側で見ると、第４の軸１１ｄが中立位置から自動車玩具１の前方且つ幅方向内方に移動する一方で、第１の軸が１１ａ中立位置から自動車玩具１の前方且つ幅方向外方に移動して、左側リンク１０ａの外縁が左斜め後方を向く。これによって、左側の前輪２ｃが左に向きを変える。また、図７（Ａ）に示すように、左旋回の際、右側車輪２ｃで見ると、第２の軸１１ｂが中立位置から自動車玩具１の後方且つ幅方向内方に移動する一方で、第３の軸１１ｃが中立位置から自動車玩具１の後方且つ幅方向外方に移動して、左側リンク１０ｃの外縁が右斜め前方を向く。これによって、右側の前輪２ｃが左に向きを変える。
したがって、左右の車輪２ｃ，２ｃはホイールアーチが小さい場合でも向きを自由に変えることができる。右旋回の場合でも、各部材の動作は逆になるが、同様の効果が得られる。
これに対して、図７（Ｂ）の比較例に示すように、固定された軸２ｊ，２ｊを中心に前輪２ｃ，２ｃが向きを変える従来構造のものでは、ホイールアーチが小さいと、旋回の際に左右の前輪２ｃ，２ｃがホイールハウジングの開口縁に当たってしまうことになる。

図８には４節回転連鎖の変形例が示されている。同図において図８（Ａ）は前輪が前方に向いた状態、図８（Ｂ）は前輪が左を向いた場合を示している。
この４節回転連鎖９０においては、第２の軸１１ｂ及び第３の軸１１ｃの中心同士を結ぶ線分（第２の線分）と、第４の軸１１ｄ及び第１の軸１１ａの中心同士を結ぶ線分（第４の線分）とが平行とはなっていない。この点で、この４節回転連鎖９０は、図２、図３、図４、図６及び図７に示す４節回転連鎖９と異なっている。
すなわち、この４節回転連鎖９０では、中立位置で見た場合、第２の線分及び第４の線分の距離が後方に行くに従って狭くなるように設定されている。ただし、中立位置で見た場合、左側リンク１０ａ及び右側リンク１０ｃの車軸２ｄはそれぞれ真横に突出して設けられている。この変形例の４節回転連鎖９０は、図２、図３、図４、図６及び図７に示す４節回転連鎖９の代わりに用いることが可能である。
その他の構成は、図２、図３、図４、図６及び図７に示す４節回転連鎖９と同様なので、詳しい図示及び説明は省略する。

この変形例の４節回転連鎖９０によれば、旋回する場合、内側のリンク（左側リンク１０ａ又は右側リンク１０ｃ）が外側のリンク（右側リンク１０ｃ又は左側リンク１０ａ）よりも大きく回転するので、旋回が円滑に行えることになる。この点は、図８（Ｂ）からも明らかである。すなわち、例えば、左旋回の場合には、左側リンク１０ａの回転角度α１の方が右側リンク１０ｃの回転角度α２よりも大きくなる。一方、図示はしないが右旋回の場合は、右側リンク１０ｃの回転角度の方がα２左側リンク１０ａの回転角度α１よりも大きくなる。

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はなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態では、４節回転連鎖９を中立位置に保持するための構造を開示していないが、例えば、左右のコイルＣ１，Ｃ２の通電を制御することによっても４節回転連鎖９を中立位置に保持することができる。ただし、安定的に、４節回転連鎖９を中立位置に保持するためには、４節回転連鎖９を中立位置に向けて付勢するスプリングを設けることが好ましい。

また、上記実施形態では、４節回転連鎖９の中立位置の微調整を行う構造を開示していないが、第６の軸１３をシャーシ２に対して移動できるようにしておき、４節回転連鎖９の中立位置の微調整を行えるようにしておいてもよい。

