JP5559469B2 - ラチェット機構 - Google Patents

Description

本発明は、ラチェット機構に関する。

従来のラチェット機構として、自動車の横転時に上方に向けて突出させたロールバーを、その突出させた位置で保持するようにしたものが知られている（特許文献１）。この特許文献１のラチェット機構では、車体側に回動可能に支持されたラッチに係合爪が複数設けられており、複数の係合爪がラックの被係合爪にそれぞれ対応するようになっている。すなわち、係合爪とそれに対応する被係合爪とのペアが複数形成されている。
特開平１−９５９５６号公報

上記特許文献１に開示されるラチェット機構では、ラッチとラックとが係合した状態で、ラック側からラッチに外力が入力されると、ラッチにはその回動軸を中心とする回転モーメントが生じる。このとき、このラチェット機構では、係合爪とそれに対応する被係合爪との複数のペアの中には、加工誤差等に起因して、当初から噛み合っているペアと、当初は噛み合っていないペアとが存在する場合があるが、その場合、大きな外力が加わると、当初噛み合っているペアと当初噛み合っていないペアとの相対的な位置関係によっては、ラッチの回動に伴って当初噛み合っていないペアをなす係合爪と被係合爪とが相互に離間してしまい、結局当初から噛み合っているペアだけが係合する状態となって、複数設けたペアを有効に利用できなくなってしまう場合があった。

そこで、本発明は、係合爪と被係合爪との複数のペアをより有効に利用できるようにしたラチェット機構を得ることを目的とする。

本発明にあっては、係合爪とそれに対応する被係合爪との一のペアが相互に噛み合った状態で、当該一のペアの被係合爪から係合爪に向けて力が作用した際に、ラッチが、係合爪と被係合爪との他のペアが形成される位置で、ラックに近接する方向に回動するように構成したことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、上記一のペアでラッチに力が作用した場合に、上記他のペアをなす係合爪がラックに近接する方向に移動することになるので、一のペアに加えて他のペアもより有効に利用することができるようになる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態にかかるラチェット機構を含むポップアップ式ロールバーの正面図であって、突出部材が突出していない状態を示す図、図２は、ポップアップ式ロールバーの正面図であって、突出部材が突出した状態を示す図、図３は、図２のIII部に装備されるラチェット機構の拡大図、図４は、図３の状態からラッチが回動した状態を示す図である。

本実施形態にかかるラチェット機構１０（図３）は、車両の横転（ロールオーバー）時等に突出するポップアップ式ロールバー１に適用することができるものである。ポップアップ式ロールバー１は、図１および図２に示すように、車体に固定されるベースフレーム２と、ベースフレーム２に対してガイドされつつ上方にスライドする突出部材３と、を備えている。

ベースフレーム２は、車体に取り付けられた状態で車幅方向（各図の左右方向）の両端に位置して上下方向に真っ直ぐに伸びる一対のサイドメンバ２ａ，２ａと、一対のサイドメンバ２ａ，２ａ間で横架されるアッパプレート２ｂおよびロワバー２ｃと、を備えている。アッパプレート２ｂは、車体に取り付けられた状態で前後に間隔をあけて二つ設けられており、突出部材３は、前後二つのアッパプレート２ｂ間の隙間に挿通されている。

突出部材３は、各サイドメンバ２ａ，２ａに沿って上下方向に伸びる柱状部３ａ，３ａと、柱状部３ａ，３ａの上端および下端でそれぞれ横架される横架部３ｂ（図では上端の横架部３ｂのみ図示）と、を備えており、中央には上下に細長い矩形状の開口部３ｃが形成されている。

そして、ラチェット機構１０（図２，図３参照）は、ベースフレーム２に対して、突出部材３が上方に突出するのを許容し、かつ下方に没入するのを規制する機構として設けられる。本実施形態では、突出部材３の柱状部３ａ，３ａには、複数の爪１１ａが一定のピッチで移動方向（上下方向）に沿って配列されたラック１１，１１が設けられる一方、ベースフレーム２の、横架部２ｂで被覆された位置（図２のIII部）には、ラック１１に対して接離可能に構成されて、爪１１ａに対応する爪１２ａを複数（本実施形態では二つ）有するラッチ１２が設けられる。したがって、本実施形態では、突出部材３が第一の部材に相当し、ベースフレーム２が第二の部材に相当する。そして、ラッチ１２の爪１２ａが係合爪に相当し、ラック１１の爪１１ａが被係合爪に相当する。なお、図３では、図１，図２の左側に位置するラチェット機構１０のみ図示するが、図１，図２の右側にも図３と同様（左右勝手違い）のラチェット機構１０が装備されている。

