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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022119642
(43)【公開日】2022-08-17
(54)【発明の名称】ギアボックス装置及びエアガン
(51)【国際特許分類】
   F41B 11/70 20130101AFI20220809BHJP
   F41B 11/64 20130101ALI20220809BHJP
   A63H 33/18 20060101ALI20220809BHJP
   A63H 31/08 20060101ALI20220809BHJP
【FI】
F41B11/70
F41B11/64
A63H33/18 D
A63H31/08 A
【審査請求】有
【請求項の数】12
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021016907
(22)【出願日】2021-02-04
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2021-12-15
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第2項適用申請有り PEACE COMBAT #041(2021年3月号)(発行:株式会社アストワ、発行日:2021年3月1日)
(71)【出願人】
【識別番号】521054692
【氏名又は名称】佐川電子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】230120499
【弁護士】
【氏名又は名称】藤江 和典
(74)【代理人】
【識別番号】100201385
【弁理士】
【氏名又は名称】中安 桂子
(74)【代理人】
【識別番号】100207206
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 毅
(72)【発明者】
【氏名】町 浩輔
(72)【発明者】
【氏名】谷本 和城
【テーマコード(参考)】
2C150
【Fターム(参考)】
2C150AA05
2C150CA13
2C150DH04
2C150EB01
2C150EB11
2C150EC03
(57)【要約】
【課題】
モータを利用するエアガンについての性能向上、振動及び騒音低減、並びにユーザの使用感及び利便性向上を図る。
【解決手段】
エアガンに設けるギアボックス装置であり、モータと、前記モータの回転速度を減少させるとともに、弾丸を発射する弾丸発射部に前記モータの動力を伝える減速部と、前記モータと前記減速部を収容する収容部と、を有し、前記モータは、前記モータの回転軸であるモータ回転軸が前記エアガンの銃身の長手方向に対して垂直になるように設けられる。
【選択図】図1

【特許請求の範囲】
【請求項1】
エアガンに設けるギアボックス装置であり、
モータと、
前記モータの回転速度を減少させるとともに、弾丸を発射する弾丸発射部に前記モータの動力を伝える減速部と、
前記モータと前記減速部を収容する収容部と、を有し、
前記モータは、前記モータの回転軸であるモータ回転軸が前記エアガンの銃身の長手方向に対して垂直になるように設けられた、
ギアボックス装置。
【請求項2】
前記減速部は、ギアを有し、
前記モータ回転軸は、前記ギアの回転軸と平行である、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項3】
前記減速部は、複数のギアを有し、
前記複数のギアの回転軸は、互いに平行である、
請求項2記載のギアボックス装置。
【請求項4】
前記モータは、ブラシレスモータである、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項5】
前記モータは、前記収容部と接するように設けられている、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項6】
さらに、前記モータの制御を行うための制御基板を有し、
前記制御基板は、前記収容部の少なくとも一面に装着される、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項7】
前記制御基板は、前記収容部と接するように設けられている、
請求項6記載のギアボックス装置。
【請求項8】
当該ギアボックス装置は、前記銃身の長手方向における位置が、前記エアガンの引き金の後方にあるグリップと、前記エアガンのフォアグリップ又は前記銃身との間となるように設けられた、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項9】
前記モータは、前記モータの回転により生じる反トルクが前記銃身の先端を押し上げる方向に働くような方向に回転する、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項10】
前記モータは、回転開始時は次第に速く、回転終了時には次第に遅くなるように回転する、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項11】
当該ギアボックス装置は、前記エアガンに対し着脱可能である、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項12】
