JP2622665B2 - 定荷重ばね装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、制動機能を備えた定
荷重ばね装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】平行する２つの支軸に回転自在に支持さ
れた主ドラムと従ドラムとを有し、略一定の曲率にて成
形された定荷重ばねを主ドラムに巻き付け、従ドラムに
反り返るように巻き取る定荷重ばね装置にあっては、従
ドラムに定荷重ばねを巻き取ることによってエネルギー
を蓄積し、主ドラムに巻き戻される際に蓄積されていた
エネルギーを放出する。ところが、エネルギーを蓄積す
る際や放出する際の回転速度が急激であると、ばね装置
自体が破損したり、場合によっては、ばね装置に繋がっ
ている機械的負荷要素を破損したりする恐れがある。

【０００３】この点を考慮して、従来においては、従ド
ラムとその支軸との間に、巻戻り回転時に従ドラムに対
して制動力を与えるダンパ機構を設けることが考えられ
ている（特開平３−１１５０９２号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、繋がる
機械的負荷要素は実用上いろいろあり、負荷要素毎に慣
性が異なるので、上述のばね装置では種々の制動力に対
応することができない不都合がある。また、ある負荷要
素に対しては正方向の回転にのみ制動をかける必要があ
り、別の負荷要素に対しては逆方向の回転にのみ制動を
かける必要があり、また、他の負荷要素では、正方向に
は大きな制動力を掛け、逆方向には小さな制動力を掛け
る必要があり、これら種々の制動パターンの要求に上述
した従来のばね装置では対応しきれないものであった。

【０００５】そこで、この発明においては、種々の制動
力、制動パターンに対応できる制動機能を備えた定荷重
ばね装置を提供することを課題としている。

【０００６】

【課題を達成するための手段】しかして、この発明の要
旨とするところは、軸心を平行にしてブラケットに回転
自在に支持された主ドラム及び従ドラムと、略一定の曲
率にて成形されて成り、前記主ドラムに巻付けられると
共に、前記主ドラムに巻かれた方向と逆方向に反り返っ
て巻き取られるよう外端部が前記従ドラムに固定されて
いる定荷重ばねと、前記従ドラムと軸心を一致させて設
けられた主歯車と、この主歯車に噛み合う従歯車と、こ
の従歯車に設けられた制動機とを有し、前記歯車の組み
合わせで調節された制動力を前記従ドラムの回転に対し
て付与する制動手段とを設けたことにある。

【０００７】ここで、制動手段としては、従ドラムに固
設された制動機と、ブラケットに対する相対的な回転が
阻止された主歯車と、制動機の回転軸に設けられた従歯
車とを具備する構成が考えられる。

【０００８】より具体的には、主歯車をブラケットに固
定したり、従ドラムをブラケットに固定された支軸に回
転自在に支持し、主歯車を支軸に固定してもよい。ま
た、制動手段を従ドラムの両側に設けたり、従ドラムの
外側に設けるようにしてもよく、制動機を従ドラムに複
数設け、各制動機の回転軸に設けられる従歯車の径をそ
れぞれ異ならせるようにしてもよい。

【０００９】さらに、制動手段としては、ブラケットに
固定された制動機と、従ドラムの回転に伴って回転する
主歯車と、制動機の回転軸に設けられた従歯車とを具備
する構成が考えられる。

【００１０】より具体的には、従ドラムをブラケットに
対して回転自在に支持された支軸に固装し、主歯車を支
軸に固定しても、また、主歯車を従ドラムに固設するよ
うにしてもよい。

【００１１】尚、制動機は一回転方向にのみ制動力を与
えるものを想定しても、また、制動機は両回転方向に制
動力を与え、主歯車に一方向クラッチを内在する構成と
してもよい。

【００１２】

【作用】したがって、いずれの請求項の発明において
も、主歯車と従歯車との歯数比を変えることで制動力を
調節することができるので、種々の制動力が必要となる
負荷要素に対応することができる。

【００１３】特に、正方向の回転に対して制動力を与え
る制動機と、逆方向の回転に対して制動力を与える制動
機とを適宜選択して取り付ければ、あるいは、組み合わ
せて取り付ければ、種々の制動パターンを形成すること
が可能となり、そのため、上記課題を達成することがで
きるものである。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１５】図１において、定荷重ばね装置は、ブラケ
ット１の向かい合う側面間１ａ，１ｂに設けられた主ド
ラム２と従ドラム３とを有し、この主ドラム２は、ブラ
ケット１の側面１ａ，１ｂに形成された軸受孔８によっ
て軸支される支軸４に外装されており、この支軸４に対
して自由に回転するようになっている。また、従ドラム
３は、ブラケット１の側面１ａ，１ｂに形成された軸受
孔９によって前記支軸４と平行に軸支される支軸５に外
装されており、この支軸５と一体に回転するようになっ
ている。

