JP2006214274A - ゼンマイ駆動ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ユニット化され、汎用性が高いものである駆動ユニットを提供すること。
【解決手段】相対的に回動する被駆動体Ｒから駆動力を蓄積でき、蓄積された駆動力を解放することにより、停止状態にある被駆動体Ｒを相対的に回動させることが可能なゼンマイ駆動ユニットであり、ケーシング１に、回動軸２とゼンマイばね３とが備えられたものであり、回動軸２は被駆動体Ｒに連結されるものであって、ケーシング１に対して相対的に回動可能なものであり、ゼンマイばね３は、一端がケーシング１に、他端が回動軸２に固定されたものであって、上記の相対的な回動を受けて巻き締められることにより駆動力が蓄積されるものであり、ゼンマイばね３は、蓄積された駆動力が解放されることにより、回動軸２を、ケーシング１に対して上記とは逆方向に、相対的に回動させることができる。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、ゼンマイばねを用いて駆動力を出力することのできるゼンマイ駆動ユニット、いわゆる「ゼンマイモーター」に関するものである。

登録実用新案第３０８５０８４号公報 特開２００４−１９０５８１号公報

従来から、ゼンマイばねの付勢力を駆動力として利用した駆動機構は広く利用されている。例えば、特許文献１に記載の考案のように、ミニカーなどの走行させて遊ぶための玩具に組み込んで用いる駆動装置が存在している。これは、ミニカーの車輪を走行方向とは逆に回すことにより、ゼンマイばねを巻き締め、これによってゼンマイばねに蓄積された駆動力を解放させた際に、車輪を走行方向に回動させることができるものである。

しかし、これは用途を玩具用に特化させたものであって、汎用性のないものであった。また、上記の他、特許文献２に記載の発明のように、ユニット化された駆動機構が存在するが、これは、半自動の可動部分を有する種々の装置の製造に当たって、当該装置に製造段階で組み込むことが前提とされたものであり、市販により、一般の需要者が種々の用途に用いることに適したゼンマイ駆動ユニットは存在しなかった。

本願発明はこのことに鑑み、ユニット化され、汎用性が高いものであって、市販により一般の需要者も使用しやすい駆動ユニットを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本願の請求項１に記載の発明は、被駆動体Ｒと連結されることにより、相対的に回動する被駆動体Ｒから駆動力を蓄積でき、上記のようにして蓄積された駆動力を解放することにより、停止状態にある被駆動体Ｒを相対的に回動させることが可能なゼンマイ駆動ユニットにおいて、ケーシング１に、回動軸２とゼンマイばね３とが備えられたものであり、回動軸２は、上記の被駆動体Ｒに連結されるものであって、被駆動体Ｒと共に、ケーシング１に対して相対的に回動可能なものであり、ゼンマイばね３は、一端がケーシング１に、他端が回動軸２にそれぞれ固定されたものであって、上記の相対的な回動を受けて巻き締められることにより駆動力が蓄積されるものであり、このゼンマイばね３は、上記の相対的な回動がなされた後、蓄積された駆動力が解放されることにより、回動軸２を、ケーシング１に対して上記とは逆方向に、相対的に回動させることを特徴とする、ゼンマイ駆動ユニットを提供する。

また、本願の請求項２に記載の発明は、上記の回動軸２には調速手段４が設けられており、この調速手段４は、上記のように、ゼンマイばね３の駆動力により回動させられる回動軸２の回動速度を減速あるいは増速するためのものであることを特徴とする、請求項１に記載のゼンマイ駆動ユニットを提供する。

また、本願の請求項３に記載の発明は、回動軸２が、少なくとも入力軸２１と出力軸２２の二つの軸からなるものであり、入力軸２１は、一部がゼンマイばね３に固定され、かつ、ケーシング１に対して相対的に回動可能となされたことにより、ゼンマイばね３に駆動力を蓄積できるものであり、この入力軸２１の、ケーシング１から露出した部分には、入力軸２１を回動させるための操作手段５、あるいは、入力軸２１に対して取り外し可能とされた操作手段を接続するための接続手段５ａが設けられたものであり、出力軸２２は、ゼンマイばね３に対して駆動力を伝達可能に連結されたものであり、上記のように入力軸２１によってゼンマイばね３に蓄積された駆動力が解放されることにより、ケーシング１に対して相対的な回動がなされるものであって、上記のゼンマイばね３と出力軸２２との間にはクラッチ７が設けられており、このクラッチ７は、ゼンマイばね３と出力軸２２との間での駆動力の伝達を切断可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載のゼンマイ駆動ユニットを提供する。

