JP4399616B2 - ２スピードゼンマイ式駆動ユニット - Google Patents

Description

本発明は、ゼンマイ（渦巻ばね）を動力源として回転を出力する駆動ユニットに関する。更に詳述すると、本発明は、回転速度の異なる２種類の回転を自動的に切り替えて出力可能とする２スピードゼンマイ式駆動ユニットに関する。

従来の２スピードゼンマイ式駆動ユニットとして、図１１及び図１２に示すような、ゼンマイ（図示省略）を取り付けた駆動軸１０４と出力軸１０５との間に介在される歯車機構１０２と、歯車機構１０２に接続されたときに該歯車機構１０２の回転を制動して一定速度の回転とする定速機構１０３と、該定速機構１０３を駆動軸１０４の回転に伴って一定時間経過後に歯車機構１０２から切離す切替部材１０６とを備え、定速機構１０３を接続した緩やかな定速回転と歯車機構１０２を自由に回転させる高速回転との２種類の回転を出力するようにしたものが提案されている。

この駆動ユニットにおいて、歯車機構１０２は、駆動軸１０４と一体の巻上げ用ピニオン１０７及び駆動ギア（通常、１番ギアと呼ばれる）１０８と、出力軸１０５に固定されている従動ピニオン１１４と、該ピニオン１１４に噛合する３番ギア（中間ギア１１０，１１１）と、この中間ギア１１０とゼンマイ巻上げ時にのみ噛合するギア１１３と、巻上げ用ピニオン１０７に回転を伝達するかけ上りギア１０９と、駆動ギア１０８とゼンマイ解放時にのみ噛合し中間ギア１１１に回転を伝達する２番ギア（走行用かけ上がりギア１１２，１１３）とから構成されている。ここで、走行用かけ上がりギア１１２，１１３及び巻上げ用かけ上がりギア１０９は、相手側ギアの回転方向によって噛み合ったり離れて空回りするギアであり、ギアボックスに夫々設けられている円弧状の長孔１３６，１３７に収容されて移動自在に支持されている。

他方、定速機構１０３は、がんぎ車１１８とこのがんぎ車１１８の歯に両端の爪１１９ａが交互に接触することによって軸１２２を中心に揺振するアンクル部材１１９とから構成され、がんぎ車１１８と同軸上のピニオン１２０を中間ギア１１０と定速走行用切替ギア１１６，１１７を介して接続させることによって、３番の中間ギア１１０から回転をとるようにしている。このとき、切替ギア１１６，１１７は、中間ギア１１０と同一軸心でかつ切替部材１０６の移動軌跡と交わると共に切替部材１０６によって押される方向に延びる長孔１２３内を移動することによって歯車機構１０２と定速機構１０３との切離しあるいは接続を図るように設けられている。切替ギア１１６，１１７は、図１１において、中間ギア１１０が時計回転方向に回転するときに中間ギア１１０及びピニオン１２０に噛み合い、反時計回転方向に回転するとき（ゼンマイを巻上げるとき）にピニオン１２０から切り離され押し出されて空回りする。

切替部材１０６は、駆動ギア１０８と一体の切替部材駆動用ピニオン１２９と噛合する内歯１３８を備える鎌形（１／４円）を成し、ギアボックスの隅（図１２において左隅）に配置されているピン１１５を中心に、切替部材駆動用ピニオン１２９と噛合する範囲において揺動するように設けられている。この切替部材１０６は、その先端の保持面１４０を切替ギア１１６，１１７のシャフト部分１２４に当接させて、これを押してピニオン１２０から切替ギア１１６，１１７を切離しかつその状態を保持するように設けられている。そして、走行回転中に依然としてギア１１０の回転によって元の位置に戻ろうとするギア１１６，１１７の動きを阻止して、走行回転中に定速機構と繋がるのを防ぐようにしている。また、巻き上げ時には、ギア１１０と定速機構１０３との接続を重力とギア１１０の回転（図上、反時計回転方向）を利用して切替ギア１１６，１１７を長孔１２３内を下に移動させることによって自動的に切り離すようにしている。

