(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、上記したような従来の回転器具では、初期回転を与えるために紐を巻き付けなければならず、作業が面倒であった。また、紐を使用せずに回転子を直接擦るようにして初期回転を与えることも可能ではあるが、初速が不十分となりやすいという問題があった。
【0006】
そこで、本発明は、紐などを使用しなくても初期回転を与えることができ、しかも初速を調整することが可能な回転器具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。
【0008】
請求項1記載の発明は、両側に突出する回転軸を備えた回転体と、前記回転軸を回転可能に支持する支持部と、前記回転軸の両端に臨む周溝を形成したレール部と、を備え、前記回転軸は、前記周溝内で傾くことで前記周溝の内側面に接触可能となっており、前記支持部は、前記周溝の周方向に回転可能であ
り、前記支持部および前記レール部は、外部から保持可能に露出していることを特徴とする。
【0009】
【0010】
請求項
2に記載の発明は、上記した請求項
1に記載の発明の特徴点に加え、前記支持部は、前記回転体の周囲を覆うように球状で形成され、前記レール部は、前記支持部の外周を覆うように環状に形成されていることを特徴とする。
【0011】
請求項
3に記載の発明は、上記した請求項1
または2に記載の発明の特徴点に加え、前記支持部が前記周溝の周方向に回転できないようにロック可能なロック機構を備えることを特徴とする。
【0012】
請求項
4に記載の発明は、上記した請求項1〜
3のいずれかに記載の発明の特徴点に加え、前記支持部は、前記回転軸を一方向にのみ回転可能とするワンウェイ機構を備えることを特徴とする。
【0013】
請求項
5に記載の発明は、上記した請求項1〜
4のいずれかに記載の発明の特徴点に加え、前記レール部は、前記回転軸に対して離接可能に設けられたフリクションパーツを備え、前記フリクションパーツが前記回転軸に接触したときに、前記回転軸の回転力が前記レール部に伝達されるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
請求項1に記載の発明は上記の通りであり、回転軸を回転可能に支持する支持部を備え、支持部は周溝の周方向に回転可能である。このような構成によれば、支持部を周溝の周方向に回転させる操作を行うことで、回転軸を周溝の周方向に旋回させることができる。このとき、回転軸を傾けて周溝の内側面に接触させるようにすれば、回転軸が周溝上を転動するように作用するので、回転体を回転させることができる。回転軸の外周径は周溝の径よりも十分に小さいため、支持部を周溝の周方向に少しだけ(例えば1/4程度)回転させるだけで、回転軸(回転体)を何回転も(例えば10回転以上)回転させることができる。言い換えると、支持部を周溝の周方向にゆっくりと回転させた場合でも、回転軸(回転体)を高速で回転させることができる。このように支持部を周溝の周方向に回転させる操作によって、紐などを使用しなくても回転体に十分な初期回転を与えることができる。しかも、支持部を回転させる量や速度を調整することで、回転体の初速を調整することができる。
【0015】
また、
支持部およびレール部は、外部から保持可能に露出している。このような構成によれば、使用者が支持部およびレール部をそれぞれ掴んで相対的に回転させることで回転体を始動させることができる。すなわち、上記したような初期回転の付与に関し、操作性の良い回転器具を提供することができる。
【0016】
また、請求項
2に記載の発明は上記の通りであり、支持部は、回転体の周囲を覆うように球状で形成され、レール部は、支持部の外周を覆うように環状に形成されている。このような構成によれば、支持部の上下を一方の手で保持し、レール部の側部を他方の手で保持することができる。すなわち、両手を干渉させずに支持部およびレール部を掴むことができるので、上記したような初期回転の付与に関し、操作性の良い回転器具を提供することができる。
【0017】
また、請求項
3に記載の発明は上記の通りであり、支持部が周溝の周方向に回転できないようにロック可能なロック機構を備える。このような構成によれば、回転体に十分な勢いが付いたところで支持部をロックし、レール部に対する回転軸の傾きを固定することができる。回転軸の傾きを固定すると、レール部の内部で支持部と回転体とが一定的に回転することになるため、いわゆる「地球ゴマ」のような遊び方が可能となる。
