JPH04504477A - 自動解除機能と自己ロック機能とを持つ直線運動用ラチェット型ロック装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 自動解除機能と自己ロック機能とを持つ直線運動用または回転運動用ラチェット 型ロック装置 本発明は移動部材の移動を２つの末端停止位置間でのみ許容するラチェツ）・型 ロック装置に関する。

種々のラチェット型ロック装置が知られている。図１と図２はそれぞれ従来から 知られる２種のロック装置を示す。図工の装置の移動部材は、一方の側に三角形 のノツチが等間隔に連続して形成され、鋸歯状とされたラックである。このラッ クをロックする手段は、図の矢印方向に作用する駆動力の下で当該ラックのノツ チの１つと係合する先の鋭いフィンガ（ないし爪）である。このフィンガは、予 め荷重を与えられて取り付けられたバネによりノツチの三角形の底部側に付勢さ れて、そのロック位置に保持される。あるノツチから隣のノツチへの移動はフィ ンガが前のノツチの斜面を滑り終わると同時に瞬間的に終了する。最初のノツチ から最後のノツチまでの移動距離が、ラックの図中矢印方向における最大ストロ ークを規定する。この装置においてラックを最初の位置に戻すには、外部から力 を与えて最後のノツチとフィンガとの保合を解除し、さらに、フィンガが最初の ノツチと対向する位置までラックを戻すことが必要である。

りをロックする手段は、ノツチと弾性的に係合するボールである。このボールは 予め荷重を加えられたバネの付勢力によってノツチと弾性係合し、当該保合は図 中矢印で示された何れかの方向に力が作用するまで継続する。

図１のロック装置が“一方向”型であるのに対し、図２のロック装置は“二方向 ”型であり、ラックのストローク末端においてロック手段とノツチの保合を解除 する必要がなく、ラックの移動方向の自動的な反転が可能である。しかし図２の 装置では、バネの予荷重が大きすぎるとラックの移動が困難になるので、装置へ の作用が許される最大荷重が制限される問題がある。

本発明の目的は、移動部材の移動を２つの末端停止位置間においてのみ許容する 二方向型ラチェットロック装置であって、当該装置に加えられ得る荷重がロック 手段（ラチェット）に作用するバネの予荷重によって制限されず、移動部材を容 易に作動させ得る、つまり、荷重の作用方向の反転時に移動部材の反対側の末端 停止位置への移動を許容するためにラチェットの解除を必要とせず、移動部材の 移動方向が自動的に反転するロック装置を提供することである。本発明において はこの機能を、装置が“自動解除”機能を持つ（ラチェットが自然に解除される こと）とい九本装置は、移動部材が通過する前記両末端停止位置間の中間位置を 検出する機能を持つことができる。この場合、当該検出は移動部材の移動に何ら 影響せず、その移動方向とも無関係に行われ得る。移動部材が両末端停止位置の 何れかに到達した時に、当該位置に移動部材をロックするためには如何なる外力 も必要としない。これが本装置の“自己ロック”機能である。

本発明は、第１と第２の末端停止位置の間を移動する移動部材と、それぞれ前記 両末端停止位置における前記移動部材のロックに対応する第１と第２の安定つり あい位置の間で軸回転するラチェットと、弾性反発力により前記ラチェットに対 してそれの回転軸回りにモーメントを作用させるために予め荷重を与えられて取 り付けられるスプリングとを含み、前記移動部材が少なくとも、当該移動部材の 対称軸に関して互いに対称にかつ前記両末端停止位置に対応するそれぞれの位置 に形成された適当な形状を存する第１と第２の２つのノツチを持ち、 前記ラチェットがそれの回転軸を通る平面に関して対称であり当該平面の両側に それぞれ第１のロックフィンガと第２のロックフィンガを備え（当然、両口ツク フィンガも前記対称面に関して対称である）、当該各ロックフィンガが前記移動 部材に働く荷重の作用により当該ロックフィンガに対応する前記２つのノツチの 一方と当該ロックフィンガに対応する前記両末端停止位置の一方で安定的に係合 して、当該各保合が前記移動部材に前記荷重と反対方向の荷重が作用するまで継 続し、前記スプリングにより作用させられるモーメントが前記ラチェットを前記 各安定つりあい位置に保持する方向に作用することにより前記移動部材を当該安 定つりあい位置に対応する前記両末端停止位置の一方にロックし、前記スプリン グが、それの任意の弾性反発力について前記ロック位置の各々における弾性反発 力の前記ラチェット回転軸からの距離が前記移動部材に反対側の末端停止位置へ の移動方向に働き得る最小の荷重の作用により前記ラチェットが解除されるよう に取り付けられ、 当該ラチェット解除荷重は前記ラチェットを“状態切り替え”位置の方向に回転 させ、当該状態切り替え位置において前記弾性反発力の前記ラチェット回転軸に 関するモーメントがゼロとなり、前記移動部材を前記反対側末端停止位置でロッ クするために前記ラチェットの状態を当該反対側末端停止位置に対応する前記両 口ツク位置の一方へ切り替える作動が前記ラチェット解除荷重による駆動力のみ により自動的に行われるロック装置を提供する。

