JP4109519B2 - 歯車固定機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定体上に回転自在に支持された回転体を駆動するために、回転体の回転中心周囲に設けられた内歯車に噛み合うように前記固定体の側に支持された平歯車を、軸方向で固定する歯車固定機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自走式玩具の一つであるリモコン戦車は、実際の車両と同様に、無端軌道方式で自走する車両部と、車両部の上に取り付けられた砲塔部とからなり、砲塔部はリアリティを高めるために手動或いは自動で旋回する構造が一般的である。また、車両部はシャーシにキャビネットを被せた構造が通常採用されている。
【０００３】
リモコン戦車の砲塔部を自動で旋回させるための回転機構としては、車両部上に砲塔部を回転自在に支持し、砲塔部の回転中心周囲に設けられた内歯車に、車両部の側に支持された平歯車を噛み合わせるものが、小型化、薄型化の点から有利である。また、平歯車としては、車両部のシャーシに設けられた支持軸に、先端側（砲塔部側）へ離脱可能に外嵌挿入され、然るべき機構で抜け止めされた構成が、組立性などの点から有利である。
【０００４】
そして、平歯車の抜け止め機構としては、平歯車に砲塔部の側から釘のようなピンを打ち込むものや、砲塔部の下面を利用するものが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
何れの抜け止め機構も、平歯車が載るシャーシやシャーシ側の支持軸と共同して、平歯車を軸方向で固定することができる。しかしながら、打ち込みピンを使用するものは、別部品が必要になるため、コストが増大する。また、砲塔部の下部に隙間が少ない場合、採用が困難である。
【０００６】
これに対し、砲塔部の下面を利用するものは、部品増加によるコストアップを回避でき、スペース的な制約も伴わないが、一方で回転ロスを生じる問題がある。即ち、平歯車は砲塔部の駆動歯車であるため、平歯車が回転中は砲塔部も回転している。このため、平歯車は回転しながら、回転中の砲塔部の下面に端面が面接触することになり、ここに大きな回転ロスを生じるのである。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みて創案されたものであり、その目的は、回転体を回転させるための内歯車に噛み合う平歯車を、部品の増加やスペース的な制約、更には問題となるような大きな回転ロスを伴うことなく、軸方向で確実に固定できる歯車固定機構を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するめに、本発明に係る歯車固定機構は、固定体上に回転自在に支持された回転体を駆動するために、回転体の回転中心周囲に設けられた内歯車に噛み合うように前記固定体の側に回転自在に支持された平歯車を、前記回転体の下面により抜け止めするにあたり、前記回転体の下面に対向する前記平歯車の端面に凸部を設けており、前記固定体は、シャーシにキャビネットを被せたボックス構造であり、前記平歯車は前記シャーシに支持されると共に、前記凸部が前記回転体に当接した状態で前記キャビネットとの間に隙間が生じるように配置されている。
【０００９】
本発明に係る歯車固定機構においては、回転体の回転中心周囲に設けられた内歯車に噛み合うように固定体の側に支持された平歯車が、回転体の下面により抜け止めされる。回転体の下面に対向する平歯車の端面に凸部が設けられているので、両者の接触面積が小さくなり、回転状態で両者が接触しても回転ロスは僅かとなる。
【００１０】
前記凸部としては、回転体下面との接触面積を低減できるように、平歯車の端面より断面積が小さいものであればよく、円柱状突起、錐状突起、表面が球面のドーム状突起等を挙げることができるが、なかでも球面状凸部が耐久性、摩擦軽減度等の点から好ましい。
【００１１】
前記平歯車は、固定体に立設された支持軸に回転自在に外嵌する構成、更には固定体上面の支持軸周囲に形成された座部に支承される構成が、組立が簡単で好ましい。
【００１２】