【００１６】定荷重ばね６は、長尺薄板のばね用鋼材ま
たはＳＵＳ材を略一定の曲率にて成形したもので、主ド
ラム２に巻付けられており、長手方向の外端部６ａを従
ドラム３に向かって引き出し、定荷重ばね６が従ドラム
３に反り返って巻き取られるよう、即ち、主ドラム２へ
の巻回方向と逆方向に巻き取られるよう従ドラム３の巻
胴部３ａに螺子止めされている。

【００１７】尚、定荷重ばね６の内端部は、主ドラム２
に対して螺子止めしてよいが、復元力によって定荷重ば
ね自体が主ドラム２に強く巻き付けられるので、螺子等
によって固定しなくても差し支えない。

【００１８】しかして、従ドラム３が回転して定荷重ば
ね６が主ドラム２から強制的に従ドラム３へ巻き取られ
ると、定荷重ばね６は略一定の曲率にて成形されている
ので、巻き取られた定荷重ばね６の長さに係わらず、定
荷重ばね６が主ドラム２に巻き戻ろうとするので、一定
のトルクが得られる。尚、ばね装置の出力（トルク）
は、定荷重ばね６の厚さ、巾、曲率等を考慮して設計さ
れることはいうまでもない。

【００１９】ところで、従ドラム３の内側は、図２にも
示されるように、巻胴部３ａと支軸５を挿通する轂３ｂ
との間に設けられた壁部３ｃにより軸方向に２分されて
おり、壁部３ｃとブラケット１との間に空間部７が形成
されている。そして、この空間部７に従ドラム３の回転
に対して制動力を与える制動手段が収納されている。

【００２０】制動手段は、ブラケット１に取り付けられ
た主歯車１１と、この主歯車１１に噛み合う従歯車１２
と、この従歯車１２に連結された制動機１３とから構成
されている。

【００２１】主歯車１１は、ブラケット１の側面内側に
支軸５と軸心を同じくして図示しない螺子等により固定
されており、中央に支軸５の径よりも大きい通孔１０が
形成されており、この通孔１０を挿通する支軸５と接触
しないようになっている。

【００２２】従歯車１２は、主歯車１１よりも小さい径
に形成され、主歯車１１と噛み合うように制動機１３の
回転軸先端に固装されている。

【００２３】制動機１３は、例えば、図３及び図４に示
されるようなもので、粘度の高い流体を満たしたケース
１４内に回転軸１５に固装された係合子１６を設け、こ
の係合子１６の周囲に三角切欠１７を形成し、この三角
切欠１７を覆うように中間筒部材１８を摺動自在に嵌め
付け、三角切欠１７と中間筒部材１８との間に棒状コロ
１９を入れ、この棒状コロ１９を軽い発条２０によって
弾発させる構成となっている。

【００２４】したがって、回転軸１５の回転により係合
子１６が図中Ａ方向に回転するときには、棒状コロ１９
が三角切欠１７と中間筒部材１８との間に食い込んで楔
の作用をなすので、係合子１６と中間筒部材１８とが一
体化して回転し、ケース１４内に満たされた流体により
回転に制動が加えられる。逆に、係合子１６がＢ方向に
回転するときには、棒状コロ１９の楔作用がなくなるの
で、係合子１６が中間筒部材１８内で空転し、流体によ
る制動が掛からなくなる。即ち、この制動機１３は、１
回転方向にのみ制動力が付与される構成となっている。

【００２５】そして、この制動機１３は、主歯車１１が
設けられた側の空間部７に収納され、ケース１４の基端
部に設けられたフランジ２１を従ドラム３の壁部３ｃに
ネジ等により固定し、従ドラム３と共に支軸５の回りを
回転するようになっている。この制動機１３は、従歯車
１２が主歯車１１の周囲を噛み合いながら回転するよう
な位置に設置されており、また、この実施例において
は、定荷重ばね６が従ドラム３に巻き取られる回転に対
して制動力は掛からず、定荷重ばね６が主ドラム２に巻
き戻る回転に対して制動力が掛かるようになっている。

