(57)【要約】【課題】  ばねの付勢力を動力源とする玩具において、簡易な機構で速度調節を行うことができる速度制御装置を提供すること。【解決手段】  ゼンマイばね３の付勢力を動力源として動作する可動軸１４とケーシング１１とによって画成された通路１５にゴム体からなるＯリング１６を設置し、可動軸１４が回転動作する際に該可動軸１４との間に生じる摺接力によってＯリング１６が通路１５内で該可動軸１４の回転動作方向に移動するように構成することで、Ｏリング１６から受ける摩擦抵抗によって、可動軸１４の回転動作速度を減速させるようにした。【選択図】  図４
2012037037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部材と固定部材とによって画成された通路と、前記通路内に設けられた弾性体とを備え、
前記弾性体は、前記通路に設置され、前記可動部材が動作する際に該可動部材との間に生じる摺接力によって前記通路内で該可動部材の動作方向に移動するように構成され、
前記可動部材と前記弾性体との間に生じる摩擦抵抗によって、該可動部材、又は該可動部材と連動する他の部材の速度調節を行うことを特徴とする速度制御装置。
【請求項２】
前記通路は、該通路の延在方向に直交する断面積が該通路の延在方向で異なり、該通路内での位置に応じて前記弾性体の弾性変形の度合いを変化させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の速度制御装置。
【請求項３】
前記可動部材は、ばねの付勢力を動力源として動作するように構成され、前記可動部材は、前記ばねの付勢力を蓄勢する際に一方向に動作し、前記ばねの付勢力の解放によって、前記一方向とは反対の他方向に動作するように構成され、前記通路は、前記可動部材が前記一方向に動作する際に前記弾性体の弾性変形の度合いが大きくなり、且つ、前記可動部材が前記他方向に動作する際に前記弾性体の弾性変形の度合いが小さくなるように、該通路の延在方向に直交する断面積が該通路の延在方向で異なっていることを特徴とする請求項２に記載の速度制御装置。
【請求項４】
ゼンマイばねの付勢力を動力源として回転動作する可動軸と固定部材とによって画成された通路と、前記通路内に設けられた弾性体とを備え、
前記可動軸は、前記ゼンマイばねの付勢力を蓄勢する際に一方向に回転動作し、前記ゼンマイばねの付勢力の解放によって、前記一方向とは反対の他方向に回転動作するように構成され、
前記弾性体は、前記可動軸と前記固定部材とによって挟持されて弾性変形した状態で前記通路に設置され、前記可動軸が回転動作する際に該可動軸との間に生じる摺接力によって前記通路内で該可動軸の回転動作方向に移動するように構成され、
前記通路には、前記可動軸の前記一方向への回転動作の際に前記ゴム体の移動を途中で阻止するストッパが形成され、前記通路は、前記可動軸が前記一方向に動作する際に前記弾性体の弾性変形の度合いが大きくなり、且つ、前記可動軸が前記他方向に動作する際に前記弾性体の弾性変形の度合いが小さくなるように、該通路の延在方向に直交する断面積が前記ストッパ側で小さくなっており、
前記可動軸と前記ゴム体との間に生じる摩擦抵抗によって、該可動軸、又は該可動軸と連動する部材の速度調節を行うことを特徴とする速度制御装置。
【請求項５】
前記弾性体はＯリングであることを特徴とする請求項１から４いずれか一項に記載の速度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、速度制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆるプルバック式の玩具自動車が知られている（例えば、特許文献１）。この玩具自動車によれば、後輪を接地した状態で玩具自動車を後方に移動させると、後輪軸が回転動作してゼンマイばねの付勢力が蓄勢される。続いて、玩具自動車の後方への移動を止めて玩具自動車を放すと、ゼンマイばねに蓄勢された付勢力の解放によって、玩具自動車が前方に向けて走行する。
