JPH11125314A - スパイラルロープ及び駆動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製造容易で安価に製作可能で駆動対象物の換作
業等を能率よく行なえ、長期間安定に使用可能なスパイ
ラルロープを提供。装置全体の構成簡単で信頼性高く種
アクチュエータとして広く適用可能な駆動力伝達装置を
提供。 【解決手段】スパイラルロープ20は、可撓性部材からな
る長尺円柱状基体21と、上記基体21の外周面に形成され
た上記基体21の軸心回りに形成された螺旋部22とからな
り、螺旋部22は基体21の外周面の基体長手方向に沿って
延びる帯状の領域Ｚが、歯車10のギヤ部13と噛合するラ
ック部23として機能する如く形成。駆動力伝達装置は、
回転駆動される歯車10と、この歯車10の回転に伴って長
手方向へ移送される前記構成のスパイラルロープ20と、
このスパイラルロープ20の一部に結合され上記ロープ20
の移送動作に伴って駆動される如く設けられた駆動対象
物50とを具備。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば自動車用
電動アンテナ装置における伸縮形アンテナ素子あるいは
各種の自動玩具などを駆動するためのアクチュエータ用
ロープとして好適なスパイラルロープと当該ープを使用
した駆動力伝達装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、伸縮形アンテナ素子等を駆動す
るためのロープとしては、ロープ外周面の長手方向に沿
って、ロープ移送用歯車のギヤ部に噛合するラック部を
形成した所謂ラックロープが使用されている。このラッ
クロープとしては種々の形状を有するものが知られてい
るが、いずれのものも、ロープ外周面の一部にラック部
が存在していることから、ロープ軸心と直交する断面形
状が非円形な形状をなしている。

【０００３】図５の（イ）〜（ホ）は特公昭６１−４５
９３３号公報に記載されている合成樹脂製ラックギヤの
形状例を引用して示した図である。図５の（イ）〜
（ホ）の特に各左側に示す端面図から明らかなように、
いずれの樹脂製ラックギヤも、軸心と直交する断面形状
は例外なく非円形である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した如く、従来の
ラックロープは、軸心と直交する断面形状が非円形であ
って、方向性を有している。このため製造がしにくく、
コスト高となる上、駆動対象物をラックロープと共に交
換するような場合において、ラックロープの方向性を特
定しなければならない。したがって作業性が悪く、交換
作業等を能率よく行なえなかった。しかもラックロープ
に加わる応力がロープ軸心に対して非対称となることか
ら、ラックロープの機械的強度の劣化が早く、比較的短
い期間で故障が発生するおそれがあった。

【０００５】さらに上記ラックロープの移送機構を、特
殊な形状のラックロープ外形に適合するロープガイド機
構等を含んだ構成とする必要があるため、ロープ移送機
構ひいては駆動力伝達装置全体の構成が複雑化する欠点
があった。

【０００６】本発明の目的は、製造が容易で、安価に製
作可能である上、駆動対象物の交換時等における取扱が
容易で交換作業等を能率よく行なえ、更に耐久性に富み
長期に亘って安定に使用可能なスパイラルロープを提供
することにある。

