专利名称：方向变换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用一个马达的正转或反转变换两个驱动部分的旋转方向的装置，尤其是涉及一种控制玩具车辆上的车轮、使车辆前进或在那里回旋的方向变换装置。
众所周知，在普通的遥控操纵式的玩具车辆中，是使左右的车轮都正转，从而使车辆前进的；作为方向变换的手段都是只使任意一侧的车轮反转(即在使右车轮反转时，使左车轮正转；在使左车轮反转时，使右车轮正转)，以使车辆在那里进行回旋动作的。通常，靠近驱动马达旋转的那一侧车轮能适应这个动作，相反那一侧车轮则不管马达的旋转方向如何，总是朝正转方向旋转，为了使其作这种动作，一般都是要用离合器或行星齿轮等机构。如本申请例举的美国专利NO.5,273,480中所公开的使用行星齿轮等的玩具车辆的驱动装置。
但是，使用这种行星齿轮等的方向变换装置有机构复杂、零件数量多、装配不容易、成本高等缺点。
因此，本发明的目的是提供一种能使机构简单、使零件数减少、同时使装配简单、价格又便宜、又能确实可靠地动作的方向变换装置。
为了达到上述的目的，本发明的方向变换装置具有一个旋转方向受控制的马达；由上述的马达驱动的马达齿轮；与上述的马达齿轮啮合的、相互面对着地在同一轴上朝反方向旋转、同时在相互面对着的侧面上分别设置着只向一个方向传递旋转力的第一齿轮侧棘爪和第二齿轮侧棘爪的第一变换用的齿轮及第二变换用的齿轮；设置在上述的第一及第二变换用的齿轮之间的该轴上、设置着能根据马达的旋转方向在该轴上移动、分别与上述的第一及第二齿轮侧棘爪结合、同时在与第一及第二齿轮侧棘爪中的任意一方结合时，另一方就脱开的第一及第二凸轮侧棘爪的凸轮轴；成一体地设置在上述第一变换用的齿轮的轴上的第一中间齿轮及成一体地设置在上述凸轮轴上的第二中间齿轮；分别被上述的第一及第二中间齿轮驱动的车轮驱动用的第一及第二驱动齿轮。
上述的马达最好是那种旋转方向受无线电控制器控制的、用于驱动玩具车辆的左右车轮的马达。上述的马达齿轮最好是与设置在马达的输出轴上的小齿轮啮合的减速齿轮部分。上述的第一及第二变换用的齿轮最好是分另在一侧开口的圆筒体的面对着端面上形成齿轮部分的第一及第二冕状齿轮。上述的第一及第二齿轮侧棘爪最好是分别在第一及第二冕状齿轮的与轴垂直的相互面对着的开口内侧面上形成的。上述的凸轮轴最好是在一侧端部形成第一凸轮侧棘爪，在中央附近部位的周围形成第二凸轮侧棘爪，在另一侧端部设置着第二中间齿轮的。
本发明中设置着马达驱动的马达齿轮，设置着与马达齿轮啮合的相互朝相反方向旋转的第一及第二变换用的齿轮，在这两个齿轮间配置着凸轮轴，在凸轮轴上设有第一及第二凸轮侧棘爪；当马达正转时，一侧的第一凸轮侧棘爪与第一齿轮侧棘爪结合，同时另一侧的第二凸轮侧棘爪与第二齿轮侧棘爪脱开；当马达反转时，一侧的第一凸轮侧棘爪与第一齿轮侧棘爪脱开，同时另一侧的第二凸轮侧棘爪与第二齿轮侧棘爪结合那样地使凸轮轴沿轴向移。这样，在使马达正转时，第一中间齿轮和第二中间齿轮朝相同方向旋转，借助与它们分别啮合的第一及第二驱动齿轮，驱动左右车轮朝前进方向运动。而当使马达反转时，第一中间齿轮与第二中间齿轮相互朝相反方向旋转，借助与它们分别啮合的第一及第二驱动齿轮，使车轮相互朝相反方向旋转。因此，通过使马达正转或反转，就能使两个驱动部分的旋转进行变换。
