CN115253317A - 行驶玩具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够不设置整流电路而高效地进行充电的行驶玩具。行驶玩具通过车轮的双向的旋转，经由发电电动机使蓄电器件充电，并且通过来自蓄电器件的放电经由发电电动机使车轮向一个方向旋转，其中，充放电电路具备能够选择对充电和放电中的任一侧的电路的开关进行闭合，齿轮机构包括行星齿轮，当充放电电路在充电侧闭合时，行星齿轮向与车轮的旋转方向相应的方向公转而与互不相同的齿轮啮合并与发电电动机的转子连结，无论所述车轮的旋转方向如何，都使所述转子向一个方向旋转。

Description

行驶玩具

技术领域

本发明涉及一种行驶玩具。

背景技术

以往，公知有如下结构的车辆玩具：在车身设置与车轮联动的发电电动机，通过使所述车轮相对于行驶面摩擦而旋转，从而利用在所述发电电动机中产生的电动势对双电层电容器进行充电后，通过放电，能够在所述摩擦方向上驱动所述发电电动机(例如，参照专利文献1)。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本实开平6-31796号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，在这样的车辆玩具中，不仅使车轮相对于行驶面摩擦而向前进方向旋转，而且即使在向后退方向旋转时也能够进行充电，并且，为了在放电时使车轮向一个方向旋转，在将发电电动机与双电层电容器连接的充电电路中设置由二极管等构成的整流电路。

但是，由于发电电压较低，因此无法忽视由于设置了整流电路而导致的电力损失。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够不设置整流电路而高效地进行充电的行驶玩具。

[用于解决课题的手段]

第一技术方案如下所述：

一种行驶玩具，具备：

车轮；

发电电动机，其具有经由齿轮机构与所述车轮连结的转子；以及

蓄电器件，其与所述发电电动机一起设置在充放电电路中，

通过所述车轮的双向的旋转，经由所述发电电动机使所述蓄电器件充电，并且通过来自所述蓄电器件的放电，经由所述发电电动机使所述车轮向一个方向旋转，

其特征在于，

所述充放电电路具备开关，该开关能够选择对充电和放电中的任一侧的电路进行闭合，

所述齿轮机构包括行星齿轮，所述行星齿轮被支承于能够以太阳齿轮的轴为中心摆动的臂，且绕所述太阳齿轮进行公转，当所述充放电电路在充电侧闭合时，所述行星齿轮向与所述车轮的旋转方向相应的方向进行公转而与互不相同的齿轮啮合并与所述发电电动机的转子连结，从而使所述转子向一个方向旋转。

第二技术方案在第一技术方案的基础上，其特征在于，所述蓄电器件是双电层电容器。

第三技术方案是在第一技术方案或第二技术方案的基础上，其特征在于，具备操作部件，当所述充放电电路在放电侧闭合时，所述操作部件将所述臂固定于所述互不相同的齿轮中的一方与所述行星齿轮啮合的位置。

第四技术方案在第三技术方案的基础上，其特征在于，所述操作部件对所述开关和所述臂进行操作，当所述充放电电路在放电侧闭合时，所述操作部件将所述臂固定，并将所述行星齿轮保持于与所述互不相同的齿轮中的一方啮合的位置。

第五技术方案在第一技术方案至第四技术方案中的任一个的基础上，其特征在于，当所述充放电电路在充电侧闭合时，所述齿轮机构在成为所述行星齿轮的下游的位置具备增速齿轮系。

[发明效果]

根据第一技术方案，当充放电电路在充电侧闭合时，向与车轮的旋转方向相应的方向进行公转而与互不相同的齿轮啮合并与发电电动机的转子连结，使转子向一个方向旋转，因此不需要在充放电电路设置全波整流电路，能够减少电压损失。

根据第二技术方案，由于使用双电层电容器作为蓄电器件，因此能够在短时间内进行充电。

根据第三技术方案，当充放电电路在放电侧闭合时，将臂固定于相互不同的齿轮的一方与行星齿轮啮合的位置，因此能够可靠地使车轮通过来自蓄电器件的放电而经由发电电动机向一个方向旋转。

根据第四技术方案，由于操作部件同时操作开关和臂，所以能够简单地进行充电状态和放电状态的切换。

根据第五技术方案，当充放电电路在充电侧闭合时，齿轮机构在成为行星齿轮的下游的位置具备增速齿轮系，因此在车轮的旋转方向变化时，增速齿轮系的齿轮及发电电动机的旋转部作为飞轮而发挥功能，因此能够提高充电效率。

