(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム面が中央部分の外周面の複数箇所に形成され、軸方向両側には小径の円筒状外周面を有する軸受嵌合部が同心に連設され、一方の軸受嵌合部の中央部分と反対側に更に小径の取付軸部が連設されている操作軸と、
前記操作軸の各々のカム面上に一つずつ操作軸と軸方向を平行にして配置されている複数のローラと、
内周面と外周面の間を半径方向に貫通して周方向複数箇所で各ローラを回転自在且つ前記半径方向に遊動自在に保持する複数のローラ保持孔が形成され、前記内周面に操作軸がベアリングを介して回転自在に嵌装されたケージ部を有して機枠側に固定されるローラリテーナと、
操作軸の他方の軸受嵌合部にベアリングを介して回転自在に嵌装されるとともに、各々のローラに当接可能で且つ前記ケージ部に回転自在に外嵌される操作軸と同心の円筒状内周面を有する外筒と、
前記操作軸にローラリテーナに対して外筒の回転がロックされる方向と逆方向のトルクを付与し、各々のローラが常時外筒内周面とカム面間で挟持された状態を維持する付勢部材とを備えたことを特徴とする回転ロック装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転部材を任意位置で機械的にロックするための回転ロック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転部材を任意位置で機械的にロックするために用いられている回転ロック装置としては、ラチェット機構を用いたものが一般的であり、例えば、特開平７−２１５１７２号公報に記載されているように、遊園地に設置されているジェットコースタ等の車両の乗客保持装置に組み込まれている。
【０００３】
前記乗客保持装置は、図４に示すように、レール上を走行する車両Ａ１の各座席Ａ２の前下方に位置する支持軸Ａ３を中心に揺動自在に設けられた一対の回動アームＡ４と、これらの回動アームＡ４の揺動端間に連結された身体押えバーＡ５を有している。
【０００４】
これらの回動アームＡ４は、図示していない捩じりコイルばねによって、身体から離れる方向に付勢されており、また、その支持軸Ａ３には、図５に示すようなラチェット機構を用いた回転ロック装置Ａ６が設けられている。
【０００５】
前記回転ロック装置Ａ６は、支持軸Ａ３に固定されているラチェットＡ７と前記ラチェットＡ７をコイルばねＡ８の付勢力によって係止するラチェット爪Ａ９を有していて、乗客は座席Ａ２に座った位置で、捩じりコイルばねの付勢力に抗して身体押えバーＡ５を手前に手で倒すと、ラチェットＡ７が回動アームＡ４とともに図５の時計方向に回動する。
【０００６】
そして、身体押さえバーＡ５を自分の腹部に押し当ててから身体押えバーＡ５を離すとラチェット爪Ａ９がラチェットＡ７の歯を係止し、回動アームＡ４と身体押えバーＡ５がその位置で固定され、車両Ａ１の走行中に乗客が外に振り落とされることが防止される。
【０００７】
前記回転ロック装置Ａ６は、プラットホームに車両Ａ１が停止したときに、図示していないカムプレートを介してラチェット爪Ａ９をラチェットＡ７から離脱させることで解放され、回動アームＡ４と身体押えバーＡ５は捩じりコイルばねの付勢力で跳ね上がって身体が解放される。
【０００８】
また、ラチェット機構を用いた回転ロック装置は、従来より図６に示すような線材の繰出しリールにも用いられている。同図において、回転ロック装置Ｂ１は、線材Ｗが巻かれている繰出しリールＢ２の側面に同心状に固定されているラチェットホイールＢ３と、前記ラチェットホイールＢ３の歯を係止するラチェット爪Ｂ４、前記ラチェット爪Ｂ４がラチェットホイールＢ３の歯に係止する方向に付勢するラチェットばねＢ５、及び、前記ラチェットばねＢ５の付勢力に抗してラチェット爪Ｂ４をラチェットホイールＢ３の歯から離脱させる解放シリンダＢ６等から構成されている。
【０００９】
前記回転ロック装置Ｂ１は、線材Ｗを巻き取る方向に繰出しリールＢ２を回転させる場合には、ラチェットホイールＢ３の歯がラチェット爪Ｂ４の歯面を滑って係止されず、繰出しリールＢ２は自由に回転させることができる。
【００１０】
そして、繰出しリールＢ２が停止すると、ラチェット爪Ｂ４はラチェットホイールＢ３の歯に噛み込んで線材Ｗの繰り出し方向の繰出しリールＢ２の回転は阻止される。