本発明に係る別の歯車固定機構は、固定体上に回転自在に支持されるリング体であり且つその内周面の一部に内歯車が設けられている回転体と、前記固定体上の回転体の内側に回転自在に支持されており且つ前記内歯車に噛み合う平歯車とを備えており、前記回転体は、その上側の開口の一部を塞ぐ板状体であり且つ前記平歯車の上面に対向する天板部を有しており、前記平歯車の上面には、当該平歯車の上方への抜けを防止する凸部が前記天板部の下面との間に空隙を有して設けられている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施形態に係る歯車固定機構を用いたリモコン戦車の斜視図、図２は同リモコン戦車の別の斜視図、図３は同リモコン戦車の更に別の斜視図、図４は同リモコン戦車の更に別の斜視図、図５は同リモコン戦車の縦断側面図、図６は同リモコン戦車における砲塔回転部の斜視図、図７は同回転部の固定側（車両部側）を示した斜視図、図８は同回転部の回転側（砲塔部側）を裏面側から示した斜視図、図９は同回転部に採用されている歯車固定機構を示すための破断斜視図、図１０は同歯車固定機構に用いられている平歯車の斜視図、図１１は同平歯車の立面図である。
【００１５】
本発明の実施形態に係る歯車固定機構は、リモコン式自走玩具の一種であるリモコン戦車の砲塔回転部に使用されている。このリモコン戦車は、赤外線を用いた遠隔操作により戦闘ゲームを行うものである。このリモコン戦車の概要を図１〜図５により簡単に説明する。
【００１６】
このリモコン戦車は、シャーシ１０にキャビネット２０を被せて構成された車両部Ａと、車両部Ａ上に取り付けられた砲塔部Ｂとからなる。ここで、車両部Ａは本発明における固定体であり、より直接的には、上記キャビネット２０が固定体となる。一方、砲塔部Ｂは、本発明における回転体であり、より直接的には、砲塔部Ｂを構成する後述の下ケース３０が回転体となる。
【００１７】
車両部Ａのシャーシ１０は、船形をした樹脂形成体である。シャーシ１０の両側には、両側１組の駆動輪１１ａ，１１ａが最後部に位置して取り付けられている。最後部の駆動輪１１ａと最前部の従動輪１１ｂとの間には、複数の大径従動輪１１ｃ・・が設けられており、これらにはゴム製の無端ベルト１２が掛け巻かれている。両側の無端ベルト１２，１２は、シャーシ１０の後部内に搭載された両側１組のモータ１３の回転を歯車を介して各側の駆動輪１１ａに伝達することにより、独立に周回駆動される。
【００１８】
シャーシ１０内には又、底板部１４の前部から中央部に沿って主基板１５が水平に固定されている。主基板１５の表面には電源スイッチとしてのスライドスイッチ１６と共に、他の各種電気・電子部品が実装されており、裏面にも各種の電気・電子部品が実装されている。スライドスイッチ１６は主基板１５の表面に操作部１６ｂを上方に向けて実装されているが、スライドスイッチ１６に組み合わされたキートップ１７により、シャーシ１０の裏面側で操作される。１７ｆはキートップ１７の操作部であり、シャーシ１０の裏面側に突出している。
【００１９】
シャーシ１０の裏面には又、充電用の端子部１８，１８が、底板部１４の両側部に位置して設けられている。端子部１８，１８は、シャーシ１０内の主基板１５と電気的に接続しており、図示されない充電器と接続されることにより、シャーシ１０内に搭載された電池を主基板１６を介して充電する。
【００２０】
キャビネット２０は、シャーシ１０を覆う下面開放の樹脂カバーであり、シャーシ１０とはネジ２２により連結固定される。キャビネット２０の中央部はほぼ水平な天板部２１である。天板部２１には、後述する砲塔部Ｂとの接続のために、垂直な軸部２３が上方に突出して設けられている。
【００２１】
砲塔部Ｂは、下ケース３０と、これに被せられる上ケース４０と、両ケース間に挟むようにして前部に取り付けられた砲身５０とを備えている。
【００２２】
下ケース３０の中央部には、前記軸部２３が挿入される垂直な貫通孔が設けられると共に、貫通孔周囲の筒状部３１を取り囲むように環状部３２が同心円状に設けられている。環状部３２の後半分内周面は内歯車３３である。そして、筒状部３１を軸部２３に外嵌し、軸部２３の上端面に樹脂ワッシャ２４をネジ２５で固定することにより、筒状部３１が軸方向で固定されて、下ケース３０がキャビネット２０に回転自在に連結されると共に、下ケース３０に所定の回転抵抗力が付与される。
【００２３】
後で詳しく説明するが、砲塔部Ｂは、車両部Ａに搭載された砲塔旋回用のモータで、下ケース３０の内歯車３３に噛み合う平歯車を駆動することにより、遠隔操作で旋回駆動される。