弾丸を発射する弾丸発射部と、
モータと、
前記モータの回転速度を減少させるとともに、前記弾丸発射部に前記モータの動力を伝える減速部と、
前記弾丸発射部から発射された前記弾丸が通過する銃身と、を有し、
前記モータは、前記モータの回転軸であるモータ回転軸が当該エアガンの銃身の長手方向に対して垂直になるように設けられた、
エアガン。
【請求項13】
当該エアガンは、さらに、
前記モータ及び前記減速部を収容する収容部を有する、
請求項12記載のエアガン。
【請求項14】
請求項2~11のいずれかに記載のギアボックス装置を備える、
エアガン。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ギアボックス装置、及び当該ギアボックス装置を装着する玩具銃としてのエアガンに関する。
【背景技術】
【0002】
玩具銃としてのエアガンは、ピストンによってシリンダ内の空気を圧縮して弾丸を発射する。このピストンの駆動に際して、電気モータの動力を伝達して駆動するものが一般によく知られている。
【0003】
(第1の課題)
例えば特許文献1の図44等のように、従来のエアガンでは、モータがグリップに配置されたものがあった。グリップに配置されたモータの動力は、減速機構を介してグリップの外に配置されるピストンに伝達され、ピストンが駆動される。
【0004】
しかしながら、このようにモータがグリップに内蔵される前提では、グリップをユーザの好みに合わせて交換したい場合に、モータ付きのグリップに限定されてしまい、ユーザの自由度が大きく減ってしまう。
また、グリップの取り付け角度が固定されてしまうので、ユーザの好みに応じてグリップの取り付け角度を変更することができない。
さらに、モータが回転する際に、グリップに内蔵されたモータの回転軸方向を軸とした反トルクが発生することにより、銃が左右方向に振れてしまったり、グリップを持つ手に違和感を感じるなど、エアガンの性能又はユーザの使用感を損なう可能性があった。
【0005】
従来のエアガンの別の態様として、特許文献2の図1のように、モータがグリップに内蔵されず、モータをギヤ組に隣接して配置する構成もあった。
【0006】
しかしながら、特許文献2のモータは、モータの回転軸が銃身の長手方向に対して平行になるように配置されているので、モータが回転する際に、銃身の長手方向を軸としたローリング方向の反トルクが発生することにより、特許文献1と同様に、銃が左右に振れてしまったり、グリップを持つ手に違和感を感じるなど、エアガンの性能又はユーザの使用感を損なう可能性があった。
【0007】
(第2の課題)
特許文献1及び特許文献2のいずれの場合も、モータ回転軸と、ピストンを駆動する減速部のギアの回転軸が直交するため、減速部のいずれかの段階で回転軸の向きを変更する必要がある。例えば、減速部の入力側にベベルギア(かさ歯車)のような伝動機構を採用することで、直交する2軸の間で回転を伝動するよう構成している。
【0008】
しかしながら、このような伝動機構が採用された場合、銃の長時間の使用や経時劣化によりモータのスラスト方向にガタが生じた場合には、そのガタにより伝動効率が著しく悪化したり、振動、騒音、摩耗が大きくなるという問題があった。
【0009】
(第3の課題)
また、特許文献1のように、ギアボックス装置がエアガン本体から完全に分離できるものがあった。ギアボックス装置がエアガン本体から完全に分離できると、減速部の機構の交換や修理を簡単に行うことができる。
【0010】
しかしながら、モータとギアボックスが別体になっていることから、ギアボックス装置をエアガン本体から分離する際にモータからの離脱が必要となり、再度ギアボックス装置をエアガンに組み込む際には、モータと減速部のギアとのかみ合わせを調整するのに時間を要したり、両者をかみ合わせたときのバックラッシが適切になるような精密な調整が必要になる等、必ずしも利便性が良いとは言えなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開2006-170473公報
【特許文献2】特開2001-033196公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は、モータを利用するエアガンの性能や使用感を向上させることを目的とする。
さらに望ましくは、エアガンの振動、騒音、摩耗の低減を図ることを目的とする。
さらに望ましくは、エアガンのメンテナンス性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本開示の第1の発明は、エアガンに設けるギアボックス装置であり、
モータと、
前記モータの回転速度を減少させるとともに、弾丸を発射する弾丸発射部に前記モータの動力を伝える減速部と、
前記モータと前記減速部を収容する収容部と、を有し、
前記モータは、前記モータの回転軸であるモータ回転軸が前記エアガンの銃身の長手方向に対して垂直になるように設けられる。
ここで、
「エアガン」とは、空気やその他の気体の圧縮力を用いて弾丸を発射する装置であれば足り、エアソフトガン、空気銃、等、名称は任意である。
「モータ」は、磁場と電流の相互作用(ローレンツ力)による力を利用して回転運動を出力するものの他、超音波振動を利用する超音波モータ、静電気力を利用する静電モータを含む。さらに、空気モータや油圧モータを用いることもできる。
「弾丸」は、銃身から発射される物体を意味し、BB弾のような球形の他、弾頭と薬莢からなる実弾に近い形状であってもよい。また、弾丸の材質は、プラスチックの他、石膏や粘土等、他の材質のものでもよい。