【００１１】
ここで、繰出しリールＢ２から線材Ｗを繰り出すときは、解放シリンダＢ６の伸縮ロッドＢ７を伸長させてその先端でラチェット爪Ｂ４の後部を押し、繰出しリールＢ２を支持している図示していない機枠に取り付けられた支軸Ｂ８回りにラチェット爪Ｂ４を揺動させてラチェットホイールＢ３を解放させることで、繰出しリールＢ２の回転は自由になり、線材Ｗの繰り出しが可能となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような、従来のラチェット機構を用いた回転ロック装置では、回転部材のロック位置を、ラチェット歯のピッチ間隔より小さな間隔で任意位置にロックすることができず、バックラッシュが発生する問題があり、また、ラチェット歯をラチェット爪に対して滑らせて回転させる時に、両者の間で衝突騒音が発生する問題があった。
【００１３】
また、ロック時に、ラチェット歯とラチェット爪の噛合い箇所に荷重が集中するため、ラチェット歯やラチェット爪に強度が必要となり、回転ロック装置をコンパクトに構成することが困難であった。
【００１４】
また、回転部材から負荷トルクを受けている状態のラチェット歯からこれに噛み合っているラチェット爪を解放する際に大きな力を必要とするため、ロック解放用シリンダ等が大きくなる問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は前述したような従来技術の問題を解決し、回転時に騒音を発生せず、回転部材を任意の回動位置で確実にロックできるとともに、解放操作を円滑且つ容易に行うことができ、且つ、コンパクトで高負荷トルクに対応できる回転ロック装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的のため、本発明の回転ロック装置は、カム面が中央部分の外周面の複数箇所に形成され、軸方向両側には小径の円筒状外周面を有する軸受嵌合部が同心に連設され、一方の軸受嵌合部の中央部分と反対側に更に小径の取付軸部が連設されている操作軸と、前記操作軸の各々のカム面上に一つずつ操作軸と軸方向を平行にして配置されている複数のローラと、内周面と外周面の間を半径方向に貫通して周方向複数箇所で各ローラを回転自在且つ前記半径方向に遊動自在に保持する複数のローラ保持孔が形成され、前記内周面に操作軸がベアリングを介して回転自在に嵌装されたケージ部を有して機枠側に固定されるローラリテーナと、操作軸の他方の軸受嵌合部にベアリングを介して回転自在に嵌装されるとともに、各々のローラに当接可能で且つ前記ケージ部に回転自在に外嵌される操作軸と同心の円筒状内周面を有する外筒と、前記操作軸にローラリテーナに対して外筒の回転がロックされる方向と逆方向のトルクを付与し、各々のローラが常時外筒内周面とカム面間で挟持された状態を維持する付勢部材とを備えている。
【００１７】
【作用】
外筒にその回転がロックされる方向に負荷トルクが作用する場合には、機枠側に固定されるローラリテーナの各ローラ保持孔に保持されているローラが外筒内周面と操作軸のカム面との間に挟み込まれて外筒の回転が摩擦力でロックされる。
【００１８】
次に、外筒をその回転がロックされる方向と反対方向に回転させる場合には、操作軸は外筒からローラを介して伝達される摩擦力により、付勢部材の回動付勢方向とは逆方向に僅かに回動変位し、外筒内周面とカム面とローラ位置における半径方向の間隔が拡がって、ローラを解放するため、外筒は自由に回転することができる。
【００１９】
また、操作軸を付勢部材が付加するトルクに抗して回動させて、ローラ位置における外筒内周面と操作軸のカム面との半径方向間隔をローラ径よりも拡げることにより、外筒は解放されて何れの回転方向にも自由に回転できるようになる。
【００２０】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の回転ロック装置の一実施例を示す断面図であって、回転ロック装置１は、主に、操作軸２、ローラ３、ローラリテーナ４、外筒５の４つの部分と、前記操作軸２を回動付勢している図示していない付勢部材から構成されており、前述した図５に示す回転ロック装置と同様に、ジェットコースタ等の車両の乗客保持装置の身体押えバーの位置を固定するために、前記身体押えバーが取り付けられている回動アームの支持軸Ｒに連結されて用いられるものである。
