JP2013510601A - 過負荷安全リニアアクチュエーターを備えた玩具組立セット - Google Patents

Abstract

複数の玩具組立要素と、中心軸を有するとともに、該中心軸に対して同軸に配置された内ねじを有する第１のスピンドル部及び該第１のスピンドル部の内ねじにねじ込まれる外ねじを有する第２のスピンドル部を含む２つのスピンドル部を有する、過負荷安全リニアアクチュエーターとを備え、一方のスピンドルのねじは、第２のスピンドル部のねじの少なくとも２倍の長さである、玩具組立セットである。スピンドル部のうちの一方にスロットが設けられ、該スロットは、スピンドル部に構成されたねじの長手方向にかつ本質的に該ねじ全体に沿ってスピンドル部を通して延在するため、２つのスピンドル部をともに、又は互いに離して引くか又は押圧することにより、アクチュエーターの長さを容易に調節することが達成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、中心軸を有するとともに、該中心軸に対して同軸に配置された内ねじを有する第１のスピンドル部及び該第１のスピンドル部の該内ねじにねじ込まれる外ねじを有する第２のスピンドル部を含む２つのスピンドル部を有するリニアアクチュエーターを備え、一方のスピンドルのねじ（thread）は、第２のスピンドル部のねじの少なくとも２倍の長さである、玩具組立（toy building）セットに関する。

このタイプのアクチュエーターは、玩具組立セットで使用されており、そこでは、アクチュエーターを、例えば、玩具組立セットの他の構成部品から組み立てられた機構の一部として使用するため、その機構を、アクチュエーターによって移動させることができる。したがって、一方のスピンドル部の手動による回転により、又は任意選択で、電気モーターを一方のスピンドルに結合して、リニアアクチュエーターのねじが一方のスピンドル部の回転を他方のスピンドル部の並進移動に変換し、それにより一方のスピンドル部が回転したときに機構が移動するようにすることにより、機構が移動する。そのタイプのアクチュエーターは一般に自動ロック式であるので、機構は、多くの場合、一方のスピンドル部が回転しない限りその位置でロックする。

例として、特許文献１は、上述したタイプのリニアアクチュエーターを教示しており、該アクチュエーターは、玩具組立セット内に組み込まれるのに特に適しており、アクチュエーターは、他方のスピンドルの並進移動が達成されるように一方のスピンドルを回転させる電気モーターを備えている。さらに、アクチュエーターを駆動する駆動シャフトと連結した結合機構が設けられており、該結合は、駆動シャフトに或る特定のモーメントしか伝達することができないように、それにより、例えばアクチュエーターがその両極端な位置に達したときに電気モーターが過負荷にならないように構成されている。

しかしながら、玩具組立セットにおいてリニアアクチュエーターを使用する状況では、種々の機構又は構造の構築に対して幾つかの選択肢があるということが問題である。したがって、機構及び構造が異なると要求されるリニアアクチュエーターも異なり、１つの機構におけるリニアアクチュエーターが、例えば、同じリニアアクチュエーターを別の機構に取り付けた場合、より最大ストローク長が短くなるか、又は、リニアアクチュエーターを、１つの機構に取り付けるためには完全に収縮させなければならない一方で、別の機構に取り付けるためには完全に突出させるべきである。特許文献１によるリニアアクチュエーターを使用することにより、それは、リニアアクチュエーターを所与の機構に取り付ける前に、リニアアクチュエーターの長さを調整することを前提とする。

それに加えて、実際は、こうした機構又は構造をリニアアクチュエーターによって移動させることができるべきであり、そのため、使用時に過度の力によってリニアアクチュエーターに影響を与え、それによりリニアアクチュエーターが電気モーターで駆動されるか又は手動で作動されるかとは無関係に、リニアアクチュエーター又は玩具組立セット自体を容易に破壊する機構を、組み立てる可能性がある。

英国特許第２１８５７３１号

したがって、本発明の目的は、玩具組立セットであって、単純な手段により、玩具組立セットから構築された所与の玩具機構にリニアアクチュエーターを容易に取り付けると同時に、玩具組立セットの使用者が、幾つかの状況において使用時にリニアアクチュエーター又は玩具組立セット自体に対して破壊作用を及ぼす可能性がある機構を含む構造を組み立てたか否かに関らず、リニアアクチュエーター又は玩具組立セット自体を破壊する危険が最小限である、玩具組立セットを提供することである。

本発明によれば、これはスピンドル部のうちの１つにスロットであって、スピンドル部に構成されたねじの長手方向にかつ本質的にねじ全体に沿って、スピンドル部を通して延在する、スロットを構成することによって達成される。

