衝撃緩和機能付き玩具用歯車およびその軸方向隙間調整機構
【要 約】
【課 題】 エアガンのような玩具の駆動機構に組み込んで高回転速度で作動させた場合でも、その歯車と噛み合う被駆動側歯車を含む、玩具の駆動機構の寿命を延ばすことができる玩具用歯車を、その軸方向隙間調整機構と共に提供する。
【解決手段】 無歯部を有する一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなる玩具用歯車。
【課 題】 エアガンのような玩具の駆動機構に組み込んで高回転速度で作動させた場合でも、その歯車と噛み合う被駆動側歯車を含む、玩具の駆動機構の寿命を延ばすことができる玩具用歯車を、その軸方向隙間調整機構と共に提供する。
【解決手段】 無歯部を有する一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなる玩具用歯車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源からの動力を被駆動側に間欠的に伝達する特殊な歯車を、エアガンのような玩具の駆動機構に組み込んで高回転速度で回転させた場合でも、玩具の駆動機構の寿命を延ばすことができる玩具用歯車およびその軸方向隙間調整機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
玩具の一つであるエアガンとしては、ピストンをシリンダ内で往復移動させてその都度弾丸を発射するものが知られている。例えばモータなどの駆動源を用い、ばね力に抗してシリンダ内でピストンを後退させた後、ばねの反発力により一瞬にしてシリンダ内で前進させることにより、シリンダ内で作り出した圧縮空気の作用により弾丸を発射するエアガンが公知である（特許文献１）。
【０００３】
この特許文献１に記載のエアガンには、図８、図９に示すように、モータ１１０とピストン１０３間に、駆動源であるモータ１１０の回転をピストン１０３の下部に設けたラック歯１０５に間欠的に伝達するため、特殊な玩具用歯車がピストン駆動用歯車１０８として組み込まれている。このような特殊な玩具用歯車は、図１１に示すように、２つの歯車１０８Ａ、１０８Ｂが同軸に重ね合わされ、駆動源側からの動力を被駆動側に間欠的に伝達する歯車という意味で以下、間欠歯車ともいう。
【０００４】
図８、図９中、中央部に示すピストン駆動用歯車１０８が特殊な玩具用歯車であり、一方の歯車１０８Ａに無歯部１０７が形成されている。従来の特殊な玩具用歯車は、無歯部１０７が形成されている一方の歯車１０８Ａと他方の歯車１０８Ｂが同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた連結ピン１０８Ｃによって一体とされている。
【０００５】
ピストン駆動用歯車１０８には、他方の歯車１０８Ｂと、モータ１１０の動力を入力する減速歯車１０９が噛合され、無歯部１０７を有する一方の歯車１０８Ａと、ピストン１０３下部のラック１０５とが間欠的に噛み合う。この特殊な玩具用歯車をエアガンの駆動機構に組み込んだ場合の動作は以下のようである。
【０００６】
図８に示すモータ１１０を回転させると、回転が減速歯車１０９などを介してピストン駆動用歯車１０８に伝達され、ピストン駆動用歯車１０８のギヤ歯１０６とラック歯１０５とが噛み合い、圧縮ばね１０４のばね力に抗してピストン１０３が後退する。更に回転すると図９に示すように、ピストン駆動用歯車１０８の無歯部１０７がピストン１０３の下部に到達し、その直後に噛み合いがなくなって、圧縮ばね１０４の反発力によって一瞬にしてピストン１０３が前進する。この過程を繰り返す毎に、吸引したエアが圧縮されてシリンダ１０２の噴出口１０１から噴出し、その直前で停止している弾丸１２１が発射される。
【０００７】
この圧縮ばね１０４は、ピストン１０３を押し出す強いばね力を有し、エアガン本体１２０に固定されたスピンドル１１１で受け止められている。一方ピストン１０３は、前部にＯ−リング１１２が装着されてシリンダ内の気密性を保持している。
【０００８】
ここで特許文献１に記載されたピストン１０３の駆動機構では、図１０に詳細を示すように、ピストン下部に設けたラックの第１歯１０５Ａが他のラック歯より高い歯丈とされ確実にピストン駆動用歯車１０８の第１歯１０６Ａを捕らえる構造としている。
【０００９】
また従来の特殊な玩具用歯車は、図１１に示したように、２つの歯車１０８Ａ、１０８Ｂが同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた連結ピン１０８Ｃで一体とされてピストン１０３の駆動機構に組み込まれている。
【特許文献１】実公平７−２２６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし従来のピストン１０３の駆動機構においては、単位時間当たりの弾丸発射数を多くするために、特殊な玩具用歯車であるピストン駆動用歯車１０８を高回転速度で作動させた場合、玩具の駆動機構の寿命が極端に短くなるという問題がある。
【００１１】
図１０によりこの問題点について説明する。図１０において（ａ）〜（ｃ）は、ピストン駆動用歯車１０８の第１歯１０６Ａがピストン下部に設けたラックの第１歯１０５Ａを捕らえる噛み合わせ前後の状態を示す模式図である。
【００１２】
図１０（ａ）は、ピストン１０３が圧縮ばね１０４のばね力によりピストン待機位置に待機している状態を示し、図１０（ｂ）は、ピストン駆動用歯車１０８が回転してきてピストン下部に形成したラックの第１歯１０５Ａと衝突したときの状態を示す。また図１０（ｃ）は、モータ１１０からの回転力と、モータ１１０以降からピストン駆動用歯車１０８までの各部の慣性モーメントに加えて、ピストン１０３の駆動機構には力の逃げ場がないため、ピストン１０３が後退を開始した状態を示す。この際に、多大なひずみがピストン下部に形成したラックの第１歯１０５Ａとピストン駆動用歯車１０８の第１歯１０６Ａに溜め込まれる。
【００１３】
図１０（ｄ）には、多大なひずみの蓄積によりピストン下部に形成したラックの第１歯１０５Ａに損傷が生じ、玩具の駆動機構が早期にその機能を果たせなくなった状態を示す。このような損傷が生じない場合でも、多大なひずみが繰り返してピストン下部に形成したラックの第１歯１０５Ａに加わるために、発熱により軟化して玩具の駆動機構が早期にその機能を果たせなくなることがある。
【００１４】
このような問題が玩具であるエアガンにおいて生じる原因は、ピストン駆動用歯車１０８が回転してきてピストン駆動用歯車１０８の第１歯１０６Ａがピストン下部に形成したラックの第１歯１０５Ａを捕らえる噛合開始時に、モータ１１０からの回転力と、モータ１１０以降からピストン駆動用歯車１０８までの各部の慣性モーメントに加えて、ピストン１０３の駆動機構に力の逃げ場がないため、大きな衝撃が噛み合う歯同士に繰り返しかかることの影響が大きいことを知見した。なお玩具であるエアガンにおいては、普通、ピストン下部に設けたラックの材質は樹脂製とされ、ピストン駆動用歯車１０８の材質は金属製とされている。
【００１５】
すなわち単位時間当たりの弾丸発射数を多くするために、例えば毎分９００発の弾丸発射数のところ、競技用のサバイバルゲームのように毎分１５００発の弾丸発射数とし、かつ１発の弾丸発射エネルギーを１Ｊ（ジュール）としてピストン駆動用歯車１０８を高回転速度で作動させた場合には、歯車自体の慣性モーメントを含む、玩具の駆動機構の各部品による慣性モーメントが急激に増大すると共に、モータ１１０以降からピストン駆動用歯車１０８までの玩具の駆動機構には力の逃げ場がないので、大きな衝撃が最初に噛み合う歯同士に繰り返しかかることになる。その結果、玩具の駆動機構の寿命が極端に短くなるという問題があるから、弾丸発射数を制限するのが一般的である。
【００１６】
また駆動機構にピストン駆動用歯車１０８を組み込んだエアガンにおいては、競技用のサバイバルゲームのように毎分１５００発の弾丸発射数とし、１発の弾丸発射エネルギーを１Ｊ（ジュール）に上げて使用した場合、ピストン駆動用歯車１０８と噛み合う歯車の材質を高強度でかつ高靱性としたものに代えたとしても、大きな衝撃が最初に噛み合う歯同士に繰り返しかかることになるから、被駆動側歯車が機能を果たせなくなるまでの弾丸発射数が不十分となる。
【００１７】
またモータ１１０以降からピストン駆動用歯車１０８までの間のピストン１０３の駆動機構には力の逃げ場がないため、駆動源からの動力を被駆動側に間欠的に伝達する特殊な歯車を、玩具の駆動機構に組み込んで高回転速度で回転させた場合には、玩具の駆動機構を構成する各部品に無理な力が加わり、部品の寿命が短くなる恐れもある。
【００１８】
本発明は、駆動源からの動力を被駆動側に間欠的に伝達する特殊な歯車を、エアガンのような玩具の駆動機構に組み込んで高回転速度で回転させた場合でも、その歯車と噛み合う被駆動側歯車を含む、玩具の駆動機構の寿命を延ばすことができる玩具用歯車およびその軸方向隙間調整機構と共に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、玩具の駆動機構に組み込んで、駆動源からの動力を被駆動側に間欠的に伝達するために使用する玩具用歯車であって、無歯部を有する一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなることを特徴とする玩具用歯車である。この間欠歯車は、衝撃緩和機能付き間欠歯車ともいう。