一方、ゼンマイばねの付勢力を動力源とするゼンマイ駆動ユニットにおいて、回転軸（可動部材）の回転速度を減速或いは増速する調速手段（速度制御装置）を設け、この調速手段によって安定した駆動力の出力を可能としたものが知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３０７２３号公報
【特許文献２】特開２００７−１６７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に開示された玩具自動車では、付勢力が蓄勢されたゼンマイばねは、最初のうちは速く解け、その後は解ける速度が緩慢となり、ゼンマイばねが解け切った時点で玩具自動車が止まることになる。
しかし、このように付勢力が蓄勢されたゼンマイばねが自然に解けるのに委せることとした場合には、玩具自動車が急発進した後に急激に減速して停車することとなり、全体としての走行継続時間が短くなるという問題がある。
このような問題は、ばねの付勢力を動力源とする玩具自動車の場合に限らず、蓄勢された付勢力を動力源とする装置一般に生じる。
一方、上記特許文献２のゼンマイ駆動ユニットの調速手段は、例えば、入力軸と出力軸とを軸線が同一直線上に並ぶように設け、該入力軸と出力軸とにまたがるように各軸の周囲に遊星歯車や車輪を設けることにより構成されているが、遊星歯車や車輪を軸支する構造が必要となり、複雑であるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みて、簡易な構造で速度調節することができる速度制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の速度制御装置は、
可動部材と固定部材とによって画成された通路と、前記通路内に設けられた弾性体とを備え、
前記弾性体は、前記通路に設置され、前記可動部材が動作する際に該可動部材との間に生じる摺接力によって前記通路内で該可動部材の動作方向に移動するように構成され、
前記可動部材と前記弾性体との間に生じる摩擦抵抗によって、該可動部材、又は該可動部材と連動する他の部材の速度調節を行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の速度制御装置は、請求項１に記載の速度制御装置において、前記通路は、該通路の延在方向に直交する断面積が該通路の延在方向で異なり、該通路内での位置に応じて前記弾性体の弾性変形の度合いを変化させるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の速度制御装置は、請求項２に記載の速度制御装置において、前記可動部材は、ばねの付勢力を動力源として動作するように構成され、前記可動部材は、前記ばねの付勢力を蓄勢する際に一方向に動作し、前記ばねの付勢力の解放によって、前記一方向とは反対の他方向に動作するように構成され、前記通路は、前記可動部材が前記一方向に動作する際に前記弾性体の弾性変形の度合いが大きくなり、且つ、前記可動部材が前記他方向に動作する際に前記弾性体の弾性変形の度合いが小さくなるように、該通路の延在方向に直交する断面積が該通路の延在方向で異なっていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の速度制御装置は、ゼンマイばねの付勢力を動力源として回転動作する可動軸と固定部材とによって画成された通路と、前記通路内に設けられた弾性体とを備え、
前記可動軸は、前記ゼンマイばねの付勢力を蓄勢する際に一方向に回転動作し、前記ゼンマイばねの付勢力の解放によって、前記一方向とは反対の他方向に回転動作するように構成され、
前記弾性体は、前記通路に設置され、前記可動軸が回転動作する際に該可動軸との間に生じる摺接力によって前記通路内で該可動軸の回転動作方向に移動するように構成され、
前記通路には、前記可動軸の前記一方向への回転動作の際に前記弾性体の移動を途中で阻止するストッパが形成され、前記通路は、前記可動軸が前記一方向に回転動作する際に前記弾性体の弾性変形の度合いが大きくなり、且つ、前記可動軸が前記他方向に回転動作する際に前記弾性体の弾性変形の度合いが小さくなるように、該通路の延在方向に直交する断面積が前記ストッパ側で小さくなっており、