另外，通过增速齿轮系的齿轮及发电电动机的旋转部仅向一个方向旋转，也能够实现充电效率的提高。这是因为，即使在充电时摩擦车轮的方向反转时也保持积蓄于旋转部的动能，并且在摩擦的方向反转时车轮的旋转减速停止的期间，发电电动机的转子也通过飞轮效应保持旋转，因此能够不中断向蓄电器件充电而连续且减小充电电流的脉动。

附图说明

图1是表示车辆玩具的外观的立体图。

图2是表示车辆玩具的先头车辆的内部的壳体的立体图。

图3是表示卸下了框体的上部罩的状态的立体图。

图4是表示向框体组装的组装部件的立体图。

图5是表示齿轮机构的立体图。

图6是从车辆玩具的左方观察齿轮机构的侧视图。

图7是从车辆玩具的右方观察齿轮机构的侧视图。

图8是从车辆玩具的右方观察行星齿轮机构的侧视图。

图9是表示离合器机构的分解立体图。

图10是从车辆玩具的右方观察操作部件的侧视图。

图11是表示充放电电路的图。

[附图标记说明]

10 先头车辆；

10a 壳体；

11 从动轮；

12 动轮；

13 配重；

20 发电电动机；

21 转子；

30 双电层电容；

40 齿轮机构；

43 臂；

45 行星齿轮机构；

50 操作部件；

50a 臂限制片；

50b、50c 开关操作片；

60 充放电电路；

60a 充电电路；

60b 放电电路；

61 开关；

61a 旋钮；

100 车辆玩具。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示车辆玩具100的外观的立体图。图2是表示车辆玩具100的先头车辆10的内部的壳体10a的立体图，图3是表示将壳体10a的上部罩拆下后的状态的立体图，图4是表示向壳体10a组装的部件的立体图。

车辆玩具100为3辆编组的铁道车辆玩具。在先头车辆10的内部的壳体10a的前部左右设置有从动轮11、11，在后部左右设置有动轮12、12。另外，如图4所示，在壳体10a的前部和后部设置有多个配重13。另外，在壳体10a设置有发电电动机20、双电层电容器30、齿轮机构40、操作部件50、以及连结器70(参照图2)。

发电电动机20兼具发电机和电动机的功能，在作为电动机发挥功能时，通过蓄积在双电层电容器30中的电力使左右的动轮12、12旋转。另外，发电电动机20在作为发电机发挥功能时通过左右的动轮12、12的旋转对双电层电容器30进行充电。

齿轮机构40连结发电电动机20和左右的动轮12、12，通过发电电动机20的动力经由齿轮机构40使左右的动轮12、12旋转，并且通过左右的动轮12、12的旋转经由齿轮机构40使发电电动机20动作。

操作部件50使发电电动机20选择性地作为发电机或电动机发挥功能，并且与其相应地限制齿轮机构40中的齿轮的啮合。

连结器70用于与其他车辆的连结。

(齿轮机构40)

图5是表示齿轮机构40的立体图，图6是从车辆玩具100的左方观察齿轮机构40的侧视图，图7是从车辆玩具100的右方观察齿轮机构40的侧视图。

将动轮12与发电电动机20连结的齿轮机构40构成为包括齿轮41a、41b、41c、…、41l、41m。

齿轮41a固定于车轴42a，与动轮12一体地旋转。齿轮41b设置于与车轴42a平行的轴42b，且与齿轮41a啮合。齿轮41c和齿轮41d被设置为在与轴42b平行的轴42c上相互一体地旋转。其中，齿轮41c与齿轮41b啮合。

齿轮41e构成将齿轮41d作为太阳齿轮的行星齿轮机构45(参照图6)。即，齿轮41e是行星齿轮，设置在以轴42c为中心转动的臂43的一端的轴42d上，且与齿轮41d啮合。齿轮41f设于与轴42c平行的轴42e，且在臂43的第一转动位置处与齿轮41e啮合。齿轮41g设置于与轴42e平行的轴42f，且与齿轮41f啮合。该齿轮41g在臂43的第二转动位置处与齿轮41e啮合。根据臂43依赖于齿轮41d的旋转方向的转动方向来选择性地进行齿轮41e与齿轮41f的啮合、齿轮41e与齿轮41g的啮合。

齿轮41h设置于轴42f，经由离合器机构44(参照图9)而与所述齿轮41g连结。齿轮41i(参照图5)设置于轴42c，且与齿轮41h啮合。齿轮41j设置于轴41c，且与齿轮41i构成二级齿轮。齿轮41k固定设置于与轴42c平行的轴42g，且与齿轮41j啮合。齿轮41l固定设置于轴42g，且与齿轮41k一体地旋转。齿轮41m固定设置于与轴42g平行的转子轴21，且与齿轮41l啮合。