把马达设置在玩具车辆的车体上，用无线电控制器控制其旋转方向，就能使车辆前进或回旋。把马达齿轮做成减速齿轮部分，就能把马达的旋转经过减速后传递到第一及第二变换用的齿轮上。通过使用那种把第一第二变换用齿轮做成在一侧开口的圆筒体的面对着的端面上形成齿轮部分的冕状齿轮，能把凸轮轴配置在开口的内侧上。能在第一及第二冕状齿轮的开口的内侧面上形成第一及第二齿轮侧棘爪。凸轮轴在一侧的端部形成第一凸轮侧棘爪，在中央附近部位的周围形成第二凸轮侧棘爪，在另一侧的端部设置第二中间齿轮，就能使结构简单。
以下，结合附图对本发明作详细说明，附图中
图1是本发明实施例的玩具车辆用的方向变换装置的结构零件的分解立体图；图2是本发明实施例的玩具车辆用的方向变换装置的主要部分的结构的剖视图；图3是本发明实施例的第一变换用的齿轮的侧视图；图4是图3的第一变换用的齿轮的A向视图5是本发明实施例的第二变换用的齿轮的侧视图；图6是图5的第二变换用的齿轮的B向视图；图7是本发明实施例的凸轮轴的侧视图；图8是图7的凸轮轴的C向视图；图9是图7的凸轮轴的D向视图；图10是表示本发明实施例的玩具车辆用的方向变换装置的前进状态的图；图11是表示本发明实施例的玩具车辆用的方向变换装置从前进转换成回旋的中间状态图；图12是表示本发明实施例的玩具车辆用的方向变换装置的回旋状态的图；图13是表示本发明实施例的玩具车辆用的方向变换装置从回旋转换成前进的中间状态图。
下面，用图示的一个实施例具体地说明本发明。图1是说明本发明实施例的玩具车辆的方向变换装置的结构零件的分解立体图，图2是说明本发明实施例的玩具车辆的方向变换装置的主要部分结构的放大剖视图，图3至图6是说明本发明实施例的变换用的齿轮的图，图7至图9是说明本发明实施例的凸轮轴的图。
在这些图中，本发明实施例的玩具车辆10是一种例如它的行进方向是用无线电控制器进行控制的遥控操纵玩具，在本体12侧面的前侧具有左右前轮14a、14b，在后侧具有左右后轮16a、16b，而且在本体12的后部一侧设置着能分别驱动左右后轮16a、16b，同时改变其旋转方向，从而改变玩具车辆10的行进方向的方向变换装置18。
这个方向变换装置18包括一个用无线电控制器加以控制的车轮驱动用的马达20；设置在这个马达20的输出轴上的小齿轮22；与这小齿轮22啮合的减速齿轮部分24；分别与这减速齿轮部分24啮合而且在同一轴线上相互朝相反方向旋转的第一及第二变换用的齿轮26、28；设置在第一及第二变换用的齿轮26、28的旋转中心处的轴30；可转动并可沿轴向移动地安装在轴30上的而且根据马达20的旋转方向与第一及第二变换用的齿轮26、28中任意一个咬合在一起旋转的凸轮轴32；与第一变换用的齿轮26制成一体的第一中间齿轮26c以及与凸轮轴32制成一体的第二中间齿轮32c；与这两个第一和第二中间齿轮26c、32c啮合，分别驱动左右车轮16a、16b的第一及第二驱动齿轮34、36。
马达20在它的输出轴上紧固着小齿轮22，它的输出轴朝着垂直方向被固定在本体12上的规定位置上。这个马达20由无线电控制器对其进行起动和停止、正转和反转等控制。
