JP6231784B2 - 円筒形部材固定装置 - Google Patents

Description

本発明は、円筒形部材固定装置に関する。

椅子（車椅子または病院の診察で用いられる椅子を含む）のバックレストやヘッドレストの角度を調整するために円筒形部材を所定の角度で保持する機構が開発されている。例えば、ラチェットを用いてこれらの角度を調整する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、病院などで設置されるベッドには、転落防止用の柵が設けられている。この柵には、人が出入りすることができるように、扉が設けられる。この扉を、人が出入りするときの手すりとしても利用できるように、所定の角度で固定する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

また、回転軸の一方向への回転を許容し、他方向への回転を制限するワンウェイクラッチが知られている（例えば、特許文献３，４参照。）。

このように、円筒形部材の中心軸を中心に部材を回転させるとともに、所定の角度で円筒形部材を停止させる要求がある。しかし、特許文献１，２に記載の技術では、固定される角度が限られてしまい、任意の角度で固定することが困難である。また、ワンウェイクラッチでは、複数のローラーの夫々をばねで付勢するために、部品点数が多くなると共に構造が複雑になる。さらに、ローラーをばねで押すために、比較的大きな径を有するローラーが必要となる。また、上記技術の他に、滑り摩擦を利用して円筒形部材を固定することも考えられるが、解放するときに大きな力を要するため、解放が困難となる虞がある。

特開２００６−２０７７５６号公報 特開２０００−１１６７２２号公報 特開平０９−１４４７７７号公報 特開２０１２−００７６４３号公報

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、円筒形部材の任意の回転角度での固定、及び、固定からの解放を簡単かつ確実に行うことにある。

上記課題を達成するために本発明による円筒形部材固定装置は、
円筒形部材を固定する円筒形部材固定装置において、
前記円筒形部材の中心軸を中心として該円筒形部材と相対的な角度が変化する回転部と、前記円筒形部材と前記回転部との間に配置される複数の転動体と、前記回転部を付勢する付勢部と、を備え、
前記回転部は環状の押圧リングによって構成され、該押圧リングは、前記円筒形部材との相対的な角度が変化するにしたがって、前記転動体が配置される箇所における前記押圧リングと前記円筒形部材との距離が徐々に変化し、一の方向に相対的に回転したときに前記押圧リングと前記円筒形部材との間に前記転動体を噛み込み、他の方向に相対的に回転したときに前記転動体の噛み込みを解除する複数のテーパ部を有し、前記付勢部は、前記転動体が噛み込む方向に前記押圧リングを付勢する。

そうすると、押圧リングが、一の方向に相対的に回転してテーパ部が転動体を噛み込んだときに円筒形部材を固定し、他の方向に相対的に回転して転動体の噛み込みが解消されたとき円筒形部材が解放される。また、付勢部により円筒形部材が固定される方向に回転部が付勢されているので、外部から操作しなくても、円筒形部材が固定される。さらに、付勢部による付勢力を操作することで、円筒形部材を解放することができる。そして、付勢部による付勢力を調整することで、テーパ部が転動体を押す力を調整することができる。これにより、許容される最大荷重を超える回転力が加えられた場合に、転動体が円筒形部材の表面を滑るように、該転動体を押す力を調整できる。このため、円筒形部材固定装置の破損、または、円筒形部材固定装置が取り付けられている部材の破損を抑制できる。また、付勢力が大きくなるように調整すれば、より確実なロックが可能となる。このようにして、円筒形部材の任意の回転角度での固定、及び、固定からの解放を簡単かつ確実に行うことができる。また、円筒形部材の中心軸方向への移動を制限することもできる。

なお、テーパ部は、前記円筒形部材との相対的な角度が変化するにしたがって、前記転動体が配置される箇所における前記円筒形部材との距離が徐々に変化し、押圧リングが前記円筒形部材に対して相対的に回転したときに、前記転動体が配置される箇所において、前記テーパ部と前記円筒形部材との距離の最小値が、前記転動体の直径よりも小さく、前記テーパ部と前記円筒形部材との距離の最大値が、前記転動体の直径よりも大きくなるように前記テーパ部が形成され、前記付勢部は、前記転動体が配置される箇所における前記テーパ部と前記円筒形部材との距離が小さくなる方向に前記回転部を付勢してもよい。

本発明においては、前記転動体を回転可能に保持しつつ、前記円筒形部材の中心軸周りの移動を制限する保持具を備え、
前記付勢部は、前記保持具を基点にして、前記保持具から前記押圧リングを前記転動体が噛み込む方向に付勢する構成とし、前記転動体の噛み込みを解除するときには、前記保持具を基点にして、前記転動体が配置される箇所における前記押圧リングのテーパ部と前記円筒形部材との距離が大きくなる方向に、前記押圧リングを、前記付勢部の付勢力に抗して回転させるように構成することができる。

保持具を備えることにより、転動体を介して円筒形部材に均一に力を加えることができる。そして、円筒形部材と押圧リングのテーパ部との間に転動体が噛み込むとき、及び、噛み込みが解除されるときには、円筒形部材に対する保持具の位置や角度は変化しない。すなわち、円筒形部材と押圧リングのテーパ部との間に転動体が噛み込むとき、及び、噛み込みが解除されるときには、円筒形部材に対して、押圧リングが相対的に回転する。ところで、押圧リングのテーパ部と円筒形部材との距離が大きくなる方向に転動体を相対的に移動させれば、転動体の噛み込みを解除することができる。この場合、例えば、保持具を回転させて転動体を移動させることも考えられる。すなわち、保持具により転動体を押して、該転動体を移動させることも考えられる。しかし、保持具により転動体を押して噛み込みを解除するためには、円筒形部材の表面及び押圧リングのテーパ部の表面において転動体を滑らす必要があるため、押圧リングのテーパ部が転動体を円筒形部材に押し付ける力が大きくなると、転動体を滑らすために大きな力が必要となる。一方、押圧リングを回転させることによっても、転動体が配置される箇所における押圧リングのテーパ部と円筒形部材との距離を大きくすることができる。そして、押圧リングを回転させることにより、転動体が押圧リングのテーパ部の内面を転がって相対的に移動するため、噛み込みを容易に解除することができる。すなわち、滑り摩擦よりも転がり摩擦のほうが遥かに小さいため、転動体を滑らすよりも、転がすほうが、小さな力で噛み込みを解消することができる。なお、保持具は、例えばハウジング等に固定してもよい。

