JPH1176633A - ゼンマイ式加変速駆動ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で低速走行と高速走行との切替を
繰り返し行うことを可能にする。 【解決手段】 ゼンマイを駆動源としてその弾発力を走
行歯車機構２を介して出力軸３に伝達すると共に減速機
構４を接離自在に備え、この減速機構４を接続したとき
に走行歯車機構２の回転を制動して低速回転させ、減速
機構４を切り離したときに走行歯車機構２を自由回転さ
せて低速走行時よりも高速に回転させる可変速駆動ユニ
ットにあって、走行歯車機構２と共に回転する切換歯車
５を設け、該切換歯車５によって減速機構４と走行歯車
機構２とを接続可能とし、かつ切換歯車５が走行歯車機
構２から減速機構４を切り離す欠歯領域２９を有するよ
うにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゼンマイ（渦巻ば
ね）を駆動源とするゼンマイ式加変速駆動ユニットに関
する。更に詳述すると、本発明は、回転速度の異なる２
種類の回転を交互に出力可能とするゼンマイ式加変速駆
動ユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車おもちゃ等に使用されるゼ
ンマイ式加変速駆動ユニットとして、出力軸の回転速度
を途中で低速から高速に切り換えるものがある。かかる
ゼンマイ式加変速駆動ユニットとして、例えば図５に示
すように、図示しないゼンマイの弾発力を出力軸１０１
に伝える歯車機構１０２と、この歯車機構１０２の回転
を制動して定速回転させる定速機構１０３と、歯車機構
１０２から定速機構１０３を切り離す切替部材１０５を
備えたものが知られている（実公平５−３０４７５
号）。切替部材１０５はゼンマイによって回転されるピ
ニオン１０４によって動かされ、切替ギア１０６，１０
７を移動させて歯車機構１０２から定速機構１０３を切
り離す。定速機構１０３が歯車機構１０２より切り離さ
れると、歯車機構１０２に伝えられていた定速機構１０
３の制動力が伝わらなくなり、歯車機構１０２の回転速
度、即ち出力軸１０１の回転速度が途中で低速から高速
に切り替えられる。

【０００３】また、この他にも走行途中で歯車機構から
定速機構を切り離して走行速度を低速から高速に切り替
えるゼンマイ式加変速駆動ユニットが種々知られている
（特開昭６３−３５２７９号等）が、これらはゼンマイ
の弾発力を利用して噛み合っている歯車をスラスト方向
又はラジアル方向に移動させてその噛み合いを解除し歯
車機構から定速機構を切り離すものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ゼンマイ式加変速駆動ユニットでは、出力軸の速度切替
は低速から高速への１回限りであり、速度切替を繰り返
し行うことはできなかった。かかる場合、噛み合いを解
除した歯車を元の位置に戻して歯車機構１０２に定速機
構１０３を再度接続する機構を別に設けることで出力軸
の速度切替を繰り返し行えるようにすることも考えられ
るが、この場合には、部品点数が多くなって製造コスト
が高くなると共に駆動ユニットが大型化してしまう。

【０００５】本発明は、簡単な構造で低速走行と高速走
行との切替を繰り返し行うことができるゼンマイ式加変
速駆動ユニットを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明は、ゼンマイを駆動源としてその弾発力を走
行歯車機構を介して出力軸に伝達すると共に減速機構を
接離自在に備え、この減速機構を接続したときに走行歯
車機構の回転を制動して低速回転させ、減速機構を切り
離したときに走行歯車機構を自由回転させて低速走行時
よりも高速に回転させるゼンマイ式加変速駆動ユニット
において、走行歯車機構と共に回転する切換歯車を設
け、該切換歯車によって減速機構と走行歯車機構とを接
続可能とし、かつ切換歯車は走行歯車機構から減速機構
を切り離す欠歯領域を有するようにしている。

【０００７】したがって、巻き上げたゼンマイが解き放
たれると、走行歯車機構が回転して出力軸を回転させる
と共に切換歯車が回転する。この切換歯車は走行歯車機
構と減速機構を接続しているので、欠歯領域以外の歯が
形成されている領域では減速機構の制動力が走行歯車機
構に伝えられ、出力軸は走行歯車機構が自由回転する時
よりも低速で回転する。一方、欠歯領域では減速機構は
走行歯車機構から切り離され、減速機構の制動力が走行
歯車機構に伝わらないので、走行歯車機構がフリー回転
して出力軸を高速回転させる。しかも、走行歯車機構と
共に回転する切換歯車の回転によって再び切換歯車が減
速機構と噛合すると、減速機構が再び走行歯車機構に接
続され、減速機構に支配された速度、即ち自由回転時よ
りも低速で走行歯車機構が回転する。斯くして、切換歯
車の歯が形成されている領域と欠歯領域とが減速機構に
対して交互に出現し、走行歯車機構即ち出力軸の回転速
度の切替が繰り返し行われる。

