JP4519555B2

JP4519555B2 - 関節装置

Info

Publication number: JP4519555B2
Application number: JP2004220504A
Authority: JP
Inventors: 成敬橋田; 英二岡; 由櫻井
Original assignee: Hikari Corp
Current assignee: Hikari Corp
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2024-07-28
Also published as: JP2006034709A

Description

この発明は、相互に屈伸し得る二部材の連結部、特に座椅子、ソファー、ソファーベッドにおける背もたれ部と座部との連結部等に用いて、該二部材の角度調節を可能にする関節装置に関する。

前記の背もたれ部と座部の如き二部材を角度調節可能に連結する間接装置として、従来よりラチェット方式によるものが汎用されていた。その代表的な構造では、ラチェットを備えた金具と爪片を設けた金具とを連結する枢軸に、該ラチェットと爪片の咬合を規制するカム板が枢支され、一方の金具の屈曲方向への回動操作時に爪片がカム板の凹部内でラチェットに咬合して両金具の展開方向回動を阻止すると共に、該凹部内で爪片をラチェットの次位の歯に順次咬合させることにより両金具の角度調節が行われる。そして、一方の金具を上記咬合範囲を越えて屈曲方向に回動させた際、該金具に押されてカム板が回転し、このカム板の咬合阻止部に爪片が乗合し、両金具の展開方向回動が可能になり、この展開方向回動の終端で爪片が上記咬合阻止部から離脱し、再び一方の金具を屈曲方向へ回動
操作して前記同様の角度調節を行えるようになっている（特許文献１〜３）。
実公昭５９−２０１１８号公報実公平４−７４４号公報実公平７−１１３号公報しかるに、上記従来のラチェット方式による間接装置では、角度の再調節のために一方の金具を咬合範囲を越えて屈曲方向に回動させた際、その金具に押されて回転したカム板の咬合阻止部に対して爪片が常に同じ位置に衝当して強く圧接することから、その圧接位置での磨耗が速く進み、局所的磨滅によるカム周面の変形や寸法変化で誤作動を生じ易くなり、早期に寿命を迎えるという問題があった。

この発明は、上述の事情に鑑みて、ラチェット方式による角度調節機能を備えた関節装置として、作動安定性が良好で誤作動を生じにくく、且つ耐久性に優れるものを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る関節装置は、第一金具と第二金具とが水平枢軸によって枢着され、第一金具に該水平枢軸を中心とする円弧に沿って配置する複数の歯部を有するラチェットが形成され、第二金具に該ラチェットに咬合して両金具の展開方向回動を阻止する爪片が枢着されると共に、該爪片を咬合側へ付勢するばね部材を有し、前記水平枢軸には前記爪片のラチェットに対する咬合を規制するカム板が遊転自在に枢支され、前記カム板の周囲に、凹陥した咬合許容部と、その一側に隣接して張出した咬合阻止部と、咬合許容部の他側に隣接して突出した戻り当接部とを備え、前記第一金具は、ラチェット形成部の一端側に、水平枢軸の中心からの半径がカム板の咬合阻止部の同半径よりも大きい爪当て部を有すると共に、ラチェット形成部の他端側にカム戻し部を有し、常時は前記爪片がカム板の咬合許容部内でラチェットの歯部に咬合すると共に、この咬合位置より上位にカム板の咬合阻止部と第一金具の爪当て部とが配置し、一方の金具の屈曲方向への回動操作により、咬合許容部内で前記爪片が次位の歯部に順次咬合し、一方の金具をラチェット咬合範囲を越えて屈曲方向へ回動することにより、爪片が第一金具の爪当て部に押されてラチェット及びカム板から離れ、該カム板が自重で自動的に回転して咬合阻止部を爪片に対接させる咬合阻止姿勢に転換し、もって両金具が展開方向へ回動可能となり、この展開方向への回動過程で第一金具のカム戻し部がカム板の戻り当接部に押接し、回動終端で該カム板を咬合許容姿勢に復帰させるように構成されてなる。