【００２６】上記構成において、支軸５を介して駆動力
が供給され、従ドラム３が定荷重ばね６を巻き取る方向
に回転させられると、従ドラム３の回転に伴って従歯車
１２が従ドラム３の回転方向と同方向（Ｂ方向）に回転
する。したがって、定荷重ばね６が巻き取られる過程に
おいては、従ドラム３に制動が掛からない。従ドラム３
に対する巻き取り動力を取り除くと、定荷重ばね６はも
との形状に急激に巻き戻ろうとするが、この過程におい
ては、従歯車１２がＡ方向に回転するので、従ドラム３
に制動力が掛かり、定荷重ばね６はゆっくりと巻き戻
る。

【００２７】尚、この実施例においては、定荷重ばね６
への巻き取り動力を解除した場合にのみ制動力が掛かる
ようにしたが、巻き取る際に制動力を掛けるようにする
ためには、係合子１６の三角切欠１７の形成方向を逆に
した制動機を用いればよいことは明らかである。また、
従ドラム３の両方向の回転に対して制動をかけるために
は、係合子１６の三角切欠１７の形成方向が異なる２種
類の制動機を従ドラム３に取り付ければよい。

【００２８】更に、上述の構成において、主歯車１１と
従歯車１２とのギア比が１：１でよい場合には、あえて
歯車を用いる必要はなく、支軸５の同軸心上に制動力を
与える制動機を直接取り付けるようにしてもよい。

【００２９】また、上述の構成のばね装置は、回転する
軸５又は従ドラム３にワイヤ巻取ドラムを設け、ワイヤ
の引き戻し力として利用することもできる。

【００３０】上述の構成においては主歯車１１をブラケ
ットに固設するものであったが、図５で示されるよう
に、主歯車１１を支軸５に固設しても同じ作用となる。
このときは、支軸５をブラケット１に対して回転しない
ように固定し、一方、支軸５と従ドラム３との間を回転
自在にしておく必要がある。

【００３１】上述の作用効果を奏する構成としては、図
６に示されるように、図２又は図５の構成を従ドラム３
の両サイドに設けるようにしてもよい。また、上述の構
成のように従ドラム３の空間部７に制動機１３を取り付
ければ、小型化の要請に合致するものであるが、従ドラ
ム３の空間部７が狭い場合には、図７に示されるよう
に、従ドラム３の外側に歯車１１，１２や制動機１３を
取り付けるようにしてもよい。

【００３２】ところで、制動機１３の制動力の調整は、
制動機自体に制動力調節機構を設けてもよいが、制動機
自体の構造は変更せず、主歯車１１と従歯車１２とのギ
ア比を変更することでおこなうことができる。即ち、ギ
ア比を変更すれば、従ドラム３の単位回転角に対する回
転軸１５の回転角が変更され、制動力が変えられる。一
般的に、回転軸１５の角速度が早ければ早いほど制動力
は大きくなるので、例えば、従歯車１２を小さくして、
ギア比を大きくすればするほど、回転軸１５の角速度が
早くなり、制動機１３による制動力を大きくすることが
できる。

【００３３】したがって、従ドラム３の一方向の回転に
大きな制動力を掛け、逆方向の回転に小さな制動力を掛
けるようにするには、制動方向の異なる２種類の制動機
１３を、図８に示されるように従ドラム３に設け、各制
動機１３の回転軸１５に径の異なる従歯車１２を取り付
ければよい。

【００３４】以上、図２、図５乃至図８に示す構成にお
いては、制動手段が、従ドラム３に固設された制動機１
３と、ブラケット１に対する相対的な回転が阻止された
主歯車１１と、この主歯車１１に噛み合い、前記制動機
１３の回転軸１５に取り付けられた従歯車１２とから構
成されている例であるが、制動手段を、ブラケット１に
設けられた制動機１３と、従ドラム３の回転に伴って回
転する主歯車１１と、この主歯車１１に噛み合い、前記
制動機１３の回転軸１５に設けられている従歯車１２と
から構成するようにしてもよい。

【００３５】即ち、図９に示されるように、制動手段を
ブラケット１と従ドラム３との間に設け、制動機１３を
ブラケット１に固設し、主歯車１１を支軸５に固設する
ようにしてもよい。このときは、支軸５をブラケット１
に対して回転自在に支持し、従ドラム３は支軸５に固設
しておく必要がある。

