JPS61279781A - スプリング駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、コイルスプリングを駆動源とするスプリン
グ駆動装置に関する。

（従来の技術） コイルスプリングを駆動源としたスプリング駆動装置は
１種々提案され実用に供されている。また、トルクを出
すための種々の工夫もなされている。

（発明が解決しようとする問題点） コイルスプリングを駆動源とする場合２通常、スプリン
グの一端を枠体等の固定部材に係合するものが多く、駆
動装置の組立て性が悪いという問題点がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明のスプリング駆動装置は、組立性の改良のために
、同軸上に、スプリングホルダー、出力歯車９回転体等
を配置し、スプリングホルダーの一５ｔｙ−’ｙ−Ｘ　
￥ｉ　（’）　’Ｆ　！′１　ｔ！ＦＩＳ　’Ｆ’ｆ　
Ｌ：　ｍ　＊　８　＋’４　＊　ｖ°°５１た・　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
１（作　　用） 巻上手段によって、一端をスプリングホルダーに他端を
出力歯車にそれぞれ係止したコイルスジ１１．ワ、あ、
、。わ、えよ１．。、い７．ユッ１．；４ングの解放方
向の回転体の回転域を規制して、バイアスチャージして
おく。この状態から巻上手段　　　　　　゛１を、回転
体の回転が規制される位置まで回転させると、コイルス
プリングは蓄勢される。そして、これを解放すると、コ
イルスプリングの蓄勢力で出力歯車が回転させられる。

（実施例） 以下、図示の一実施例に基づいて本発明の詳細な説明す
る。

第１図乃至第３図において、符号１は不動部材としての
下ケースを示している。下ケース１の一対の軸受溝２，
２には、コネクタ３とコネクタ４が回転自在に落とし込
まれている。コネクタ３゜４は、当該スプリング駆動装
置を組込まれる被駆動体としての例えば人形の左右の腕
と該装置とを連結するものであって、後述するコイルス
プリングを巻き上げる巻上手段の一部を成すものである
。

従って、コネクタ３，４の図示されない部分は、被駆動
体との連結に最も適した形状・大きさに形成される。コ
ネクタ３とコネクタ４には、回転体５、スプリングホル
ダー６、出力歯車７．伸張性のコイルスプリング９をそ
れぞれ支持した枢軸８の両端が挿通されている。

コネクタ３には、回転体５の方へ突出した突部３ａが形
成されている０回転体５は、上記突部３ａに係合する係
合部５ａと、ボス部５ｂと、このボス部から出力歯車７
の方へ枢軸８に沿って延びた半割り円筒部５Ｃとからな
っている。突部３ａの、係合部５ａに係合する面は僅か
に傾斜させられていて、過負荷時に両者の係合が外れる
ようになっている。換言すると、回転体５とコネクタ３
との間には、トルクリミッタが配置されていることにな
る。

スプリングホルダー６は１回転体のボス部５ｂに嵌合さ
れていて、その周縁から突出して形成された係合部６ａ
を、ケース１に形成された係合孔ｌａ（第２図にのみ示
す）に係合させることにより、回動不能に設けられてい
る。スプリングホルダー６の一つの面には、源動スプリ
ングとしてのコイルスプリング１０の一端１０ａを係止
する係止部６ｂと。

蓄勢時のスプリングの無用な変形を防止するための案内
片６　Ｃ？　６　ｃ　ｅ　６　ｃがそれぞれ形成されて
いる。

出力歯車７の一つの面には、枢軸８に沿って延びた半割
り円筒部７ａと、コイルスプリング１０の他端１０ｂを
係止する係止部７ｂと、蓄勢時のスプリングの無用な変
形を防止するための案内片７Ｃ９７ｃ、７ｃがそれぞれ
形成されている。半割り円筒部７ａは、第４図及び第７
図によく示すように、回転体５の半割り円筒部５ｃに係
合している。従って、回転体５と出力歯車７とは、枢軸
８上において互いに回転方向に結合されていることにな
る。