請求項２の発明は、上記請求項１の関節装置において、前記カム板は、中心角の大きい咬合阻止部と中心角の小さい咬合許容部及び突片状の戻り当接部が枢支軸孔の周囲半周部内に形成され、枢支軸孔を中心として、咬合許容部に対する径方向反対側の周縁が当該咬合許容部よりも小半径の円弧をなすと共に、咬合阻止部に対する径方向反対側の周縁が前記小半径の円弧よりも枢支軸孔に接近した凹円弧をなすものとしている。

また、請求項３の発明は、上記請求項１又は２の関節装置において、前記爪片の先端がラチェットの歯部に外嵌する二股状をなし、前記カム板の咬合許容部がラチェットの歯部一つを臨ませる大きさで、同咬合許容部がラチェットの複数の歯部にわたる中心角の円弧をなすものとしている。

更に請求項４の発明は、上記請求項１〜３のいずれかの関節装置において、前記第一金具が爪当て部よりも更に周方向一側延長上にカム当て部を備え、前記カム板が咬合阻止部の咬合許容部側とは反対側に段部を有し、両金具を調節可能な最小角度よりも更に屈曲方向へ回動操作した際に、前記カム当て部がカム板の前記段部に当たるように構成されてなる。

請求項１の発明に係る関節装置は、ラチェット方式による角度調節機能を備えており、一方の金具の屈曲方向への回動操作により、爪片がカム板の咬合許容部内でラチェットの次位の歯に順次咬合し、もって両金具の開き角度を段階的に小さくするように角度調節を行えると共に、一方の金具を爪片とラチェットとの咬合範囲を越えて屈曲方向に回動させた際、回転変位したカム板の咬合阻止部に爪片が乗合し、両金具の展開方向回動が可能になり、この展開方向回動を経て再度の角度調節を行える。しかして、上記のように一方の金具を咬合範囲を越えて屈曲方向に回動させたとき、第一金具の爪当て部が爪片に強く圧接することになるが、カム板は該爪当て部によって爪片が押されて離れた時の支えの喪失に伴って自重で自動的に回転変位し、その変位後の咬合阻止部には両金具の展開方向回動の過程で爪片が摺接するだけであるから、カム板に激しい磨耗や局所的磨耗を生じることがなく、カム周面の変形や寸法変化に起因した誤作動を発生せず、高い作動安定性が得られ、しかもカム板ひいては関節装置全体としての耐久性が著しく向上する。

また、請求項２の発明によれば、上記の関節装置におけるカム板が特定の形状を有することから、一方の金具を咬合範囲を越えて屈曲方向に回動させたときの自重による自動的な回転変位が確実になされ、より高い作動安定性が得られると共に、金属原板からの打ち抜きによって複数のカム板を製作する際、カム板の採取パターン同士を接近させて材料取りを良くし、もって該カム板の製作コストを低減することができる。

請求項３の発明によれば、上記の関節装置において、爪片の先端がラチェットの歯部に外嵌する二股状をなすことから、咬合状態の安定性が増し、またカム板の咬合許容部と咬合許容部が特定の大きさであることから、カム板としての機能性がより良好となる。

更に請求項４の発明によれば、上記の関節装置において、一方の金具を咬合範囲を越えて屈曲方向に回動させたとき、第一金具のカム当て部がカム板の段部に当たることにより、カム板が自重による回転変位に先だってその回転方向へ始動させられ、もって該回転変位がより確実になされる。

以下、この発明に係る関節装置の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、この実施形態では、例えば図８に示す座椅子の座枠Ｚと背枠Ｓとの左右の連結部Ｊ，Ｊに用いる場合等で、第一金具１を起立状態の角度を設定すべき操作側、第二金具２を水平配置する非操作側として説明する。

実施形態の関節装置は、図１の分解斜視図と図２の要部の縦断側面図で示すように、第一金具１、第二金具２、カム板３、爪片４、タコばね５、ピン状の水平枢軸６及び爪片支軸７より構成されている。

第一金具１は、一枚の金属板より所要形状に打ち抜いて曲げ加工して得られたものであり、起立状態を基準として、上半部がパイプ部１１をなし、下半部が斜め前方へ並行突出した略円形の２枚の側板部１２ａ，１２ａと後板部１２ｂとで枠状部１２をなし、両側板部１２ａ，１２ａを略中心部で貫通する枢着軸孔１３を有している。そして、各側板部１２ａの下部側は、ラチェット８を構成しており、複数（図では６個）の歯部８ａ…が軸孔１３を中心とする円弧に沿って一定間隔置きに配列すると共に、各歯部８ａはその位置での半径方向に対して前方へ傾いている。