したがって、スロットは、ねじを、互いに対して比較的弾性の２つの部分に分割する。それにより、２つのねじを、互いに対して本質的に半径方向外側に又は半径方向内側に容易にシフトさせることができるため、続いてスピンドル部を互いに対してねじる必要なしに、リニアアクチュエーターを引っ張り出すか又は収縮させることができる。それにより、２つのねじは、スピンドル機構として機能するよりも、一種のリニアラチェット機構として作動する。

これに関連して、スロットを、内ねじを有するスピンドル部にも、又は外ねじを有するスピンドル部にも配置することができるが、スロットが外ねじを有するスピンドル部に構成された場合に最も小型の解決法が得られるため、後者の解決法が最も好ましい解決法である。

これに関連して、第２のスピンドル部のねじは、有利にはスロットの主部に沿って延在するため、スピンドル部の残りの部分は、その可能な最も広い範囲までスロットが形成されず、それは、スピンドルが、絶対的に必要ではない領域において脆弱化しないことを意味する。

更に有利には、アクチュエーターは、第１のスピンドル部のねじが、アクチュエーターの総ストローク長に等しいか又はそれより大きいねじ長を有するように、かつ、第２のスピンドル部のねじが実質的により短いように構成され、第１のスピンドル部は第２のスピンドル部のねじ及び他の部品を保護するパイプを構成するようになっている。

特に有利には、リニアアクチュエーターには、アクチュエーターハウジングが更に設けられ、そこでは、中心軸の回りに、２つのスピンドル部を受け入れるガイドが構成され、ガイドは、一方のスピンドル部のみが中心軸の回りに両方向に回転することができるように、かつ、他方のスピンドル部が中心軸に沿ってシフトすることができるように配置されている。それにより、リニアアクチュエーターを取り付けることができる機構又は構造を容易に構築することができると同時に、特に強固な構造を含むことが達成され、スピンドル部は、アクチュエーターハウジングと一体的に組み立てられ、それによって完全に又は部分的に保護される。

アクチュエーターハウジング内のガイドは、好ましくは、第２のスピンドル部のみが中心軸の回りに回転することができるように、かつ、第１のスピンドル部が中心軸に沿ってシフトすることができるように構成されている。

例えば、子供がアクチュエーターを破壊することから保護するために、アクチュエーターハウジングは、有利には、各端部に開口部を有するパイプを備え、第１のスピンドル部は、パイプの第１の開口部を通って延出し、第２のスピンドル部は、パイプの第２の開口部を通って延出し、第１のスピンドル部は、本質的に円形のフランジを有し、フランジは、アクチュエーターハウジングのパイプの内側の第１の開口部に構成された円形凹部内に挿入される。それにより、アクチュエーターの能動部品のうちの最も本質的なものが、能動部品を覆う別個の要素の必要性を伴うことなく、大部分隠され、使用者の手には届かなくなる。

これは、第２のスピンドル部が、第２の開口部のアクチュエーターパイプの内側に構成されたガイドを通って延出する場合に更に確実になる。

第１のスピンドル部のねじが、第２の開口部に配置され、円形フランジから第２のスピンドル部の内ねじによって形成された穴を通って内方に延在しているロッドを介して、円形フランジに連結されている場合、第２のスピンドル部とアクチュエーターハウジングのガイドとがともに、第１のスピンドル部に２つのねじ部を合わせて押圧するのに寄与し、それは、これらの部品のうちの１つを、それ自体が必要な力の衝撃を提供するような寸法にする必要がないことを意味する。

本発明によるリニアアクチュエーターを駆動するために、第１のスピンドル部を、有利には、円形フランジから、第１の開口部を通ってパイプから出るように延在する結合手段を有するように構成することができ、この結合手段は、第２の組立要素と相互連結するように構成されている。

更に有利には、この結合手段を、中心軸の回りに同軸に配置されたシャフトとして構成することができ、該シャフトは、１つ又は複数の長手方向に延在する溝を有するように構成されている。

本発明によるアクチュエーターの斜視図である。上方から斜めに見た。 上方から斜めに見た斜視図である図１に示すアクチュエーターの、中心軸に沿った断面図である。

したがって、図１は、ここでは図示しない玩具組立セットの一部であるリニアアクチュエーター１を示しており、玩具組立セットの構造形態は、本発明の効果にはそれ自体は全く重要ではない。アクチュエーター１は、アクチュエーターハウジング２、駆動シャフト３及びピストンロッド４を備え、それらは結合して中心軸５を画定している。

