JPH02296014A - 定トルクスプリングクラッチ - 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） 本発明は安価で極めて安定した一定のトルクで回転させ
ることのできる定トルクスプリングクラッチに関する。

（従来の技術） 定トルククラッチには種々の機構のものが知られている
が、一定トルクを精度よく得るためとなると、−船釣に
部品点数が多く、構成が複雑になる。

第８図に示すものは最も一般的なスプリングクラッチで
あり、回転軸３０上にコイルスプリング１４を巻き付け
てあり、コイルスプリング１４の巻き締め方向の回転軸
３０の回転を阻止し、逆方向には、コイルスプリング１
４が緩むことにより定トルクにての回転を許容する。

第９図はカセットテープレコーダーのリール台を示す。

キャップリール２２と速送り用の歯車２３とが、固定軸
嵌入用の回転筒２４上で圧入により一体に固定されてい
る。回転筒２４上にはテープレコーダー本体側に配設さ
れているモータからの駆動力が伝達される歯車２５が遊
嵌され、この歯車２５はスプリング２７によりフェルト
２８を介して上記の歯車２３上に圧接されている。

テープの録音時、再生時には歯車２５が一定速度で回転
され、フェルト２８、歯車２３を介してキャップリール
２２が回転し、カセットのリール上にテープが巻き取ら
れる。テープはチープレコーターのピンチローラにより
一定速度で送られてくる。したがって歯車２５は、カセ
ットのリールにテープが巻き付いていない状態からスタ
ートしてもテープにたるみができないように、カセット
のリールを一定速度以上で回転させるよう定速度で回転
される。

巻き取り負荷が、フェルト２８と両歯車２３．２５との
間の摩擦力および歯車２５とスプリング２７との間の摩
擦力を超えると、歯車２５はフェルト２８との間でスリ
ップし、これによりテープに必要以上の張力を与えず、
またテープにたるみを発生させることな（テープを巻き
取ることができる。

（発明が解決しようとする課題） 第８図に示すスプリングクラッチは、部品点数が少なく
、構造も簡単なので多くの分野に広く使用されている。

このようなスプリングクラッチでは、そのトルク特性は
コイルスプリング１４の巻き数や、回転軸の直径に対す
るコイルスプリングの巻き径（内径）などに依存する。

ところでコイルスプリングの製造に際して、その巻き径
を精度よく製造することは容易ではない。

したがってこのようなコイルスプリングを組込んだ上記
スプリングクラッチは、個々的にみたならば定トルクと
なるが、多数のスプリングクラッチ間ではそのトルク特
性を揃えることは実際上困難であり、規格から外れるも
のも多くなるという課題がある。

また第９図のリール台のようにフェルトと各部材間のス
リップの動摩擦によって定トルクを得るものにあっては
、温度、湿度の変化によってフェルトの摩擦係数が変動
するためスリップトルクが安定せず、またフェルトの寿
命により摩擦係数が変わり、スリップトルクが変化して
しまうという課題がある。またテープドライブメカの回
転部、摺動部等に注油した油がフェルトに付着して摩擦
係数が変化してしまう。

さらにスリップトルクを調整する手段がないので規格外
の不良品が多発するおそれがあり、また部品点数が多い
ので部品費も組立費も嵩むという多くの問題があり、こ
れらの解決が課題となっている。

そこで本発明は上記問題点を解決すべくなされ、その目
的とするところは、安定したトルクが得られ、゛かつ安
価な定トルクスプリングクラッチを提供するにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的による本発明に係る定トルクスプリングクラッ
チでは、回転トルクを設定するトルク設定部と巻付部と
を有するコイルスプリングを、主回転体または従回転体
のいずれか一方の軸体部に前記巻付部にて巻付けて装着
し、主回転体または従回転体の他方に、前記トルク設定
部の一端を拘束し、かつ前記巻付部の一端に主回転体お
よび／または従回転体が回転することにより、当接して
、巻付部が前記軸体部に対して緩む方向に押圧する解除
片を設けたことを特徴としている。

（作用） 主回転体または従回転体が所定方向に相対回転されると
、コイルスプリングの巻付部が軸体部に巻き付いていて
、またトルク設定部の端部が主回転体または従回転体に
拘束されているので、トルク設定部でのトルクかばね特
性に従って上昇する。

