JP3195580B2 - ゼンマイユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンスタントバネ
を駆動源としたゼンマイユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータの代わりにゼンマイの巻き
戻り力を利用した玩具、特に走行玩具はユニットを小型
化することができる点から、ゼンマイユニットを駆動力
として搭載することはよく知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、小型化
を優先する為ユニット自体の大きさに制約があり、その
為走行玩具の場合走行距離が短くなり、走行路等を走行
させてもモータを駆動源とした走行玩具のように周回さ
せて遊ぶことができないため、走行距離を伸ばすことが
要求されている。その為、コンスタントバネを利用する
ことが考えられるが、このバネを使用した場合ゼンマイ
を巻いた主ドラムの他に巻き取り主ドラムを必要とし小
型化を図ることは難しかった。

【０００４】本発明は上記問題点を解消し、コンスタン
トバネを使ったゼンマイユニットでありながらユニット
の小型化を図ることができるとともに、コンスタントバ
ネを最大限有効に作用させることができるゼンマイユニ
ットを提供することをその課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明に係るゼンマイユニットは、駆動軸を逆回転
させることによって、該駆動軸に連係する主歯車を介し
て、主ドラムに巻装されているコンスタントバネを、該
主ドラムの軸に平行に配置された巻取ドラムに巻き取
り、該巻取ドラムに巻き取られたコンスタントバネの巻
き戻り力によって上記主歯車を介して上記駆動軸を正回
転させるゼンマイユニットにおいて、上記主歯車には上
記巻取ドラムの回転量を制限するリミッタを設け、該リ
ミッタを互いに噛合する２つのリミット歯車で構成し、
第１のリミット歯車を前記主歯車に連係させ、該第１の
リミット歯車の歯数と第２のリミット歯車の歯数との間
には少なくとも１つの差を形成するとともに、両リミッ
ト歯車の側面にはそれぞれ係合突部を形成し、上記２つ
のリミット歯車が所定量回転すると係合突部同士が突き
当たり、上記主歯車の回転が阻止することにより、前記
巻取ドラムが主ドラムに巻かれているコンスタントバネ
を総て巻き取ることなく停止することが好ましい。

【０００６】 そして、前記第２のリミット歯車を前記第
１のリミット歯車に噛合させる際、所定の関係で噛合さ
せることができるように、第２のリミット歯車を支持す
る支軸の端部には１つのキーを形成し、上記第２のリミ
ット歯車には上記キーに係合する少なくとも１つのキー
溝を形成するとともに、噛合後は上記キーとキー溝との
係合が外れ、第２のリミット歯車がキーに邪魔されるこ
となく回転できることが好ましい。

【０００７】 また、前記主歯車には、前記駆動軸を逆回
転させた時に上記駆動軸の回転を主歯車に伝達して上記
巻取ドラムを逆転させてコンスタントバネを巻き取らせ
る第１の遊星歯車と、上記コンスタントバネの巻き戻り
時には上記主歯車の回転を駆動歯車と調速装置に伝達
し、上記駆動軸を一定の速度で正回転させる第２の遊星
歯車とを連係させてもよい。

【０００８】 さらに、前記第１の遊星歯車はユニット本
体に回動可能に軸支されたレバーに片支持されていても
よい。

【０００９】 なお、前記駆動軸には、前記駆動歯車の回
転が阻止された時、駆動軸と駆動歯車との連係を開放す
るクラッチが設けられ、上記駆動軸を強制的に回転させ
ても駆動歯車が回転しないようにすることが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１（ａ）（ｂ）は、本発明に係
るゼンマイユニットＡを適用した走行玩具１を示し、こ
の走行玩具１は、図１（ａ）に示すように、車輪を床な
どに接触したまま後退させて駆動車輪２を逆転させる所
謂プルバック操作をすると、上記ゼンマイユニットＡに
配置されたコンスタントバネが巻き上げられ、図１
（ｂ）に示すように、手を離すとコンスタントバネの巻
き戻り力で上記駆動車輪２が正転してコンストンバネが
巻き戻るまで前進するように構成されているものであ
る。

