(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に記載されたように巻取装置を靴のソール内に収容する場合、ソールの面内方向においては収容部の寸法を確保しやすいものの面直方向においては収容部の寸法を確保することが困難であった。また、ソールの厚さは、靴の用途やデザインによって制約を受けるため、巻取装置を設けることができない場合があった。このため、巻取装置の薄型化が望まれていた。
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載された巻取装置では、モータの軸方向がソールの面内方向に向けられており、装置全体を薄型化しようとした場合、モータの径を小さくする必要があり、モータの出力が低下してしまう。
【0006】
また、コードの巻き取り後にモータへの電力供給を停止しても、靴紐が緩まないようにする必要がある。特許文献1に記載された巻取装置では、巻取輪の軸方向とモータの軸方向とが直交し、減速部材を介して駆動力が伝達されるため、巻取輪に外力が加わっても回転しにくくなっている。従って、装置全体の薄型化のためにモータの軸方向を変更してしまうと、回転防止の機能が失われてしまう可能性がある。
【0007】
このように、巻取装置の薄型化と長尺部材の緩みの抑制とを両立することは困難であった。また、長尺部材を巻き取る巻取装置を靴以外に設ける場合であっても、巻取装置の薄型化と長尺部材の緩みの抑制との両立が求められることがある。
【0008】
本発明の目的は、装置全体を薄型化しつつ長尺部材の緩みを抑制することができる巻取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の巻取装置は、長尺部材を巻き取る巻取装置であって、所定平面に沿って扁平状に延びる扁平モータと、正方向に回転することで前記長尺部材が巻き付けられる巻取部材と、前記扁平モータと前記巻き取り部材との間に設けられる減速機構と、外力によって前記巻取部材が少なくとも逆方向に回転することを規制する逆転防止機構と、を備え、前記巻取部材および前記減速機構は、前記所定平面に沿って扁平に形成されるとともに、前記扁平モータの出力軸と同軸上、又は、異なる位置で平行に設けられた回転軸を有することを特徴とする。
【0010】
以上のような本発明によれば、モータとして扁平モータが用いられ、巻取部材および減速機構が、扁平モータと同様に所定平面に沿って扁平に形成されることで、装置全体を扁平に構成し、薄型化することができる。また、外力による巻取部材の少なくとも逆方向への回転を規制する逆転防止機構が設けられていることで、巻取部材と扁平モータとが互いに同軸上または平行に設けられた回転軸を有していても、長尺部材の緩みを抑制することができる。
【0011】
この際、本発明の巻取装置では、前記減速機構は、太陽歯車と、遊星歯車と、固定内歯車と、出力内歯車と、を有する遊星歯車機構であって、前記逆転防止機構としても機能することが好ましい。このような構成によれば、逆転防止機構としても機能する遊星歯車機構を減速機構として用いることにより、減速機構と逆転防止機構とを別体に設ける構成と比較して、装置全体を簡略化することができる。尚、このような遊星歯車機構として、固定内歯車と出力内歯車との歯数が異なるようにしたもの(いわゆる不思議遊星歯車機構)を用いてもよいし、遊星歯車のうち固定内歯車に噛み合う部分と出力内歯車に噛み合う部分とで歯数が異なるようにしたものを用いてもよい。また、このような遊星歯車機構は、外力によって巻取部材を回転させようとした場合、逆方向だけでなく正方向の回転も規制し、長尺部材が締まりすぎてしまうことも抑制することができる。
【0012】
また、本発明の巻取装置では、前記扁平モータは、前記出力軸と、ティース部およびマグネットと、の間に、前記遊星歯車、前記固定内歯車および前記出力内歯車を収容する収容部を有し、前記太陽歯車が、前記出力軸に設けられることが好ましい。このような構成によれば、扁平モータの収容部に、遊星歯車機構の太陽歯車、遊星歯車、固定内歯車および出力内歯車が収容されることで、扁平モータのコイルおよびマグネットを大径化して高出力化した場合に、出力軸とコイルおよびマグネットとの間のスペースを有効利用し、省スペース化することができる。また、太陽歯車が扁平モータの出力軸と同軸上に配置されることで、扁平モータから遊星歯車機構に駆動力を伝達するための伝達部材を設ける必要がなく、構成を簡略化することができる。
【0013】
