JP5988742B2 - レッグレスト機構 - Google Patents

Description

本発明は、シートに設けられ、レッグレストを昇降させ、上昇時に着座者のふくらはぎを押し上げるレッグレスト機構に関する。

鉄道用車両用の乗り物に設置されるシートには、レッグレストを上昇させて着座者のふくらはぎを押し上げるレッグレスト機構を備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−０８８８０９号公報

しかし、上述した従来のレッグレスト機構の駆動源としては、レッグレストを下降方向に付勢するガスシリンダと、ガスシリンダの付勢力に抗してレッグレストを上昇させるエアシリンダとを用いている。このため、エアシリンダにエアを供給する配管や圧縮空気源等が必要となり、構造が複雑となる問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、構造が簡単なレッグレスト機構を提供することにある。

上述した課題のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映したレッグレスト機構は、上端側がシートに回転可能に取り付けられ、下端側が上昇すると着座者のふくらはぎを押し上げるレッグレストと、該レッグレストの回転中心以外の部分に回転可能に取り付けられ、一方の側部に沿って複数の歯が形成されたラックと、該ラックの歯に噛合するピニオンと、前記シートに設けられ、前記ピニオンを正転方向／逆転方向に回転駆動するモータと、前記モータと前記ピニオンとの間に設けられ、前記モータから前記ピニオンへの動力を伝達／遮断する機械式クラッチ機構と、前記ピニオンに前記ラックの歯が噛合するように前記ラックを案内するガイド機構と、前記モータの非駆動時に、モータの回転を禁止し、前記レッグレストの位置を保持する保持機構と、を有し、前記クラッチ機構は、前記ピニオンの回転中心軸に沿った貫通穴の内周面に形成されたセレーションと、前記モータの出力軸に係合し、前記出力軸の軸方向に移動可能で、前記出力軸と共に回転し、外周面に前記ピニオンのセレーションに噛合可能なセレーションが形成され、前記ピニオンの貫通穴に嵌入可能なクラッチと、該クラッチを前記ピニオンの貫通穴に嵌入する方向に付勢する付勢部材と、前記クラッチを前記モータの出力軸に沿って移動させる移動機構と、とからなることを特徴とする。

本発明の他の特徴は、以下に述べる発明を実施するための形態並びに添付の図面から一層明らかになるであろう。

本願発明によれば、前記シートに設けられ、前記ピニオンを正転方向／逆転方向に回転駆動するモータを用いることで、駆動源にガスシリンダ、エアシリンダを用いた場合に比べ、配管、圧縮空気源等が不要となり、構造が簡単になる。

また、 前記モータの非駆動時に、モータの回転を禁止し、前記レッグレストの位置を保持する保持機構と、前記モータと前記ピニオンとの間に設けられ、前記モータから前記ピニオンへの動力を伝達／遮断するクラッチ機構とを有することで、機械式クラッチ機構を用いてモータから前記ピニオンへの動力を遮断することで、レッグレストに対するブレーキ機構の作用を殺すことができる。よって、停電であっても、小さな力でレッグレストを下降できる。

更に、モータの回転運動を直進運動に変換する機構として、本発明は、モータによって回転駆動されるピニオンと、ピニオンに噛合する歯を有するラックとからなるラックアンドピニオン機構を用いた。このラックアンドピニオン機構は、モータによって回転駆動されるナット部材と、ナット部材に螺合するねじ棒とからなる機構に比べ、減速比を小さく設定できる。よって、停電時に、レッグレストを強制的に下降させる場合、本願は小さな力でレッグレストを下降できる。

本発明の他の効果は、以下に述べる発明を実施するための形態並びに添付の図面から一層明らかになるであろう。

実施形態のレッグレスト機構が設けられたシートの側面図であって、レッグレストの下端側が最も下降した状態を示す図である。 図１のレッグレスト機構を説明する図である。 レッグレスト機構の分解斜視図である。 図４は実施形態のレッグレスト機構が設けられたシートの側面図であって、レッグレストの下端側が最も上昇した状態を示す図である。 図４のレッグレスト機構を説明する図である。 クラッチ機構の斜視図である。 クラッチ機構の作動を説明する図で、クラッチ機構が動力伝達状態を説明する図である。 クラッチ機構の作動を説明する図で、クラッチ機構が動力遮断状態を説明する図である。 本実施形態のレッグレスト機構の電気的構成を説明するブロック図である。 本実施形態のレッグレスト機構の制御手順を示すフローチャートである。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態例を説明する。
（全体構成）
最初に図１を用いて、本実施形態のレッグレスト機構が設けられたシートの全体構成を説明する。図１は実施形態のレッグレスト機構が設けられたシートの側面図であって、レッグレストの下端側が最も下降した状態を示す図である。