【０００７】また本発明の他の目的は、装置全体の構成
が簡単で、信頼性の高い動作が期待でき、種々の装置の
アクチュエータとして広く適用可能な駆動力伝達装置を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明のスパイラルロープ及び駆動力
伝達装置は以下に示す如く構成されている。 （１）本発明のスパイラルロープは、長尺な円柱状基体
と、この円柱状基体の外周面に形成された上記円柱状基
体の軸心回りに形成された螺旋部とからなり、前記螺旋
部は、前記円柱状基体の外周面の基体長手方向に沿って
延びる帯状の領域が歯車のギヤ部と噛合するラック部と
して機能する如く形成されていることを特徴としてい
る。 （２）本発明の駆動力伝達装置は、回転駆動される歯車
と、この歯車の回転に伴って長手方向へ移送されるスパ
イラルロープと、このスパイラルロープの一部に結合さ
れ上記ロープの移送動作に伴って駆動される如く設けら
れた駆動対象物とを備え、前記スパイラルロープは前記
（１）に記載のスパイラルロープであることを特徴とし
ている。 （３）本発明の駆動力伝達装置は、前記（２）に記載の
装置であって、駆動対象物が自動車用電動アンテナ装置
における伸縮形アンテナ素子であることを特徴としてい
る。 （４）本発明の駆動力伝達装置は、前記（２）に記載の
装置であって、歯車の軸心に対するギヤ部の歯の傾き
が、スパイラルロープの螺旋部のリード角に対応して設
定されていることを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）図１は本発明の第１実施形態に係るピ
ニオン・ラック式の駆動力伝達装置の概略的構成を示す
図である。図１において１０は平歯車からなるロープ移
送用の歯車であり、たとえば硬質合成樹脂等の成形材料
にて成形されている。この歯車１０は、軸１２を中心に
回転する如く設けられた円盤状基体１１の外周に、ギヤ
部１３を設けたものであり、モータなどの動力源（不図
示）により、正回転駆動または逆回転駆動されるものと
なっている。

【００１０】図１において、２０はスパイラルロープで
あり、例えば合成樹脂等の可撓性材料にて成形されたも
のであり、長尺な円柱状基体２１の外周面に、上記基体
２１の軸心回り（軸心をほぼ中心とするものであれば良
く、正確に中心でなくても良い）に螺旋部２２が形成さ
れている。

【００１１】この螺旋部２２は、後述するように、前記
基体外周面の基体長手方向に沿って延びる帯状の領域
が、歯車１０のギヤ部１３と噛合するラック部２３とし
て機能する如く形成されている。この点については後で
詳しく説明する。

【００１２】図１において３０は押えローラであり、上
記スパイラルロープ２０のラック部２３が、歯車１０の
ギヤ部１３に対して所定状態（ほぼ密着状態）で噛合す
る如く、スパイラルロープ２０の移送経路を規制する為
のものである。この押えローラ３０は、例えば押圧バネ
（不図示）により、太矢印で示す如くロープ２０の背面
側を所定の押圧力で歯車１０側へ押圧するものとなって
いる。

【００１３】図１において４０はロープガイドであり、
スパイラルロープ２０の移送経路を安定化する如くガイ
ドする。また５０は駆動対象物を示している。この駆動
対象物５０としては、例えばスパイラルロープ２０の先
端に結合されロープ移送方向へスライド動作する駆動対
象物５１や、スパイラルロープ２０のラック部２３と噛
合して回転動作する受動歯車等からなる駆動対象物５２
などが考えられる。

【００１４】そこで今、送り歯車である歯車１０が図示
しないモータなどの駆動源により矢印ＡまたはＢの方向
へ回転動作すると、それに伴ってスパイラルロープ２０
はロープガイド４０に案内されて矢印ＡまたはＢの方向
（長手方向）へ移送される。そうすると、スパイラルロ
ープ２０の先端に結合されている駆動対象物５１あるい
はスパイラル部２３に噛合している受動歯車等からなる
駆動対象物５２が、上記ロープ２０の移送動作に伴って
作動する。

【００１５】図２は第１実施形態に係る歯車１０とスパ
イラルロープ２０との噛合状態を示す図で、（ａ）は歯
車１０側から見たロープ２０の部分正面図、（ｂ）は歯
車１０とロープ２０との部分側面図である。

【００１６】図２の（ａ）（ｂ）に示すように、スパイ
ラルロープ２０の螺旋部２２は、前記基体外周面の基体
長手方向に沿って延びる帯状の領域Ｚが、歯車１０のギ
ヤ部１３と噛合するラック部２３として機能する如く形
成されている。このラック部２３の各噛合溝２３ａ．２
３ｂ．２３ｃ…は、歯車１０におけるギヤ部１３の各噛
合歯１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…に対し、通常のラックと
同様にそのまま噛合し得るものとなっている。