本発明においては、前記押圧リングを前記円筒形部材の中心軸方向に２つ備え、夫々の回転部は、前記転動体を噛み込む回転方向が逆であってもよい。そうすると、円筒形部材の両方向への回転を制限することができる。

本発明においては、前記転動体を少なくとも３つ備えることができる。そうすると、円筒形部材を転動体で支えることができるので、押圧リングが相対的に回転するときの摩擦を小さくすることができる。

本発明においては、前記転動体の前記円筒形部材の中心軸方向の移動を制限する制限部
を備えることができる。そうすると、円筒形部材と押圧リングとの中心軸方向の相対的な移動を制限できる。
なお、保持具については、保持具を介して、外部負荷を受ける構成とすることができる。たとえば、上記保持具に固定されるハウジングを介して外部負荷を受けるように構成することができる。

本発明においては、前記押圧リングは、前記円筒形部材の外側に配置され、
前記転動体は前記円筒形部材の外面と前記押圧リングの内面との間に配置され、
前記押圧リングは、前記円筒形部材との相対的な角度が変化するにしたがって、前記転動体が配置される箇所における前記押圧リングのテーパ部と前記円筒形部材との距離が徐々に変化するように、前記角度が変化するに応じて、前記押圧リングのテーパ部の内面から前記円筒形部材の外面までの距離が変化してもよい。

本発明においては、前記押圧リングは、前記円筒形部材の内側に配置され、
前記転動体は前記円筒形部材の内面と前記押圧リングの外面との間に配置され、
前記押圧リングのテーパ部は、前記円筒形部材との相対的な角度が変化するにしたがって、前記転動体が配置される箇所における前記押圧リングのテーパ部と前記円筒形部材との距離が徐々に変化するように、前記角度が変化するに応じて、前記押圧リングのテーパ部の外面から前記円筒形部材の内面までの距離が変化してもよい。

円筒形部材の外側または内側の一方から円筒形部材を固定することにより、円筒形部材の外側または内側の他方に取り付けスペースが無い場合であっても、円筒形部材を固定することができる。
本発明に用いる転動体は、転動体の中心軸からの距離が全周にわたって均一の外周形状を有する円形断面の転動体を用いることができるし、転動体の中心軸からの距離が不均一の外周形状を有する非円形断面の転動体を用いることもできる。
非円形断面の転動体として、円筒形部材との接触面部と押圧リングのテーパ部との接触面部との２つの接触面部のうちの少なくとも一方の接触部の曲率半径が、前記２つの接触面部に内接する仮想円の半径よりも大径に設定することができる。このようにすれば、転動体の接触面積が大きくなり、保持力が増大するという利点がある。

本発明によれば、円筒形部材の任意の回転角度での固定、及び、固定からの解放を簡単かつ確実に行うことができる。

実施例１に係る固定装置の正面図である。 実施例１に係る固定装置の側面図である。 図１における切断線Ｙにより固定装置を切断したときの断面図である。 図２における切断線Ｚにより固定装置を切断したときの断面図である。 実施例２に係る固定装置の断面図である。 （Ａ）,（Ｂ）は、他の形式のローラーを組み込んだ他の実施例に係る固定装置の部分拡大断面図である。 （Ａ）は図６（Ｂ）のローラーの挙動の説明図、（Ｂ）は（Ａ）のローラーの概略斜視図、（Ｃ）乃至（Ｅ）は転動体のさらに各種態様を示す図である。

以下、本発明に係る円筒形部材固定装置（以下、単に固定装置という。）の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

（実施例１）
図１は、本実施例に係る固定装置１の正面図である。また、図２は、本実施例に係る固定装置１の側面図である。また、図３は、図１における切断線Ｙにより固定装置１を切断したときの断面図である。また、図４は、図２における切断線Ｚにより固定装置１を切断したときの断面図である。

固定装置１は、第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４を備えて構成されている。第二ハウジング３は、第一ハウジング２と、第三ハウジング４と、に挟持されている。そして、第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４は、共通の中心軸Ａを有している。すなわち、第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４は、中心軸Ａの方向に、順に配置されている。

第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４は、中心軸Ａと平行に、中心軸Ａを中心として等角度に配置される６本のボルト１００により締結されている。第一ハウジング２側から第三ハウジング４側に向かって３本のボルト１００が締め込まれる。この場合、第三ハウジング４側に雌ねじが形成される。一方、第三ハウジング４側から第一ハウジング２側に向かって３本のボルト１００が締め込まれる。この場合、第一ハウジング２側に雌ねじが形成される。なお、第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４を締結するボルト１００の数は６本に限らず、５本以下であってもよく、７本以上であってもよい。また、第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４の形状は、後述する保持具５を固定可能な形状であればよい。また、第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４は、必ずしも必要ではなく、後述する保持具５を直接他の部材に固定する構造としてもよい。また、円筒形部材５０を保持する部材の形状を後述する保持具５と同形状にすれば、第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４は必要ない。

第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４の中心軸Ａの周りには、パイプ状の保持具５を通すための孔が開けられている。保持具５の中心軸は、第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４の中心軸Ａと同じである。