【0018】
また、請求項
4に記載の発明は上記の通りであり、支持部は、回転軸を一方向にのみ回転可能とするワンウェイ機構を備える。このような構成によれば、回転軸を中心に支持部を回転させる操作を行うことで、回転体を始動させることができる。すなわち、支持部を回転させる操作を行ったときに、一方向への回転のみが回転体に伝わるため、回転体に回転力を付与して始動させることができる。
【0019】
また、請求項
5に記載の発明は上記の通りであり、フリクションパーツが回転軸に接触したときに、回転軸の回転力がレール部に伝達されるように構成されている。このような構成によれば、フリクションパーツを回転軸に接触させることで、レール部を回転体と一体的に回転させることができる。レール部が回転体と一体的に回転するようにすれば、回転器具が一体的に回転するので、一般的な「コマ」のような遊び方が可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。
本実施形態に係る回転器具10は、掌で握って使用するものであり、手首を回転させるタイミングによって回転体11の回転数が次第に上がっていく仕組みとなっている。この回転器具10は、
図1〜3に示すように、回転体11と、支持部20と、レール部23と、を備える。
【0022】
回転体11は、重心に回転軸12を備え、回転軸12を中心に回転する部材である。この回転体11は、質量が大きく、慣性モーメントが大きい部材である。すなわち、回転体11は、初期回転を与えるために大きなトルクを必要とするが、回転中の速度変化は緩やかになるように形成されている。
【0023】
この回転体11の回転軸12は、
図4および
図5に示すように、回転体11の両側に突出しており、後述する支持部20によって回転可能に支持されている。また、この回転軸12には、後述するワンウェイ機構14に噛合するギア13が取り付けられている。この回転軸12およびギア13は、回転体11に固定されており、回転体11と一体的に回転する。
【0024】
支持部20は、回転体11(回転軸12)を回転可能に支持するためのものである。この支持部20は、
図4および
図5に示すように、一対の分割体21と、スペーサ22と、ワンウェイ機構14と、ベアリング17と、を備える。
【0025】
一対の分割体21は、それぞれ、
図4および
図5に示すような半球ドーム状の部材である。この一対の分割体21は、互いに接合することで、回転体11の周囲を覆う球状となるように形成されている。
【0026】
この分割体21は、一対の分割体21の接合箇所となるリング状部21bと、リング状部21bから半円弧状に突出するアーチ状部21cと、を備える。アーチ状部21cは、頂点付近で交差するように複数本設けられており、これにより、回転体11の周囲がアーチ状部21cで覆われるようになっている。
【0027】
なお、リング状部21bには、後述するロックパーツ27(係合凸部27a)を係合させるための係合凹部21aが形成されている。係合凹部21aは、リング状部21bの表面に形成された溝であり、後述する係合凸部27aを摺動案内するために、リング状部21bの直径方向に延設されている。
【0028】
スペーサ22は、一対の分割体21を合体させるときに、その接合面に挟み込まれる板状の部材である。このスペーサ22は、
図2および
図3に示すように、分割体21よりも外周方向に突出しており、この突出した部分が略円形のフランジとなっている。このフランジは、
図8に示すように、後述する周溝24の内部に挿入されている。このフランジは、回転軸12の径よりも薄く形成されており、これにより回転軸12と周溝24との接触を妨げないようになっている。
【0029】
ワンウェイ機構14は、回転軸12を一方向にのみ回転可能とするための機構である。このワンウェイ機構14は、
図4および
図5に示すように、分割体21の内部に固定されるギアボックス15と、ギアボックス15の内部に収容されるワンウェイギア16と、を備える。
【0030】
ギアボックス15の内部には、
図8に示すように、回転軸12に固定されたギア13と、このギア13に噛合するワンウェイギア16と、が収容されている。ワンウェイギア16に臨むギアボックス15の内周面は非対称で形成されている。詳しくは、一方の周面は、滑らかに曲線的に形成されて転動面15aとなっており、他方の周面は、直線的に形成されて角部15bを有している。
【0031】
このため、回転軸12が回転を許容された方向に回転したとき(本実施形態においては、