本発明は後に記載される種々の態様を包含する。

以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は従来の直線運動型一方向ラチェットロック装置を示す図であり、図２は同 様に従来の直線運動型であるが二方向ラチェットロック装置を示す図である。

これらの図は従来技術に関する前文部分で言及される。

図３は、本発明の直線運動型の第１の二方向ラチェットロック装置を示す図であ る。

図４は、図３の装置の移動部材が第１末端停止位置から第２末端停止位置へ移動 する時の状態を順次示す図である。特に、当該移動部材を最終的に第２末端停止 位置に移動させる力が加えられるまで両末端停止位置の一方ないし他方において その安定的なロックを維持するために予荷重を与えられたバネの弾性力がラチェ ットに作用する方向と、ラチェットの第１０ツク位置から第２０ツク位置への状 態の切り替えの瞬間とを示す。

図５と図６はそれぞれ図３のラチェットロック装置の異なる変形例を示す図であ る。

図７から図１１はそれぞれ本発明の装置に関係する種々の変数と時間との関係を 表すグラフである。

図１２は、本発明が適用された第２の二方向ラチェットロック装置である。本装 置は回転運動型であり、図１５〜図１７が本図の構成に至るまでの思考過程を示 す。

図１３は、図１２の回転運動型ラチェットロック装置のラチェット歯車の詳細を 示す図である。

図１４は、矢印ＸＩＶの方向から見た図１２の装置の詳細を示す図である。

図１８は、時計に使用される従来の脱進機構を示す図であって、図】２の発明装 置との比較によりそれらの間の差を説明するための図である。

図３は、本発明の原理が適用された第１のラチェットロック装置１００を示す。

装置１００は、真直な線分によって画定される長方形状の移動部材３０を含む。

移動部材３０は、それに加えられる力Ｆにより図において左右方向に移動し得る 。移動部材３０は２〜つの末端位置をとり、装置１００は当該各末端位置におい てのみ安定的なつりあい状態をとる。移動部材３０の移動は、ロック手段として の゛ラチェツ）−′″ｌＯによって前記両末端位置間でのみ許容される。ラチェ ッ）・１０は、支持フレームに固定されたシャフトないし回転軸３５の回りに回 転可能である。図３において、移動部材３０は右移動の場合の末端停止位置（第 １末端停止位置）においてラチェットｌＯによってロックされる。この時、ラチ ェットｌＯはその第１０ツク位置にあり、ラチェット１０のロックフィンガ１５ が移動部材３０の端部に形成されたノツチ５０ａと係合する。移動部材３０は、 その対称面に関してノツチ５０ａと対称な他のノツチ５０ｂを、ノツチ５０ａが 形成された端部と反対側の端部に持つ。移動部材３０の左移動の場合には、ノツ チ５０ｂがラチェットｌＯのフィンガ１５と対称に形成されたフィンガ２５と係 合して、移動部材３０をロックする。各ノツチ５０ａ、５０ｂは、連なった３つ の部分３１．３２．３３によって規定される特殊な複合形状を持つ。第１部分３ １はラチェット１０のフィンガ１５と係合する当接部を構成する垂直部であり、 中央の第２部分３２は水平部であり、第２部分３２に続く第３部分３３は傾斜部 であるラチェットｌＯは、その先端４０とフレーム（図において通常はアースを 表す記号により極めて簡略的に示されている）の固定点４５の間に予め荷重を与 えられて取り付けられたバネ２０によって、そのロック位置すなわぢ第１安定つ りあい位置に保持される。バネ２０の弾性反発力Ｒ７の方向が図３に示されてい る。

“予め荷重を与えられた２とは、バネ２０が前記先端４０と固定点４５の間に圧 縮さえて取り付けられていることを意味する。バネ２０の弾性反発力Ｒ１はラチ ェットｌＯの回転軸であるシャフト３５の回りに、フィンガ１５と移動部材３０ のノツチ５０ａとの間の係合を維持する方向のモーメントを生じさせる。

