JP2005522645A - ラップスプリングクラッチ - Google Patents

Abstract

本発明は、クラッチパートナー（２，６）、すなわちラップスプリングのループが置かれる外部円筒状表面（２ａ）を有する内側の第1のクラッチパートナー（２）と、中に前記ラップスプリング（４）のループ（４ｃ）が収められる、内部円筒状表面（８）を有する外側の第2のクラッチパートナー（６）と、の間にあるラップスプリングクラッチであって、前記ラップスプリング（４）の両端（４ｄ、４ｅ）または一端は、前記第2のクラッチパートナーの駆動部（７）によって動かされる、ループ部分から突き出た駆動タング（５）を形成している、ラップスプリングクラッチに関する。ラップスプリング（４）の第1の部分（４ａ）のループ（４ｃ_１）のみが、予備張力を付加されて、前記第1のクラッチパートナー（２）の外表面（２ａ）に前記ラップスプリングの内径を密着させた状態で巻きつけられる。駆動タングに隣接する、前記ラップスプリング（４）の第2の部分（４ｂ）の少なくとも第1のループ部分（４ｃ_２）は、無負荷状態では、前記第1のクラッチパートナー（２）の外表面（２ａ）より大きな内径を示す。

Description

本発明は、ラップ（wrap）スプリングのループが置かれる外部円筒状表面を有する内側の第1のクラッチパートナーと、中に前記ラップスプリングのループが収められる、内部円筒状表面を有する外側の第2のクラッチパートナーと、の間にあるラップスプリングクラッチであって、前記ラップスプリングの両端または一端は、前記第2のクラッチパートナーの駆動部によって動かされる、ループ部分から突き出た駆動タングを形成する、ラップスプリングクラッチに関する。

そのようなラップスプリング構造のクラッチは、一方向または両方向で作動するクラッチの形で知られている。ラップスプリングのループは外表面、例えばピン形状の摩擦パートナーの表面に密着して巻きつけられる。ラップスプリングの最終ループの端部は外方向に曲げられ、駆動タングを形成し、これは外側のクラッチパートナーの駆動開口部、スロットまたは溝に導かれる。ループはピンに密着しており、常に摺動状態にある。

一方向作動クラッチの場合、ループはすぐにピンの外表面を締め付けてしまうため、回転方向は1つの回転の方向に固定される。固定された方向における固定化の効果として、クラッチパートナーには即座にいかなる実質的な相対的回転も生じなくなる。他の方向では、クラッチはトルクに対し摩擦密着状態を構成する。両方向作動ラップスプリングクラッチの場合、両方向において摩擦密着状態が生じるため、耐久性上の理由から、クラッチパートナーが回転してもラップスプリングが動かないような、円周上の背隙間をクラッチパートナーとの間に設ける必要がある。このように、いかなる滑りモーメントも発現せず、クラッチパートナー相互の回転位置関係を定めることができなくなる。

本発明の課題は、一方向構造の場合は、固定方向に即座に固定化されず、トルクの増大とともに徐々に固定化効果を奏するような、また両方向構造の場合には、途中段階でクラッチパートナー相互の回転位置関係が不明確になることのない、ラップスプリングクラッチを提供することである。

トルクの増大後に初めて固定化の効果が現れるという課題は、本発明の、ラップスプリングのループの第1の部分のみが、予備張力を付加されて、第1のクラッチパートナーの外表面にループの内径と密着するように巻きつけられ、駆動タングに隣接するラップスプリングのループの第2の部分の少なくとも一部は、無負荷状態では、第1のクラッチパートナーの外表面より大きな内径を有することにより、解決される。

駆動タングの締め付け状態で、より大きな内径を有するループはまず、その径を減少する。始動トルクが0Nmm以上の広径から始まり、トルクは徐々に増大し、それにつれて径は固定化が起きるまで低下し、駆動クラッチパートナーは遂には駆動される側のクラッチパートナーを駆動するようになる。広径ループの数が増えると、駆動トルクの増大に至る時間は長くなる。これは、固定化するための方向における回転が始まったとき、クラッチパートナーは、密着していないスプリング端部側の変形力によって回転するからである。定常時には非密着状態にあるループは、徐々に第1のクラッチパートナー、例えばピンの表面に密着し始め、遂にはクラッチは固定化または締め付け状態になる。

密着していないループが自由に開放された位置にある場合、始動トルクレベルは0である。しかしながら、始動トルクがあっても良い。本発明の他の改良は、第2のクラッチパートナーである内部円筒表面の内径が、広径ループの自由な伸縮を抑制し、すなわち予備張力を付加することに特徴がある。