减速齿轮部分24是使小齿轮22的旋转速度减速的、回转中心轴朝垂直方向的齿轮部分，由与上述的小齿轮22啮合的齿数较多的齿轮24a和与这个齿轮24a在同一轴上成一体地设置的、同时与第一及第二变换用的齿轮26、28啮合的齿数较少的齿轮24b构成，中心轴能自由回转地安装在上部本体12a等上面的。
第一及第二变换用的齿轮26、28是两个例如形成齿轮部分26a、28a的冕状齿轮，这两个齿轮部分是在两个分别具有相同直径的圆筒的开口一侧的端面的周缘上形成的，它们具有相同的齿形和齿数；使这两个变换用的齿轮的各个回转中心轴配置在与本体12的行进方向相垂直的同一水平轴上，使齿轮部分26a、28a相互面对着、同时与减速齿轮部分24的齿轮24b啮合地配置着。在这第一及第二变换用的齿轮26、28的与回转轴垂直的相互面对着的开口一侧内侧面上形成第一及第二齿轮侧棘爪26b、28b，这两个齿轮侧棘爪分别具有只向旋转方向中的一个方向传递旋转力的垂直面和倾斜面。而且，第一变换用的齿轮26在与它的齿轮部分26a相反一侧端面的同一轴线上成一体地形成与第一驱动齿轮34啮合的第一中间齿轮26c，在它的回转中心部分形成轴30能自由转动地插入通过的孔26d。第二变换用的齿轮28在它的回转中心部分形成凸轮轴32的一侧能自由移动和回转的较松动的嵌接孔28c。
凸轮轴32配置在第一变换用的齿轮26和第二变换用的齿轮28之间的共同回转轴上，形成细长的轴状的整体；它的一侧端部，在伸入到第一变换用的齿轮26的开口里的十分小的轴部端面上，形成能与第一齿轮侧棘爪26b相结合的第一凸轮侧棘爪32a；它的大致中央部分，在较松动地嵌接到第二变换用的齿轮28的开口里的外径稍大的法兰状轴部的端面上，形成能与第二齿轮侧棘爪28b相结合的第二凸轮侧棘爪32b；它的另一侧端部形成可松动地通过第二变换用的齿轮28的孔28c轴部，在这一侧端部上形成与第二驱动齿轮36啮合的第二中间齿轮32c。第一及第二凸轮侧棘爪32a、32b的间隔被形成这样的尺寸，即在把第一变换用的齿轮26和第二变换用的齿轮28配置在与减速齿轮部分24的齿轮24b啮合位置的状态下，棘爪32a、32b中的一侧与相互面对着的第一及第二齿轮侧棘爪26b、28b中的一个相结合时，另一侧则脱开。第一及第二齿轮侧棘瓜26b、28b和第一及第二凸轮棘爪32a、32b都是沿圆周形成三组例如由垂直面和倾斜面构成的突起状的爪，各自对应的垂直面和倾斜面只能朝一个方向传递回转力地结合，在朝相反方向旋转时，相互结合着的爪会沿倾斜面滑移，从而产生使凸轮轴32沿轴向移动的力。这些相互结合的棘爪的形状和倾斜面的角度可根据凸轮轴32的移动量和相互的倾斜面间的摩擦力等进行设计，它们的个数也不一定是三组，也可以形成一组、两组或多组。在凸轮轴32的中心部分上形成轴30可通过的孔32d。而且凸轮轴32是借助轴30插通过这个孔32d、能自由移动和回转地安装着的；第一变换用的齿轮26是借助轴30的一侧端部插通过齿轮26的孔26d、能自由回转地安装着的；第二变换用的齿轮28是通过其孔28c可转动地安装在凸轮轴32的与其第二中间齿轮32c相邻的轴部分上，并且第二变换用的齿轮28使得凸轮轴32可在其孔28c内轴向移动。安装着这个凸轮轴32和第一及第二变换用的齿轮26、28的轴30的两个端部由在本体12的后部一侧上形成的预定的轴承部分支撑着。