解除片が巻付部に当接すると巻付部を緩めるが、トルク
設定部のトルクよりも巻付部の締付力が勝っている間は
トルク設定部でのトルクはさらに上昇し、両者が均衡す
ると巻付部は軸体部上で滑り、以後は定トルクとなる。

トルク設定部で発生するトルクが全体としてのトルクに
大きく寄与し、巻付部でのトルクは相対的に小さ（なる
ので、巻付部の巻き径にバラツキがあったとしてもトル
クのバラツキを低くおさえることができる。

（実施例） 以下では本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳
細に説明する。

第１図は本発明原理を示す一部切欠斜視図である。

図において１０は主回転体、１１は従回転体である。

従回転体１１は軸体部１２を有するが、説明をわかりや
すくするために、軸体部１２は固定部１３に固定された
状態で示す。

軸体部１２の外周上にコイルスプリング１４が巻回され
ている。コイルスプリング１４は、軸体部１２外同上を
締め付けている巻付部Ｂと、この巻付部Ｂに引き続いて
、軸体部１２外周とは隙間があるトルク設定部Ａとより
なる連続した１つのスプリングからなる。コイルスプリ
ング１４の巻付部Ｂおよびトルク設定部Ａの端部は各々
外方に折曲されてそれぞれ保合部１５．１６に形成され
ている。

主回転体は、軸体部１２上でこれと同軸に回転するフラ
ンジ１７付きの筒体に形成されている。

主回転体１０は例えばモーター等により外部の駆動装置
により回転される。主回転体１０のフランジ１７面上に
は、主回転体１０が回転することにより、コイルスプリ
ング１４の係合部１６に当接係合する拘束片１８と、係
合部１５に当接する解除片１９が突設されている。拘束
片１８は主回転体ｌＯが図示のＤ方向に回転した際、コ
イルスプリング１４のトルク設定部Ａを巻締める方向か
ら係合部１６に当接する。一方このとき、巻付部Ｂの係
合部１５と解除片１９とは回転角αだけ離れていて、主
回転体１０がなおも同方向に約αの角だけ回転した際、
解除片１９は巻付部Ｂの軸体部１２への巻付きを緩める
方向から係合部１５に当接するよう設定されている。

次に動作を説明する。

主回転体１０がＤ方向に回転して拘束片１８が係合部１
６に当接して係合部１６を同方向に押圧する。このとき
解除片１９は係合部１５よりも回転角αだけ遅れていて
係合部１５に当接していないので、巻付部Ｂは軸体部１
２上を巻締めている状態にあるから、拘束片１８が係合
部１６を押圧するとトルク設定部Ａは巻締められる。し
たがってこの間軸体部１２に加わるトルクは第２図太線
のｏ　−ｇ間のように、コイルスプリング１４のばね特
性に従って直線的に増加する。

主回転体１０がなおも回転して、解除片１９が係合部１
５に当接すると、解除片１９は巻付部Ｂの巻締力を緩め
る方向へと保合部１５を押圧するが、巻付部Ｂの巻締力
がトルク設定部Ａにおけるトルクよりも勝っている間は
トルク設定部Ａのトルクはなおも上昇しくｇ−ｂ間）、
両者が均衡した位置（０点）で巻付部Ｂは軸体部１２上
で滑り始め、以後は定トルクとなる。

解除片１９が係合部１５に当接した以後のトルク上昇曲
線は、第８図に示すスプリングクラッチのトルク上昇曲
線（第２図上細線で示す）とほぼ同じ曲線になる。

第２図から明らかなように、本実施例では、−定トルク
に達するまでのトルク上昇が、トルク設定部Ａのトルク
上昇に負う所が大きいことが理解される。

第８図に示す従来例では、本実施例における巻付部のみ
のトルク特性に依存しているために、コイルスプリング
１４の巻き径の精度が劣る場合に（すなわち巻締力が変
動する）、これがトルク特性に直接に影響し、一定した
トルクが得られなかった。

