JP2015136603A - 自走式玩具 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品を作動させながら、走行可能な自走式玩具を提供する。
【解決手段】自走式玩具には、プルバックによりゼンマイが巻かれそのゼンマイの復元力により車輪軸を回転させる駆動部と、ゼンマイの復元力を電力に変換する電力変換部１５と、電力変換部１５からの電力供給により動作するブザー、発光素子１６ｂ等の電子部品１６と、を備える。車輪軸の逆回転でゼンマイが巻かれゼンマイの復元力により、車輪軸を回転すると同時にその車輪軸の回転力がギアに伝達されて電力変換部１５により電子部品１６に電力が供給される。
【選択図】図３

Description

本発明は、プルバックにより自走し得る電池不要の自走式玩具に関する。

走行玩具として、自力で走行する自動式玩具と、手押しで走行する玩具とがある。前者の自動式玩具には、ゼンマイなどを用いて車輪を逆回転することでゼンマイを巻いてゼンマイによる復元力で走行するタイプ（いわゆるプルバック式と呼ばれている。）と、ボタン電池などの小型電池を用いてモータにより車輪軸を回転させるタイプとがある。

特許文献１には、電気的なエネルギーを一切必要とせず、いつでも自力走行モードと、手押しモードとの二種類の走行モードを自由に選択して走行させることができる、走行玩具が開示されている。具体的には、走行玩具には駆動輪を駆動するプルバックのゼンマイユニットが設けられ、駆動輪とゼンマイとが中継歯車で連係し、切替装置により中継歯車を軸方向にスライドさせる。よって、中継歯車を一方にスライド移動させたときは駆動輪とゼンマイユニットとが連係する一方、他方にスライド移動させたときは駆動輪とゼンマイユニットとの連携が解除され、これにより、二種類の走行モードを選択することができる。

特許文献２には、モータ駆動機構とゼンマイ駆動機構の双方が設けられ、この２種類の機構を使い分けて二種類の自走走行をさせる自走式小型走行玩具が開示されている。具体的には、玩具本体には駆動輪を駆動するためにモータ駆動機構及びゼンマイ駆動機構の２つの駆動機構が設けられ、電源操作により、いずれか一方の駆動機構のみを駆動させる。

特許文献３には、従来の手押し走行玩具に、乾電池の取替えや充電器による充電作業を要することなく、動作可能な手動発電玩具が開示されている。具体的には、直流モータが玩具の回転輪に増速輪列を介して連結されており、蓄電池が直流モータとブザーやＬＥＤなどの付加機能部と並列接続されている。これにより、乾電池の取り替えや充電器による充電作業を要しないで手動発電玩具が動作する。

特許文献４には、手押しにより駆動する車両玩具において、組立容易な発電ユニットを搭載することが開示されている。

特開２００６−２３０７２３号公報 特開２００７−３７６３３号公報 特開２００４−２８３４７６号公報 特開２０１１−５０７２５号公報

しかしながら、特許文献１乃至４に開示されている玩具では、自動走行中に、車体に取り付けられたランプを点灯させたり、ブザーを鳴らしたりして臨場感を与えることが難しい。また、比較的長く走行し、ランプを点灯してかつやブザーを鳴らすことも難しかった。

そこで、本発明では、電子部品を作動させながら、走行可能な自走式玩具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の自走式玩具は、車輪を左右に取り付けた車輪軸と、車輪軸の逆回転によりゼンマイが巻かれゼンマイの復元力により車輪軸を回転させる駆動部と、駆動部による車輪軸の回転の比率を変換するギアと、ギアと噛み合いゼンマイの復元力を電力に変換する電力変換部と、電力変換部からの電力供給により動作するブザー、発光素子その他の電子部品と、を備え、車輪軸の逆回転でゼンマイが巻かれ、ゼンマイの復元力により、車輪軸を回転させると同時にその車輪軸の回転がギアに伝達されて電力変換部により電子部品に電力が供給されることを特徴とする。

上記構成において、好ましくは、電力変換部は、ギアに噛み合う直流マイクロモータと、直流マイクロモータに接続される電流リアクタンスと、を備え、電流リアクタンスに直流マイクロモータからの出力電流が流れている間、電子部品に電力が供給される。

上記構成において、好ましくは、電力変換部は、さらに、電流リアクタンスに接続されるＤＣ／ＤＣコンバータを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端に電子部品が接続される。

上記構成において、好ましくは、電力変換部の出力端には、電子部品に印加される電圧を一定に保つためのコンデンサが並列に接続されている。

本発明によれば、ゼンマイの復元力によって車輪軸が回転し、その回転がギアを経由して電力変換部に伝達されるので、電力変換部からの電力供給によりブザー、発光素子又はその他の電子部品が動作する。つまり、車輪軸の逆回転でゼンマイが巻かれゼンマイの復元力により車輪軸を回転すると同時に車輪軸の回転がギアに伝達され、電力変換部が電子部品に電力供給する。このように、電子部品を作動させながら、走行可能な自走式玩具を提供することができる。