図8(a)に示すように時計回りで回転したとき)には、ワンウェイギア16が転動面15aに接触しながら転動し、回転軸12の回転を妨げないようになっている。
【0032】
一方、回転軸12が回転を禁止された方向に回転したとき(本実施形態においては、
図8(b)に示すように反時計回りで回転したとき)には、ワンウェイギア16が角部15bに引っ掛かり、回転軸12の回転を阻止するようになっている。
【0033】
ベアリング17は、回転軸12をスムーズに回転させるためのものであり、分割体21の内部に固定されている。このベアリング17は、回転軸12を挿通するための挿通孔を有する。回転軸12をベアリング17に挿通することで、回転軸12の滑らかな回転が実現される。
【0034】
レール部23は、支持部20の外周を覆うように環状に形成された部材である。具体的には、
図1に示すように、球状の支持部20の外周に環状のレール部23が設けられており、土星の環状となっているため、支持部20の外周がすべてレール部23で覆われていない。このため、支持部20およびレール部23のそれぞれが外部から保持可能に露出している(
図12参照)。なお、このレール部23の内周面には、回転軸12の両端に臨む周溝24が形成されている。
【0035】
このレール部23は、
図2および
図3に示すように、一対の溝形成部材25と、一対のロックガイド部材26と、一対のロックパーツ27と、フリクションパーツ28と、を備える。
【0036】
一対の溝形成部材25は、互いに接合可能なリング状の部材であり、接合面の間に周溝24を形成するようになっている。周溝24は、内周側を開口させた円形の溝であり、回転軸12の両端を回転可能に保持している。詳しくは、回転軸12の長さは、周溝24の開口縁の直径よりも長く、周溝24の最奥部の直径よりも短く設定されている。このため、回転軸12は、周溝24の直径方向に架設された状態となっている。このように構成することで、回転軸12(回転体11)は、回転軸12の軸方向中間付近を中心にして、周溝24の周方向に回転可能となっている。
【0037】
なお、周溝24の開口幅(
図6における上下の幅)は回転軸12の直径よりも大きく設定されている。このため、回転軸12は、周溝24の内部で傾くことが可能となっている。回転軸12を周溝24内で傾けると、
図6に示すように、回転軸12の外周面が周溝24の内側面24aに接触する。このように回転軸12の外周面を周溝24の内側面24aに接触させた状態で、支持部20を周溝24の周方向に回転させると(
図6(a)上部の矢印)、回転軸12が周溝24の内側面24aの上を転動して軸回転するようになっている(
図6(a)左部の矢印)。
【0038】
すなわち、本実施形態においては、支持部20が回転軸12を軸支しており、支持部20は回転体11と一体的に周溝24の周方向に回転可能である。このため、回転軸12の外周面を周溝24の内側面24aに接触させた状態で、支持部20を周溝24の周方向に回転させることで、回転軸12に軸方向の回転力を付与することができる。
【0039】
なお、この溝形成部材25は、後述するロックパーツ27の摺動をガイドするためのロックガイド溝25aを備えている(
図2および
図3参照)。ロックガイド溝25aは、ロックパーツ27の摺動をガイドするための溝であり、2つのロックパーツ27をガイドするために左右の2箇所に設けられている。このロックガイド溝25aに取り付けられたロックパーツ27は、溝形成部材25の直径方向に摺動可能となっている。
【0040】
また、この溝形成部材25は、表裏面に突出するピン25bを備えている。このピン25bは、後述するロックガイド部材26の回転をガイドするための突起である。このピン25bは、後述するピンガイド孔26bに挿入される。
【0041】
また、この溝形成部材25のいずれか一方には、外周方向に突出する突出軸25cが設けられている。この突出軸25cは、回転体11の中心を通過する線上に形成されており、回転器具10を「コマ」として使用する場合の軸として使用可能である。また、この突出軸25cは、後述する突出軸部28bと同軸で形成されている。
【0042】
また、この一対の溝形成部材25は、後述するフリクションパーツ28の摺動をガイドするためのフリクションガイド溝25dを備えている。このフリクションガイド溝25dに取り付けられたフリクションパーツ28は、溝形成部材25の直径方向に摺動可能となっている。
【0043】