また、本発明の巻取装置では、前記逆転防止機構は、前記所定平面に沿って扁平に形成されるとともに、その回転軸が前記巻取部材の回転軸と同軸上に設けられ、前記巻取部材の回転軸および前記逆転防止機構の回転軸は、前記出力軸と異なる位置で平行に延びていてもよい。このような構成によれば、扁平な逆転防止機構を用いることで、装置全体を薄型化することができる。また、巻取部材および逆転防止機構の回転軸が扁平モータの出力軸と異なる位置で平行に延びることで、所定平面に沿って扁平モータと巻取部材および逆転防止機構とを並べて配置することができ、これらを全て同軸上に配置する構成と比較して、装置全体を薄型化しやすい。
【発明の効果】
【0014】
本発明の巻取装置によれば、モータとして扁平モータが用いられるとともに、巻取部材および減速機構が扁平に形成され、逆転防止機構が設けられることで、装置全体を薄型化しつつ長尺部材の緩みを抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。尚、第2実施形態においては、第1実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材及び同様な機能を有する構成部材には、第1実施形態と同じ符号を付すとともに説明を省略する。
【0017】
[第1実施形態]
第1実施形態の巻取装置1Aは、
図1〜3に示すように、扁平モータ2と、巻取部材としてのスプール3と、減速機構としての不思議遊星歯車機構4と、ベース部5と、を備え、例えば靴底に内蔵され、靴紐または靴紐に接続された紐状の部材を長尺部材として、この長尺部材を巻き取るように構成されている。尚、本実施形態では、扁平モータ2の軸方向をZ方向とし、Z方向に略直交する2方向をそれぞれX方向およびY方向とする。また、Z方向における上下は
図1を基準とする。
【0018】
扁平モータ2は、ステータ21と、ロータ22と、を有して全体がXY平面に沿って扁平状に延び、円盤状に形成されている。ステータ21は、円環状に形成され、ベース部5の後述する筒状部522の外周面に回転不能に固定される。ステータ21は、円周方向に並べられた複数(本実施形態の例では12カ所)のティース部211を有する。ティース部211にはコイル線が巻き回されてることによってコイルが形成されている。このコイルは図示しない電源に接続されている。
【0019】
ロータ22は、上方側を向いて開口した有底円筒状に形成され、底面の略中心から筒と同じ側に突出した出力軸221と、筒に設けられた複数のマグネット222と、を有する。マグネット222は、円周方向に沿って複数(本実施形態の例では16個)並べられている。出力軸221の先端は、ベース部5の後述するベースフレーム52に回転可能に支持される。
【0020】
ステータ21は、ティース部211がマグネット222と対向するように、ロータ22の筒の内側に収容される。ロータ22の筒の内側に収容されたステータ21の内周面は、出力軸221に対して離隔しており、出力軸221と、ティース部211およびマグネット222と、の間には空間(収容部23)が形成される。
【0021】
スプール3は、XY平面に沿った扁平な円盤状に形成されるとともに、その外周に溝部31が形成され、正方向に回転することで溝部31に長尺部材が巻き付けられる。スプール3は、その下面が不思議遊星歯車機構4の後述する出力内歯車44に固定され、出力内歯車44とともに回転する。このとき、スプール3の回転軸は、Z方向に沿うとともに、出力内歯車44の回転軸と同軸上に設けられている。また、スプール3は、溝部31が露出するように、その下側半分がベースフレーム52の後述する収容溝521Aに収容されている。
【0022】
不思議遊星歯車機構4は、太陽歯車41と、遊星歯車ユニット42と、固定内歯車43と、出力内歯車44と、を有し、全体がXY平面に沿った円盤状に形成されている。
【0023】
太陽歯車41は、扁平モータ2の出力軸221に設けられている。扁平モータ2のロータ22が回転することにより、これに伴って太陽歯車41も回転する。
【0024】
遊星歯車ユニット42は、太陽歯車41の周囲に配置される複数(本実施形態では3つ)の遊星歯車421と、遊星歯車421をそれぞれ自転可能に支持するケース部422と、を有する。遊星歯車421は、太陽歯車41、固定内歯車43および出力内歯車44に噛み合っている。
【0025】
固定内歯車43は、遊星歯車ユニット42が載置される底部431と、内周面に歯車が形成された筒部432と、を有して上方側を向いて開口した有底筒状に形成されている。底部431には、出力軸221および太陽歯車41が挿通される。また、筒部432の上端縁がベース部5の後述する筒状部522に固定されることで、固定内歯車43はベース部5に対して回動不能となっている。固定内歯車43には遊星歯車ユニット42のうち下側略半分が収容され、筒部432の歯車は、遊星歯車421のうち下側部分と噛み合う。