図３に示すように、ラック１１の爪１１ａは、略水平な下面１１ｂと斜め下方に傾斜した側面１１ｃとを備えている。そして、本実施形態では、爪１１ａの下面１１ｂと当該下面１１ｂの基端側に形成される隅部１１ｄとが、ラッチ１２の爪１２ａに対応する被係合部分となる。

一方、ラッチ１２は、ベースフレーム２の二つのアッパプレート２ｂ，２ｂ間で架設されたシャフト１２ｂに回動可能（揺動可能）に軸支されたアームとして構成されている。そして、このラッチ１２には、シャフト１２ｂの中心（すなわちラッチ１２の回動の中心）Ｃよりも上方、すなわち、突出部材３の相対移動が許容される方向に、二つの爪１２ａが形成されている。

ラッチ１２の爪１２ａは、略水平な上面１２ｃと斜め下方に傾斜した側面１２ｄとを備えている。そして、本実施形態では、爪１２ａの上面１２ｃおよび当該上面１２ｃの先端部１２ｅが、ラック１１の爪１１ａに対応する係合部分となる。

ここで、本実施形態にかかるラチェット機構１０では、係合爪としての爪１２ａとそれに対応する被係合爪としての爪１１ａとの一のペアＡ１では、それら爪１１ａ，１２ａ同士が相互に噛み合う一方、係合爪としての爪１２ａとそれに対応する被係合爪としての爪１１ａとの他のペアＡ２では、それら爪１１ａ，１２ａ同士が相互に近接して対向しつつ離間した状態が得られるようにしてある。そして、図４に示すように、一のペアＡ１の爪１１ａから爪１２ａに向けて力Ｆが作用した際に、ラッチ１２が、係合爪としての爪１２ａとそれに対応する被係合爪としての爪１１ａとの他のペアＡ２が形成される位置でラック１１に近接する方向（図３および図４では時計回り方向）に回動するように構成してある。

かかる構成を具現化するため、本実施形態では、図３に示すように、係合爪としての爪１２ａのピッチｐ２を、被係合爪としての爪１１ａのピッチｐ１より短くしてある。ピッチｐ１，ｐ２をこのように設定すると、図３に示すように、ラッチ１２の回動の中心Ｃに近い一のペアＡ１をなす爪１１ａ，１２ａ同士が噛み合う一方、回動の中心Ｃから遠い他のペアＡ２をなす爪１１ａ，１２ａ同士は噛み合わず、それらの係合面（爪１１ａの下面１１ｂと爪１２ａの上面１２ｃ）同士が微小な隙間（ピッチ差分の隙間）をもって対向しかつ離間した状態となる。

この状態で、突出部材３に上方から下方へ向かう荷重が作用するなどして、一のペアＡ１をなすラック１１の爪１１ａからラッチ１２の爪１２ａに向けて力Ｆが印加されると、当該力Ｆの作用点とラッチ１２の回動の中心Ｃとの位置関係から、ラッチ１２は、回動の中心Ｃを中心として図３および図４の時計回り方向ＣＷに回動しようとする。よって、図４に示すように、他のペアＡ２が形成された位置、すなわち一のペアＡ１に対して回動の中心Ｃから遠い位置では、ラッチ１２は、ラック１１側に近接する方向に移動（回動）して、当該ラック１１に押し付けられることになる。したがって、本実施形態によれば、他のペアＡ２をなす爪１１ａ，１２ａを、突出部材３またはベースフレーム２に印加された荷重がさらに増大して力Ｆが増大した場合に対応する予備の係合部分として、より確実に用いることができるようになる。つまり、一のペアＡ１をなす爪１１ａ，１２ａに加えて、他のペアＡ２をなす爪１１ａ，１２ａもより有効に利用できるようになるのである。

