(57)【要約】【課題】  十分な音量かつ明瞭な音質を以て、周囲に音の拡散が可能な電動式車両玩具におけるスピーカ取付構造を提供する。【解決手段】  車体底板と車体カバーとからなる車体外殻内に、電源となる電池と、動力源となる電動機と、前記電動機から得られる回転動力を減速して車軸へ伝える減速歯車列と、制御回路部と、前記制御回路部を介して駆動されるスピーカとが組み込まれた電動式車両玩具であって、前記スピーカは、前記車体外殻の底部にあって、前記車体底板の放音孔が存在しない床面に向けて、下向き姿勢で取り付けられる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体底板と車体カバーとからなる車体外殻内に、電源となる電池と、動力源となる電動機と、前記電動機から得られる回転動力を減速して車軸へ伝える減速歯車列と、制御回路部と、前記制御回路部を介して駆動されるスピーカとが組み込まれた電動式車両玩具であって、
前記スピーカは、前記車体外殻の底部にあって、前記車体底板の放音孔が存在しない床面に向けて、下向き姿勢で取り付けられる、電動式車両玩具におけるスピーカ取付構造。
【請求項２】
前記スピーカの前面と前記車体底板の床面との間には、空所が介在されている、請求項１に記載の電動式車両玩具におけるスピーカ取付構造。
【請求項３】
前記空所が、前記車体底板を局部的に薄肉化してその上面レベルを一段下げることにより形成される、請求項２に記載の電動式車両玩具におけるスピーカ取付構造。
【請求項４】
前記スピーカが薄型のコーンスピーカである、請求項１〜３のいずれかに記載の電動式車両玩具におけるスピーカ取付構造。
【請求項５】
電動式列車玩具として構成される、請求項１〜４のいずれかに記載の電動式車両玩具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、比較的に小型の電動式車両玩具（例えば、電動式列車玩具、電動式自動車玩具等々）に好適な内蔵スピーカの取付構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、電動式自動車玩具や電動式列車玩具と言った比較的に小型の電動式車両玩具の分野においては、模擬走行音やお喋り音声を発する発音機能を付与することが流行している（非特許文献１〜３参照）。
【０００３】
車体外殻を車体底板と車体カバーとで構成する電動式車両玩具にあっては、発音機能を実現するための扁平な小型のコーンスピーカを車体カバーの天井部分の内面に上向き姿勢で取り付け、このスピーカから発する音を天井部分に開けられた多数の小孔（放音孔）から車体外部へと放出すると言ったスピーカ取付構造が採用されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】http://www.takaratomy.co.jp/products/plarail/lineup/thomas/ot.htm
【非特許文献２】https://www.amazon.co.jp/s/?ie=UTF8&keywords=%E3%81%8A%E3%81%97%E3%82%83%E3%81%B9%E3%82%8A%E6%96%B0%E5%B9%B9%E7%B7%9A&tag=yahhyd-22&index=aps&jp-ad-ap=0&hvadid=138162672685&hvdev=c&ref=pd_sl_14zkzfipwr_b
【非特許文献３】https://www.keihan.co.jp/traffic/specialtrain-goods/goods-korokorotrain/
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように天井部分に放音孔を設けるスピーカ取付構造にあっては、意匠性を重視する車両玩具（例えば、スケールモデル型の車両玩具）にあっては、外観体裁を損ねる欠点があり、加えて、スピーカからはリード線が導出されることから、電池交換などのために車体外殻を取り外すときに不便でもある。
【０００６】
そこで、意匠性を重視する車両玩具にあっては、発音機能を実現するための扁平なコーンスピーカを車体底板の床面部分の内面に下向き姿勢で取り付け、このスピーカから発する音を床面部分に開けられた多数の放音孔から走行路面に向けて放出し、走行路面で反射させて拡散させると言うスピーカ取付構造が採用されている。
【０００７】
しかしながら、このようなスピーカ取付構造にあっても、走行路面の性状乃至音波の反射特性は区々であることに加えて、車体底板の下面と走行路面との距離も区々であるため、走行路面の性状によっては、音量が足りなかったり、音質が劣化する等の問題がある。
【０００８】