「収容部」は、モータや減速機を構成する歯車等の部品を収容する空間を有する構造であればよく、必ずしも密閉された構造でなくてもよく、また、収容する部品の一部が露出、突出してもよい。さらに、金属、ファイバ板、プラスチック等、材質は問わない。
「垂直」とは、2つの直線のいずれかを平行移動させたとき、2つの直線が直角に交わる関係をいい、2つの直線はねじれの関係であってもよい。また、正確に90度でなくてもよく、誤差や遊びがあってもよい。
「銃身の長手方向に対して垂直」とは、銃身の内部の円筒状空間の軸線に対して垂直であることをいい、銃身の外側の形状や凹凸に依存しない。
【0014】
本開示の第2の発明は、第1の発明のギアボックス装置において、
前記減速部は、ギアを有し、
前記モータ回転軸は、前記ギアの回転軸と平行である。
ここで、
「ギア」とは、歯を有する歯車の他、歯を有しないローラーやカム、及びプーリーも含む。
【0015】
本開示の第3の発明は、第2の発明のギアボックス装置において、
前記減速部は、複数のギアを有し、
前記複数のギアの回転軸は、互いに平行である。
【0016】
本開示の第4の発明は、第1の発明のギアボックス装置において、
前記モータは、ブラシレスモータである。
【0017】
本開示の第5の発明は、第1の発明のギアボックス装置において、
前記モータは、前記収容部と接するように設けられている。
【0018】
本開示の第6の発明は、第1の発明のギアボックス装置において、
さらに、前記モータの制御を行うための制御基板を有し、
前記制御基板は、前記収容部の少なくとも一面に装着される。
ここで、
「一面」とは、収容部の内面又は外面のいずれも含む。また、制御基板を設ける面において、収容部を構成する部材の全部又は一部を欠いていてもよい。
【0019】
本開示の第7の発明は、第6の発明のギアボックス装置において、
前記制御基板は、前記収容部と接するように設けられている。
【0020】
本開示の第8の発明は、第1の発明のギアボックス装置において、
当該ギアボックス装置は、前記銃身の長手方向における位置が、前記エアガンの引き金の後方にあるグリップと、前記エアガンのフォアグリップ又は前記銃身との間となるように設けられる。
【0021】
本開示の第9の発明は、第1の発明のギアボックス装置において、
前記モータは、前記モータの回転により生じる反トルクが前記銃身の先端を押し上げる方向に働くような方向に回転する。
【0022】
本開示の第10の発明は、第1の発明のギアボックス装置において、
前記モータは、回転開始時は次第に速く、回転終了時には次第に遅くなるように回転する。
【0023】
本開示の第11の発明は、第1の発明のギアボックス装置において、
当該ギアボックス装置は、前記エアガンに対し着脱可能である。
【0024】
本開示の第12の発明は、エアガンであり、
弾丸を発射する弾丸発射部と、
モータと、
前記モータの回転速度を減少させるとともに、前記弾丸発射部に前記モータの動力を伝える減速部と、
前記弾丸発射部から発射された前記弾丸が通過する銃身と、を有し、
前記モータは、前記モータの回転軸であるモータ回転軸が当該エアガンの銃身の長手方向に対して垂直になるように設けられる。
【0025】
本開示の第13の発明は、第12の発明のエアガンにおいて、
当該エアガンは、さらに、
前記モータ及び前記減速部を収容する収容部を有する。
【0026】
本開示の第14の発明は、第2~第11の発明のギアボックス装置を備えるエアガンである。
【発明の効果】
【0027】
本発明のギアボックス装置は、エアガンに設けることによって、エアガンの性能や使用感を向上させることができる。
本発明のエアガンは、エアガンの性能や使用感を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
図1】本発明の実施形態のエアガンの主要部の内部構造を示す概念図
図2】本発明の実施形態のギアボックス装置を正面方向から見た図
図3】本発明の実施形態のギアボックス装置を側面方向から見た図
図4】本発明の実施形態のギアボックス装置を斜め上方向から見た図
図5】本発明の実施形態のギアボックス装置を背面方向から見た図
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【0030】
なお、本発明とは、特許請求の範囲又は課題を解決するための手段の項に記載された発明を意味するものであり、以下の実施形態に限定されるものではない。また、少なくともかぎ括弧内の語句は、特許請求の範囲又は課題を解決するための手段の項に記載された語句を意味し、同じく以下の実施形態に限定されるものではない。
【0031】
特許請求の範囲の従属項に記載の構成及び方法は、特許請求の範囲の独立項に記載の発明において任意の構成及び方法である。従属項に記載の構成及び方法に対応する実施形態の構成及び方法、並びに特許請求の範囲に記載がなく実施形態のみに記載の構成及び方法は、本発明において任意の構成及び方法である。特許請求の範囲の記載が実施形態の記載よりも広い場合における実施形態に記載の構成及び方法も、本発明の構成及び方法の例示であるという意味で、本発明において任意の構成及び方法である。いずれの場合も、特許請求の範囲の独立項に記載することで、本発明の必須の構成及び方法となる。
【0032】
実施形態に記載した効果は、本発明の例示としての実施形態の構成を有する場合の効果であり、必ずしも本発明が有する効果ではない。