このように構成された２スピードゼンマイ式駆動ユニットによると、ゼンマイを解き放ち回転を出力する際には、歯車機構１０２と定速機構１０３が切替ギア１１６，１１７を介して噛み合い、定速機構１０３によって歯車機構１０２の回転が制動されて一定速度で緩やかな回転が出力される（スロー回転）。そして、切替部材１０６が移動端にまで達すると、その端部で切替ギア１１６，１１７を押してがんぎ車１１８から切り離し、定速機構１０３を歯車機構１０２から切り離して歯車機構１０２をフリー回転（高速回転）させる。

特開２０００−１２６４７３号

しかしながら、この従来の駆動ユニットでは、切替部材駆動用ピニオン１２９と噛合する範囲において軸１１５を中心に揺動する切替部材１０６の先端の保持面１４０で切替ギア１１６，１１７のシャフト部分を押し下げてピニオン１２０と切替ギア１１６，１１７とを切離しかつその状態を保持し、尚かつ走行回転中にギア１１０の回転によって元の位置に戻ろうとする切替ギア１１６，１１７の動きを阻止して走行回転中に定速機構１０３と走行用歯車機構１０２とが繋がるのを防ぐようにしているので、走行回転スタート時には定速機構１０３のがんぎ車１１８から切り離されている切替ギア１１６，１１７を重力に逆らってギア１１０の回転によって起こる長孔１２３内でのかけ上がり運動だけでがんぎ車１１８と噛み合わせなければならず、走行モードの歯車機構１０２と定速機構１０３とが噛み合うまでのタイムラグが生じ、その分だけクイック走行する（スロースタートできない）問題を有している。

また、巻き上げ時にはギア１１０と定速機構１０３との接続を重力とギア１１０の回転（図上、反時計回転方向）を利用して切替ギア１１６，１１７を下に移動させて自動的に切り離し、走行時には軸１１５を中心に揺動する切替部材１０６の先端の保持面１４０で切替ギア１１６，１１７のシャフト部分を押し下げてピニオン１２０と切替ギア１１６，１１７とを切離しかつその状態を保持する構造としているので、切替部材１０６の揺動軌跡の内側にガンギ車（星ギアとも呼ばれる）１２０とアンクル部材１１９とを配置せざるを得ない。このため、ギア１１８，１２０及びアンクル部材１１９はスペース上小さくせざるを得ないので、その分だけ歯丈を小さくしなければならず、がんぎ車１１８とアンクル部材１１９との噛み合いが浅くなって量産時のばらつきや成形収縮で外れ易い噛み合い状態となり、製造が難しい問題を有してる。更に使っているうちに歯の摩耗が進んで益々噛み合いが不安定あるいは甘くなり、スロー走行とクイック走行の切替が次第に不明瞭になってくる問題を有している。

そこで、本発明は、スタート直後における走行モードの歯車機構と定速機構との接続のタイムラグが少なく、安定的にスロースタートが可能な２スピードゼンマイ式駆動ユニットを提供することを目的としている。また、本発明は、定速機構が外れ難い噛み合い状態を実現できる２スピードゼンマイ式駆動ユニットを提供することを目的としている。更に、本発明は、使っているうちにスロー走行とクイック走行の切替が不明瞭となる問題のない２スピードゼンマイ式駆動ユニットを提供することを目的としている。

かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ゼンマイを駆動源にすると共に走行時と巻上げ時とで構成ギアを一部切り替えてギア比を切り替える歯車機構と、走行時の歯車機構の回転を制動して定速回転させる定速機構と、該定速機構と歯車機構とを接続する定速走行用スイッチングギアと、駆動軸からの回転を受けて回転する切替部材駆動用ピニオンと、切替部材駆動用ピニオンと一定範囲で噛合して駆動軸の回転に伴って往復動し走行時の移動ストローク端において定速走行用スイッチングギアに当接し該定速走行用スイッチングギアを定速機構から切離す切替部材とを備え、巻上げ時には出力軸から入力される回転を巻上げ用スイッチングギアを含む歯車機構を介して駆動軸に伝達し、走行時にはゼンマイの力で回転する駆動軸の回転を走行用スイッチングギアを含む歯車機構を介して出力軸に伝達すると共に走行開始時から切替部材で定速走行用スイッチングギアが定速機構から切り離されるまでは一定速度で走行させる２スピードゼンマイ式駆動ユニットにおいて、歯車機構の中の定速走行用スイッチングギアが回転を得る相手側ギアを駆動軸と出力軸との間に配置すると共に、ギアボックスの天井近傍に該天井に沿って前後方向に往復直線移動可能に切替部材を備え、かつ歯車機構の相手側ギアと切替部材との間に定速走行用スイッチングギアを配置すると共に出力軸の上方に定速機構を配置し、定速走行用スイッチングギアは歯車機構の中の定速走行用スイッチングギアが回転を得る相手側ギアの周りを公転しかつ走行回転時には相手側ギアの回転により生じる公転しようとする力と重力とで定速機構と噛み合う方向に移動可能に支持され、走行回転開始と同時に直線移動する切替部材によって定速走行用スイッチングギアが重力と公転力に逆らって定速機構のギアから切り離されるようにしている。

したがって、歯車機構への定速機構の接続は、定速走行用スイッチングギアに加わる重力と歯車機構の相手側ギアとの噛合によって発生する相手側ギアの周りを公転しようとする力とが相まって、定速機構側へタイムラグなしにスムーズに移動するため速やかに行われる。また、歯車機構からの定速機構の切り離しは、定速走行用スイッチングギアが切替部材によって重力並びに相手側ギアの周りを公転しようとする力に逆らって定速機構から切り離されることによってスムーズに行われる。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のスピードゼンマイ式駆動ユニットにおいて、定速機構をがんぎ車とアンクル部材で構成し、定速走行用スイッチングギアと噛合する歯車機構の相手側ギアの周りに定速走行用スイッチングギアと共に配置するようにしている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のスピードゼンマイ式駆動ユニットにおいて、切替部材が、その両ストローク端においてそれぞれギアボックス側に設けられた樹脂バネと当接し、樹脂バネの力で切替部材駆動用ピニオンに向けて常時付勢されるようにしている。

さらに、請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載のスピードゼンマイ式駆動ユニットにおいて、切替部材駆動用ピニオンを駆動軸の巻き上げ用ピニオンと噛合させて駆動軸から離して設けるようにしたものである。

しかして、本発明の２スピードゼンマイ式駆動ユニットによると、定速走行用スイッチングギアによる切替を重力と巻き上げ歯車機構のギア回転に伴う公転しようとする力とを利用してギアを移動させるようにしているので、タイムラグなしに歯車機構と定速歯車機構との接続をスムーズに図ることができ、走行開示時から定速回転による緩やかな速度での走行を可能とする。また、出力軸の上方のスペースに配置される定速機構を構成するがんぎ車とアンクル部材とは、スペース上の制約がなく、歯車を大きく成形して歯丈を長くできるので、量産時のばらつきや成形収縮の影響が少なく外れ難い噛み合い状態となることから、製造が容易になると共に、使っているうちに歯の摩耗が進んで噛み合いが不安定あるいは甘くなり、スロー走行とクイック走行の切替が不明瞭になってくるという問題もない。

