JP2004041641A

JP2004041641A - 走行玩具

Info

Publication number: JP2004041641A
Application number: JP2002236714A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Matsuda; 松田　佳晃
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】単純な機構で旋回時の姿勢変化と操舵を同時に行うことができる有脚の走行玩具を提供することを課題とする。
【解決手段】シャーシ２ａと、走行装置９を内蔵した左右脚部３ａをヒンジ２０１とロッド４で連結し、途中に動力装置５を組み込んだ平行システムを形成する。動力装置５を操作して平行システムを傾斜させることで、脚部３ａを傾斜させ、機体１ａを旋回姿勢に移行させる。同時に脚部３ａの傾斜に連動して、シャーシ２ａと脚部３ａ間に配したリンク６がナックルアーム７を回転させることで操舵輪８を旋回方向に向け、操舵を可能とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、脚部を有し、脚部の底面に配した車輪で自走、旋回する走行玩具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、脚部を有し、脚部の裏面に車輪などの走行装置を内蔵し、走行機能を持たせた人型またはロボット形状の走行玩具は、足裏の車輪を旋回方向に向けることで進行方向を変える操舵機構を持たず、左右の脚部底面に配した駆動輪の回転数をそれぞれ調節することで旋回を実現しているものが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の走行玩具は旋回時に左右脚部の駆動輪の回転数を調整する必要があることから、旋回時に速度が出せないものや旋回動作を安定させるために旋回半径が決まっているもの、コーナリングが難しいものが多く、自由な操作が行えないという問題点があった。また、これらの玩具は走行機能よりも人の動作を模すことなどに重点が置かれ、複雑な内部機構や走行目的以外の複数の動力装置を搭載することで大型化し、高価になるという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑み案出したものであり、左右脚部に操舵機構を組み込むことで通常の４輪車玩具に似た操作性を持たせ、また有脚の走行体として違和感のない旋回姿勢への移行を単純かつ安価な機構で可能とする走行玩具を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る走行玩具は、シャーシと左右脚部を持ち、シャーシと左脚部、右脚部をそれぞれヒンジで連結し、かつ左右両脚部をロッドで連結して機体を左右方向に傾斜させる平行システムを形成する構成を持ち、更に当該平行システムを傾斜させることで、シャーシと脚部間に配したリンク部材を介して脚部に設置した旋回用の車輪（操舵輪）を旋回方向に向ける機構を有する。
【０００６】
請求項２に係る走行玩具は、請求項１記載の走行玩具の機構に加え、シャーシ上部に垂直に取り付けられ、かつ左右に回転することができる竪シャフトを持ち、平行システムを傾斜させることで、平行システムと竪シャフト間に配したリンク部材を介して竪シャフトを左右に回転させる動きに変換する機構を有する。
【０００７】
請求項３に係る走行玩具は、請求項１又は２記載の走行玩具の機体に、全体として人型又は有脚ロボット型の形状をとるカウリングを装着したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１に係る走行玩具の実施の形態を図１及至図８に基づいて説明する。図１は当該走行玩具の一実施例（第１実施例）の機体１ａを示す全体斜視図、図２はその構成部材の分解斜視図である。当該実施例はシャーシ２ａ、走行装置を内蔵した左右脚部３ａを有し、ヒンジ２０１でシャーシ２ａと左右脚部３ａを連結する。さらにロッド４で左右両脚部を連結するが、その途中に動力装置５を連結し、動力装置５はシャーシ２ａ上に設置する。以上の構成により、動力装置５の作動によって左右脚部３ａが左右に傾斜する平行システムを形成する。