上記条件の下で力Ｆが移動部材３０（図４ａ参照）に加えられると、移動部材３ ０は左方向に移動を開始し、この反転開始時に、ノツチ５０ａの垂直部３２（現 在の安定つりあい位置においてラチェットｌＯのフィンガ１５と係合する当接部 を構成する）はフィンガ１５から離れ、ノツチ５０ａの水平部３２がフィンガ１ ５の上端面上を左方向に滑る。フィンガ１５がノツチ５０ａの水平部３２と相対 移動しその面上を摩擦移動する間（図４ｂ参照）、すなわち、ノツチ５０ａの傾 斜部３３がフィンガ１５と係合するまで、ラチェット１０は静止のままである。

フィンガ１５と傾斜部３３とが係合すると、移動部材３０に作用する力Ｆがラチ ェットＩＯの回転軸３５の回りに弾性反発力Ｒ１にうちかつモーメントを加える ことになる。この状態になれば、ラチェットｌＯは、移動部材３０の移動により 図４０の矢印方向に回転することとなり、その回転によって弾性反発力Ｒ１が回 転軸３５を通る状態、すなわち、力Ｒ０によるモーメントがゼロになる状態とな る。図４０のこの状態が本ロック装置１００の“状態切替え”位置に対応し、こ の機能を達成するための手段が本発明装置の特徴的な手段であるという意味で本 発明の共通機能といえる。ラチェット１０が図４０の状態切替え位置に達すると 、移動部材３０がさらに左方向に移動することにより、ラチェット１０は回転軸 ３５を中心として図４０の矢印の方向に回転する（この回転は瞬間的に終了する 。図８参照）。この時、バネ２０の弾性反発力Ｒ１によるモーメントの方向が図 ４ｄに示されるように反転する。それと同時に、ラチェット１０のフィンガ１５ とノツチ５０ａとの係合が解除さね、他方、ノツチ５０ａと対称なノツチ５０ｂ がラチェット１０の第２フインガ２５と滑り接触の状態に入る。第２フインガ２ ５は第１フインガ１５と対称に形成されている。この滑り接触は、図４ｅに示さ れるようにノツチ５０ｂの垂直部３１がフィンガ２５と当接するまで継続する。

こうして、移動部材３０はその第２末端停止位置１［ａに達し、ラチェットＩＯ はその第２安定つりあい位置ｍｂに保持される。

図４ｅに示された最終状態において力Ｆの方向が反転すると、すなわち、図３の 力Ｆ′が作用すると、図４ａ〜図４ｅに示された各行程が逆の順序で生じ、移動 部材３０はやがて図４ａに示される第１末端安定位置１ａに達する。第１末端安 定位置１ａはラチェットｌＯの第１安定つりあい位置ＩＩｂに対応する。

以下、図４ａ〜図４ｅの動作を、本発明のラチェットロック装置の基本概念の有 効性を証明するために、また、本装置の動力学的ふるまいを示すためにコンピュ ータシミュレーションを用いて分析する。

各図の理解を容易にするために、図４ａ〜図４ｅの本装置の各状態を時間に対応 させると、図４ａは時間１＝０秒１図４ｂは時間ｔ＝１秒９図４０は時間ｔ＝１ ．４９５秒１図４ｄは時間ｔ＝１．５５５秒２図４ｅは秒間図＝２．０２秒にそ れぞれ対応する。

図８はラチェットｌＯの回転角εを時間の関数として表したグラフである。回転 角εは下方向（図３参照）に想定される鉛直軸ＶとラチェットＩＯの軸との間の 角度である。図９は移動部材３０とラチェットｌＯのフィンガ１５の間で発生す る接触力ｆ、の変化の様子を時間の関数として表したグラフである。他方、図１ ０は移動部材３０とラチェットｌＯのフィンガ２５の間で発生する接触力ｆ２の 変化の様子を時間の関数として表したグラフである。さらに、図１１は移動部材 ３０が一方の末端停止位置から他方（反対側）の末端停止位置に移動する間のバ ネ２０の弾性反発力Ｒ０の変化の様子を時間の関数として表したグラフである。