【0033】
複数の実施形態がある場合、各実施形態に開示の構成は各実施形態のみで閉じるものではなく、実施形態をまたいで組み合わせることが可能である。例えば一の実施形態に開示の構成を、他の実施形態に組み合わせてもよい。また、複数の実施形態それぞれに開示の構成を集めて組み合わせてもよい。
【0034】
発明が解決しようとする課題に記載した課題は公知の課題ではなく、本発明者が独自に知見したものであり、本発明の構成及び方法と共に発明の進歩性を肯定する事実である。
【0035】
(1)本実施形態のエアガンの全体構成
本実施形態のエアガン1の構成について説明する。
図1は、アサルトライフルを模した玩具銃であるエアガン1の主要部の内部構造を示す。エアガン1は、銃身11、フォアグリップ12、アッパーレシーバ13、ロアレシーバ14、グリップ15、及びマガジン16を有する。
【0036】
銃身11は内部が細長い円筒形であり、後述の弾丸発射部20から発射された弾丸が通過することにより、弾丸を銃口に導く。銃身11は、バレル、又はガンバレルとも呼ばれる。
【0037】
フォアグリップ12は、銃身を包み込む部材である。ユーザは片手でフォアグリップ12を握持することによりエアガン1を支える。実際のライフルにおいては、フォアグリップ12には銃身の熱から手を保護する働きもある。フォアグリップ12は、先台、フォアハンド、ハンドガードとも呼ばれる。
【0038】
アッパーレシーバ13は、後述の弾丸発射部20を収容するフレームである。
ロアレシーバ14は、後述するギアボックス装置100を収容するフレームである。
アッパーレシーバ13とロアレシーバ14は、固定ピン等の任意の係合手段で係合されており、固定ピンを外すことにより分離することができる。
【0039】
グリップ15は、フォアグリップ12を握持する手と反対の手で握ることによりエアガンを支えるとともに、トリガを引くために設けられている。
【0040】
マガジン16は、複数の弾丸を格納し、弾丸発射部20の装填部Lに弾丸を供給する弾倉である。
【0041】
ギアボックス装置100は、モータ101、減速部102、及びモータ101及び減速部102を収容する収容部103からなり、弾丸発射部20にモータ101の動力を伝える装置である。ギアボックス装置100の詳細は図2から図5を用いて後述する。
【0042】
弾丸発射部20は、ピストン21、シリンダ22、及び圧縮ばね23を備え、ギアボックス装置100の動力を利用して、弾丸を発射する。
【0043】
ピストン21は、ギアボックス装置100からの動力を受けるラックギア24を有する。具体的には、ラックギア24は、後述する減速部102の駆動ギア102dとかみ合って、駆動ギア102dの回転運動をピストン21の並進運動に変換する。
【0044】
なお、本実施形態では、エアガン1はギアボックス装置100を有しているが、これに代えて、モータ101及び減速部102をロアレシーバ14に直接設けるようにしてもよい。
【0045】
(2)本実施形態のギアボックス装置
図2から図5を用いて、本発明の実施形態のギアボックス装置100について説明する。
【0046】
図2から図5に示すように、ギアボックス装置100は、モータ101、減速部102、収容部103、及び制御基板104を有する。
【0047】
ア.モータ101
モータ101は、図示しない電池から供給される電気エネルギーを力学的エネルギーに変換することで回転運動からなる動力を発生する。
【0048】
モータ101の種類には限定はないが、特にブラシレスモータを用いるのが好適である。ブラシレスモータは、ステータのコイルに流れる電流が作る磁界によって、磁石からなるロータを回転させるモータであり、制御基板104に設けたトランジスタなどのパワー素子で構成された駆動回路(モータドライバ)を用いて電流値を変化させて、回転を制御する。
【0049】
このようにブラシレスモータは、コイルではなく電源供給の必要のない磁石を回転させるため、回転するロータを小型にすることにより、薄型化、小型化、軽量化を図ることが可能である。この結果、減速部102とともに、収容部103にコンパクトに収容でき、ギアボックス装置100自体を小型化することができる。そして、後述の通り、モータ101の回転軸を、エアガン1の銃身の長手方向に対して垂直になるように設けることが容易となる。
また、ブラシレスモータは、ブラシ付きモータのように消耗部品であるブラシと整流子を必要としないので、寿命が長く信頼性が高い。
さらに、ブラシレスモータは、ステータのコイルに流れる電流をモータドライバ等の制御基板により制御するので、回転・停止、動力の変更等、種々の動作設定が可能である。
【0050】
本実施形態では、モータ101は、モータ101の回転軸が、エアガン1の銃身11の長手方向に対して垂直になるように設ける。すなわち、図1においては、ギアボックス装置100を構成するモータ101の回転軸MAは、銃身の中心線Fに対して直交する。この場合、回転軸MAは、鉛直方向にも直交する。また、回転軸MAは、水平面(グランド面)に対して平行である。
【0051】
このように、モータ101の回転軸MAが銃身11の長手方向に対して垂直になるように設けることにより、回転軸MAを中心とした回転方向の反トルクが生じる。このような方向の反トルクは、ユーザがグリップ15とフォアグリップ12とを握持することにより容易に吸収することができる。本実施形態のようなモータ101の配置によれば、従来のようなグリップ15の長軸を中心とした回転方向や、銃身11の長軸を中心とした回転方向の反トルクにより生じる左右方向のブレが生じない。