【００２０】
また本発明は、玩具の駆動機構に組み込んで、駆動用歯車として使用する玩具用歯車であって、一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなることを特徴とする玩具用歯車である。
【００２１】
この歯車は、単に、衝撃緩和機能付き歯車ともいう。
【００２２】
また本発明は、前記衝撃緩和機能付き間欠歯車または前記衝撃緩和機能付き歯車を玩具の駆動機構に駆動用歯車として組み込むに当たり、その軸を遊動状態で挿入し、かつその軸に圧縮ばねを装着した状態で玩具本体に設けた軸受け間に組み込んでなることを特徴とする玩具用歯車の軸方向隙間調整機構である。
【００２３】
また本発明は、前記衝撃緩和機能付き間欠歯車をピストン駆動用歯車として組み込むに当たり、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだことを特徴とするエアガン用ピストンの駆動機構である。
【００２４】
また本発明は、前記衝撃緩和機能付き歯車を、その軸を遊動状態で挿入し、動力源からピストン駆動用歯車に至る経路途中の玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだことを特徴とするエアガン用ピストンの駆動機構である。
【００２５】
また前記衝撃緩和機能付き間欠歯車をピストン駆動用歯車として組み込むに当たり、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込むと共に、前記衝撃緩和機能付き歯車を、その軸を遊動状態で挿入し、動力源からピストン駆動用歯車に至る経路途中の玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだことを特徴とするエアガン用ピストンの駆動機構である。
【００２６】
すなわち、本発明にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車と衝撃緩和機能付き歯車は、どちらも玩具の駆動機構に組み込んで使用する玩具用歯車である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にかかる玩具用歯車によれば、エアガンのような玩具の駆動機構に組み込んで高回転速度で作動させた場合でも、その歯車と噛み合う被駆動側歯車を含む、玩具の駆動機構の寿命を延ばすことができる。
【００２８】
また本発明にかかる玩具用歯車の軸方向隙間調整機構によれば、エアガンのような玩具の駆動機構に簡単に組み込めると共に安定した玩具の駆動機構とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
先ず第１実施の形態にかかる玩具用歯車について図１、図２により説明する。図１は、第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１を示す概略平面図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ断面図である。
【００３０】
この図１、図２に示した玩具用歯車は、駆動源からの動力を被駆動側に間欠的に伝達するための歯車、すなわち間欠歯車であって、２つの歯車２、３が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなる衝撃緩和機能付き間欠歯車１である。なお軸方向に介在させた衝撃緩和機構の構成は後述する。
【００３１】
ここで衝撃緩和機能付き間欠歯車１の軸は、玩具の駆動機構に組み込む際に、その軸孔に対して遊動状態で挿入される。図１、図２中、９は、軸孔に挿入する衝撃緩和機能付き間欠歯車１の軸芯９を示す。
【００３２】
第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１においては、一方の歯車２に無歯部７が形成され、かつまた所定数のギヤ歯６が形成されている。他方の歯車３には、無歯部はなく、駆動源側歯車の歯と噛み合う所定数のギヤ歯８が形成されている。例えば一方の歯車２には、全部で歯数３０枚のところ、そのうち１４枚を削り落として無歯部７とし、残った１６枚のギヤ歯６が駆動源側歯車の歯と噛み合う。すなわち一方の歯車２には、衝撃緩和機能付き間欠歯車１を玩具の駆動機構に組み込んだ際に被駆動側歯車と噛み合う所定数のギヤ歯６が形成されている。
【００３３】
したがって衝撃緩和機能付き間欠歯車１に遊動状態で軸を挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだ使用状態では、所定数のギヤ歯６が形成されている範囲において被駆動側歯車へ駆動源からの動力を伝達する。一方衝撃緩和機能付き間欠歯車１は、被駆動側歯車に対しては無歯部７の範囲だけ被駆動側歯車の歯と噛み合わず、いわゆる空転状態となって回転する。
【００３４】
要するに第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１は、玩具の駆動機構に組み込んで、駆動源からの動力を被駆動側に間欠的に伝達するために使用する玩具用歯車であって、無歯部を有する一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなる玩具用歯車である。
【００３５】
この第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１は、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されている構造を有するから、玩具の駆動機構にその軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだ使用状態で、そのギヤ歯６と被駆動側歯車の歯との噛み合い開始時での衝撃を緩和する衝撃緩和機能がある。
【００３６】
第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１に介在させた衝撃緩和機構について詳しく説明する。
【００３７】
図１、図２に示した衝撃緩和機構は、歯車２に軸方向に貫通させて形成した断面円形の貫通孔と、該貫通孔に挿入され、歯車３から軸方向に延在させてなる円筒状隙間規制部材５Ｂ付き押圧部材５と、衝撃緩衝材４からなる。また衝撃緩衝材４はリング状とされ、円筒状隙間規制部材５Ｂを外装した押圧部材５と、断面円形の貫通孔との間に圧縮状態で挿入されている。
【００３８】
この場合、無歯部７を有する歯車２には、周方向３箇所に等間隔に断面円形の貫通孔が軸方向に形成されている。一方歯車３には、前記貫通孔の位置に対応させて、雌ねじが形成され、２段の円筒状隙間規制部材５Ａとリング状の衝撃緩衝材４を装着した状態で押圧部材５をねじ結合させて歯車３に固定している。押圧部材５は、この場合皿ねじとした。
【００３９】
また押圧部材５には２段の円筒状隙間規制部材５Ｂを外装することによりで隙間Ｇを規制した。この隙間Ｇは、第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１をエアガンの駆動機構にピストン駆動用歯車として組み込んで使用した場合における、回転方向位置での衝撃緩衝材４の圧縮量に相当する。
【００４０】
衝撃緩衝材４としては、ゴム製のＯ−リングを用いることができる。例えばエアガンのような玩具の駆動機構では、耐熱性を有する衝撃緩衝材４とするのがよい。衝撃緩衝材４が前記の円筒状隙間規制部材５Ｂを外装した押圧部材５により短時間のうちに圧縮され、その後元の形状に戻ることを毎分９００回も繰り返すために発熱するからである。衝撃緩衝材４としてゴム性のＯ−リングを使用する場合には、歯車回転方向位置での衝撃緩衝材４の圧縮量に相当する隙間Ｇは、Ｏ−リングの厚み、すなわち、外径と内径との差の×３０％以下に設定するのが、衝撃緩衝材４の発熱量を抑制でき、衝撃緩和作用を持続できるので好ましい。
【００４１】
ただし衝撃緩衝材４としては、ゴム性のＯ−リングに限定されず、円筒状隙間規制部材５Ｂを外装した押圧部材５により短時間のうちに圧縮され、その後元の形状に戻ることを繰り返した場合でも、その形状の変化が小さくて衝撃を緩和する衝撃緩和作用を持続できる適宜な材料を選定することができる。
【００４２】
この図１、図２に示した衝撃緩和機能付き間欠歯車１は、玩具の駆動機構に使用するのに好適である。その際には、衝撃緩和機能付き間欠歯車１の軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込むことができる。
【００４３】
次に第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１の作用について図３により説明する。
【００４４】
