JP2007139012A - 可動体の支持装置およびトルクリミッタ - Google Patents

Abstract

【課題】液晶テレビ受像機やカーナビゲータのような可動体の傾斜を変更でき且つ一定に保つことができる支持装置を提供する。
【解決手段】ケーシング内部に同軸状に配置する制動プレートと、フランジ面が制動プレートの側面と接触する孔付きスタブと、フランジ面が制動プレートの他の側面と接触するスリーブと、ケーシング側壁の中心孔に嵌め込み且つケーシング側壁とスタブのフランジとの間に介在する制動リングと、スリーブに嵌装して該スリーブを前方へ付勢する弾性体とを備え、可動体に接続した軸体をスリーブ孔またはスタブ孔に挿入して固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶テレビ受像機やカーナビゲータのような可動体の傾斜を変更でき且つ一定に保つことができる支持装置に関し、さらに原動系から従動系へのトルク伝達を自動的に遮断できる摩擦式のトルクリミッタに関する。

民間航空機では、個々の座席に小型の液晶テレビ受像機が設置され、このテレビ受像機を見やすいように所望の傾斜角度で一定に保っている。例えば、テレビ受像機を傾斜支持するには、その裏面に固着したシャフトを支持部材の貫通孔に挿入し、該シャフトにワッシャおよび数枚の皿バネを介してナットを強く締め付ければよい。この支持装置は、フランジ側壁面とワッシャ面とが摩擦面になり、数枚の皿バネの弾力で傾斜を強く抑制するので樹脂の破損や金属の変形が発生しやすく、長期間に亘る使用は困難であった。

テレビ受像機の傾斜支持に利用可能な回動抑制機構として、特許第２６５０１４９号が存在する。この種の回動抑制機構は、若干の変更を加えると、テレビ受像機の傾斜回動も確実に防止できる。同様に、特許第２７７０２９７号は、ノート型パソコンやビデオカメラのような軽量の可動体について、構造が単純で傾斜角度を適切に調整することができる反面、支持すべき物体が比較的重い場合にはその傾斜を長時間保ちにくく、テレビ受像機のような重い物体の傾きを保持する場合に使用することは適切でない。大型のテレビ受像機であれば、特開２００４−１５０５１５号などのような重量物支持装置を使用することが望ましい。
特許第２６５０１４９号公報 特許第２７７０２９７号公報 特開２００４−１５０５１５号公報

航空機では、飛行中にエアポケットに入った際などに大きい振動が発生しやすいので、テレビ受像機用の支持装置は、急激な振動が発生してもテレビ受像機が容易に動かないように確実に保持することが必要である。この点において、特許第２６５０１４９号や特許第２７７０２９７号の装置は、主として小型機器用であるから航空機の座席に取り付けると、急激な振動でテレビ受像機が変動するおそれがある。一方、特開２００４−１５０５１５号は、支持装置自体が大きいので、航空機の座席のような狭い場所に設置すると自由な着席動作や姿勢を阻害する場合が生じる。

本発明は、前記の支持装置に関する問題について検討を重ねた結果、テレビ受像機のような比較的重い可動体を任意の傾斜角度に保つことができ、且つ専有面積が比較的小さい小型の支持装置を提案することを目的とするものである。本発明の他の目的は、構造が単純で故障が少なく、振動発生の頻度や大小に応じて可動体に対する安定保持力を調整できる支持装置を提供することである。本発明の別の目的は、構造が比較的単純で安価に製造できるうえに、ストップトルクのしきい値が容易に調整可能であるトルクリミッタを提供することである。

本発明に係る可動体の支持装置は、ケーシング内部に同軸状に配置する制動プレートと、フランジ面が制動プレートの側面と接触する孔付きスタブと、フランジ面が制動プレートの他の側面と接触するスリーブと、ケーシング側壁の中心孔に嵌め込み且つケーシング側壁とスタブのフランジとの間に介在する制動リングと、スリーブに嵌装して該スリーブを前方へ付勢する弾性体とを備える。この支持装置は、可動体に接続した軸体をスリーブ孔またはスタブ孔に挿入して固定することにより、該軸体を介して可動体の傾斜を一定に保つことができる。

本発明の支持装置では、キャップを筒形のケーシングの後端部にねじ込み、該キャップにはスリーブ用の中心孔を設けるとともに、その周面に回し孔を形成するかまたはローレットを刻印すると好ましく、該キャップのねじ込み量によって可動体の安定保持力を調整する。スリーブに嵌装する弾性体は、複数枚の皿バネまたは竹の子バネであると好ましい。また、制動プレート、制動リングおよびスリーブのフランジはそれぞれ耳付きであってもよく、且つこれらの耳部に応じた縦溝をケーシング内周壁に設けると好ましい。