【００２１】
本発明の回転ロック装置１においては、前記操作軸２は、軸方向中央部分２Ａの外周面Ｆが両端部より大径の円筒状に形成されており、前記外周面Ｆには図２に示すように周方向に等間隔に平坦なカム面Ｓが５カ所形成されている。
【００２２】
前記中央部分２Ａの軸方向両側にはそれぞれ、これより小径の円筒状外周面を有する軸受嵌合部２Ｂ，２Ｃが同心に連設されていて、これらの部分は、ベアリング６，７を介して、後述するローラリテーナ４に回転自在に支持されている。
【００２３】
また、操作軸２の一方の軸受嵌合部２Ｂの、中央部分２Ａと反対側には軸受嵌合部２Ｂよりも更に小径の取付軸部２Ｄが連設されていて、ここにはレバー状のロック解除操作部８の基端部が固定ボルト９によって締結固定されている。
【００２４】
また、操作軸２の他方の軸受嵌合部２Ｃの、中央部分２Ａと反対側には、前記軸受嵌合部２Ｃより僅かに小径の軸受嵌合部２Ｅが同心に連設されていて、この部分にベアリング１０，１１を介して外筒５が回転自在に支持されている。
【００２５】
一方、ローラリテーナ４は、操作軸２の中央部分２Ａの周囲を同心状に包囲して、その内周面両側に前記ベアリング６，７の外輪が嵌合されている中空円筒状のケージ部４Ａと、前記ケージ部４Ａの一方の端に連設されている固定部４Ｂから構成されている。
【００２６】
この実施例においては、固定部４Ｂは略３角形の外周輪郭を有するフランジ状に形成されていて、締結部材Ｂにより乗客保持装置の機枠Ｈの側壁に貫通して設けられている取付孔ｈの周囲３カ所で前記側壁に固定されている。
【００２７】
一方、前記ケージ部４Ａは、図２に示すように、操作軸２の中央部分２Ａに形成されている５カ所のカム面Ｓにそれぞれ対応する位置に、半径方向に貫通し、且つ、軸方向に細長いローラ保持孔４Ｃが形成されており、これらのローラ保持孔４Ｃ内には、ローラ３がそれぞれの中心軸線回りに回転自在に且つ、ケージ部４Ａの半径方向に変位自在に保持されている。
【００２８】
また、外筒５は、ローラリテーナ４のケージ部４Ａを同心状に包囲する内周面５Ａを有しており、前記内周面５Ａはケージ部４Ａの外周面に回転自在に緩く嵌装されている。
【００２９】
また、この内周面５Ａと同心に連設されたこれより小径の内周面５Ｂには、先に述べたベアリング１０，１１の外輪が嵌合して固定されている。
【００３０】
また、ローラリテーナ４の固定部４Ｂの機枠Ｈへの取付け面と対向する外筒５の端面の外周部分には、外筒５の内部への塵埃等の侵入を阻止するための密封リング１２が装着されている。
【００３１】
一方、外筒５の前記密封リング１２が装着されている側と反対側の端部外周には取付フランジ５Ｃが一体に形成されていて、この部分には支持軸Ｒに設けられている取付けフランジＧが複数の締結部材ｂで連結固定されるようになっている。
【００３２】
また、図示していないが、ロック解除操作部８の先端部付近に形成されている取付孔８Ａに、操作軸２を外部から回動操作する図示しないエアシリンダ装置の伸縮ロッド先端が軸着されるようになっている。
【００３３】
また、図２に示すように、操作軸２は、機枠Ｈに固定されているローラリテーナ４に対して、これも図示していない付勢部材によって、常に外筒５に支持軸Ｒ側から作用する負荷トルクＴ作用方向Ｔと逆方向ｔに回動付勢されている。
【００３４】
次に、前述したように構成されている回転ロック装置１の動作について説明する。図３の（Ａ）は、回転ロック装置１の外筒５に支持軸Ｒ（図１参照）側から時計方向Ｔの負荷トルクが作用しているときに、外筒５の回転がロックされている状態を示すものである。
【００３５】
操作軸２は、前述した図示していない付勢部材によって、同図（Ａ）における反時計方向ｔに回動付勢され、ケージ部４Ａに形成されているローラ保持孔４Ｃの中央位置から操作軸２のカム面Ｓの中央位置Ｎは、操作軸２の軸心Ｏ回りに反時計方向にずれている。
【００３６】
一方、外筒５の内周面５Ａとカム面Ｓ間の半径方向の隙間は、カム面Ｓの回動方向中央位置Ｎでは、ローラ３の外径より僅かに広く、また、カム面Ｓの回動方向両端では、ローラ３の外径より僅かに狭く設定されている。
【００３７】