前記可動軸と前記弾性体との間に生じる摩擦抵抗によって、該可動軸、又は該可動軸と連動する部材の速度調節を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の速度制御装置は、請求項１から４いずれか一項に記載の速度制御装置において、前記弾性体はＯリングであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、弾性体は、可動部材が動作する際に該可動部材との間に生じる摺接力によって通路内で該可動部材の動作方向に移動する。その際に、可動部材が弾性体から受ける摩擦抵抗によって可動部材の負荷トルクが変化し、可動部材の動作速度が変更させられる。この可動部材の動作速度の変更によって、可動部材の速度調節が行えることになる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、通路は、該通路の延在方向に直交する断面積が該通路の延在方向で異なり、該通路内での位置に応じて弾性体の弾性変形の度合いを変化させるように構成されているので、
通路内の弾性体の位置に応じて、可動部材の負荷トルクが変化し、可動部材の動作速度が変更させられる。この可動部材の動作速度の変更によって、可動部材の速度調節が行えることになる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、可動部材が一方向（ばねの付勢力が蓄勢される方向）に動作する際に弾性体の弾性変形の度合いが大きくなり、且つ、可動部材が他方向に動作する際に弾性体の弾性変形の度合いが小さくなるように構成されているので、蓄勢された付勢力が解放される初期において可動部材に対する摩擦抵抗が大きく、その後は摩擦抵抗が小さくなる。したがって、可動部材の動きを滑らかにすることができるとともに、ばねの付勢力の解放時間を長くすることができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、可動軸が一方向（ばねの付勢力が蓄勢される方向）に回転動作する際に弾性体の弾性変形の度合いが大きくなり、且つ、可動軸が他方向に回転動作する際に弾性体の弾性変形の度合いが小さくなるように構成されているので、蓄勢された付勢力が解放される初期において可動部材に対する摩擦抵抗が大きく、その後は摩擦抵抗が小さくなる。したがって、可動部材の動きを滑らかにすることができるとともに、ゼンマイばねの付勢力の解放時間を長くすることができる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、弾性体がＯリングであるため、変形し易いので、精度誤差をあまり気にすることなく使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態の速度制御装置を備えた玩具自動車のシャーシー部分の斜視図である。
【図２】図１の玩具自動車の動力伝達機構の分解斜視図である。
【図３】図２の動力伝達機構の作動を示した模式図で、（Ａ）はゼンマイばねの付勢力を蓄勢する場合を示し、（Ｂ）は玩具自動車が走行する場合を示している。
【図４】図１の玩具自動車に搭載された速度制御装置の分解斜視図である。
【図５】図４の速度制御装置の蓋板を取り除いた状態の正面図である。
【図６】第２実施形態の速度制御装置の分解斜視図である。
【図７】図５の速度制御装置の蓋板を取り除いた状態の正面図である。
【図８】第３実施形態の速度制御装置の蓋板を取り除いた状態の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る速度制御装置を玩具自動車に適用した場合について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１に示した玩具自動車１は、いわゆるプルバック式の玩具自動車で、後輪軸２（図２参照）の上方に速度制御装置１０を備えている。この玩具自動車１は、ゼンマイばね３（図２参照）の付勢力を後輪軸２に伝達して後輪４を駆動させるように構成されている。
【００１９】
次に、玩具自動車１の動力源及び動力伝達機構について説明する。