【００３６】また、図９の制動手段を、図１０に示され
るように、ブラケット１の外側に設けるようにしてもよ
い。この場合にも、支軸５をブラケット１に対して回転
自在に支持し、従ドラム３を支軸５に固設しておく必要
がある。

【００３７】更に、従ドラム３の空間部７に制動機１３
等を取り付ければ、小型化の要請に合致するものである
が、従ドラム３の空間部７が狭い場合には、図１１に示
されるように、従ドラム３の空間部７の外に歯車１１，
１２や制動機１３を取り付けるようにしてもよい。

【００３８】尚、上記実施例においては、２軸式の定荷
重ばね装置に制動手段を用いた場合であるが、その変形
例として、通常のゼンマイばね装置に上記制動手段を利
用することも可能である。

【００３９】また、上記実施例においては、従ドラム３
に制動機を取り付ける構成としているが、従ドラム３と
制動機とをねじ止めでなく一体化してもよく、あるい
は、制動機の制動機構を従歯車１２の内部に形成して一
体化してもよい。

【００４０】更に特記すべき点としては、図３及び図４
で示す制動機１３は、一方向クラッチ機構と制動機構と
を合わせ持つ構成であるが、この一方向クラッチ機構と
制動機構とを別々に付設する構成としてもよい。例え
ば、両方向の回転に対して制動力を付与する機構のみを
制動機に持たせ、主歯車１１又は従歯車１２に一方向ク
ラッチを設けるようにすることが考えられる。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
定荷重ばね装置において、主歯車と従歯車との組み合わ
せで制動力を付与する制動手段を設け、この制動手段の
制動力を従ドラムの回転に対して付与するようにしたの
で、制動力の異なる種々の負荷に対応することができ
る。

【００４２】特に、正方向の回転に対して制動力を与え
る制動機と、逆方向の回転に対して制動力を与える制動
機とを適宜選択し、あるいは、組み合わせて取り付けれ
ば、種々の制動パターンを形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る定荷重ばね装置の実施例を示す
分解斜視図である。

【図２】図１における定荷重ばね装置の制動手段を示す
断面図である。

【図３】制動機と従歯車とを示す斜視図である。

【図４】図３に示す制動機のＡ−Ａ線の端面図である。

【図５】乃至

【図１１】この発明における定荷重ばね装置の制動手段
の他の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ブラケット ２ 主ドラム ３ 従ドラム ４，５ 支軸 ６ 定荷重ばね ７ 空間部 １１ 主歯車 １２ 従歯車 １３ 制動機 １５ 回転軸

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心を平行にしてブラケットに回転自在
   に支持された主ドラム及び従ドラムと、 略一定の曲率にて成形されて成り、前記主ドラムに巻付
   けられると共に、前記主ドラムに巻かれた方向と逆方向
   に反り返って巻き取られるよう外端部が前記従ドラムに
   固定されている定荷重ばねと、 前記従ドラムと軸心を一致させて設けられた主歯車と、
   この主歯車に噛み合う従歯車と、この従歯車に設けられ
   た制動機とを有し、前記歯車の組み合わせで調節された
   制動力を前記従ドラムの回転に対して付与する制動手段
   と、を設けたことを特徴とする定荷重ばね装置。
2. 【請求項２】 制動手段は、従ドラムに固設された制動
   機と、ブラケットに対する相対的な回転が阻止された主
   歯車と、前記制動機に設けられた従歯車とを具備してい
   る請求項１記載の定荷重ばね装置。
3. 【請求項３】 従ドラムはブラケットに固定された支軸
   に回転自在に支持され、主歯車は前記支軸に固定されて
   いることを特徴とする請求項２記載の定荷重ばね装置。
4. 【請求項４】 制動手段は、複数設けられていることを
   特徴とする請求項１記載の定荷重ばね装置。
5. 【請求項５】 制動手段は、ブラケットに固定された制
   動機と、従ドラムの回転に伴って回転する主歯車と、前
   記制動機に設けられた従歯車とを具備している請求項１
   記載の定荷重ばね装置。
6. 【請求項６】 従ドラムはブラケットに対して回転自在
   に支持された支軸に固装され、主歯車は前記支軸に固定
   されていることを特徴とする請求項５記載の定荷重ばね
   装置。
7. 【請求項７】 制動機は一回転方向にのみ制動力を与え
   るものである請求項２又は５記載の定荷重ばね装置。
8. 【請求項８】 制動機は両回転方向に制動力を与え、主
   歯車又は従歯車には一方向クラッチが設けられている請
   求項２又は５記載の定荷重ばね装置。