【0026】
出力内歯車44は、固定内歯車43の底部431と対向する底部441と、内周面に歯車が形成された筒部442と、を有して下方側を向いて開口した有底筒状に形成されている。底部441の上面(筒部442と反対側)からは、扁平モータ2の出力軸221と同軸上に設けられた出力軸部443が突出し、スプール3に固定される。出力内歯車44には遊星歯車ユニット42のうち上側略半分が収容され、筒部442の歯車は、遊星歯車421のうち上側部分と噛み合う。出力内歯車44は、ベース部5に対して回転可能に設けられている。
【0027】
固定内歯車43の歯数と出力内歯車44の歯数とは互いに異なっている。また、遊星歯車421は、軸方向全体に亘って一定の歯数を有している。従って、遊星歯車421と固定内歯車43とのギア比が、遊星歯車421と出力内歯車44とのギア比と異なっている。
【0028】
このような不思議遊星歯車機構4は、巻取装置1Aが組み立てられた際に、扁平モータ2の収容部23に収容される。即ち、太陽歯車41と、遊星歯車ユニット42と、固定内歯車43および出力内歯車44とが、この順で径方向に並ぶとともに、出力軸221とティース部211およびマグネット222との間に配置され、収容部23に収容される。
【0029】
ベース部5は、基板51とベースフレーム52を有する。基板51は、円環状の基板本体511と、基板本体511から外周側に突出した被支持部512とを有する。被支持部512は、巻取装置1Aの固定対象に支持される。
【0030】
ベースフレーム52は、基板本体511の上面側に重ねられる板状部521と、板状部521から下方側に突出して基板本体511の内側に挿通される筒状部522と、を有する。板状部521の上面には、スプール3を回転可能に収容する収容溝521Aが形成されている。筒状部522の内側には、遊星歯車ユニット42および出力内歯車44が収容される。
【0031】
以上のような巻取装置1Aは、以下のように動作する。扁平モータ2のティース部211に巻き回されているコイルに電力が供給されることにより、電磁作用によってロータ22が回転し、出力軸221とともに太陽歯車41が回転する。これにより、遊星歯車421が太陽歯車41の周囲を公転しつつ、自転する。このとき、遊星歯車421に噛み合った出力内歯車44がZ方向を軸方向として出力軸部443を中心に回転する。出力内歯車44の回転速度は、固定内歯車43の歯数と出力内歯車44の歯数との関係によって決まる。出力内歯車44が回転することにより、スプール3も回転し、長尺部材が巻き取られる。
【0032】
このような不思議遊星歯車機構4は、入力側の回転軸として太陽歯車41の回転軸(扁平モータ2の出力軸221)を有するとともに、出力側の回転軸として出力内歯車44の出力軸部443を有し、これらはいずれも扁平モータ2の出力軸221と同軸上に設けられている。また、出力内歯車44の出力軸部443に固定されたスプール3も扁平モータ2の出力軸221と同軸上に設けられている。
【0033】
出力内歯車44に固定されたスプール3を、扁平モータ2側からではなく外力によって回転させようとした場合、セルフロックが生じてスプール3の回転が規制される。即ち、不思議遊星歯車機構4が逆転防止機構として機能する。このとき、スプール3が回転するためには、扁平モータ2側から回転させる場合と同様に、遊星歯車421が公転と自転をしなければならないが、遊星歯車421が本来とは逆の回転方向に自転しようとする状態となりセルフロックが生じている。尚、外力によってスプール3を正方向に回転させようとした場合、及び、逆方向に回転させようとした場合のいずれにおいても、スプール3の回転は規制される。また、扁平モータ2をいずれの方向に回転させた場合であっても、スプール3は回転する。
【0034】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、モータとして扁平モータ2が用いられ、スプール3および不思議遊星歯車機構4が、扁平モータ2と同様にXY平面に沿って扁平に形成されることで、装置全体を扁平に構成し、薄型化することができる。また、不思議遊星歯車機構4によって、外力によるスプール3の逆方向の回転が防止されることで、長尺部材の緩みを抑制することができる。また、外力によるスプール3の正方向の回転が防止されることで、長尺部材が締まりすぎることを抑制することができる。
【0035】