第2のクラッチパートナーの内表面で大きな外径を制限することによって、始動モーメントに相当する予備張力の付加が可能となる。すなわち始動トルクは第2のクラッチパートナーの内表面の内径によって調節される。

本発明の他の実施例では、第2のクラッチパートナーの内部円筒表面の内径の寸法を調節して、ループが第2のクラッチパートナーと密着しないような構造の修正が可能であり、ループは自由に伸縮でき、予備的張力を受けることはない。この場合、始動モーメントを0からゆっくりと開始することができる。

本発明の他の実施例は、第1のクラッチパートナーと密着するループの一部に属する、ラップスプリングの他の自由端にある第2の最終ループは、第2のクラッチパートナーの第2の駆動部によって動かされる、外方向に突き出た第2の駆動タングの形状になっており、仕切り壁は第2の駆動部から離れた位置にあり、第2の駆動タングは駆動部と仕切り壁の間の隙間にあることに特徴がある。

このように、クラッチパートナーの両方向における相互の回転位置は正確に定められる。停止壁は第2の駆動タングに対する隙間を有しており、この隙間は適切に寸法が調節されているため、第1のラップスプリング端部において非密着状態にある第1のループがクラッチに対して十分に回転され、固定化の効果が発現する前に、第2の駆動タングと停止壁との間で接触が生じる。更なる回転が生じた場合、クラッチパートナーに密着しているラップスプリング部の第2の最終ループは第2の回転方向に緩められる。ラップスプリングはわずかに緩み、クラッチパートナー上で第2の方向に滑る。外部からのトルクが除去された場合、第1のクラッチパートナーは始動時のモーメントを打ち消すように逆回転する。このように、スプリングが完全に開放されるか（始動モーメント=0Nmm）、スプリングが第2のクラッチパートナーの内表面に密着するまで、密着していないループの径は再度増大する。いずれの場合も、最終位置に到達する。回転位置が定められる。

本発明はさらに、本発明のラップスプリングクラッチが利用されるデータ媒体ディスク装置に関する。ラップスプリングクラッチは、データ媒体ディスクに回転の動きを伝達するよう利用されることが好ましい。

本発明は、図面に示された実施例を参照することでより理解されるであろう。しかしながら、本発明はこれに制限されない。

図1はラップスプリングクラッチ1の概略的な分解組立図である。ラップスプリングクラッチ1は、データ媒体ディスクに回転の動きを伝達するようデータ媒体ディスク用の装置に用いることが好ましい。データ媒体ディスクは示されていない。

ラップスプリングクラッチ1は、外部円筒状表面2aを有する摩擦ピン2の形の第1のクラッチパートナーを有する。摩擦ピン2は2つの駆動板3aおよび3bと接合されている。駆動板3aと3bの間には、駆動ギャップ3cがあり、例えばデジタルデータ媒体の端部がここに誘導される。摩擦ピン2の上にはラップスプリング4が配置される。ラップスプリング4は、別々に形成されたループ4c₁および4c₂を有する部分4aおよび4bを有する。図1には2つの部分4aおよび4bが明確になるよう示してある。部分4aはループ4c₁を有し、その径はこの部分4aのループ4c1が摩擦ピン2の外部円筒状表面2aにちょうど密着するようになっている。図において、部分4ｂは1つのループ4c₂のみを有する。しかしながら、ラップスプリングクラッチ1が適切な他の寸法であるときは、部分4bも複数のループ4c₂を有する場合がある。ループ4c₂はループ4c₁より広径である。

ラップスプリング4は２つのループ端4dおよび4eを有する。ループ端4dは外方向に曲げられ、第1の駆動タング5を形成する。図1においてループ端4eは接線方向に出ているが、円筒状領域から出ていることのみには意味はない。

図1において第2のクラッチパートナー6はラップスプリング4上部に示されている。このクラッチパートナー6は歯形のふち6aを外周に有する。回転の動きは、示されていない回転駆動装置によって伝達される。第2のクラッチパートナー6はスリーブ6bを有し、歯形のふち6aを支持する。スリーブ6bは、図4に見られる内部円筒状表面8を有する。さらにスリーブ6bは駆動タング5用の駆動開口部7を有する。