図において、シート１は、着座者の臀部を支持するシートクッション３と、着座者の背部を支持するシートバック５と、シートクッション３の下部に設けられたベース４とに大別される。

ベース図に示すシートクッション３のフレームは、水平方向の間隔を介して形状の異なる一対のベースフレーム７と、一対のベースフレーム７の間で、各ベースフレーム７の上方に配置されるサブベースフレーム９とを有している。

サブベースフレーム９には、本実施形態のレッグレスト機構の多くの部分が設けられる。

各ベースフレーム７の前部には、ロアフロントブラケット１１が設けられている。そして、ベースフレーム７の前部を橋渡しするように管状のフロントフレーム１３が、ロアフロントブラケット１１に取り付けられている。

各ベースフレーム７の後部には、各ベースフレーム７の後部を橋渡しするように管状のリアフレーム１５が取り付けられている。

フロントフレーム１３の中央部には、サブベースフレーム９の前部に形成され、下方に延出するブラケット部９ａが取り付けられている。

リアフレーム１５の中央部には、上方に延出するアッパリアブラケット１９が取り付けられている。アッパリアブラケット１９の上部には、サブベースフレーム９の後部が取り付けられている。

フロントフレーム１３の両端部には、上方に延出する第２アッパフロントブラケット２１が設けられている。

一対のベースフレーム７の略中央部には、形状の異なる一対のアッパブラケット２３がそれぞれ取り付けられている。

各アッパブラケット２３の上部には、シートクッション３のシートパン２５の側部が取り付けられている。シートパン２５の前部には、一対のシートパンフロントブラケット２７の高さ方向の中間部が取り付けられている。シートパンフロントブラケット２７の下部は、フロントフレーム１３に取り付けられた第２アッパフロントブラケット２１の上部に取り付けられている。よって、シートパン２５（シートクッション３）は、シートパンフロントブラケット２７，第２アッパフロントブラケット２１，アッパブラケット２３により、ベースフレーム７に取り付けられている。
（レッグレスト機構）
次に、図１−図５を用いて、レッグレスト機構の説明を行う。図２は図１のレッグレスト機構を説明する図、図３はレッグレスト機構の分解斜視図、図４は実施形態のレッグレスト機構が設けられたシートの側面図であって、レッグレストの下端側が最も上昇した状態を示す図、図５は図４のレッグレスト機構を説明する図である。

シートクッション３の前面下方にはレッグレスト３１が配置される。このレッグレスト３１の上端側には、アーム３３の一方の端部側が取り付けられている。アーム３３の他方の端部側は、ピン３５を用いて、シートパンフロントブラケット２７の上部に回転可能に取り付けられている。

サブベースフレーム９の中央部には、下方に延出するモータ取付部９ｂが形成されている。このモータ取付部９ｂには、貫通穴９ｃが形成されている。そしてモータ取付部９ｂの一方の面側には、無励磁作動形の電磁ブレーキ３７ａを有し、正転方向／逆転方向に回転するモータ３７が取り付けられている。また、本実施形態のモータ３７には、減速機３７ｃが一体的に設けられている。そして、モータ37の出力は、減速機３７ｃを介して出力軸３７ｂに出力される。本実施形態の電磁ブレーキ３７ａは、内部にモータシャフト３７ｂに当接可能なブレーキライニングと、モータシャフト３７ｂに当接する方向にブレーキライニングを押圧可能な可動鉄心と、可動鉄心を介してブレーキライニングを付勢してモータシャフトの回転を禁止するスプリングと、可動鉄心を移動させるコイルとを有している。また、本実施形態のモータ３７は、回転速度が遅い状態でも大きなトルクが得られるトルクモータを用いたが、汎用モータでもかまわない。