以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
図１〜図１０に、本発明の２スピードゼンマイ式駆動ユニットの一実施形態を示す。この駆動ユニットは、ゼンマイ１を駆動源としこのゼンマイ１の力で回転させる駆動軸４の回転を歯車機構２を介して出力軸５側に伝達する構成であって、走行時と巻上げ時とで構成ギアを一部切り替えてギア比を切り替える歯車機構２と、走行時の歯車機構２の回転を制動して定速回転させる定速機構３と、該定速機構３と歯車機構２とを接続する定速走行用スイッチングギア１６，１７と、駆動軸４からの回転を受けて回転する切替部材駆動用ピニオン２９と、切替部材駆動用ピニオン２９と一定範囲で噛合して駆動軸４の回転に伴って往復動し走行時の移動ストローク端において定速走行用スイッチングギア１６，１７に当接し該定速走行用スイッチングギア１６，１７を定速機構３から切離す切替部材６とを備え、巻上げ時には出力軸４から入力される回転を巻上げ用スイッチングギア９を含む歯車機構２を介して駆動軸４に伝達し、走行時にはゼンマイ１の力で回転する駆動軸４の回転を走行用スイッチングギア１２，１３を含む歯車機構２を介して出力軸５に伝達すると共に走行開始時から定速走行用スイッチングギア１６，１７が定速機構３から切替部材６によって切り離されるまでは一定速度で走行させ、定速機構３を接続した緩やかな定速回転（スロー走行）と歯車機構２を自由に回転させる高速回転（クイック走行）との２種類の回転を出力するようにしている。

歯車機構２は、ゼンマイ１が装着された駆動軸４と一体的に回転する巻上げ用ピニオン７及び駆動ギア８と、出力軸５に固定されている従動ピニオン１４と、該ピニオン１４に噛合する３番ギア（定速走行用スイッチングギア１６，１７と噛合する歯車機構２の相手側ギアとなる中間ギア１０，１１）と、この中間ギア１０とゼンマイ巻上げ時にのみ噛合するギア１３と、巻上げ用ピニオン７に回転を伝達する巻上げ用スイッチングギア９と、駆動ギア８とゼンマイ解放時にのみ噛合し中間ギア１１に回転を伝達する走行用スイッチングギア１２，１３とから構成されている。この歯車装置２は、ゼンマイ１を巻上げる時には、出力軸５→従動ピニオン１４→中間ギア１０→巻上げ用スイッチングギア９→巻上げ用ピニオン７→駆動軸４→ゼンマイ１へと回転を伝える巻上げ用ギア列を構成する。また、ゼンマイ１を解き放つ場合には、ゼンマイ１→駆動軸４→駆動ギア８→走行用スイッチングギア１３→走行用スイッチングギア１２→中間ギア１１→中間ギア１０→従動ピニオン１４→出力軸５へと回転を伝える走行用ギア列を構成する。

ここで、ギアは走行回転時に駆動軸４に近い方から１番ギア、２番ギア、３番ギアと通常呼ばれる。本実施形態の場合には、駆動ギア８（これと同軸で一体のピニオン７を含む）が１番ギア、走行用スイッチングギア１３（これと同軸で一体のギア１２を含む）が２番ギア、中間ギア１１（これと同軸で一体のギア１０を含む）が３番ギアと呼ばれる。尚、３番ギアを構成する中間ギア１０，１１及び巻上げ用スイッチングギア９並びに１番ギアを構成する駆動ギア８とピニオン７は、例えばポリアセタール等のプラスチックによって各々シャフトと共に一体成形されている。そして、歯車機構２の中の定速走行用スイッチングギア１６，１７が回転を得る相手側ギア１０たる３番ギアは駆動軸４と出力軸５との間に配置されている。

また、走行用スイッチングギア１２，１３（２番ギア）及び巻上げ用スイッチングギア９は、噛合する相手側ギアの回転方向によって歯車機構２に組み込まれたり外されたりするギアであり、雄形ブロック２１Ａと隔壁ブロック２１Ｂ並びに雌形ブロック２１Ｃと隔壁ブロック２１Ｂに夫々設けられている円弧状の長孔３６，３７に収容されて該長孔３６，３７内で移動自在に支持されている。走行用スイッチングギア１２，１３を支持する長孔３６は、駆動ギア８の回転中心（即ち駆動軸４の中心）と曲率中心を同じくする円弧状を成し、走行用スイッチングギア１２，１３を駆動ギア８の周りに移動（公転）させるように支持する。巻上げ用スイッチングギア９を支持する長孔３７は、３番ギアを構成する中間ギア１０の回転中心と曲率中心を同じくする円弧状を成し、巻上げ用スイッチングギア９を中間ギア１０の周りに移動（公転）させるように支持する。