【００２４】
一方、上ケース４０には、遠隔操作のための赤外線受光部４１が設けられており、その奥には受光センサが配置されている。
【００２５】
砲塔部Ｂの前部には、赤外線発光部５１が砲身５０の側方に位置して設けられている。赤外線発光部５１は、下ケース３０と上ケース４０との間にあり、その奥には赤外線ランプが配置されている。赤外線ランプは砲撃操作に対応して動作する砲撃動作部であり、赤外線受光部４１の奥に配置された受光センサと共に、下ケース３０上の副基板３４に実装されている。副基板３４とシャーシ１０内の主基板１５とはリード線により電気的に接続されている。
【００２６】
このリモコン戦車の動作について簡単に説明すると、図示されないコントローラを操作すると、その操作に対応する赤外線信号がコントローラから発信される。この信号が砲塔部Ｂの赤外線受光部４１に受光されると、信号に対応する動作をリモコン戦車が実行する。具体的には、両側の無端ベルト１２，１２を独立に周回駆動して前進、後退、方向転換を行うと共に、砲撃操作に対応して赤外線発光部５１を動作させる。かかる操作で相手のリモコン戦車を追撃し砲撃する。
【００２７】
相手のリモコン戦車の砲撃を受けた場合、赤外線発光部５１から発せられた赤外線が赤外線受光部４１に受光される。砲撃を受けたリモコン戦車は、砲撃によるダメージを想定した動作として、例えば定位置で旋回を続ける。こうして、戦車による戦闘ゲームを行う。
【００２８】
以上が、本発明の実施形態に係る歯車固定機構を用いたリモコン戦車の概要である。以下に、このリモコン戦車に組み込まれている歯車固定機構を、図６〜図１１により詳細に説明する。
【００２９】
本発明の実施形態に係る歯車固定機構は、キャビネット２０上の砲塔部Ｂの回転部に使用されている。その回転部は、図６に示すように、砲塔部Ｂの下ケース３０をキャビネット２０上で両方向へ回転駆動する構成になっている。
【００３０】
詳細に説明すると、キャビネット２０の天板部２１には、図７に示すように、下ケース３０を支持する円形の水平座部２９が形成されている。水平座部２９の中心部分には、垂直な軸部２３が突設されている。軸部２３の後方には、下ケース３０の回転角度を規制する固定側ストッパー２６が突設されており、固定側ストッパー２６の更に後方には、下ケース３０を回転駆動するための平歯車１９の挿入孔２７が設けられている。一方、軸部２３の前方には、車両部Ａ内の主基板１５と砲塔部Ｂ内の副基板３４とを電気的に接続するリード線が通過する配線通過孔２８が設けられている。
【００３１】
軸部２３は、天板部２１のほぼ中央部分から上方へ突出した円柱体であり、その上端面中央部には、ネジ２５がねじ込まれるねじ孔２３ａが設けられている。固定側ストッパー２６は、両側へ等角度で広がる２本の半径線に挟まれた扇形の部材であり、平歯車１９の挿入孔２７もこれら２本の半径線の内側に位置している。
【００３２】
下ケース３０の底板部のほぼ中央部分には、図８に示すように、垂直な円筒形状の筒状部３１が、下ケース３０の回転中心部に位置して形成されている。筒状部３１の内側は、前記軸部２３が下方から回転自在に挿入される垂直な貫通孔３１ａである。そして、筒状部３１を軸部２３に外嵌し、軸部２３の端面に樹脂ワッシャ２４をネジ２５により固定することで、筒状部３１が軸方向で固定されて、下ケース３０がキャビネット２０に回転自在に連結されると共に、下ケース３０に所定の回転抵抗力が付与される（図６参照）。
【００３３】
筒状部３１の外側には、環状部３２が同心円状に設けられている。環状部３２は、水平座部２９の外周部上を摺動する回転ベース部である。環状部３２の内側には、筒状部３１の両側部から環状部３２へ達する両側一対の半径方向の壁部３５，３５が一体的に設けられている。壁部３５，３５は、下ケース３０の回転限界で固定側ストッパー２６に当接する回転側ストッパーである。環状部３２の回転側ストッパー３５，３５より後方部分は、前記平歯車１９が噛み合う弧状の内歯車３３である。内歯車３３と回転側ストッパー３５，３５に囲まれた半円部分には、天板部３６が設けられている。天板部３６は、後で詳しく説明するが、平歯車１９の抜け止め部材を兼ねている。この天板部３６の上面には、副基板３４を支持する複数本のピン３７が突設されており、環状部３２より外側の下ケース３０の表面には、上ケース４０を位置決めするための複数本のピン３８が突設されている。