図３は、衝撃緩和機能付き間欠歯車１をエアガンの駆動機構にピストン駆動用歯車として組み込んだ使用状態の模式図であり、ギヤ歯６の第１歯６Ａとピストン１１下部に形成したラックとの噛み合い開始時前後の状態を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に示す図である。
【００４５】
ここでギヤ歯６は図３において、上側の歯車２に形成されている一方、押圧部材５は、図３において図示しない下側の歯車３に、衝撃緩衝材４と円筒状隙間規制部材５Ｂを装着した状態で固定されている。なお、図２中、押圧部材５の頭部と断面円形の貫通孔との間の隙間は、円筒状隙間規制部材５Ｂを外装した押圧部材５と、断面円形の貫通孔との間に形成される隙間Ｇと同じとした。
【００４６】
したがって歯車３に固定した円筒状隙間規制部材５Ｂ付き押圧部材５は、エアガンの駆動機構にピストン駆動用歯車として組み込んで使用した場合、ギヤ歯６と被駆動側歯車であるラックとの噛み合い開始時において、衝撃緩衝材４を歯車回転方向位置で隙間Ｇだけ圧縮する役割を有すると共に、衝撃緩衝材４を圧縮し終わった以降、被駆動側歯車へ動力を伝達している間、押圧部材５の頭部が歯車２に形成した貫通孔の内面と接触し、また円筒状隙間規制部材５Ｂの大径部が貫通孔の内面と接触することにより、歯車３に入力された動力を歯車２に伝達する役割を有する。
【００４７】
図３中、２１はピストン１１内に挿入された圧縮ばねを示す。
【００４８】
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に説明すると、図３（ａ）は、ピストン１１が圧縮ばね２１のばね力によりピストン待機位置に待機しているときの状態を示し、歯車２に形成したギヤ歯の第１歯６Ａは、ラック歯の第１歯１２Ａより回転方向後方に位置している。図３（ｂ）は、ピストン駆動用歯車１が回転してきて、ギヤ歯の第１歯６Ａがラック歯の第１歯１２Ａを捕らえたときの状態を示す。図３（ｂ）では歯車２は、一旦その位置に停止する。
【００４９】
図３（ｃ）は、図示しない下側の歯車３に固定した押圧部材５により衝撃緩衝材４が歯車回転方向位置で隙間Ｇだけ圧縮され、衝撃緩衝材４により一定量の衝撃を吸収し終わった時点の状態を示す。すなわち、図３（ｂ）〜図３（ｃ）間において、歯車２の回転が停止し、下側の歯車３に固定した押圧部材５により歯車回転方向位置で衝撃緩衝材４が所定量だけ圧縮されて、駆動源であるモータ以降から衝撃緩和機能付き間欠歯車１までの各部品による慣性モーメントを吸収することができる。なお、その間においては、徐々に回転方向に対するモーメントが蓄積され、図３（ｄ）に示すようにピストン１１が後退し始める。
【００５０】
このように衝撃緩和機能付き間欠歯車１を玩具の駆動機構にピストン駆動用歯車として組み込んだ場合には、ギヤ歯の第１歯６Ａがラック歯の第１歯１２Ａを捕らえるときの
噛み合い開始時において歯車回転方向位置で衝撃緩衝材４を所定量だけ圧縮することにより、歯車自体の慣性モーメントを含む、ピストン１１の駆動機構を構成している各部品の慣性モーメントに起因する衝撃を吸収し、衝撃緩衝材４を所定量だけ圧縮し終わった以降は、衝撃緩衝材４を介することなく、歯車３から歯車２へ動力を伝達している。
【００５１】
すなわち、衝撃緩衝材４により一定量の慣性モーメントを吸収し終わった以降、ピストン１１のラックへ動力を伝達している間、押圧部材５の頭部が歯車２に形成した貫通孔の内面と接触し、また円筒状隙間規制部材５Ｂの大径部が貫通孔の内面と接触することにより、歯車３に入力された動力を歯車２に伝達しているために、衝撃緩衝材４による動力伝達ロスなく、歯車３から歯車２へ動力を伝えることができる。
【００５２】
そこで第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１によれば、エアガンのような玩具の駆動機構に組み込んで高回転速度で作動させた場合でも、その歯車と噛み合う被駆動側歯車を含む、玩具の駆動機構の寿命を延ばすことができる。
【００５３】
また第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１によれば、衝撃緩衝材４を所定量だけ圧縮し終わった以降、被駆動側歯車へ動力を伝達している間、衝撃緩衝材４による動力伝達ロスが抑制できる利点もある。
【００５４】
以上第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１について説明したが、本発明では、図１、２に示した玩具用歯車に限定されない。例えば図４、図５に示すような第２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１０とすることもできる。
【００５５】
この場合には、歯車２の中央部に、断面円形の貫通孔と十文字状の溝を軸方向に貫通させて形成し、一方歯車３には、平歯車２に形成した断面円形の貫通孔と十文字状の溝に隙間を形成して挿入することが可能な、突起と押圧部材５を延在させてなる。
【００５６】
ただし押圧部材５は、衝撃緩衝材４を装着した状態で締結ボルト５Ａで歯車３に固定した。また衝撃緩衝材４は、歯車２に形成した断面円形の貫通孔と十文字状の溝内に、歯車３に延在させた突起と押圧部材５を挿入して形成される隙間に圧縮した状態で装着されている。この第２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１０を玩具の駆動機構に組み込んで使用した場合における、回転方向位置での衝撃緩衝材４の圧縮量に相当する隙間Ｇは、第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１と同様に設定するのが好ましい。
【００５７】
図４、図５に示すような第２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１０は、例えば、無歯部７を有する一方の歯車２と他方の歯車３を同軸に重ね合わせ、衝撃緩衝材４を装着した押圧部材５を締結ボルト５Ａで歯車３に取り付けることで組み立てることができる。
【００５８】
第２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１０によれば、エアガンの駆動機構にピストン駆動用歯車として組み込んで使用した場合、第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１と同様な作用・効果を発揮することができる。
【００５９】
図６には、第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１をピストン駆動用歯車としてエアガンの駆動機構に組み込むに当たり、その軸を遊動状態で挿入し、かつその軸に圧縮ばね１６を装着した状態でエアガン本体２０に設けた軸受け１３間に組み込んだ場合を示す。
【００６０】
図６中、衝撃緩和機能付き間欠歯車１の軸には、上から順にシムとも称される隙間調整リング１４、ブッシュ１５、圧縮ばね１６が装着され、また減速歯車１７の軸にも圧縮ばね１６が装着され、ばね力により衝撃緩和機能付き間欠歯車１と減速歯車１７を同方向に押しつけている。減速歯車１７は、一体化された小歯車１８と大歯車１９とからなる。
【００６１】
図６に示したような玩具用歯車の軸方向隙間調整機構によれば、衝撃緩和機能付き間欠歯車１のシム調整作業が不必要となるから組み込み作業を簡単に行うことができると共に、圧縮ばね１６によって組み込んだ衝撃緩和機能付き間欠歯車１が常に一方向に一定の圧力で抑えられているので、衝撃緩和機能付き間欠歯車１のスラスト方向のガタツキもなくなって玩具の駆動機構が安定するという副次的効果もある。
【００６２】
例えばエアガン本体２０に軸受け１３として、ラジアルボールベアリングを使用した場合には、ボールベアリングの持つラジアル／スラスト方向のクリアランスを同時に排除できるので衝撃緩和機能付き間欠歯車１のスラスト方向のガタツキを抑えることができる。またエアガン本体２０に軸受け１３として、オイルレス・メタルを使用した場合には、やはり衝撃緩和機能付き間欠歯車１のスラスト方向のガタツキが排除できるので共振を抑えることができる。
【００６３】
一方、図７に示すような従来の軸方向隙間調整機構を採用した場合には、圧縮ばね１６が装着されていないから、シム調整作業を十分行い、衝撃緩和機能付き間欠歯車１がスムーズに回転することができるように適正なスラスト方向クリアランスを持たせて組み込む必要がある。例えばシム調整作業が不十分であった場合には、衝撃緩和機能付き間欠歯車１と減速歯車１７とが側面同士で接触する危険性を排除できない。
【００６４】
このようなシム調整作業が必要となるのは、玩具の場合、適正なスラスト方向クリアランスがあるのに対して、玩具の駆動機構を納めるエアガン本体２０の個体差により軸受け１３間の距離が大きく変化し、それに伴ってスラスト方向クリアランスが過大になってしまうと、歯車同士が側面で接触したり、玩具の作動不良が生じるからである。なお玩具であるエアガンの場合には、適正なクリアランスが０．０２ｍｍであるのに対して、隙間調整リング１４の厚みは最低でも０．１ｍｍと適正なクリアランスより大きいから、シム調整作業を十分行っても、衝撃緩和機能付き間欠歯車１のスラスト方向のガタツキが排除できない場合がある。従来の軸方向隙間調整機構では、隙間調整リング１４を適宜な枚数重ねて、衝撃緩和機能付き間欠歯車１のスラスト方向のガタツキを小さくしているため、圧縮ばね１６が装着されていない。