【０００９】
次に第１実施例の機構について図３及至図５を用いて説明する。まず遠隔操作などで動力装置５を作動させ、平行システムを傾斜させる（図中Ａ）。その結果左右脚部３ａが傾斜し（図中Ｂ）、機体１ａは旋回時の姿勢へ移行する。同時にシャーシ２ａと脚部３ａの間に配したリンク６が脚部に設置したナックルアーム７を回転させる（図中Ｃ）。これにより操舵輪８が回転し（図中Ｄ）、機体１ａは操舵を行うことになる。
【００１０】
また、平行システムの左右の変形軸（ヒンジの位置）と左右脚部の操舵輪８、駆動輪９０１は、機体上面から見て同一軸線Ｘ上に配置する。これにより左右脚部３ａは平行を保ちながら傾斜し、操舵輪８と駆動輪９０１を確実に接地させ、旋回動作を安定させることができる。
【００１１】
続いて第１実施例の操舵機構の調整ついて説明する。ナックルアーム７とシャーシ２ａ間の距離Ｌは、例えばその距離を大きくした場合、脚部が傾斜した時にシャーシ２ａから見たナックルアーム７の移動距離（変位量Ｍ）が増加する（図３参照）。これによりリンク６がナックルアーム７を押し、または引くことでシャフト８０１及び操舵輪８を回転させる量、すなわち操舵角が増加することになる。あるいはナックルアーム７自体の長さＮを短くすることによっても操舵角を増加させる効果が得られる。上記の例と逆の操作を行えば、逆の効果を得ることができる。
【００１２】
また前記のＬ、Ｎの調整に加え、ナックルアーム７とリンク６が互いの連係によって４輪車のステアリングと同様のアッカーマン機構を形成するようにナックルアームの角度Ｙとリンク６の長さＺを調整する。これらの調整を行うことで、左右脚部底面の操舵輪８と駆動輪９０１が同一の旋回中心点を持つようになり、機体はスムーズに旋回を行うことができるようになる。
【００１３】
次に第１実施例の走行及び操作方法について説明する。第１実施例は脚部に装着された走行装置９によって走行する。走行装置９には駆動輪９０１を回転させる動力装置を組み込むが、その動力は電動モーターや内燃機関など任意に決定できる。また走行装置の取り付け位置、バッテリーや燃料などの動力源の取り付け位置も走行のバランスを崩さない範囲で任意に決定することができる。
【００１４】
走行装置９、動力装置５は図示しない電気回路などの制御手段によって接続される。制御手段には受信装置を組み込み、図示しない外部コントローラーによって遠隔操作される。遠隔操作の方法に関しては、無線送信、有線など任意に決定できる。外部コントローラーからの操作によって、機体の前進、後退を行う走行装置９が制御され、また機体の操舵を行う動力装置５が制御される。
【００１５】
第１実施例では電気動力を想定し、バッテリーを設置している。また無線操作を想定してアンテナや受信機、アンプを設置している。これらは走行のバランスを崩さない範囲で機体の任意の場所に設置することができる。
【００１６】
次に第１実施例の機体１ａの詳細について説明する。図８は第１実施例の機体１ａの分解斜視図である。まず機体１ａの平行システムの部品構成を説明する。シャーシ２ａに設置したヒンジ２０１と脚部ヒンジ３０２を軸２０２で回動可能に連結する。また脚部ヒンジ３０２の上端とロッド４の一端を軸３０３で、さらにロッド４の他端とシャーシ２ａ上に設置した動力装置５のアーム５０１を軸４０１で、それぞれ回動可能に連結する。これにより動力装置５の動力がロッド４を通じて脚部ヒンジ３０２を傾斜させる平行システムが形成される。
【００１７】
脚部３ａの部品構成を説明する。脚部フレーム３０１ａにナックルアーム受け材３０５とシャフト受け材３０６を固定し、それぞれの孔にシャフト８０１を挿入した上、とめ具３０７でシャフト受け材３０６に対し回動可能に取り付ける。シャフト８０１の下端には操舵輪８をとめ具８０２で回動可能に設置し、ナックルアーム受け材３０５上に突き出たシャフト８０１の上端にはナックルアーム７をイモネジ７０１で固定する。次に脚部ヒンジ３０２と脚部フレーム３０１ａを脚部ヒンジ受け材３０４で連結固定する。これにより平行システムの変形に連動して脚部フレーム３０１ａが傾斜するようになる。
【００１８】
さらにナックルアーム７の先端とシャーシ２ａの前部裏面にリンクピン６０１を設置し、両者をリンク６で回動可能に連結する。これにより脚部フレーム３０１ａが傾斜することによってリンク６がナックルアーム７を回転させ、それに連動してシャフト８０１を軸に操舵輪８が回転する操舵機構が形成される。