本発明に係るトルクリミッタは、ケーシング内部に同軸状に配置する制動プレートと、フランジ面が制動プレートの側面と接触する孔付きスタブと、フランジ面が制動プレートの他の側面と接触するスリーブと、ケーシング側壁の中心孔に嵌め込み且つケーシング側壁とスタブのフランジとの間に介在する制動リングと、スリーブに嵌装して該スリーブを前方へ付勢する弾性体とを備える。このトルクリミッタは、一方の軸体をスリーブに挿入して固定し、且つ他方の軸体をスタブ孔に挿入して固定することにより、同一の軸線に沿って配置された２本の回転軸の間でトルクの伝達と遮断が可能である。

本発明のトルクリミッタでは、キャップを筒形ケーシングの後端部にねじ込み、該キャップにはスリーブ用の中心孔を設けるとともに、その周面に回し孔を形成し、該キャップのねじ込み量によってストップトルクのしきい値を調整すると好ましい。

本発明を図面によって説明すると、図１に示す支持装置１は、例えば、テレビ受像機４６（図８）のような可動体の傾斜を一定に保つために用いられ、さらにこの可動体はカーナビゲータ、液晶モニタやぺーパーホルダなどが例示できる。支持装置１は、図８のように２本の軸体４８，５０間に取り付けても、図９のようにケーシング２を直接壁面に取り付けることも可能である。また、支持装置１をトルクリミッタとして利用する場合には、一直線状の駆動軸と従動軸との間に介在させることができる。

支持装置１において、ケーシング２は一般的に円筒形であるが、該ケーシングの横断面を矩形や楕円などの非円形にすることも任意である。図９に例示するように、ケーシング２を壁面内に埋め込んで固定したり、壁面に直接固着する場合には、その横断面を非円形にしたり、ボルト孔を設けた取付片を延設すると好ましい。このケーシングは、長さを調整したり摩擦力をより均一化するために、さらにワッシャ６２，６４（図１０）などを収納してもよい。また、ケーシング２の内周壁には、耳部３０（図５），３８（図６），４４（図７）用の縦溝１４を刻設しても、その代わりに該内周壁を切り欠き円形、６角形、８角形、楕円形などの異形断面にしてもよい。

ケーシング２に締着するキャップ１６は、該キャップを回して摩擦力を調整するために、前方大径部２２の周面に回し用孔２４を形成するかまたはローレットを刻印すればよい。通常、キャップ１６の回動にはかなり強い力を要するので、回し孔２４に細い回し棒（図示しない）を挿入してキャップ１６を回す方が好ましい。キャップ１６の前方大径部２２とケーシング前周縁との間の環状間隙は、そのまま放置しても、図１０に示すようにＯ−リング６６を嵌装してもよい。Ｏ−リング６６を嵌装して強く締め付けると、支持装置１の揺動や振動でキャップ１６が弛緩するような事態を未然に回避できる。

スリーブ５は、ケーシング２内で回転可能なスタブ３と対称的に配置するが、該スリーブには耳部３０（図５）のようなケーシング係止部を設ける点でスタブ３と異なる。例えば、このスタブをスリーブ５とほぼ対称の形状に定め、該スタブのフランジ６とケーシング側壁９との間にさらに制動プレート、ワッシャおよび皿バネを介在させてもよい。スタブ孔２９またはスリーブ孔３５に挿入する軸体（図示しない）は、ねじ孔２８，３４にねじ込むボルトで固定しても、またはキーとキー溝、ネジ止め、溶接などで固定してもよく、孔２９，３５を異形断面にすることも可能である。

制動プレート８および制動リング１０は、耐熱性で滑り性の良好なプラスチック製であると好ましく、例えば、炭素含有のポリアセタール樹脂のような耐磨耗性樹脂製の射出成形品を用いると好ましい。制動プレート８および制動リング１０は、単なる円形平面であっても、図５と図６に示すような耳付きの円形状であり、耳付きであると確実にケーシング２とともに回転・停止できる。耳付きの円形の代わりに、切り欠き円形、６角形、８角形、楕円形などの異形平面にしてもよい。

スリーブ５を前方へ付勢する弾性材は、小型化できるように複数枚の皿バネ１５（図１）または竹の子バネなどであればよい。この弾性体として、ケーシング２の内部に余裕があれば、圧縮コイルバネまたは板バネなどを用いることも可能である。