そして、モータ３７への駆動電流の一部がコイルに供給されると、スプリングの付勢力に抗して可動鉄心が吸引され、スプリングの付勢力がブレーキライニングに作用しなくなり、モータが回転できる。 モータ３７への電流の供給が停止されると、スプリングが可動鉄心を介してブレーキライニングを付勢し、モータ３７のモータシャフトの回転を禁止する。

モータ取付部９ｂの他方の面には、上方に突出するブラケット１０が設けられている。そして、モータ取付部９ｂの他方の面側には、３つの円筒状のカラー３９を介して、サブブラケット４１が取り付けられる。３つのカラー３９のうち、一番上部のカラー３９はブラケット１０に取り付けられる。このサブブラケット４１には、貫通穴４１ａが形成されている。

サブベースフレーム９のモータ取付部９ｂと、サブブラケット４１との間の空間には、周面に沿って歯４３ａと、半径方向に突出する１つの突部４３ｂとが形成されたピニオン４３が配置される。また、ピニオン４３には、回転中心軸に沿って貫通穴４３ｃが形成されている。この貫通穴４３ｃの内周面には、回転中心軸と平行なセレーション（またはスプライン）４３ｄが形成されている。

モータ３７のモータシャフト３７ｂは、断面形状が矩形に形成され、モータ取付部９ｂの貫通穴９ｃ，ピニオン４３の貫通穴４３ｃ，サブブラケット４１の貫通穴４１ａを介して、サブブラケット４１の他方の面（モータ取付部９ｂとの対向面と反対側の面）側に突出している。

モータ３７の正転方向／逆転方向の回転は、後述する機械式のクラッチ機構４２を介して、ピニオン４３へ伝達される。

ピニオン４３の上部には、長尺板状のラック６１が配置される。このラック６１の一方の側部（下面）には、ピニオン４３の歯４３ａに噛合する複数の歯６１ａが長手方向に沿って形成されている。

また、３つのカラーのうち一番上に取り付けられるカラー３９（ブラケット１０に取り付けられるカラー）は、ラック６１の他方の側部（上面）が当接可能で、当接することによりラック６１のピニオン４３との噛合が解除される方向の移動を禁止するストッパとして機能し、３つのカラーのうち一番上に取り付けられるカラー３９はピニオン４３にラック６１の歯６１ａが噛合するようにラック６１を案内するガイド機構となる。尚、ガイド機構としては、円筒状のカラーに限定するものではなく、ローラであってもよい。更に、ラック６１の歯６１ａがピニオン４３に噛合する方向にラック６１を付勢するスプリングであってもよい。

ラック６１の一方の端部は、レッグレスト３１の回転中心以外の箇所にピン６７を用いて取り付けられている。よって、ピニオン４３が回転すると、ラック６１がその長手方向に移動し、レッグレスト３１がピン３５を中心に回転する。

レッグレスト３１の回転範囲は、レッグレスト３１の下端側が最も下降した最下降位置（図１、図２に示す）からレッグレスト３１の下端側が最も上昇した最上昇位置（図４、図５に示す）までである。本実施形態では、レッグレスト３１が最下降位置から最上昇位置まで移動した際に、ピニオン４３は略３／４回転（１回転未満）になるように設定されている。

サブブラケット４１には、ピニオン４３の回転位置を検出するために、ピニオン４３の突部４３ｂが当接可能な２つのセンサ６３、センサ６５が取り付けられている。本実施形態のリミットスイッチは、外部に設けられたローラレバーが押されることにより内部に設けられたマイクロスイッチが応動するローラレバー式のリミットスイッチを用いた。

そして、図２に示すように、センサ６３は、レッグレスト３１が最下降位置にあるとき、ピニオン４３の突部４３ｂが係合し、応動する位置に設けられている。即ち、センサ６３は、レッグレスト３１の下端側が最も下降した最下降位置まで下降すると応動する最下降位置検出センサとして機能する。

また、図５に示すように、センサ６５はレッグレスト３１が最上昇位置にあるとき、ピニオン４３の突部４３ｂが係合し、応動する位置に設けられている。即ち、センサ６５は、
レッグレスト３１の下端側が最も上昇した最上昇位置まで上昇すると応動する最上昇位置検出センサとして機能する。