【0052】
さらに、本実施形態では、図1のように、モータ101を含むギアボックス装置100は、銃身11の長手方向における位置が、エアガン1の引き金の後方にあるグリップ15とフォアグリップ12との間になるように設けている。この結果、モータ101の回転によりエアガン1に生じる反トルクに対して、グリップ15及びフォアグリップ12を握持する手から受ける反力によるトルクの総和が対向する方向となるので、モータ101の反トルクは、ユーザがグリップ15とフォアグリップ12とを握持することにより容易に吸収することができる。
なお、フォアグリップ12がないエアガン1の場合は、ギアボックス装置100は、グリップ15と銃身11との間の位置となるように設けてもよい。
【0053】
本実施形態では、モータ101の回転方向は任意であるが、モータ101の回転により生じる反トルクが銃身11の先端を押し上げる方向に働くような方向に回転するようにしてもよい。図1図2の場合は、回転軸MAは図1図2の紙面に向かって右回転(時計回り)となる。このような方向に反トルクが働くことにより、実銃と同じ感覚を再現することができる。
【0054】
逆に、モータ101の回転により生じる反トルクが銃身11の先端を押し下げる方向に働くような方向に回転するようにしてもよい。図1図2の場合は、回転軸MAは図1図2の紙面に向かって左回転(反時計回り)となる。この場合は、駆動ギア102dの回転方向が逆になりラックギア24とかみ合わなくなるので、中間ギア102bを省略するか、中間ギア102bの他にもう一枚中間ギアを追加すればよい。
【0055】
いずれの方向にするかは、ユーザの好みに応じて決定することができる。
【0056】
また、モータ101の回転速度を、回転開始時は遅く、次第に速くして一定速度とし、回転終了時に向けて次第に遅くし、最後に停止するような制御をしてもよい。速度勾配は、直線(リニア)でも指数関数的でもよい。このような制御を行うことにより、減速部102を構成するギアを痛めないようにすることができるとともに、反トルクの発生を抑えることができる。
【0057】
イ.減速部102
減速部102には、モータ101の動力が入力される。減速部102は、モータ101の回転速度を減少させるとともに、弾丸発射部20にモータ101の動力を伝える。
【0058】
本実施形態では、減速部102は、入力ギア102a、中間ギア102b、出力ギア102c、及び駆動ギア102dを有する。
【0059】
入力ギア102aの回転軸はモータ軸MAと同軸となるようにモータ101に連結され、直接、モータ101により回転駆動される。
中間ギア102bは、大径ギアと小径ギアの2つから構成され、大径ギアと入力ギア102aとの歯数比で決まる減速比で中間ギア102bの回転速度は減少する。
出力ギア102cも、大径ギアと小径ギアの2つから構成され、出力ギア102cの大径ギアと中間ギア102bの小径ギアとの歯数比で決まる減速比で中間ギア102bの回転速度が減少する。
【0060】
したがって、減速部102において、入力ギア102aと中間ギア102bとの間の減速、中間ギア102bと出力ギア102cとの間の減速により、コンパクトな構成にしながらモータ101の回転速度を大きく減速させることができる。
【0061】
駆動ギア102dは、出力ギア102cと遊星歯車を介して接続されており、出力ギア102cと反対方向に回転するギアである。駆動ギア102dはピストン21のラックギア24とかみ合い、図1及び図2において反時計回りの駆動ギア102dの回転運動が、ピストン21が左方向へ移動する直線運動に変換される。加えて、遊星歯車を介しているので、出力ギア102cの出力からさらに減速される。
【0062】
図3は、図2のギアボックス装置のAの方向から見た側面図であり、図4は、図3のギアボックス装置のBの方向から見た斜視図である。
図3及び図4に示すように、駆動ギア102dはその外周部に、ギアとしての歯を有する歯有り部Tと、歯が無い歯無し部Nを有する。
【0063】
駆動ギア102dの歯有り部Tとピストン21のラックギア24が相対している場合は、歯有り部Tとピストン21のラックギア24がかみ合うため、減速部102の出力トルクは駆動ギア102dの歯有り部Tを介してピストン21のラックギア24に駆動力として伝達される。
【0064】
一方、駆動ギア102dが回転して、歯無し部Nとラックギア24とが相対している場合には、ピストン21が駆動ギア102dとの拘束から外れるため、減速部102の出力トルクがラックギア24に伝達されない。このため、ピストン21は圧縮ばね23の圧縮力により右に移動する。
【0065】
このように、駆動ギア102dが歯有り部T及び歯無し部Nを有することにより、ピストン21の左右方向の所望の移動を実現できる。
【0066】
ところで、図2に示すように、モータ101の回転軸MA、入力ギア102a、中間ギア102b、及び出力ギア102cの回転軸は、互いに平行であり、また、図2の面に対して垂直方向である。したがって、減速部102のすべてのギアの回転軸は、モータ101の回転軸MAと平行になる。
【0067】