【００１１】 ゼンマイユニットＡは、駆動車輪２を逆回
転させてコンスタントバネ１０を巻き上げ、このコンス
タントバネ１０の巻き戻り力で上記駆動車輪２を正回転
させるもので、図２に示すように、両端に駆動車輪２、
２が固定された駆動軸１１には駆動歯車１２が設けら
れ、この駆動歯車１２には第２の駆動歯車１３が噛合
し、この第２の駆動歯車１３には第３の駆動歯車１４が
一体に形成されている。この第３の駆動歯車１４にはフ
レーム１７ａに形成された支持軸１６に回動可能に軸支
されたレバー１５の先端に片支持された第１の遊星歯車
１８が噛合し、この第１の遊星歯車１８は駆動車輪２を
逆回転させて、図３（ａ）に示すように、駆動軸１１
（駆動歯車１２）を矢印ａの方向に逆回転させた時、第
３の駆動歯車１４が右回転し遊星歯車１８を左回転させ
てレバー１５を矢印ｂの方向に回動し、遊星歯車１８が
主歯車２０に噛合するので、この主歯車２０と同一軸上
に固定された巻取ドラム２１を矢印ｃの方向に回転さ
せ、主ドラム２２に巻装されたコンスタントバネ１０を
主ドラム２２の巻かれた方向と異なる方向に反り返って
巻き取るように構成されている。

【００１２】 一方、主歯車２０に一体に形成された歯車
２５には第２の遊星歯車２６と一体の歯車２６ａが常時
噛合し、コンスタントバネ１０の巻き戻り力で主歯車２
０が左回転した時、図３（ｂ）に示すように、第２の遊
星歯車２６が第２の駆動歯車１３に噛合するようにフレ
ーム１７に形成された長穴２７に軸支されている。この
第２の遊星歯車２６が左回転すると第２の駆動歯車１３
は逆回転し、第１の遊星歯車１８が主歯車２０から外れ
る。第２の駆動歯車１３と一体の第３の駆動歯車１４に
は駆動歯車１２が噛合しているので駆動軸１１は正回転
し、駆動車輪２が正回転するように構成されている。

【００１３】 そして、上記第２の遊星歯車２６には中間
歯車２８を経由して調速装置Ｂが連係している。この調
速装置Ｂはガンギ車３０と中間フレーム３２に支軸３３
で軸支されたアンクル３１とで構成され、このガンギ車
３０がアンクル３１によって１歯ずつ間欠的に規則正し
く回転させられ、第２の遊星歯車２６を介して主歯車２
０の回転がセーブされコンスタントバネ１０をゆっくり
巻き戻すことにより駆動車輪２を定速で、しかも、長時
間回転することができるように構成されている。

【００１４】 ところで、駆動車輪２を逆回転させて、主
歯車２０を介してコンスタントバネ１０を巻取ドラム２
１に巻き取る際、巻取ドラム２１が所定の回転以上に回
転しないようにするリミッタＣが上記主歯車２０に連係
している。

【００１５】 リミッタＣは、第１のリミット歯車３５と
第２のリミット歯車３６とで構成され、第１のリミット
歯車３５は主歯車２０と一体に形成され、一部の歯の側
面には係合突部３７が側方に突出して形成されている。
図４（ａ）（ｂ）に示すように、第２のリミット歯車３
６は常に第１のリミット歯車３５に噛合するとともに、
第２のリミット歯車３６の歯数は第１のリミット歯車３
５の歯数より１つ少なく形成され（本発明では、第１の
リミット歯車３５の歯数は１６、第２のリミット歯車３
６の歯数は１５）、一部の歯の側面には係合突部３８が
側方に突出して形成され、図４（ｂ）に示すように、主
歯車２０が巻取ドラムがコンスタントバネを巻取る方向
に回転し、第２のリミット歯車３６が所定の回転（１５
回転）すると、係合突部３７と係合突部３８とが突き当
たって、同一方向にはそれ以上回転できないようにロッ
クされてしまう。つまり、巻取ドラムが１５回転すると
コンスタントバネの巻き取りが停止するように構成され
ているものである。

【００１６】 このことにより、図５（ａ）に示すよう
に、主ドラム２２にコンスタントバネ１０が巻装されて
いる状態でプルバック操作をし、図５（ｂ）に示すよう
に、リミッタＣが作動して巻取ドラム２１が停止した時
には主ドラム２２にはコンスタントバネが３巻程度残さ
れ、巻取ドラム２１に全て巻き取られるようなことがな
い。もしも、全て巻取ドラム２１に巻き取られてしまう
と、図５（ｃ）に示すように、コンスタントバネ１０が
突っ張って、安定した状態になり自動的に巻き戻らなく
なってしまうトラブルが発生してしまう。しかし、リミ
ッタによって主ドラムに所定の量を巻き残すことによ
り、コンスタントバネは自動的に巻き戻ることができ
る。