【００６５】
以上説明した第１、２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１もしくは１０は、図８、９に示したようなエアガンのピストン駆動用歯車としても、また他の玩具の駆動機構の駆動用歯車としても適用することができる。
【００６６】
ところで第１、２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１もしくは１０を、玩具の駆動機構の駆動用歯車として組み込むのが困難である場合には、従来のまま、無歯部を有する一方の歯車と他方の歯車が同軸に一体化されてなる玩具用歯車を駆動用歯車として組み込み、この間欠歯車と一緒に、一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなる撃緩和機能付き歯車を、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだ玩具の駆動機構とすることもできる。一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなる撃緩和機能付き歯車は、玩具の駆動機構の駆動用歯車として同様に組み込むこともできる。このような場合でも、その歯車と噛み合う被駆動側歯車を含む、玩具の駆動機構の寿命を延ばすことができるから、一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなる衝撃緩和機能付き歯車も有用である。
【００６７】
勿論、第１、２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１もしくは１０を玩具の駆動機構に駆動用歯車として組み込むことができれば、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込み、この衝撃緩和機能付き間欠歯車１もしくは１０と一緒に、衝撃緩和機能付き歯車を、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだ玩具の駆動機構とすることも好適である。
【実施例】
【００６８】
図１、図２に示した衝撃緩和機能付き間欠歯車１をエアガンの駆動機構に組み込んで弾丸の発射実験を行い本発明例とした。衝撃緩和機能付き間欠歯車１をエアガンの駆動機構に組み込むに当たり、図６に示すように、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体２０に設けた軸受け１３間に組み込んだ。エアガンは、電動モータを駆動源とする電動エアガンであり、ピストンのラックは樹脂製である。
【００６９】
無歯部７を形成した歯車２は、３０枚の歯のうち１４枚を削り落とし、１６枚の歯を残した。一方歯車３は、歯数が３２枚の平歯車とした。両方の歯車２、３の材質は、鋼製とした。衝撃緩和機構は、歯車２に軸方向に貫通させて形成した内径が７．６ｍｍの断面円形の貫通孔と、該貫通孔に挿入され、歯車３から軸方向に延在させてなる円筒状隙間規制部材５Ｂ付き押圧部材５と、衝撃緩衝材４からなる。また衝撃緩衝材４は、呼び径が３ｍｍ、外径が７．６ｍｍ、内径が３．８ｍｍで、耐熱温度２２０℃のＯ−リングを使用した。
Ｏ−リングの衝撃緩衝材４は、円筒状隙間規制部材５Ｂを外装した押圧部材５と、断面円形の貫通孔との間に圧縮状態で挿入した。押圧部材５は、ステンレス製Ｍ３ｍｍの皿ねじとした。２段の円筒状隙間規制部材５Ａは、一段目の外径が４．０ｍｍ、二段目の外径が６．０ｍｍとし、真鍮製とした。隙間Ｇは０．８ｍｍに規制した。衝撃緩和機能付き間欠歯車１の質量は２０ｇとした。
【００７０】
要するに実施例の場合、使用状態においてギヤ歯６とピストン１１に形成したラックの第１歯１２Ａとの噛み合い開始時での衝撃を緩和する際に、衝撃緩衝材４が隙間Ｇ＝０．８ｍｍだけ圧縮されるように衝撃緩和機構を構成した。
【００７１】
なお電動モーターの回転子から衝撃緩和機能付き玩具用歯車１までの合計質量は８４ｇ、衝撃緩和機能付き玩具用歯車１までの最終減速比は１８．７／１である。
【００７２】
発射実験は、発射エネルギー１Ｊ、１５００発／分（＝２５発／秒）の競技用のサバイバルゲームを模した条件で行った。比較例としては図１１に示したような平歯車１０８Ａ、１０８Ｂ同士が軸方向に打ち込んだ連結ピン１０８Ｃによって一体とされているピストン駆動用歯車１０８を組み込んであるエアガンを用い、本発明例と同じ発射条件で発射実験を行った。
【００７３】
その結果、従来のエアガンの場合には、競技用のサバイバルゲームを模した条件において３０００発発射するとピストン１０３に形成したラックの第１歯１０５Ａに損傷が生じてピストンの機能を果たせなくなった。これに対し、実施例のエアガンの場合には、競技用のサバイバルゲームを模した条件で従来のエアガンの寿命限界発射数の１０倍である３００００発発射してもピストン１１に形成したラックの第１歯１２Ａにその機能を果たせなくなるような損傷は見られず、さらなる使用も可能であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車を示す概略平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車の作用を説明する図である。
【図４】第２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車を示す概略平面図である。
【図５】図４のＹ−Ｙ断面図である。
【図６】本発明にかかる玩具用歯車の軸方向隙間調整機構を説明する断面図である。
【図７】従来の玩具用歯車の軸方向隙間調整機構を説明する断面図である。
【図８】エアガンの駆動機構を説明する図である。
【図９】エアガンの駆動機構を説明する他の図である。
【図１０】従来のピストン駆動用歯車の問題点を説明する図である。
【図１１】従来のピストン駆動用歯車の構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１、１０ 衝撃緩和機能付き間欠歯車
２、３ 歯車
４ 衝撃緩衝材
５ 押圧部材
５Ａ 締結ボルト
５Ｂ 円筒状隙間規制部材
６ ギヤ歯
６Ａ 第１歯
７ 無歯部
８ ギヤ歯
９ 軸芯
Ｇ 隙間
１１ ピストン
１２Ａ 第１歯
１３ 軸受け
１４ 隙間調整リング（シム）
１５ ブッシュ
１６ 圧縮ばね
１７ 減速歯車
１８ 小歯車
１９ 大歯車
２０ エアガン本体
２１ 圧縮ばね
１０１ 噴出口
１０２ シリンダ
１０３ ピストン
１０４ 圧縮ばね
１０５ ラック歯
１０５Ａ 第１歯
１０６ ギヤ歯
１０６Ａ 第１歯
１０７ 無歯部
１０８ ピストン駆動用歯車
１０８Ａ、１０８Ｂ 歯車
１０８Ｃ 連結ピン
１０９ 減速歯車
１１０ モータ（駆動源）
１１１ スピンドル
１１２ Ｏ−リング
１２０ エアガン本体
１２１ 弾丸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源からの動力を被駆動側に間欠的に伝達する特殊な歯車を、エアガンのような玩具の駆動機構に組み込んで高回転速度で回転させた場合でも、玩具の駆動機構の寿命を延ばすことができる玩具用歯車およびその軸方向隙間調整機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
玩具の一つであるエアガンとしては、ピストンをシリンダ内で往復移動させてその都度弾丸を発射するものが知られている。例えばモータなどの駆動源を用い、ばね力に抗してシリンダ内でピストンを後退させた後、ばねの反発力により一瞬にしてシリンダ内で前進させることにより、シリンダ内で作り出した圧縮空気の作用により弾丸を発射するエアガンが公知である（特許文献１）。
【０００３】
この特許文献１に記載のエアガンには、図８、図９に示すように、モータ１１０とピストン１０３間に、駆動源であるモータ１１０の回転をピストン１０３の下部に設けたラック歯１０５に間欠的に伝達するため、特殊な玩具用歯車がピストン駆動用歯車１０８として組み込まれている。このような特殊な玩具用歯車は、図１１に示すように、２つの歯車１０８Ａ、１０８Ｂが同軸に重ね合わされ、駆動源側からの動力を被駆動側に間欠的に伝達する歯車という意味で以下、間欠歯車ともいう。
【０００４】
図８、図９中、中央部に示すピストン駆動用歯車１０８が特殊な玩具用歯車であり、一方の歯車１０８Ａに無歯部１０７が形成されている。従来の特殊な玩具用歯車は、無歯部１０７が形成されている一方の歯車１０８Ａと他方の歯車１０８Ｂが同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた連結ピン１０８Ｃによって一体とされている。
【０００５】