この発明は、上述の技術的課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、十分な音量かつ明瞭な音質を以て、周囲に音の拡散が可能な電動式車両玩具におけるスピーカ取付構造を提供することにある。
【０００９】
この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の技術的課題は、以下の構成を有する電動式車両玩具のスピーカ取付構造により解決できるものと考えられる。
【００１１】
すなわち、この電動式列車玩具におけるスピーカの取付構造は、車体底板と車体カバーとからなる車体外殻内に、電源となる電池と、動力源となる電動機と、前記電動機から得られる回転動力を減速して車軸へ伝える減速歯車列と、制御回路部と、前記制御回路部を介して駆動されるスピーカとが組み込まれた電動式車両玩具であって、前記スピーカは、前記車体外殻の底部にあって、前記車体底板の放音孔の存在しない床面に向けて、下向き姿勢で取り付けられるものである。
【００１２】
このような構成によれば、車体天井に放音孔を設ける手法のように、車体外観の美観を損ねることもなく、また車体底板に下向き姿勢でスピーカを取り付け、底板に設けた放音孔から発せられた音を、走行路面に反射させて拡散する場合のように、走行路面の性状や走行路面までの距離などにより音量や音質が変動することもないという利点がある。
しかも、本発明者等の実験によれば、このようなスピーカ取付構造によると、スピーカから発せられる音を天井や底板に開けた放音孔から外部へと放出する場合に比べて、車体外殻の外部へ放出される音量は明らかに増加するし、その音質についても改善され、お喋り音声であれば明瞭さが増すことが確認された。
このような音量の増大及び音質の改善の理由については、未だ定かではないが、車体底板に向けてスピーカから放出される音波により、車体底板が強く振動して、それに伴って発生する音波が閉ざされた車体外殻内にて増幅されることで、車体外殻全体の振動が誘引され、車体外部へと効率よく音波が伝達されるのではないかと推定される。
【００１３】
本発明の好ましい実施の態様においては、前記スピーカの前面と前記車体底板の床面との間には、空所が介在されていてもよい。
【００１４】
このような構成によれば、下向き姿勢で配置されたスピーカと底板の床面との間には、空所が設けられているため、スピーカから放出される音波を減衰させることなく、効果的に底板に伝達することができる。
【００１５】
本発明の好ましい実施の態様においては、前記空所の底部の肉厚は底板の他の領域の肉厚よりも薄肉化されていてもよい。
【００１６】
このような構成によれば、空所の底部の肉厚は薄肉化されているため、それによっても、振動の減衰を抑制することができる。
【００１７】
このとき、前記スピーカが薄型のコーンスピーカであってもよい。さらに、電動式列車玩具として構成してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、車体底板に下向き姿勢で取り付けられたスピーカにより、車体底板を通じて車体外殻の全体を振動させて車両外部へと音を発するものであるから、車体天井に放音孔を設ける手法のように、車体外観の美観を損ねることもなく、また車体底板に下向き姿勢でスピーカを取り付け、底板に設けた放音孔から発せられた音を、走行路面に反射させて拡散する場合のように、走行路面の性状や走行路面までの距離などにより音量や音質が変動することもない。
【００１９】
しかも、このようなスピーカ取付構造によると、スピーカから発せられる音を天井や底板に開けた放音孔から外部へと放出する場合に比べて、車体外殻の外部へ放出される音量は明らかに増加するし、その音質についても改善され、お喋り音声であれば明瞭さが増すことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、列車玩具の外観斜視図である。
【図２】図２は、列車玩具の分解斜視図である。
【図３】図３は、列車玩具を車体カバーを透視して真上から見た図である。
【図４】図４は、回転子側の永久磁石と固定子側の渦巻状扁平コイルとの関係を示す図である。
【図５】図５は、扁平スピーカの取付構造を示す図である。
【図６】図６は、回路部全体の構成を示す図である。
【図７】図７は、制御プログラムの動作を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の好適な実施の一形態である電動式列車玩具を図１〜図７の添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
［１］列車玩具システムとの関係