特に、モータ101の回転軸MAと入力ギア102aの回転軸が平行であるので、従来のようにベベルギアのかみ合いのように平行ではない2軸間で回転を伝動する伝動機構を用いる必要がない。つまり、モータ101とかみ合う入力ギア102aのギアはスパーギア(Spur Gear、平歯車)を用いることができる。ギアがスパーギアである場合、銃の長時間の使用や経時劣化によりモータのスラスト方向にガタが生じた場合であっても、スラスト力を伝達することはなく、スラスト方向のガタを吸収することができる。このため、ベベルギアを用いていた従来技術と異なり、減速部102の伝動効率が悪化することもなく、振動、騒音、摩耗も軽減することができる。
【0068】
また、減速部102を構成する複数のギアの回転軸はすべて平行であるので、それぞれのギアから生じる反トルクの全部又は一部を相殺することができる。
【0069】
なお、減速部102には、歯車を介した伝動を用いる他、カム等によるすべり接触伝動、摩擦車等による転がり接触伝動、又はベルトとプーリーによる伝動を用いてもよい。
【0070】
ウ.収容部103
収容部103は、モータ101と減速部102を収容する。
【0071】
収容部103にモータ101と減速部102を収容することにより、ギアボックス装置100の中に、モータ101、減速部102の両方を備えることができる。つまり、ギアボックス装置100の中に、弾丸発射部20への動力伝達系の全体を備えることができる。
【0072】
このため、モータ101を内蔵するために別途、他の部分に空間を設ける必要がない。
例えば、グリップ15にモータ101を収容する空間を設けた特別な構造にする必要がないため、グリップ15は、ユーザの好みに合わせてグリップの形やデザイン、角度、重さを自由に変更することができる。または、グリップ15は実銃のグリップを使用することもできる。
【0073】
本実施形態では、モータ101と収容部103が接するように設けられている。具体的には、モータ101の背面が収容部103に接するように設けられている。収容部103を例えばアルミニウム合金や亜鉛合金のような熱伝導性の高い材料を用いるようにすれば、収容部103がヒートシンクとして機能し、モータ101の過熱を防止することができる。収容部103の熱は、ロアレシーバ14を介して外部に放出することができる。
このような構成は、特にモータ101にブラシレスモータを用いる場合に好適である。ブラシレスモータは、ステータのコイルがモータの背面に接して設けられているので、収容部103を介して効率的に排熱することが可能である。
【0074】
収容部103を構成する材料は、プラスチックや金属等、任意の材料から選択できる。金属で構成する場合は、ダイカスト等の鋳造、又は鍛造を用いて製造することができる。
【0075】
ギアボックス装置100は、エアガン1に対し着脱可能としてもよい。本実施形態の場合、ギアボックス装置100は収容部103を有しているので、ギアボックス装置100が独立した1個の装置として構成されており、容易に脱着可能である。
【0076】
例えば、ギアボックス装置100をエアガン1から取り外すときは、アッパーレシーバ13とロアレシーバ14とを分離し、ロアレシーバ14からギアボックス装置100を引き抜く。
【0077】
例えば、ギアボックス装置100をエアガン1に装着する際は、ロアレシーバ14に設けられた空間にギアボックス装置100をはめ込む。この際、従来のようにモータがグリップ15に設けられていないので、ギアボックス装置100の位置調整をする必要はない。そして、アッパーレシーバ13とロアレシーバ14とを結合させる。
【0078】
このように、ギアボックス装置100をエアガン1に対し着脱可能とすることにより、ギアボックス装置100の交換、修理を容易に行うことができる。
また、モータ101と減速部102を備えるギアボックス装置100を一体として着脱できるので、ギアボックス装置100をエアガンに装着する際には、モータと減速部のギアとをかみ合わせる作業は不要となり、簡単に装着することができる。
【0079】
さらに、ギアボックス装置100を従来のエアガンのギアボックス装置と交換することも可能である。従来のエアガンのギアボックス装置のスペースにギアボックス装置100を装着し、電池からの電源を供給する電線を接続すれば、従来のエアガンに当初から備わっているモータを使用することなく、従来のエアガンを使用することが可能となる。
【0080】
エ.制御基板104
ギアボックス装置100は、モータ101の制御を行うための制御基板104を有する。制御基板104は、収容部103の少なくとも一面に装着される。
本実施形態では、図5のように、制御基板104は、収容部103の背面に装着される。
【0081】
モータ101が収容部103に収容されるため、制御基板104も、モータ101に近接する収容部103の裏面に装着することにより、信号線、電源線等を短くすることができて、信頼性を向上することができる。また、制御基板104を含めて、弾丸発射部20に動力を伝達する動力伝達系全体を、ギアボックス装置100をコンパクトに集約することができる。
さらに、制御基板104を含めて、ギアボックス装置100をコンパクトに集約することによって、電池のためのスペースをより広く確保することができ、エアガンの動作時間を長くすることができる。具体的には、従来アッパーレシーバ13の後部に設けられたバックチューブ内に制御基板104及び電池を設けていたが、制御基板104をギアボックス装置100と一体に設けることにより、バックチューブ内を全て電池用のスペースとして利用することが可能になる。
【0082】