また、かかる作用効果は、他のペアＡ２を一のペアＡ１よりもラッチ１２の回動の中心Ｃから遠い位置に配置したという構成によって得られたものであると言うことができるし、また、ラッチ１２に、一のペアＡ１をなす爪１１ａを、他のペアＡ２をなす爪１１ａに対して、第一の部材としての突出部材３の相対移動が規制される方向側（すなわち本実施形態では図３の下側）に配置した構成によって得られたものであると言うこともできる。

さらに、本実施形態では、ラッチ１２の一のペアをなす爪１２ａに対して回動の中心Ｃより遠い側を、ラック１１に近接する方向に向けて付勢する付勢機構として、コイルスプリング１３を設けてある。このコイルスプリング１３の一端は、ラッチ１２の爪１２ａの反対側に設けられた突起部１２ｆに外嵌されるとともに、他端は、ベースフレーム２に形成された収容凹部２ｄ内に収容されている。したがって、コイルスプリング１３の圧縮反力が、ラッチ１２をラック１１に近接させる方向（すなわち図３および図４の時計回り方向ＣＷ）に作用することになる。このように、コイルスプリング１３が、ラッチ１２をラック１１側に押し込むことで、ラッチ１２の爪１２ａをより確実にラック１１に近接させて配置しておくことができるため、他のペアＡ２をなす爪１１ａ，１２ａを予備の係合部分としてより確実に用いることができるようになる。

ちなみに、本実施形態では、図３の下側のペアＡ１では爪１１ａ，１２ａ同士を当初から噛み合わせるようにし、上側のペアＡ２では爪１１ａ，１２ａ同士を噛み合わせないようにしたが、仮にこれを逆に配置した場合、すなわち上側のペアでは爪１１ａ，１２ａ同士を当初から噛み合わせるようにし、下側のペアでは爪１１ａ，１２ａ同士を噛み合わせないようにした場合には、上側のペアで爪１１ａから爪１２ａに力が入力されると、上側のペアの爪の当接部分もラッチの回動の支点となって、下側のペアでは爪１１ａ，１２ａ同士がより一層離間して、本発明の企図する作用効果が得られなくなることを、念のため付言しておく。

以上説明したように、本実施形態では、爪１２ａとそれに対応する爪１１ａとの一のペアＡ１では当該爪１２ａと爪１１ａとが相互に当接して噛み合うとともに、爪１２ａとそれに対応する爪１１ａとの他のペアＡ２では当該爪１２ａと爪１１ａとが相互に近接して対向しつつ噛み合わない状態が得られるように構成し、一のペアＡ１の爪１１ａから爪１２ａに向けて力Ｆが作用した際に、ラッチ１２が、他のペアＡ２が形成される位置でラック１１に近接する方向に回動するように構成した。

よって、一のペアＡ１をなす爪１１ａから爪１２ａに向けて力Ｆが印加されると、ラッチ１２が回動の中心Ｃを中心として図３および図４の時計回り方向ＣＷに回動し、他のペアＡ２が形成された位置、すなわち一のペアＡ１に対して回動の中心Ｃから遠い位置では、ラッチ１２（の爪１２ａ）がラック１１により近接する方向に移動（回動）ことになる。したがって、本実施形態によれば、他のペアＡ２をなす爪１１ａ，１２ａを、予備の係合部分としてより確実に用いることができるようになり、一のペアＡ１をなす爪１１ａ，１２ａに加えて、他のペアＡ２をなす爪１１ａ，１２ａもより有効に利用できるようになる。

また、本実施形態では、ラッチ１２の爪１２ａのピッチｐ２をラック１１の爪１１ａのピッチｐ１より短くした。これにより、一のペアＡ１では爪１１ａ，１２ａ同士が相互に噛み合い、他のペアＡ２では爪１１ａ，１２ａが相互に近接しつつ噛み合わない状態となり、かつ、上記作用効果を得ることができる構成を、比較的簡素な構成として具現化することができる。

また、本実施形態では、他のペアＡ２を一のペアＡ１よりもラッチ１２の回動の中心Ｃから遠い位置に形成した。よって、一のペアＡ１での力Ｆの入力に応じて、回動の中心Ｃから遠い他のペアＡ２をなす爪１２ａをラック１１側に近接させることができ、上記作用効果を得ることができる。