この電動式列車玩具は、本出願人会社より登録商標「プラレール」の名称で市場に提供され、一般に、広く知られた列車玩具システムの規格に適合するように構成されている。周知のように、この列車玩具システムは、直線状又は円弧状の単位走行軌道板（一般には「レール」と称される）を任意本数だけ連結してなる走行軌道（例えば、円形軌道又は楕円形軌道）と、この走行軌道上を走行可能に構成された様々な型式の電動式列車玩具とから構成される。
【００２３】
［２］車体外殻について
図１〜図３を参照しながら、電動式列車玩具の車体外殻について説明する。図示の電動式列車玩具１００は、新幹線などの流線型高速列車の外観を模したプラスチック製の車体外殻１を有する。この車体外殻１は、車体底板１１と車体カバー１２とからなるもので、両者は図示しないビスの締結により一体化されている。
【００２４】
車体カバー１２の天井は、車体の略前半分の領域が前下がりに傾斜する一方、車体の略後半分の領域は水平かつ一定高さとされている。そのため、車体底板１１と車体がバー１２とで囲まれる車室空間の広さは、車体の略前半分の領域が比較的に狭く、車体の略後半分の領域が比較的に広く設定されている。
【００２５】
上述の車室空間の後部領域には駆動ユニット３が収容され、同車室空間の前部領域には電池ボックス４収容される。なお、図において、符号１１１は後続車両を連接するための連結具、１２１は操作レバー３３を突出させるためのガイドスロットである。ガイドスロット１２１には、その長手方向に沿って３つのスライド位置（「ＯＦＦ」、「ＯＮ」、「ＨＩ」）が定義されている。操作レバー３３をそれらの位置にスライド設定することで、走行停止、通常走行、高速走行のいずれかを選択することができる。
【００２６】
［３］駆動ユニットについて
次に、図２〜図４を参照しながら、駆動ユニット３について説明する。駆動ユニット３は、図２及び図３に示されるように、直方体状のユニットハウジング３４を有する。このユニットハウジング３４は、この例にあっては、透明な合成樹脂製であって、車体の前後方向に沿った長さ（Ｌ）、車体の左右方向に沿った幅（Ｗ）、及び垂直方向に沿った高さ（Ｈ）を有し、前部中央の１カ所、後部左右の２カ所に設けられたブラケットのビス孔にビスを通して車体底板１１のネジ孔にねじ込むことで、車体底板１１に対して３点でしっかりと固定される。このユニットハウジング３４内には、直交変換回路部（回路部品搭載の基板など）５、交流電動機３１（図４参照）、減速歯車列、後輪車軸、及び方向規制部が収容されている。
【００２７】
交流電動機３１は、新規な構成を有するもので、図４に示されるように、後輪の車軸と平行に延びる駆動軸３１１と一体的に回転し、当該駆動軸３１１と垂直な第１の仮想平面上であって、当該駆動軸３１１を中心とする所定半径の円周上に、それぞれ永久磁石３１５ａ〜３１５ｄからなる複数の磁極をその極性を交互に異ならせて等角度間隔で保持する回転子（磁石支持ディスク３１２）と、回転子の第１の仮想平面と正対する第２の仮想平面上であって、前記駆動軸３１１を中心とする所定半径の円周上に支持される１又は２以上（図４では２個）の渦巻き状コイル３１６ａ，３１６ｂを有する固定子とを含む。
【００２８】
駆動軸３１１には、図４に示されるように、第１の仮想平面を定義する磁石支持ディスク３１２が一体的に固定されている。磁石支持ディスク３１２は、電動機３１の回転子として機能するものであって、この例にあっては、合成樹脂材料（例えば、ＰＯＭなど）にて製作されている。駆動軸３１１は磁石支持ディスク３１２の中心部を垂直に貫通する。磁石支持ディスク３１２の周縁部には、角度９０度を隔てて、４個の有底円筒状の磁石ホルダ３１３ａ，３１３ｂ，３１３ｃ，３１３ｄが成型技術により一体成形されている。これらの磁石ホルダ３１３ａ，３１３ｂ，３１３ｃ，３１３ｄの凹部のそれぞれには、磁極を定義するための、扁平な円筒状乃至タブレット状を有する永久磁石３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄが圧入固定されている。なお、図４において、符号３１４は磁石支持ディスク３１２のための十字状補強リブである。
【００２９】
永久磁石３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄは、それぞれ表裏方向へと分極するように磁化されており、例えば、永久磁石３１５ａ（Ｎ極）、３１５ｂ（Ｓ極）、３１５ｃ（Ｎ極）、３１５ｄ（Ｓ極）の如く、交互に極性を異ならせて配置されている。それらの永久磁石３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄは、この例にあっては、希土類磁石（例えば、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、ブラセオジム磁石、サマリウム鉄窒素磁石等々）あるいは、コバルト磁石等の強磁性体材料を用いて製作されている。