玩具自動車１は、動力伝達機構として歯車列２０を備えている。歯車列２０は、図２に示すように、軸２１に固着された大小の歯車２１ａ，２１ｂと、軸２２に固着された大小の歯車２２ａ，２２ｂと、軸２３に固着された歯車２３ａと、軸２４に固着された大小の歯車２４ａ，２４ｂと、後輪軸２に固着された歯車２ａとによって構成されている。
【００２０】
そして、後輪４を接地した状態で、玩具自動車１を後方に移動させると、図１に示すように、後輪軸４が図１の矢印Ｘ方向に回転動作し、後輪軸２が図３（Ａ）の矢印方向に回転動作する。すると、後輪軸２の回転動力は、図３（Ａ）に示すように、歯車２ａ，２４ａ，２３ａを介して歯車２１ｂに伝達され、軸２１が矢印方向に回転動作する。
ゼンマイばね３は軸２１に一端が係止され、他端が玩具自動車１のフレーム１ａ（図１参照）に係止されているので、軸２１の回転動作によって、ゼンマイばね３の付勢力が蓄勢される。
なお、この際、歯車２ａ，２４ａ，２４ｂからの動力によってフレーム１ａに形成された長孔２５内を軸２２が移動することで、歯車２２ａが逃げるので、歯車２４ｂからの動力は歯車２１ａには伝達されない。
【００２１】
一方、ゼンマイばね３に付勢力が蓄勢された状態で、玩具自動車１を放すと、ゼンマイばね３の付勢力によって、軸２１が、図３（Ｂ）の矢印方向に回転動作する。すると、軸２１の回転動力は、歯車２１ａ，２２ｂを介して歯車２４ｂに伝達される。この結果、軸２４が矢印方向に回転動作し、歯車２４ａ，２ａを介し後輪軸２が矢印方向に回転動作する。
これによって、後輪４が回転動作し、玩具自動車１が前進する。
なお、この際、歯車２１ｂからの動力によってフレーム１ａに形成された長孔２６内を軸２３が移動することで、歯車２３ａが逃げるので、歯車２１ａからの動力は歯車２４ａには伝達されない。
【００２２】
次に、第１実施形態の速度制御装置１０について説明する。
速度制御装置１０は、図４に示すように、玩具自動車１のフレーム１ａに固定して設けられたケーシング１１と、ケーシング１１内に設置される弾性体としてのＯリング１６とを備えている。このＯリング１６は例えばゴム製である。
ケーシング１１は、基板１１ａと蓋板１１ｂとから構成されている。この基板１１ａと蓋板１１ｂとは図示はしないがねじ止めによって互いに組み付けられている。このため、基板１１ａには雌ねじが形成されたボス１１１ａが形成され、蓋板１１ｂには雄ねじを挿通するためのねじ孔１１１ｂが形成されている。
【００２３】
基板１１ａの表面には、図４及び図５に示すように、軸１４が挿入される軸孔１２が形成されている。また、基板１１ａには、軸孔１２の周りにリブ１３ａ，１３ｂが形成されている。
このうちリブ１３ａは、軸孔１２の周囲にほぼ１周に亘って延在しているとともに、軸孔１２に挿入された軸１４までの距離が、通路１５の一端部で最大となり、その一端部を除く部分では該距離が小さく且つ一定となるように延在している。リブ１３ａと、軸孔１２に挿入された軸１４までの距離は、通路１５の一端部で最大で、他端部に向けて徐々に小さくなるように設定してもよい。
また、リブ１３ｂは、基板１１ａの上部に形成されている。リブ１３ｂは、Ｏリング１６の移動を阻止する役目を有している。このため、リブ１３ｂは、１つのボス１１１ａから軸孔１２の近傍まで延在している。このリブ１３ｂの通路１５に面する各面がストッパを構成している。
そして、軸孔１２に挿入された軸１４、基板１１ａ、リブ１３ａ，１３ｂ、及び蓋板１１ｂによって画成された通路１５にはＯリング１６が設置されている。このＯリング１６の外径は、リブ１３ａと軸孔１２に挿入された軸１４との最大距離よりも小さい。そして、通路１５内に設置されたＯリング１６は、通路１５の一端部に位置する状態では、弾性圧縮されず、通路１５の他端部に移動する際に軸１４とリブ１３ａとによって挟持されて弾性圧縮されるようになっている。
【００２４】