図８〜図１１のグラフにおいて、力の単位はＮｅｗｔｏｎ／１００である。

図３のロック装置１００を製作する場合には以下のことを考慮することが重要で ある。

その前にまず、次の定義を与えておく。

“作用端“−ラチェットｌＯの状態が切り替わった後移動部材３０がロックされ るまでの間ラチェットＩＯと接触する各ノツチ５０ａ、５０ｂの領域をいう。

“ロック端“一本ロック装置において、加えられる荷重を支持するために移動部 材３０とラチェットｌＯとが係合する点をいう。

上記定義から、ロック端は作用端でもあるが、その逆は必ずしも真ではないこと が理解される。

以下の式では次の記号（図３参照）を使用する。

Ｓ＝移動部材３０のストローク ｘ’　＝ラチェット１０の状態を切り替えるのに必要な移動部材３０の移動量ｘ ”＝ラチェット１０の状態が切り替わった後前記ストロークの終了までに必要な 移動部材３０の移動量 ■＝移動部材の速度 Ｔ＝ラチェット１０の状態の切り替えに必要な時間ｄ＝ラチェット１０上で測定 される、ラチェットｌＯが移動部材３０と接触する２点間の距離 ！＝移動部材３０上で測定される、移動部材３０がラチェットｌＯによってロッ クされる２点間の距離 ｂ＝移動部材３０上で測定される、ラチェット１０の状態の切り替えに対応する ２点間の距離 以下の式は上記変数に関係する基本的な数式であり、本発明装置の作動を理解す る上で便利である（再び図３参照）。

移動部材３０のストロークＳは次の式で与えられる。

（１）　ｓ＝ｘ’　＋ｖ４＋ｘ” また、以下のような幾何学的関係が成立する。

（２）　１＝ｘ”　＋ｂ十ｘ” また、ラチェット１０の状態の切り替えが有効に行われるために、以下の関係が 成り立つことが必要である。

（３）ｂ≦ｄ十ｖ４ さらに、対称の条件を満たすために、 （４）　ｘ”≦Ｘ。

例えば、以下の仮定が許される。

（５）　ｖ４＝０　（この条件は、移動部材３０の速度Ｖが小さいとする仮定な いし状態の切り替え時間が極めて短いとする仮定と等価である。）と、（６）　 ｘ”＝ｘ’　（これは限界条件である。）この場合、上記の式から、 ５＝２ｘ’ ｊ７＝２Ｘ’　＋ｂ であり、従って、 （７）　５＝ｊ７−ｂ となる。式（７）から、長さｌを固定すると、大きなストロークＳを得るために は変数すを小さくとる必要があることがわかる。そのことはまた変数ｄを小さく とる必要があることを意味するが、しかし式（３）を満たすためには変数ｄは変 数すより常に大きくなければならない。

上記条件が満たされる場合、本ロック装置は、例えば、図５に示されるような構 成をとる。本図においては図３で使用されたと同じ参照符号が使用されるが、両 装置の区別のために本図の符号には星印＊が付される。

式（１）は、“動力学的”項であるｖ−Ｔの値次第で、大きなストロークが得ら れることを示している。この項を大きくするには、ラチェットｌＯの状態の切り 替えを低速で行うことおよび／または移動部材３０の移動速度を大きくすること が必要である。前者の条件はラチェット１０の動力学的ふるまいを深く理解する 必要性を示し、後者の条件は、カムとそれに関係したカムフォロワの構成に関す る従来から知られた限界について理解する必要があることを意味する。

上記の式の幾つかに“動力学的２項ｖ−Ｔが現れるということは、本装置の有効 な作動のためには移動部材３０の駆動が重要であることを意味する。移動部材３ ０がその公称速度を超える速度で移動すると、ラチェット１０が飛び跳ねて移動 部材３０とラチェット１０の間の接触が失われる危険があるが、これはカムとカ ムフォロワを設計する技術者にはよく知られた問題である。

本発明のロック装置を実際に構成するに際しては、まず、以下の５つの事項を決 定する。

１）ラチェットｌＯの形状およびジオメトｌ几２）移動部材３０のストローク。

３）ラチェット１０の移動部材３０に対する初期位置。

４）移動部材３０の形状。ここで、移動部材３０には、図６に示されるように中 間ノツチ５０．５１が設けられてもよい。もっとも、そのような付加的ノツチの 存在によって、本ロック装置はその両末端停止位置間の中間位置については一方 向型となる。しかし、適切に設計された付加的ノツチは、本ロック装置の状態切 り替え機能には何ら影響しない。図７のグラフはこのことを表しており、図６の ラチェットｌＯ°０の回転角αを時間の関数として表す。曲線の左側の２つの山 は移動部材３０°９の最初の２つのノツチに対応し、それらのノツチの傾斜部の 高さはラチェッ！−１０”に状態の切り替えを起こさせるには不充分であるが、 ラチェットｌＯ°０を少し揺らすことができる。第１番目と第２番目のノツチで は同じことが繰り返される。他方、グラフの第３の山は移動部材３０−の第３の ノツチに対応し、その傾斜部はラチェット１０−を回転させさらにその状態を切 り替えのに充分な高さを持つ。