【００１７】ただし、ラック部２３の各噛合溝２３ａ，
２３ｂ，２３ｃ…における夫々の対向縁部どうしは、例
えば噛合溝２３ｂのＭ，Ｎとして図示したように、ロー
プ長手方向に対して傾斜しているため、ロープ長手方向
と直交する如く形成されているギヤ部１３の各噛合歯１
３ａ，１３ｂ，１３ｃ…の各両面とは、ロープ２０のセ
ンター位置から円周方向へ若干ずれた位置で局部的に噛
合する事になる。

【００１８】この点につき更に詳しく説明する。螺旋部
２２がＶ字溝を形成されたものである場合、スパイラル
ロープ２０を真横から透視すると、図２の（ｂ）に示す
如くになる。図示の如く、当然のことながらスパイラル
ロープ２０の外周面上には略三角形状の隙間Ｇが確認さ
れる。この三角形状の隙間Ｇに対して歯車１０のギヤ部
１３の歯１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…が噛合（図２の
（ｂ）では１３ｂが噛合）する事になる。ここでギヤ部
１３の歯１３ｂと、ラック部２３の溝２３ｂとの接触し
ている領域は、４個の点ｅ，ｆおよびｇ，ｈで表すこと
ができる。

【００１９】上記各点を図２の（ａ）の正面図の上に移
すと図示の如くになる。すなわち前記接触領域は、図中
太線で示す如く、一方の縁部Ｍにおける点ｅーｆ間、お
よび他方の縁部Ｎにおける点ｇーｈ間となる。これら各
点で示される接触領域が、歯１３ｂの図中上面および下
面に対し、スパイラルロープ２０のセンターから図中左
右方向（ローブ円周方向）に若干ずれた位置でそれぞれ
接触する事になる。

【００２０】（第２実施形態）図３は本発明の第２実施
形態に係るピニオン・ラック式の駆動力伝達装置の概略
的構成を示す図である。この第２実施形態は前述したス
パイラルロープ２０を自動車用電動アンテナ装置のアン
テナ素子駆動用ロープに適用した例である。図３の
（ａ）は正面図、（ｂ）は要部の概略側面図である。図
３の（ａ）（ｂ）において、６１はロープ移送機構収容
ケース、６２は駆動モータ、６３はウォームギヤであ
る。６４はロープ先端に取付けたジョイント、６５は径
の異なる複数本の導電性パイプを互いに摺動自在に接続
してなる伸縮形アンテナ素子、６６はアンテナ素子収納
筒、６７は給電部、６８は電源コード、６９は車体壁Ｆ
へ取付けるための取付け機構である。また７１は円盤形
の主動側基体、７２は円盤形の従動側基体、７３はクラ
ッチ要素である。

【００２１】そこで今、ケース６１内に収納されている
駆動モータ６２を正回転させると、この駆動モータ６２
の回転力はウォームギヤ６３を介して円盤形の主動側基
体７１に伝わる。このため円盤形の主動側基体７１は正
回転する。この主動側基体７１の回転力は、主動側基体
７１の一側面に対して一側面が対向する如く配置された
円盤形の従動側基体７２に対し、クラッチ要素７３を介
して摩擦伝達される。従動側基体７２が正回転すると、
その回転力は従動側基体７２の外周面に形成されている
ロープ送りギヤ（歯車１０に相当）を介してスパイラル
ロープ２０に伝達される。このため上記スパイラルロー
プ２０は矢印Ａの方向へ送り出される。そうすると上記
ロープ２０の先端にジョイント６４を介して基端部が連
結されている伸縮形アンテナ素子６５の最小径ロッド６
５ａは、収納筒６６の外へ押し出されていく。これに伴
い伸縮形アンテナ素子６５の他ロッドが順次押し出され
ていき、アンテナ素子６５は伸長状態となる。