図2にはループ4の部分4aおよび4bが明確になるように示されている。ループ領域4aのループ4c₁は摩擦ピン2と密着するように調節された均一な径を有し、一方図より明らかなように、ループ領域4bのループ4c₂はより大きな径を有し、特に動きに自由度がある。駆動タング5はループ端4dで外方向に曲がっている。ループ4c₂が自由に回転できる場合、第2のクラッチパートナー、すなわちスリーブ6bによって第1のクラッチパートナーである摩擦ピン2に加えられる始動トルクは0Nmであることに留意する必要がある。これは、第2のクラッチパートナー6の内部円筒状表面8の内径寸法を、ループ4c₂が第2のクラッチパートナー6に密着しないように調整されている場合、すなわちループ4c₂に予備張力が加わっていない場合である。

図3にはラップスプリング4が摩擦ピン2に押し付けられているところを示す。無負荷状態ではラップスプリング4は摩擦ピン2に密着して載っている。

図4にはスリーブ6bの内部円筒状表面8がループ4c₂の外径を押さえ込んでいるところを示す。従ってスリーブ6bの内部円筒状表面8はループ4c₂の自由伸縮を抑制し、ループ4c₂に予備張力を加える。スリーブ6bの内部円筒状表面8でループ4c₂の外径を押さえ込むことによって、始動モーメントに一致する予備張力が生じる。従って始動トルクはスリーブ6bの内表面8の径で調節することが可能である。

歯形のふち6aが示されている回転方向10に動く場合、駆動タング5の締め付けにより、ループ4c₂の径がまず減少する。始動トルクは表面8の径によって予め定められており、広径から始まって、トルクの増大とともに徐々に径は小さくなり、遂にはクラッチは密着して固定化される。すなわち駆動クラッチパートナーである、歯形のふち6aを有するスリーブ6bは、駆動される側のクラッチパートナー、すなわち駆動板3aおよび3bを有する摩擦ピン2を駆動することとなる。広径ループ4c₂の数が増えれば、トルクの増大がより続くこととなる。

図5には、図1ないし5のラップスプリングクラッチのさらなる改良をした変形例を示す。ラップスプリングクラッチ1は、外部円筒状表面2aを有する摩擦ピン2の形状の第1のクラッチパートナーを有する。摩擦ピン2は2つの駆動板3aおよび3bと接合されている。駆動板3aと3bの間には、駆動ギャップ3cがあり、例えばデータ媒体の端部がここに誘導される。ラップスプリング4は、別々に形成されたループ4c₁および4c₂を有する部分4aおよび4bを有する。図5および6には２つの部分4aおよび4bが明確になるように示されている。部分4aはループ4c₁を有し、その径はこの部分4aのループ4c₁が摩擦ピン2の外部円筒状表面2aにちょうど密着するようになっている。図において、部分4ｂは1つのループ4c₂のみを有する。しかしながら、ラップスプリングクラッチ1が適切な他の寸法であるときは、部分4bも複数のループ4c₂を有する場合がある。ループ4c₂はループ4c₁より広径である。

ラップスプリング4は2つのループ端4dおよび4eを有する。ループ端4dは外方向に曲げられ、第1の駆動タング5を形成する。ループ端4eも同様に外方向に曲げられ、駆動タング12を形成する。

図5において第2のクラッチパートナー6がラップスプリング4の上側に描かれている。このクラッチパートナー6はクラッチパートナー6の外側に歯形のふち6aを有する。回転の動きは、描かれていないが、回転駆動装置によって伝達される。第2のクラッチパートナー6は、歯形のふち6aを支持するスリーブ6b₁を有する。スリーブ6b₁は図5のように、内部円筒状表面8を有する。さらにスリーブ6b₁は、駆動タング12と合わされる駆動開口部13を有する。回転の動きが伝達した際、駆動タング12は、駆動部として作用する停止壁11と仕切り壁14の間にある駆動開口部13内を自由に動くことが可能である。

図6にはループ4の部分4aおよび4bが明確になるように示されている。ループ領域4aのループ4c₁は摩擦ピン2と密着するよう調節された均一な径を有し、一方図より明らかなように、ループ領域4bのループ4c₂はより大きな径を有し、特に動きに自由度がある。駆動タング5はループ端部4dで外方向に曲がっている。駆動タング12はループ端部4eで外方向に曲がっている。広径ループ4c₂が自由に回転できる場合、始動トルクは0Nmである。

図7には、第2のクラッチパートナー6の前にあるラップスプリング4を示す。歯形の歯車6aは一部変更されたスリーブ6b₁を有する。駆動タング5は駆動開口部7に合わされる。