本発明に係る支持装置は、テレビ受像機やカーナビゲータのような可動体を任意の傾斜位置で静止でき、航空機や自動車に大きい揺動が生じて急激な振動が発生しても、傾斜させた可動体は容易に動かないので安全である。本発明の支持装置は、手によってテレビ受像機などの可動体を動かすことができ、使い勝手が非常に良好である。本発明の支持装置は、比較的小さいケーシングに収納したコンパクトな構造であり、航空機の座席間のような狭い場所に、テレビ受像機のような可動体を搭載した際に取付面積が少なくて済む。

本発明の支持装置では、耐磨耗性樹脂製の制動プレートおよび制動リングがスタブフランジの両面において摩擦面となり、可動体の回動を確実に抑制できる。本発明の支持装置は、従来の樹脂ヒンジのような脆弱さもなくて耐久性に優れている。この支持装置は、構造が単純で製造コストの点で有利であり、可動体を支持する際に作用する荷重に十分に耐えられることにより、航空機や乗用車分野だけでなく、多様な産業分野で適用することが可能である。

また、本発明に係るトルクリミッタは、一直線状の駆動軸と従動軸との間に設置すると、ストップトルク以上のトルクを遮断して従動機器を保護する。本発明のトルクリミッタは、スタブとスリーブに継続的な回転力や熱が加わっても、これらが変形したりまたは破損することがなく、長期間安定して使用できる。本発明のトルクリミッタは、全体的な構造が単純で安価であるうえに、長期間使用しても回動作動は常に一定であり、数万回の回動・遮断に容易に耐えることができる。

本発明を図面に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。図１から明らかなように、支持装置１は短寸のほぼ円柱形であり、例えば直径２５ｍｍ、長さ３３ｍｍ程度である。支持装置１は、円筒形のケーシング２の内部に、スタブ３およびスリーブ５のフランジ６，７が制動プレート８の両側面に接触するように、スタブ３とスリーブ５を対向配置させて収納している。ケーシング２の外形状は角筒形や楕円筒形なども可能である。スタブ３のフランジとケーシング側壁９との間には、制動リング１０が介在する。

図２および図３に示すように、円筒形のケーシング２は片側開口であり、閉鎖側の側壁９にスタブ用の中心孔１１を設け、且つ開口側の内周壁に雌ねじ山１２を刻設する。ケーシング内部において、雌ねじ山１２よりも後方は比較的肉厚であり、この肉厚周壁部１３の内周壁に半円形平面の４個の縦溝１４を円周方向に等間隔に形成する。ケーシング２は、制動リング１０、スタブ３とスリーブ５のフランジ６，７、制動プレート８および６枚の皿バネ１５を収納できる内寸長さを有する。一方、円板状のキャップ１６は、その下方部に雄ねじ山１８を刻設し、該ねじ山１８はケーシング２の雌ねじ山１２と噛み合わせることができる。キャップ１６には、スリーブ５用の中心孔２０を設け、該中心孔はスリーブ５の外径にほぼ等しい直径を有し、この直径はケーシング２の中心孔１１よりも小さい。キャップ１６の前方大径部２２には、その周壁に８個の回し用孔２４を円周方向に等間隔に穿孔する。キャップ１６を締め付けたり緩めたりする際には、いずれかの孔２４に細い回し棒（図示しない）を挿入してキャップ１６を回せばよい。

スタブ３は、図４に示すようにフランジ筒体である。スタブ３のフランジ６は、ケーシング２の肉厚周壁部１３に位置し、その外径は周壁部１３の内径よりも小さい。スタブ３は、ケーシング２から外方へ突出する筒本体２６にねじ孔２８を形成し、スタブ孔２９に挿入する軸体（図示しない）をボルト止めできる。

スリーブ５は、図５に示すように耳付きのフランジ筒体であり、スタブ３よりも長寸である。スリーブ５のフランジ７は、ケーシング２の肉厚周壁部１３に位置し、その平面形状はは周壁部１３の内周面とほぼ等しい（図２（３）参照）。スリーブ５のフランジ７には、ケーシング内部の各縦溝１４と嵌合する４個の耳部３０を設けることにより、スリーブ５はケーシング２とともに回転・停止する。スリーブ５には、ケーシング２から外方へ突出する筒本体３２にねじ孔３４を形成し、スリーブ孔３５に挿入する軸体（図示しない）をボルト止めできる。筒本体３２の内径と外径は、スタブ３の筒本体２６のそれと実質的に等しい。