また、減速機構としての不思議遊星歯車機構4が逆転防止機構としても機能することで、減速機構と逆転防止機構とを別体に設ける構成と比較して、装置全体を簡略化することができる。
【0036】
また、扁平モータ2の収容部23に、不思議遊星歯車機構4の遊星歯車ユニット42と固定内歯車43と出力内歯車44とが収容されることで、コイルのあるティース部211を含むステータ21およびマグネット222を含むロータ22を大径化して、扁平モータ2を高出力化するとともに、出力軸221とステータ21の内側とのスペースを有効利用し、省スペース化することができる。また、太陽歯車41が扁平モータ2の出力軸221に設けられることで、扁平モータ2から不思議遊星歯車機構4に駆動力を伝達するための伝達部材を設ける必要がなく、構成を簡略化することができる。
【0037】
[第2実施形態]
第2実施形態の巻取装置1Bは、
図4、5に示すように、扁平モータ2Bと、巻取部材としてのスプール3Bと、減速機構としての歯車列6と、逆転防止機構としてのセルフロック機構7と、フレーム8と、を備える。
【0038】
扁平モータ2Bは、全体がXY平面に沿って扁平状に延びることにより円盤状に形成され、出力軸24を下方側に向け、フレーム8に収容される。出力軸24には、出力歯車241が設けられている。
【0039】
スプール3Bは、全体がXY平面に沿った円盤状に形成され、その下面がセルフロック機構7の後述するブレーキ出力部材73に固定されている。
【0040】
歯車列6は、それぞれXY平面に沿った第1歯車61と第2歯車62とで構成されることで、全体がXY平面に沿って扁平に形成されるとともに、フレーム8に収容される。第1歯車61および第2歯車62の回転軸は、それぞれZ方向に沿うとともに、扁平モータ2Bの出力軸24とは異なる位置に配されている。第1歯車61は、扁平モータ2Bの出力歯車241と噛み合う大径歯車部611と、第2歯車62と噛み合う小径歯車部612と、を有する。第2歯車62は、第1歯車61の小径歯車部612と噛み合う大径歯車部621と、セルフロック機構7の後述するブレーキ入力歯車71と噛み合う小径歯車部622と、を有する。即ち、歯車列6は、扁平モータ2Bの回転を適宜な比率で減速し、セルフロック機構7に伝達する。
【0041】
セルフロック機構7は、
図6にも示すように、ブレーキ入力歯車71と、複数(本実施形態では6つ)のローラ72と、ブレーキ出力部材73と、ブレーキハウジング74と、を有して全体がXY平面に沿って扁平に形成され、フレーム8に収容される。
【0042】
ブレーキ入力歯車71は、円盤状の歯車本体711と、歯車本体711の上面から突出した複数(本実施形態では3つ)の動力伝達突起712と、歯車本体711の上面の中央部から突出した支持突起713と、を有する。動力伝達突起712は、Z方向視台形状に形成され、3つがそれぞれ略等間隔で円周方向に並んでいる。
【0043】
ローラ72は、Z方向に延びる円柱状に形成され、動力伝達突起712同士の間に配置される。本実施形態では、2つのローラ72が動力伝達突起712同士の間に配置される。
【0044】
ブレーキ出力部材73は、ブレーキ入力歯車71の歯車本体711に載置される動力被伝達部731と、動力被伝達部731の上面から突出した出力軸部732と、を有する。動力被伝達部731は、複数(本実施形態では3)の伝達凹部731Aと、複数(本実施形態では3)の取付凹部731Bと、を有し、円柱の外周面が切り欠かれた形状となっている。動力被伝達部731の下面には、支持突起713が挿入される凹部が形成されており、ブレーキ出力部材73がブレーキ入力歯車71に支持される。伝達凹部731Aには、ブレーキ入力歯車71の動力伝達突起712が位置づけられるようになっている。取付凹部731Bには、略Y字状に折り曲げられた板バネ75のY字下端部が取り付けられる。
【0045】
出力軸部732は、Z方向に沿って延び、ブレーキハウジング74の後述する蓋部741を貫通し、スプール3Bの下面に固定される。従って、ブレーキ出力部材73が回転することでスプール3Bも回転する。
【0046】
ブレーキハウジング74は、XY平面に沿った板状の蓋部741と、蓋部の下面から突出した円筒状の筒部742と、を有する。筒部742の内側には、動力伝達突起712と、ローラ72と、ブレーキ出力部材73と、が収容される。
【0047】