需要说明的是，齿轮41h～齿轮41m在处于充电状态时构成增速齿轮系。

而且，在该齿轮机构40中，在充电时(发电时)使动轮12向前进方向旋转的情况下的从动轮12向发电电动机20的动力传递经由齿轮41a、41b、41c、···、41e、41g、···、41l、41m来进行。另外，在充电时使轮12向后退方向旋转的情况下的从动轮12向发电电动机20的动力传递经由齿轮41a、41b、41c、···、41e、41f、···、41l、41m来进行。

另外，在放电时从发电电动机20向动轮12的动力传递经由41m、41l、···、41g、41e、···、41c、41b、齿轮41a来进行。

图8是表示行星齿轮机构45的图。

行星齿轮机构45具备作为太阳齿轮的齿轮41d、作为行星齿轮的齿轮41e、以齿轮41d的轴42c为中心转动的臂43。臂43在长度方向中间部被轴43c支承。并且，在臂43的一端部经由轴42d安装有与齿轮41d啮合的齿轮41e。

该行星齿轮机构45在处于充电状态时，若动轮12向前进方向旋转且齿轮41d向一个方向旋转，则被臂43支承的齿轮41e向一个方向公转而与齿轮41g啮合，另一方面，在处于充电状态时，若动轮12向后退方向旋转且齿轮41d向另一方向旋转，则齿轮41e向另一方向公转而与齿轮41f啮合。

图9是表示离合器机构44的立体图。离合器机构44具备：圆板44a，其能够与齿轮41g一体地沿轴42f的轴线方向移动；以及螺旋弹簧44b，其将圆板44a按压于齿轮41h。在齿轮41h的端面，以120°间隔形成有3个沿半径方向延伸的V槽44c。另一方面，在圆板44a上，以120°间隔形成有3个与V槽44c互补的形状的凸条44d。通过V槽44c与凸条44d卡合，进行齿轮41g与齿轮41f之间的动力传递，在过载作用的情况下，V槽44c与凸条44d的卡合被解除，齿轮41g与齿轮41f之间的动力传递被切断。

(充放电电路60)

图11是表示充放电电路60的图。

发电电动机20和双电层电容器30设置于充放电电路60。作为发电电动机20，没有特别限定，使用不产生齿槽效应的无芯电动机，以避免因通过转子铁心/磁铁间的磁吸引作用的所谓齿槽效应(cogging)导致在充电时起动静止状态的转子时产生的阻力、旋转时的振动变大。发电电动机20以外的充放电电路60的构成要素设置于基板67。

充放电电路60具备充电电路60a和放电电路60b，充电电路60a和放电电路60b没有特别限定，能够通过作为3路开关的切换开关61进行切换。

在充放电电路60中，与发电电动机20并联地设置有双电层电容器30、电阻63以及发光二极管64。而且，在双电层电容器30的充电进行而端子电压成为预定值以上时，发光二极管64点亮，另外，在充电电路60a中设置有二极管65，通过该二极管65防止电荷的逆流。

(操作部件50)

图10是从车辆玩具100的右方观察操作部件50的侧视图。

操作部件50在壳体10a的前后方向上构成为长条状。操作部件50对所述臂43和切换开关61进行操作。

在操作部件50的后部设置有向先头车辆10的车顶上突出的旋钮51，操作部件50能够通过旋钮51的操作而在前后方向上进行动作。

在操作部件50的前后方向中间部设有臂限制片50a，臂限制片50a在操作部件50位于后方时不与臂43卡合，允许臂43的自由转动。另外，在操作部件50位于前方时，臂限制片50a将臂43的前端侧下压，将齿轮41e与齿轮41g保持为啮合状态。

另外，在操作部件50的前端部设置有一对开关操作片50b、50c，在操作部件60位于后方时，通过开关操作片50c使切换开关61的旋钮61a向后方动作而使充电电路60a闭合，在操作部件50位于前方时，通过开关操作片50b使旋钮61a向前方动作，使放电电路60b闭合。

(玩法和动作)

接着，对玩法和动作进行说明。

首先，使操作部件50的旋钮50a向后方动作。由此，操作部件50向后方动作，臂限制片50a位于轴42c的上方。在该位置处，臂43成为能够自由转动的状态。另外，通过开关操作片50c，切换开关61的旋钮61a向后方动作，充电电路60a被闭合。

在该状态下，在使先头车辆10接地的状态下前后移动。此时，若将先头车辆10向前方手推，则齿轮41e与齿轮41g啮合，另一方面，若将先头车辆10向前方手推，则齿轮41e与齿轮41f啮合，发电电动机20的转子向一个方向旋转，对双电层电容器30进行充电。当充电进行时，发光二极管64点亮。在该发光二极管64成为预定的亮度之前，使开先头车辆辆10在接地的状态下前后移动。