【００１９】
他に脚部フレーム３０１ａには走行装置９とバッテリー９１０が設置される。またシャーシ２ａには受信機２０３、アンプ２０４、アンテナ２０５が設置される。
【００２０】
次に本発明の各実施例に装着する走行装置の一実施例を図９、図１０を用いて説明する。図９は走行装置９の分解斜視図である。走行装置９のフレーム９０２ａ、９０２ｂの間にクラウン歯車９０６、歯車９０７を挟み込み、続いて歯車９０８の軸に駆動輪９０１を貫通固定した状態で挟み込み、とめ具９０９で各歯車の軸をフレームの孔に対して回動可能に取り付ける。次に動力装置９０５をフレーム間に設置し、そのピニオン歯車９０５ａとクラウン歯車９０６をかみ合わせる。各歯車と駆動輪９０１の取り合いを図１０に示す。以上の構成により、動力装置９０５の動力が歯車９０６、９０７、９０８を通して駆動輪９０１を回転させる走行装置が形成される。
【００２１】
さらに当該実施例では走行装置９のフレームの後端に、発進時に機体が後ろに倒れることを防ぐ転倒防止輪９０３とフレーム９０４を組み込んでいる。
【００２２】
請求項２に係る走行玩具の実施の形態を図１１及至図１６に基づき説明する。図１１は当該走行玩具の一実施例（第２実施例）の機体１ｂの構成を示す分解斜視図である。当該走行玩具はシャーシ２ｂ上に垂直に取り付けられた竪シャフト２０６とナックルアーム２０７を持つ。竪シャフト２０６はシャーシ２ｂを貫通し、股間フレーム２１２内に設置した接合部材に嵌挿され、左右へ自在に回転する。ナックルアーム２０７と脚部ヒンジ３０２をリンク２０８で回動可能に接合し、竪シャフト２０６が平行システムの傾斜に連動して回転するようにする。更に竪シャフト２０６の上端に上体シャーシ２ｃを設置、固定する。
【００２３】
第２実施例に追加された機構を図１２を用いて説明する。動力装置５の作動によって平行システムが傾斜し（図中Ｅ）、左右脚部３ｂが傾斜し（図中Ｆ）、機体１ｂが旋回姿勢へ移行すると、リンク２０８がナックルアーム２０７と竪シャフト２０６を旋回方向に回転させる（図中Ｇ）。これにより上体シャーシ２ｃが旋回方向に回転することになる（図中Ｈ）。
【００２４】
続いて第２実施例の操舵機構について説明する。第２実施例も第１実施例と同様に平行システムの傾斜に連動して脚部の操舵輪８を旋回方向に向ける機構は同じである。しかし第２実施例ではナックルアーム７やリンク６からなるアッカーマン機構が脚部の前面に飛び出さないように、ナックルアーム７を第１実施例とは逆の機体後ろ向きに構成している。
【００２５】
第１実施例の機体１ａが左に曲がる場合、脚部３ａは左側に傾斜し、脚部３ａのナックルアーム７と操舵輪８は左に回転する（図４参照）。しかし、ナックルアーム７を後ろ向きにした場合、脚部３ａが左側に傾斜するとナックルアーム７は右に回転することになる。そこで、第２実施例ではナックルアーム７のシャフト７０２と操舵輪のシャフト８０１を分離し、シャフト７０２に歯車３１０を、シャフト８０１に歯車３０９を設置して操舵ギヤボックス３０８内で連動させることで、ナックルアーム７及びシャフト７０２の回転方向（図中Ｉ）と操舵輪８のシャフト８０１の回転方向（図中Ｊ）を逆転させている。その結果、操舵輪８は機体の傾斜方向に回転する（図中Ｋ）ようになる。
【００２６】
第２実施例の機体１ｂも第１実施例の機体１ａと同様、ナックルアーム７とリンク６が互いの連係によってアッカーマン機構を形成するように、左右両脚部のナックルアーム７の角度、リンク６の長さ、ナックルアーム７とシャーシ２ｂの距離、ナックルアーム７自体の長さを調整する。また第２実施例では歯車３０９と歯車３１０のギヤ比を変えることでも操舵角を調整することができる。
【００２７】
本発明の各実施例におけるアッカーマン機構の前後の向きは特定されるものではなく、機体の形状にあわせて前向き、後ろ向きのどちらかに決定することができる。
【００２８】
次に第２実施例の機体１ｂの詳細について説明する。図１６は第２実施例の機体１ｂの分解斜視図である。機体１ｂの平行システムの部品構成は第１実施例の機体１ａと同じである。
【００２９】