【００３４】
一方、環状部３２の前半部と回転側ストッパー３５，３５に囲まれた半円形状の空間は、車両部Ａ内の主基板１５と砲塔部Ｂ内の副基板３４とを電気的に接続するリード線が通過する回転側の配線通過孔３９である。
【００３５】
下ケース３０を回転駆動する平歯車１９は、図９〜図１１に示すように、大歯車１９ａの上に小歯車１９ｂを連設した２段構造であり、下側の大歯車１９ａの下面中心部に設けられた芯穴１０ｃに、車両部Ａのシャーシ１０の上面に垂直に突設されたピン状の支持軸１０ａが挿入されることにより、径方向で位置決めされている。また、下面の芯穴周辺部が、支持軸周囲のシャーシ上面に形成された円形の水平座部１０ｂに載置されている。これにより、大歯車１９ａがキャビネット２０内に位置し、小歯車１９ｂがキャビネット２０の天板部２１に設けられた挿入孔２７から天板部２１上に突出して、天板部２１上の下ケース３０の内歯車３３に噛み合う状態に、平歯車１９は支承されている。
【００３６】
平歯車１９の砲塔側の端面である小歯車１９ｂの上面は、下ケース３０の天板部３６の下面に対向している。この上面の中央部には、球面状の凸部１９ｄが設けられている。凸部１９ｄは、僅かの隙間をあけて天板部３６の下面に対向している。これにより、平歯車１９は僅かのストロークで軸方向に移動可能である。一方、大歯車１９ａの外周部上面は、天板部２１の挿入孔２７の周辺部下面に対向しており、この間の距離は、凸部１９ｄから天板部３６の下面までの距離より大きく設定されている。これにより、凸部１９ｄが天板部３６の下面に当接した状態でも、大歯車１９ａの外周部上面は、天板部２１の挿入孔２７の周辺部下面に接触しない。
【００３７】
このように構成された砲塔回転部の機能は以下のとおりである。なお、砲塔回転部は、砲塔駆動用の平歯車１９の軸方向における固定に本実施形態に係る歯車固定機構を用いている。
【００３８】
車両部Ａのシャーシ１０に搭載された砲塔回転用モータの回転軸に平歯車が取り付けられており、これがキャビネット２０内で平歯車１９の大歯車１９ａに噛み合っている。これにより、平歯車１９が回転駆動され、その回転力が小歯車１９ｂに噛み合う下ケース３０の内歯車３３に伝達されることにより、下ケース３０がキャビネット２０上で両方向に回転する。
【００３９】
ここで、平歯車１９は、回転ロスを低減するために、軸方向で僅かに移動し得る状態に支持されている。平歯車１９が回転中に砲塔側へ移動したときは、砲塔側の端面である小歯車１９ｂの上面が、下ケース３０の天板部３６の下面に当接し、これにより平歯車１９が抜け止めされるが、その一方で回転部材同士が接触することになる。しかるに、一方の回転部材である小歯車１９ｂの上面には球面状の凸部１９ｄが設けられている。このため、両者の接触形態は点状接触となり、その結果、回転部材同士の接触による回転ロスは極めて僅かとなる。また、凸部１９ｄが天板部３６の下面に当接した状態でも、大歯車１９ａの外周部上面は、天板部２１の挿入孔２７の周辺部下面に接触しない。このため、回転ロスは更に小さく抑制される。
【００４０】
このように、本実施形態に係る歯車固定機構によると、平歯車１９の抜け止めに回転体である下ケース３０の下面の利用するので、部品点数の増大を回避でき、占有スペースの増大も回避できる。また、この抜け止めに伴って回転部材同士が接触することになるが、平歯車１９の側の接触面に球面状の凸部１９ｄを設けているので、この接触による回転ロスは軽微である。
【００４１】
下ケース３０はキャビネット２０上で両方向に回転するが、一方の方向へ回転した場合、回転方向に位置する一方の回転側ストッパー３５が後部の固定側ストッパー２６に当接するまで、その回転が継続される。他方の方向へ回転した場合、その回転方向に位置する他方の回転側ストッパー３５が後部の固定側ストッパー２６に当接するまで、その回転が継続される。かくして、下ケース３０の回転角度が両方向で均等に（９０度弱ずつに）規制される。
【００４２】
下ケース３０の配線通過孔３９は、環状部３２の前半部と回転側ストッパー３５，３５とに囲まれた半円形状の空間を利用して形成されている。このため、下ケース３０が両側へ限界位置まで回転した状態でも、キャビネット２０の配線通過孔２８と重なりが残る。このため、固定側の主基板１５と回転側の副基板３４とを電気的に接続するリード線が、下ケース３０の回転動作を妨害しない。また、上述した下ケース３０の回転角度規制によりリード線の捩れが防止される。