駆動軸４は、本実施形態の場合、プラスチック成形品４ａとこれを支持する金属製シャフト４ｂとから構成され、圧入によって一体化されている。プラスチック成形品４ａは、射出成型による一体成形によって、ゼンマイの内側の端部を取り付けるための二股状のゼンマイ取付部３９と、駆動ギア８と、巻上げ用ピニオン７を形成している。

本実施形態では、切替部材駆動用ピニオン２９は駆動軸４上に形成されず、駆動軸４とは別体としてこの駆動軸４から離して設置されている。ピニオン２９と同軸上にピニオン３０を備え、該ピニオン３０を駆動軸４と一体化された巻上げ用ピニオン７と噛合させて、ギアボックス２１の天井２６寄りに配置されている。本実施形態では、ギアボックス２１の隔壁ブロック２１Ｂに設けた孔２８に軸部３１を嵌め込んで片持ち支持させると共にピニオン３０をピニオン７と噛合させることで支持されている。

定速機構３は、出力軸５の上方に配置されている。本実施形態の場合には、定速機構３は、がんぎ車１８とこのがんぎ車１８の歯に両端の爪１９ａ，１９ａが交互に接触することによって揺振するアンクル部材１９とから成るエスケープメントで構成され、がんぎ車１８と同軸上のピニオン２０を歯車機構２の中間ギア１０と定速走行用スイッチングギア１６，１７を介して接続させている。アンクル部材１９は、雄形ブロック２１Ａの壁面から突出するピン２２に回転自在に嵌め込まれ、隔壁ブロック２１Ｂの壁面から突出する押さえピン３２で抜け止めが図られて揺動自在に支持されている。

定速走行用スイッチングギア１６，１７は、隔壁ブロック２１Ｂと雌形ブロック２１Ｃに設けられた円弧状の長孔２３によって支持され、該長孔２３内を移動することによって歯車機構２と定速機構３との切離しあるいは接続を図る。長孔２３は、定速走行用スイッチングギア１６，１７が噛合する歯車機構２の相手側ギア即ち３番ギアを構成する中間ギア１０の回転中心と曲率中心を同じくした円弧状の孔であり、相手側ギア１０と切替部材６との間に配置され、定速走行用スイッチングギア１６，１７が回転を得る相手側ギア１０の周りを公転しかつ走行回転時には相手側ギア１０の回転により生じる公転しようとする力と重力とで定速機構３と噛み合う方向に移動可能に支持されている。即ち、本実施形態の場合には、定速走行用スイッチングギア１６，１７並びにこれを支持する長孔２３は、相手側のギア１０の中心を通る直交座標における第１象限に配置される。そして、歯車機構２の相手側ギア１０と切替部材６との間に定速走行用スイッチングギア１６，１７を配置している。

定速走行用スイッチングギア１６，１７は、例えばポリアセタール等のプラスチックによってシャフト部分２４と一体的に成形され、ギア１６は中間ギア１０と、ギア１７はピニオン２０とそれぞれ噛合するように設けられている。この定速走行用スイッチングギア１６，１７は、中間ギア１０が時計回転方向に回転するときに中間ギア１０及びピニオン２０に噛み合い、反時計回転方向に回転するとき（ゼンマイ１を巻上げるとき）に押し出されて空回りする。