一対のロックガイド部材26は、上述した溝形成部材25を外側から挟み込むように設けられるリング状の部材である。この一対のロックガイド部材26には、ロックパーツガイド孔26aと、ピンガイド孔26bと、が貫通形成されている。
【0044】
ロックパーツガイド孔26aは、後述するロックパーツ27のガイド突起27bが摺動可能に係合する長孔である。ロックパーツガイド孔26aの幅は、ガイド突起27bの直径とほぼ等しく形成されており、ガイド突起27bを長手方向に摺動案内できるように形成されている。なお、ロックパーツガイド孔26aの延設方向は、ロックガイド部材26の周方向およびロックガイド部材26の直径方向に対して斜めの方向に設定されている。
【0045】
ピンガイド孔26bは、溝形成部材25のピン25bが摺動可能に係合する長孔である。ピンガイド孔26bの幅は、ピン25bの直径とほぼ等しく形成されており、ピン25bを長手方向に摺動案内できるように形成されている。なお、ピンガイド孔26bの延設方向は、ロックガイド部材26の周方向とほぼ等しく設定されている。
【0046】
このようにロックパーツガイド孔26aおよびピンガイド孔26bを設けることで、一対のロックガイド部材26は、溝形成部材25やロックパーツ27に対して周方向に所定範囲内で変位可能となっている。
【0047】
一対のロックパーツ27は、支持部20が周溝24の周方向に回転できないようにロックするロック機構を構成するものである。このロックパーツ27は、溝形成部材25のロックガイド溝25aに対して摺動可能に取り付けられる。一対のロックパーツ27は、互いに対向するように配置され、互いに接近する方向に摺動可能となっている。
【0048】
このロックパーツ27は、支持部20の係合凹部21aに係合可能な係合凸部27aを備える。係合凸部27aは、ロックパーツ27の先端に形成されており、ロックパーツ27を中心方向に押し込んだときに係合凹部21aに係合する。係合凸部27aが係合凹部21aに係合すると、ロックパーツ27(レール部23)に対して支持部20が回転できない状態となる。一方、ロックパーツ27を外周方向に引き出せば、係合凸部27aと係合凹部21aとの係合が解除されるので、ロックパーツ27(レール部23)に対して支持部20が回転可能な状態となる。
【0049】
また、このロックパーツ27は、外周方向に突出する操作突起27cを備える。ユーザがロックパーツ27によるロックをしたいときには、この操作突起27cを押し込む操作を行うことで、容易にロックパーツ27を中心方向に移動させることができる。
【0050】
また、このロックパーツ27は、上述したロックパーツガイド孔26aに摺動可能に係合するガイド突起27bを備える。ガイド突起27bがロックパーツガイド孔26aに係合しているため、ロックガイド部材26を回転させたときに、その回転力がガイド突起27bを介してロックパーツ27へ伝達され、ロックパーツ27を外周方向へ移動させる力に変換されるようになっている。言い換えると、ユーザがロックパーツ27によるロックを解除したいときには、ロックガイド部材26を回転させる操作を行うことでロックパーツ27を外周方向に引き出すことができる。
【0051】
フリクションパーツ28は、回転軸12の回転力をレール部23に伝達するか否かを切り替えるためのものである。このフリクションパーツ28は、溝形成部材25のフリクションガイド溝25dに対して摺動可能に取り付けられる。具体的には、このフリクションパーツ28は、フリクションガイド溝25dに係合する脚部28aを備えており、この脚部28aがガイドされることで、回転軸12に対して離接可能に設けられている。
【0052】
このフリクションパーツ28は、外周方向に突出する突出軸部28bを備える。ユーザが回転軸12の回転力をレール部23に伝達するようにしたい場合には、この突出軸部28bを押し込む操作を行うことで、容易にフリクションパーツ28を中心方向に移動させることができる。また、ユーザが回転軸12の回転力をレール部23に伝達したくない場合には、この突出軸部28bを引き出す操作を行うことで、容易にフリクションパーツ28を外周方向に移動させることができる。
【0053】
このフリクションパーツ28の中央には、
図9および
図10に示すように、内側突出部28cが設けられている。内側突出部28cは、回転軸12の端部に臨むように設けられており、先端部に接触凹部28dを備える。フリクションパーツ28を摺動させることで、この接触凹部28dが回転軸12の端部に接触しない非接触状態(
図9参照)と、この接触凹部28dが回転軸12の端部に接触する接触状態(