【０００８】

【発明の実施の形態】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。

【０００９】図１から図３に、本発明を適用したゼンマ
イ式加変速駆動ユニットの実施形態の一例を示す。な
お、本実施形態は走行歯車と巻き上げ歯車機構とを一部
ギアを共用して備えるいわゆるプルバック巻き上げ式ゼ
ンマイ駆動ユニットに適用したものであり、図１にその
歯車列の展開図を示している。このゼンマイ式加変速駆
動ユニットは、ゼンマイ１を駆動源としてその弾発力を
回転に変えて走行歯車機構２を介して出力軸３に伝達す
ると共に、減速機構４によって走行歯車機構２の回転を
制動して定速回転させる構成であって、走行歯車機構２
と減速機構４とを当該走行歯車機構２とともに回転する
切換歯車５によって接続している。

【００１０】走行歯車機構２は、ゼンマイ１が装着され
た駆動軸６上に形成されている巻上げ用ピニオン７と、
同軸上の駆動用ギア８と、出力軸３上に形成されている
従動ピニオン９と、該ピニオン９と噛合する中間ギア１
０と、この中間ギア１０と同軸上に形成された中間ギア
１３と、ゼンマイ巻上げ時にのみ巻上げ用ピニオン７に
噛合して中間ギア１０の回転を伝達するかけ上りギア１
１と、前記駆動用ギア８と噛合する中間ギア１２と、こ
の中間ギア１２と同軸上に形成され且つゼンマイ解放時
にのみ中間ギア１３に噛合するかけ上りギア１４とから
成り、ゼンマイ１を巻上げる時には出力軸３→従動ピニ
オン９→中間ギア１０→かけ上りギア１１→巻上げ用ピ
ニオン７→ゼンマイ１へと回転を伝える巻き上げ歯車列
を構成し、ゼンマイ１を解き放つ場合にはゼンマイ１→
駆動用ギア８→中間ギア１２→かけ上りギア１４→中間
ギア１３→中間ギア１０→従動ピニオン９→出力軸３へ
と回転を伝える走行歯車列を構成する。

【００１１】尚、中間ギア１２とかけ上がりギア１４、
中間ギア１０と１３、駆動用ギア８と巻上げ用ピニオン
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。また、かけ上
りギア１１は、中間ギア１０の回転方向によって巻上げ
用ピニオン７と噛み合ったり離れたりする、所謂かけ上
がりギアであり、かけ上がりギア１１のシャフトは雌形
ブロック２３Ｃと隔壁ブロック２３Ｂに形成された円弧
状の長孔２４，２４内に収容されている。各長孔２４
は、中間ギア１０の同心円の一部を成す円弧状に形成さ
れている。一方、かけ上りギア１４は、駆動用ギア８の
回転方向によって中間ギア１３と噛み合ったり離れたり
する、所謂かけ上がりギアであり、かけ上がりギア１４
のシャフトは雄形ブロック２３Ａと隔壁ブロック２３Ｂ
に形成された円弧状の長孔２５，２５内に収容されてい
る。各長孔２５は、駆動用ギア８の同心円の一部を成す
円弧状に形成されている。尚、本実施例では走行歯車機
構２は実質的に駆動用ギア８、かけ上りギア１４、中間
ギア１２，１３，１０及び従動ピニオン９とで構成され
ているが、これに限定されるものではなく必要に応じて
減速比は自由に変更し得るものである。

【００１２】減速機構４は、走行歯車機構２の自由走行
回転に対し負荷を与えて自由回転時よりも低速な回転と
するものであり、所謂定速機構や調速機構などが使用可
能である。本実施形態の場合、減速機構４としては、星
形をなすギア（所謂がんぎ車に相当するもので星ギアと
通称されている）１５とこの星ギア１５の歯に両端の爪
１６ａが交互に接触することによって揺振するアンクル
部材１６とから成る定速機構が使用されており、走行歯
車機構２の回転に対する制動力を発生させる。減速機構
４は、星ギア１５と同軸上のピニオン１７を中間ギア１
８〜２１を介して切換歯車５に接続している。各中間ギ
ア１８〜２１は、通常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と一体的に成形されている。ま
た、アンクル部材１６は隔壁ブロック２３Ｂから雌形ブ
ロック２３Ｃ側へ突出するピン２２に嵌め込まれてい
る。