出力歯車７の他の面の凹部には、１８０度の位相で一対
の係合突部７ｄ、７ｄが形成されている。出力歯車７の
ボス部７ｅには、板ばねからなるラチェット１１が嵌合
されている。出力歯車に対向するラチェット１１の面に
は、１８０度の位相で一対の折曲突部１１ａ、ｌｌａが
形成されている。係合突部７ｄの、折曲突部１１ａとの
衝合面は僅かに傾斜させられている。ラチェット１１と
係合突部７ｄでトルクリミッタを構成していて、過負荷
時には、ラチェット１１が弾性変形させられるようにな
っている。ラチェット１１の切欠部１１ｂ、ｌｌｂには
、コネクタ４に形成された係合突部４ａ、４ａが係合し
ている。

出力歯車７の歯部７ｆは、調速手段１２の歯車１３に噛
６合ｚｒ＆Ｎ！・調速手段１２１″！−・第１図・第２
　　　　　　。

図に示すように、歯車１３．この歯車とラチェット機構
を介して結合された歯車１４．この歯車１４に噛み合っ
た歯車１５．この歯車１５と一体のウオーム歯車１６．
ウオーム歯車１６に噛み合うウオーム１７を形成された
ウオーム軸１８．ウオーム軸に受は台１９を介して固着
された制動用回転体２０及びストッパー　　　　　　′
１．２１とからなっている。歯車１３は、下ケース１の
軸　　　　　　１１′ ２″パ２″７″１　ｃ　（７）ＩＩ！１５ｋ　＊　１“
Ｌ：ｇｋＬＭ＊ｈ？＝　　　　　、・上。

歯車１４の軸１４ａに回転自在に装着されている。歯　
　　　　　　：；。

、＋ 車１３に形成され拡開習性を与えられた複数本の腕　　
　　　　、、。

ニー ”°″・［Ｌ１°１７）ｎＪ！１９′″″″ｊ′’Ｍ　
ｈ　ｆ＝　５９“ｙ　ｈ　　　　　ｊ’ｊ歯１４ｂに噛
み合っていて、スプリングの巻き上げ　　　　　　　１
′１゜・Ｆ 時には自由に回転し、蓄勢力解放時には歯車１４と　　
　　　　、晒一体的に回転する。歯車１５とウオーム歯
車１６は、　　　　　　　−°；。

下ケース１の軸受溝１ｈ、ｌｈに落とし込まれてい゛　
　　　　　１１す る。ウオーム軸１８は、その下端ホゾ部１８ａを下ケ　
　　　　　　：：１−ス１の底部に形成された孔１１に
落とし込まれ　　　　　　　はている。歯車１３からウ
オーム１７に連なる一連の歯車は増速歯車列を構成して
いる。制動用回転体２０は、受は台１９に圧入されてい
て、複数のアーム部とウェイト部を有し、ウオーム軸の
高速回転に連れて拡開して周壁１ｅに摺接し、摩擦によ
り増速歯車列すなわち出力歯車７に制動を掛ける。

ストッパー２１は、ウオーム軸１８に固定された回転体
量は台１９に形成された係合部１９ａ、１９ａにその係
止端２２ｃを係脱する板ばねからなるストッパー片２２
と、このストッパー片の基端２２ａを固着されていて、
下ケース１の軸受溝１ｊｙｌｊで揺動自在に支持された
操作レバー２３とからなっている。操作レバー２３は、
上ケース２４に形成された孔２４ａから突出させられて
いる。操作レバーの基端には、該レバーがどの位置にあ
っても孔２４ａを塞ぐためのカバー２３ａが形成されて
いる。ストッパー片２２の基端部２２ａの、下ケース１
の側壁ｉｆ（第１１図参照）に近接する側縁２２ｄは、
側壁に沿って折り曲げられていて、その先端に半抜き突
起２２ｂを形成されている６下ケース１の側壁１ｆには
、第１１図及び第１２図に示すように、突起２２ｂが乗
り越えるクリックストップ用突起１ｇが形成されている
。ストッパ片−２２は、操作レバー２３の揺動に応じて
、第２図、第９図に示すストップ位置と、第１０図に示
す解放位置とに選択的に位置させられる。

下ケース１には、上ケース２４に形成されたピン（図示
せず）と孔２４ｂ（第２図に一つのみ示す）が圧入され
る孔１に、ｌｋとピン１ｍ、１ｍ、１ｍがそれぞれ形成
されている。第２図に示すように、下ケース１と上ケー
ス２４には、回転体５の回転軌跡上に位置させられる。