また、第一金具１の枠状部１２は、ラチェット８形成部の周方向上側の延長上、つまり両側板部１２ａ，１２ａの前縁部に、ラチェット８の歯部８ａ…よりも半径方向外側へ突出した爪当て部１４を有すると共に、後板部１２ｂの下縁で構成するカム戻し部１５と、パイプ部１１からの前縁が両側板部１２ａ，１２ａへの分離によって途切れた端縁によるカム当て部１６とを有している。

一方、第二金具２は、第一金具１同様に一枚の金属板より所要形状に打ち抜いて曲げ加工して得られたものであり、前半部がパイプ部１１をなし、後半部が並行配置した略円形の２枚の側板部２２ａ，２２ａと底板部２２ｂとで後方から上方にわたって開放した枠状部２２をなし、両側板部２２ａ，２２ａを略中心部と基部側で貫通する枢着軸孔２３，２４を有している。

カム板３は金属板からの打ち抜きによって製作されたものであり、図３でも示すように、その周囲に、枢支軸孔３０に対する中心角αの小さい円弧をなし、両側に対して凹陥した咬合許容部３ａと、その一側に隣接して枢支軸孔３０に対する中心角βの大きい円弧をなす咬合阻止部３ｂと、咬合許容部３ａの他側に隣接した突片状の戻り当接部３ｃとが、枢支軸孔３０の半周部内に形成されている。そして、枢支軸孔３０を中心として、咬合許容部３ａに対する径方向反対側の周縁部３ｄが当該咬合許容部３ａよりも小半径の円弧をなすと共に、咬合阻止部３ｂに対する径方向反対側の周縁部３ｅが前記小半径の円弧よりも枢着軸孔３０に接近した凹円弧をなしている。また、咬合阻止部から周縁部３ｄへは小凸部３ｆを経て段部３１に移行している。

しかして、カム板３は、このような全体形状により、枢支軸孔３０の中心Ｏを支点として当然に咬合阻止部３ｂ側が重く、該枢支軸孔３０を水平枢軸に遊嵌した場合の自然状態での重心方向が図３で示す方向ｇとなる。なお、図３におけるｈは水平方向を示す。

爪片４は、先端が二股状になった爪部４ａと、その基部側に一体形成されたボス部４ｂとからなり、爪部４ａの左右幅に対してボス部４ｂの左右幅が狭く、両者４ａ，４ｂ間に幅差分のばね受け段部４１が形成されている。しかして、爪部４ａの左右幅は、第一金具１の左右側板部１２ａ，１２ａの外面間距離より大きく、第二金具２の左右側板部２２ａ，２２ａの内面間距離より小さく設定されている。

第一金具１と第二金具２とは、第二金具２の枠状部２２に第一金具１の枠状部１２を嵌合し、更に枠状部１２の内側にカム板３を戻り当接部３ｃが下向きになるように配置した状態で、水平枢軸６を両金具１，２の枢着軸孔１３，２３及びカム板３の枢支軸孔３０に貫通させることにより、相互に回動自在に枢着連結されている。また、第二金具２の枠状部２２内の奥部側には、爪片４が枢着軸孔２４に通した爪片支軸７をボス部４ｂに貫通させることにより、タコばね６と一緒に枢着されている。

この関節金具の組立状態では、図２に示すように、カム板３の咬合許容部３ａ内に爪片４が入り込み、この咬合阻止部３ｂの左右両側に臨むラチェット８の歯部８ａに該爪片４が咬合している。そして、タコばね６の両端部が第二金具２のパイプ部２１と爪片４のばね受け段部４１とに係止され、その弾発蓄力によって爪片４を咬合方向に付勢している。一方、カム板３自体は、水平枢軸６に対して遊嵌状態であり、重い咬合阻止部３ｂ側が上位にあるために自重で回動しようとするが、その負荷が該咬合阻止部３ｂと咬合阻止部３ｂとの境界段部３２において爪片４によって受け止められている。