尚、センサとしては、リミットスイッチに限定するものではなく、発光部と受光部とからなり、ピニオン４３の突部が発光部と受光部との間を遮ることによりピニオン４３の回転位置を検出するセンサであってもよい。また、ピニオン４３の回転軸にロータリエンコーダーを設けて、ピニオン４３の回転位置を検出するようにしても良い。この場合、ピニオン４３の突部４３ｂは不要となる。

ラック６１の他方の端部には、ガススプリング７１の一端部が取り付けられている。ガススプリング７１の他方の端部は、サブベースフレーム９に取り付けられ、ラック６１はレッグレスト３１の下端側が下降する方向に付勢されている。
（クラッチ機構４２）
図３、図６を用いて機械式のクラッチ機構４２の説明を行う。図６はクラッチ機構の斜視図である。

サブブラケット４１の貫通穴４１ａには、円柱状のクラッチ４５が配置されている。このクラッチ４５のピニオン４３側は、ピニオン４３の貫通穴４３ｃに嵌入可能となっており、その外周面には、ピニオン４３のセレーション４３ｄに噛合可能なセレーション４５ａが形成されている。また、クラッチ４５のピニオン４３側と反対側の外周面には、周方向に沿って溝４５ｂが形成されている。更に、クラッチ４５には、回転中心軸に沿って貫通穴４５ｃが形成されている。この貫通穴４５ｃは、モータ３７のモータシャフト３７ｂが嵌入可能で、その断面形状は、モータ３７のモータシャフト３７ｂの断面形状より若干大きな矩形に設定されている。よって、クラッチ４５の貫通穴４５ｃにモータ３７のモータシャフト３７ｂが嵌入していると、クラッチ４５は、モータ３７のモータシャフト３７ｂに沿って移動可能な状態で、モータ３７により回転駆動されることとなる。

クラッチ４５に隣接してクラッチ駆動レバー４７が配置される。このクラッチ駆動レバー４７の中間部には、穴４７ａが形成されている。この穴４７ａにシャフト４９が取り付けられている。

シャフト４９はサブブラケット４１の他方の面に形成された２つのシャフト支持ブラケット４１ｃの穴４１ｅ、シャフト支持ブラケット４１ｄの穴４１ｆに嵌合することにより、サブブラケット４１の他方の面と平行な面上で回転可能に支持されている。

クラッチ駆動レバー４７の一方の端部（クラッチ４５側の端部）には、クラッチ４５の溝４５ｂに係合し、クラッチ４５を直径方向に挟む二股状の係合部材５１が取り付けられている。クラッチ駆動レバー４７の他方の端部には、図示しない操作ペダルによって操作されるケーブル５３が取り付けられている。更に、中間部がシャフト４９を巻回し、一方の端部がサブブラケット４１に係止され、他方の端部がクラッチ駆動レバー４７に係止されたスプリング５５により、クラッチ駆動レバー４７が係合し、モータ３７のモータシャフト３７ｂに沿って移動可能なクラッチ４５は、ピニオン４３方向へ付勢されている。

次に、図３、図６，図７，図８を用いてクラッチ機構の作動を説明する。図７はクラッチ機構の作動を説明する図で、クラッチ機構が動力伝達状態を説明する図、図８はクラッチ機構の作動を説明する図で、クラッチ機構が動力遮断状態を説明する図である
通常は、操作ペダルは操作されず、図７に示すように、スプリング５５の付勢力より、クラッチ４５がピニオン４３方向に移動し、クラッチ４５のセレーション４５ａがピニオン４３の貫通穴４３ｃに嵌入し、ピニオン４３のセレーション４３ｄに噛合している。よって、モータ３７のモータシャフト３７ｂの回転は、クラッチ４５を介してピニオン４３に伝達される（クラッチ機構の動力伝達状態）。

次に、スプリング５５の付勢力に抗し操作ペダルを操作し、ケーブル５３を引くと、クラッチ駆動レバー４７が回転し、クラッチ４５のセレーション４５ａが、ピニオン４３のセレーション４３ｄに噛合している状態から、クラッチ４５がモータ３７のモータシャフト３７ｂに沿ってピニオン４３から離れる方向に移動し、セレーションの噛合状態が解除される。よって、モータ３７の回転のピニオン４３への伝達は遮断される（クラッチ機構の動力遮断状態）。
（電気的構成）
次に、図９を用いて、本実施形態のレッグレスト機構の電気的構成を説明する。