【００１３】尚、減速機構４としては、上述のアンクル
部材１６を利用したものに限定されない。例えば、図４
に示すような、回転時に遠心力で拡がるゴム製の制動子
１６１と、この制動子１６１を内側に納める円筒フレー
ム１５１とから成るものでも良い。この減速機構４は、
制動子１６１の回転を円筒フレーム１５１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１６１にはピニオン１６２を設けて走行
歯車機構２が接続される。また、図示していないが、回
転振子を利用した減速機構４の利用も可能である。

【００１４】切換歯車５は、ゼンマイ１が装着された駆
動軸６に巻上げ用ピニオン７及び駆動用ギア８と共に一
体成形されている。この切換歯車５には、減速機構４の
入力側となる中間ギア２１との噛合を解除し走行歯車機
構２から減速機構４を切り離す欠歯領域２９が設けられ
ている。本実施形態では、切換歯車５の円周のほぼ半分
が欠歯領域２９となっている。欠歯領域２９以外の歯が
形成されている領域（以下、有歯領域と呼ぶ）３０にお
いては当該切換歯車５に減速機構４の中間ギア２１が噛
み合い、減速機構４の制動力が走行歯車機構２に伝わ
る。一方、欠歯領域２９においては切換歯車５と中間ギ
ア２１とは噛み合っていないので、減速機構４の制動力
は走行歯車機構２には伝わらない。切換歯車５はゼンマ
イ１の弾発力の解放によって駆動用ギア８とともに回転
し、減速機構４の中間ギア２１に対して欠歯領域２９と
有歯領域３０とを交互に出現させる。

【００１５】ギアボックスは、雄形ブロック２３Ａと雌
形ブロック２３Ｃとこれらの間に挾持される隔壁ブロッ
ク２３Ｂとに分離可能に構成され、雄形ブロック２３Ａ
に形成された係合ピン（図示せず）を雌形ブロック２３
Ｃに形成された穴（図示せず）に圧入することで各ブロ
ック２３Ａ〜２３Ｃは一体化されている。雄形ブロック
２３Ａと隔壁ブロック２３Ｂとの間にはゼンマイ１が収
納されている。ゼンマイ１の外側の端部は、折返されて
雄形ブロック２３Ａ内に設けられているゼンマイ収容空
間２６の壁面の溝２７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６に一体成形され
ている２本の突起２８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
の外側の端部が溝２７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。

【００１６】斯様に構成したゼンマイ式加変速駆動ユニ
ットによれば、次のようにして２段階の回転出力が交互
に得られる。

【００１７】このゼンマイ式加変速駆動ユニットを搭載
した玩具例えば自動車のおもちゃ等を図２中に矢印Ａで
示す方向に床面上等に押しつけながら出力軸３を回転さ
せると、中間ギア１０の図２中反時計回転方向への回転
によってかけ上りギア１１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６に伝達
し、ゼンマイ１を巻上げる。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の外側の端部が溝
２７を抜け出して移動するため巻上げ操作を停止する。

【００１８】次いで、自動車おもちゃを離すと、ゼンマ
イ１の解放によって駆動軸６が図２中時計回転方向へ回
転する。したがって、かけ上がりギア１４は中間ギア１
３に噛合し、一方かけ上りギア１１は押し退けられて巻
上げ用ピニオン７から外れる。このため、駆動軸６の回
転は駆動用ギア８→中間ギア１２→かけ上りギア１４→
中間ギア１３→中間ギア１０→従動ピニオン９→出力軸
３へと伝達され、自動車おもちゃを図２中矢印Ｂ方向に
走行させる。

【００１９】このとき、駆動用ギア８とともに切換歯車
５も回転し、減速機構４に対して有歯領域３０と欠歯領
域２９とを交互に出現させる。有歯領域３０では減速機
構４の制動力が走行歯車機構２に伝わるので、走行歯車
機構２は減速機構４に支配された一定速度で回転する。
即ち、自動車おもちゃは走行歯車機構２が自由回転する
ときよりも低速で走行する。一方、欠歯領域２９では減
速機構４の制動力は走行歯車機構２には伝わらないの
で、走行歯車機構２はフリー回転する。即ち、自動車お
もちゃは高速で走行する。そして、切換歯車５の半回転
毎に有歯領域３０と欠歯領域２９とが減速機構４に対し
て交互に出現するので、自動車おもちゃの走行速度が低
速と高速とで繰り返し交互に切り替えられる。自動車お
もちゃはゼンマイ１の弾発力が続く限り、低速走行→高
速走行→低速走行→あるいは高速走行→低速走行→高速
走行→を繰り返す。