また、本願の請求項４に記載の発明は、ゼンマイばね３が、初期状態において、駆動力が蓄積されたものであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のゼンマイ駆動ユニットを提供する。

本願の請求項１に記載の発明は、ケーシング１に、回動軸２とゼンマイばね３とが備えられた、構造が単純なユニットとすることより、汎用性の高いゼンマイ駆動ユニットを提供できたものである。

また、本願の請求項２に記載の発明は、上記の効果に加え、回動軸２の回動速度を減速あるいは増速するための調速手段４が設けられたことにより、被駆動体Ｒに対し、安定した駆動力の出力が可能なゼンマイ駆動ユニットを提供できたものである。

また、本願の請求項３に記載の発明は、上記の請求項１または２に記載の発明の効果に加え、ゼンマイばね３と出力軸２２との間での駆動力の伝達を切断可能であるクラッチ７が設けられたことにより、被駆動体Ｒを相対的に回動させることなく、ゼンマイばね３を巻き締めることができるゼンマイ駆動ユニットを提供できたものである。

また、本願の請求項４に記載の発明は、上記の請求項１〜３のいずれかに記載の発明の効果に加え、ゼンマイばね３が、初期状態において、駆動力が蓄積されたものであることにより、当初から駆動力を蓄積させて用いる場合において、ゼンマイばね３を巻き締める手順を省略可能なゼンマイ駆動ユニットを提供できたものである。

以下、図面に基づき本願発明の実施の形態の一例をとりあげて説明する。図１は、第１実施例に係るゼンマイ駆動ユニットの構造を示す説明図であり、図２は、第２実施例に係るゼンマイ駆動ユニットの構造を示す説明図であり、図３は、第３実施例に係るゼンマイ駆動ユニットの構造を示す説明図である。

まず、図１に示した第１実施例について説明する。本例のゼンマイ駆動ユニットは、相対的に回動する被駆動体Ｒと連結されることにより、被駆動体Ｒから駆動力を蓄積でき、上記の蓄積された駆動力を解放することにより、停止状態にある被駆動体Ｒを相対的に回動させることが可能なものであって、ケーシング１の内部に、回動軸２とゼンマイばね３とが備えられたものである。

ケーシング１は、本例においては、内部に回動軸２、ゼンマイばね３、調速手段４、ベアリング６が収納可能とされた、中空のものである。そして、回動可能な回動軸２の一部が貫通できるように貫通穴１１，１２が設けられる。材質については、合成樹脂やアルミダイキャストなど、種々のものが利用できる。
また、図３に示した第３実施例のように、プレート状の台座１３をケーシング１の周囲に設けておき、この台座１３に、ケーシング１を壁面その他の固定対象物に固定するためのねじ止め用の穴１４を設けたものとしても良い。また、上記の貫通穴１１，１２に防水パッキンを設けるなどして、ケーシング１の内部に水分の侵入を防止できる構造としても良い。

回動軸２は、ケーシング１から図示右側に突出した先端部が被駆動体Ｒに連結されることにより、被駆動体Ｒと連動可能なものである。ここで、ケーシング１を固定してゼンマイ駆動ユニットを使用する場合においては、被駆動体Ｒが回動することにより、回動軸２も共に回動する。逆に、被駆動体Ｒと回動軸２とを固定してゼンマイ駆動ユニットを使用する場合においては、ケーシング１が回動する。つまり回動軸２は、ケーシング１と、回動軸２に連結された被駆動体Ｒとが相対的に回動することにより、ケーシング１に対して相対的な回動がなされるものである。
また、上記の被駆動体Ｒと連結される部分とは異なる部分に、後述のように、回動軸２を回動させるための巻上げハンドルなどの操作手段５が設けられたものとしても良い。
本例においては、図１に示すように、回動軸２が、異なる二つの軸である入力軸２１と出力軸２２とからなるものとされている。各軸の機能については後述する。