図において、８１は、上昇スイッチ８３，下降スイッチ８５と、前述したセンサ（最上昇位置検出センサ）６５、センサ（最下降位置検出センサ）６３とからの信号を取り込んで、モータ駆動回路８７を介してモータ３７の駆動を制御する制御部である。
（作動）
＜通常時＞
本実施形態の制御手順を示すフローチャートである図１０を参照しながら、本実施形態のレッグレスト機構の作動を説明する。尚、図１０に示すフローチャートは、クラッチ機構４２の操作ペダルが操作されておらず、クラッチ機構４２が動力伝達状態にある場合を想定している。更に、モータ３７に駆動電流が供給されない場合は、電磁ブレーキ３７ａにより、レッグレスト機構にブレーキ力が作用し、レッグレスト３１の位置が保持される。即ち、電磁ブレーキ３７ａは、モータ３７の非駆動時に、レッグレスト３１の位置を保持する保持機構となっている。

下降スイッチ８５がオンされ、最下降位置検出センサ６３がオンでない場合（ステップ１−ステップ３）、即ち、レッグレスト３１が最下降位置以外の位置にある場合に下降スイッチ８５がオンされると、制御部８１はモータ駆動回路８７を介してレッグレスト３１が下降する方向にモータ３７を駆動する（ステップ４）。すると、ラック６１が図５において左方向に移動し、レッグレスト３１は下降する。このとき、レッグレスト３１が最下降位置まで下降し、最下降位置検出センサ６３が応動すると（ステップ５）、制御部８１は、モータ３７の駆動を停止し（ステップ６）、ステップ１に戻る。また、最下降位置検出センサ６３が応動する前に、下降スイッチ８５がオフになると（ステップ７）、制御部８１は、モータ３７の駆動を停止し（ステップ６）、ステップ１に戻る。

次に、上昇スイッチ８３がオンされ、最上昇位置検出センサ６５がオンでない場合（ステップ１、ステップ８）、即ち、レッグレスト３１が最上昇位置以外の位置にある場合に上昇スイッチ８３がオンされると、制御部８１はモータ駆動回路８７を介してレッグレスト３１が上昇する方向にモータ３７を駆動する（ステップ９）。すると、ラック６１が図２において右方向に移動し、レッグレスト３１は上昇する。このとき、レッグレスト３１が最上昇位置まで上昇し、最上昇位置検出センサ６５が応動すると（ステップ１０）、制御部８１は、モータ３７の駆動を停止し（ステップ６）、ステップ１に戻る。また、最上昇位置検出センサ６５が応動する前に、上昇スイッチ８３がオフになると（ステップ７）、制御部８１は、モータ３７の駆動を停止し（ステップ６）、ステップ１に戻る。
＜クラッチ機構解除時＞
レッグレスト３１が最下降位置以外の位置にある場合、急いでレッグレスト３１を最下降位置まで移動させる場合には、クラッチ機構４２の操作ペダルを操作する。すると、スプリング５５の付勢力に抗してクラッチ駆動レバー４７が回転し、クラッチ４５のセレーション４５ａが、ピニオン４３のセレーション４３ｄに噛合している状態から、クラッチ４５がモータ３７のモータシャフト３７ｂに沿ってピニオン４３から離れる方向に移動し、セレーションの噛合状態が解除される。よって、モータ３７の回転のピニオン４３への伝達は遮断され、モータ３７の電磁ブレーキ３７ａのブレーキ力は、ピニオン４３に作用しなくなり、レッグレスト機構に作用しなくなる。そして、ガススプリング７１の付勢力により、レッグレスト３１は最下降位置まで瞬時に下降する。

レッグレスト３１が最下降位置まで下降した後、クラッチ機構４２の操作ペダルの操作を解除する。すると、スプリング５５の付勢力によりクラッチ駆動レバー４７が先ほどと反対方向に回転し、クラッチ４５がピニオン４３方向に移動し、クラッチ４５のセレーション４５ａが、ピニオン４３のセレーション４３ｄに噛合する状態に復帰する。よって、モータ３７のモータシャフト３７ｂの回転は、クラッチ４５を介してピニオン４３に伝達されるクラッチ機構の動力伝達状態となる。即ち、モータ３７の電磁ブレーキ３７ａのブレーキ力は、レッグレスト機構に作用するようになる。