ピストン駆動用歯車１０８には、他方の歯車１０８Ｂと、モータ１１０の動力を入力する減速歯車１０９が噛合され、無歯部１０７を有する一方の歯車１０８Ａと、ピストン１０３下部のラック１０５とが間欠的に噛み合う。この特殊な玩具用歯車をエアガンの駆動機構に組み込んだ場合の動作は以下のようである。
【０００６】
図８に示すモータ１１０を回転させると、回転が減速歯車１０９などを介してピストン駆動用歯車１０８に伝達され、ピストン駆動用歯車１０８のギヤ歯１０６とラック歯１０５とが噛み合い、圧縮ばね１０４のばね力に抗してピストン１０３が後退する。更に回転すると図９に示すように、ピストン駆動用歯車１０８の無歯部１０７がピストン１０３の下部に到達し、その直後に噛み合いがなくなって、圧縮ばね１０４の反発力によって一瞬にしてピストン１０３が前進する。この過程を繰り返す毎に、吸引したエアが圧縮されてシリンダ１０２の噴出口１０１から噴出し、その直前で停止している弾丸１２１が発射される。
【０００７】
この圧縮ばね１０４は、ピストン１０３を押し出す強いばね力を有し、エアガン本体１２０に固定されたスピンドル１１１で受け止められている。一方ピストン１０３は、前部にＯ−リング１１２が装着されてシリンダ内の気密性を保持している。
【０００８】
ここで特許文献１に記載されたピストン１０３の駆動機構では、図１０に詳細を示すように、ピストン下部に設けたラックの第１歯１０５Ａが他のラック歯より高い歯丈とされ確実にピストン駆動用歯車１０８の第１歯１０６Ａを捕らえる構造としている。
【０００９】
また従来の特殊な玩具用歯車は、図１１に示したように、２つの歯車１０８Ａ、１０８Ｂが同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた連結ピン１０８Ｃで一体とされてピストン１０３の駆動機構に組み込まれている。
【特許文献１】実公平７−２２６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし従来のピストン１０３の駆動機構においては、単位時間当たりの弾丸発射数を多くするために、特殊な玩具用歯車であるピストン駆動用歯車１０８を高回転速度で作動させた場合、玩具の駆動機構の寿命が極端に短くなるという問題がある。
【００１１】
図１０によりこの問題点について説明する。図１０において（ａ）〜（ｃ）は、ピストン駆動用歯車１０８の第１歯１０６Ａがピストン下部に設けたラックの第１歯１０５Ａを捕らえる噛み合わせ前後の状態を示す模式図である。
【００１２】
図１０（ａ）は、ピストン１０３が圧縮ばね１０４のばね力によりピストン待機位置に待機している状態を示し、図１０（ｂ）は、ピストン駆動用歯車１０８が回転してきてピストン下部に形成したラックの第１歯１０５Ａと衝突したときの状態を示す。また図１０（ｃ）は、モータ１１０からの回転力と、モータ１１０以降からピストン駆動用歯車１０８までの各部の慣性モーメントに加えて、ピストン１０３の駆動機構には力の逃げ場がないため、ピストン１０３が後退を開始した状態を示す。この際に、多大なひずみがピストン下部に形成したラックの第１歯１０５Ａとピストン駆動用歯車１０８の第１歯１０６Ａに溜め込まれる。
【００１３】
図１０（ｄ）には、多大なひずみの蓄積によりピストン下部に形成したラックの第１歯１０５Ａに損傷が生じ、玩具の駆動機構が早期にその機能を果たせなくなった状態を示す。このような損傷が生じない場合でも、多大なひずみが繰り返してピストン下部に形成したラックの第１歯１０５Ａに加わるために、発熱により軟化して玩具の駆動機構が早期にその機能を果たせなくなることがある。
【００１４】
このような問題が玩具であるエアガンにおいて生じる原因は、ピストン駆動用歯車１０８が回転してきてピストン駆動用歯車１０８の第１歯１０６Ａがピストン下部に形成したラックの第１歯１０５Ａを捕らえる噛合開始時に、モータ１１０からの回転力と、モータ１１０以降からピストン駆動用歯車１０８までの各部の慣性モーメントに加えて、ピストン１０３の駆動機構に力の逃げ場がないため、大きな衝撃が噛み合う歯同士に繰り返しかかることの影響が大きいことを知見した。なお玩具であるエアガンにおいては、普通、ピストン下部に設けたラックの材質は樹脂製とされ、ピストン駆動用歯車１０８の材質は金属製とされている。
【００１５】
すなわち単位時間当たりの弾丸発射数を多くするために、例えば毎分９００発の弾丸発射数のところ、競技用のサバイバルゲームのように毎分１５００発の弾丸発射数とし、かつ１発の弾丸発射エネルギーを１Ｊ（ジュール）としてピストン駆動用歯車１０８を高回転速度で作動させた場合には、歯車自体の慣性モーメントを含む、玩具の駆動機構の各部品による慣性モーメントが急激に増大すると共に、モータ１１０以降からピストン駆動用歯車１０８までの玩具の駆動機構には力の逃げ場がないので、大きな衝撃が最初に噛み合う歯同士に繰り返しかかることになる。その結果、玩具の駆動機構の寿命が極端に短くなるという問題があるから、弾丸発射数を制限するのが一般的である。
【００１６】
また駆動機構にピストン駆動用歯車１０８を組み込んだエアガンにおいては、競技用のサバイバルゲームのように毎分１５００発の弾丸発射数とし、１発の弾丸発射エネルギーを１Ｊ（ジュール）に上げて使用した場合、ピストン駆動用歯車１０８と噛み合う歯車の材質を高強度でかつ高靱性としたものに代えたとしても、大きな衝撃が最初に噛み合う歯同士に繰り返しかかることになるから、被駆動側歯車が機能を果たせなくなるまでの弾丸発射数が不十分となる。
【００１７】
またモータ１１０以降からピストン駆動用歯車１０８までの間のピストン１０３の駆動機構には力の逃げ場がないため、駆動源からの動力を被駆動側に間欠的に伝達する特殊な歯車を、玩具の駆動機構に組み込んで高回転速度で回転させた場合には、玩具の駆動機構を構成する各部品に無理な力が加わり、部品の寿命が短くなる恐れもある。
【００１８】
本発明は、駆動源からの動力を被駆動側に間欠的に伝達する特殊な歯車を、エアガンのような玩具の駆動機構に組み込んで高回転速度で回転させた場合でも、その歯車と噛み合う被駆動側歯車を含む、玩具の駆動機構の寿命を延ばすことができる玩具用歯車およびその軸方向隙間調整機構と共に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、玩具の駆動機構に組み込んで、駆動源からの動力を被駆動側に間欠的に伝達するために使用する玩具用歯車であって、無歯部を有する一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなることを特徴とする玩具用歯車である。この間欠歯車は、衝撃緩和機能付き間欠歯車ともいう。
【００２０】
また本発明は、玩具の駆動機構に組み込んで、駆動用歯車として使用する玩具用歯車であって、一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなることを特徴とする玩具用歯車である。
【００２１】
この歯車は、単に、衝撃緩和機能付き歯車ともいう。
【００２２】
また本発明は、前記衝撃緩和機能付き間欠歯車または前記衝撃緩和機能付き歯車を玩具の駆動機構に駆動用歯車として組み込むに当たり、その軸を遊動状態で挿入し、かつその軸に圧縮ばねを装着した状態で玩具本体に設けた軸受け間に組み込んでなることを特徴とする玩具用歯車の軸方向隙間調整機構である。
【００２３】
また本発明は、前記衝撃緩和機能付き間欠歯車をピストン駆動用歯車として組み込むに当たり、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだことを特徴とするエアガン用ピストンの駆動機構である。
【００２４】
また本発明は、前記衝撃緩和機能付き歯車を、その軸を遊動状態で挿入し、動力源からピストン駆動用歯車に至る経路途中の玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだことを特徴とするエアガン用ピストンの駆動機構である。
【００２５】
また前記衝撃緩和機能付き間欠歯車をピストン駆動用歯車として組み込むに当たり、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込むと共に、前記衝撃緩和機能付き歯車を、その軸を遊動状態で挿入し、動力源からピストン駆動用歯車に至る経路途中の玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだことを特徴とするエアガン用ピストンの駆動機構である。
【００２６】
すなわち、本発明にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車と衝撃緩和機能付き歯車は、どちらも玩具の駆動機構に組み込んで使用する玩具用歯車である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にかかる玩具用歯車によれば、エアガンのような玩具の駆動機構に組み込んで高回転速度で作動させた場合でも、その歯車と噛み合う被駆動側歯車を含む、玩具の駆動機構の寿命を延ばすことができる。
【００２８】