切替部材６は切替部材駆動用ピニオン２９と一定範囲で噛み合い、切替部材駆動用ピニオン２９の回転、即ちゼンマイ１による駆動軸４の回転によってピン１５を中心にこの切替部材駆動用ピニオン２９と噛合する範囲において往復直線運動する。本実施形態の場合、切替部材６は、往復直線移動をするラックから成り、その先端の内側に部分的に切替部材駆動用ピニオン２９と噛合する歯３８が形成されている。また、切替部材６の前後にはそれぞれガイドピン１５を備え、隔壁ブロック２１Ｂに設けられた前後方向に長い長孔から成るガイド孔２７ａ，２７ｂと係合して前後方向に摺動可能に隔壁ブロック２１Ｂに支持されている。この切替部材６は、ギアボックス２１の天井２６部分の内壁付近に該内壁に沿って前後動可能に配置されている。

また、この切替部材６の前後のストローク端には、該切替部材６を反対側へ押し返す付勢力を常時付与するばね手段２５ｓ，２５ｅが設けられている。このばね手段２５ｓ，２５ｅは、隔壁ブロック２１Ｂの壁面に形成されており、切替部材６の歯３８の端部分が駆動用ピニオン２９と離れずに、切替部材駆動用ピニオン２９が噛み合い方向へ回転したときに歯３８がスムーズに噛み合うように切替部材６を付勢している。各ばね部材２５は、本実施形態では、プラスチックによって成形された可撓性のある樹脂ばねから成り、隔壁ブロック２１Ｂの一部を他の部分から分岐するようにマッチ棒のように形成して撓むことができるように設けられている。

切替部材６は、隔壁ブロック２１Ｂと雄形ブロック２１Ａとの間に収容され、隔壁ブロック２１Ｂのガイド孔２７ａ，２７ｂにガイドピン１５を嵌め込んで前後方向に摺動自在に支持されている。切替部材６の内側の後端には定速走行用スイッチングギア１６，１７のシャフト部分２４に当接してこれを引き離すように切離した状態のまま定速走行用スイッチングギア１６，１７を維持するための滑らかな保持面４０が形成されている。即ち、走行回転開始と同時に直線移動する切替部材６によって定速走行用スイッチングギア１６，１７が重力と公転力に逆らって定速機構３のギア２０から切り離されるように設けられている。

尚、中間ギア１０と定速走行用スイッチングギア１６，１７とがんぎ車１８とは、図１に示すように、ギア１０の周りにほぼ同心状に配置されることがスペースの無駄をなくし、がんぎ車１８やアンクル部材１９を大型化する上で好ましい。また、切替部材６が当接する部位も、シャフト部分２４の端部ではなく、可能なだけシャフト中央を保持面４０で押しつけることが好ましい。これによって定速走行用スイッチングギア１６，１７の移動中におけるこじれ等によって切替部材６の動きが途中で停止するのを防止することができる。

ギアボックス２１は、雄形ブロック２１Ａと雌形ブロック２１Ｃとこれらの間に挾持される隔壁ブロック２１Ｂとに分離可能に図示していないピンと孔との嵌め合いによって組み立てられている。雄形ブロック２１Ａと隔壁ブロック２１Ｂとの間にはゼンマイ１が収納されている。ゼンマイ１は外側の端部が折返されて雄形ブロック２１Ａ内に設けられているゼンマイ収容空間３４の壁面の溝３５に押し込まれ固定されている。一方、ゼンマイ１の内側の端部は駆動軸４に一体成形されている２本の突起３９，３９の間に嵌め込まれて固定されている。したがって、ゼンマイ１は巻き過ぎるとゼンマイ１の外側の端部が係合溝３５から飛び出して内壁面に沿って移動し、それ以上巻かれないように設けられている。

斯様に構成した２スピードゼンマイ式駆動ユニットによれば、次のようにして２段階の回転出力が得られる。

駆動ユニットを玩具例えば自動車のおもちゃに搭載した場合を例に挙げる。まず、おもちゃを床面等に押しつけながら走行方向とは逆方向（図１に矢印（→）で示す方向）に引っ張って出力軸５を逆回転させると、中間ギア１０の反時計回転方向への回転によって巻上げ用スイッチングギア９が巻上げ用ピニオン７に喰い込みその回転をゼンマイ１が装着された駆動軸４に伝達し、ゼンマイ１を巻上げる。このとき、定速走行用スイッチングギア１６，１７が図上ギア１０の反時計回転に伴って重力に逆らって長孔２３内を上へ移動して定速機構３は切り離される。したがって、巻き上げ用歯車機構２は定速機構３側の負荷を受けずに、容易に巻き上げられる。ゼンマイ１が所定量巻上げられると、拘束されていないゼンマイ１の外側の端部は雄形ブロック２１Ａの溝３５を抜け出して移動する。このことは、ゼンマイ１の端部が溝３５を出入りする際の音で知ることができる。そこで、巻上げ操作を停止する。