また、本実施形態では、ラッチ１２には、一のペアＡ１をなす爪１２ａを、他のペアＡ２をなす爪１２ａに対して、突出部材３の相対移動が規制される方向側（本実施形態では図３の下方）に配置した。これにより、一のペアＡ１では爪１１ａ，１２ａ同士が相互に噛み合い、他のペアＡ２では爪１１ａ，１２ａが相互に近接しつつ噛み合わない状態となり、かつ、上記作用効果を得ることができる構成を、比較的簡素な構成として具現化することができる。

また、本実施形態では、ラッチ１２の一のペアＡ１をなす爪１２ａに対して回動の中心Ｃより遠い側を、ラック１１に近接する方向に向けて付勢する付勢機構としてのコイルスプリング１３を設けた。したがって、ラッチ１２の爪１２ａをより確実にラック１１に近接させて配置しておくことができ、他のペアＡ２をなす爪１１ａ，１２ａを予備の係合部分としてより確実に用いることができるようになる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ラッチが第一の部材としてのベースフレームに回動可能に支持された構成を例示したが、ラッチが第一の部材にスライド可能に支持されるような構成であっても、一のペアをなす被係合爪から係合爪に入力された力によってラッチが結果的に回動するものであれば、上記作用効果を得ることができる。

また、本発明にかかるラチェット機構は、第一の部材が回転あるいは回動し、ラックが円弧状（歯車状）に形成される構成にも適用することができるし、車両用途以外にも適用可能であることは勿論である。

本発明の一実施形態にかかるラチェット機構を含むポップアップ式ロールバーの正面図であって、突出部材が突出していない状態を示す図である。 本発明の一実施形態にかかるラチェット機構を含むポップアップ式ロールバーの正面図であって、突出部材が突出した状態を示す図である。 図２のIII部に装備されるラチェット機構の拡大図である。 図３の状態からラチェット機構に含まれるラックが回動した状態を示す図である。

符号の説明

２ ベースフレーム（第二の部材）
３ 突出部材（第一の部材）
１０ ラチェット機構
１１ ラック
１１ａ 爪（被係合爪）
１２ ラッチ
１２ａ 爪（係合爪）
１３ コイルスプリング（付勢機構）
Ａ１ 一のペア
Ａ２ 他のペア
Ｃ 回動の中心
Ｆ 力
ｐ１ （被係合爪の）ピッチ
ｐ２ （係合爪の）ピッチ

Claims (5)

1. 第一の部材に設けられ、複数の被係合爪が一定のピッチで配列されたラックと、
   第二の部材に架設されたシャフトに回動可能に軸支されて前記ラックに対して接離可能に構成され、前記被係合爪に対応する係合爪を少なくとも二つ有して当該ラックと噛み合うラッチと、
   を備え、前記第一の部材が前記第二の部材に対して一方側へ相対移動するのを規制し、かつ他方側へ相対移動するのを許容するラチェット機構において、
   前記係合爪とそれに対応する前記被係合爪との一のペアでは当該係合爪と被係合爪とが相互に当接して噛み合うとともに、前記係合爪とそれに対応する前記被係合爪との他のペアでは当該係合爪と被係合爪とが相互に近接して対向しつつ噛み合わない状態が得られるように構成し、
   前記他のペアにおける係合爪の先端部分と前記第一の部材における被係合爪の底部との間には、前記ラッチを回動可能とする間隙が設けられ、
   前記一のペアの被係合爪から係合爪に向けて力が作用した際に、前記ラッチが、前記他のペアが形成される位置で前記ラックに近接する方向に前記シャフトの中心を軸として回動するように構成したことを特徴とするラチェット機構。
2. 前記係合爪のピッチを前記被係合爪のピッチより短くしたことを特徴とする請求項１に記載のラチェット機構。
3. 前記他のペアを前記一のペアよりも前記ラッチの回動の中心から遠い位置に形成したことを特徴とする請求項１に記載のラチェット機構。
4. 前記ラッチには、前記一のペアをなす係合爪を、前記他のペアをなす係合爪に対して、前記第一の部材の相対移動が規制される方向側に配置したことを特徴とする請求項１に記載のラチェット機構。
5. 前記ラッチの前記一のペアをなす係合爪に対して前記回動の中心より遠い側を、前記ラックに近接する方向に向けて付勢する付勢機構を設けたことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一つに記載のラチェット機構。

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