JP2004321584A - ラチェット用ハウジングとその製法 - Google Patents

Abstract

【課題】座いすを長期間に渡り繰り返し使用しても、ギヤ体及び係止部材を枢着する２本の軸が挿入される孔部が変形しにくく間隔ピッチが広がらないラチェット用ハウジングを提供することを目的とする。
【解決手段】側壁部１５の一面１５ａに、貫孔７の軸心方向寸法Ｈ_７ を増大するための短円筒部３を突出状に一体形成する。さらに、該短円筒部３の端面３ａは切削加工を省略した圧潰平坦面とされる。また、上記短円筒部３を含む上記貫孔７の内周面７ｃは切削加工が省略されて軸心Ｘ方向に塑性圧縮変形される。また、上記側壁部１５の他面１５ｂへの上記貫孔７の開口縁角部７ｂが断面略直角状に変形にて形成される。そして、全体が一枚の板素材３５から成る。
【選択図】 図１１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、座いすの座部と背もたれ部の角度を変更可能に連結するラチェット用ハウジング及びその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のラチェット用ハウジングは、一対の側壁部に、ギヤ体を枢着する軸が挿入される一対の第１孔部と、該ギヤ体に噛み合う係止部材を枢着する軸が挿入される一対の第２孔部とを、打抜き又はドリルにて貫設したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２９９１７３公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
座いすの座部と背もたれ部をラチェットで連結し、背もたれ部に使用者がもたれると（ギヤ体を回転させる外力が加わると）、上記の各軸が、第１孔部，第２孔部に対し、離間する方向へ大きな荷重を与える。このため、座いすを繰り返し使用すると、両孔部とも塑性変形し両軸心の間隔ピッチが増大する（ギヤ体の軸心と係止部材の軸心の間隔ピッチが増大するので）、噛み合い（係止）が浅くなって離脱する状態に近づき、ギヤ体の歯に過大トルクが掛かってしまい破壊の原因となる。
【０００５】
そこで本発明は、座いすを長期間に渡り繰り返し使用しても、ギヤ体及び係止部材を枢着する２本の軸が挿入される孔部が変形しにくく、両軸心の間隔ピッチが広がらないラチェット用ハウジングを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るラチェット用ハウジングは、平行な一対の側壁部に、ギヤ体を枢着する第１軸が挿入される第１孔部と、該ギヤ体に噛み合う係止部材を枢着する第２軸が挿入される第２孔部とを、貫設して、上記側壁部に４個の貫孔を形成したラチェット用ハウジングに於て；上記側壁部の一面に、上記貫孔の軸心方向寸法を増大するための短円筒部を突出状に一体形成し、さらに、該短円筒部の端面は切削加工を省略した圧潰平坦面とされ、かつ上記短円筒部の内周面を含む上記貫孔の内周面は切削加工が省略されて軸心方向に塑性圧縮変形され、上記側壁部の他面への上記貫孔の開口縁角部が断面略直角状に塑性変形にて形成され；かつ、全体が一枚の板素材から成る。
【０００７】
また、開口縁角部の弯曲部の軸心方向寸法は、短円筒部の端面と側壁部の他面との軸心方向寸法の２０％以下である。
また、短円筒部の径方向の肉厚寸法は、板素材の板厚寸法に略等しい。
さらに、短円筒部の端面と側壁部の他面との軸心方向寸法が、板素材の板厚寸法の １．５倍乃至２倍である。
【０００８】
また、本発明に係るラチェット用ハウジングの製法は、一枚の板素材の一面側に折曲げ突出状の環状隆起部を有する貫孔を塑性加工にて形成し；次に、上記環状隆起部をその軸心方向に圧縮塑性変形して、端面を圧潰平坦面とすると同時に、上記板素材の他面への上記貫孔の開口縁角部を断面略直角状に変形させ、全体を切削加工を用いないで作製する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を示す図面に基づき、本発明を詳説する。