また本発明にかかる玩具用歯車の軸方向隙間調整機構によれば、エアガンのような玩具の駆動機構に簡単に組み込めると共に安定した玩具の駆動機構とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
先ず第１実施の形態にかかる玩具用歯車について図１、図２により説明する。図１は、第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１を示す概略平面図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ断面図である。
【００３０】
この図１、図２に示した玩具用歯車は、駆動源からの動力を被駆動側に間欠的に伝達するための歯車、すなわち間欠歯車であって、２つの歯車２、３が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなる衝撃緩和機能付き間欠歯車１である。なお軸方向に介在させた衝撃緩和機構の構成は後述する。
【００３１】
ここで衝撃緩和機能付き間欠歯車１の軸は、玩具の駆動機構に組み込む際に、その軸孔に対して遊動状態で挿入される。図１、図２中、９は、軸孔に挿入する衝撃緩和機能付き間欠歯車１の軸芯９を示す。
【００３２】
第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１においては、一方の歯車２に無歯部７が形成され、かつまた所定数のギヤ歯６が形成されている。他方の歯車３には、無歯部はなく、駆動源側歯車の歯と噛み合う所定数のギヤ歯８が形成されている。例えば一方の歯車２には、全部で歯数３０枚のところ、そのうち１４枚を削り落として無歯部７とし、残った１６枚のギヤ歯６が駆動源側歯車の歯と噛み合う。すなわち一方の歯車２には、衝撃緩和機能付き間欠歯車１を玩具の駆動機構に組み込んだ際に被駆動側歯車と噛み合う所定数のギヤ歯６が形成されている。
【００３３】
したがって衝撃緩和機能付き間欠歯車１に遊動状態で軸を挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだ使用状態では、所定数のギヤ歯６が形成されている範囲において被駆動側歯車へ駆動源からの動力を伝達する。一方衝撃緩和機能付き間欠歯車１は、被駆動側歯車に対しては無歯部７の範囲だけ被駆動側歯車の歯と噛み合わず、いわゆる空転状態となって回転する。
【００３４】
要するに第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１は、玩具の駆動機構に組み込んで、駆動源からの動力を被駆動側に間欠的に伝達するために使用する玩具用歯車であって、無歯部を有する一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなる玩具用歯車である。
【００３５】
この第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１は、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されている構造を有するから、玩具の駆動機構にその軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだ使用状態で、そのギヤ歯６と被駆動側歯車の歯との噛み合い開始時での衝撃を緩和する衝撃緩和機能がある。
【００３６】
第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１に介在させた衝撃緩和機構について詳しく説明する。
【００３７】
図１、図２に示した衝撃緩和機構は、歯車２に軸方向に貫通させて形成した断面円形の貫通孔と、該貫通孔に挿入され、歯車３から軸方向に延在させてなる円筒状隙間規制部材５Ｂ付き押圧部材５と、衝撃緩衝材４からなる。また衝撃緩衝材４はリング状とされ、円筒状隙間規制部材５Ｂを外装した押圧部材５と、断面円形の貫通孔との間に圧縮状態で挿入されている。
【００３８】
この場合、無歯部７を有する歯車２には、周方向３箇所に等間隔に断面円形の貫通孔が軸方向に形成されている。一方歯車３には、前記貫通孔の位置に対応させて、雌ねじが形成され、２段の円筒状隙間規制部材５Ａとリング状の衝撃緩衝材４を装着した状態で押圧部材５をねじ結合させて歯車３に固定している。押圧部材５は、この場合皿ねじとした。
【００３９】
また押圧部材５には２段の円筒状隙間規制部材５Ｂを外装することによりで隙間Ｇを規制した。この隙間Ｇは、第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１をエアガンの駆動機構にピストン駆動用歯車として組み込んで使用した場合における、回転方向位置での衝撃緩衝材４の圧縮量に相当する。
【００４０】
衝撃緩衝材４としては、ゴム製のＯ−リングを用いることができる。例えばエアガンのような玩具の駆動機構では、耐熱性を有する衝撃緩衝材４とするのがよい。衝撃緩衝材４が前記の円筒状隙間規制部材５Ｂを外装した押圧部材５により短時間のうちに圧縮され、その後元の形状に戻ることを毎分９００回も繰り返すために発熱するからである。衝撃緩衝材４としてゴム性のＯ−リングを使用する場合には、歯車回転方向位置での衝撃緩衝材４の圧縮量に相当する隙間Ｇは、Ｏ−リングの厚み、すなわち、外径と内径との差の×３０％以下に設定するのが、衝撃緩衝材４の発熱量を抑制でき、衝撃緩和作用を持続できるので好ましい。
【００４１】
ただし衝撃緩衝材４としては、ゴム性のＯ−リングに限定されず、円筒状隙間規制部材５Ｂを外装した押圧部材５により短時間のうちに圧縮され、その後元の形状に戻ることを繰り返した場合でも、その形状の変化が小さくて衝撃を緩和する衝撃緩和作用を持続できる適宜な材料を選定することができる。
【００４２】
この図１、図２に示した衝撃緩和機能付き間欠歯車１は、玩具の駆動機構に使用するのに好適である。その際には、衝撃緩和機能付き間欠歯車１の軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込むことができる。
【００４３】
次に第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１の作用について図３により説明する。
【００４４】
図３は、衝撃緩和機能付き間欠歯車１をエアガンの駆動機構にピストン駆動用歯車として組み込んだ使用状態の模式図であり、ギヤ歯６の第１歯６Ａとピストン１１下部に形成したラックとの噛み合い開始時前後の状態を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に示す図である。
【００４５】
ここでギヤ歯６は図３において、上側の歯車２に形成されている一方、押圧部材５は、図３において図示しない下側の歯車３に、衝撃緩衝材４と円筒状隙間規制部材５Ｂを装着した状態で固定されている。なお、図２中、押圧部材５の頭部と断面円形の貫通孔との間の隙間は、円筒状隙間規制部材５Ｂを外装した押圧部材５と、断面円形の貫通孔との間に形成される隙間Ｇと同じとした。
【００４６】
したがって歯車３に固定した円筒状隙間規制部材５Ｂ付き押圧部材５は、エアガンの駆動機構にピストン駆動用歯車として組み込んで使用した場合、ギヤ歯６と被駆動側歯車であるラックとの噛み合い開始時において、衝撃緩衝材４を歯車回転方向位置で隙間Ｇだけ圧縮する役割を有すると共に、衝撃緩衝材４を圧縮し終わった以降、被駆動側歯車へ動力を伝達している間、押圧部材５の頭部が歯車２に形成した貫通孔の内面と接触し、また円筒状隙間規制部材５Ｂの大径部が貫通孔の内面と接触することにより、歯車３に入力された動力を歯車２に伝達する役割を有する。
【００４７】
図３中、２１はピストン１１内に挿入された圧縮ばねを示す。
【００４８】
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に説明すると、図３（ａ）は、ピストン１１が圧縮ばね２１のばね力によりピストン待機位置に待機しているときの状態を示し、歯車２に形成したギヤ歯の第１歯６Ａは、ラック歯の第１歯１２Ａより回転方向後方に位置している。図３（ｂ）は、ピストン駆動用歯車１が回転してきて、ギヤ歯の第１歯６Ａがラック歯の第１歯１２Ａを捕らえたときの状態を示す。図３（ｂ）では歯車２は、一旦その位置に停止する。
【００４９】
図３（ｃ）は、図示しない下側の歯車３に固定した押圧部材５により衝撃緩衝材４が歯車回転方向位置で隙間Ｇだけ圧縮され、衝撃緩衝材４により一定量の衝撃を吸収し終わった時点の状態を示す。すなわち、図３（ｂ）〜図３（ｃ）間において、歯車２の回転が停止し、下側の歯車３に固定した押圧部材５により歯車回転方向位置で衝撃緩衝材４が所定量だけ圧縮されて、駆動源であるモータ以降から衝撃緩和機能付き間欠歯車１までの各部品による慣性モーメントを吸収することができる。なお、その間においては、徐々に回転方向に対するモーメントが蓄積され、図３（ｄ）に示すようにピストン１１が後退し始める。
【００５０】
このように衝撃緩和機能付き間欠歯車１を玩具の駆動機構にピストン駆動用歯車として組み込んだ場合には、ギヤ歯の第１歯６Ａがラック歯の第１歯１２Ａを捕らえるときの