保持具５は、第一ハウジング２から第三ハウジング４まで貫通しており、該保持具５の両端側の外周面が、第一ハウジング２及び第三ハウジング４に開けられた孔の内周面と接している。また、保持具５は、中心軸Ａ方向の両端側の肉厚よりも中央側のほうの肉厚が薄い。すなわち、第一ハウジング２側、及び、第三ハウジング４側で肉厚が比較的厚く、第二ハウジング３側で肉厚が比較的薄い。保持具５の外径は一定であるため、保持具５の内径は、両端側で比較的小さく、中央側で比較的大きくなっている。そして、保持具５の内径は、保持対象である円筒形部材５０の外径よりも若干大きくなるように形成される。なお、保持具５の内径は、一定であってもよい。

保持具５は、ボルト１０１により、第一ハウジング２及び第三ハウジング４に固定されている。ボルト１０１は、第一ハウジング２及び第三ハウジング４の外周側から中心軸Ａ側に向かって貫通している。このボルト１０１は、中心軸Ａを中心として等角度に３箇所ずつ設けられている。そして、ボルト１０１の先端が、保持具５の外面と内面との間まで到達している。このボルト１０１を締め付けることにより、保持具５が、第一ハウジング２及び第三ハウジング４に固定される。なお、ボルト１０１は等角度に配置しなくてもよく、また、ボルト１０１の数は３より多くても、また少なくてもよい。また、ボルト１０１以外の手段（例えば、溶接、接着、リベット等）を用いて、保持具５を第一ハウジング２及び第三ハウジング４に固定してもよい。

保持具５の中央側においては、該保持具５の外面と、第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４の内面とで囲まれ、中心軸Ａを中心とする円筒状の空間８が形成されている。このため、第一ハウジング２及び第三ハウジング４は、保持具５の両端側において該保持具５と接しているが、保持具５の中央側においては該保持具５と離れている。すなわち、保持具５の中央側における第一ハウジング２及び第三ハウジング４の内径は、保持具５の両端側における第一ハウジング２及び第三ハウジング４の内径よりも大きい。この保持具５の中央側における第一ハウジング２及び第三ハウジング４の内径と、第二ハウジング３の内径と、は略等しい。

空間８には、中心軸Ａの方向に、第一ハウジング２側から順に、第一固定機構８０及び第二固定機構９０が配置されている。なお、第一固定機構８０を中心軸Ａと直交する線を中心として１８０度回転させたものが第二固定機構９０に相当する。そして、第一固定機構８０と第二固定機構９０とは、許容する回転方向及び制限する回転方向が逆になるだけなので、主に第一固定機構８０について説明する。

第一固定機構８０は、押圧リング６、ローラー９、スペーサ６１及び止め輪６２を備えて構成されている。なお、保持具５も第一固定機構８０の一部を構成している。

押圧リング６は、保持具５の周りの空間８に設けられている。また、保持具５と押圧リング６との間には、ローラー９が中心軸Ａを中心として等角度に３つ設けられている。ローラー９の中心軸は、保持具５の中心軸Ａと平行である。なお、ローラー９の数は、４つ以上であってもよい。そして、本実施例においてはローラー９が、本発明における転動体に相当し、ローラー９の中心軸と直交方向の断面形状が、中心軸からの距離が全周にわたって均一の円形断面形状となっている。円形断面形状の転動体には、その他に球体等を用いることもできる。

そして、保持具５には、ローラー９を保持するための長穴１０が設けられている。長穴１０の長手方向は、中心軸Ａと平行である。長穴１０は、中心軸Ａに対するローラー９の角度が変化しないように、保持具５の周方向におけるローラー９の移動を制限する。また、長穴１０は、保持具５の外面側から内面側に向かって徐々に内径が小さくなるように形成されている。

そして、保持具５の内面に開口する長穴１０の短手方向の長さは、ローラー９の直径よりも小さい。このように、長穴１０を形成することにより、ローラー９が保持具５の内側に落下することを防止する。また、ローラー９を保持具５の外面側から長穴１０内に配置したときに、ローラー９の外面の一部が保持具５の内周面から中心軸Ａ側に突出するように、長穴１０が形成される。そして、保持具５から突出したローラー９が、円筒形部材５０まで届くように、長穴１０が形成される。また、保持具５の外面よりも外側にローラー９が突出するように長穴１０が形成される。

押圧リング６は、中心軸Ａを中心として、図４の右回りに角度が増すに従って、内面が中心軸Ａ側に徐々に近付くテーパ部６Ａを３箇所備えている。このテーパ部６Ａでは、押圧リング６の厚さが変化しているともいえる。なお、テーパ部６Ａにおいては、中心軸Ａの周りの角度が増すに従って所定の割合で厚さが増してもよい。また、厚さの増す割合の最適値を実験により求めたり、シミュレーションにより求めたりしてもよい。

テーパ部６Ａは、ローラー９の数に応じて形成される。このため、本実施例では、中心軸Ａから見て１２０度毎にテーパ部６Ａ形成される。そして、隣り合うテーパ部６Ａとの間では、中心軸Ａから押圧リング６の内面までの距離が急変する。

すなわち、中心軸Ａを中心とした角度が１２０度の範囲で徐々に厚さが増した後、元の厚さに戻る。これが中心軸Ａの周りで３回繰り返される。なお、中心軸Ａを中心とする押圧リング６の外径は一定である。本実施例では、中心軸Ａを中心としてローラー９を３つ設けているため、１２０度毎に押圧リング６の厚さが元に戻るが、ローラー９の個数に応じて、この角度を変更する。

このように形成される押圧リング６により、該押圧リング６の内面と、保持具５との隙間が、徐々に狭くなる。そして、押圧リング６と保持具５との隙間に、該保持具５の長穴１０からローラー９が突出している。ローラー９の保持具５からの突出量（ローラー９の外面から、保持具５の最も遠い箇所までの距離）は、保持具５の外面と押圧リング６の内面との距離の最小値よりも大きく、最大値よりも小さい。また、ローラー９の直径は、円筒形部材５０の外面と押圧リング６の内面との距離の最小値よりも大きく、最大値よりも小さい。