【００１７】 なお、図６（ａ）に示すように、第２のリ
ミット歯車３６を支持する支軸４５の上部周面の一部に
は、キー４６が径方向に突出して形成され、第２のリミ
ット歯車３６には、このキー４６に符合するキー溝４７
が形成されている。このことにより、第２のリミット歯
車３６を組み付ける時には、キー溝４７をキー４６に合
わせた状態で第１のリミット歯車３５に噛合させること
により、第１のリミット歯車３５の係合突部３７と、第
２のリミット歯車３６の係合突部３８との位置関係を簡
単に特定することができ、組立を容易にすることができ
る。しかも、キー４６が支軸４５の上部のみに形成され
ているので、図６（ｂ）に示すように、第１のリミット
歯車３５に第２のリミット歯車３６を噛合させ、組立が
完了した状態では、キー４６とキー溝４７との噛み合い
は外れ、第２のリミット歯車３６はキーに邪魔されるこ
となくスムーズに回転することができる。なお、符号４
８は支軸４５に嵌め合わせるカラーで、このカラー４８
を支軸に嵌め合わせた状態で、このカラー４８を螺子４
９で支軸４５に固定することにより、第２のリミット歯
車３６の軸方向の位置が安定し、第２のリミット歯車３
６の回転中にキー４６とキー溝４７とが係り合い、第２
のリミット歯車３６の回転が阻害されることはない（図
６（ｃ）参照）。

【００１８】 そして、図７に示すように、第２のリミッ
ト歯車３６に複数のキー溝４７を形成した場合には、支
軸４５に嵌める時にキー４６との対応位置を変えること
により第１のリミット歯車との噛み合わせ位置を変える
ことができ、第２のリミット歯車の回転量を変えること
ができる。このことにより、巻取ドラムがコンスタント
バネの巻上量を変えることができ、駆動軸の回転量を変
えることができる。

【００１９】 上述のゼンマイユニットでは、プルバック
操作時には第１の遊星歯車が主歯車に噛合し、コンスタ
ントバネを巻取ドラムに巻き上げ、コンスタントバネの
巻き戻り時には第１の遊星歯車との噛み合いが外れ、第
２の遊星歯車が調速装置によってコンスタントバネの巻
き戻りをセーブして駆動歯車を定速で回転させ、この駆
動歯車を介して駆動車輪を順方向に一定速度で回転（正
回転）させることができる。そして、第１の遊星歯車を
レバーを介して片支持にしたので、第１の遊星歯車の軸
を支持する為のフレームを新たに追加する必要がなくな
り、省スペースを図ることができ、ユニット全体の小型
化を図ることができる。

【００２０】 しかも、巻取ドラムにコンスタントバネを
巻き取る際、リミッタで巻き取り量を制限し、主ドラム
側に所定の巻量を残し、巻取ドラムに完全に巻き取られ
ることのないようにしたので、コンスタントバネの巻き
戻りができないトラブルを回避でき、常に正常な状態で
コンスタントバネを作用させることができる。

【００２１】 なお、上記主歯車がリミッタＣによって回
転を阻止された時、上記駆動軸の回転を上記主歯車から
開放するクラッチＤを設けてもよい。このクラッチＤ
は、図８に示すように、フレーム１７ａの内側の駆動軸
１１に固定されたカラー４０と、駆動歯車１２と、この
駆動歯車１２とフレーム１７ｂの内側の駆動軸１１に固
定されたカラー４１との間に配置されたスプリング４４
とで構成され、カラー４０の側面には係合突部４２が形
成され、この係合突部４２に係合する係合凹部４３が形
成された駆動歯車１２が上記駆動軸１１にフリーに設け
られている。この駆動歯車１２はカラー４１との間に配
置されたスプリング４４で常にカラー４０に圧接するよ
うに付勢され、プルバック時には駆動軸１１の回転をカ
ラー４０を介して駆動歯車１２に伝達し、リミッタＣが
作動して第２の駆動歯車１３の回転が阻止された場合
は、駆動歯車１２の回転は阻止されるが、駆動軸１１が
回転しても駆動歯車１２が回転できない時は、スプリン
グ４４が収縮して駆動軸１１と駆動歯車１２との係合が
外れ、駆動軸１１が空転するように構成されている。

【００２２】 上述のクラッチＤを設けたゼンマイユニッ
トでは、巻取ドラム２１が所定量回転すると、リミッタ
Ｃによりその回転が阻止されるが、駆動車輪２を強制的
に回転させて駆動軸１１を回転させてもスプリング４４
が収縮して係合突部４２と係合凹部４３の噛み合いが外
れ駆動歯車以降における全ての歯車の損傷を防止するこ
とができる。また、駆動軸１１が空転する時は係合突部
４２と係合凹部４３とが係脱を繰り返してクリック音を
発生するので、コンスタントバネ１０が充分巻き上げら
れたことを音で知らせることができる。

【００２３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、巻取ドラムの
回転量をリミッタで制限し、コンスタントバネ全量を巻
取ドラムが巻き取らないようにしたので、コンスタント
バネの巻き戻り不良が発生することがない。