第一驱动齿轮34固定安装在第一车轴38的一个端部上。这个第一车轴38的另一个端部上安装着后轮16a，而它的中间部分能自由回转地支撑在本体12上所设置的轴承部分上。另外，第二驱动齿轮36固定安装在第二车轴40的另一个端部上。这个第二车轴40的另一个端部上安装着后轮16b，而它的中间部分能自由回转地支撑在本体12上所设置的轴承部分上。由于在第二车轴40的中央部分形成的蜗轮部分40a是为了其他部分驱动用的，与本发明无关，因而把与它相关的零件的附图记载和说明都省略了。
下面，说明具有上述结构的方向变换装置18的动作。图10至图13是说明本发明实施例的方向变换装置的动作的图。图10是表示前进状态的图，图11是表示从前进转换成回旋过程中的状态图，图12是表示回旋状态的图，图13是表示从回旋转换成前进的过程中的状态图。在这些图中，为了方便都把轴30省略了。
在图10中，在前进的状态下，凸轮轴32的第一凸轮侧棘爪32a与第一变换用的齿轮26的第一齿轮侧棘爪26b处于啮合状态、第二凸轮棘爪32b与第二变换用的齿轮28的第二齿轮棘爪28b处于脱开的状态。在这个状态下，朝马达20的输出轴看，(下面的说明也同样是在朝输出轴看的场合下进行说明的)，小齿轮22朝逆时针方向(图10的箭头E所示方向)旋转(正转)，这时，减速齿轮部分24朝顺时针方向旋转；从图的右方看(下面的说明也同样是在从右方看的场合下进行说明的)，第一变换用的齿轮26朝顺时针方向(图10的箭头F所示方向)旋转，而第二变换用的齿轮28朝逆时针方向旋转。在这个状态下，由于凸轮轴32通过第一凸轮侧棘爪32a与第一齿轮侧棘爪26b啮合而与第一变换用的齿轮26结合着，因而同样地朝顺时针方向旋转。即，通过，第一变换用的齿轮26的第一中间齿轮26c与凸轮轴32的第二中间齿轮32c朝相同方向回转，借助分别与第一及第二中间齿轮26c、32c啮合的第一及第二驱动齿轮34、36，使左右后轮16a、16b朝相同方向旋转，从而使玩具车辆10沿图1箭头G所示的方向前进。这时，第二变换用的齿轮28在朝逆时针方向旋转着，由于它的第二齿轮侧棘爪28b与凸轮轴32的第二凸轮侧棘爪32b脱开着，因而第二变换用的齿轮28只围绕凸轮轴32的轴部进行空转。
接着，在图11所示的进行旋转的场合下，由无线电控制把马达20的旋转方向改变成相反的旋转方向，使小齿轮22朝顺时针方向(图11的箭头E′所示的方向)旋转，由此，使第一变换用的齿轮26朝逆时针方向(图11的箭头F′所示的方向)，使第二变换用的齿轮28朝顺时针方向旋转。在这种情况下，第一齿轮侧棘爪26b的倾斜面在第一凸轮棘爪32a的倾斜面上滑移，把凸轮轴32压向图11的左方(即箭头H的方向)。这时，由于后轮16b的阻力加在凸轮轴32上，因而使凸轮轴32不回转地朝左方移动。当凸轮轴32向左方移动后，第二凸轮侧棘爪32b就与第二变换用的齿轮28的第二齿轮侧棘爪28b结合。当这个第二凸轮侧棘爪32b与第二齿轮侧棘爪28b结合后，由于第二变换用的齿轮28朝顺时方向旋转，因而使凸轮轴32也朝顺时针方向旋转。即，形成使第一变换用的齿轮26的第一中间齿轮26c和凸轮轴32的第二中间齿轮32c相互朝相反方向旋转，借助第一及第二驱动齿轮34、36就分别使被驱动的左右后车轮16a、16b相互朝相反方向转动。由此就使玩具车辆10在那个场地上回旋。由于只有在第一变换用的齿轮26朝顺时针方向旋转时，第一变换用的齿轮26的第一齿轮侧棘爪26b才沿顺时针方向传递回转力；在逆时针方向上，只有在把凸轮轴32压向左方(即沿H方向)后才旋转，因而当凸轮轴32和第一变换用的齿轮26朝相反方向旋转时，第一凸轮侧棘爪32a的倾斜面越发把凸轮轴32压向左方，结果使第一齿轮侧棘爪26b与批一凸轮侧棘爪32a脱离开，形成图12的状态，使凸轮轴32和第二变换用的齿轮28能自由地旋转，从而使回旋持续进行。