押圧リング６は、中心軸Ａを中心として回転可能に備わる。一方、ローラー９は、中心軸Ａを中心とする回転が制限されている。すなわち、押圧リング６が回転することにより、ローラー９が設けられている箇所における保持具５の外面と押圧リング６の内面との距離が変化する。同様に、ローラー９が設けられている箇所における押圧リング６の内面と、円筒形部材５０の外面との距離が変化する。そして、押圧リング６が中心軸Ａを中心として回転すると、ローラー９がテーパ部６Ａの内面に沿って転がる。

また、保持具５の外面と押圧リング６の内面との間には、スペーサ６１及び止め輪６２が設けられている。止め輪６２は、Ｃ型の止め輪であり、押圧リング６の内周面に設けられる溝にはめられている。スペーサ６１は、ローラー９と止め輪６２との間に設けられ、両部材の隙間を埋めている。スペーサ６１は、中心軸Ａの周りを一周している。スペーサ６１及び止め輪６２を設ける箇所においては、押圧リング６の内径を一定としてもよい。このスペーサ６１及び止め輪６２により、ローラー９の中心軸Ａ方向の移動を制限している。

なお、長穴１０の中心軸Ａ方向の長さが大きいと、円筒形部材５０に対して中心軸Ａ方向に力が加えられたときに、ローラー９が押圧リング６ごと中心軸Ａ方向に移動する虞がある。これに対して本実施例では、押圧リング６と第一ハウジング２との中心軸Ａ方向の距離を短くしている。これにより、押圧リング６に対して中心軸Ａ方向の力が加わったとしても、押圧リング６が第一ハウジング２に当たり、移動が制限される。逆方向の力に対しては、第二固定機構９０に備わる押圧リング６が第三ハウジング４に当たることにより、移動が制限される。

なお、本実施例においては押圧リング６が、本発明における回転部に相当する。また、本実施例においてはスペーサ６１及び止め輪６２が、本発明における制限部に相当する。

押圧リング６の外面には、レバー１１が取り付けられている。レバー１１は、押圧リング６の外周方向に沿って形成される固定部１１Ａと、該固定部１１Ａから直立して第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４の外側まで延びる直立部１１Ｂとを備えて構成される。固定部１１Ａは、該固定部１１Ａの周方向に配置される２本のボルト１１Ｃにより押圧リング６に固定される。また、レバー１１を第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４の外側まで延ばすために、第二ハウジング３の一部を切り取っている。直立部１１Ｂには、中心軸Ａを中心として図４の左周りの方向に付勢するスプリング１２の一端が取り付けられている。このスプリング１２の他端は、第二固定機構９０のレバー１３に取り付けられている。

スプリング１２は、押圧リング６がローラー９を押す力が大きくなる方向に、該押圧リング６を付勢している。すなわち、スプリング１２は、押圧リング６と円筒形部材５０との間にローラー９を噛み込む方向に、押圧リング６を付勢している。なお、本実施例では、第一固定機構８０のレバー１１と第二固定機構９０のレバー１３とを、１つのスプリング１２で両レバー１１，１３が離れる方向に付勢している。これに対し、夫々の固定機構８０，９０において、夫々にスプリングを備えてもよい。また、第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４の何れかに、夫々の固定機構８０，９０に対応するスプリング１２を取り付けるようにしてもよい。また、第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４の何れかにスプリング１２を固定するための器具を備え、該器具にスプリング１２を取り付けるようにしてもよい。

なお、本実施例においてはスプリング１２が、本発明における付勢部に相当する。付勢部には、他の種類の弾性体（例えば、ばね又はゴム）などを用いることもできる。

このように構成された固定装置１では、スプリング１２の付勢力により、押圧リング６が、図４の左回りの力を受けて回転する。一方、保持具５は、第一ハウジング２及び第三ハウジング４に固定されているので、押圧リング６が回転したとしても、該保持具５は回転しない。押圧リング６が左方向に回転することにより、ローラー９が設けられている箇所では、押圧リング６と円筒形部材５０との距離が小さくなり、ローラー９がテーパ部６Ａに沿って転がる。そして、ローラー９が、円筒形部材５０と押圧リング６との間に噛み込む。このときには、押圧リング６により、ローラー９が円筒形部材５０の外面に押し付けられる。すなわち、スプリング１２は、保持具５を基点にして、保持具５から回転部としての押圧リング６をローラー９が噛み込む方向に付勢する構成となっている。

ローラー９は等角度に３箇所設けられており、夫々のローラー９が中心軸Ａ側に向かって円筒形部材５０を押し付けるので、該円筒形部材５０を保持することができる。すなわち、中心軸Ａを中心とする円筒形部材５０の回転を停止させることができる。また、中心軸Ａ方向の円筒形部材５０の移動を停止させることもできる。このときの円筒形部材５０を保持する力は、スプリング１２の付勢力に応じて変わる。すなわち、スプリング１２の付勢力を大きくするほど、押圧リング６を回転させる力が大きくなるので、テーパ部６Ａを介してローラー９を円筒形部材５０に押し付ける力が大きくなる。そして、スプリング１２の付勢力により、円筒形部材５０と押圧リング６との間にローラー９を噛み込んだ状態が維持される。

また、スプリング１２の付勢力に反してレバー１１の直立部１１Ｂをスプリング１２が縮む方向（図４の右方向）に移動させると、押圧リング６が中心軸Ａを中心として、右方向に回転する。これにより、テーパ部６Ａに沿ってローラー９が転がって、ローラー９の噛み込みが解消される。すなわち、ローラー９の噛み込みを解除するときには、保持具５を基点にして、ローラー９が配置される箇所における押圧リング６と円筒形部材５０との
距離が大きくなる方向に、押圧リング６を、スプリング１２の付勢力に抗して回転させる構成となる。また、ローラー９が備わる箇所における円筒形部材５０と押圧リング６との隙間が大きくなるので、該ローラー９を中心軸Ａ側に押し付ける力が弱まったり、押し付ける力が無くなったりする。そうすると、ローラー９により円筒形部材５０を保持することができなくなるので、該円筒形部材５０が自由に進退または回転することができる。

