JPH0257230B2 - - Google Patents

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、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、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、回転体等を配置し、スプリングホルダーの
一部をケース等の不動部材に係合させるようにし
た。

（作用） 巻上手段によつて、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プ
リングをある程度蓄勢した状態に置いて、スプリ
ングの解放方向の回転体の回転域を規制して、バ
イアスチヤージしておく。この状態から巻上手段
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を詳細
に説明する。

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
連結するものであつて、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。従つて、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。回転体５は、上記突部３
ａ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の枢軸８に沿つて延びた半
割り円筒部５ｃとからなつている。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、渦負荷時に両者の係数が外れるようになつ
ている。そして、この仰斜面は巻上げ側の方が急
斜面にしてある。換言すると、回転体５とコネク
タ３との間には、トルクリミツタが配置されてい
ることになる。

スプリングホルダー６は、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
１ａ（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６ｃ，６ｃ，６ｃがそれぞ
れ形成している。

出力歯車７の一つの面には、枢軸８に沿つて延
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
７ｃ，７ｃ，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。従つて、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
らなるラチエツト１１が嵌合されている。出力歯
車に対向するラチエツト１１の面には、180度の
位相で一対の折曲突部１１ａ，１１ａ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。ラチエツト１
１と係合突部７ｄでトルクリミツタを構成してい
て、過負荷時には、ラチエツト１１が弾性変形さ
せられるようになつている。ラチエツト１１の切
欠部１１ｂ，１１ｂ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に噛み合つている。調速手段１２は、第１
図、第２図に示すように、歯車１３、この歯車と
ラチエツト機構を介して結合された歯車１４、こ
の歯車１４に噛み合つた歯車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１
８、ウオーム軸に受け台１９を介して固着された
制動用回転体２０及びストツパー２１とからなつ
ている。歯車１３は、下ケース１の軸受溝１ｂと
突堤１ｃの軸受溝１ｄに落とし込まれた歯車１４
の軸１４ａに回転自在に装着されている。歯車１
３に形成され拡開習性を与えられた複数本の腕１
３ａは、歯車１４の内周壁に形成されたラチエツ
ト歯１４ｂに噛み合つていて、スプリングの巻き
上げ時には自由に回転し、蓄勢力解放時には歯車
１４と一体的に回転する。歯車１５とウオーム歯
車１６は、下ケース１の軸受溝１ｈ，１ｈに落と
し込まれている。ウオーム軸１８はその下端ホゾ
部１８ａを下ケース１の底部に形成された孔１ｉ
に落とし込まれている。歯車１３からウオーム１
７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、受け台１９に圧入され
ていて、複数のアーム部とウエイト部を有し、ウ
オーム軸の高速回転に連れてウエイト部が拡開し
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。

ストツパー２１は、ウオーム軸１８に固定され
た回転体受け台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
なるストツパー片２２と、このストツパー片の基
端２２ａを固着されていて、下ケース１の軸受溝
１ｊ，１ｊで揺動自在に支持された操作レバーと
からなつている。操作レバー２３は上ケースに２
４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
にあつても孔２４ａを塞ぐためのカバー２３ａが
形成されている。ストツパー片２２の基端部２２
ａの、下ケース１の側壁１ｆ（第１１図参照）に
近接する側縁２２ｄは、側壁に沿つて折り曲げら
れていて、その先端に半抜き突起２２ｂを形成さ
れている。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
えるクリツクストツプ用突起１ｇが形成されてい
る。ストツパー片２２は、操作レバー２３の揺動
に応じて、第２図、第９図に示すストツプ位置
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１ｋ，１ｋとピン１ｍ，１
ｍ，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。次に、コイルスプリング１
０の一端１０を係止部６ｂに係止すると共に、他
端１０ｂ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、回転体
５と出力歯車７のそれぞれの半割り円筒部５ｃ，
７ａがコイルスプリング９を囲繞する。次いで、
折曲突部１１ａを出力歯車の凹部に向けてラチエ
ツト１１を出力歯車７のボス部７ｅに嵌合したの
ち、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３，４、回
転体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、これらを下コイルスプリング１の軸受溝２，
２に落とし込む。すると、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
の弾力によつ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、回転体５の
ボス部５ｂの内側端面と半割円筒部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６
ａ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，１ｈに落と
し込む。次いで、ストツパー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２４ａから突出させると共にウオーム軸１８
の上端ホゾ部１８ｂをテーパー状開口を有する軸
受穴２４ｄに嵌合させて、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図に示すストツプ
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１
０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、バイアスチヤージについては、
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
合しているラチエツト１１が同方向に回転させら
れ、その折曲突部１１ａ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２５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、度当り２５を上ケース２４の貫通孔２４bc
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、
ラチエツト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７
ａ，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
アスチヤージの度合は、当該スプリングの特性に
よつて適宜決められ、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、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はそのストツパー片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、ストツパー片２２の半抜
き突部２２ｂは、第２図においてクリツクストツ
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をストツプ位置に保
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、これに噛み合つている。歯車１３が回転
するが、該歯車１３の回転は、歯車１３と歯車１
４とで構成されるラチエツ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、コイルスプリング１０は、その他
端１０ｂ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、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１８が、ストツパー片２２の
係止端２２ｃで係止されていることにより、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
転方向における幅や、度当り２５を一定範囲で可
動に設けることにより、360度以上の回動角を得
ることも可能である。

度当り２５によつて回転体５の回転が規制され
た後もコネクタ３が巻き上げ方向に回転させられ
ると、回転体５は、係合部５ａと突部３ａとのテ
ーパー係合によつて、スプリングホルダー６と共
に枢軸８に沿つて出力歯車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
を免がれる。

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、ストツプ位置に置かれた操作レバー２３を第
１０図に示すように、解放位置で移動させる。す
ると、ストツパー片２２の半抜き突起２２ｂがク
リツクストツプ用突起１ｇ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
解放位置にクリツクストツプする。解放位置にお
いては、ストツパー片２２の係止端２２ｃは、回
転体受け台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、ストツパー片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によつて、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がラチエツト１１の折
曲突部１１ａに係合し、該ラチエツト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７
ａ，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、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
ヤージされる。また、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
エツト１１とにそれぞれ180度間隔の二つの係合
用突部７ｄ，１１ａを設けたが、かかる突部の設
置箇数を増やせば、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。また、回転体５
と出力歯車７との係合は、実施例に限らず軸方向
変位が可能で回転は一体的となる構成であれば良
い。また、出力歯車７のコネクタ側凹部内で係合
突部４ａと当る位置に係合突起７ｄを設ければラ
チエツト１１が省略できる。

（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−線正断面図、第５図は第１図中の−
線正断面図、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−線正断面図、第８図は第５図中の
−断面図、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……巻上手段としての
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
イルスプリング、１１……ラチエツト、１２……
調速手段、１３……ストツパー、２５……度当
り。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   リングによつ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。