次いで、自動車おもちゃを離すと、図６に示すように、ゼンマイ１の解放によって駆動軸４が時計回転方向へ回転する。これによって、巻上げ用ピニオン７に噛合していた巻上げ用スイッチングギア９は長孔３７内を巻き上げ用ピニオンの回転方向に押し上げられて噛み合いが外れて空転し、駆動ギア８に噛合する走行用スイッチングギア１３が回転しながら重力と相まって駆動ギア８の周りに公転しギア１１と噛合する。このため、駆動軸４の回転は駆動ギア８→走行用スイッチングギア１３→走行用スイッチングギア１２→中間ギア１１→中間ギア１０→従動ピニオン１４→出力軸５へと伝達され自動車おもちゃを走行させる。このとき、走行用の歯車機構２を構成する中間ギア１０と噛合する定速走行用スイッチングギア１６及び同軸上のギア１７が中間ギア１０の走行方向回転（図上時計回転方向）に伴って、長孔２３内を重力と相まって中間ギア１０の周りを回転しながら移動するため、ギア１７ががんぎ車１８と同軸上のギア２０と噛み合って定速機構３に接続される。このため、定速機構３によって回転が支配された一定速度で自動車おもちゃは緩やかに走行する。

走行回転開始と同時に、ばね２５ｓの力でピニオン２９と歯面が押し当てられていた切替部材６の歯３８が回転するピニオン２９と噛み合い、切替部材６を直線運動させる。そして、一定距離移動あるいは一定時間経過したときに、この切替部材６の保持面４０において定速走行用スイッチングギア１６，１７のシャフト部分２４が引っ張られて定速機構３から引き離され、中間ギア１０の周りを中間ギア１０の回転によって公転しようとする力並びに重力に逆らって移動しながらギア２０から切離される（図７の状態）。したがって、歯車機構２は定速機構３による制動をなくして自由に回転し、定速回転時に比べて高速回転・高速走行になる。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、定速機構３としては、上述のアンクル部材１９を利用したものに限定されない。例えば、図示していないが、回転時に遠心力で拡がるゴム製の制動子と、この制動子を内側に納める円筒フレームとから成るものでも良い。この定速機構は、制動子の回転を円筒フレームの内周面との間のフリクションで制動するようにしたものである。この場合、制動子にはピニオンを設けて歯車機構２が定速走行用スイッチングギア１６及び同軸上のギア１７を介して接続される。また、図示していないが、回転振子を利用した定速機構の利用も可能である。

本発明の２スピードゼンマイ式駆動ユニットは、自動車玩具の駆動源として緩やかな定速回転（スロー走行）と歯車機構を自由に回転させる高速回転（クイック走行）との２種類の回転を出力させたり、人形などにおいて緩やかな一定速度の動きと不定速でかつ高速の動きを得る駆動源として利用可能である。