ここで、カム板３とラチェット８の各部の寸法関係を図２によって説明する。カム板３とラチェット８は共に水平枢軸６に同心状に枢支されているから、この水平枢軸６の中心Ｏを基準として、カム板３の咬合阻止部３ｂの半径Ｃ１はラチェット８の歯先円半径Ｇ１より大きく、同咬合許容部３ａの半径Ｃ２は歯元円半径Ｇ２より小さく、更に第一金具１の爪当て部１４の半径Ｐは咬合許容部３ｂの半径Ｃ１より大きくなっている。無論、カム板３の周縁部３ｄの半径Ｃ３は咬合許容部３ｂの半径Ｃ１より小さい。従って、Ｐ＞Ｃ１＞Ｇ１＞Ｇ２＞Ｃ２＞Ｃ３である。また、カム板３の咬合許容部３ａがラチェット８の歯部８ａの一つを臨ませる大きさであるのに対し、咬合許容部３ｂは歯部８ａの４つ分わたる大きさを持っている。

上記構成の関節装置において、第一金具１の起立角度を調節する場合、第二金具２が水平状態で固定という前提では、その段階的角度変更は該第一金具１の起立回動過程で行うことになるから、調節開始の基準姿勢は図４（Ａ）に示すように両金具１，２が水平に直線状に配置した状態であり、これを一段目Ｒ１とする。この一段目Ｒ１では、爪片３がラチェット８の下側から２番目の歯部８ａに咬合しており、その咬合位置と水平枢軸６及び爪片支軸７による枢支位置が三角形の頂点の関係にあるから、両金具１，２同士での突き当たり部分はないが、第一金具１が先端側を低くするように回動する懸念はない。なお、ラチェット８の下側から１番目の歯部８ａは２番目の歯部８ａとの間の谷部形成用として設けてあり、これによって本実施形態では爪片４の二股の先端部が各々ラチェット８の谷
部に係嵌する形で大きな咬合強度を得るようにしている。

次に、図４（Ａ）の状態から第一金具１を引き起こしてゆくと、まず図４（Ｂ）の仮想線で示す角度で爪片３がラチェット８の下側から３番目の歯部８ａに咬合するから、この二段目Ｒ２で第一金具１を後傾不能な安定状態に保持できる。同様にして、第一金具１は順次、図４（Ｂ）の実線で示す三段目Ｒ３、図４（Ｃ）の仮想線で示す四段目Ｒ４、図４（Ｃ）の実線で示す５段目Ｒ５の各角度姿勢で安定状態に保持できる。

しかして、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第一金具１が一段目Ｒ１から五段目Ｒ５まで移行しても、カム板３は戻り当接部３ｃを下向きにした同じ姿勢に保たれている。これは、カム板３の自重が図示の反時計回り（左回り）に回転させる方向に作用しているのに対し、その回転を爪片４が境界段部３２で受けて阻止する形になっていることによる。なお、角度調節の過程で、爪片４はカム板３の咬合許容部３ａ内で上下に揺動しつつ、ラチェット８の元の歯部８ａから離脱して次位の歯部８ａに咬合する動作を繰り返すが、この揺動に伴って境界段部３２で凭れたカム板３も揺動する。

一方、第一金具１を先の設定角度よりも大きい後傾角度に変更する場合は、第一金具１を爪片３とラチェット８との咬合範囲を越えて屈曲方向へ回動操作する、つまり図５（Ａ）の仮想線で示す５段目Ｒ５の位置から更に同図の実線で示す前方位置へ第一金具１を回動させる。これにより、第一金具１の爪当て部１４が爪片４に突き当たり、該爪片４はタコばね５の付勢に抗して第二金具２の枠状部２２の内底側へ押しやられると共に、該爪片４によるカム板３の支えが外れてゆく一方、第一金具１のカム当て部がカム板３の段部３１に当接し、該カム板３は該段部３１で押されて図の反時計回り（左回り）方向へ始動させられる。そして、次の瞬間には、図５（Ｂ）で示すように、爪片４が更に内底側へ押しやられてカム板３の咬合阻止部３ｂにも接触しない状態になり、これと同時に完全にフリー状態になったカム板３が自重によって始動しかけていた反時計回り方向へ急速に回転変位し、その咬合阻止部３ｂが爪片４との対接位置にくる。