ゼンマイばね３は、外側端３１がケーシング１の内面に、内側端３２が回動軸２（入力軸２１）にそれぞれ固定されたものである。そして、上記の回動軸２（入力軸２１）の相対的な回動を受けることにより、巻き締められて付勢力が蓄積される。この付勢力が回動軸２を回動させるための駆動力である。
上記のようにゼンマイばね３に蓄積された駆動力は、回動軸２の回動が終了した後に解放されるが、その駆動力が解放される際、回動軸２は上記ゼンマイばね３を巻き締めた方向とは逆方向に回動させられる。

なお、回動軸２のうちの入力軸２１は上記のゼンマイばね３に固定され、かつ、ケーシング１に対して相対的に回動可能とされたことにより、ゼンマイばね３に駆動力を蓄積させることができるものである。この入力軸２１の、ケーシング１から露出した部分、本例では図示左側の基端部には、入力軸２１を回動させるための操作手段として、回動軸２と一体とされた巻上げハンドル５が設けられている。なお、本例以外に、例えば、入力軸２１の端部に、溝や突起など、入力軸２１に対して取り外し可能とされた操作手段を接続するための接続手段５ａが設けられたものとしておき、この接続手段５ａに操作手段としての電動工具などを接続することによって、入力軸２１を回動可能としても良い。本例では、巻上げハンドル５と共に、接続手段５ａもまた、入力軸２１の基端面に設けられた溝として設けられている。
また、巻上げハンドル５をケーシング１に対して固定可能な、ピンなどからなる固定手段５ｂを設けておき、巻上げハンドル５を用いて入力軸２１を回動させた後に、この固定手段５ｂによって巻上げハンドル５を固定し、ゼンマイばね３を巻き締めた状態のままで保持できるものとしても良い。

回動軸２のうちの出力軸２２は、入力軸２１の先端側（図示右側）に設けられたものであり、ゼンマイばね３に対して駆動力を伝達可能に連結されたものである。よって上記のように、入力軸２１の回動によってゼンマイばね３に蓄積された駆動力が解放されることにより、ケーシング１に対して相対的な回動がなされるものである。出力軸２２はベアリング６により支持されており、スムーズに回動できるものとされている。本例における、出力軸２２の先端部には、被駆動体Ｒを連結可能なように、接続手段としてのキー溝２２ａが形成されているが、この接続手段は、ねじ山など、その他種々の形態で実施可能である。

また、回動軸２には調速手段４が設けられている。本例では、入力軸２１と出力軸２２とにまたがるように、各軸の周囲に設けられたものである。この調速手段４は、上記のように、ゼンマイばね３の駆動力により回動させられる出力軸２２の回動速度をあらかじめ定められた範囲の速度となるように減速あるいは増速するためのものである。これにより、安定した駆動力の出力が可能である。また、本例では、それぞれが独立した軸である入力軸２１と出力軸２２との間での駆動力の伝達手段も兼ねている。
本例における調速手段４は、回動軸２と噛み合うように設けられた遊星歯車とされているが、例えば回動軸２に対して接触させたゴム製などの車輪であっても良い。また、回動軸２と共に回動する錘を設けておき、回動速度に応じて、錘の回動半径を可変とした構造としても良い。また、粘性の高い液体が満たされた槽を設けておき、その中に回動軸２を通したものであっても良い。このように、調速手段４としては、種々の構成にて実施できる。

図２は、本願発明の第２実施例を示す。本例においては、回動軸２の途中にクラッチ７が設けられている。図示した例では、出力軸２２が途中で分割されており、この分割された部分にクラッチ７が挿入されている。このクラッチ７は、ゼンマイばね３と回動軸２との間の駆動力の伝達を切断可能なものである。具体的に、このクラッチ７は、ゼンマイばね３に駆動力を蓄積するために、入力軸２１を巻上げハンドル５などを用いて回動させる際の回動方向に関しては、出力軸２２のうち、少なくとも被駆動体Ｒを連結した部分が停止したままとされ、上記のようにしてゼンマイばね３に蓄積された駆動力が解放された際の入力軸２１の回動方向においては、出力軸２２が入力軸２１と連動するものとされている。よって、被駆動体Ｒを相対的に回動させることなく、ゼンマイばね３を巻き締めることができる。このクラッチ７は、摩擦接触式や、片歯車によるものなど、種々の構成にて実施し得る。