リニアアクチュエーター１は、駆動シャフト３が中心軸４の回りに回転する場合において、駆動シャフトが一方の方向に回転するときは、ピストンロッド４が中心軸５に沿ってアクチュエーターハウジング２から出るようにシフトし、駆動シャフトが反対の方向に回転するときは、ピストンロッド４がアクチュエーターハウジング２に入るようにシフトするように、構成されている。

図１から明らかとなるように、駆動シャフト３は、クロスバー又は４つの溝を備えたシャフトとして構成されているが、原理的に、リニアアクチュエーター１が使用される玩具組立セットの構造に応じて、駆動シャフトの他の実施形態を選択することができる。

さらに、アクチュエーターハウジング１は、一組のブラケット６を有しており、この一組のブラケット６には、玩具組立セットの要素から組み立てられた構造体にアクチュエーターを取り付けることを目的として構成された取付穴７が設けられており、同様に、ピストンロッド４は、玩具組立要素から組み立てられた構造体にピストンロッド４を取り付けるための取付穴８を有している。

それにより、組み立てられた玩具構造体に取り付けられたアクチュエーター１を用いて、ピストンロッド４に固定されている玩具構造体の部分を、アクチュエーターハウジング２に固定されている玩具構造体の別の部分から離れるように変位させることができ、リニアアクチュエーターは、それにより、玩具組立セットにおいて様々な機能を行うことができ、例えば、油圧ジャッキ又は油圧シリンダーをシミュレートすることができるようになっている。

図２は、図１に示すものと同じリニアアクチュエーター１を示すが、図２では、リニアアクチュエーター１は、中心軸５に沿った切断による断面図で示されている。この図から、リニアアクチュエーターが、駆動シャフト３の外ねじ１０と協働する、ピストンロッドの内部に構成されている内ねじ９によって、駆動シャフト３の回転をピストンロッドの並進移動に変換することが明らかである。それにより、駆動シャフト３及びピストンロッド４は、２つのスピンドル部を構成し、それにより、一方のスピンドル部３、４が他方に対して中心軸５の回りに回転すると、それらが互いに対していずれの方向に回転するかに応じて、２つのスピンドル部３、４が、互いから離れる方向に又は互いに向かって変位する。

駆動シャフト３が、円形フランジ１１を有するように構成されており、該円形フランジ１１はその周縁においてアクチュエーターハウジング２内に構成されている環状凹部１２と係合するので、駆動シャフトは、中心軸５に沿って変位しないように保持される。

反対に、ピストンロッド４とアクチュエーターハウジング２との間には、ピストンロッドを、アクチュエーターハウジングに対して中心軸５に沿って変位させることができるガイド１３及び１４が配置されている。

したがって、玩具組立セットの関連では、玩具組立セットの使用者が、こうしたアクチュエーターが破壊されることなく吸収することができる力の大きさを推定することができないことが多いことが明らかである。したがって、本発明によれば、駆動シャフト３のねじ１０にスロット１５が設けられ、そのスロット１５は、ねじ１０が互いに向かって弾性的に押圧することができる２つの別個のねじに分割されるように、駆動シャフト３のねじ１０を切断するため、圧縮により、２つの別個のねじ１０は、ピストンロッド４の内ねじ９との係合から外れる。そのスロットは、ねじ９、１０のリブの高さより大きい幅を有していなければならず、それによりそのスロットは、ねじが係合から外れることを可能にする。

図示する実施形態では、スロット１５は、２つの別個のねじ部１０がその端部両方において接合されるように、完全に駆動シャフト３内で延在するよう構成されている。これにより、ねじ１０を構成しているねじ半体がねじ１０全体に沿って一様にはね返るため、ねじ１０の個々のねじ山において摩耗が低減しかつより一様になることが達成される。しかしながら、当業者には、代替的に、スロット１５が例えば駆動シャフト３の端部まで完全に形成されているという選択肢があることが明らかであろう。

図示する実施形態は、玩具組立セットに関連して使用されるのに最も適しているものの１つであるが、例えば、駆動シャフト３の図示するスロット１５の代りに、ピストンロッド４を通るスロットを設けることにより、対応する効果を達成することが可能であることが明らかである。しかしながら、こうしたスロットは、本質的に、内ねじ９全体に沿って延在しなければならないため、より長くなければならない。さらに、代替的な実施形態は、駆動シャフトが内ねじを有することを可能にし、ピストンロッドが外ねじを有することを可能にすることであることも明らかであり、これに関連して、スロット化したものを、内ねじ又は外ねじのいずれに形成するべきであるかを選択する選択肢もある。