図６に示された構成を一般化すると、移動部材は第１と第２の端ノツチ５０ａ、 ５０ｂの間に、各端ノツチ５０ａ、５０ｂに対応してｎ＠づつの中間ノツチ（５ １，５２等）を持つことができ、その場合に、始めの（ｎ−１）個づつの中間ノ ツチ（各端ノツチに続くノツチ、５１等）は、その傾斜部（対応する端ノツチの 複合形状の傾斜部に相当する）が第ｎ番目の中間ノツチ（前記端ノツチから最も 遠いノツチ、５２等）の傾斜部の高さよりも低く、それにより、移動部材の移動 の過程でラチェットは対応するフィンガが第ｎ番目の中間ノツチと係合する時に のみその状態が切り替えられる。図６と図３の実施例に共通でない要素、すなわ ち、中間ノツチ５１．５２以外の残りの要素は同一の符号を用いて示される。

ただし、両者を区別するために図６の符号には２個の星印″。が付されている。

５）ラチェット１０を状態切り替え位置に移動させるために当該ラチェット１０ に作用する、移動部材３０に形成されたノツチ傾斜部の形状。

上記の１）と３）とによって変数ｄが決まる。

また３）、４）、５）によって変数Ｘ″、すなわち、ラチェット１０の状態を切 り替えるために必要な移動部材３０の移動量が決まる。適用の態様によって、変 数Ｘ′を極めて小さくとることが必要となる場合がある。

なお、移動部材３０の移動中にその非作用端（ラチェッｌ−１０と接触していな い方の移動部材３０の端であり、ラチェットｌＯと接触することは許されない） においてラチェット１０と移動部材３０とか衝突することを避けるために適当な 対策が必要なことは当然である。

図１２には、本発明のラチェットロック装置の他の例が示されている。本装置は 図３の装置と、移動部材が直線運動ではなく円運動をする点で異なる。本移動部 材はシャフト８５の回りに回転するラチェツト車７０から成っている。ラチェツ ト車７０は略矩形のノツチ１５０によって分かたれた同様に略矩形の歯９５を有 している。ラチェツト車７０はラチェット６０と共働する。ラチェット６０も同 様にその回転軸５５を通る平面に関して対称である。回転軸５５はフレームに固 定される。ラチェット６０はアーム６１．６２によってそれぞれ支持された対称 なフィンガ６５．７５を持つ。各フィンガ６５．７５は、隣接する２個の歯９５ の間の各ノツチ１５０を規定する壁面７１．７２の一方または他方と当接または 滑り接触するようになっている。例えばフィンガ６５は、図１３に示されている 位置においてラチェツト車（ラック）７０の歯９５と係合するためにその面６３ でノツチ１５０の壁面７１と当接し、また、ラチェツト車７０が図中矢印の方向 すなわち反時計回りに回転する時にはその面６４でノツチ１５０の壁面７２と滑 り接触するようになっている。図１４は、ラチェツト車７０のノツチ１５０とこ れに係合したラチェット６０のフィンガ６５．７５との矢印ＸＩＶから見た相対 位置関係を示す。

ラチェット６０とラチェット歯車７０の歯９５とが係合状態にある時、本装置５ ００は、支持フレーム９０とラチェット６０上の点８０との間に予荷重を与えら れて取り付けられたバネ２００によって安定な状態にある（本装置５００の支持 フレーム９０は図１２においても図３と同様の方法で表現されている）。バネ２ ００の一方の端が取り付けられるラチェット６０上の点８０は当該ラチェット６ ０の対称面上にある（先端８０は、図３に示された装置１００のラチェット１０ 上の点４０に対応する）。

図１２において、符号Ｒ１がバネ２００による弾性反発力の方向を示す。

装置５００の作動は前記装置１００と、後者の移動部材３０が直線運動をするの に対し前者のラチェツト車７０は円運動をすることを除いて、実質的に変わらな い。

直線運動用のラチェットロック装置＋００が円運動用のラチェットロック装置５ ００に変換される思考過程を検討することは理解を助けるために有効である。

この思考過程は図１５〜図１７に略図的に示されている。

図１５は直線運動型の移動部材を円運動型の移動部材に変更する思考過程で得ら れるロック装置Ａを示す。ラチェツト車９は互いに直径方向において向き合う４ 対合計８個の歯３を持つ。これら８個の歯３は４個づつ２群からなり、各群は直 径方向において向き合う１対の突出部１．　２によって分かたれる。突起部ｌ。

２はラチェット１２から突出する２本の突起ないしスタッド４．６と係合するよ うになっている。ラチェット１２はラチェツト車９の下側に設けられており、図 １５にはその一部のみが示され、残りの部分は破線で示されている。