また、本実施形態では、制御基板104と収容部103が接するように設けられている。収容部103を例えばアルミニウム合金や亜鉛合金のような熱伝導性の高い材料を用いるようにすれば、収容部103がヒートシンクとして機能し、制御基板104から発生する熱を逃がすことができる。このような構成により、制御基板104の過熱による誤動作を防止することができる。
【0083】
制御基板104は、収容部103の背面に代えて、収容部103の正面、側面、又は底面に装着してもよい。また、収容部103の背面と側面の両方、あるいは背面と底面の両方にまたがる形で装着してもよい。
【0084】
なお、制御基板104によるモータ101の制御方法は、図示しないユーザインタフェース等により、ユーザが変更可能である。トリガの指示からのディレイ時間、回転トルク又は回転速度、回転プロフィール等、ユーザが独自に変更することができる。
【0085】
オ.実施形態の記載した特徴の発明としての把握
以上の実施形態に記載した特徴は、それぞれ独立した発明として把握することができる。例えば、構成の視点では、モータ101の軸方向、モータ101の回転制御、減速部102を構成するギアの軸方向、収容部103の構成、及び収容部103と他の構成部品との関係等は、独立した発明として把握できる。また、機能の視点では、反トルク対策、騒音若しくは振動若しくは摩耗対策、熱対策、互換性対策、及び趣味性対策等は、独立した発明として把握できる。
【0086】
(3)本実施形態のエアガンの動作
本実施形態のエアガン1の弾丸発射までの動作を説明する。
【0087】
ユーザにより、トリガ(図示せず)が引かれると、制御基板104に発射指示信号が送られる。発射指示信号を受信した制御基板104は、モータ101を制御して回転させる。
【0088】
モータ101の動力は、減速部102を介して、ピストン21に伝達される。
具体的には、駆動ギア102dの歯有り部Tとラックギア24がかみ合うことにより、図1において、ピストン21は左方向に移動する。
ピストン21の移動により、圧縮ばね23が圧縮される。
【0089】
一方、マガジン17に格納されていた弾丸が、シリンダ22の負圧により銃身11の根元にある装填部Lに装填される。
【0090】
駆動ギア102dがさらに回転し、歯無し部Nとラックギア24とが相対すると、ラックギア24の制約が解かれて、ピストン21が圧縮ばね23のばね力を受けて、図1において、ピストン21は右向きに移動する。
【0091】
ピストン21の右向きの移動により、シリンダ22の中の空気を圧縮し、弾丸を発射する圧力を発生させる。
【0092】
弾丸はその圧力を受け、銃身11の中を加速しながら移動し、銃口11から発射される。
【0093】
(4)総括
以上、本発明の実施形態におけるギアボックス装置及びエアガンの特徴について説明した。
各実施形態で使用した用語は例示であるので、同義の用語、あるいは同義の機能を含む用語に置き換えてもよい。
【0094】
本発明のギアボックス装置には、制御インタフェース用の通信装置等、必要な機能を追加してもよい。
【0095】
本発明のエアガンには、照準器、安全装置、スリング等、必要な機能を追加してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0096】
本発明のギアボックス装置、及びそのギアボックス装置を装着するエアガンは、玩具銃に適用できるものとして説明したが、射撃競技用の銃、各種訓練用の銃、モデルガンとしても適用可能である。
【符号の説明】
【0097】
1 エアガン、11 銃身、12 フォアグリップ、13 アッパーレシーバ、14 ロアレシーバ、15 グリップ、16 マガジン、20 弾丸発射部、21 ピストン、22 シリンダ、23 圧縮ばね、24 ラックギア、100 ギアボックス装置、101 モータ、102 減速部、102a 入力ギア、102b 中間ギア、102c 出力ギア、102d 駆動ギア、103 収容部、104 制御基板

図1
図2
図3
図4
図5
【手続補正書】
【提出日】2021-08-18
【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】
ユーザが握持するためのグリップを有するエアガンに設けるギアボックス装置であり、
モータと、
前記モータの回転速度を減少させるとともに、弾丸を発射する弾丸発射部に前記モータの動力を伝える減速部と、
前記モータと前記減速部を収容する収容部と、を有し、
前記モータは、前記モータの回転軸であるモータ回転軸が前記エアガンの銃身の長手方向に対して垂直になり、かつ当該ギアボックスが前記エアガンに装着された際に、前記モータ回転軸が鉛直方向に対して垂直となるように設けられた、
ギアボックス装置。
【請求項2】
前記減速部は、ギアを有し、
前記モータ回転軸は、前記ギアの回転軸と平行である、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項3】
前記減速部は、複数のギアを有し、
前記複数のギアの回転軸は、互いに平行である、
請求項2記載のギアボックス装置。
【請求項4】
前記モータは、ブラシレスモータである、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項5】
前記モータは、前記収容部と接するように設けられている、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項6】
さらに、前記モータの制御を行うための制御基板を有し、