【００２０】なお、上述の形態は本発明の好適な形態の
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、上述の説明では、切換歯車５の欠歯領域２
９と有歯領域３０とをほぼ同じ大きさとしたが、欠歯領
域２９の方を大きく又は小さくしても良い。また、欠歯
領域２９と有歯領域３０とをそれぞれ１箇所ずつ形成し
ているが、これらを交互に複数箇所ずつ形成しても良い
し、更にその場合において欠歯領域２９や有歯領域３０
の長さを異ならせても良い。この場合、規則的に低速走
行→高速走行あるいは高速走行→低速走行を繰り返すの
ではなく、不規則に低速走行や高速走行の長さを変えた
複雑なアクションをおもちゃに与えることができる。

【００２１】また、本実施形態では、自動車おもちゃな
どの走行玩具に適用した例について主に説明したが、こ
れに特に限定されず、歩行人形やその他の玩具の駆動源
として利用可能なことは言うまでもない。

【００２２】更に、本実施形態では巻き上げ歯車機構を
走行歯車機構の中に組み込んだ所謂プルバック巻き上げ
式ゼンマイユニットに適用した例について説明したがこ
れに特に限定されず、ゼンマイを組み込んだ１番ギア
（駆動用ギア８）を直接巻き上げ軸で手回しなどで回転
させて巻き上げる手巻き式ゼンマイユニットなどに適用
することも可能である。

【００２３】更に、切換歯車５は、駆動ギア８や巻き上
げ用ピニオン７とは別体に形成して交換可能に駆動軸６
に固定するようにしても良い。この場合、切換歯車５を
交換することで、同じゼンマイ式加変速駆動ユニットを
使用した場合であっても速度切替の態様を様々に変える
ことができる。

【００２４】更に、上述の説明では、切換歯車５を走行
歯車機構２の駆動用ギア８と減速機構４の中間ギア２１
との間に配置していたが、切換歯車５の配置はこれに限
るものではないことは勿論である。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明したように、本発明に係るゼ
ンマイ式加変速駆動ユニットは、走行歯車機構と共に回
転する切換歯車を設け、該切換歯車によって減速機構と
走行歯車機構とを接続可能とし、かつ切換歯車に走行歯
車機構から減速機構を切り離す欠歯領域を設けるように
したので、切換歯車の回転によって走行歯車機構に対す
る減速機構の切り離し・接続を繰り返し行うことができ
る。しかも、走行速度の切換は低速から高速に特に限定
されず、その逆に高速から低速へと繰り返し切り換える
ように使用することも可能である。このため、出力軸の
速度切替を繰り返し行うことが可能になり、動力源とし
て使用した例えば自動車おもちゃ等に複雑な動きを与え
ることが出来てその商品価値をより高めることができ
る。また、切換歯車の回転によって速度切替を繰り返し
行うので、切替構造が簡単になり、製造コストが安くな
ると共にユニットを小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したゼンマイ式加変速駆動ユニッ
トの実施形態の一例を示し、その歯車列の展開図であ
る。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図１のIII−III線断面図である。

【図４】減速機構の他の実施形態を示す斜視図である。

【図５】従来のゼンマイ式加変速駆動ユニットの断面図
である。

【符号の説明】

１ ゼンマイ ２ 走行歯車機構 ３ 出力軸 ４ 減速機構 ５ 切換歯車 ２９ 欠歯領域 ３０ 有歯領域（歯がある領域）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゼンマイを駆動源としてその弾発力を走
   行歯車機構を介して出力軸に伝達すると共に減速機構を
   接離自在に備え、この減速機構を接続したときに前記走
   行歯車機構の回転を制動して低速回転させ、前記減速機
   構を切り離したときに前記走行歯車機構を自由回転させ
   て前記低速走行時よりも高速に回転させるゼンマイ式加
   変速駆動ユニットにおいて、前記走行歯車機構と共に回
   転する切換歯車を設け、該切換歯車によって前記減速機
   構と前記走行歯車機構とを接続可能とし、かつ前記切換
   歯車は前記走行歯車機構から前記減速機構を切り離す欠
   歯領域を有することを特徴とするゼンマイ式加変速駆動
   ユニット。