これにより、爪片４がカム板３の咬合阻止部３ｂに乗合してラチェット８とは咬合不能になるから、第一金具１の展開方向つまり後方への回動が可能となる。そこで、第一金具１を後方回動させると、図６（Ａ）で示すように、その途上で第一金具１のカム戻し部１５が回転変位していたカム板３の戻り当接部３ｃに当接し、以降の第一金具１の後方回動に伴い、図６（Ｂ）で示すように、カム板３も一体に咬合阻止部３ｂに対する爪片４の摺接を伴って前とは逆の時計回り（右回り）方向に戻り回転する。しかして、この第一金具１の後方回動の最終段階では、爪片４が咬合阻止部３ｂを越えて咬合許容部３ａへ入り込み、第一金具１が水平姿勢に至った時にはラチェット８の下から２番目の歯部８ａと咬合し、前記の一段目Ｒ１の状態になる。よって、以降は、既述同様に第一金具１を引き起こ
しながら所望の角度に調節すればよい。

上記構成の関節装置では、第一金具１を爪片４とラチェット８との咬合範囲を越えて先方へ回動させたとき、第一金具１の爪当て部１４が爪片４に当たって強く圧接することになるが、カム板３は爪当て部１４によって爪片４が離れた時にフリーになって自重で自動的に回転変位し、その変位後の咬合阻止部３ａには戻り回転の過程で爪片４が摺接するだけであるから、カム板３に激しい磨耗や局所的磨耗を生じることがない。従って、該カム板３のカム周面の変形や寸法変化に起因した誤作動が発生せず、高い作動安定性が得られる上、従来のラチェット方式の関節装置に比べ、カム板３ひいては関節装置全体としての耐久性が著しく向上することになる。

なお、カム板３としては、実施形態で例示した形状のものに限らず、第一及び第二金具１，２を前記咬合範囲を越えて屈曲方向へ回動操作して当該カム板３がフリー状態になった際、自重によって咬合阻止部３ｂが爪片４との対接位置に来るように回転変位し得る形状であればよい。ただし、実施形態で例示した形状とすれば、金属原板からの打ち抜きによって複数のカム板３…を製作する際、例えば図７に示すように、金属原板３Ａに設定するカム板パターン３Ｐ…について、咬合阻止部３ｂの円弧に隣のパターン３Ｐの周縁部３ｅの凹円弧を合わせ、また隣接するパターン３Ｐ，３Ｐ同士で互いの咬合許容部３ａの凹陥位置に戻り当接部３ｃを入り込ませることにより、パターン３Ｐ，３Ｐ同士を接近させて材料取りを良くし、もって該カム板３…の製作コストを低減することができる。

一方、爪片４としては、先端が単に楔状に尖った一般的な形態のものも使用できるが、実施形態で例示したように先端が二股状をなすものでは、その二股状の先端でラチェット８の歯部８ａを両側から挟むよう咬合するから、咬合状態の安定性が増す。また、爪片４を付勢するばね部材としては、例示したたタコばね５以外に、コイルばねや板ばね等の他のばね部材も使用可能である。

更に、実施形態のように、第一及び第二金具１，２を前記咬合範囲を越えて屈曲方向へ回動操作したとき、第一金具１のカム当て部１６がカム板３の段部３１に当たるように設定すれば、カム板３が自重による回転変位に先だってその回転方向へ始動させられるから、第一金具１内でのカム板３の引っ掛かり等を防止して、該回転変位をより確実に行わせることができる。

実施形態では第一金具１が起立状態の角度設定すべき操作側、第二金具２が水平配置する非操作側として説明したが、逆に第一金具１を非操作側、第二金具２を操作側としても作用的にはほぼ同じである。その他、この発明の関節装置は、第一金具１及び第二金具２の外形、ラチェット８の歯数等、細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。