【００２２】伸縮形アンテナ素子６５が伸長状態になる
と、従動側基体７２はそれ以上は回転することができな
くなるため回転を停止する。しかるに主動側基体７１は
駆動モータ６２から回転力を引き続き与えられるため、
そのまま回転を続けようとする。この結果、主動側基体
７１と従動側基体７２との間に介在しているクラッチ要
素７３が外れて、主動側基体７１よりモータ側は空転を
することになる。

【００２３】この空転時において、スパイラルロープ２
０にはＡ方向へ送り出す力が継続的に与えられるため、
伸縮形アンテナ素子５は十分伸長した状態となる。この
後、駆動モータ６２の電源は遮断される。

【００２４】次に駆動モータ６２を逆回転させると、上
記の場合とは逆の動作が行なわれ、スパイラルロープ２
０が矢印Ｂの方向へ移送され、アンテナ素子６５は縮小
状態となる。アンテナ素子６５が縮小状態になると、従
動側基体７２は回転を停止するが、主動側基体７１はそ
のまま回転を続けようとするため、この場合もクラッチ
要素７３が外れて主動側基体７１よりモータ側は空転を
することになる。しかる後、駆動モータ６２の電源は遮
断される。

【００２５】図４はスパイラルロープ２０の構成を示す
図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上端面図、（ｃ）
は（ｂ）のＣーＣ矢視断面図である。図４の（ａ）に示
すように、本実施形態におけるスパイラルロープ２０
も、第１実施形態で説明したものと同様に合成樹脂等の
可撓性部材にて成形されたものであって、直径φ（例え
ばφ＝３．２ｍｍ），長さＬの長尺な円柱状基体２１の
外周面に、その長手方向に沿って螺旋部２２が形成され
たものとなっている。

【００２６】上記螺旋部２２は、図４の（ｃ）に示す如
く、所定のピッチＰ（例えばＰ＝５mm），深さｄ（例え
ばｄ＝１．０５mm），溝傾斜角θ（例えばθ＝１４．５
°）を有するものである。

【００２７】上記の如く構成された駆動力伝達機構を備
えた自動車用電動アンテナ装置においては、製作容易で
耐久性に富んだスパイラルロープ２０により、アンテナ
素子６５を安定かつ的確に伸縮駆動することができる。

【００２８】なお、試作品について耐久テスト（常温下
で毎分１回の伸縮動作を長期間に亘って連続的に行なう
ことにより耐久限度回数をチェックする試験）を行なっ
た結果、従来品に比べて約２０％も耐久度が向上するこ
とが確認された。従って上記スパイラルロープ２０は、
長期に亘って安定に所要機能を発揮可能である。

【００２９】（変形例）実施形態に示されたスパイラル
ロープおよび駆動力伝達装置は、下記の変形例を含んで
いる。

【００３０】・円盤状基体１１の軸１２に対するギヤ部
１３の歯の傾きが、スパイラルロープ２０の螺旋部２２
のリード角に対応して設定された歯車１０を用いたも
の。 ・スパイラルロープ２０が、合成樹脂等の可撓性部材以
外の例えば金属部材等で形成されたもの。

【００３１】（実施形態についての特徴点）実施形態
（変形例を含む）についての特徴点をまとめると次の通
りである。 ［１］実施形態に示されたスパイラルロープ２０は、長
尺な円柱状基体２１と、この円柱状基体２１の外周面に
形成された上記円柱状基体２１の軸心回り（軸心をほぼ
中心とするものであれば良く、正確に中心でなくても良
い）に形成された螺旋部２２とからなり、前記螺旋部２
２は、前記円柱状基体２１の外周面の基体長手方向に沿
って延びる帯状の領域Ｚが、歯車１０のギヤ部１３と噛
合するラック部２３として機能する如く形成されている
ことを特徴としている。