参照符号５および７はラチェツト車９とラチェット１２のそれぞれの回転軸を示 す。

ラチェット１２とラチェツト車９との保合状態（例えば図１５における状態）を 維持するためのバネ８が、ラチェツト車９の回転軸５とラチェット１２．、ｌ： の点１３との間に予荷重を与えられて取り付けられている。

図１５のロック装置Ａは、ラチェットとラチェツト車とを含むロック装置の各構 成要素にとって最も好ましいジオメトリを規定し得る構成とすることを主たる目 的としてしている。つまり、本装置Ａの構成によれば、ラチェッ）・１２の状態 を有効に切り替える可能性をラチェット１２とラチェツト車９の両回転軸間の距 離やラチェツト車９の歯３の高さ等の設計パラメータの選択に強く依存するもの とすることができる。

しかし、この構成ではラチェット１２のスタッド４．６とラチェツト車９の歯３ の間での干渉を避けることが難しい。図１５の第１の試みによって、ラチェツト 車は対称であることか好ましいことが示さね、そのため本試みは放棄された。

図１６は、より簡単なラチェツト車を使用することを目的として図１５の構成か ら導かれた第２の試みのラチェット／ラチェツト車装置Ｂを示す。本例において は、ラチェットの状態切り替えが、ラチェットの突起部によってではな（ラチェ ツト車に固定されたスタッド１６．１７の作用によって行われる。図１６はラチ ェツト車の回転開始時（ラチェットのスタッド６がラチェツト車の対応する突起 部１１と係合した状態）における本ロック装置の各構成要素の位置関係を示す。

図１６のラチェットは、図１５における同様に、スタッド４．６と回転軸７とを 破線で結ぶことにより省略して表わされている。図面の簡素化のため、図１６に おいては（図１５と同様に）歯３の数が少なく描かれている。

上記第２の試みを詳細に分析することにより、本構成が第１の試みの構成よりも 簡単なこと、つまり、ロック装置の各構成要素のジオメトリをラチェットの状態 切り替えを妨害することなく比較的自由に変更することができることが理解され る。また、状態切り替えの際の構成要素間の干渉を予防することが極めて容易で ある。図１７は、図１６の装置におけるラチェットの状態切り替えの前（実線） と後（破線）の状態を示す。

図１２の構成は、前記の鋸歯状の保合面を持つ車（円形）の代わりに、矩形のノ ツチ１５０すなわち矩形の歯９５の採用により充分に対称形とされたラチェツト 車を示す。矩形の歯はラチェツト車の回転を両方向でロックするのに適している 。本例においては、ラチェツト車の回転方向はラチェットの位置、すなわち、ラ チェットのどちらの側がラチェツト車と係合しているかによって決まる。

図１２の例（図１５〜図１７の試みに基づく本発明の円運動用ラチェット／ラチ ェツト車ロック装置に採用される最終的構成に対応する）においては、ロックラ チェット６０の状態切り替えのためのラチェット車の表面から突出するスタッド ７３が単一とされ、それにより本装置の構造が一層簡素化されている。

図１２の装置においては、設計の態様により、２つの状態切り替え位置の間でラ チェツト車７０がほぼ一回転（３６０°の回転）する構成とすることができる。

このことは、ロックラチェット６０の状態の切り替えのためには極めて小さい回 転（５−１０°）で足りることを意味する。従って、この回転角α。をラチェッ ト６０の“状態切り替え鋭角”　（瞬間的状態切り替え）ということができる。

ラチェット６０とラチェツト車７０の“実効値“を以下のように定義すると、η ＝１−α。／３６０゜ 本例における実効値ηは９９．２％に達し、この値は図３および図４の直線運動 用ロック装置の実効値９０％と比肩する。

図１２のロック装置の構造が簡素であることは、その製作が極めて容易であるこ とを意味する。ラチェット６０の状態切り替え機能に影響を及ぼすことなく種々 の設計パラメータの値を広いレンジで選択することができ、それにより前記゛実 効”値やコンパクトさ等の装置の種々の特徴を最適化することができる。また、 ラチェツト車７０に形成されるノツチを図１２のノツチ１５０のように矩形とす ることは、ラチェット６０の状態を一方の状態から他方の状態に自動的に切り替 える特徴とは別の、本うチェット／ラヂエット車ロック装置の特徴である。従来 の一方向型ラチェット／ラチェット車ロック装置のラチェツト車においては通常 鋸歯状すなわち非対称の歯が形成される。