【００３０】
一方、磁石支持ディスク３１２により定義される第１の仮想平面と僅かな距離を隔てて正対する第２の仮想平面上には、１又は２以上（この例では、２つ）のコイル３１６ａ，３１６ｂが配置されている。これらのコイル３１６ａ，３１６ｂは、駆動軸３１１を中心とする所定半径の円周上に、互いに角度１８０度を隔てて配置されている。これら２つのコイル３１６ａ，３１６ｂは、図示例にあっては、巻回方向及び巻数が同一の略円形渦巻状の渦巻状コイルにより構成されており、両者は電気的には直列接続されている。なお、第２の仮想平面としては、例えば、ユニットハウジング３４の底面から起立して、２つのコイル３１６ａ，３１６ｂを例えば接着剤を介して所定位置に保持する垂直支持壁（図示せず）により構成することができる。このとき、２つのコイル３１６ａ，３１６ｂを支持する垂直支持壁は、電動機３１の固定子として機能する。磁石支持ディスク３１２が回転すると、４つの磁石３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄと２つのコイル３１６ａ，３１６ｂとは、僅かの間隙を隔てて正対しつつ、順次にすれ違う。
【００３１】
２つのコイル３１６ａ，３１６ｂを直列接続してなる一連のコイル列の両端に所定周波数の交流電圧を印加することで、後に詳述するように、交流電動機３１は４個の磁極３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄを有するディスク状の回転子と、２個のコイル３１６ａ，３１６ｂを有する板状の固定子とを有する交流同期電動機として機能することとなる。
【００３２】
そして、この交流電動機３１は、正対する第１の仮想平面（回転子側平面）と第２の仮想平面（固定子側平面）のそれぞれに、扁平な磁石３１５ａ〜３１５ｄと扁平な渦巻状コイル３１６ａ，３１６ｂとを対向配置すると言う基本構造を有するものであるから、回転軸３１１の延在方向への外形寸法を小さく設計することができ、そのため、軌道幅との関係で車体幅を大きく取れない列車玩具にも、その駆動軸を車体の幅方向へ向けた状態で組み込むことができる。
【００３３】
加えて、列車玩具であっても、車体の高さ方向の制限はさほど存在しないから、コイルの巻数や磁石の強度の増大のみならず、扁平な磁石３１５ａ〜３１５ｄの配置される支持体（例えば、磁石支持ディスク３１２）の直径を増大することによっても、電動機の出力トルク特性を改善することができる。しかも、この交流電動機３１は、直流電動機のように耐久性に問題のあるブラシが不要であるから、長時間の連続運転も可能となる。
【００３４】
減速歯車列は、図示しないが、交流電動機３１の駆動軸３１１から得られる回転動力を適宜に減速したのち、後輪車軸を介して左右の後輪１１４ａ，１１４ｂへと伝達する作用を有する。特に、この例にあっては、減速歯車列には、減速比を二段に切替可能な減速比切替機構と歯車列の一部を噛合状態と噛合解除状態に切替可能な歯車接離切替機構とが含まれている。
【００３５】
そして、操作レバー３３がＯＦＦ位置にあるとき、歯車接離切替機構が作動して、減速歯車列の一部において噛合解除状態となり、左右の後輪は自由回転可能となる。同時に、電動機への通電路に介在されたスイッチ（通電スイッチ）が非導通状態となって、電動機は作動不能となる。これにより、電動列車玩具の先頭車のみによる手押し走行（属に、手転がし）が可能となるのである。
【００３６】
一方、操作レバー３３がＯＮ位置にあるとき、通電スイッチが導通状態、通常速度の走行に対応する第１の減速比の噛合状態となって、通常速度の走行が可能となるのに対して、操作レバー３３がＨＩ位置にあるとき、通電スイッチが導通状態、高速度の走行に対応する第２の減速比の噛合状態となって、高速度の走行が可能となるのである。
【００３７】
直交変換回路部は、２本の単四乾電池により生成される直流３．０Ｖを交流電圧に変換して電動機へと給電するものであって、各種のインバータ回路により構成することができるほか、一種の自励発振回路によっても構成することができる。
【００３８】
なお、以上の減速歯車列には、交流電動機（同期電動機）の始動回転方向を一方向へと規制するための回転方向規制用のラチェット機構が含まれている。
【００３９】
［４］電池ボックスについて
次に、主として、図２を参照しながら、電池ボックス４の配置について説明する。本発明に係る駆動ユニット３のハウジング３４は、前後方向の長さ（Ｌ）、左右方向の幅（Ｗ）、垂直方向の高さ（Ｈ）を有する直方体であるが、特に、長さ（Ｌ）及び幅（Ｗ）については、従前のユニットハウジングに比べて、格段に小さく構成できる。
【００４０】