噛み合い開始時において歯車回転方向位置で衝撃緩衝材４を所定量だけ圧縮することにより、歯車自体の慣性モーメントを含む、ピストン１１の駆動機構を構成している各部品の慣性モーメントに起因する衝撃を吸収し、衝撃緩衝材４を所定量だけ圧縮し終わった以降は、衝撃緩衝材４を介することなく、歯車３から歯車２へ動力を伝達している。
【００５１】
すなわち、衝撃緩衝材４により一定量の慣性モーメントを吸収し終わった以降、ピストン１１のラックへ動力を伝達している間、押圧部材５の頭部が歯車２に形成した貫通孔の内面と接触し、また円筒状隙間規制部材５Ｂの大径部が貫通孔の内面と接触することにより、歯車３に入力された動力を歯車２に伝達しているために、衝撃緩衝材４による動力伝達ロスなく、歯車３から歯車２へ動力を伝えることができる。
【００５２】
そこで第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１によれば、エアガンのような玩具の駆動機構に組み込んで高回転速度で作動させた場合でも、その歯車と噛み合う被駆動側歯車を含む、玩具の駆動機構の寿命を延ばすことができる。
【００５３】
また第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１によれば、衝撃緩衝材４を所定量だけ圧縮し終わった以降、被駆動側歯車へ動力を伝達している間、衝撃緩衝材４による動力伝達ロスが抑制できる利点もある。
【００５４】
以上第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１について説明したが、本発明では、図１、２に示した玩具用歯車に限定されない。例えば図４、図５に示すような第２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１０とすることもできる。
【００５５】
この場合には、歯車２の中央部に、断面円形の貫通孔と十文字状の溝を軸方向に貫通させて形成し、一方歯車３には、平歯車２に形成した断面円形の貫通孔と十文字状の溝に隙間を形成して挿入することが可能な、突起と押圧部材５を延在させてなる。
【００５６】
ただし押圧部材５は、衝撃緩衝材４を装着した状態で締結ボルト５Ａで歯車３に固定した。また衝撃緩衝材４は、歯車２に形成した断面円形の貫通孔と十文字状の溝内に、歯車３に延在させた突起と押圧部材５を挿入して形成される隙間に圧縮した状態で装着されている。この第２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１０を玩具の駆動機構に組み込んで使用した場合における、回転方向位置での衝撃緩衝材４の圧縮量に相当する隙間Ｇは、第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１と同様に設定するのが好ましい。
【００５７】
図４、図５に示すような第２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１０は、例えば、無歯部７を有する一方の歯車２と他方の歯車３を同軸に重ね合わせ、衝撃緩衝材４を装着した押圧部材５を締結ボルト５Ａで歯車３に取り付けることで組み立てることができる。
【００５８】
第２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１０によれば、エアガンの駆動機構にピストン駆動用歯車として組み込んで使用した場合、第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１と同様な作用・効果を発揮することができる。
【００５９】
図６には、第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１をピストン駆動用歯車としてエアガンの駆動機構に組み込むに当たり、その軸を遊動状態で挿入し、かつその軸に圧縮ばね１６を装着した状態でエアガン本体２０に設けた軸受け１３間に組み込んだ場合を示す。
【００６０】
図６中、衝撃緩和機能付き間欠歯車１の軸には、上から順にシムとも称される隙間調整リング１４、ブッシュ１５、圧縮ばね１６が装着され、また減速歯車１７の軸にも圧縮ばね１６が装着され、ばね力により衝撃緩和機能付き間欠歯車１と減速歯車１７を同方向に押しつけている。減速歯車１７は、一体化された小歯車１８と大歯車１９とからなる。
【００６１】
図６に示したような玩具用歯車の軸方向隙間調整機構によれば、衝撃緩和機能付き間欠歯車１のシム調整作業が不必要となるから組み込み作業を簡単に行うことができると共に、圧縮ばね１６によって組み込んだ衝撃緩和機能付き間欠歯車１が常に一方向に一定の圧力で抑えられているので、衝撃緩和機能付き間欠歯車１のスラスト方向のガタツキもなくなって玩具の駆動機構が安定するという副次的効果もある。
【００６２】
例えばエアガン本体２０に軸受け１３として、ラジアルボールベアリングを使用した場合には、ボールベアリングの持つラジアル／スラスト方向のクリアランスを同時に排除できるので衝撃緩和機能付き間欠歯車１のスラスト方向のガタツキを抑えることができる。またエアガン本体２０に軸受け１３として、オイルレス・メタルを使用した場合には、やはり衝撃緩和機能付き間欠歯車１のスラスト方向のガタツキが排除できるので共振を抑えることができる。
【００６３】
一方、図７に示すような従来の軸方向隙間調整機構を採用した場合には、圧縮ばね１６が装着されていないから、シム調整作業を十分行い、衝撃緩和機能付き間欠歯車１がスムーズに回転することができるように適正なスラスト方向クリアランスを持たせて組み込む必要がある。例えばシム調整作業が不十分であった場合には、衝撃緩和機能付き間欠歯車１と減速歯車１７とが側面同士で接触する危険性を排除できない。
【００６４】
このようなシム調整作業が必要となるのは、玩具の場合、適正なスラスト方向クリアランスがあるのに対して、玩具の駆動機構を納めるエアガン本体２０の個体差により軸受け１３間の距離が大きく変化し、それに伴ってスラスト方向クリアランスが過大になってしまうと、歯車同士が側面で接触したり、玩具の作動不良が生じるからである。なお玩具であるエアガンの場合には、適正なクリアランスが０．０２ｍｍであるのに対して、隙間調整リング１４の厚みは最低でも０．１ｍｍと適正なクリアランスより大きいから、シム調整作業を十分行っても、衝撃緩和機能付き間欠歯車１のスラスト方向のガタツキが排除できない場合がある。従来の軸方向隙間調整機構では、隙間調整リング１４を適宜な枚数重ねて、衝撃緩和機能付き間欠歯車１のスラスト方向のガタツキを小さくしているため、圧縮ばね１６が装着されていない。
【００６５】
以上説明した第１、２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１もしくは１０は、図８、９に示したようなエアガンのピストン駆動用歯車としても、また他の玩具の駆動機構の駆動用歯車としても適用することができる。
【００６６】
ところで第１、２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１もしくは１０を、玩具の駆動機構の駆動用歯車として組み込むのが困難である場合には、従来のまま、無歯部を有する一方の歯車と他方の歯車が同軸に一体化されてなる玩具用歯車を駆動用歯車として組み込み、この間欠歯車と一緒に、一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなる撃緩和機能付き歯車を、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだ玩具の駆動機構とすることもできる。一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなる撃緩和機能付き歯車は、玩具の駆動機構の駆動用歯車として同様に組み込むこともできる。このような場合でも、その歯車と噛み合う被駆動側歯車を含む、玩具の駆動機構の寿命を延ばすことができるから、一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなる衝撃緩和機能付き歯車も有用である。
【００６７】
勿論、第１、２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車１もしくは１０を玩具の駆動機構に駆動用歯車として組み込むことができれば、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込み、この衝撃緩和機能付き間欠歯車１もしくは１０と一緒に、衝撃緩和機能付き歯車を、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだ玩具の駆動機構とすることも好適である。
【実施例】
【００６８】
図１、図２に示した衝撃緩和機能付き間欠歯車１をエアガンの駆動機構に組み込んで弾丸の発射実験を行い本発明例とした。衝撃緩和機能付き間欠歯車１をエアガンの駆動機構に組み込むに当たり、図６に示すように、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体２０に設けた軸受け１３間に組み込んだ。エアガンは、電動モータを駆動源とする電動エアガンであり、ピストンのラックは樹脂製である。