図１２のラチェット／ラチェツト車ロック装置は、時計に使用される脱進機構と は別のものである。もっとも、本発明装置のラチェットは時計の歯止め（ｐａｉ ｌｅｔ）と構成上似た点がある。図１８に示す従来の脱進機構を参照することに よりそのような比較を容易に行うことができる。時計の脱進機構は本来ギア装置 の動きを制御しようとするものであり、脱進軍と歯止めとが異なる２つの位置で 交互に係合を繰り返すことにより、適当なエネルギ源（バネ、落下するおもり等 ）から当該ギア装置にエネルギを供給する。以上の記載から、本発明のロック装 置のラチェット６０の作動は時計の脱進機構のそれとは全く異なることが理解さ れる。ちなみに、脱進軍の回転方向は一方向のみである。

このように、本発明は、自動解除を行うに際して次の２つの特徴を持つラチェッ ト型ロック装置を提供する。すなわち、移動部材の作用端の解除を行うことと、 その解除と同時に、移動部材の非作用端を自動的にロックすることと、である前 述のように、それらの２つの作動を同時に行うためにラチェットの“状態の切り 替え”が必要となるが、そのためにはラチェットには何らの外的駆動も必要でな く、移動部材に働く荷重作用により当該移動部材がラチェットを自動的に解除す ることができる一定の位置に到達すればよい。

本発明装置の他の顕著な特徴は、移動部材の反転時にラチェットを改めて正置し なおす（ｒｅｐｏｓｉ　ｔｉｏｎ）必要がないことであり、これは、本装置の構 成が状態切り替えのために２の作用部を備え°Ｃ対称性を存することによる。こ れらの特徴により、本発明の自動解除装置は、サイクル毎に移動部材の移動の反 転のためにラチェットへの外的な作用を必要とするかあるいはラチェットのセッ トのしなおしを必要とする従来の類似の装置から明確に区別される。

ｉ）図３の装置は、直線運動用ロック装置に新規な特徴として（上記自動解除と 共に）、２つの安定つりあい位置を持つ対称ラチェットを含み、ｉｆ）図１２の 装置は、円運動用ロック装置に新規な特徴として（上記自動解除と共に）、はぼ 矩形のノツチ（および歯）を持つ対称なラチェツト車を含み、それにより二方向 型となっている。

本発明装置の応用範囲は多岐にわたる。それらの中の幾つかを以下に例として掲 げる。

ａ）宇宙分野での応用 望遠鏡における光学フィルタのための歯車の移動制御宇宙船のドツキング面への コネクタの固定太陽電池のパネルの展開機構 ｂ）地球上での応用 （図１２のラチェット／ラチェツト車装置を使用して）特殊な螺子まわし、例え ば、螺子締めのみもしくは螺子緩めのみを一定の回転数づつ交互に行うことがで きるもの（この種の特殊工具は船外活動（ｅｘｔｒａｖｅｈｉｃｕｌａｒ　ａｃ ｔｉｖｉｔｉｅｓ　、ＥＶＡ）での使用にも適する）や、穴明は作業中に工具の 操作を自動的に反転させることができろものを製作すること、 コンピュータの制御の下での自動工作機械の自動工具ディスペンサを提供するこ と、 図６に示された装置において移動部材の複合傾斜形状によって生ずるロックラチ ェットの振動を時間の経過とともに記録することにより当該移動部材の中間位置 （図７も参照）を検出することができる事実を利用して種々の位置検出装置を製 作すること等である。

図３に示される移動部材の構成を利用してロックラチェットの連続的振動を時間 の経過とともに記録することにより移動部材の移動の反転を検出する装置を製作 すること、である。

以上本発明の実施例ないし実施の態様を詳細に説明したが、本発明はそれらの記 載に何ら限定されないことは言うまでもない。すなわち、本発明は、その範囲を 逸脱しない限りにおいて当業者に自明な種々の変更を包含する。

例えば、本発明装置のラチェットと移動部材の全体構成はかなり自由に変更され 得る。装置の構成要素間の結合における構造的特徴が変更されない限り、本発明 の趣旨を外れることなく種々の全体構成が採用され得る。

最後に、本明細書において“ラチェット“という用語は、構成に何らの限定も伴 わない”ロック手段”一般を意味する語としても、また、本発明装置の説明の簡 易化のためにも使用される。