【００１０】
図１は本発明に係るラチェット用ハウジングを具備するラチェット４を示す斜視図である。図２に図示される座いす３０は、一対のラチェット４，４によって、座部３４に対する背もたれ部３３の傾斜角度を変更可能に枢結される。ラチェット４は、図１と図３に図示されるように、ギヤ体６と、ギヤ体６に噛み合う係止部材１７と、上記噛み合いを保つため弾発付勢する捩じりバネ１６と、上記噛み合いを解除するためのカム板１４と、一枚の板素材３５から成り切削加工が省略され塑性加工のみで成形されたハウジング５と、を有する。ギヤ体６は、一端側に、背もたれ部３３の下辺部左右に付設されたパイプ９に固着されるパイプ部３２と、他端側に、複数の歯１３…を有し平行に形成された一対のギヤ板６ａ，６ａと、を有している。
【００１１】
また、ハウジング５は、座部３４の後部左右に付設されたパイプ９に固着されるパイプ部３１と、パイプ部３１に連結された一対の側壁部１５，１５と、を有している。側壁部１５，１５には、ギヤ板６ａ，６ａを回動自在に枢支する第１軸１１の軸受となる第１孔部１，１が、貫設され、ギヤ板６ａ，６ａが、側壁部１５，１５の対向空間に入り込んだ状態に保持される。また、第２孔部２，２が、第１孔部１，１と別の（座部３４寄りの）位置に於て、側壁部１５，１５に貫設され、係止部材１７を回動自在に枢支する第２軸１２の軸受となる。第１軸１１と、第２軸１２とは平行に保持される。即ち、側壁部１５，１５には、（ 一対の第１孔部１，１及び一対の第２孔部２，２を併せた） 合計４個の貫孔７が形成される。第１軸１１には、ギヤ板６ａ，６ａ間に於て、カム板１４も遊嵌され、第２軸１２には、捩じりバネ１６も枢着される。図１に於ては、第１軸１１の頭部をかしめ加工した状態が示され、第２孔部２の第２軸１２は図示省略してある。
【００１２】
さらに、ハウジング５について具体的に説明すると、全体が、塑性加工に適した軟鉄等を材質とする一枚の板素材３５から成り、貫孔７の周囲には、板素材３５の一面３５ａ側に短円筒部３が突出状に一体形成されている。
【００１３】
図１１に図示されるように、貫孔７の軸心方向寸法Ｈ_７ は、格子部分にて示される短円筒部３によって（板素材３５の板厚寸法Ｔ_３５よりも十分に）増大されている。例えば、板厚寸法Ｔ_３５は、２ｍｍに設定され、貫孔７の内径寸法Ｄは、８ｍｍに設定される。短円筒部３の端面３ａは、切削加工を省略し（貫孔７の）軸心Ｘ方向に塑性圧縮加工され径方向に水平な圧潰平坦面であり、短円筒部３の径方向の肉厚寸法Ｔ_３ は、板厚寸法Ｔ_３５に略等しく成形されている。
【００１４】
短円筒部３の内周面を含む貫孔７の内周面７ｃは、縮径方向に塑性加工（圧潰）されており、表面粗さが（単なるポンチによる打抜き加工の内面粗さよりも）細かく滑らかである。（板素材３５の一面３５ａ側の）貫孔７の一端部７ａは、断面直角状に形成され、また、他面３５ｂ側の開口縁角部７ｂは、断面略直角状に形成され、開口縁角部７ｂの弯曲部の軸心方向寸法Ｈ_Ｒ は、短円筒部３の端面３ａと上記他面１５ｂとの軸心方向寸法Ｈ_７ の２０％以下である。好ましくは１０％以下とする。Ｈ_Ｒ が大きいと、内周面７ｃが第１軸１１，第２軸１２から受ける面圧が大きくなり、圧縮塑性変形で楕円形状に変形する可能性がある。
【００１５】
また、軸心方向寸法Ｈ_７ は、板素材３５の板厚寸法Ｔ_３５の １．５倍乃至２倍である。Ｈ_７ がＴ_３５の２倍よりも大きいと、短円筒部３の径方向の肉厚寸法Ｔ_３ が薄くなり、第１軸１１，第２軸１２からの力によって周壁部が変形し易い。また、 １．５倍よりも小さいと、内周面７ｃが受ける面圧が過大となる。
【００１６】