【００６９】
無歯部７を形成した歯車２は、３０枚の歯のうち１４枚を削り落とし、１６枚の歯を残した。一方歯車３は、歯数が３２枚の平歯車とした。両方の歯車２、３の材質は、鋼製とした。衝撃緩和機構は、歯車２に軸方向に貫通させて形成した内径が７．６ｍｍの断面円形の貫通孔と、該貫通孔に挿入され、歯車３から軸方向に延在させてなる円筒状隙間規制部材５Ｂ付き押圧部材５と、衝撃緩衝材４からなる。また衝撃緩衝材４は、呼び径が３ｍｍ、外径が７．６ｍｍ、内径が３．８ｍｍで、耐熱温度２２０℃のＯ−リングを使用した。
Ｏ−リングの衝撃緩衝材４は、円筒状隙間規制部材５Ｂを外装した押圧部材５と、断面円形の貫通孔との間に圧縮状態で挿入した。押圧部材５は、ステンレス製Ｍ３ｍｍの皿ねじとした。２段の円筒状隙間規制部材５Ａは、一段目の外径が４．０ｍｍ、二段目の外径が６．０ｍｍとし、真鍮製とした。隙間Ｇは０．８ｍｍに規制した。衝撃緩和機能付き間欠歯車１の質量は２０ｇとした。
【００７０】
要するに実施例の場合、使用状態においてギヤ歯６とピストン１１に形成したラックの第１歯１２Ａとの噛み合い開始時での衝撃を緩和する際に、衝撃緩衝材４が隙間Ｇ＝０．８ｍｍだけ圧縮されるように衝撃緩和機構を構成した。
【００７１】
なお電動モーターの回転子から衝撃緩和機能付き玩具用歯車１までの合計質量は８４ｇ、衝撃緩和機能付き玩具用歯車１までの最終減速比は１８．７／１である。
【００７２】
発射実験は、発射エネルギー１Ｊ、１５００発／分（＝２５発／秒）の競技用のサバイバルゲームを模した条件で行った。比較例としては図１１に示したような平歯車１０８Ａ、１０８Ｂ同士が軸方向に打ち込んだ連結ピン１０８Ｃによって一体とされているピストン駆動用歯車１０８を組み込んであるエアガンを用い、本発明例と同じ発射条件で発射実験を行った。
【００７３】
その結果、従来のエアガンの場合には、競技用のサバイバルゲームを模した条件において３０００発発射するとピストン１０３に形成したラックの第１歯１０５Ａに損傷が生じてピストンの機能を果たせなくなった。これに対し、実施例のエアガンの場合には、競技用のサバイバルゲームを模した条件で従来のエアガンの寿命限界発射数の１０倍である３００００発発射してもピストン１１に形成したラックの第１歯１２Ａにその機能を果たせなくなるような損傷は見られず、さらなる使用も可能であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車を示す概略平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】第１実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車の作用を説明する図である。
【図４】第２実施の形態にかかる衝撃緩和機能付き間欠歯車を示す概略平面図である。
【図５】図４のＹ−Ｙ断面図である。
【図６】本発明にかかる玩具用歯車の軸方向隙間調整機構を説明する断面図である。
【図７】従来の玩具用歯車の軸方向隙間調整機構を説明する断面図である。
【図８】エアガンの駆動機構を説明する図である。
【図９】エアガンの駆動機構を説明する他の図である。
【図１０】従来のピストン駆動用歯車の問題点を説明する図である。
【図１１】従来のピストン駆動用歯車の構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１、１０ 衝撃緩和機能付き間欠歯車
２、３ 歯車
４ 衝撃緩衝材
５ 押圧部材
５Ａ 締結ボルト
５Ｂ 円筒状隙間規制部材
６ ギヤ歯
６Ａ 第１歯
７ 無歯部
８ ギヤ歯
９ 軸芯
Ｇ 隙間
１１ ピストン
１２Ａ 第１歯
１３ 軸受け
１４ 隙間調整リング（シム）
１５ ブッシュ
１６ 圧縮ばね
１７ 減速歯車
１８ 小歯車
１９ 大歯車
２０ エアガン本体
２１ 圧縮ばね
１０１ 噴出口
１０２ シリンダ
１０３ ピストン
１０４ 圧縮ばね
１０５ ラック歯
１０５Ａ 第１歯
１０６ ギヤ歯
１０６Ａ 第１歯
１０７ 無歯部
１０８ ピストン駆動用歯車
１０８Ａ、１０８Ｂ 歯車
１０８Ｃ 連結ピン
１０９ 減速歯車
１１０ モータ（駆動源）
１１１ スピンドル
１１２ Ｏ−リング
１２０ エアガン本体
１２１ 弾丸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
玩具の駆動機構に組み込んで、駆動源からの動力を被駆動側に間欠的に伝達するために使用する玩具用歯車であって、無歯部を有する一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなることを特徴とする玩具用歯車。
【請求項２】
玩具の駆動機構に組み込んで、駆動用歯車として使用する玩具用歯車であって、
一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなることを特徴とする玩具用歯車。
【請求項３】
請求項１または２に記載の玩具用歯車を玩具の駆動機構に駆動用歯車として組み込むに当たり、その軸を遊動状態で挿入し、かつその軸に圧縮ばねを装着した状態で玩具本体に設けた軸受け間に組み込んでなることを特徴とする玩具用歯車の軸方向隙間調整機構。
【請求項４】
請求項１に記載の玩具用歯車をピストン駆動用歯車として組み込むに当たり、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだことを特徴とするエアガン用ピストンの駆動機構。
【請求項５】
請求項２に記載の玩具用歯車を、その軸を遊動状態で挿入し、動力源からピストン駆動用歯車に至る経路途中の玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだことを特徴とするエアガン用ピストンの駆動機構。
【請求項６】
請求項１に記載の玩具用歯車をピストン駆動用歯車として組み込むに当たり、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込むと共に、
請求項４に記載の玩具用歯車を、その軸を遊動状態で挿入し、動力源からピストン駆動用歯車に至る経路途中の玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだことを特徴とするエアガン用ピストンの駆動機構。
【請求項１】
玩具の駆動機構に組み込んで、駆動源からの動力を被駆動側に間欠的に伝達するために使用する玩具用歯車であって、無歯部を有する一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなることを特徴とする玩具用歯車。
【請求項２】
玩具の駆動機構に組み込んで、駆動用歯車として使用する玩具用歯車であって、
一方の歯車と他方の歯車が同軸に重ね合わされ、軸方向に介在させた衝撃緩和機構により連結されてなることを特徴とする玩具用歯車。
【請求項３】
請求項１または２に記載の玩具用歯車を玩具の駆動機構に駆動用歯車として組み込むに当たり、その軸を遊動状態で挿入し、かつその軸に圧縮ばねを装着した状態で玩具本体に設けた軸受け間に組み込んでなることを特徴とする玩具用歯車の軸方向隙間調整機構。
【請求項４】
請求項１に記載の玩具用歯車をピストン駆動用歯車として組み込むに当たり、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだことを特徴とするエアガン用ピストンの駆動機構。
【請求項５】
請求項２に記載の玩具用歯車を、その軸を遊動状態で挿入し、動力源からピストン駆動用歯車に至る経路途中の玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだことを特徴とするエアガン用ピストンの駆動機構。
【請求項６】
請求項１に記載の玩具用歯車をピストン駆動用歯車として組み込むに当たり、その軸を遊動状態で挿入し、玩具本体に設けた軸受け間に組み込むと共に、
請求項４に記載の玩具用歯車を、その軸を遊動状態で挿入し、動力源からピストン駆動用歯車に至る経路途中の玩具本体に設けた軸受け間に組み込んだことを特徴とするエアガン用ピストンの駆動機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−６５８８（Ｐ２００６−６５８８Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８７３６６（Ｐ２００４−１８７３６６）
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【出願人】（３０３０５４１２４）
【出願人】（５０４２４７１１８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【出願人】（３０３０５４１２４）
【出願人】（５０４２４７１１８）
【Ｆターム（参考）】
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