接着，如图13所示，在进行完回旋，转换成前进的场合下，把马达20停止后，用无线电控制器使马达20正转。即，使小齿轮22朝逆时针方向(图13的箭头E所示方向)旋转，使减速齿轮部分24朝顺时针方向旋转，从而使第二变换用的齿轮28朝逆时针方向旋转、使第一变换用的齿轮26朝顺时针方向旋转。由此，使第二齿轮侧棘爪28b的倾斜面在第二凸轮侧棘爪32b的倾斜面上滑移，凸轮轴32就被压向图的右方(即箭头H′的方向)。这时，由于后轮16a的阻力施加在凸轮轴32上，因而凸轮轴32不旋转地向右方移动。当凸轮轴32朝右方移动后，第一凸轮侧棘爪32a就与第一齿轮侧棘爪26b啮合。而在第一凸轮侧棘爪32a与第一齿轮侧棘爪26b啮合后，就与图10所示的同样地动作。由于第一变换用的齿轮26朝顺时针方向旋转，因而凸轮轴32也朝顺时针方向旋转。即，形成使第一变换用的齿轮26的第一中间齿轮26c和凸轮轴32的第二中间齿轮32c相互朝相同方向旋转，借助第一及第二驱动齿轮34、36就可使左右后轮16a、16b朝相同方向旋转，从而使玩具车辆10前进。
用上述结构的方向变换装置18，用无线电控制器使马达20正转或反转，就容易地使玩具车辆10前进或就在那里使其回旋。因此，它不像现有技术那样地使用行星齿轮等复杂的机构；使零件的件数减少，能容易地装配、价格便宜、而且能确实可靠地进行方向变换动作。
上述的实施例说明了把第一及第二变换用的齿轮26、28做成冕状齿轮的例子，但也可将它们分别做成在同一轴上相互朝相反方向回转、并与其轴上移动的凸轮结合的棘爪，或做成齿轮或直齿轮。另外，上述的例子中，第一及第二变换用的齿轮26、28都是用与以马达驱动的小齿轮22啮合的减速齿轮部分24驱动的，但是，也可由小齿轮22直接驱动；还可用多个减速齿轮加以驱动；可至少由一个马达22驱动的马达齿轮使它们在相同的旋转轴上相互朝相反方向转动。第一及第二驱动齿轮34、36虽然可由设置在第一变换用的齿轮26上的第一中间齿轮26c及设置在凸轮轴32上的第二中间齿轮32c分别加以驱动，也可在中间通过另外的减速或增速齿轮后加以驱动。
此外，可把凸轮轴32做成是至少在第一及第二变换用的齿轮26、28之间的回转中心上能自由移动地配置的；而且形成只朝一个方向传递旋转力的第一及第二凸轮侧棘爪32a、32b；按照不同旋转方向，使它的第一及第二凸轮侧棘爪32a、32b与第一及第二变换用的齿轮26、28中的任意一个的棘爪结合上，而与另一个的棘爪脱开的。
本发明还说明了驱动左右后轮16a、16b的例子，但是它也可以适用于只驱动左右前轮；用齿轮等使前轮和后轮联动的四轮驱动车辆或者驱动多轮驱动车的车轮。此外，本发明还适用于例如在前轮和后轮之间架设无轨道限制的皮带的进行式玩具。
上述的实施例还说明了用无线电控制器使一个马达的旋转方向正转或反转就能使玩具车辆前进或回旋的例子，它还能用在通过对至少一个马达的旋转方向进行控制就使两个旋转输出的方向变换的玩具驱动部分上。