蓋板１１ｂは、基板１１ａの表面を覆うもので、蓋板１１ｂからＯリング１６が離脱するのを防止する働きを有している。この蓋板１１ｂは、上述のように、基板１１ａにねじ止めされるものであるが、蓋板１１ｂは基板１１ａに接着剤その他によって固着されていてもよい。ただし、蓋板１１ｂは、Ｏリング１６の交換ができるようにねじ止め又はそれ以外の方法によって、基板１１ａに着脱可能となっていることが好ましい。このようにすれば、玩具自動車１の場合、大きさ又は弾性率の異なるＯリング１６を適宜に交換して使用することで、遊びにバリエーションを持たせることが可能となる。
【００２５】
また、実施形態の場合、速度制御装置１０は、軸１４と、軸１４に固着された歯車１４ａ（図１参照）と、後輪軸２に固着された歯車２ｂとを備えている。ただし、これらは必ず設けなくてはいけないものではない。軸１４に代えて、後輪軸２を軸孔１２に直接挿通できるのであれば、軸１４及び歯車２ｂは不要である。
【００２６】
Ｏリング１６は、回転動作する軸１４との間に生じる摺接力によって、ケーシング１１の通路１５内で軸１４の回転動作方向に移動する。
具体的に説明すれば、後輪４を接地した状態で、玩具自動車１を後方に移動させると、軸１４が一方向に回転動作する。その結果、Ｏリング１６は、軸１４との間に生じる摺接力によって、ケーシング１１内で軸１４の回転動作方向（この場合には通路１５が狭まる方向）に移動してリブ１３ｂへの突当りによって停止させられる。この場合、通路１５が狭まる方向にＯリング１６が移動するので、Ｏリング１６が弾性圧縮される。
続いて、この状態から玩具自動車１を放すと、ゼンマイばね３の付勢力が解放され、軸１４が先ほどとは反対の方向に回転動作し、Ｏリング１６は、軸１４との間に生じる摺接力によって、ケーシング１１内で軸１４の回転動作方向（この場合には通路１５が広くなる方向）に移動する。この場合、通路１５が広くなる方向にＯリング１６が移動するので、Ｏリング１６の圧縮度合いが小さくなり、Ｏリング１６は膨らんだ状態（復元状態）となる。
【００２７】
以上のように、ゼンマイばね３の付勢力が畜勢された状態では通路１５の幅が狭い箇所にОリング１６が存在し、この状態からゼンマイばね３の付勢力が解放されて、通路１５の幅が広い箇所に向けてОリング１６が移動する。この場合、通路１５の幅が狭い箇所にОリング１６が存在している間は、軸１４とОリング１６との摩擦抵抗が大きく、通路１５の幅が広い箇所にОリング１６が移動したときは、軸１４とОリング１６との摩擦抵抗が小さくなる。したがって、この玩具自動車１によれば、次のような効果が得られることになる。
すなわち、玩具自動車１が前進を始める際には、軸１４の回転動作がＯリング１６の摩擦抵抗によって抑制されるので、ゼンマイばね３の付勢力の解放が緩慢となり、玩具自動車１の急発進が抑制される。一方、通路１５の幅が広い箇所にОリング１６が移動すると、ゼンマイばね３の付勢力が減少するが、Ｏリング１６の摩擦抵抗も減少する。
この結果、ゼンマイばね３の解ける時間が長くなるとともに、玩具自動車１が滑らかに走行することとなる。
【００２８】
次に、第２実施形態の速度制御装置について説明する。
図６及び図７は、本発明に係る速度制御装置の第２実施形態を示している。この第２実施形態の速度制御装置３０も例えば図１に示す玩具自動車１に搭載可能である。
この第２実施形態の速度制御装置３０が第１実施形態の速度制御装置１０と異なる点は、第１実施形態の速度制御装置１０の通路１５に相当する通路３５の幅が同じとなっていて、且つ、無端となっていることである。
すなわち、基板３１ａには、図６に示すように、中心に軸孔３２が形成され、その軸孔３２を囲むように通路形成用のリブ３３が形成されている。このリブ３３は、図７に示すように、軸孔３２に挿入された軸３４（可動軸：第１実施形態の軸１４に相当）と同心に形成されている。また、基板３１ａには、蓋板３１ｂが取り付けられ、軸３４、基板３１ａ、リブ３３及び蓋板３１ｂによって、円状の通路３５が形成されている。そして、通路３５にはＯリング３６が設置されている。この場合、Ｏリング３６は、軸３４とリブ３３とで挟持されて弾性圧縮された状態となる。なお、基板３１ａの表面と蓋板３１ｂの内面の距離は一定であり、その距離はＯリング３６の厚みよりも僅かに大きく設定されている。
第２実施形態の速度制御装置３０は、その他の点では、第１実施形態の速度制御装置１０と同じとなっている。
【００２９】