本発明の実施形態に係る自走式玩具の一例を示す斜視図である。 図１に示す自走式玩具の分解図である。 図１に示す自走式玩具における電力変換部と電子部品との関係を示すブロック図である。 図１に示す自走式玩具の動作を説明するための概念図である。 図１とは異なる態様の自走式玩具の分解図である。

本発明の実施形態に係る自走式玩具は、プルバックしたときのゼンマイの復元力で車軸を回転させる際、車軸の回転によりモータの軸を回転させることによってモータなどの発電機によって直流電力を発生させ、その直流電力でライトなどの電子部品を点灯させる。以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態に係る自走式玩具の一例を示す斜視図であり、図２はその分解図である。図１及び図２に示すように、自走式玩具１０は、車輪１１が左右に取り付けられる車輪軸１２と、ゼンマイを有する駆動部１３と、ギア１４を介在して車輪軸１２の回転の伝達を受けて電力に変換する電力変換部１５と、電力変換部１５により給電を受ける電子部品１６とを備える。

具体的には、図１及び図２に示す自走式玩具１０では、自由に回転する回転軸２２が自動車のシャーシー２１に取り付けられ、回転軸２２の両端に前輪２３ａ、２３ｂが取り付けられている。駆動部１３のプルバックギアボックス１３ａがシャーシー２１に取り付けられ、ギアボックス１３ａに左右両側に車輪軸１２が延び、車輪軸１２の一方側に第１ギア１４ａを装着して車輪１１ａが取り付けられ、車輪軸１２の他方側に車輪１１ｂが取り付けられる。第１ギア１４ａと第２ギア１４ｂとが噛み合い、第２ギアと第３ギア１４ｃとが噛み合って、ギア１４を構成し、駆動部１３による車輪軸１２の回転の比率を変換する。第３ギア１４ｃは、電力変換部１５の直流マイクロモータ１５ａの回転軸に装着されている。

このような構成により、車輪１１を逆回転することにより駆動部１３内のゼンマイが巻かれ、ゼンマイにエネルギーが蓄えられ、ゼンマイの復元力により車輪軸１２が回転する。このような自走式玩具１０において、車輪軸１２の回転が電力変換部１５の直流マイクロモータ１５ａに伝達される。

図３は、図１に示す自走式玩具１０における電力変換部１５と電子部品１６との関係を示すブロック図である。図３に示すように、電力変換部１５は、直流マイクロモータ１５ａと直流リアクタンス１５ｂとＤＣ／ＤＣコンバータ１５ｃとショットキーダイオード１５ｄとを備える。直流マイクロモータ１５ａの出力端と直流リアクタンス１５ｂの一端とが接続され、直流リアクタンス１５ｂの他端にＤＣ／ＤＣコンバータ１５ｃとショットキーダイオード１５ｄの各一端が接続される。電力変換部１５の出力端は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５ｃ及びショットキーダイオード１５ｄの各他端が並列接続される。

電力変換部１５の出力端には、一端をアースに接続したコンデンサ１７が接続されている。また、電力変換部１５の出力端には、電子部品１６が接続されている。電子部品１６としては、ブザーを鳴らすためのブザーＩＣ１６ａと、各種の色を発光するＬＥＤなどの発光素子１６ｂとがある。電力変換部１５の出力端に、各種電子部品が並列に接続される。電子部品の種類や数については任意に設定することができる。

図３に示すような電力変換部１５と電子部品１６とコンデンサ１７とが回路を構成している。そのため、図４（ａ）に示すように、自走式玩具１０を親指及び人差し指で挟んで、走行面上で後ろの車輪１１，１１を逆回転する。すると、車輪軸１２の逆回転が駆動部１３内のゼンマイに作用してゼンマイにエネルギーが蓄えられる。

その後、図４（ｂ）に示すように、自走式玩具１０から指を離すと、ゼンマイの復元力により、車輪軸１２が回転し自走式玩具１０が走行面を走る。その際、車輪軸１２の回転が第１ギア１４ａ，第２ギア１４ｂ及び第３ギア１４ｃを介在して直流マイクロモータ１５ａに伝わる。車輪軸１２の回転力が直流マイクロモータ１５ａに伝達される限り、図３に示すように、直流マイクロモータ１５ａから直流リアクタンス１５ｂに直流電流が流れ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５ｃに直流電流が流れ込む。ＤＣ／ＤＣコンバータ１５ｃが例えばＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）で動作することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５ｃへの入力電圧が少なくても昇圧して一定の電圧を維持しながら、電力変換部１５から電子部品１６に対して直流電流が流れる。このとき、コンデンサ１７は、電子部品１６に対して一定の電圧が印加するように制御する。なお、ショットキーダイオード１５ｄは、直流マイクロモータ１５ａの軸が逆転した際、電子部品１６に電力が供給されないように制御する。