なお、第一固定機構８０だけでは、円筒形部材５０の一方向への回転を止めることはできるが、他方向（逆方向）への回転を止めることはできない。すなわち、図４において、円筒形部材５０に中心軸Ａを中心とする右方向に回転する力を加えた場合には、円筒形部材５０に接するローラー９には、該ローラー９の中心軸を中心として左方向に回転させる力が加わる。そして、ローラー９が左方向に回転すると、押圧リング６には左方向に回転する力が加わるため、ローラー９が円筒形部材５０を押す力が大きくなる。これにより、円筒形部材５０の右方向への回転が止められる。

一方、円筒形部材５０に中心軸Ａを中心とする左方向に回転する力を加えた場合には、円筒形部材５０に接するローラー９には、該ローラー９の中心軸を中心として右方向に回転させる力が加わる。ローラー９が右方向に回転すると、押圧リング６には右方向に回転する力が加わるため、ローラー９が円筒形部材５０を押す力が小さくなる。これにより、円筒形部材５０の左方向への回転が許容される。

これに対し、本実施例では、第二固定機構９０を設けている。第二固定機構９０は、第一固定機構８０と逆向きに取り付けられている。このため、円筒形部材５０の回転方向であって、押圧リング６がローラー９を押し付ける力が増加する回転方向及び減少する回転方向が、第一固定機構８０と第二固定機構９０とで逆になる。すなわち、第一固定機構８０だけでは、円筒形部材５０が中心軸Ａを中心として図４の左方向に回転し得るが、第二固定機構９０により、この回転が止められる。同様に、第二固定機構９０だけでは、円筒形部材５０が中心軸Ａを中心として図４の右方向に回転し得るが、第一固定機構８０により、この回転が止められる。このように、第一固定機構８０及び第二固定機構９０を設けることにより、円筒形部材５０の両方向への回転を止めることができる。また、円筒形部材５０の中心軸Ａ方向の移動も止めることができる。

ここで、ローラー９は、該ローラー９の中心軸を中心として回転可能に保持具５に保持されている。このため、押圧リング６が回転するときに、押圧リング６と接しているローラー９が、該ローラー９の中心軸を中心として回転する。このため、押圧リング６とローラー９との間の摩擦は比較的小さい。ここで、例えば、円筒形部材５０のアンロック時に、保持具５を回転させてローラー９の噛み込みを解消することも考えられる。しかし、保持具５によりローラー９を押して噛み込みを解除するためには、円筒形部材５０の表面及び押圧リング６の表面においてローラー９を滑らす必要がある。滑り摩擦は、転がり摩擦よりも大きいため、押圧リング６がローラー９を円筒形部材５０に押し付ける力が大きくなると、噛み込みを解除するためにより大きな力が必要となる。一方、本実施例のように、保持具５を第一ハウジング２及び第三ハウジング４に固定し、押圧リング６を回転させることによりアンロックを行う場合には、押圧リング６を回転させることによりローラー９がテーパ部６Ａを転がって相対的に移動するため、ローラー９の噛み込みを容易に解除することができる。すなわち、滑り摩擦よりも転がり摩擦のほうが小さいため、ローラー９を押して滑らすよりも、ローラー９を転がすほうが、小さな力で噛み込みを解消することができる。このため、本実施例では、転がり摩擦を超える力を加えるだけで、円筒形部材５０を解放することができる。また、円筒形部材５０を固定するときに要する力も小さくてよい。このように、本実施例によれば、円筒形部材５０のロック及びアンロックが容易である。

以上説明したように、本実施例によれば、円筒形部材５０の回転及び進退をより確実に止めることができる。また、固定された円筒形部材５０を解放するために要する力が少なくて済む。

さらに、ローラー９を用いることにより、円筒形部材５０には、点ではなく線で接触することができるので、円筒形部材５０の変形を抑制できる。また、ローラー９を円筒形部材５０に押し付けることにより円筒形部材５０を固定しているので、円筒形部材には特別な形状や構造が必要でない。

また、スプリング１２による付勢力を調整することで、押圧リング６がローラー９を円筒形部材５０へ向かって押す力を調整することができる。そうすると、許容される最大荷重を超える回転力が加えられた場合に、ローラー９が円筒形部材５０の表面を滑るように調整することができるため、固定装置１の破損、または、固定装置１が取り付けられている部材の破損を抑制できる。ここで、一般的なワンウェイクラッチは、押圧リングがハウジングに固定されていて、保持具５またはローラーをくさび形の隙間にスプリング等で押し込むことで、円筒形部材５０の回転を止めている。このような構造では、円筒形部材５０を固定する力は強いものの、許容される最大荷重を超えても円筒形部材５０を保持するため、何れかの部品が破損するまで円筒形部材５０を保持してしまう。これに対し、本実施例に係る固定装置１では、スプリング１２の付勢力を調整することができるので、許容される最大荷重を超える前に、ローラー９が滑ることで前記破損を抑制できる。また、スプリング１２による付勢力を大きくすることで、円筒形部材５０を保持する力を大きくすることができる。

そして、本実施例によれば、例えば、固定装置１を扉の蝶番に用いる場合には、扉を任意の角度で止めることができる。この場合、蝶番の回転軸が円筒形部材に相当し、固定装置１は上記第１、第２、第３ハウジング２，３，４を利用して外部部材に固定され、ロック時に作用する固定反力等の外部負荷はハウジングを介して保持具５で受けられることになる。また、椅子のヘッドレストやバックレスト等に用いる場合には、これらを任意の角度で固定することができる。この場合、ヘッドレストやバックレストの軸が円筒形部材に相当し、固定反力等の外部負荷はハウジングを介して保持具５で受けられる。さらに、車輪の軸に用いる場合には、車輪のロック機構として用いることができる。この場合、車軸が円筒形部材に相当し、固定反力等の外部負荷はハウジングを介して保持具５で受けられる。
本実施例に係る固定装置１の適用範囲は、これらに限らず、軸の固定及び回転が要求されるものであれば適用可能であり、外部負荷を保持具５で負荷するように構成することができる。