ここで、図３（ａ）は、座いす３０の使用者が背もたれ部３３を所望の角度に固定して使用している状態を示し、係止部材１７がギヤ体６の歯１３の歯溝に係合し、背もたれ部３３は、座部３４の設置面側には回動せず、使用者側への方向（図の反時計回り方向）のみに回動可能である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の状態から背もたれ部３３が使用者側へ倒されて、カム板１４により上記係合を解除された状態を示し、背もたれ部３３が、座部３４の設置面側に（時計回りに）も回動可能となる。図３（ｃ）は、図３（ｂ）の状態から背もたれ部３３が設置面側に倒されていき、係止部材１７が歯１３の歯溝に係合して、図３（ａ）の状態と同様に背もたれ部３３を所望の角度に固定して使用できる状態を示す。
【００１７】
次に、ラチェット用ハウジングの製法について説明する。図６（ａ）に図示したように、一枚の板素材３５に打抜き加工された小径の誘い孔３６に、ポンチ２４で貫孔７をバーリング加工にて成形する。そして、図６（ｂ）に図示したように、板素材３５の一面３５ａに、折曲げ突出状の環状隆起部１０を、一体成形する。このとき、貫孔７の内径寸法Ｄを、８．０ｍｍ に加工すると、環状隆起部１０の端面１０ａの径方向の肉厚寸法Ｔ_１０は、約 １．５ｍｍで、環状隆起部１０の端面１０ａと側壁部１５の他面１５ｂとの軸心方向寸法Ｈ_１０は、約５ｍｍとなる。貫孔７の開口縁角部７ｂは、１．０ｍｍ 〜 ２．５ｍｍのアール半径の緩やかな断面弯曲形状である。
【００１８】
上記の貫孔７へ塑性圧縮加工を行うプレス装置２３は、図７〜図１０に図示したように、ポンチ１８と、ポンチ１８に外嵌する補助押圧盤１９と、ポンチ１８及び補助押圧盤１９を取り付ける上型２１と、スプリング３７と、下型２６を、備える。ポンチ１８は、一端側が貫孔７へ挿嵌される小径頭部１８ａと、小径頭部１８ａの他端側に成形され径方向に平坦な段差部１８ｃと、小径頭部１８ａと同軸かつ段差部１８ｃを一面とする大径部１８ｂと、から成り、段差部１８ｃの径方向の幅寸法Ｗ_２０を、上述の実施の形態の場合には、２ｍｍに設定する。小径頭部１８ａの外形寸法φは貫孔７の内径寸法Ｄと略等しい。また、補助押圧盤１９は、大径部１８ｂに外嵌される内筒部１９ａと、内筒部１９ａの他端から外方に成形され径方向に平坦な端面１９ｃと、を有する。小径頭部１８ａの表面と、内筒部１９ａの内周面と、段差部１８ｃとによって、環状溝部２０が形成される。
【００１９】
図８に図示したように、板素材３５を下型２６上に載置し、プレス装置２３の上型２１を、矢印２７のように下降させて、板素材３５の一面３５ａと補助押圧盤１９の端面１９ｃとを当接させ、図９に図示したように、環状隆起部１０は、環状溝部２０の空間部と略同形の短円筒部３へと圧縮塑性変形される。このとき、貫孔７の内周面７ｃ廻りの（図９に於て、複数の点々にて示した）板素材３５は、矢印８のように塑性圧縮されて、貫孔７の開口縁角部７ｂが、断面略直角状に塑性膨出変形し、かつ、内周面７ｃは小径頭部１８ａに圧潰され、表面粗さが（通常の打抜き孔加工の表面粗さよりも）細かく、（切削加工を省略して）滑らかな面となる。また、短円筒部３の端面３ａは圧潰平坦面となり、さらに、矢印８のように塑性圧縮されるので、板素材３５の複数の点々にて示した部分の硬度が増大する。上記の製法により、貫孔７廻りには、図１１に於て説明したような短円筒部３が切削加工を用いないで塑性圧縮成形される。
【００２０】
なお、上記の塑性圧縮加工が終われば、図１０に図示したように、上型２１が上昇してゆくにつれて、ポンチ１８は矢印２８のように貫孔７から分離し、スプリング３７が次第にその押圧力を無くして、補助押圧盤１９を、矢印２９のように持ち上げる。なお、図１２の輪郭形状も上記プレス装置２３にて順次に（又は同時に）加工する。このようにして、図１２に図示したように、平坦な一枚の板素材３５に、切削加工を省略して４つの貫孔７を塑性変形加工して、さらに図１２を上下略中央位置で押し上げと弯曲加工して、全体的に塑性加工によって、ハウジング５を、図１のような形状に成形する。