上記の第１及び第２実施例では、ゼンマイばね３が、初期状態において駆動力が蓄積されていないものであったが、図３に示す第３実施例では、ゼンマイばね３が、初期状態において、駆動力が蓄積可能な構造としたものである。
具体的には、ケーシング１の内部に、ケーシング１に対して回動可能としたばね収納ケース８を設けておき、このばね収納ケース８に、上記第１及び第２実施例と同じようにゼンマイばね３が備えられたものである。つまり、本例におけるゼンマイばね３は、外側端３１が収納ケース８の内面に、内側端３２が回動軸２（入力軸２１）にそれぞれ固定されたものである。そして、ばね収納ケース８の外周にはウォームホイール８１が設けられている。
さらに、ケーシング１には、予巻用ギア９が回動可能に設けられている。この予巻用ギア９は、上記のウォームホイール８１と噛み合うものとされており、電動工具を接続して図示実線矢印方向に回動させることにより、ばね収納ケース８を図示破線矢印方向の回動させ、ゼンマイばね３をあらかじめ巻き締めておくことができる。なお、このゼンマイばね３の巻き締めは、上記の回動軸２（入力軸２１）による巻き締めとは別になされるものである。上記の噛み合いにより、予巻用ギア９は、ばね収納ケース８を、ゼンマイばね３が巻き締められた状態で保持することができる。なお、このように予巻用ギア９を設ける場合にあっては、回動軸２自体を外部から回動させてゼンマイばね３を巻き締めることがないため、本例においてキー溝２２ａが形成されている、被駆動体Ｒに対して連結する部分以外を、ケーシング１の外部に露出しないものとすることもできる。

次に、本願発明に係るゼンマイ駆動ユニットの使用方法について述べる。第１実施例（図１参照）に係るゼンマイ駆動ユニットにおいては、まず、巻上げハンドル５を巻き上げることにより、入力軸２１を回動させる。これにより、ゼンマイばね３を巻き締め、駆動力を蓄積させる。ここで、巻上げハンドル５が備えられておらず、入力軸２１に接続手段５ａのみが設けられたものにあっては、この接続手段５ａに電動工具の回転軸を接続することなどによって、入力軸２１を回動させる。また、図１に示したように、入力軸２１と出力軸２２とが常に連動するものにあっては、接続された被駆動体Ｒと共に出力軸２２が回動することにより、入力軸２１もまた回動するため、ゼンマイばね３に駆動力を蓄積させることができる。
なお、第２実施例（図２参照）に係るゼンマイ駆動ユニットは、出力軸２２の途中にクラッチ７を備えたものであるため、上記に説明したように、入力軸２１と出力軸２２とは連動しない。また、第３実施例（図３参照）に係るゼンマイ駆動ユニットにおいては、上記に説明したように、当初から、ゼンマイばね３に駆動力が蓄積されたものとされるため、ゼンマイばね３を巻き締める手順は必要ない。

そして、上記のように、ゼンマイばね３の巻き締めが終了した後であって、出力軸が自由な状態におかれた際には、ゼンマイばね３に蓄積された駆動力により、出力軸２２が回動する。この際においては、ゼンマイばね３が固定された入力軸２１と出力軸２２とが連動する。クラッチ７の設けられた第２実施例（図２参照）に係るゼンマイ駆動ユニットについても同様であり、この際は、クラッチ７が入力軸２１と出力軸２２との間を接続して、各軸が連動する。
なお、ゼンマイ駆動ユニットと被駆動体Ｒとの取り付け方によっては、出力軸２２が固定され、ケーシング１が回動可能とされる場合があるが、この場合においては、ゼンマイばね３の駆動力が解放されると共にケーシング１が回動する。

