ゼンマイ仕掛けの玩具を分解したので、駆動部の仕組みをレポート

機械設計

ゼンマイのおもちゃの駆動部（歯車箱）を分解したので、仕組みをレポートします。
一見何の変哲もないゼンマイ仕掛けの車。
しかしじっくり観察すると少ないスペースに部品が効率よくレイアウトされ、とても興味深かったです。

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こんなおもちゃを買いました

100円ショップで、ゼンマイ仕掛けの車を買いました。
なんとなく気になったので、中身を見てみることにしました。

動力源はゼンマイの巻き上げ

タイヤを後ろ向きにこすりつけると、ゼンマイが巻き上げられます。
手を離すとゼンマイが戻ろうとする力で、前に進みます。

駆動部のギアボックス外観

後輪のタイヤにギアボックス（駆動部の歯車箱）が取り付けてあります。

分解

小さな歯車がレイアウトされています。

ゼンマイは、ピンク色のギアに引っ掛けて巻き上げられます。

減速比（速度伝達比）は？

巻き上げ、走行時それぞれの減速比を計算してみました。

実物だと小さくて見づらいので、こんなCGを描いてみました。

巻き上げ時は、1.8

巻き上げ時の減速比は1.8。
回転数は（タイヤ側から見て）1/1.8になりますが、トルクは1.8倍になり、ゼンマイを巻き上げます。

ゼンマイの巻き上げにはそれなりに力が必要だからですね。

ちなみに、黄色で描いてる奥のギアは、巻き上げ時は仕事しません。
ケースに長穴が切ってあり、逃げられるようになっています。

走行時は、1／22

そしてゼンマイを巻き上げて手を離すと、車が走り出します。
このときの減速比は1/22。
トルクは弱くなり1/22になりますが、回転数はゼンマイ（側のギア）の22倍になります。

巻き上げ時に働いていたベージュのギアは、走行時は仕事しません。こちらも逃げられるようになっています。

例えばゼンマイ（側のギア）を半回転だけ巻き上げて手を離すと、 タイヤは11回転（＝0.5×22）するというわけです。

動画版

動画も作ってみました。
1:26あたりに、動作アニメーションも載せています。

さいごに

シンプルなオモチャですが、一から自分で作ると大変です。
中身をじっくり見ると楽しくて勉強になりました。

参考文献

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