規制手段としての度当り２５を圧入する穴１ｎと貫通孔
２４ｃがそれぞれ形成されている。

以上のような構造のスプリング駆動装置の組立手順を説
明すると、例えばコネクタ３に一枢軸８の一端を挿嵌し
ておいて、該軸８に回転体５．スプリングホルダー６、
コイルスプリング９をこの順にそれぞれ挿通する６次に
、コイルスプリング１゜の一端ＬＯａを係止部６ｂに係
止すると共に、他端１゜ｂを出力歯車７の係止部７ｂに
係止して、この歯車を枢軸８に挿通する。このとき１回
転体５と出力歯車７のそれぞれの半割り円筒部５ｃ、７
ａがコイルスプリング９を囲繞する０次いで、折曲突部
１１ａを出力歯車の凹部に向けてラチェット１１を出力
歯車７のボス部７ｅに嵌合したのち１．コネクタ４を枢
軸８の他端に挿通し、その係合突部４ａ、４ａを切欠部
１１ｂに係合させる。

枢軸８に対して装着されたコネクタ３，４９９回転５．
スプリングホルダー６、出力歯車７．コイルスプリング
１０等からなる組立体は、コイルスプリング９の弾力に
より、互いに軸方向に離間する向きに付勢されている。

コネクタ３，４をコイルスプリング９の弾力に抗して押
し縮めておいて、これらを下ケース１の軸受溝２，２に
落とし込む。

すると１回転体５と出力歯車７とは、第１図に示すよう
に、コイルスプリング９の弾力によって互いに離間しよ
うとするので、コネクタ３，４のフランジ部３ｂ、４ｂ
が下ケース１の内壁に衝合させられる。そして１回転体
５のボス部５ｂの内側端面と半割り円筒部７ａの端面と
の間並びに出力歯車７のボス部７ｅの内側端面と半割り
円筒部５ｃの端面との間には、それぞれ隙間が形成され
ている。

この隙間は、スプリング巻き上げ方向への過負荷の逃げ
として機能するものである。また、スプリングホルダー
６の係合部６ａが下ケースの係合孔１ａに係合させられ
て回り止めされる。

調速手段の組立手順を説明する。歯車１３と歯車１４と
の組立体は、前記スプリング組立体の落とし込みの前に
既に下ケース１に落とし込まれている。

ウオーム軸の組立体をケースに落とし込んだ後。

歯車１５．１６を軸受溝１ｈ、ｌｈに落とし込む。次い
で、ストッパー２１を軸受溝１ｊ＊１ｊに落とし込む。

そして、第２図に示すように、操作レバー２３を孔２４
ａから突出させると共にウオーム軸１８の上端ホゾ部１
８ｂをテーパー状開口を有する軸受穴２４ｄに嵌合させ
て、上ケース２４を下ケース１に被せ、互いのピンと孔
を圧入させて両者を一体化する。

次に、操作レバー２３を第２＠に示すストップ位置に位
置させておいて、コネクタ３又は同４を矢印ａ方向に回
転させると、コイルスプリング１０が巻き上げられる。

コイルスプリング１０の巻き上げは、コネクタ３又はコ
ネクタ４の何れでもよいのであるが、バイアスチャージ
については、コネクタ４の方を巻上手段として用いて説
明する。

第１図及び第５図において、コネクタ４を矢印ａ方向に
回転させると、これの係合突部４ａに係合しているラチ
ェット１１が同方向に回転させられ、その折曲突部１１
ａを出力歯車７の係合突起７ｄに係合（第８図参照）さ
せて、該歯車を同方向に回転させる。出力歯車７の回転
により、一端１０ａをスプリングホルダー６に固定され
ているコイルスプリング１０は、巻き上げられることに
なる。出力歯車７を略二回転させて回転体５を度当り２
５の設置位置から退避させた位置で、コネクタ４の回転
を止めておいて、第２図に示すように１度当り２５を上
ケース２４の貫通孔２４ｃから下ケース１の穴１ｎに圧
入する。しかるのち、コネクタ４への拘束を断つと、出
力歯車７．ラチェット１１．コネクタ４は、コイルスプ
リング１０の蓄勢力により、矢印ａと逆向きに回転させ
られる。出力歯車７の回転は、半割り円筒部７ａ、５ｃ
を介して回転体５に伝達されて、該回転体を矢印ａと逆
向きに回転させる。回転体５の回転は、第２図に示すよ
うに、係合部５ａが度当り２５に衝合することにより規
制される。