上記構成によれば、以下のような効果が得られる。

(1) ピニオン４３を正転方向／逆転方向に回転駆動するモータ３７を用いることで、駆動源にガスシリンダ、エアシリンダを用いた場合に比べ、配管、圧縮空気源等が不要となり、構造が簡単になる。

(2) モータの非駆動時に、モータの回転を禁止し、前記レッグレストの位置を保持する保持機構としての電磁ブレーキ３７ａは、モータ３７に設けられているので、クラッチ機構４２を用いてモータ３７からピニオン４３への動力を遮断することで、レッグレスト３１に対するブレーキ機構の作用を殺すことができる。よって、停電であっても、小さな力でレッグレスト３１を下降できる。

(3) モータ３７の回転運動を直進運動に変換する機構として、本実施形態では、モータ３７により回転駆動されるピニオン４３とピニオン４３が噛合するラック６１とからなるラックアンドピニオン機構を用いた。このラックアンドピニオン機構は、モータによって回転駆動されるナット部材と、ナット部材に螺合するねじ棒(スクリュー)とからなる機構に比べ、減速比を小さく設定できる。よって、モータの駆動力を用いずにレッグレスト３１を下降させる場合、本実施形態は小さな力でレッグレストを下降できる。

尚、本発明は、上記実施形態に限定するものではない。機械式のクラッチ機構として、セレーション同士の噛み合いを用いたもので説明を行ったが、セレーションの他に角型つめや台形つめや三角つめの噛み合いを用いた噛み合いクラッチでもよい。また、円板同士を接触させることで生じる摩擦力により、動力の伝達を行う摩擦クラッチでもよい。

上記実施形態のラック６１はレッグレスト３１の昇降に伴って、ピニオン４３との噛合箇所を中心に揺動する。しかし、例えば、ピニオン４３にラック６１の歯６１ａが噛合するようにラック６１を案内するガイド機構として、ラック６１を一定の直線方向にのみ移動するように案内するガイドを設け、ラック６１とレッグレスト３１とをガタのある係合とすれば、直線移動するラックでもレッグレストの昇降は可能である。、
モータ３７の非駆動時に、レッグレスト３１の位置を保持する保持機構として、電磁ブレーキの他にディスクブレーキ等の機械式ブレーキであってもよい。更に、ガススプリング７１の代わりにロック機構付きガススプリングを用いてもよい。

１ シート
３１ レッグレスト
３７ モータ
３９ カラー
４２ クラッチ機構
４３ ピニオン
６１ ラック
６１ａ 歯

Claims (1)

1. 上端側がシートに回転可能に取り付けられ、下端側が上昇すると着座者のふくらはぎを押し上げるレッグレストと、
   該レッグレストの回転中心以外の部分に回転可能に取り付けられ、一方の側部に沿って複数の歯が形成されたラックと、
   該ラックの歯に噛合するピニオンと、
   前記シートに設けられ、前記ピニオンを正転方向／逆転方向に回転駆動するモータと、
   前記モータと前記ピニオンとの間に設けられ、前記モータから前記ピニオンへの動力を伝達／遮断する機械式クラッチ機構と、
   前記ピニオンに前記ラックの歯が噛合するように前記ラックを案内するガイド機構と、
   前記モータの非駆動時に、モータの回転を禁止し、前記レッグレストの位置を保持する保持機構と、
   を有し、
   前記クラッチ機構は、
   前記ピニオンの回転中心軸に沿った貫通穴の内周面に形成されたセレーションと、
   前記モータの出力軸に係合し、前記出力軸の軸方向に移動可能で、前記出力軸と共に回転し、外周面に前記ピニオンのセレーションに噛合可能なセレーションが形成され、前記ピニオンの貫通穴に嵌入可能なクラッチと、
   該クラッチを前記ピニオンの貫通穴に嵌入する方向に付勢する付勢部材と、
   前記クラッチを前記モータの出力軸に沿って移動させる移動機構と、
   とからなることを特徴とするレッグレスト機構。

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