なお、本実施例係る各部材の材料は金属であるが、これに限らない。例えば、一部または全部の材料を樹脂としてもよい。

また、本実施例では、第一固定機構８０と第二固定機構９０とを用いて、円筒形部材５０の両方向への回転を制限しているが、第一固定機構８０または第二固定機構９０の一方のみを用いることにより、一方向への回転は許容し、逆方向への回転を制限することができる。この場合、例えば、スプリング１２の一端をレバー１１に取り付け、スプリング１２の他端を、第一ハウジング２、第二ハウジング３、第三ハウジング４、又はこれらに固定された部材に取り付ける。このようにすることで、円筒形部材５０を一方向に回転させるときにはレバー１１を操作しなくてもよい。

このような固定装置１を、例えば扉の蝶番に用いる場合には、扉が開くことを許容し、閉じることを制限することができる。また、椅子のヘッドレストやバックレストに用いる
場合には、これらを最も倒した位置から起こす方向への移動を許容し、倒れる方向への移動を制限することができる。すなわち、ヘッドレストやバックレストを手で起こす途中において、この手を離した時点で、ヘッドレスト又はバックレストの位置を固定することができる。また、車輪の軸に用いる場合には、車輪の一方向への回転を許容し、逆方向への回転を制限することができる。なお、これらに限らず、軸の固定及び回転が要求されるものであれば適用可能である。

（実施例２）
本実施例は、円筒形部材５０の内側（すなわち、中心軸Ａ側）に押圧リング７０が備わる点で実施例１と相違する。

図５は、本実施例に係る固定装置２００の断面図である。図５は、円筒形部材５０の中心軸Ａと直交する面で切断したときの断面図である。円筒形部材５０の内側に押圧リング７０が備わる。押圧リング７０の内径は一定である。一方、中心軸Ａから押圧リング７０の外面までの距離は、中心軸Ａから見た角度に応じて変化する。

押圧リング７０の外側には、ローラー９が中心軸Ａと平行に設けられている。ローラー９は、中心軸Ａを中心として等角度に８つ設けられている。なお、ローラー９の数は、８つに限らない。中心軸Ａを中心とするローラー９の移動は、保持具７１により制限される。保持具７１は、ローラー９に対し、ローラー９の中心軸を中心とする回転は許容している。保持具７１は、例えばハウジング等に固定される。

押圧リング７０は、中心軸Ａを中心として、図５の右回りに角度が増すに従って、外面が中心軸Ａから徐々に離れるテーパ部７０Ａを複数設けている。このテーパ部７０Ａにおいて、押圧リング７０の厚さが変化しているともいえる。なお、テーパ部７０Ａにおいては、中心軸Ａを中心とする角度が増すに従って所定の割合で押圧リング７０の厚さが増してもよい。また、押圧リング７０の厚さの増す割合の最適値を実験により求めたり、シミュレーションにより求めたりしてもよい。テーパ部７０Ａは、ローラー９の数に応じて形成されるので、本実施例では、中心軸Ａから見て４５度毎に形成される。隣り合うテーパ部７０Ａとの間では、中心軸Ａから押圧リング７０の外面までの距離が急変する。

したがって、押圧リング７０の外面と、円筒形部材５０の内面との距離は、中心軸Ａ周りの角度によって変わる。図５では、中心軸Ａを中心として右回りに角度が進むに従い、押圧リング７０の外面と、円筒形部材５０の内面との距離が小さくなる。そして、ローラー９の直径は、押圧リング７０の外面と、円筒形部材５０の内面との距離の最小値よりも大きく且つ最大値よりも小さい。

このように構成された固定装置２００では、押圧リング７０に対して中心軸Ａを中心として左回転する方向に力が加わると、ローラー９が設けられている箇所において、押圧リング７０の外面と、円筒形部材５０の内面との距離が次第に小さくなる。そして、押圧リング７０の外面がローラー９に接すると、テーパ部７０Ａに沿ってローラー９が転がり、円筒形部材５０と押圧リング７０との間にローラー９が噛み込む。このときに、押圧リング７０がローラー９を円筒形部材５０の内面に押し付ける。これにより、円筒形部材５０が固定される。ローラー９を円筒形部材５０に押し付ける力は、押圧リング７０の回転方向に加わる力に応じて決まる。このため、ローラー９が噛み込む方向（図５において左回転の方向）に、押圧リング７０を付勢するスプリング（図示省略）を備える。

一方、押圧リング７０に対して中心軸Ａを中心として右回転する方向に力がかかると、ローラー９がテーパ部７０Ａを転がって、該ローラー９の噛み込みが解消される。また、ローラー９が設けられている箇所において、押圧リング７０の外面と、円筒形部材５０の
内面との距離が次第に大きくなる。このため、押圧リング７０の外面がローラー９を円筒形部材５０の内面に押し付ける力が弱まるので、円筒形部材５０が回転及び進退可能となる。

そして、実施例１と同様に、固定装置２００の取り付け方向を逆にして２つ設けることにより、両方向への回転を制限することができる。

以上説明したように、本実施例によれば、円筒形部材５０の内側から該円筒形部材５０の回転を制限することができる。また、ローラー９の転がりを利用してロック及びアンロックを行うことができるので、ロック及びアンロックが容易になる。そして、押圧リング７０をスプリング等で付勢する力を調整することで、押圧リング７０がローラー９を円筒形部材５０へ向かって押す力を調整することができる。そうすると、許容される最大荷重を超える回転力が加えられた場合に、ローラー９が円筒形部材５０の表面を滑るように調整可能なため、固定装置１の破損、または、固定装置１が取り付けられている部材の破損を抑制できる。すなわち、本実施例に係る固定装置２００では、押圧リング７０を付勢する力を調整することができるので、許容される最大荷重を超える前に、ローラー９を滑らすことで前記破損を抑制できる。