第２実施例の上体回転機構の部品構成を説明する。シャーシ２ｂの裏面に竪シャフト２０６用の接合部材を内蔵した股間フレーム２１２を、表面に座金２１１を設置する。その孔にナックルアーム２０７を固定した竪シャフト２０６を挿入し、左右に回転可能に取り付ける。次に平行システムの脚部ヒンジ３０２にリンクピン２０９ａを設置し、さらにナックルアーム２０７の先端にリンクピン２０９ｂを設置し、両者をリンク２０８で回動可能に連結する。これにより平行システムの傾斜がリンク２０８を通じてナックルアーム２０７及び竪シャフト２０６を左右に回転させる機構が形成される。
【００３０】
次に脚部３ｂの部品構成を説明する。脚部フレーム３０１ｂにシャフト受け材３０６とシャフト８０１及び操舵輪８を第１実施例と同様に取り付ける。次に操舵ギヤボックス３０８を脚部フレーム３０１ｂに固定し、互いに連動して回転する歯車３０９、３１０をギヤボックスの孔の位置に合わせて設置する。歯車３０９にシャフト８０１を貫通固定した上、シャフト８０１をとめ具３１１で操舵ギヤボックス３０８に対し回動可能に取り付ける。歯車３１０にはシャフト７０２を貫通固定した上、シャフト７０２をとめ具３１１で操舵ギヤボックス３０８に対し回動可能に取り付ける。またシャフト７０２の上端にはナックルアーム７をイモネジ７０１で固定する。
【００３１】
さらにナックルアーム７の先端とシャーシ２ｂの前部裏面にリンクピン６０１を設置し、両者をリンク６で回動可能に連結する。これにより脚部フレーム３０１ｂが傾斜することによってリンク６がナックルアーム７を回転させ、さらにシャフト７０２、歯車３１０、歯車３０９、シャフト８０１が連動して操舵輪８を回転させる操舵機構が形成される。
【００３２】
第２実施例の他の部位を説明する。脚部フレーム３０１ｂには走行装置９とバッテリー９１０が設置される。竪シャフト２０６の上端には上体シャーシ２ｃがとめ具２１０で固定され、さらに上体シャーシ２ｃ上には受信機２０３、アンプ２０４、アンテナ２０５が設置される。
【００３３】
請求項３に係る走行玩具の実施の形態を図１７及至図１９に基づき説明する。図１７は当該走行玩具の一実施例（第３実施例）の機体１ｃを示す全体斜視図、図１８はその構成部材の分解斜視図である。カウリングの形状は適宜変更され、特定させるものではなく、各実施例の機体の内部機構に干渉しない範囲で自由に決定することができる。
【００３４】
第３実施例の機体１ｃについて説明する。機体１ｃは第２実施例の機体１ｂの各部位にカウリングを装着したものである。人型ロボットの上半身の形状をした上体カウリング１０ａを上体シャーシ２ｃ上に接着するなどして装着する。同様に脚部カウリング１０ｂおよび足首カウリング１０ｃを脚部３ｂに左右それぞれ装着する。さらに前腹部カウリング１０ｄ、後腹部カウリング１０ｅをシャーシ２ｂに装着する。
【００３５】
上体のカウリングは特に人型である必要はなく、走行、旋回時に機体のバランスを崩さない形状であれば、どのような形でもよい。同様に腹部のカウリングは機体の平行システムに干渉しない形状であればよい。脚部のカウリングもアッカーマン機構を構成するアームやリンクに干渉せず、また旋回時に床面に接触しない形状であればよい。
【００３６】
また第３実施例のベース機体は第２実施例の機体１ｂを用いているが、第１実施例の機体１ａをベース機体に用いて、上体が回転しないデザイン形状にしてもかまわない。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような各形態で実施され、以下のような効果がある。
【００３８】
脚部に操舵機構と操舵輪を設けることで、通常の４輪車に似た操作性を得ることができる。また機体の走行速度と操舵角を自由に調整することができるので、旋回時に駆動輪の回転制限を受ける従来の有脚走行玩具に比べ操作性が高まる。
【００３９】
平行システムに組み込まれた１つの動力装置によって、機体が旋回姿勢へ移行する動作と機体の操舵が同時に、かつ単純な機構で可能となる。
【００４０】
ロッド、リンク、シャフトなど機械的機構を介して操舵を行うので、従来の有脚走行玩具のように左右の駆動輪の回転を調整するための制御装置を持たずに済み、安価に製作することができる。
【００４１】
旋回時に脚部フレームが旋回方向に傾斜し、有脚の走行体として違和感のない旋回姿勢をとることが可能となる。さらに上体が旋回方向を向く機構を追加すればより自然な旋回姿勢をとることが可能となる。