これにより、ゼンマイの復元力によって車輪軸１２からの回転力が入力される限り、直流マイクロモータ１５ａから直流リアクタンス１５ｂに電流が流れ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５ｃにより昇圧して電子部品１６に一定の電圧が印加され、各電子部品１６に電流が流れる。よって、車輪軸１２が回転している限り、電子部品１６が動作する。

このように、自走式玩具１０が前に向かって走っているときだけ、電子部品１６を作動させ、ブザーや音楽を流したり、ランプを点灯させたりすることができる。また、自走式玩具１０が停止する前に電子部品１６が作動を停止することはなく、自走式玩具１０が停止した後でも電子部品１６が作動したままということもない。

このように、本発明の実施形態では、プルバックによってゼンマイを巻き、ゼンマイの復元力で車輪軸１２を回転させ、その回転が複数のギア１４ａ、１４ｂ、１４ｃに伝達されて増速し、直流マイクロモータ１５ａに伝達される。車輪軸１２の回転速度が小さくても、直流モータは増速するので、エネルギー効率がよい。また、直流モータを高速回転させ、これにより生じる電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１５ｃやコンデンサ１７によって安定化させ、ＬＥＤ、電球などの発光素子１６ｂ、ブザー１６などのスピーカーＩＣ（駆動デバイス）１６ａに供給する。よって、さらにエネルギー効率がよい。

図３に示すような機能は図１においては、シャーシー２１に設けた複数の柱２１ａにトレー２４の脚２４ａを挿入し、そのトレー２４上にブザー１６ａを載せてブザーカバー２５をかぶせ、ブザーカバー２５の基材に立設した取付具２５ａに発光素子１６ｂをそれぞれ挿入するようにして組み立てられる。また、トレー２４上には樹脂製のボード２６が取り付けられる。ボード２６によって指でつかみやすくなる。

本発明の実施形態は図１に示すようなものだけでなく、図５に示すような形態であってもよい。図５に示す自走式玩具３０では、シャーシー２１の上に、車体３１が設置されるタイプであり、シャーシー２１には図１及び図２に示すように柱２１ａはなく、その代わりにカバー部材３２が取り付けられ、プレート３３上に各種部品が設けられる。また、車体３１にはフロントライト３６ｃ，３６ｄが取り付けられ、ライトカバープレート３４で覆われる。また車体３１のルーフには各種ライトとしてランプ３６ａやランプ３６ｂが配置される。その他の図１及び図２と同じ部材又は部分には同じ符号を付している。

１０，３０：自走式玩具
１１，１１ａ，１１ｂ：車輪
１２：車輪軸
１３：駆動部
１３ａ：プルバックギアボックス
１４：ギア
１４ａ：第１ギア
１４ｂ：第２ギア
１４ｃ：第３ギア
１５ｂ：直流リアクタンス
１５ｃ：ＤＣ／ＤＣコンバータ
１５ｄ：ショットキ―ダイオード
１５：電力変換部
１５ａ：直流マイクロモータ
１６：電子部品
１６ａ：ブザーＩＣ
１６ｂ：発光素子
１７：コンデンサ
２１：シャーシー
２１ａ：柱
２２：自由回転軸
２３ａ，２３ｂ：前輪
２４：トレー２４
２４ａ：脚
２５：ブザーカバー
２５ａ：取付具
２６：ボード
３１：車体
３２：カバー部材
３３：プレート
３４：ライトカバープレート
３６ｃ,３６ｄ：フロントライト
３６ａ，３６ｂ：ランプ

Claims (4)

1. 車輪を左右に取り付けた車輪軸と、
   車輪軸の逆回転によりゼンマイが巻かれ上記ゼンマイの復元力により上記車輪軸を回転させる駆動部と、
   上記駆動部による上記車輪軸の回転の比率を変換するギアと、
   上記ギアと噛み合い上記ゼンマイの復元力を電力に変換する電力変換部と、
   上記電力変換部からの電力供給により動作するブザー、発光素子等の電子部品と、
   を備え、
   上記車輪軸の逆回転で上記ゼンマイが巻かれ、上記ゼンマイの復元力により、上記車輪軸を回転させると同時にその車輪軸の回転が上記ギアに伝達されて上記電力変換部により上記電子部品に電力が供給される、自走式玩具。
2. 前記電力変換部は、前記ギアに噛み合う直流マイクロモータと、上記直流マイクロモータに接続される電流リアクタンスと、を備え、
   上記電流リアクタンスに上記直流マイクロモータからの出力電流が流れている間、上記電子部品に電力が供給される、
   請求項１に記載の自動式玩具。
3. 前記電力変換部は、さらに、前記電流リアクタンスに接続されるＤＣ／ＤＣコンバータを備え、上記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端に前記電子部品が接続される、請求項２に記載の自動式玩具。
4. 前記電力変換部の出力端には、前記電子部品に印加される電圧を一定に保つためのコンデンサが並列に接続されている、請求項１に記載の自動式玩具。