これにより、コイルスプリング１０は、蓄勢された状態
に保持される。かかるコイルスプリング１０のバイアス
チャージの度合は、当該スプリングの特性によって適宜
法められ、後述する巻上げの余裕を残したものであるこ
と勿論である。第２図に示すように、回転体５が度当り
２５に衝合している位置がコイルスプリング１０の巻き
上げ始発位置である。

次に、コイルスプリング１０の巻き上げ動作について説
明する。始発位置において１回転体５は第２図に示すよ
うに度当り２５に衝合しており、操作レバー２３はその
ストッパー片２２を係合部１９ａ（第９図参照）に係合
して調速手段を停止させている。

このとき、ストッパー片２２の半抜き突部２２ｂは。

第２図においてクリックストップ用突起１ｇの右方（第
１１図においては左方）に位置して、操作レバー２３を
ストップ位置に保持している。また、この・とき、コイ
ルスプリング１０の他端１０ｂは、第４図に示す位置に
置かれている。

前記したように、コイルスプリング１０は、コネクタ３
でもコネクタ４でも巻き上げることができるのであるが
、以下、コネクタ３を巻上手段の一部として用いた例で
説明する。第１図、第２図。

第３図において、例えば人形の腕に連結されたコネクタ
３を、矢印ａ方向に回転させると、突部３ａが回転体５
の係合部５ａに係合して、該回転体５を同方向に押動回
転させる。回転体５の回転は、互いに係合する半割り円
筒部５ｃ、７ａを介して出力歯車７に伝達され、これを
同方向に回転させる。

出力歯車７が回転させられると、これに他端１０ｂを係
止されていて、一端１０ａをスプリングホルダー６に係
止されているコイルスプリング１０が巻き上げられる。

出力歯車７が回転すると、これに噛み合っている歯車１
３が回転するが、該歯車１３の回転は、歯車１３と歯車
１４とで構成されるラチェット機構の存在により増速歯
車列には伝達されない。

図示の例の場合、コネクタ３が約２２０度回転させられ
ると、第６図に示すように、回転体５が度当り２５に衝
合して、コネクタの回転を規制する。

このとき・１イ″８プリング１０番ヨ・その他端１０ｂ
１を第６図に示す位置まで回動させられて蓄勢されてい
る。コイルスプリング１０の巻き上げが終了したのち、
コネクタ３への拘束力を断つと、出力歯車７は、矢印ａ
（第１図参照）と逆の向きに回転し　　　　　　　、よ
うとするが、増速歯車列の最終位置にあるウオーム軸１
８が、ストッパー片２２の係止端２２ｃで係止「 されていることにより１回転できない、（。

回転体５の回動角については、被駆動装置の設　　　　
　　［計に応じて適宜設定されてよく、係合部５ａの回
転力１°８け６Ｉ・度当り２５を一定範囲７可動　　　
　　　１、に設けることにより、３６０度以上の回動角
を得る　　　　　　　１゜（！ ′″ａ＋′ｑｉ’ｒｓａ・　　　　　　　　　　　　　
　：、。

度当り２５によって回転体５の回転が規制された　　　
　　　　ζ 後もコネクタ３が巻き上げ方向に回転させられる　　　
　　　　：と１回転体５は、係合部５ａと突部３・との
テーパー　　　　　　□、、。