本願発明に係るゼンマイ駆動ユニットは、例えば車椅子の車軸に取り付けることにより、補助動力源として使用したり、床下収納庫に設けておき、一方向の移動は手動で、逆方向の動作は自動で行えるようにするなど、種々の被駆動体Ｒに取り付けて使用することができる。
本願発明に係るゼンマイ駆動ユニットは、ケーシング１内に回動軸２やゼンマイばね３などがコンパクトにまとめられたものであり、市販により一般の需要者も使用しやすいものである。

なお、上記の第１〜第３実施例では、回動軸２が、異なる二つの軸である入力軸２１と出力軸２２とからなるものとしているが、三つ以上の軸としても良く、種々に変更し得る。逆に、回動軸２を単一の軸として形成しても良い。
また、ゼンマイ駆動ユニットの内部に、ギアの組み合わせなどからなる変速手段を設けたものとし、上記の調速手段４よりも積極的に変速をなすものとしても良い。

本願発明の第１実施例に係るゼンマイ駆動ユニットの構造を示す一部断面視の概略図である。 同第２実施例に係るゼンマイ駆動ユニットの構造を示す一部断面視の概略図である。 （Ａ）は同第３実施例に係るゼンマイ駆動ユニットの構造を示す一部断面視の概略図であり、（Ｂ）は正面視の概略図である。

符号の説明

１ ケーシング
２ 回動軸
２１ 入力軸
２２ 出力軸
３ ゼンマイばね
４ 調速手段
５ 操作手段、巻上げハンドル
５ａ 接続手段
７ クラッチ
Ｒ 被駆動体

Claims (4)

1. 被駆動体（Ｒ）と連結されることにより、相対的に回動する被駆動体（Ｒ）から駆動力を蓄積でき、上記のようにして蓄積された駆動力を解放することにより、停止状態にある被駆動体（Ｒ）を相対的に回動させることが可能なゼンマイ駆動ユニットにおいて、
   ケーシング（１）に、回動軸（２）とゼンマイばね（３）とが備えられたものであり、
   回動軸（２）は、上記の被駆動体（Ｒ）に連結されるものであって、被駆動体（Ｒ）と共に、ケーシング（１）に対して相対的に回動可能なものであり、
   ゼンマイばね（３）は、一端がケーシング（１）に、他端が回動軸（２）にそれぞれ固定されたものであって、上記の相対的な回動を受けて巻き締められることにより駆動力が蓄積されるものであり、
   このゼンマイばね（３）は、上記の相対的な回動がなされた後、蓄積された駆動力が解放されることにより、回動軸（２）を、ケーシング（１）に対して上記とは逆方向に、相対的に回動させることを特徴とする、ゼンマイ駆動ユニット。
2. 上記の回動軸（２）には調速手段（４）が設けられており、
   この調速手段（４）は、上記のように、ゼンマイばね（３）の駆動力により回動させられる回動軸（２）の回動速度を減速あるいは増速するためのものであることを特徴とする、請求項１に記載のゼンマイ駆動ユニット。
3. 回動軸（２）が、少なくとも入力軸（２１）と出力軸（２２）の二つの軸からなるものであり、
   入力軸（２１）は、一部がゼンマイばね（３）に固定され、かつ、ケーシング（１）に対して相対的に回動可能となされたことにより、ゼンマイばね（３）に駆動力を蓄積できるものであり、
   この入力軸（２１）の、ケーシング（１）から露出した部分には、入力軸（２１）を回動させるための操作手段（５）、あるいは、入力軸（２１）に対して取り外し可能とされた操作手段を接続するための接続手段（５ａ）が設けられたものであり、
   出力軸（２２）は、ゼンマイばね（３）に対して駆動力を伝達可能に連結されたものであり、上記のように入力軸（２１）によってゼンマイばね（３）に蓄積された駆動力が解放されることにより、ケーシング（１）に対して相対的な回動がなされるものであって、
   上記のゼンマイばね（３）と出力軸（２２）との間にはクラッチ（７）が設けられており、
   このクラッチ（７）は、ゼンマイばね（３）と出力軸（２２）との間での駆動力の伝達を切断可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載のゼンマイ駆動ユニット。
4. ゼンマイばね（３）が、初期状態において、駆動力が蓄積されたものであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のゼンマイ駆動ユニット。

Images