図8にはスリーブ6b₁の内部円筒状表面8がループ4c₂の外径を押さえ込んでいるところを示す。従ってスリーブ6b₁の内部円筒状表面はループ4c₂の自由伸縮を抑制し、ループ4c₂に予備張力を加える。スリーブ6b₁の内部円筒状表面8でループ4c₂の外径を押さえ込むことによって、始動モーメントに一致する予備張力が生じる。従って始動トルクはスリーブ6b₁の内表面8で調節することが可能である。

歯形のふち6aが示されている回転方向10に動く場合、駆動タング5の締め付けにより、ループ4c₂の径がまず減少する。内径表面8によって予め定められた始動トルクから始まって、トルクは徐々に増大し、遂には最終ループ4c₁₂の駆動タング12は停止壁11から遠ざかるように回転されるに至り、それによってスプリングは第1のクラッチパートナー2の円筒の周りを滑り始める。外部トルクが除去された場合、第1のクラッチパートナー2は始動時のモーメントを打ち消す効果によって逆回転する。このようにして、非密着ループ4c₂の径は再び増大し、スプリングが完全に張力開放（始動モーメント=0Nmm）されるか、または第2のクラッチパートナー6のスリーブ6b₁の内表面8に密着するまで増大することになる。いずれの場合も径は最終位置に到達する。回転の位置が定められる。

第2のクラッチパートナー6に回転方向10と反対の回転が生じた場合の固定化を回避するため、第2の駆動開口部13は、駆動開口部13の仕切り壁14がスリーブ6b₁の停止壁11と一体で仕切りを構成しないように設計されている。停止壁11と駆動タング12の間の距離をほぼ一定に保持したまま、ラップスプリング4は円筒2の周りを滑ることとなる。

本発明の、広径ループを有する一方向ラップスプリングクラッチの実施例の分解組立図である。 広径ループを有する図1のラップスプリングの概略図である。 機能部品用の駆動板とラップスプリングの置かれる摩擦ピンとを有する第1のクラッチパートナーの概略図である。 ラップスプリングを収めたラップスプリングクラッチの第2のクラッチパートナーを示す平面図である。 図1ないし4の変形として、ラップスプリングが両端の最終ループに駆動部を有する両方向ラップスプリングクラッチの分解組立図の示す図である。 図5のラップスプリングクラッチのラップスプリングの概略である。 両駆動タングの駆動用開口部を有する図5の第2のクラッチパートナー上部にある図6のラップスプリングの概略図である。 図5および7の第2のクラッチパートナー内に収められた駆動タングを有するラップスプリングの平面図である。

Claims (5)

1. ラップスプリングのループが置かれる外部円筒状表面を有する内側の第1のクラッチパートナーと、中に前記ラップスプリングのループが収められる、内部円筒状表面を有する外側の第2のクラッチパートナーと、の間にあるラップスプリングクラッチであって、前記ラップスプリングの両端または一端は、前記第2のクラッチパートナーの駆動部によって動かされる、ループ部分から突き出た駆動タングを形成しており、前記ラップスプリングの第1の部分のループのみが、予備張力を付加されて前記第1のクラッチパートナーの外表面に前記ラップスプリングの内径が密着した状態で巻かれ、前記駆動タングに隣接する、前記ラップスプリングの第2の部分の少なくとも第1のループ部分は、無負荷状態では、前記第1のクラッチパートナーの外表面より大きな内径を示すことを特徴とする、ラップスプリングクラッチ。
2. 前記第2のクラッチパートナーの前記内部円筒状表面の内径部は広径の前記ループの自由伸縮を抑制し、前記広径の前記ループに予備張力を加えることを特徴とする請求項1に記載のラップスプリングクラッチ。
3. 前記第2のクラッチパートナーの前記内部円筒状表面の内径は、前記第1のループ部分が前記第2のクラッチパートナーに密着せず自由に伸縮が可能であって、前記第1のループ部分に予備張力が付加されないように寸法を調節されていることを特徴とする請求項1または2に記載のラップスプリングクラッチ。
4. 前記第1のクラッチパートナーと密着するループの一部に属する、前記ラップスプリングの他の自由端部にある第2の最終ループは、前記第2のクラッチパートナーの第2の駆動部により動かされる、外方向に突き出た第2の駆動タングの形状になっており、仕切り壁は前記第2の駆動部から離れた位置にあり、前記第2の駆動タングは前記駆動部と前記仕切り壁の間の隙間にあることを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載のラップスプリングクラッチ。
5. 請求項1に記載のラップスプリングクラッチを有するデータ媒体ディスク用の装置。

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