【００２４】 しかも、２つのリミット歯車の歯数によ
って、巻取ドラムの回転量を設定できるので、歯車の選
択・交換によりコンスタントバネの長さに容易に対応す
ることができる。

【００２５】 請求項２の発明によれば、第１のリミット
歯車と第２のリミット歯車の噛み合わせを機械的に判断
して組み付けることができ、組立工程における生産性の
向上を図ることができる。

【００２６】請求項３の発明によれば、コンスタントバ
ネの巻き上げ時には調速装置を介することなく一気に巻
き上げることができ、コンスタントバネの巻き戻り時に
は調速装置が働いて、一気に巻き戻るようなことがな
く、ゆっくり時間をかけて巻き戻すことができるので、
走行玩具を一定の速度で長時間走行させることができ
る。

【００２７】請求項４の発明によれば、遊星歯車をレバ
ーに片支持にしたので、遊星歯車の 軸を支持するフレー
ムを必要とせず、省スペースが図れユニットボックスの
小型化を実現することができる。

【００２８】請求項５の発明によれば、巻取ドラムの回
転量がリミッタによって制限されたにもかかわらず、駆
動軸が強制的に回された場合でも駆動軸と駆動歯車との
連係を開放することができるので、無理に駆動軸（駆動
車輪）を回転させてもユニットボックスを構成する歯車
の損傷を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）は本発明に係るゼンマイユニット
を適用した走行玩具の使用状態を示す斜視図

【図２】上記ゼンマイユニットの分解斜視図

【図３】（ａ）（ｂ）は上記ゼンマイユニットの作動状
態を説明する内部構成図

【図４】（ａ）（ｂ）はリミッタの作動状態を示す側面
図

【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は巻取ドラムがコンスタン
トバネを巻き取る状態を示すゼンマイユニットの要部断
面図

【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）はリミッタの構成を示す斜
視図

【図７】リミッタの他の例を示す正面図

【図８】クラッチの構成を示す要部断面図

【符号の説明】

１０ コンスタントバネ １１ 駆動軸 １５ レバー １８ 第１の遊星歯車 ２０ 主歯車 ２１ 巻取ドラム ２２ 主ドラム ２６ 第２の遊星歯車 ３５、３６ リミット歯車 ３７、３８ 係合突部 Ａ ゼンマイユニット Ｂ 調速装置 Ｃ リミッタ Ｄ クラッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A63H 1/00 - 37/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主ドラムに巻装されているコンスタント
   バネを、該主ドラムの軸に平行に配置された巻取ドラム
   に巻き取り、該巻取ドラムに巻き取られたコンスタント
   バネの巻き戻り力によって駆動軸を回転させるゼンマイ
   ユニットにおいて、 上記巻取ドラムにはコンスタントバネの巻き取り量を制
   限するリミッタを設け、該リミッタを互いに噛合する２
   つのリミット歯車で構成し、第１のリミット歯車を前記
   巻取ドラムに連係させ、第１のリミット歯車の歯数と第
   ２のリミット歯車の歯数との間には少なくとも１つの差
   を形成するとともに、各リミット歯車の側面にはそれぞ
   れ係合突部を形成し、２つのリミット歯車が所定量回転
   すると係合突部同士が突き当たり、上記巻取ドラムによ
   るコンスタントバネの巻取りを停止させることを特徴と
   するゼンマイユニット。
2. 【請求項２】 前記第２のリミット歯車を支持する支軸
   にはキーを形成し、第２のリミット歯車には上記キーに
   係合する少なくとも１つのキー溝を形成するとともに、
   上記第２のリミット歯車を第１のリミット歯車に噛合さ
   せた後は、上記キーとキー溝との係合が外れる請求項１
   記載のゼンマイユニット。
3. 【請求項３】 前記巻取ドラムには主歯車を設け、前記
   駆動軸を逆回転させた時に上記駆動軸の回転を主歯車に
   伝達して上記巻取ドラムを逆転させてコンスタントバネ
   を巻き取らせる第１の遊星歯車と、上記コンスタントバ
   ネの巻き戻り時には上記巻取ドラムの回転を駆動歯車と
   調速装置とに伝達し、上記駆動軸を一定の速度で正回転
   させる第２の遊星歯車とを連係させる請求項１記載のゼ
   ンマイユニット。
4. 【請求項４】 前記第１の遊星歯車はユニット本体に回
   動可能に軸支されたレバーに片支持されている請求項３
   記載のゼンマイユニット。
5. 【請求項５】 前記駆動軸には、前記駆動歯車の回転が
   阻止された時、駆動軸と駆動歯車との連係を開放するク
   ラッチが設けられている請求項３記載のゼンマイユニッ
   ト。