このようなセルフロック機構7の各部の寸法および位置関係について説明する。動力被伝達部731の外周面(凹部が形成されていない部分)と筒部742の内周面との間には間隔が形成されており、この間隔にローラ72が配置される。動力被伝達部731の外周面と筒部742の内周面との間隔は、取付凹部731Bの近傍で最大(L1)となるとともに伝達凹部731Aの近傍で最小(L2)となるように、徐々に狭くなるくさび状に形成されている。板バネ75は、動力被伝達部731の外周面から筒部742の内周面に向かって、径方向に対して傾斜して延びることで、動力被伝達部731の外周面との間にローラ72を挟み込み、ローラ72を伝達凹部731A側に付勢する。動力被伝達部731の外周面と筒部742の内周面との両方に当接するようにローラ72が位置づけられた際、ローラ72の外周面の一部は、動力伝達突起712に当接可能なように伝達凹部731A側に突出する。
【0048】
セルフロック機構7において、ブレーキ出力部材73を外力によって回転させようとした場合、くさび状の間隔に位置づけられたローラ72は、板バネ75の付勢力によって間隔が最も狭い位置に位置づけられ、動力被伝達部731の外周面と筒部742の内周面との両方に当接することにより、ブレーキ出力部材73の回転が規制される。一方、ブレーキ入力歯車71を回転させようとした場合、動力伝達突起712がローラ72に当接することにより、ローラ72が取付凹部731B側に移動し、動力被伝達部731の外周面と筒部742の内周面とのうち少なくとも一方と当接しなくなり、ブレーキが解除される。このような状態で動力伝達突起712が動力被伝達部731に当接することにより、ブレーキ出力部材73に回転が伝達される。
【0049】
セルフロック機構7においては、ブレーキ入力歯車71側から回転が入力された場合には、いずれの方向の回転も許容される。一方、ブレーキ出力部材73側から回転が入力された場合には、いずれの方向の回転も規制される。即ち、ブレーキ出力部材73に固定されたスプール3Bを外力によって回転させようとした場合、いずれの方向の回転も規制される。
【0050】
セルフロック機構7は、入力側の回転軸としてブレーキ入力歯車71の回転軸(支持突起713)を有するとともに、出力側の回転軸としてブレーキ出力部材73の出力軸部732を有し、これらはいずれもZ方向に延びてスプール3の回転軸と同軸上に設けられている。また、セルフロック機構7の回転軸およびスプール3Bの回転軸は、扁平モータ2の出力軸24と異なる位置で平行に延びている。
【0051】
フレーム8は、直方体状に形成されるとともに、その上面側に、扁平モータ2Bを収容する第1収容凹部81と、セルフロック機構7を収容する第2収容凹部82と、が形成されるとともに、その下面側に、歯車列6を収容する第3収容凹部が形成されている。
【0052】
このような本実施形態によれば、前記第1実施形態と同様に、装置全体を扁平に構成して薄型化するとともに、長尺部材の緩みを抑制することができる。
【0053】
さらに、扁平なセルフロック機構7を用いることで、装置全体を薄型化することができる。また、スプール3Bおよびセルフロック機構7の回転軸が扁平モータ2の出力軸24と異なる位置で平行に延びることで、XY平面に沿って扁平モータ2とスプール3Bおよびセルフロック機構7とを並べて配置することができ、これらを全て同軸上に配置する構成と比較して、装置全体を薄型化しやすい。
【0054】
なお、本発明は、前記第1実施形態および前記第2実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
【0055】
例えば、前記第1実施形態および前記第2実施形態では、外力によって巻取部材が少なくとも逆方向に回転することを規制する機構として、不思議遊星歯車機構4およびセルフロック機構7を例示したが、同様の機能を有する他の公知の逆転防止機構を適用可能である。
【0056】
また、不思議遊星歯車機構4およびセルフロック機構7は、入力側からの回転であればいずれの方向の回転も許容し、出力側の回転であればいずれの方向の回転も規制するものとしたが、逆転防止機構は、巻取部材が外力によって少なくとも逆方向に回転することを規制するものであればよい。即ち、逆転防止機構は、ラチェット機構のように、入力側からの一方向の回転のみが伝達されて他方向の回転が伝達されず、出力側からの一方向の回転を許容するとともに他方向の回転を規制するものであってもよい。
【0057】
また、前記第1実施形態では、巻取装置1Aが靴底に設けられるものとしたが、巻取装置は適宜な長尺部材を巻き取るものであればよく、他の対象に設けられてもよい。例えば、磁気テープ等の帯状の記録媒体を長尺部材として、この長尺部材を巻き取るように、巻取装置を記録媒体の記録装置や再生装置に設けてもよい。
【0058】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。