【００３２】上記スパイラルロープ２０は、軸心Ｏと直
交する断面形状が円形であって円周方向に関しては方向
性を有していない。このため断面形状が非円形の従来の
ものに比べると、製造が容易であり、コストの低減をは
かることができる。しかも駆動対象物５０をスパイラル
ロープ２０と共に交換するような場合において、上記ロ
ープ２０の円周方向に関する方位を特定する必要がな
い。従って上記交換に際しての作業性が良く、交換作業
を能率よく行なうことができる。また上記ロープ２０に
加わる応力は軸心に対して対称で、１箇所に集中するこ
とが回避されるので、上記ロープ２０の機械的強度が急
激に劣化するおそれはなく、耐久性に富んだものとな
る。 ［２］実施形態に示されたスパイラルロープ２０は、前
記［１］に記載したロープであって、かつラック部２３
が、平歯車のギヤ部と噛合可能な如く設けられているこ
とを特徴としている。

【００３３】上記スパイラルロープ２０においては、前
記［１］と同様の作用効果を奏する上、ラック部２３を
特別の形状とする必要がなく、通常の平歯車と噛合する
形状にすれば良いので、スパイラルロープ２０の製作は
一層容易なものとなる。しかも適用範囲が広がり、汎用
性に富んだものとなる。 ［３］実施形態に示された駆動力伝達装置は、回転駆動
される歯車１０と、この歯車１０の回転に伴って長手方
向へ移送されるスパイラルロープ２０と、このスパイラ
ルロープ２０の一部に結合され上記ロープ２０の移送動
作に伴って駆動されるように設けられた駆動対象物５０
とを備え、前記スパイラルロープ２０は、前記［１］に
記載のスパイラルロープであることを特徴としている。

【００３４】上記駆動力伝達装置においては、スパイラ
ルロープ２０の軸心Ｏと直交する断面の形状が円形であ
って、円周方向に関する方向性を有していないことか
ら、上記ロープ２０のラック部２３と噛合する歯車１０
を含むロープ移送機構の構造が簡単になる。従って装置
全体の構成が簡略化されたラックロープ式の駆動力伝達
装置が得られる。そしてスパイラルロープ２０自体は、
製作容易で安価に製作でき、組付け作業性もよく、更に
耐久性にも優れているので、極めて信頼性の高い動作が
期待でき、種々の装置のアクチュエータとして広く適用
可能である。 ［４］実施形態に示された駆動力伝達装置は、前記
［３］に記載の装置であって、駆動対象物５０が自動車
用電動アンテナ装置における伸縮形アンテナ素子である
ことを特徴としている。

【００３５】上記駆動力伝達装置においては、前記
［３］と同様の作用効果を奏する上、耐久性にも優れ信
頼性の高い動作が期待できることから、比較的厳しい環
境下におかれている自動車用電動アンテナ装置用の伸縮
形アンテナ素子を、長期に亘って安定かつ的確に伸縮駆
動することが可能となる。 ［５］実施形態に示された駆動力伝達装置は、前記
［３］に記載の装置であって、歯車１０の軸心に対する
ギヤ部１３の歯の傾きが、スパイラルロープ２０の螺旋
部２２のリード角に対応して設定されていることを特徴
としている。

【００３６】上記駆動力伝達装置においては、歯車１０
のギヤ部１３における歯の傾きと、スパイラルロープ２
０のラック部２３における歯の傾きとが、より広い範囲
に亘って接触することになる。このためギヤ部１３とラ
ック部２３との噛合部における接触圧力が噛合部全域に
分散され、応力の局部的集中を回避できる。したがっ
て、ギヤ部１３とラック部２３との噛合部位における損
耗を最小限に抑制でき、耐久性が更に向上する事にな
る。 ［６］実施形態に示されたスパイラルロープ２０は、前
記［１］に記載したロープであって、かつ合成樹脂等の
可撓性部材で一体成形されたものであることを特徴とし
ている。