制動リング１０（図６）は、制動プレート８（図７）と同様に、炭素含有のポリアセタール樹脂のような耐磨耗性樹脂製の射出成形品であると好ましい。制動リング１０は、図６のような耳付きの薄い筒体であり、該リングの円形本体３６はスタブ３とケーシング側壁９との間に位置し、その平面形状は周壁部１３の内周面とほぼ等しい（図２（３）参照）。制動リング１０の円形本体３６には、ケーシング内部の各縦溝１４と嵌合する４個の耳部３８を設けることにより、制動リング１０はケーシング２とともに回転・停止する。制動リング１０の突出筒状部４０は、その内径がスタブ３の筒本体２６の外径とほぼ等しく、その外径はケーシング側壁９の中心孔１１の内径とほぼ等しい。突出筒状部４０は、ケーシング側壁９の厚みとほぼ等しい高さを有し、ケーシング側壁９の中心孔１１に嵌合すると該中心孔にぴったり嵌り込む。

制動プレート８は、図７に示すように、円形中心孔４２を有するドーナツ状ディスクであり、制動プレート８には、ケーシング内部の各縦溝１４と嵌合する４個の耳部４４を設けることにより、制動プレート８はケーシング２とともに回転・停止する。

支持装置１を組み立てるには、制動リング１０をケーシング２の中心孔１１に嵌合してから、スタブ３の筒本体２６をケーシング側壁９の中心孔１１に嵌入する。さらに制動プレート８およびスリーブ５をケーシング２に収納し、ケーシング２内において、スタブ３とスリーブ５のフランジ６，７が制動プレート８の両側面に接触するように配置する。次に、６枚の皿バネ１５を２枚ずつ対向するように配列し、スリーブ５の筒本体３２に嵌装してから、キャップ１６を締着する。

キャップ１６を締め付けると、６枚の皿バネ１５によってスリーブ５は前方へ付勢され、スタブ３を回動しても、制動リング１０，制動プレート８およびスリーブ５はケーシング２とともに静止している。この結果、スタブ３のフランジ６と制動リング１０の円形本体３６およびスタブ３のフランジ６と制動プレート８の接触面が摩擦面になり、スタブ３を任意の回動位置で静止できる。キャップ１６のねじ込み量を調整するには、該キャップのいずれかの回し用孔２４に回し棒（図示しない）を挿入し、該回し棒を介してキャップ１６をいっそう締め付けたり緩めたりすればよい。

図８は、支持装置１の一使用例を示し、テレビ受像機４６に接続した軸体４８を支持装置１のスタブ孔２９に挿入してボルト止めし、一方、前方の座席背面などに取り付けた軸体５０をスリーブ孔３５に挿入してボルト止めし、支持装置１が水平になるように設置する。航空機などにおいて、座席に着席した乗客は、自分が見やすい角度にテレビ受像機４６を傾斜させ、その傾斜角度で静止させて見ることができる。キャップ１６のねじ込み量を増やして該キャップを比較的強く締め付けておくと、航空機の飛行中に急激な揺動が発生しても、支持装置１のスタブ３は回動せず、テレビ受像機４６を確実に保持する。

支持装置１は、図９に例示するように、テレビ受像機、液晶モニタやぺーパーホルダのような可動体５２を壁面５４に取り付けることも可能である。この場合、可動体５４に接続した軸体５６を支持装置１のスタブ孔２９に挿入してボルト止めし、一方、ケーシング２を壁面５４内に直接埋め込んで固定してもよく、この際には該ケーシングが回動しないように横断面を非円形に定めることが望ましい。

この支持装置はトルクリミッタとして使用でき、該トルクリミッタを一直線状の駆動軸と従動軸との間に設置すると、ストップトルク以上のトルクを遮断して従動機器を保護する。例えば、駆動軸をスリーブ孔３５に挿入してボルト止めし、且つ従動軸をスタブ孔２９に挿入してボルト止めする。何らかの原因で外部から駆動軸に過大なトルクが作用し、該駆動軸の回転が強制的に停止させられると、駆動軸の停止とともに、スリーブ５，制動プレート８および制動リング１０は停止するけれども、スタブ３はフランジ６と制動プレート８および該フランジと制動リング１０の間に生じる摩擦力に抗して回転し続け、従動軸に接続した従動機器の破損を防止する。

このトルクリミッタでは、スタブ３のフランジ６の両面に摩擦力が生じるので、比較的大きい摩擦力となる。このため、ストップトルクのしきい値を設定するに際し、皿バネ１５の枚数や装置全体を小型化することができ、該トルクリミッタをギヤボックスなどへ内蔵することも可能になる。このトルクリミッタは、キャップ１６のねじ込み量を増減すると、ストップトルクのしきい値を容易に調整でき、動力が異なる各種の従動機器に取り付け可能になって汎用性を増し、製品のバラツキも吸収できる。また、経年変化でストップトルクのしきい値が変動しても容易に修正できる。