図10参照)とをとり得るようになっている。接触凹部28dが回転軸12の端部に接触すると、回転軸12の回転力がレール部23に伝達される。
【0054】
上記した回転器具10を使用する場合、まず回転体11に初期回転を与える必要がある。本実施形態においては、回転体11に初期回転を与える手段として、2つの操作方法が提供されている。なお、ここでは2つの操作方法について説明しているが、初期回転を与える手段としては下記に限らず、従来のように、紐やラックベルト、ゼンマイなどを使用して回転体11に初期回転を与えるようにしてもよい。
【0055】
初期回転を与えるための1つ目の操作方法は、
図12に示すように、一方の手で支持部20を掴み、他方の手でレール部23を掴むことで、支持部20とレール部23とを相対回転させるやり方である。例えば、支持部20を固定した状態で、レール部23が支持部20の周囲を回転するように操作する。このとき、支持部20をレール部23に対して傾けるようにし、回転軸12の外周部を周溝24の内側面24aに接触させるようにする(
図6の状態)。周溝24の内側面24aに接触した回転軸12は、周溝24の内側面24aの上を転動して軸回転する。よって、支持部20を周溝24の周方向にゆっくりと回転させるだけで、回転軸12(回転体11)を高速で軸回転させることができる。これにより、回転体11に十分な初期回転を与えることができる。
【0056】
また、初期回転を与えるための2つ目の操作方法は、
図13に示すように、指先で突出軸25cなどを摘まみ、回転器具10全体を回転させるやり方である。このように回転器具10全体を回転させた場合、ワンウェイ機構14によって一方向の回転のみが回転体11に伝達され、他方向の回転は回転体11に伝達されない。これにより、回転体11に初期回転を与えることができる。
【0057】
上記のように回転体11に初期回転が与えられたら、従来の回転器具10と同様に、レール部23を掌で掴んで手首をひねりながら回転させる。手首をひねる角度や回転させるタイミングが適切であれば、回転体11の回転の勢いが増していき、回転を安定させることができる。
【0058】
そして、回転が安定してきたら、ロック機構を使用して支持部20をレール部23に対して固定してもよい。すなわち、
図7(a)に示すように、ロックパーツ27を両側から中央に押し込むように操作すれば、係合凸部27aが支持部20の係合凹部21aに係合し、支持部20がレール部23(周溝24)に対して回転できない状態となる。なお、ロックパーツ27を押し込み操作すると、ガイド突起27bがロックパーツガイド孔26aを押すので、それに伴い、ロックガイド部材26が溝形成部材25に対して所定角度だけ周方向に回転する。このときの回転移動は、ピン25bとピンガイド孔26bとの係合によってガイドされている。
【0059】
このように支持部20をレール部23に対して固定すると、レール部23と支持部20とが水平な状態で固定されるため、回転軸12が周溝24に対して非接触となる。よって、回転軸12は、周溝24に干渉せずに回転可能となる。そして、レール部23に対する回転軸12の角度が固定された状態で、レール部23とは独立して回転体11が回転するため、いわゆる「地球ゴマ」のような遊び方が可能となる。具体的には、突出軸25cなどを接地させて回転器具10を立てると、レール部23自体はほとんど回転していないのに、レール部23の内部で高速回転する回転体11のジャイロ効果で、回転器具10を直立させることができる。このとき、レール部23を掴んだり触ったりしても回転数は落ちないので、普通の「コマ」とは異なる遊び方が可能となる。
【0060】
なお、本実施形態に係るロック機構は、支持部20の周方向に所定間隔で係合凹部21aを設けることにより、回転軸12の固定角度が決定されるようになっている。係合凹部21aの配設間隔は、回転軸12を45度ごとに固定可能としている。具体的には、
図7(b)に示すように、回転軸12が、突出軸25cや突出軸部28bと同軸になるように固定することも可能であるし、
図11に示すように、回転軸12が、突出軸25cや突出軸部28bに対して傾いた状態(本実施形態においては、回転軸12と突出軸25cまたは突出軸部28bと45度の角を成す状態)で固定することも可能である。このように、回転軸12の固定角度を変更可能とすれば、回転軸12の固定角度に合わせて回転器具10の動作を変えることができる。
【0061】