本発明の２スピードゼンマイ式駆動ユニットの一実施形態を歯車機構部分を主に示す縦断面図である。 走行回転時の同駆動ユニットの歯車機構並びに定速機構のギア列を示す展開図である。 ゼンマイ巻き上げ時の同駆動ユニットの歯車機構のギア列を示す展開図である。 同駆動ユニットの歯車機構と定速機構との切り離しを行う切替部材とそれを駆動するピニオンとの関係を説明する横断面図である。 定速機構の一実施形態を示す説明図である。 同駆動ユニットのスピード切替前（スロー走行）の定速走行用スイッチングギアと切替部材との関係を示す説明図である。 同駆動ユニットのスピード切替後（クイック走行）の定速走行用スイッチングギアと切替部材との関係を示す説明図である。 同駆動ユニットの隔壁ブロックを示す図で、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は斜視図である。 同駆動ユニットの雌形ブロックを示す図で、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は斜視図である。 同駆動ユニットの雄形ブロックを示す図で、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は斜視図である。 従来の２スピードゼンマイ式駆動ユニットの一例を示すゼンマイ巻上げ時の断面図である。 図１１の２スピードゼンマイ式駆動ユニットのゼンマイ解放時を示す断面図である。

符号の説明

１ ゼンマイ
２ 歯車機構
３ 定速機構
４ 駆動軸
５ 出力軸
６ 切替部材
７ 巻上げ用ピニオン
８ 駆動ギア
２９ 切替部材駆動用ピニオン
１６，１７ 定速走行用スイッチングギア
２３ 定速走行用スイッチングギアを支持する長孔

Claims (4)

1. ゼンマイを駆動源にすると共に走行時と巻上げ時とで構成ギアを一部切り替えてギア比を切り替える歯車機構と、走行時の前記歯車機構の回転を制動して定速回転させる定速機構と、該定速機構と前記歯車機構とを接続する定速走行用スイッチングギアと、前記駆動軸からの回転を受けて回転する切替部材駆動用ピニオンと、前記切替部材駆動用ピニオンと一定範囲で噛合して前記駆動軸の回転に伴って往復動し走行時の移動ストローク端において前記定速走行用スイッチングギアに当接し該定速走行用スイッチングギアを前記定速機構から切離す切替部材とを備え、巻上げ時には前記出力軸から入力される回転を巻上げ用スイッチングギアを含む前記歯車機構を介して前記駆動軸に伝達し、走行時には前記ゼンマイの力で回転する駆動軸の回転を走行用スイッチングギアを含む前記歯車機構を介して出力軸に伝達すると共に走行開始時から前記切替部材で前記定速走行用スイッチングギアが前記定速機構から切り離されるまでは一定速度で走行させる２スピードゼンマイ式駆動ユニットにおいて、前記歯車機構の中の前記定速走行用スイッチングギアが回転を得る相手側ギアを前記駆動軸と出力軸との間に配置すると共に、前記ギアボックスの天井近傍に該天井に沿って前後方向に往復直線移動可能に前記切替部材を備え、かつ前記歯車機構の相手側ギアと前記切替部材との間に前記定速走行用スイッチングギアを配置すると共に前記出力軸の上方に定速機構を配置し、前記定速走行用スイッチングギアは前記歯車機構の中の前記定速走行用スイッチングギアが回転を得る相手側ギアの周りを公転しかつ走行回転時には前記相手側ギアの回転により生じる公転しようとする力と重力とで前記定速機構と噛み合う方向に移動可能に支持され、走行回転開始と同時に直線移動する前記切替部材によって前記定速走行用スイッチングギアが重力と前記公転力に逆らって前記定速機構のギアから切り離されることを特徴とする２スピードゼンマイ式駆動ユニット。
2. 前記定速機構はがんぎ車とアンクル部材とからなり、前記定速走行用スイッチングギアと噛合する前記歯車機構の相手側ギアの周りに前記定速走行用スイッチングギアと共に配置されることを特徴とする請求項１記載のスピードゼンマイ式駆動ユニット。
3. 前記切替部材は、その両ストローク端においてそれぞれギアボックス側に設けられた樹脂バネと当接し、前記樹脂バネの力で切替部材駆動用ピニオンに向けて常時付勢されることを特徴とする請求項１または２記載の２スピードゼンマイ式駆動ユニット。
4. 前記切替部材駆動用ピニオンは前記駆動軸の巻き上げ用ピニオンと噛合して前記駆動軸から離して設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の２スピードゼンマイ式駆動ユニット。

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