また、保持具７１をハウジング等に固定しており、押圧リング７０を回転させることによりアンロックを行うので、ローラー９がテーパ部７０Ａを転がって押圧リング７０に対して相対的に移動するため、ローラー９の噛み込みを容易に解除することができる。すなわち、滑り摩擦よりも転がり摩擦のほうが小さいため、保持具７１でローラー９を押して滑らすよりも、押圧リング７０によりローラー９を転がすほうが、小さな力で噛み込みを解消することができる。このように、本実施例によれば、円筒形部材５０のロック及びアンロックが容易になる。

[他の実施例]
以上、上記各実施例では、転動体として転動体の中心軸（回転軸）からの距離が全周にわたって均一の円形断面のローラー９が用いられているが、これに限定されるものではなく、非円形の異形断面形状の転動体も適用可能である。
図６（Ａ）,（Ｂ）は、実施例１及び実施例２の固定装置に、転動体として非円形の樽
形断面のローラー２９を組み込んだ状態を部分的に示している。ローラー２９以外は実施例１、実施例２の構成と同一であり、同一の構成部分については、同一の符号を付している。

ローラー２９は、図７（Ｃ）に示すように、中心軸Ｎと直交方向の断面形状が樽形形状で、中心軸Ｎを挟んで互いに反対側に位置する一対の接触面部としての第１及び第２円弧面部２９１,２９２と、第１及び第２円弧面部２９１，２９２の両側縁を結ぶ一対の側面
部２９３，２９３とを備えている。ここで、ローラー２９の中心軸Ｎは転動する際の回転中心の意味である。図示例では断面形状の図心に一致しているが、断面形状によっては、必ずしも図心に一致しない。
そして、図６（Ａ）,（Ｂ）に示すように、第１円弧面部２９１と第２円弧面部２９２
の曲率半径Ｒ１，Ｒ２は同一で、第１円弧面部２９１と第２円弧面部２９２に内接する内接円９Ａの半径Ｒ０よりも大径に設定されている。側面部２９３の形状としては、図示例では平坦面であるが、平坦面に限らず、全体として楕円形状となるような円弧形状でもよいし、逆に窪んだ凹面形状となっていてもよい。

図６（Ａ）では、ローラー２９の一方の第１円弧面部２９１が円筒形部材５０の外周面に接触し、他方の第２円弧面部２９２が押圧リング６内周面のテーパ部６Ａに接触している。図６（Ｂ）では、ローラー２９の第１円弧面部２９１が押圧リング７０外周面のテー
パ部７０Ａに接触し、第２円弧面部２９２が円筒形部材５０の内周面に接触している。

次に、この樽形のローラー２９の挙動について、図７（Ａ）を参照して説明する。
図７（Ａ）は、図６（Ｂ）の固定装置を例にとって示したものである。すなわち、自由状態では不図示のスプリングのバネ力によって押圧リング７０のテーパ部７０Ａにローラー２９が噛みこむ方向に付勢されており（図中、実線矢印方向）、ローラー２９の第１円弧面部２９１及び第２円弧面部２９２が僅かに転動、すなわち揺動変位し、テーパ部７０Ａと円筒形部材５０内周面間に噛みこまれている。

本実施例の樽形のローラー２９の場合、第１円弧面部２９１と第２円弧面部２９２の曲率半径Ｒ１，Ｒ２が内接円９Ａの半径Ｒ０よりも大きいので、この内接円９Ａに対応する円筒形状のローラーと比較すると、第１円弧面部２９１と円筒形部材との接触部及び第２円弧面部２９２と押圧リング７０のテーパ部７０Ａとの接触部における接触面積が増大し、固定保持力を高めることができる。特に、凹面となる円筒部材５０内周面に接触する第１円弧面部２９１側について、接触面積増大効果が高く有効である。

クランプを解除する場合には、押圧リング７０と保持具５を、ローラー２９の噛みこみを解除する方向（図中、破線矢印方向）に相対回転することにより、ローラー２９が解除方向に揺動するとともに滑り、アンクランプ状態となる。
なお、図示例では、ローラー２９の中心軸方向の長さが第１円弧面部２９１と第２円弧面部２９２間の最大径より長くなっているが、上記樽形断面形状に限らず、図７（Ｃ）に示すように、中心軸方向の長さが第１円弧面部２９１と第２円弧面部２９２との最大径より短くてもよい。

また、上記実施例では、第１円弧面部２９１と第２円弧面部２９２の曲率半径Ｒ１、Ｒ２の、いずれについても、内接円９Ａの半径Ｒよりも大きく設定しているが、一方の曲率半径を仮想円９Ａの半径よりも大きくし、他方の曲率半径を仮想円９Ａの半径と同等あるいは小さく設定してもよい。その場合には、ローラー２９が接触する部材が凹面となる側、図６（Ａ）ではテーパ部６Ａ側の第２円弧面部２９２、図６（Ｂ）では円筒形部材５０側の第１円弧面部２９１の曲率半径を大きくしておけば、接触面積増大効果を高くできる。
図７（Ｄ）には、一方の円弧面部、図示例では第１円弧面部２９１の曲率半径が第２円弧面部２９２の曲率半径よりも大きい形態の一例を示している。この場合、曲率半径が大きい側の第１円弧面部２９１の円弧長が、曲率半径の小さい側の円弧面部２９２の円弧長より長い涙滴形状となる。