また、支持部20をレール部23に対して固定した状態から、更にフリクションパーツ28を操作して、フリクションパーツ28を回転軸12に接触させてもよい。すなわち、
図10に示すように、フリクションパーツ28を押し込む操作を行うことで、接触凹部28dに回転軸12を係合させ、回転軸12の回転力がレール部23に伝達されるようにしてもよい。このようにすれば、レール部23と回転体11とが一体的に回転するようになる。すなわち、回転器具10全体が一体的に回転するため、普通の「コマ」のような遊び方が可能となる。
【0062】
なお、フリクションパーツ28を回転軸12から離反させる場合には、突出軸部28bを摘まんで引っ張れば、
図9に示すように、接触凹部28dと回転軸12との接触が解除される。
【0063】
また、ロック機構を解除する場合には、
図7(b)に示すように、ロックガイド部材26を溝形成部材25に対して回転させる。このような操作により、ガイド突起27bがロックパーツガイド孔26aに沿って外周方向へと押し出され、ロックパーツ27が外周方向へと摺動する。ロックパーツ27が外側に移動することで、係合凸部27aと係合凹部21aとの係合が解除され、支持部20はレール部23に対して周方向に回転可能な状態となる。
【0064】
以上説明したように、本実施形態によれば、回転軸12を回転可能に支持する支持部20を備え、支持部20は周溝24の周方向に回転可能である。よって、支持部20を周溝24の周方向に回転させる操作を行うことで、回転軸12を周溝24の周方向に旋回させることができる。このとき、回転軸12を傾けて周溝24の内側面24aに接触させるようにすれば、回転軸12が周溝24上を転動するように作用するので、回転体11を回転させることができる。回転軸12の外周径は周溝24の径よりも十分に小さいため、支持部20を周溝24の周方向に少しだけ(例えば1/4程度)回転させるだけで、回転軸12(回転体11)を何回転も(例えば10回転以上)回転させることができる。言い換えると、支持部20を周溝24の周方向にゆっくりと回転させた場合でも、回転軸12(回転体11)を高速で回転させることができる。このように支持部20を周溝24の周方向に回転させる操作によって、紐などを使用しなくても回転体11に十分な初期回転を与えることができる。しかも、支持部20を回転させる量や速度を調整することで、回転体11の初速を調整することができる。
【0065】
また、支持部20およびレール部23は、外部から保持可能に露出している。このため、
図12に示すように、使用者が支持部20およびレール部23をそれぞれ掴んで相対的に回転させることで回転体11を始動させることができる。すなわち、上記したような初期回転の付与に関し、操作性の良い回転器具10を提供することができる。
【0066】
また、支持部20は、回転体11の周囲を覆うように球状で形成され、レール部23は、支持部20の外周を覆うように環状に形成されている。このような構成によれば、
図12に示すように、支持部20の上下を一方の手で保持し、レール部23の側部を他方の手で保持することができる。すなわち、両手を干渉させずに支持部20およびレール部23を掴むことができるので、上記したような初期回転の付与に関し、操作性の良い回転器具10を提供することができる。
【0067】
また、支持部20が周溝24の周方向に回転できないようにロック可能なロック機構を備える。よって、回転体11に十分な勢いが付いたところで支持部20をロックし、レール部23に対する回転軸12の傾きを固定することができる。回転軸12の傾きを固定すると、レール部23の内部で支持部20と回転体11とが一定的に回転することになるため、いわゆる「地球ゴマ」のような遊び方が可能となる。
【0068】
また、支持部20は、回転軸12を一方向にのみ回転可能とするワンウェイ機構14を備える。よって、回転軸12を中心に支持部20を回転させる操作を行うことで、回転体11を始動させることができる。すなわち、支持部20を回転させる操作を行ったときに、一方向への回転のみが回転体11に伝わるため、回転体11に回転力を付与して始動させることができる。
【0069】
また、フリクションパーツ28が回転軸12に接触したときに、回転軸12の回転力がレール部23に伝達されるように構成されている。よって、フリクションパーツ28を回転軸12に接触させることで、レール部23を回転体11と一体的に回転させることができる。レール部23が回転体11と一体的に回転するようにすれば、回転器具10が一体的に回転するので、一般的な「コマ」のような遊び方も可能となる。