これは、前述したように、１）電動機として、微小な隙間を介して正対する第１の仮想平面（回転子側平面）と第２の仮想平面（固定子側平面）のそれぞれに、扁平な磁石３１５ａ〜３１５ｄと扁平な渦巻状コイル３１６ａ，３１６ｂとを対向配置すると言う基本構造を採用したこと、及び２）４本の従動軸を、後輪車軸の上方の空間に、上下方向へと分散しかつ駆動軸３１１に隣接するようにして配置したこと、を主たる理由とするものである。
【００４１】
図２に示されるように、駆動ユニット３のハウジング３４を車室空間の後部に収容すると、車室空間の前部には大きな空きスペースを確保され、この空きスペースには、１．５Ｖの単四乾電池を互い違いに２本並置して収容する電池ボックス４を収容することが可能となる。
【００４２】
この電池ボックス４は、２本の１．５Ｖ単四乾電池を出し入れするための開口を上部に有するボックス本体４１と、このボックス本体４１の上部開口を塞ぐ上蓋４２とを有するものである。それら２本の１．５Ｖ単四乾電池は、電気的には直列接続されて、３．０Ｖの直流電源４０を構成する。ボックス本体４１の側部下面には、電源スイッチ４３が取り付けられ、電池ボックス４を車体底板１１に装着すると、電源スイッチ４３の操作子が車体下面から突出する。
【００４３】
市販の小型直流電動機を採用する従来の車体にあっては、その車室空間のほぼ全長に亘って電動機と減速歯車列とが占有したため、乾電池の収容スペースを十分に確保することかできず、やむなく、１本の１．５Ｖ単三乾電池を電動機の上に無理やり載せて収容すると言った構成が採用されていた。この場合、長時間の連続運転を可能とするに足る十分な電力が確保できないことに加えて、そのままでは、昨今流行の発音機能、撮影機能、無線通信機能、照明機能等々の実現に不可欠なマイクロプロセッサの電源電圧が足りず、結局、別途ＤＣ／ＤＣコンバータを設けて、電池から得られる１．５Ｖを適宜に昇圧してからマイクロプロセッサへと供給する必要があり、一層、電池の消耗を早める結果となっていた。
【００４４】
これに対して、本発明にあっては、電池ボックス４から直流３Ｖを直接に得られることに加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータにて昇圧する必要もないため、長時間の連続走行に耐え得る十分な電力を確保することができる。また、昨今流行の発音機能、撮影機能、無線通信機能、照明機能等々の実現に不可欠なマイクロプロセッサの安定的な作動も可能となるため、この種の電動式列車玩具の設計自由度の向上を通じて、斬新な電動式走行玩具の商品化にも寄与する。
【００４５】
［５］スピーカについて
次に、主として、図２及び図１３を参照しながら、本発明の要部であるスピーカ８の取付構造について説明する。昨今、電動式自動車玩具や電動式列車玩具と言った電動式車両玩具の分野においては、模擬走行音やお喋り音声を発する発音機能を付与することが流行している。車体外殻を車体底板と車体カバーとで構成する電動式車両玩具にあっては、発音機能を実現するための扁平な小型のコーンスピーカを車体カバーの天井部分の内面に上向き姿勢で取り付け、このスピーカから発する音を天井部分に開けられた多数の小孔（放音孔）から車体外部へと放出すると言ったスピーカ取付構造が採用されていた。
【００４６】
このように天井部分に放音孔を設けるスピーカ取付構造にあっては、意匠性を重視する車両玩具にあっては、外観体裁を損ねる欠点があり、加えて、スピーカからはリード線が導出されることから、電池交換などのために車体外殻を取り外すときに不便でもある。
【００４７】
そこで、意匠性を重視する車両玩具にあっては、発音機能を実現するための扁平なコーンスピーカを車体底板の床面部分の内面に下向き姿勢で取り付け、このスピーカから発する音を床面部分に開けられた放音孔から走行路面に向けて放出し、走行路面で反射させて拡散させると言うスピーカ取付構造が採用されている。
【００４８】
しかしながら、このようなスピーカ取付構造にあっても、走行路面の性状乃至音波の反射特性は区々であることに加えて、車体底板の下面と走行路面との距離も区々であるため、走行路面の性状によっては、音量が足りなかったり、音質が劣化する等の問題がある。
【００４９】
これに対して、本発明にあっては、図２及び図５に示されるように、発音機能を実現するための扁平なコーンスピーカ８を車体底板１１の床面部分の内面に下向き姿勢で取り付ける一方、スピーカ８の前面側の床面には放音孔を設けず、スピーカ４３から発せられる音波により、車体外殻１それ自体を振動させて、車体外殻１の全体振動を介して車体外部へと音波を放出しようとするものである。
【００５０】