【００３７】上記スパイラルロープ２０においては、前
記［１］と同様の作用効果を奏する上、成形加工が容易
であるので、スパイラルロープ２０の製作は更に容易な
ものとなる。しかも部材が可撓性を有しているため、ロ
ープ２０を回転ドラム等に巻き取ったり巻き戻したりす
ることが容易であり、狭い空間内に設置する場合等にお
いて好都合なものとなる。

【００３８】

【発明の効果】(a) 本発明によれば、軸心と直交する断
面形状が円形であって、円周方向に関しては方向性を有
していないので、製造が容易で、安価に製作可能である
上、駆動対象物の交換時等における取扱が容易で交換作
業等を能率よく行なえ、更に耐久性に富み長期に亘って
安定に使用可能なスパイラルロープを提供できる。 (b) 本発明によれば、駆動力伝達用のラックロープとし
て上記スパイラルロープを用いているので、装置全体の
構成が簡単で信頼性の高い動作が期待でき、種々の装置
のアクチュエータとして広く適用可能な駆動力伝達装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るピニオン・ラック
式の駆動力伝達装置の概略的構成を示す図。

【図２】本発明の第１実施形態に係る歯車とスパイラル
ロープとの噛合関係を示す図であって、（ａ）は歯車側
から見たロープの部分正面図、（ｂ）は歯車とロープと
の部分側面図。

【図３】本発明の第２実施形態に係るピニオン・ラック
式の駆動力伝達装置の概略的構成を示す図であって、
（ａ）は正面図、（ｂ）は要部の概略側面図。

【図４】本発明の第２実施形態に係るスパイラルロープ
の構成を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は上端面
図、（ｃ）は（ｂ）のＣーＣ矢視断面図。

【図５】従来の合成樹脂製ラックギヤの形状例を示す
図。

【符号の説明】

１０…ロープ移送用の歯車 １１…円盤状基体 １２…軸 １３…ギヤ部 ２０…スパイラルロープ ２１…長尺な円柱状基体 ２２…螺旋部 ２３…ラック部 ３０…押えローラ ４０…ロープガイド ５０（５１，５２）…駆動対象物 Ｚ…帯状の領域 ６１…ロープ移送機構収容ケース ６２…駆動モータ ６３…ウォームギヤ ６５…伸縮形アンテナ素子 ６６…アンテナ素子収納筒 ６７…給電部 ６８…電源コード ６９…取付け機構 ７１…円盤形の主動側基体、 ７２…円盤形の従動側基体 ７３…クラッチ要素

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長尺な円柱状基体と、この円柱状基体の外
   周面に形成された上記円柱状基体の軸心回りに形成され
   た螺旋部とからなり、 前記螺旋部は、前記円柱状基体の外周面の基体長手方向
   に沿って延びる帯状の領域が、歯車のギヤ部と噛合する
   ラック部として機能する如く形成されていることを特徴
   とするスパイラルロープ。
2. 【請求項２】回転駆動される歯車と、この歯車の回転に
   伴って長手方向へ移送されるスパイラルロープと、この
   スパイラルロープの一部に結合され上記ロープの移送動
   作に伴って駆動される如く設けられた駆動対象物とを備
   え、 前記スパイラルロープは、請求項１に記載のスパイラル
   ロープであることを特徴とする駆動力伝達装置。
3. 【請求項３】駆動対象物が、自動車用電動アンテナ装置
   における伸縮形アンテナ素子であることを特徴とする請
   求項２に記載の駆動力伝達装置。
4. 【請求項４】歯車の軸心に対するギヤ部の歯の傾きが、
   スパイラルロープにおける螺旋部のリード角に対応して
   設定されていることを特徴とする請求項２に記載の駆動
   力伝達装置。