上記説明に基づき、当業者には、少なくともスピンドル部３、４（本発明によりスロットを有するように構成されている）に関連する限り、少なくともスロットの位置において、２つのねじ９、１０の係合が外れるために十分変形するように十分に弾性の材料であるが、それによって材料の塑性変形を伴わない材料から作製するべきであることが明らかとなろう。この目的に適している材料は、リニアアクチュエーターの使用中に僅かな力しか伝達されない場合は、ＰＯＭ又は他のプラスチック材料であるが、より大きい力が伝達される場合、プラスチックの代りに材料として例えば金属を使用する選択肢がある。

Claims (12)

1. 複数の玩具組立要素と、中心軸を有するとともに、該中心軸に対して同軸に配置された内ねじを有する第１のスピンドル部及び該第１のスピンドル部の前記内ねじにねじ込まれる外ねじを有する第２のスピンドル部を含む２つのスピンドル部を有するリニアアクチュエーターとを備え、前記一方のスピンドルの前記ねじは、前記第２のスピンドル部の前記ねじの少なくとも２倍の長さである、玩具組立セットであって、前記スピンドル部のうちの一方にスロットが設けられ、該スロットは、前記スピンドル部に構成された前記ねじの長手方向にかつ本質的に該ねじ全体に沿って前記スピンドル部を通して延在し、前記ねじは、互いに向かう方向又は互いから離れる方向に弾性的にシフトすることができる２つのねじ部に分割されるようになっていることを特徴とする、玩具組立セット。
2. 前記スロットは、前記第２のスピンドル部に構成され、前記スロットの幅は、前記ねじのねじ山の高さの２倍より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の玩具組立セット。
3. 前記スロットは、前記２つのスピンドル部が、該スピンドル部の両端において互いに連結されるように構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の玩具組立セット。
4. 前記第２のスピンドル部の前記ねじは、前記スロットの主部に沿って延在することを特徴とする、請求項２に記載の玩具組立セット。
5. 前記リニアアクチュエーターは、前記第１のスピンドル部の前記ねじが、前記リニアアクチュエーターの総ストローク長より長いねじ長を有するように、かつ、前記第２のスピンドル部の前記ねじが実質的により短いように構成されることを特徴とする、請求項２に記載の玩具組立セット。
6. 前記リニアアクチュエーターは、他の玩具組立要素のうちの１つに取り付けることができるアクチュエーターハウジングを備え、該アクチュエーターハウジングは、前記アクチュエーターの中心軸を画定し、前記アクチュエーターハウジングは、前記２つのスピンドル部を受け入れるガイドを有するように構成され、該ガイドは、前記一方のスピンドル部のみが前記中心軸の回りに両方向に回転することができるように、かつ、前記第２のスピンドル部が前記中心軸に沿ってシフトすることができるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜５の１つ又は複数に記載の玩具組立セット。
7. 前記アクチュエーターハウジングの前記ガイドは、前記第２のスピンドル部のみが前記中心軸の回りに回転することができるように、かつ、前記第１のスピンドル部が前記中心軸に沿ってシフトすることができるように構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の玩具組立セット。
8. 前記アクチュエーターハウジングは、各端部に開口部を有するパイプを備え、前記第１のスピンドル部は、前記パイプの前記第１の開口部を通って延出し、前記第２のスピンドル部は、前記パイプの前記第２の開口部を通って延出し、前記第１のスピンドル部は、前記アクチュエーターハウジングの前記パイプの内側の前記第１の開口部に構成された円形凹部内に運ばれる本質的に円形のフランジを有することを特徴とする、請求項６に記載の玩具組立セット。
9. 前記第２のスピンドル部は、前記第２の開口部において前記アクチュエーターハウジングパイプの内側に構成されたガイドを通って延出することを特徴とする、請求項７に記載の玩具組立セット。
10. 前記第１のスピンドル部の前記ねじは、前記第２の開口部に配置され、かつ、前記円形フランジから前記第２のスピンドル部の前記内ねじによって形成された穴の中まで延在するロッドを介して、前記円形フランジに接続されることを特徴とする、請求項８に記載の玩具組立セット。
11. 前記第１のスピンドル部は、前記円形フランジから、前記第１の開口部を通って前記パイプから出るように延在する結合手段を有し、該結合手段は、別の組立要素と相互連結するように構成されていることを特徴とする、請求項９に記載の玩具組立セット。
12. 前記結合手段は、前記中心軸の回りに同軸に配置されたシャフトとして構成され、該シャフトは、１つ又は複数の長手方向に延在する溝が設けられていることを特徴とする、請求項１０に記載の玩具組立セット。

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