より具体的には、図５に示されるように、車体底板１１の床面上には、電池ボックス４の真下に位置するようにして、比較的に浅い深さの円形の凹部１１２が形成される。この凹部１１２の底部は平坦であって、他の底板領域に比較してやや薄肉化されており、放音孔などの開口は一切設けられていない。凹部１１２の周囲には、これを取り巻くようにして、高さの比較的低いリング状の突条１１２ｃが設けられている。これにより、円形の凹部１１２の上周縁とリング状の突条１１２ｃとの間にはリング状の段部１１２ａが形成され、この段部１１２ａによって、スピーカ８が支持され、例えば接着剤で固定される。その結果、スピーカ８と凹部１１２の底部との間には空所１１２ｂが生ずることとなる。
【００５１】
スピーカ８は、この例にあっては、扁平なコーンスピーカであって、フレームの中心に位置する扁平な円形の磁石８ａと、磁石８ａを取り巻くボイスコイル８ｂと、ボイスコイル８ｂに連接されてフレーム外周縁部との間に張設される振動膜８ｃとを有するものである。図中、符号８ｄはフレームに開けられたスピーカの呼吸孔である。
【００５２】
このような構成によれば、スピーカ８が所定のオーディオ信号により駆動されて、ボイスコイル８ｂ及び振動膜８ｃを介して音波が生成されると、この音波は共鳴室としても機能する空所１１２ｂ内の空気を振動させ、これにより、円形凹部１１２の薄肉の底部が振動して、車体底板１１の全体へと震度は伝達される。すると、この車体底板１１の振動は車体カバー１２にも伝達される結果、車体外殻１の全体の振動を通じて、十分な音量並びに良好な音質を以て音波は外部へと放出されることとなる。
【００５３】
このようなスピーカ取り付け構造によれば、車体底板１１に下向き姿勢で取り付けられたスピーカにより、車体底板を通じて車体外殻の全体を振動させて車両外部へと音を発するものであるから、車体天井に放音孔を設ける手法のように、車体外観の美観を損ねることもなく、また車体底板に下向き姿勢でスピーカを取り付け、底板に設けた放音孔から発せられた音を、走行路面に反射させて拡散する場合のように、走行路面の性状や走行路面までの距離などにより音量や音質が変動することもないという利点がある。
【００５４】
殊に、この例にあっては、下向き姿勢で配置されたスピーカ８と底板１１の床面との間には、共鳴室を構成する閉じた空所１１２ｂが設けられているため、スピーカ８から放出される音波を減衰させることなく、効果的に底板に伝達することができる。しかも、円形の凹部１１２の底は薄肉化されているため、それによっても、振動の減衰を抑制することができる。
【００５５】
本発明者等の実験によれば、図１〜図３、図５に示される車体外殻１を有する列車玩具１００を製品サンプルとして、音量４０ｄＢ前後のオフィス環境において、車体前方１０ｃｍの位置にｄＢメータを配置して、内蔵スピーカ８に起因する音量を測定したところ、以下の結果を得た。
・条件１：車体ケース１２を車体底板１１に取り付けた状態での音量測定
１）スピーカ下向き＋放音孔あり    ：    ５５〜６０ｄＢ
２）スピーカ下向き＋放音孔なし    ：    ６３〜７０ｄＢ
・条件２：車体ケース１２を車体底板１１から取り外した状態での音量測定
１）スピーカ下向き＋放音孔あり    ：    ４６〜５２ｄＢ
２）スピーカ下向き＋放音孔なし    ：    ６７〜７２ｄＢ
【００５６】
以上の結果から明らかなように、車体ケースの有無に拘わらず、放音孔有りの場合よりも放音孔なしの状態の方が、高い音量レベルが得られることが確認された。このような音量の増大及び音質の改善の理由については、未だ定かではないが、車体底板１１に向けてスピーカ８から放出される音波により、車体底板１１が強く振動して、それに伴って発生する音波が閉ざされた車体外殻１内にて増幅されることで、車体外殻１の全体の振動が誘引され、車体外部へと効率よく音波が伝達されるのではないかと推定される。
【００５７】
［６］電気的ハードウェア構成の全体について
次に、主として、図６を参照しながら、電動式列車玩具１００の電気的ハードウェア構成の全体について説明する。電動式列車玩具１００の電気的ハードウェアの全体は、図６に示されるように、直流電源４０と、制御回路部６と、直交変換回路部５とから構成されている。
【００５８】
直流電源４０は、電池ボックス４に収容された２本の１．５Ｖの単四乾電池で構成された３．０Ｖの直流電源である。この３．０Ｖの直流電源４０は、制御回路部６へと給電されるほか、さらに、給電スイッチ（図示せず）を介して直流変換回路部５へとも給電されている。ここで重要な点は、従前の１．５Ｖ直流電源の場合とは異なり、直流電源４０と制御回路部６との間は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介することなく、直接に接続されていることである。給電スイッチは、先に説明したように、操作レバー３３がＯＮ位置及びＨＩ位置にあるときにはＯＮ状態、ＯＦＦ位置にあるときにはＯＦＦ状態となる。