コ廻；；−５票；；； 国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１と第２の末端停止位置（Ｉａ，ＩＩａ）の間を移動する移動部材（３０ ；７０）と、 それぞれ前記両末端停止位置（Ｉａ，ＩＩａ）における前記移動部材（３０；７ ０）のロックに対応する第１と第２の安定つりあい位置（Ｉｂ，ＩＩｂ）の間で 軸回転するラチェット（１０；６０）と、弾性反発力（Ｒ１；Ｒ２）により前記 ラチェット（１０；６０）に対してその回転軸（３５；５５）回りにモーメント を作用させるために予め荷重を与えられて取り付けられるスプリング（２０；２ ００）とを含み、前記移動部材が少なくとも、当該移動部材の対称軸に関して互 いに対称にかつ前記両末端停止位置に対応するそれぞれの位置に形成された適当 な形状（３１−３２−３３；７１−１５０−７２）を有する第１と第２の２つの ノッチ（５０ａ，５０ｂ；１５０）を持ち、 前記ラチェットがそれの回転軸（３５；５５）を通る平面に関して対称であり当 該平面の両側にそれぞれ第１のロックフィンガ（１５；６５）と第２のロックフ ィンガ（２５；７５）を備え、 当該各ロックフィンガが前記移動部材に働く荷重（Ｆ）の作用により当該ロック フィンガに対応する前記２つのノッチ（５０ａ，５０ｂ；１５０）の一方と当該 ロックフィンガに対応する前記両末端停止位置の一方で安定的に係合して、当該 端係合が前記移動部材に前記荷重（Ｆ）と反対方向の荷重（Ｆ′）が作用するま で継続し、 前記スプリングにより作用させられるモーメントが前記ラチェットを前記各安定 つりあい位置（Ｉｂ，ＩＩｂ）に保持する方向に作用することにより前記移動部 材（３０；７０）を当該安定つりあい位置に対応する前記両末端停止位置（Ｉａ ，ＩＩａ）の一方にロックし、 前記スプリングが、それの任意の弾性反発力について前記ロック位置の各々にお ける弾性反発力の前記ラチェット回転軸からの距離が前記移動部材に反対側の末 端停止位置への移動方向に働き縛る最小の荷重の作用により前記ラチェットが解 除されるように取り付けられ、 当該ラチゴット解除荷重は前記ラチェットを”状態切り替え”位置の方向に回転 させ、当該状態切り替え位置において前記弾性反発力の前記ラチェット回転軸に 関するモーメントがゼロとなり、前記移動部材を前記反対側末端停止位置でロッ クするために前記ラチェットの状態を当該反対側末端停止位置に対応する前記両 ロック位置の一方へ切り替える作動が前記ラチェット解除荷重による駆動力のみ により自動的に行われることを特徴とするロック装置（１００；５００）。 ２．前記移動部材（３０）が直線運動をする請求項１の装置。 ３．前記第１と第２の末端停止位置（Ｉａ，ＩＩａ）に対応して前記移動部材（ ３０）の対称面に関し対称に形成された前記第１と第２の各ノッチ（５０ａ，５ ０ｂ）が、３つの連続部分によって規定される複合形状を持ち、当該３つの部分 が、前記ラチェット（１０）の当該各ノッチに対応する前記ロックフィンガ（１ ５，２５）の一方と係合し得る当接部を構成する略垂直な第１部分（３１）と、 前記移動部材の復帰移動の初期に当該ロックフィンが上を滑る水平な第２部分（ ３２）と、当該ロックフィンガと係合することにより前記バネ（２０）と共働し て前記ラチェットの状態を切り替える傾斜した第３部分（３３）とを含む請求項 ２の装置。 ４．前記移動部材が回転運動をする対称ラチェット車（７０）である請求項１の 装置。 ５．前記ラチェット車（７０）がその外周上に等間隔に形成された略矩形のノッ チ（１５０）を持ち、当該ノッチの隣接端２個のノッチの間に略矩形の歯（９０ ）を有する請求項４の装置。 ６．前記ラチェット車（７０）がその表面から伸びる一個の突起（７３）を持ち 、当該ラチェット車の復帰回転時に当該突起が前記ラチェット（６０）の状態を 切り替える請求項４ないし５の装置。 ７．前記移動部材（３０■■）が前記第１と第２の末端ノッチ（５０■■ａ，５ ０■■ｂ）の間に当該ノッチの各々に対応してｎ個の中間ノッチ（５１，５２） を有し、当該末端ノッチの端々に隣接する（ｎ−１）個づつの第１中間ノッチ（ ５１）の各々が、各対応する末端ノッチの複合形状の前記第３部分と同様に傾斜 し、各対応する末端ノッチから最も遠い中間ノッチである第ｎ番目の中間ノッチ （５２）の複合形状の傾斜部分の高さよりも低い傾斜部分を有することにより、 前記移動部材の移動時において前記ロックフィンガ（１５■■，２５■■）が前 記第ｎ番目の中間ノッチの前記傾斜部分と係合する時にのみ前記ラチェット（１ ０■■）の状態が切り替えられる請求項３の装置。