このように接触面積増大のためには、第１円弧面部２９１と第２円弧面部２９２のいずれか一方を、内接円９Ｅの半径よりも大径とすることが有効であるが、このような構成に限定されるものでなく、第１円弧面部２９１と第２円弧面部２９２の曲率半径を内接円９Ｅの半径と同一にしてもよいし、さらに、第１円弧面部２９１と第２円弧面部２９２の曲率半径の少なくともいずれか一方を、内接円９Ｅの半径より小さく設定してもよい。この場合、接触面積増大の効果は無いが、ローラー自体を小さくできる利点がある。また、曲率半径を小さくした場合、接触面積が小さくなるものの、軽い力でアンクランプできる効果も期待できる。

さらにまた、転動体としては、図７（Ｅ）に示すような、繭形形状のスプラグ４９を用いることもできる。スプラグ４９は、回転位相によって径が異なり、回転部にテーパ部が無くても、変位によって回転部と円筒形部材の接触部に噛み込む構成なので、テーパ部への噛み込み構成と相乗的に噛み込み代を大きくでき、大きな保持力を得ることができるという効果がある。また、アンクランプについても、径が小さい方向に転動させることで、
アンクランプを迅速できる。
以上、要するに、本発明の固定装置に適用可能な転動体としては、転動体の中心軸と直交方向断面形状が、円形のものから非円形の異形断面形状のものまで含まれ、回転部及び円筒形部材に接触する部分の形状についても、転動体の回転中心となる中心軸からの距離が周方向に均一なものから不均一なものまで含まれる。

１ 固定装置
２ 第一ハウジング
３ 第二ハウジング
４ 第三ハウジング
５ 保持具
６ 押圧リング
６Ａ テーパ部
８ 空間
９ ローラー
１０ 長穴
１１ レバー
１１Ａ 固定部
１１Ｂ 直立部
１１Ｃ ボルト
１２ スプリング
１３ レバー
５０ 円筒形部材
６１ スペーサ
６２ 止め輪
７０ 押圧リング
７０Ａ テーパ部
７１ 保持具
８０ 第一固定機構
９０ 第二固定機構
１００ ボルト
１０１ ボルト
２００ 固定装置
２９ ローラー（樽形）
２９１，２９２ 第１円弧面部，第２円弧面部（接触面部）

Claims (11)

1. 円筒形部材を固定する円筒形部材固定装置において、
   前記円筒形部材の中心軸を中心として該円筒形部材と相対的な角度が変化する回転部と、
   前記円筒形部材と前記回転部との間に配置される複数の転動体と、
   前記回転部を付勢する付勢部と、
   を備え、
   前記回転部は環状の押圧リングによって構成され、
   該押圧リングは、前記円筒形部材との相対的な角度が変化するにしたがって、前記転動体が配置される箇所における前記押圧リングと前記円筒形部材との距離が徐々に変化し、一の方向に相対的に回転したときに前記押圧リングと前記円筒形部材との間に前記転動体を噛み込み、他の方向に相対的に回転したときに前記転動体の噛み込みを解除する複数のテーパ部を有し、
   前記付勢部は、前記転動体が噛み込む方向に前記押圧リングを付勢する円筒形部材固定装置。
2. 前記転動体を回転可能に保持しつつ、前記円筒形部材の中心軸周りの移動を制限する保持具を備え、
   前記付勢部は、前記保持具を基点にして、前記保持具から前記押圧リングのテーパ部を前記転動体が噛み込む方向に付勢する構成とし、前記転動体の噛み込みを解除するときには、前記保持具を基点にして、前記転動体が配置される箇所における前記押圧リングのテーパ部と前記円筒形部材との距離が大きくなる方向に、前記押圧リングのテーパ部を、前記付勢部の付勢力に抗して回転させる構成とした請求項１に記載の円筒形部材固定装置。
3. 前記押圧リングを前記円筒形部材の中心軸方向に２つ備え、夫々の押圧リングのテーパ部は、前記転動体を噛み込む回転方向が逆である請求項１または２に記載の円筒形部材固定装置。
4. 前記転動体を少なくとも３つ備える請求項１から３の何れか１項に記載の円筒形部材固定装置。
5. 前記転動体の前記円筒形部材の中心軸方向の移動を制限する制限部を備える請求項１から４の何れか１項に記載の円筒形部材固定装置。
6. 前記保持具を介して、外部負荷を受ける請求項２乃至５の何れか１項に記載の円筒形部材固定装置。
7. 前記押圧リングは、前記円筒形部材の外側に配置され、
   前記転動体は前記円筒形部材の外面と前記押圧リングの内面との間に配置され、
   前記押圧リングは、前記円筒形部材との相対的な角度が変化するにしたがって、前記転動体が配置される箇所における前記押圧リングのテーパ部と前記円筒形部材との距離が徐々に変化するように、前記角度が変化するに応じて、前記押圧リングのテーパ部の内面から前記円筒形部材の外面までの距離が変化する請求項１から６の何れか１項に記載の円筒形部材固定装置。
8. 前記押圧リングは、前記円筒形部材の内側に配置され、
   前記転動体は前記円筒形部材の内面と前記押圧リングの外面との間に配置され、
   前記押圧リングは、前記円筒形部材との相対的な角度が変化するにしたがって、前記転動体が配置される箇所における前記押圧リングのテーパ部と前記円筒形部材との距離が徐々に変化するように、前記角度が変化するに応じて、前記押圧リングのテーパ部の外面から前記円筒形部材の内面までの距離が変化する請求項１から６の何れか１項に記載の円筒形部材固定装置。
9. 前記転動体は、転動体の中心軸からの距離が全周にわたって均一の外周形状を有する円形断面の転動体である請求項１から８の何れか１項に記載の円筒形部材固定装置。
10. 前記転動体は、転動体の中心軸からの距離が不均一の外周形状を有する非円形断面の転動体である請求項１から８の何れか１項に記載の円筒形部材固定装置。
11. 前記転動体は、前記円筒形部材との接触面部と前記押圧リングのテーパ部との接触面部との２つの接触面部のうちの少なくとも一方の接触面部の曲率半径が、前記２つの接触面部に内接する仮想円の半径よりも大径に設定されている請求項１０に記載の円筒形部材固定装置。

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