【００５９】
制御回路部６は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他、専用の回路機能が組み込まれたＡＳＩＣ等で構成されたＣＰＵ６１と、レンズやイメージセンサ等で構成された撮影部６２と、スピーカ８からの発音動作を行うためのＬＳＩやドライバで構成される発音部６３と、前照灯として機能する白色ＬＥＤ７を駆動するためのドライバ等で構成された照明部６４と、スマートフォン等のリモートコントローラとの間における無線送受信を行うための無線送受信部６５と、走行パルス（この例では、前輪の１回転あたり１個のパルス）を発生する走行パルス発生回路６６とを含んでいる。
【００６０】
なお、この例にあっては、走行パルス発生回路６６は、図５（ａ）に示されるように、左前輪１１３ａにインサート成型された磁石片９ａとその近傍に配置されたリードスイッチ９とから構成され、従前のカムとカムフォロアとを介してマイクロプロセッサを作動させる機構に比べて構成が格段に簡素化され、耐久性も改善されている。
【００６１】
直交変換回路部５は、先に説明したものであり、給電スイッチ（図示せず）を介して供給される３Ｖの直流電圧を直交変換したのち、得られた交流電圧を交流電動機３１を構成する２つの直列接続された渦巻き状コイル３１６ａ，３１６ｂに対して供給するものである。
【００６２】
［７］電気的ソフトウェア構成の全体について
次に、主として、図７を参照しながら、電動式列車玩具１００の電気的ソフトウェア構成の全体について説明する。電源スイッチ４３の投入により処理が開始されると、先ず、イニシャライズ処理（ステップＳＴ１０１）によって、各種の演算の前処理としてフラグやレジスタ類の初期設定が行われる。
【００６３】
しかるのち、走行パルスの有無（ステップＳＴ１０２）、送受信要求の有無（ステップＳＴ１０４）、撮影要求の有無（ステップＳＴ１０６）、照明要求の有無（ステップＳＴ１０８）、発音要求の有無（ステップＳＴ１１０）の判定がサイクリックに行われる。
【００６４】
ここで、走行パルス発生部６６からの信号に基づいて走行パルスの有無を判定した結果、走行パルス有りと判定された場合には（ステップＳＴ１０２ＹＥＳ）、当該走行パルスのカウント処理を実行すると共に、カウント結果が所定の条件を満足するか否かに応じて所定の条件フラグの内容を制御すると言った走行パルス対応処理を実行する（ステップＳＴ１０３）。
【００６５】
無線送受信部６５からの信号に基づいて送受信要求の有無を判定した結果、送受信要求有りと判定された場合には（ステップＳＴ１０４ＹＥＳ）、該当するコマンドの無線送信又は無線受信処理、あるいは、該当するデータの無線送信又は無線受信処理をリモートコントローラ（例えば、スマートフォンや専用のコントローラ等）との間で実行する（ステップＳＴ１０５）。このとき、受信されるべきコマンドとしては、例えば、前照灯の点消灯コマンド、カメラでの撮影開始又は終了コマンド、音の発生又は停止コマンド等を上げることができ、送信されるべきデータとしては、例えば、撮影された映像データ、走行距離を示す車速パルスのカウントデータなどを挙げることができる。
【００６６】
撮影要求の有無を判定した結果、撮影要求有りと判定された場合には（ステップＳＴ１０６ＹＥＳ）、撮影部６２から画像データを取得して、所定の画像メモリに保存する撮影処理を実行する（ステップＳＴ１０７）。こうして得られる画像データは、所定のタイミングでリモートコントローラーへと無線送信され、例えばスマートフォンの画面上に表示されることとなる。
【００６７】
照明要求の有無を判定した結果、照明点灯要求有りと判定された場合には（ステップＳＴ１０８ＹＥＳ）、照明部６４を駆動することにより、前照灯を点灯させると言った照明処理を実行する（ステップＳＴ１０９）。なお、言うまでもないが、照明要求の内容が照明消灯であれば、前照灯を消灯させると言った照明処理を実行する（ステップＳＴ１０９）。
【００６８】
発音要求の有無を判定した結果、発音要求有りと判定された場合には（ステップＳＴ１１０ＹＥＳ）、予め記憶させた各種の音声データ（例えば、模擬走行音データ、子供に語りかけるお喋り音声データ等々）を音声メモリから読み出して、発音部６３を駆動することにより、スピーカ８から該当する音（サウンド）を発生する発音処理を実行する（ステップＳＴ１１１）。
【００６９】