前記制御基板は、前記収容部の少なくとも一面に装着される、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項7】
前記制御基板は、前記収容部と接するように設けられている、
請求項6記載のギアボックス装置。
【請求項8】
当該ギアボックス装置は、前記銃身の長手方向における位置が、前記エアガンの引き金の後方にある前記グリップと、前記エアガンのフォアグリップ又は前記銃身との間となるように設けられた、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項9】
前記モータは、前記モータの回転により生じる反トルクが前記銃身の先端を押し上げる方向に働くような方向に回転する、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項10】
前記モータは、回転開始時は次第に速く、回転終了時には次第に遅くなるように回転する、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項11】
当該ギアボックス装置は、前記エアガンに対し着脱可能である、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項12】
弾丸を発射する弾丸発射部と、
モータと、
前記モータの回転速度を減少させるとともに、前記弾丸発射部に前記モータの動力を伝える減速部と、
前記弾丸発射部から発射された前記弾丸が通過する銃身と、
ユーザが握持するためのグリップと、
を有するエアガンであって
前記モータは、前記モータの回転軸であるモータ回転軸が当該エアガンの銃身の長手方向に対して垂直になり、かつ前記モータ回転軸が鉛直方向に対して垂直になるように設けられた、
エアガン。
【請求項13】
当該エアガンは、さらに、
前記モータ及び前記減速部を収容する収容部を有する、
請求項12記載のエアガン。
【請求項14】
請求項2~11のいずれかに記載のギアボックス装置を備える、
エアガン。
【手続補正書】
【提出日】2021-09-22
【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】
ユーザが握持するためのグリップを有するエアガンに設けるギアボックス装置であり、
モータと、
前記モータの回転速度を減少させるとともに、弾丸を発射する弾丸発射部に前記モータの動力を伝える減速部と、
前記モータと前記減速部を収容する収容部と、を有し、
前記モータは、前記モータの回転軸であるモータ回転軸が前記エアガンの銃身の長手方向に対して垂直になり、かつ当該ギアボックスが前記エアガンに装着された際に、前記モータ回転軸が鉛直方向に対して垂直となるように設けられ
当該ギアボックス装置は、前記銃身の長手方向における位置が、前記エアガンの引き金の後方にある前記グリップと、前記エアガンのフォアグリップ又は前記銃身との間となるように設けられる、
ギアボックス装置。
【請求項2】
前記減速部は、ギアを有し、
前記モータ回転軸は、前記ギアの回転軸と平行である、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項3】
前記減速部は、複数のギアを有し、
前記複数のギアの回転軸は、互いに平行である、
請求項2記載のギアボックス装置。
【請求項4】
前記モータは、ブラシレスモータである、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項5】
前記モータは、前記収容部と接するように設けられている、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項6】
さらに、前記モータの制御を行うための制御基板を有し、
前記制御基板は、前記収容部の少なくとも一面に装着される、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項7】
前記制御基板は、前記収容部と接するように設けられている、
請求項6記載のギアボックス装置。
【請求項8】
前記モータは、前記モータの回転により生じる反トルクが前記銃身の先端を押し上げる方向に働くような方向に回転する、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項9】
前記モータは、回転開始時は次第に速く、回転終了時には次第に遅くなるように回転する、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項10】
当該ギアボックス装置は、前記エアガンに対し着脱可能である、
請求項1記載のギアボックス装置。
【請求項11】
弾丸を発射する弾丸発射部と、
モータと、
前記モータの回転速度を減少させるとともに、前記弾丸発射部に前記モータの動力を伝える減速部と、
前記モータ及び前記減速部を収容する収容部と、
前記弾丸発射部から発射された前記弾丸が通過する銃身と、
ユーザが握持するためのグリップと、
を有するエアガンであって、
前記モータは、前記モータの回転軸であるモータ回転軸が当該エアガンの銃身の長手方向に対して垂直になり、かつ前記モータ回転軸が鉛直方向に対して垂直になるように設けられ
前記収容部は、前記銃身の長手方向における位置が、前記エアガンの引き金の後方にある前記グリップと、前記エアガンのフォアグリップ又は前記銃身との間となるように設けられた、
エアガン。
【請求項12】
請求項2~10のいずれかに記載のギアボックス装置を備える、
エアガン。