上面，对本发明的最佳实施例进行了说明，但在不脱离本发明实质的范围内，当然能做出各种改动和变化的。
上述的本发明，通过设置与马达齿轮相啮合的、相互面对着朝相反方向旋转的第一及第二变换用的齿轮；使配置在它们之间的凸轮轴上所设置的第一及第二凸轮侧棘爪在马达正转时，其中一方的棘爪与第一变换用的齿轮侧棘爪结合，同时使另一方的棘爪与第二变换用的齿轮侧棘爪脱开；当马达反转时，使一方的棘爪与第一变换用的齿轮侧棘爪脱开，同时使另一方的棘爪与第二变换用的齿轮侧棘爪结合上地使凸轮轴沿轴向移动，就能借助与第一及第二中间齿轮相啮合的第一及第二驱动齿轮，使被驱动的左右车轮朝相同方向旋转或相互朝相反方向旋转，从而能使玩具车辆前进或者在该处回旋。因此具有能提供一种可减少零件件数，容易装配、价格便宜而且能确实可靠地动作的方向变换装置的效果。
权利要求
1.一种方向变换装置，包括一个旋转方向受控制的马达；由上述的马达驱动的马达齿轮；与上述的马达齿轮相啮合、相互面对着地在同一轴上朝相反方向旋转、同时在相互面对着的侧面上分别设置着只向一个方向传递旋转力的第一齿轮侧棘爪和第二齿轮侧棘爪的第一变换用的齿轮及第二变换用的齿轮；设置在上述的第一及第二变换用的齿轮之间的该轴上、能根据马达的旋转方向在该轴上移动、分别与上述第一及第二齿轮侧棘爪结合、同时在第一及第二齿轮侧棘爪中的任意一方结合时，另一方就脱开的第一及第二凸轮侧棘爪的凸轮轴；成一体地设置在上述的第一变换用的齿轮的轴上的第一中间齿轮以及成一体地设置在上述凸轮轴上的第二中间齿轮；分别被上述的第一及第二中间齿轮驱动的车轮驱动用的第一及第二驱动齿轮。
2.如权利要求1所述的方向变换装置，其中上述的马达是旋转方向受无线电控制器控制的、用于驱动玩具车辆的左右车轮的马达。
3.如权利要求1所述的方向变换装置，其中上述的马达齿轮是与设置在马达输出轴上的小齿轮啮合的减速齿轮部分。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的方向变换装置，其中上述的第一及第二变换用的齿轮是分别在一侧开口的圆筒体的面对着的端面上形成齿轮部分的第一及第二冕状齿轮。
5.如权利要求4所述的方向变换装置，其中上述的第一及第二齿轮侧棘爪是分别在第一及第二冕齿轮的与轴垂直的相互面对着的开口的内侧面上形成的。
6.如权利要求4或5所述的方向变换装置，其中上述的凸轮轴在一侧端部形成第一凸轮侧棘爪，在中央附近部位的周围形成第二凸轮侧棘爪，在另一侧端部设置着第二中间齿轮。
全文摘要
一种能减少零件件数，容易装配且能可靠地动作的玩具车辆的方向变换装置。它具有由马达驱动的马达齿轮；与马达齿轮啮合的、相互面对着朝相反方向在同一轴上旋转、只向一个方向传递回转力的第一及第二齿轮侧棘爪的第一及第二变换用的齿轮；与第一及第二齿轮侧棘爪中的任何一方结合时、另一方就脱开的第一及第二凸轮侧棘爪的凸轮轴；第一中间齿轮和第二中间齿轮；分别由第一及第二中间齿轮驱动的驱动车轮用的第一及第二驱动齿轮。
文档编号A63H17/267GK1141814SQ9410911
公开日1997年2月5日 申请日期1994年8月19日 优先权日1994年4月12日
发明者须藤昭平 申请人:大阳工业株式会社