図１０は本発明の変形例を示し、支持装置６０では、スリーブ５のフランジ７と皿バネ１５との間に肉厚のワッシャ６２を介在させ、且つフランジ７と制動プレート８との間にもワッシャ６４を介在させる。ワッシャ６４には、ケーシング内部の各縦溝１４と嵌合する４個の耳部（図示しない）を設けることにより、該ワッシャはケーシング２とともに回転・停止する。ワッシャ６２，６４の介在により、スリーブ２は前記の実施例のそれよりも若干長くなる反面、発生する摩擦力がいっそう均一になって安定化する。

支持装置６０において、ケーシング２の前周縁とキャップ１６の前方大径部２２の後周面との間の環状間隙にＯ−リング６６を取り付ける。介在させたＯ−リング６６をキャップ１６で強く締め付けると、支持装置６０が使用時に長時間振動してもキャップ１６が弛緩するような事態を未然に回避でき、さらに支持装置６０内に水などが浸透することも防止できる。

本発明に係る支持装置を示す縦断面図である。 本発明で用いるケーシングについて、（１）は正面図、（２）は側面図と縦断面図ならびに（３）は背面図である。 本発明で用いるキャップについて、（１）は側面図と縦断面図ならびに（２）は正面図である。 本発明で用いるスタブについて、（１）は正面図ならびに（２）は側面図である。 本発明で用いるスリーブについて、（１）は正面図ならびに（２）は側面図である。 本発明で用いる制動リングについて、（１）は正面図ならびに（２）は側面図である。 本発明で用いる制動プレートについて、（１）は正面図ならびに（２）は側面図である。 本発明の支持装置を一使用例を示す概略部分正面図である。 本発明の支持装置の他の使用例を示す概略部分平面図である。 本発明の変形例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 支持装置
２ ケーシング
３ スタブ
５ スリーブ
６，７ フランジ
８ 制動プレート
９ ケーシング側壁
１０ 制動リング
１１ ケーシング側壁の中心孔
１４ 縦溝
１５ 皿バネ
１６ キャップ
２０ キャップの中心孔
２４ 回し用孔
２９ スタブ孔
３５ スリーブ孔

Claims (6)

1. ケーシング内部に同軸状に配置する制動プレートと、フランジ面が制動プレートの側面と接触する孔付きスタブと、フランジ面が制動プレートの他の側面と接触するスリーブと、ケーシング側壁の中心孔に嵌め込み且つケーシング側壁とスタブのフランジとの間に介在する制動リングと、スリーブに嵌装して該スリーブを前方へ付勢する弾性体とを備え、可動体に接続した軸体をスリーブ孔またはスタブ孔に挿入して固定することにより、該軸体を介して可動体の傾斜を一定に保つことができる可動体の支持装置。
2. キャップを筒形のケーシングの後端部にねじ込み、該キャップにはスリーブ用の中心孔を設けるとともに、その周面に回し用孔を形成するかまたはローレットを刻印し、該キャップのねじ込み量によって可動体の安定保持力を調整する請求項１記載の支持装置。
3. 制動プレート、制動リングおよびスリーブのフランジはそれぞれ耳付きであり、且つこれらの耳部に応じた縦溝をケーシング内周壁に設ける請求項１記載の支持装置。
4. スリーブに嵌装する弾性体は、複数枚の皿バネまたは竹の子バネである請求項１記載の支持装置。
5. ケーシング内部に同軸状に配置する制動プレートと、フランジ面が制動プレートの側面と接触する孔付きスタブと、フランジ面が制動プレートの他の側面と接触するスリーブと、ケーシング側壁の中心孔に嵌め込み且つケーシング側壁とスタブのフランジとの間に介在する制動リングと、スリーブに嵌装して該スリーブを前方へ付勢する弾性体とを備え、一方の軸体をスリーブ孔に挿入して固定し、且つ他方の軸体をスタブ孔に挿入して固定することにより、同一の軸線に沿って配置された２本の回転軸の間でトルクの伝達と遮断が可能であるトルクリミッタ。
6. キャップを筒形ケーシングの後端部にねじ込み、該キャップにはスリーブ用の中心孔を設けるとともに、その周面に回し孔を形成し、該キャップのねじ込み量によってストップトルクのしきい値を調整する請求項５記載のトルクリミッタ。
   

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