この点本実施例では、巻付部Ｂの巻き径の精度が悪くと
も、前記したように巻付部Ｂのトルク特性への寄与は比
較的小さ（、したがってトルクのバラツキが小さくなる
。

また第２図における、ｇ点とｂ点とが接近するようなス
プリング特性を有するコイルスプリングを用いれば、巻
付部Ｂの影響がさらに小さくなるので、さらにトルクの
バラツキを小さくすることができる。このことは巻付部
Ｂの初期の巻締力が小さいものを使用することを意味す
るが、拘束片１８が係合部１６に当接してトルク設定部
Ａを巻き締めれば、この巻締力は次第に巻付部Ｂへも及
んで巻付部Ｂの巻締力を増大させる傾向になるので、こ
の段階で巻付部Ｂが軸体部１２上で滑ってしまうおそれ
は少なく、そして解除片１９が係合部１５に当接した以
後は、もともと巻付部Ｂの締付力は大きくないのだから
、はとんど直ちに巻付部Ｂを緩めることができ、もって
巻付部Ｂの影響を少なくできる。

なお第１図において主回転体１０をＤ方向とは逆方向に
回転させた場合には、一定回転ののち、解除片１９が保
合部１５に上記とは逆方向から当接して巻付部Ｂをさら
に巻き締めるので、主回転体１０の回転は停止される。

上記では軸体部１２を固定して説明したが、軸体部１２
も第１図のＥ方向、すなわち主回転体１０の回転とは逆
方向に回転させても同様の効果が得られることが理解さ
れよう。

また上記では主回転体１０が外部モータ等により駆動さ
れるようにしたが、従回転体１１側の軸体部１２を外部
駆動装置により回転させるようにしてもよいことはもち
ろんである。

上記のように、トルク設定部Ａで発生するトルクが全体
のトルク特性に大きく寄与する。したがって、拘束片１
日と解除片１９との間隔（回転角）を種々に設定すれば
トルク調節をすることができる。そのためには第１図に
破線で示すように、拘束片１日を所定の間隔をあけて複
数設けておけばよい。

なお、係合部１６は拘束片１８、すなわち主回転体１０
側に固定しておいてもよい。

本発明において「拘束」とは、上記の固定、あるいは当
接の両者を含む概念で用いている。

また上記実施例では、トルクが零から、回転角に応じて
トルクが上昇していき、回転角Ｃの点で初めて設定され
たトルクに到達するようにしたが、用途によってはでき
るだけ少ない回転角で設定トルクにしたいという場合も
ある。このような場合コイルスプリング１４のばね定数
を大きくすることで設定トルクに達するまでの回転角を
小さくすることも可能であるが、クラッチを構成する部
品の寸法精度に設定トルクが影響されやすくなるので好
ましくない。

そこで第３図に示すように、拘束片１８と解除片１９と
を比較的接近させて（回転角を小さく）設けておき、ま
た保合部１５のストッパ２０を解除片１９と接近させて
設けておき、コイルスプリング１４を、拘束片１８とス
トッパ２０との間に、トルク設定部Ａをあらかじめ設定
トルク直前まで巻き締めた状態でセットしておくとよい
。このようにすることで、第２図の破線で示すように、
主動体１０を回転させると同時にトルクが点りから上昇
し始め、点すで設定トルクに到達し、少ない回転角で定
トルクとなる。なおこの場合主回転体１０を逆回転させ
ると、直ちにストッパ２０が係合部１５に当接して逆転
が阻止されるので、第８図の従来のスプリングクラッチ
の有する逆転防止機能も併せもつことになる。

上記実施例では、コイルスプリング１４を、そのトルク
設定部Ａの径が巻付部Ｂの径よりも大きくなるように設
定したが、第４図に示すように、トノ１り設定部Ａと巻
付部Ｂとは同径になるようにし、トルク設定部Ａに対応
する部位の軸体部１２の径を小径にしてトルク設定部Ａ
と隙間を生じさせてもよい。

また第５図に示すように、軸体部１２を筒状に形成して
、コイルスプリング１４の巻付部Ｂを大径に、トルク設
定部Ａを小径にして筒内に挿入してもよい。この場合係
合部１５．１６は筒内力に向って折曲するなどして図示
しない主回転体の拘束片、解除片に当接しうるようにす
る。なお本実施例では拘束片はトルク設定部Ａのスプリ
ング部位を、前記実施例とは逆方向、すなわち拡径方向
に作用させてトルクを発生させ、また解除片は巻付部Ｂ
を縮径方向に作用させるものである。