【００２１】
次に、図４に於て、ラチェット４へ荷重を掛ける実験について説明する。即ち、ラチェット４のパイプ部３１を水平面に固定された固定部材２２に固着し、パイプ部３２に、パイプ９の一端９ａを挿嵌する。このとき、（図３（ａ）のラチェット４の状態と同様に、）係止部材１７がギヤ体６の歯１３の歯溝に係合しており、一端９ａから長さＬが６０ｃｍの所の他端９ｂに、パイプ９に対し垂直でかつパイプ９を水平面へ倒す方向に、荷重２５を掛け、０ｋｇから徐々に大きくしていく。このときハウジング５の側壁部１５の一面側を示す図５に図示するように、第１孔部１，第２孔部２（貫孔７，７）は、間隔ピッチＰが広げられる方向に、第１軸１１，第２軸１２から、大きさが等しく反対向きの力Ｆ_１ ，Ｆ_２ を受ける（図示省略するが、他面側の側壁部１５の貫孔７，７へも、同様の力Ｆ_１ ，Ｆ_２ が掛かる）。荷重２５を徐々に増して５０．４ｋｇまで付与しても、間隔ピッチＰを広げるほどの貫孔７の形状変化は起こらず、歯１３は破断しなかった。なお、各部寸法は図１１に於て既に説明した寸法のものを使用した。
【００２２】
一方、（本発明のラチェット用ハウジングと異なり、）４つの貫孔が、（本発明のハウジング５を成す板素材３５と同じ）板素材に切削加工により成形され、内周面の軸心方向寸法が板素材３５の板厚寸法Ｔ_３５と等しい ２．０ｍｍの場合、貫孔は拡径して第１孔部１，第２孔部２の間隔ピッチＰが広がり、歯１３の先端が係止部材１７から受けるモーメントが増大する。そして、荷重２５が４４．５ｋｇとなった時点で、歯１３が破断した。
【００２３】
以上のように、一枚の軟鉄等の板素材３５に塑性圧縮加工をするだけで、ハウジング５に貫孔７を形成できる。しかも、板素材３５を強度の大きな材質にする、板厚寸法Ｔ_３５を厚くする、といったコストを掛けたり、あるいは、貫孔７廻りに焼入れ等の処理を行わなくても、貫孔７の内周面７ｃの面圧は低下し、さらに、塑性圧縮成形されたことにより、短円筒部３を含めた内周面７ｃ廻りの板素材３５の強度が増加するので、このハウジング５を、座いすの角度調整用部材として長期間使用しても、貫孔７の形状は、間隔ピッチＰを広げるほども変化せず、ギヤ体６の歯１３が破断しにくい。さらに、切削加工を省略して、塑性加工のみで、貫孔７廻りを成形できるので、製造も容易である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、上述の構成により次のような著大な効果を奏する。
（請求項１，２，３，４，５によれば、）板素材を強度の大きな材質にする、板厚寸法を厚くする、といったコストを掛けたり、あるいは、貫孔７廻りに焼入れ等の処理を行わなくても、貫孔７の内周面７ｃの面圧が低下する形状に、塑性圧縮加工のみで成形でき、さらに、塑性圧縮成形されたことにより、短円筒部３を含めた内周面７ｃ廻りの板素材３５の硬度が大きくなる。よって、このハウジングを、座いすの角度調整用部材として使用しても、軸受としての貫孔７の形状は、ギヤ体６と係止部材１７の間隔ピッチを広げるほども変化せず、ギヤ体６の歯１３が破断しにくいので、長期間壊れない。また、貫孔７の内周面７ｃ及び短円筒部３の端面３ａは、切削加工を省略して表面粗さが細かい滑らかな面となる。さらに、一枚の軟鉄等の板素材３５に塑性圧縮加工をするだけなので、製造は容易である。
【００２５】
（請求項２，４によれば、）貫孔７の第１軸１１，第２軸１２との圧縮面圧が低くなるので、貫孔７の内周面が、軸受としてギヤ体６及び係止部材１７の軸から力を受けても、ギヤ体６と係止部材１７の間隔ピッチが広がるほど、貫孔７の形状は変化しない。
【００２６】