【００４３】
上記実施形態は、戦闘ゲーム用のリモコン戦車における砲塔回転部に本発明を適用したものであるが、その用途を限定するものではなく、他の自走式玩具などにおける回転部の歯車固定に広く適用可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明に係る歯車固定機構は、固定体上に回転自在に支持された回転体を駆動するために、回転体の回転中心周囲に設けられた内歯車に噛み合うように前記固定体の側に支持された平歯車を、前記回転体の下面により抜け止めするにあたり、前記平歯車の端面に凸部を設けたことにより、部品の増加やスペース的な制約、更には問題となるような大きな回転ロスを伴うことなく、その平歯車を軸方向で確実に固定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る薄型スライドスイッチ機構を用いたリモコン戦車の斜視図である。
【図２】同リモコン戦車の別の斜視図である。
【図３】同リモコン戦車の更に別の斜視図である。
【図４】同リモコン戦車の更に別の斜視図である。
【図５】同リモコン戦車の縦断側面図である。
【図６】同リモコン戦車における砲塔回転部の斜視図である。
【図７】同回転部の固定側（車両部側）を示した斜視図である。
【図８】同回転部の回転側（砲塔部側）を裏面側から示した斜視図である。
【図９】同回転部に採用されている歯車固定機構を示すための破断斜視図である。
【図１０】同歯車固定機構に用いられている平歯車の斜視図である。
【図１１】同平歯車の立面図である。
【符号の説明】
Ａ 車両部
Ｂ 砲塔部
１０ シャーシ
１０ａ 支持軸
１０ｂ 水平座部
１１ａ 駆動輪
１１ｂ，１１ｃ 従動輪
１２ 無端ベルト
１３ モータ
１４ シャーシ１０の底板部
１５ 主基板
１６ スライドスイッチ
１７ キートップ
１８ 端子部
１９ 平歯車
１９ａ 大歯車
１９ｂ 小歯車
１９ｃ 芯穴
１９ｄ 凸部
２０ キャビネット
２１ 天板部
２２ ネジ
２３ 軸部
２４ 樹脂ワッシャ
２５ ネジ
２６ 固定側ストッパー
２７ 平歯車の挿入孔
２８ 配線通過孔
２９ 水平座部
３０ 下ケース
３１ 筒状部
３２ 環状部
３３ 内歯車
３４ 副基板
３５ 回転側ストッパー
３６ 天板部
３７，３８ ピン
３９ 配線通過孔
４０ 上ケース
４１ 赤外線受光部
５０ 砲身
５１ 赤外線発光部

Claims (5)

1. 固定体上に回転自在に支持された回転体を駆動するために、回転体の回転中心周囲に設けられた内歯車に噛み合うように前記固定体の側に回転自在に支持された平歯車を、前記回転体の下面により抜け止めするにあたり、前記回転体の下面に対向する前記平歯車の端面に凸部を設けており、
   前記固定体は、シャーシにキャビネットを被せたボックス構造であり、前記平歯車は前記シャーシに支持されると共に、前記凸部が前記回転体に当接した状態で前記キャビネットとの間に隙間が生じるように配置されていることを特徴とする歯車固定機構。
2. 前記凸部は、球面状凸部である請求項１に記載の歯車固定機構。
3. 前記平歯車は、前記固定体に垂直に立設された支持軸に外嵌挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の歯車固定機構。
4. 前記平歯車は、前記固定体上面の支持軸周囲に形成された座部に支承されていることを特徴とする請求項３に記載の歯車固定機構。
5. 固定体上に回転自在に支持されるリング体であり且つその内周面の一部に内歯車が設けられている回転体と、
   前記固定体上の回転体の内側に回転自在に支持されており且つ前記内歯車に噛み合う平歯車とを備えており、
   前記回転体は、その上側の開口の一部を塞ぐ板状体であり且つ前記平歯車の上面に対向する天板部を有しており、
   前記平歯車の上面には、当該平歯車の上方への抜けを防止する凸部が前記天板部の下面との間に空隙を有して設けられていることを特徴とする歯車固定機構。

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