然后，如果充电完成，则将先头车辆10单独地放置在轨道90(参照图1)上、或者将先头车辆10在与其他车辆连结的状态下放置在轨道90(参照图1)上，使操作部件50的旋钮50a向前方动作。由此，操作部件50向前方动作，臂限制片50a将臂43的前端侧下压，将齿轮41e与齿轮41g保持为啮合状态。另外，通过开关操作片50b，切换开关61的旋钮61a向前方动作，放电电路60b被闭合。

由此，发电电动机20被驱动，动轮12、12向前进方向旋转。

(实施方式的效果)

根据实施方式的车辆玩具100，能够得到如下的效果。

根据本实施方式的车辆玩具100，在充电电路60a闭合时，行星齿轮41e向与动轮12、12的旋转方向相应的方向公转而与齿轮41g或齿轮41f啮合并与发电电动机20的转子连结，使转子向一个方向旋转，因此不需要在充放电电路60设置全波整流电路，能够减少电力损失。

另外，由于使用双电层电容器30作为蓄电器件，因此能够在短时间内进行充电。

此外，在放电电路60b闭合时，在齿轮41g与行星齿轮41e啮合的位置处固定臂43，因此能够可靠地通过来自双电层电容器30的放电经由发电电动机20使动轮12、12向一个方向旋转。

另外，操作部件50同时操作切换开关61以及臂43，因此能够简单地进行充电状态和放电状态的切换。

另外，齿轮机构40在充电电路60a闭合时，在成为行星齿轮40的下游的位置处具备增速齿轮系，因此在充电状态下，在动轮12、12的旋转方向改变时，增速齿轮系的齿轮以及发电电动机20的旋转部起到飞轮那样的作用，因此能够提高充电效率。进而，通过增速齿轮系的齿轮及发电电动机的旋转部仅向一个方向旋转，也能够实现充电效率的提高。

(变形例)

在所述实施方式中，使用了双电层电容器作为蓄电器件，但也可以使用锂离子电容器等电容器、锂离子电池等充电电池。

另外，在所述实施方式中，对铁道车辆玩具进行了说明，但不仅能够应用于机动车玩具及其他车辆玩具，还能够应用于利用车轮行驶的行驶玩具。

Claims (7)

1.一种行驶玩具，该行驶玩具具备：

车轮；

发电电动机，其具有经由齿轮机构与所述车轮连结的转子；以及

蓄电器件，其与所述发电电动机一起设置在充放电电路中，

通过所述车轮的双向的旋转，经由所述发电电动机使所述蓄电器件充电，并且通过来自所述蓄电器件的放电，经由所述发电电动机使所述车轮向一个方向旋转，

其特征在于，

所述充放电电路具备开关，该开关能够选择对充电和放电中的任一侧的电路进行闭合，

所述齿轮机构包括行星齿轮，该行星齿轮由能够以太阳齿轮的轴为中心摆动的臂支承且绕所述太阳齿轮公转，当所述充放电电路在充电侧闭合时，所述行星齿轮向与所述车轮的旋转方向相应的方向公转而与互不相同的齿轮啮合并与所述发电电动机的转子连结，无论所述车轮的旋转方向如何，都使所述转子向一个方向旋转。

2.根据权利要求1所述的行驶玩具，其特征在于，

所述蓄电器件是双电层电容器。

3.根据权利要求1或2所述的行驶玩具，其特征在于，

当所述充放电电路在放电侧闭合时，在所述互不相同的齿轮的一方与所述行星齿轮啮合的位置处具备将所述臂固定的操作部件。

4.根据权利要求3所述的行驶玩具，其特征在于，

所述操作部件对所述开关以及所述臂进行操作，当所述充放电电路在放电侧闭合时将所述臂固定而将所述行星齿轮保持于与所述相互不同的齿轮中的一方啮合的位置。

5.根据权利要求1或2所述的行驶玩具，其特征在于，

当所述充放电电路在充电侧闭合时，所述齿轮机构在成为所述行星齿轮的下游的位置具备增速齿轮系。

6.根据权利要求3所述的行驶玩具，其特征在于，

当所述充放电电路在充电侧闭合时，所述齿轮机构在成为所述行星齿轮的下游的位置具备增速齿轮系。

7.根据权利要求4所述的行驶玩具，其特征在于，

当所述充放电电路在充电侧闭合时，所述齿轮机构在成为所述行星齿轮的下游的位置具备增速齿轮系。

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