−係合によって、スプリングホルダー６と共に枢　　　
　　　１゛：Ｘ。

軸８に沿って出力歯車７がわへ押し動かされて突部３ａ
との係合を外され、過荷重による破壊を免かれる。

次に、コイルスプリング１０の蓄勢力解放に伴う作用を
説明する。第２図及び第９図に示すように。

ストップ位置に置かれた操作レバー２３を第１０回に示
すように、解放位置へ揺動させる。すると、ストッパー
片２２の半抜き突起２２ｂがクリックストップ用突起１
ｇを乗り越えて、第１０図及び第１２図に示すように、
操作レバー２３を解放位置にクリックストップする。解
放位置においては、ストッパー片２２の係止端２２ｃは
、回転鉢受は台１９の係合部１９ａから離間した位置に
保持される。

第１０図に示すように、ストッパー片２２が退避すると
、歯車１３乃至ウオーム軸１８間の増速歯車列（第１図
参照）は、コイルスプリング１０の蓄勢力で回転する出
力歯車７によって、高速度で回転させられる。そして、
ウオーム軸１８が所定速度を越えると、第１０図に示す
ように、回転体２０が遠心力で拡開してその外周面が周
壁１ｅに摺接し、該軸の回転に制動を掛ける。回転体と
周壁の摺動が繰り返えされることにより、出力歯車７は
、略一定の範囲内で一定速度で回転する。

出力歯車７が矢印ａと逆向き（第５図参照）に回転する
と、係合突部７ｄがラチェット１１の折曲突部１１ａに
係合して、該ラチェット１１とこれに係合しているコネ
クタ４を同方向に回転させる。一方、出力歯車７の回転
は、半割り円筒部７ａ、５ｃを介して回転体５に伝達さ
れ、該回転体に係合しているコネクタ３をコネクタ４と
同方向に回転させる。

コネクタ３，４の回転は、図示されない人形の両腕を揺
動させることになる。人形の両腕すなわち回転するコネ
クタ３，４は、第２図に示すように１回転体５の係合部
５ａが度当り２５に係合することにより停止させられる
。

以上説明した実施例においては、回転体の回転角を規制
する度当りをケースと別体としたが、度当りはケースと
一体に形成されていてもよい。この場合、枢軸８に回転
体等を装着した組立体は、ケースに組込む前に、コイル
スプリングをプリチャージされる。また５図示の実施例
においては。

コネクタ４への出力のために、出力歯車７とラチェット
１１とにそれぞれ１８０度間隔の二つの係合用突部７ｄ
、ｌｌａを設けたが、かかる突部の設置筒数を増やせば
、コネクタ３とコネクタ４との連動性が向上する。なお
、コイルスプリングの蓄勢力を一対のコネクタへ出力し
たが、一方へのみ出力してもよいこと勿論である。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、簡単な構造で回転域を
規制したから、効率のよい安定したコイルスプリングの
蓄勢力を取り出すことができる、小型で組立て性の良い
スプリング駆動装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスプリング駆動装置の一実施例を示す
拡大平面図、第２図は同上の正断面図、第３図は同上の
要部分解斜視図、第４図は第１図中のＩＶ−ＩＶ線正正
断面図第５図は第１図中のＶ−Ｖ線圧断面図、第６図は
第１図中の矢印■方向から下ケースを破断して見た正面
図、第７図は第１図中の■−■線正線面断面図８図は第
５図中の■−■−■図、第９図は調速手段の要部を示す
背面断面図、第１０図は第９図の作用図、第１１図は調
速手段の要部を示す平断面図、第１２図は同上の作用図
である。 １・・・下ケース、３，４・・・巻上単段としてのコネ
クタ、５・・・回転体、６・・・スプリングホルダー、
７・・・出力歯車、８・・・枢軸、　１０・・・コイル
スプリ　　　　　　　１ング、１１・・・ラチーット、
１２・・・調速手段、１３・・・　　　　　　゛□スト
ッパー、２５・・・度当り。　　　　　　　　　　　　
　　　　　１↑ 丁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コイルスプリングからなる源動スプリングと、この源動
   スプリングを巻き上げる巻上手段と、上記スプリングの
   一端を係止され、その一部を不動部材に係合されたスプ
   リングホルダーと、上記スプリングホルダーと同軸上に
   配置され、上記スプリングの他端を係止されていて、上
   記スプリングによって回転駆動される出力歯車と、この
   出力歯車と同軸上において、該出力歯車と回転方向に結
   合された回転体と、この回転体の回転角を制限する規制
   手段とを具備するスプリング駆動装置。