この発明の一実施形態に係る関節装置の分解斜視図である。同関節装置の要部の縦断側面図である。同関節装置に用いるカム板の正面図である。同関節装置による段階的角度調整操作を示し、（Ａ）図は一段目における縦断側面図、（Ｂ）図は三段目における縦断側面図、（Ｃ）図は五段目における縦断側面図である。同関節装置による角度再調整への移行操作を示し、（Ａ）図は移行初期の第一金具の前方回動時における縦断側面図、（Ｂ）図は前方回動終了時における縦断側面図である。同関節装置による角度再調整への移行操作を示し、（Ａ）図は第一金具の後方回動の初期段階における縦断側面図、（Ｂ）図は後方回動の最終段階における縦断側面図である。同関節装置に用いるカム板を原板から打ち抜く際の採取パターンを示す平面図である。同関節装置の適用する座椅子のフレーム構造を示す斜視図である。

符号の説明

１・・・第一金具
１３・・・枢着軸孔
１４・・・爪当て部
１５・・・カム戻し部
１６・・・カム当て部
２・・・第二金具
３・・・カム板
３ａ・・・咬合許容部
３ｂ・・・咬合阻止部
３ｃ・・・戻り当接部
３０・・・枢支軸孔
３１・・・段部
４・・・爪片
５・・・タコばね（ばね部材）
６・・・水平支軸
８・・・ラチェット
８ａ・・・歯部
Ｃ１・・・咬合阻止部の半径
Ｃ２・・・咬合許容部の半径
Ｇ１・・・歯山円半径
Ｇ２・・・歯元円半径
Ｐ・・・爪当て部の半径
Ｏ・・・中心
α，β・・中心角

Claims

第一金具と第二金具とが水平枢軸によって枢着され、第一金具に該水平枢軸を中心とする円弧に沿って配置する複数の歯部を有するラチェットが形成され、第二金具に該ラチェットに咬合して両金具の展開方向回動を阻止する爪片が枢着されると共に、該爪片を咬合側へ付勢するばね部材を有し、前記水平枢軸には前記爪片のラチェットに対する咬合を規制するカム板が遊転自在に枢支され、
前記カム板の周囲に、凹陥した咬合許容部と、その一側に隣接して張出した咬合阻止部と、咬合許容部の他側に隣接して突出した戻り当接部とを備え、
前記第一金具は、ラチェット形成部の一端側に、水平枢軸の中心からの半径がカム板の咬合阻止部の同半径よりも大きい爪当て部を有すると共に、ラチェット形成部の他端側にカム戻し部を有し、
常時は前記爪片がカム板の咬合許容部内でラチェットの歯部に咬合すると共に、この咬合位置より上位にカム板の咬合阻止部と第一金具の爪当て部とが配置し、一方の金具の屈曲方向への回動により、咬合許容部内で前記爪片が次位の歯部に順次咬合し、一方の金具をラチェット咬合範囲を越えて屈曲方向へ回動することにより、爪片が第一金具の爪当て部に押されてラチェット及びカム板から離れ、該カム板が自重で自動的に回転して咬合阻止部を爪片に対接させる咬合阻止姿勢に転換し、もって両金具が展開方向へ回動可能となり、この展開方向への回動過程で第一金具のカム戻し部がカム板の戻り当接部に押接し、回動終端で該カム板を咬合許容姿勢に復帰させるように構成されてなる関節装置。
前記カム板は、枢支軸孔に対して中心角の大きい咬合阻止部と中心角の小さい咬合許容部及び突片状の戻り当接部が枢支軸孔の周囲半周部内に形成され、枢支軸孔を中心として、咬合許容部に対する径方向反対側の周縁が当該咬合許容部よりも小半径の円弧をなすと共に、咬合阻止部に対する径方向反対側の周縁が前記小半径の円弧よりも枢支軸孔に接近した凹円弧をなす請求項１記載の関節装置。
前記爪片の先端がラチェットの歯部に外嵌する二股状をなし、前記カム板の咬合許容部がラチェットの歯部一つを臨ませる大きさで、同咬合許容部がラチェットの複数の歯部に
わたる中心角の円弧をなす請求項１又は２に記載の関節装置。
前記第一金具が爪当て部よりも更に周方向一側延長上にカム当て部を備え、前記カム板が咬合阻止部の咬合許容部側とは反対側に段部を有し、両金具を調節可能な最小角度よりも更に屈曲方向へ回動操作した際に、前記カム当て部がカム板の前記段部に当たるように構成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の関節装置。