【００４２】
機体のカウリングは、実施例の形状例以外にも内部機構に干渉しない範囲で多様なバリエーションを作ることが可能である。また各部位のカウリングを組み替えればユーザー独自の個性的な機体を作成することができ、興趣性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る走行玩具の第１実施例を示す外観斜視図である。
【図２】第１実施例の走行玩具の構成を示す分解斜視図である。
【図３】第１実施例の走行玩具の正面図及び旋回時正面図である。
【図４】図３の動作を説明する正面斜視図（略図）及び旋回時正面斜視図（略図）である。
【図５】第１実施例の走行玩具のシャーシ上面図及び脚部の断面平面図である。
【図６】第１実施例の走行玩具の断面側面図である。
【図７】第１実施例の走行玩具の背面図である。
【図８】第１実施例の走行玩具のシャーシ及び脚部の構成を示す分解斜視図である。
【図９】走行装置の内部構成を示す分解斜視図である。
【図１０】走行装置内部の各歯車及び駆動輪の取り合いを示す図である。
【図１１】本発明に係る走行玩具の第２実施例の構成を示す分解斜視図である。
【図１２】第２実施例の走行玩具の動作を説明する正面斜視図（略図）及び旋回時正面斜視図（略図）である。
【図１３】第２実施例の走行玩具の上体シャーシ上面図及びシャーシ上面図である。
【図１４】第２実施例の走行玩具の正面図である。
【図１５】第２実施例の走行玩具の断面側面図である。
【図１６】第２実施例の走行玩具のシャーシ及び脚部の構成を示す分解斜視図である。
【図１７】本発明に係る走行玩具の第３実施例を示す外観斜視図である。
【図１８】第３実施例の走行玩具のカウリングの取り付け例を示す分解斜視図である。
【図１９】第３実施例の走行玩具の正面図、旋回時正面図、背面図及び側面図である。
【符号の説明】
１ａ　　機体（第１実施例）
１ｂ　　機体（第２実施例）
１ｃ　　機体（第３実施例）
２ａ　　シャーシ（第１実施例）
２ｂ　　シャーシ（第２実施例）
２ｃ　　上体シャーシ（第２実施例）
３ａ　　脚部（第１実施例）
３ｂ　　脚部（第２実施例）
４　　　ロッド
５　　　動力装置（サーボモーター）
６　　　リンク
７　　　ナックルアーム
８　　　操舵輪
９　　　走行装置
１０ａ　上体カウリング
１０ｂ　脚部カウリング
１０ｃ　足首カウリング
１０ｄ　前腹部カウリング
１０ｅ　後腹部カウリング
２０１　ヒンジ
２０２　ヒンジ軸
２０３　受信機
２０４　アンプ
２０５　アンテナ
２０６　竪シャフト
２０７　ナックルアーム
２０８　リンク
２０９ａ　リンクピン
２０９ｂ　リンクピン
２１０　上体シャーシとめ具
２１１　座金
２１２　股間フレーム
３０１ａ　脚部フレーム（第１実施例）
３０１ｂ　脚部フレーム（第２実施例）
３０２　脚部ヒンジ
３０３　ヒンジ軸
３０４　脚部ヒンジ受け材
３０５　ナックルアーム受け材
３０６　シャフト受け材
３０７　とめ具
３０８　操舵ギヤボックス
３０９　歯車
３１０　歯車
３１１　とめ具
４０１　ロッド軸
５０１　アーム
６０１　リンクピン
７０１　イモネジ
７０２　シャフト
８０１　シャフト
８０２　とめ具
９０１　駆動輪
９０２ａ　フレーム
９０２ｂ　フレーム
９０３　転倒防止輪
９０４　転倒防止輪フレーム
９０５　動力装置（モーター）
９０５ａ　ピニオン歯車
９０６　クラウン歯車
９０７　歯車
９０８　歯車
９０９　歯車軸とめ具
９１０　バッテリー

Claims

シャーシと左右脚部を持ち、シャーシと左脚部、右脚部をそれぞれヒンジで連結し、かつ左右両脚部をロッドで連結して機体を左右方向に傾斜させる平行システムを形成する構成を持ち、更に当該平行システムを傾斜させることで、シャーシと脚部間に配したリンク部材を介して脚部に設置した旋回用の車輪（操舵輪）を旋回方向に向ける機構を持つことを特徴とする走行玩具。
シャーシ上部に垂直に取り付けられ、かつ左右に回転することができる竪シャフトを持ち、平行システムを傾斜させることで、平行システムと竪シャフト間に配したリンク部材を介して竪シャフトを左右に回転させる動きに変換する機構を持つことを特徴とする請求項１記載の走行玩具。
全体として人型又は有脚ロボット型の形状をとるカウリングを装着した請求項１又は２記載の走行玩具。