以上の処理（ステップＳＴ１０１〜ＳＴ１１１）を実行することにより、操作レバー３３の切替により、停止状態、通常走行状態、高速走行状態を選択するのみならず、無線送受信部６５を介して受信される各種の制御コマンドや走行パルス発生部６６から得られる走行パルスに基づいて、撮影機能、発音機能、照明機能等々を実現させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明によれば、車体底板に下向き姿勢で取り付けられたスピーカにより、車体底板を通じて車体外殻の全体を振動させて車両外部へと音を発するものであるから、車体天井に放音孔を設ける手法のように、車体外観の美観を損ねることもなく、また車体底板に下向き姿勢でスピーカを取り付け、底板に設けた放音孔から発せられた音を、走行路面に反射させて拡散する場合のように、走行路面の性状や走行路面までの距離などにより音量や音質が変動することもないという利点がある。
【００７１】
しかも、このようなスピーカ取付構造によると、スピーカから発せられる音を天井や底板に開けた放音孔から外部へと放出する場合に比べて、車体外殻の外部へ放出される音量は明らかに増加するし、その音質についても改善され、お喋り音声であれば明瞭さが増すことが確認された。
【符号の説明】
【００７２】
１          車体外殻
２          走行軌道板
３          駆動ユニット
４          電池ボックス
５          直交変換回路部
６          制御回路部
７          ＬＥＤ
８          扁平スピーカ
９          リードスイッチ
９ａ        磁石片
１１        車体底板
１２        車体カバー
３３        操作レバー
３４        ユニットハウジング
４０        直流電源
４１        ボックス本体
４２        上蓋
６１        ＣＰＵ
６２        撮影部
６３        発音部
６４        照明部
６５        無線送受信部
６６        走行パルス発生部
１１１      連結具
１１２      円形凹部
１１２ａ    段部
１１２ｂ    空隙
１１２ｃ    円形突条
１１２ｄ    呼吸孔
１１３      前輪車軸
１１３ａ    左前輪
１１３ｂ    右前輪
１１４      後輪車軸
１１４ａ    左後輪
１１４ｂ    右後輪
１１４ｃ    車軸歯車
１２１      ガイドスロット
３１１      駆動軸
３１２      磁石支持ディスク
３１３ａ    磁石ホルダ
３１３ｂ    磁石ホルダ
３１３ｃ    磁石ホルダ
３１３ｄ    磁石ホルダ
３１４      リブ
３１５ａ    磁石
３１５ｂ    磁石
３１５ｃ    磁石
３１５ｄ    磁石
３１６ａ    渦巻状コイル
３１６ｂ    渦巻状コイル
１００      電動式列車玩具
【図１】
2018139777.tif 000003
【図２】
2018139777.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年6月29日(2017.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体底板（１１）と車体カバー（１２）とからなる車体外殻（１）内に、電源（４）と、走行動力源となる電動機（３１）と、制御回路部（６１）と、前記制御回路部を介して駆動されるスピーカ（８）とが組み込まれた電動式車両玩具（１００）におけるスピーカ取付構造であって、
前記スピーカ（８）は、磁石（８ａ）と、ボイスコイル（８ｂ）と、振動膜（８ｃ）とを有する扁平なダイナミック型のスピーカであり、
前記車体底板（１１）には、前記スピーカの外径に対応する開口径を有し、かつ比較的に浅い深さの円形の凹部（１１２）が形成され、
前記スピーカ（８）は、前記円形の凹部（１１２）の開口を塞ぐように、前記凹部（１１２）の放音孔が存在しない底面に向けて、下向き姿勢で前記車体底板（１１）に固定され、
それにより、スピーカ（８）の振動膜（８ｃ）から発せられる音波は、凹部（１１２）が形成する密閉空所（１１２ｂ）を介して前記車体底板（１１）へと伝達される、電動式車両玩具におけるスピーカ取付構造。
【請求項２】
前記スピーカ（８）において、
前記磁石（８ａ）は、フレームの中心に位置する扁平な円形の磁石とされ、
前記ボイスコイル（８ｂ）は、前記磁石を取り巻くようにして配置され、
前記振動膜（８ｃ）は、前記ボイスコイルに連接されて前記フレームの外周縁部との間に張設される、請求項１に記載の電動式車両玩具におけるスピーカ取付構造。
【請求項３】
前記凹部（１１２）が、前記車体底板（１１）を局部的に薄肉化してその上面レベルを一段下げることにより形成される、請求項１又は２に記載の電動式車両玩具におけるスピーカ取付構造。
【請求項４】
前記電動式車両玩具が電動式列車玩具である、請求項１~３のいずれか１つに記載の電動式車両玩具におけるスピーカ取付構造。