第６図、第７図はカセットテープレコーダーのリール台
に本発明を応用した実施例を示す。

キャップリール２２と速送り用の歯車２３とが固定軸嵌
入用の回転筒２４上で圧入により一体に固定されている
。キャップリール２２が従回転体となることは言うまで
もない。

２５はテープレコーダー本体側に配設されているモータ
からの駆動力が伝達される歯車であり、中央部に立設さ
れている筒体２６が、回転筒２４外壁とキャップリール
２２基部内壁との間に形成されている空隙内に摺合され
ることによって回転筒２４上で回転しうるようになって
いる。

回転筒２４上には前記のコイルスプリング１４がその巻
付部Ｂにて装着され、巻付部Ｂの係合部１５が筒体２６
端面に形成された解除片１９に、またトルク設定部Ａの
係合部１６が筒体２６内壁面に形成した複数の拘束片１
８に当接しうるようになっている（第７図）。

したがって、録音時、再生時に、図示しないテープレコ
ーダー本体に配設されたモータによって歯車２５が回転
されると、拘束片１８、保合部１６、コイルスプリング
１４を介してキャップリール２２が回転され、カセット
のリールが回転されてリール上にテープが巻き取られる
。ここにおいて前記したようにキャップリール２２は定
トルクで回転され、テープに一定の張力を付与しつつテ
ープを巻き取るのである。

トルク設定部へのトルク調節は、保合部１６が当接する
拘束片１８を任意の位置のものに選定することによって
容易に行なえる。この場合、図示しないが、拘束片１８
に対応する歯車２３０部位に透孔を設けておけば、リー
ル台に組み付けた後においても、透孔を通じて係合部１
６を任意の拘束片１８に掛は変えることができて好都合
である。

また第７図に破線で示すように筒体２６端面に解除片１
９と近接してストッパ２０を設けて、解除片１９とスト
ッパ２０との間に係合部１５を入れ、トルク設定部Ａを
縮径状態で所定の拘束片１８に保合部１６を掛けること
で、小さい回転角で定トルクを得ることができる。

上記ではカセットテープレコーダーのリール台を例示し
たが、テープ、紐、線材等を巻き取る種々の巻き取り装
置の、巻き取り動力源と巻き取りリールの動力伝達系の
間に上記の定トルククラッチを配置することができる。

以上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発
明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るの
はもちろんのことである。

（発明の効果） 以上のように本発明によるときは、コイルスプリングの
巻き径に多少バラツキがあっても、全体としてのトルク
はトルク設定部でのトルクに負う所が大きいので、トル
ク特性の揃ったスプリングクラッチを提供しうる。

また各部品精度をそれ程気にしなくともよいので、量産
に有利で、コストの低減化も図れる。

さらに、従来のリール台では部品点数が５点であったが
、本発明を応用したリール台では４点となり、コスト低
減が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す一部切欠斜視図、第２図は
そのトルク曲線図を示す。 第３図は他の実施例を示す説明図、第４図、第５図もそ
れぞれ他の実施例を示す説明図である。 第６図は本発明をリール台に応用した実施例を示す断面
図、第７図はその要部を示す組立図である。 第８図は従来のスプリングクラッチの原理を示す斜視図
、第９図は従来のリール台の断面図を示す。 １２　・ グ、 束片、 ２３゜ Ｂ・・ ・・・回転体、　　１１・・・従回転体、・・軸体部、
　　１４・・・コイルスプリン１５．１６・・・係合部
、　１８・・・拘２２・・・キャップリール、 ２５・・・歯車、　Ａ・・・トルク設定部、・巻付部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転トルクを設定するトルク設定部と巻付部とを有
   するコイルスプリングを、主回転体または従回転体のい
   ずれか一方の軸体部に前記巻付部にて巻付けて装着し、
   主回転体または従回転体の他方に、前記トルク設定部の
   一端を拘束し、かつ前記巻付部の一端に主回転体および
   ／または従回転体が回転することにより、当接して、巻
   付部が前記軸体部に対して緩む方向に押圧する解除片を
   設けたことを特徴とする定トルクスプリングクラッチ。 ２、テープ、紐、線材等をリールに巻き取る巻き取り装
   置において、巻き取り動力源と巻き取りリールの動力伝
   達系の間に請求項１記載の定トルクスプリングクラッチ
   を構成したことを特徴とする巻き取り装置。