この第２実施形態の速度制御装置によれば、次のような効果が得られることになる。
Ｏリング３６が軸３４とリブ３３との間で挟持され弾性圧縮された状態にあり、Ｏリング３６は軸３４との間に生じる摺接力によって軸３４の回転動作方向に移動するが、その際に、Ｏリング３６からの摩擦抵抗も受けることになる。したがって、軸３４の回転動作速度を遅くすることができる。
【００３０】
次に、第３実施形態の速度制御装置について説明する。
図８は、本発明に係る速度制御装置の第３実施形態を示している。この第３実施形態の速度制御装置４０も例えば図１に示す玩具自動車１に搭載可能である。
この第３実施形態４０の速度制御装置４０が第１実施形態の速度制御装置１０と異なる点は、第１実施形態の速度制御装置１０の通路１５に相当する通路４５が楕円状又は長円状で且つ無端となっていることである。
すなわち、基板４１ａには、中心に軸孔４２が形成され、その軸孔４２を囲むように通路形成用のリブ４３が形成されている。また、基板４１ａには蓋板（図示せず）が取り付けられ、軸４４（可動軸：第１実施形態の軸１４に相当）、基板４１ａ、リブ４３及び蓋板によって、楕円状又は長円状の通路４５が形成されている。そして、通路４５には、ゴム体であるＯリング４６が設置されている。この場合、Ｏリング３６は、軸４４とリブ４３とで挟持されて弾性圧縮された状態となる。なお、基板４１ａの表面と蓋板の内面の距離は一定であり、その距離はＯリング４６の厚みよりも僅かに大きく設定されている。
第３実施形態の速度制御装置４０は、その他の点では、第１実施形態の速度制御装置１０と同じとなっている。
【００３１】
この第３実施形態の速度制御装置４０によれば、次のような効果が得られることになる。
Ｏリング４６が軸４４とリブ４３との間の距離が最大となる箇所で僅かに圧縮された状態にあり、Ｏリング４６は軸４４との間に働く摺接力によって軸４４の回転動作方向に移動するが、その際に、軸４４とリブ４３との間の距離が小さくなる箇所でＯリング４６から大きな摩擦抵抗を受けることになる。したがって、軸４４の回転動作速度を遅くすることができるとともに、軸４４の回転動作速度が大きくなったり小さくなったりを繰り返すことになる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることはいうまでもない。
【００３３】
例えば、上記実施形態では、弾性体の例としてＯリングを説明したが、弾性体であればＯリングでなくてもよい。
【００３４】
また、上記実施形態では、速度制御装置を玩具自動車に適用した例を示したが、玩具自動車に限定されることなく、装置（他の玩具を含む）にも適用が可能である。
【００３５】
また、上記実施形態では、軸１４，３４，４４のような回転動作体の速度制御を行う場合を説明したが、直動部品の速度制御を行う場合にも適用できる。
【００３６】
また、上記実施形態では、動力源としてゼンマイばね３を例に挙げたが、その他のばねであってもよい。また、動力源としてモータその他の動力源を持ちする場合にも適用できる。この場合には、速度制御によって、可動部材、又は該可動部材に連動する部材を適切な速度で動作させたり、可動部材、又は該可動部材に連動する部材に面白みのある動作をさせることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１    玩具自動車
２    後輪軸
３    ゼンマイばね
４    後輪
１０  速度制御装置
１４  軸
１５  通路
１６  Ｏリング
３０  速度制御装置
３４  軸
３５  通路
３６  Ｏリング
４０  速度制御装置
４４  軸
４５  通路
４６  Ｏリング
【図１】
2012037037.tif 000003
【図２】
2012037037.tif 000004
【図３】
2012037037.tif 000005
【図４】
2012037037.tif 000006
【図５】
2012037037.tif 000007
【図６】
2012037037.tif 000008
【図７】
2012037037.tif 000009
【図８】
2012037037.tif 000010