（請求項３によれば、）短円筒部３の径方向への剛性と強度が増すので、貫孔７の内周面が、ギヤ体及び係止部材の軸から力を受けても、貫孔７の形状が変化し難くなる。
【００２７】
（請求項５によれば、）従来から知られている塑性圧縮による成形加工であり、ハウジングに低い面圧の貫孔を、容易に成形でき、しかも切削加工を省略できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のラチェット用ハウジングの実施の一形態を示す斜視図である。
【図２】座いすを示す斜視図である。
【図３】ラチェットの機能を示す説明用の断面側面図である。
【図４】ラチェットの破壊試験を示す説明用側面図である。
【図５】本発明のラチェット用ハウジングの実施の一形態を示す説明用側面図である。
【図６】製造方法の一例を示す説明用の断面図である。
【図７】プレス装置を示す要部底面図である。
【図８】プレス装置が貫孔に対して加工する前の状態を示す断面側面図である。
【図９】プレス装置が貫孔に対して圧縮加工している状態を示す断面側面図である。
【図１０】プレス装置からポンチが引き離される状態を示す断面側面図である。
【図１１】ハウジングの要部拡大断面図である。
【図１２】４つの貫孔が板素材に塑性圧縮加工された中間製品の状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 第１孔部
２ 第２孔部
３ 短円筒部
３ａ 端面
６ ギヤ体
７ 貫孔
７ｂ 開口縁角部
７ｃ 内周面
１１ 第１軸
１２ 第２軸
１５ 側壁部
１５ａ 一面
１５ｂ 他面
１７ 係止部材
３５ 板素材
３５ａ 一面
３５ｂ 他面
Ｈ_７ 軸心方向寸法
Ｈ_Ｒ 軸心方向寸法
Ｔ_３ 肉厚寸法
Ｔ_３５ 板厚寸法
Ｘ 軸心

Claims (5)

1. 平行な一対の側壁部（１５）（１５）に、ギヤ体（６）を枢着する第１軸（１１）が挿入される第１孔部（１）と、該ギヤ体（６）に噛み合う係止部材（１７）を枢着する第２軸（１２）が挿入される第２孔部（２）とを、貫設して、上記側壁部（１５）（１５）に４個の貫孔（７）を形成したラチェット用ハウジングに於て、
   上記側壁部（１５）の一面（１５ａ）に、上記貫孔（７）の軸心方向寸法（Ｈ_７ ）を増大するための短円筒部（３）を突出状に一体形成し、さらに、該短円筒部（３）の端面（３ａ）は切削加工を省略した圧潰平坦面とされ、かつ上記短円筒部（３）の内周面を含む上記貫孔（７）の内周面（７ｃ）は切削加工が省略されて軸心（Ｘ）方向に塑性圧縮変形され、上記側壁部（１５）の他面（１５ｂ）への上記貫孔（７）の開口縁角部（７ｂ）が断面略直角状に塑性変形にて形成され、
   かつ、全体が一枚の板素材（３５）から成ることを特徴とするラチェット用ハウジング。
2. 開口縁角部（７ｂ）の弯曲部の軸心方向寸法（Ｈ_Ｒ ）は、短円筒部（３）の端面（３ａ）と側壁部（１５）の他面（１５ｂ）との軸心方向寸法（Ｈ_７ ）の２０％以下である請求項１記載のラチェット用ハウジング。
3. 短円筒部（３）の径方向の肉厚寸法（Ｔ_３ ）は、板素材（３５）の板厚寸法（Ｔ_３５）に略等しい請求項１又は２記載のラチェット用ハウジング。
4. 短円筒部（３）の端面（３ａ）と側壁部（１５）の他面（１５ｂ）との軸心方向寸法（Ｈ_７ ）が、板素材（３５）の板厚寸法（Ｔ_３５）の １．５倍乃至２倍である請求項１，２又は３記載のラチェット用ハウジング。
5. 一枚の板素材（３５）の一面（３５ａ）側に折曲げ突出状の環状隆起部（１０）を有する貫孔（７）を塑性加工にて形成し、
   次に、上記環状隆起部（１０）をその軸心方向に圧縮塑性変形して、端面（３ａ）を圧潰平坦面とすると同時に、上記板素材（３５）の他面（３５ｂ）への上記貫孔（７）の開口縁角部（７ｂ）を断面略直角状に変形させ、全体を切削加工を用いないで作製することを特徴とするラチェット用ハウジングの製法。

Images