また、上記実施形態では、サスペンションの構造を開示していないが、４節回転連鎖９全体に上下方向の弾性を持たせれば、４節回転連鎖９はサスペンションとしても機能する。或いは、４節回転連鎖９の幅方向両端が上下動するように遊びを持たせて幅方向中央で支持すれば、この場合も、サスペンションとしても機能することになる。

さらに、上記実施形態では、後側リンク１０ｄを入力リンクとしたが、後側リンク１０ｄに代えて、前側リンク１０ｂを入力リンクとしてもよいことは勿論である。

また、上記実施形態では、コイル駆動装置２２を制御し、入力リンクを駆動させて自動車玩具１の操舵を行うものについて説明したが、モータによって入力リンクを駆動させて自動車玩具１の操舵を行うように構成してもよい。

また、上記実施形態では、自走式の自動車玩具１の操舵装置について説明したが、手押し式の自動車玩具１の操舵装置にも適用できることは勿論である。

１ 自動車玩具
２ シャーシ
２ｂ 後輪
２ｃ 前輪
８ 操舵装置
９ ４節回転連鎖
１０ａ 左側リンク
１０ｂ 前側リンク
１０ｃ 右側リンク
１０ｄ 後側リンク
１１ａ 第１の軸
１１ｂ 第２の軸
１１ｃ 第３の軸
１１ｅ 第４の軸
１３ 第６の軸
１４ 第５の軸

Claims (4)

1. 自動車玩具の操舵装置であって、
   左右に位置し互いに対向する２つのリンクと、前後に位置し互いに対向する２つのリンクと、左側リンク及び前側リンクを相互に連結する第１の軸と、前記前側リンク及び右側リンクを相互に連結する第２の軸と、前記右側リンク及び後側リンクを相互に連結する第３の軸と、前記後側リンク及び前記左側リンクを相互に連結する第４の軸とによって４節回転連鎖が構成され、
   前記左側リンクに左側車輪の車軸が左方に突出して設けられているとともに、前記右側リンクに右側車輪の車軸が右方に突出して設けられ、
   前記第１の軸及び前記第２の軸の中心同士を結ぶ第１の線分、前記第２の軸及び前記第３の軸の中心同士を結ぶ第２の線分、前記第３の軸及び前記第４の軸の中心同士を結ぶ第３の線分、前記第４の軸及び前記第１の軸の中心同士を結ぶ第４の線分を考えた場合、前記左側車輪及び前記右側車輪が前方に向いている中立位置で、前記第１の線分及び前記第３の線分は前記自動車玩具の幅方向と平行であり、前記第２の線分及び前記第４の線分は自動車玩具の幅方向の中心線に対して左右対称位置にあり、
   自動車玩具の幅方向の中央に、前記中立位置において前記第３の線分よりも後方に位置し、且つ、前記第３の軸及び前記第４の軸と平行な第５の軸を備え、
   前記後側リンクは前記第５の軸に対して回動可能に設けられ、
   自動車玩具の幅方向の中央に、前記中立位置において前記第１の線分よりも前方に位置し、且つ、前記第１の軸及び前記第２の軸と平行な第６の軸を備え、
   前記前側リンクは前記第６の軸に対して回動可能に設けられている、
   ことを特徴とする自動車玩具の操舵装置。
2. 前記後側リンク又は前記前側リンクは入力リンクとなっており、
   前記入力リンクは駆動手段に連結され、この駆動手段によって回動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車玩具の操舵装置。
3. 前記中立位置で見た場合、前記第３の線分から前記第５の軸の中心までのオフセット距離と前記第１の線分から前記第６の軸までのオフセット距離とは同じとなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車玩具の操舵装置。
4. 前記第５の軸及び前記第３の軸の中心同士を結ぶ第５の線分、前記第５の軸及び前記第４の軸の中心同士を結ぶ第６の線分を考えた場合、前記後側リンクの回動角は、前記第５の線分が自動車玩具の幅方向と平行となる所から、前記第６の線分が自動車玩具の幅方向と平行となる所までの範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１から３いずれか一項に記載の自動車玩具の操舵装置。

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