そのため、図３の（Ａ）のように操作軸２が反時計方向ｔに回動付勢されている状態では、ローラ３は、外筒５の内周面５Ａとカム面Ｓの両者に挟み込まれる形で外周面が当接している。
【００３８】
ここで、外筒５が負荷トルクによって時計方向Ｔに回転しようとすると、外筒５の内周面５Ａとローラ３外周面との間に作用する摩擦力によって、ローラ３は外筒５とともに僅かに移動して、ケージ部４Ａのローラ保持孔４Ｃ内の時計方向Ｔの前方の壁面Ｘに当接し、ここで動きを制止される。
【００３９】
また、ローラ３は、外筒５から伝達される摩擦力を受けてそれ自身が時計方向に回転しようとするが、ローラ３が回転すると、操作軸２はカム面Ｓにローラ３から摩擦力を受けて反時計方向ｔに回転しようとするため、ローラ３の位置で外筒５の内周面５Ａとカム面Ｓ間の半径方向の隙間はさらに狭まることになり、その結果、外筒５は機枠Ｈに固定されているローラリテーナ４のケージ部４Ａに対して時計方向Ｔの回転がロックされる。
【００４０】
一方、外筒５を負荷トルクの作用方向Ｔと反対向き、すなわち、図３（Ａ）の反時計方向Ｔ’に回転させる場合には、ローラ３は外筒５の内周面５Ａとの摩擦によりローラ保持孔４Ｃ内の他方の壁面Ｙ側へ僅かに移動しここで反時計方向に回転する。
【００４１】
その結果、操作軸２はローラ３からカム面Ｓに作用する摩擦力によって、付勢部材の付勢力に抗して時計方向に僅かに回転変位し、ローラ３外周面とカム面Ｓとの接触位置Ｐがカム面Ｓの中央位置Ｎに近づくため、ローラ３位置における外筒５内周面５Ａとカム面Ｓの半径方向の間隔が拡がり、ローラ３外周面とカム面Ｓ或いはローラ３外周面と外筒５内周面５Ａとの間に滑りを生じて外筒５は反時計方向に自由に回転することができる。
【００４２】
一方、図３の（Ｂ）は、回転ロック装置１のロックを解除した状態を示すものであって、操作軸２を、同図（Ａ）の位置から図示していない付勢部材の付勢力に抗して時計方向ｔ’にカム面Ｓの中央位置Ｎに、ローラ３外周面とカム面Ｓとの接触位置Ｐがくるように回転させてロックを解除する。
【００４３】
操作軸２の回動は、図１に示すように操作軸２に固定されているロック解除操作部８を図示しないエアシリンダで駆動して行う。
【００４４】
図３の（Ｂ）の状態では、ローラ３の位置における外筒５内周面５Ａとカム面Ｓの半径方向の間隔は、ローラ３の直径よりもやや拡がり、外筒５はローラリテーナに対して両方向に回転可能となり、図１に示す支持軸Ｒを自由に回動させることができる。
【００４５】
なお、前述した実施例では、操作軸２の製作を容易にするために、カム面Ｓを操作軸２の軸方向中央部分２Ａの外周面Ｆを平坦に削り落として形成しているが、カム面Ｓは、付勢部材の回動付勢方向に操作軸２を回動させた時に、ローラ３位置での外筒内周面とカム面Ｓ間の対向距離が狭まってローラ３を両者の間で摩擦保持できるような輪郭を有していればよい。
【００４６】
また、この実施例では、操作軸２をエアシリンダで回動させているが、これに限定するものではなく、電磁ソレノイドその他のアクチュエータで回動させてもよく、また、手動で回動操作してロック解除を行うようにしてもよい。
【００４７】
また、本実施例においては、回転ロック装置１は、先に述べた図４に示すような乗客保持装置の身体押えバーの位置を固定するために用いているが、これに限らず、前述した図６に示す例のように、線材の繰出しリールにおける線材が解ける方向の回転を防止するための回転ロック装置や、ウインチやホイストの巻取りドラムの逆転防止用の回転ロック装置等、一方向に負荷トルクが加わる回転部材の逆転をロックする装置として幅広く応用できるものである。
【００４８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、従来のラチェット機構を用いた回転ロック装置におけるラチェット歯とラチェット爪との間のバックラッシュがなく、また、ラチェット歯とラチェット爪の間で発生する衝突騒音が発生せず、静粛な動作を行うことができるとともに、回転部材を任意の位置で確実に固定することができる。
【００４９】
また、さらに、外筒のロックを解除する際には、操作軸を小さな解除トルクで僅かに回動変位させれば良く、負荷容量の大きなエアシリンダ等を用いることなくロック解除操作を容易且つ円滑に行うことができる。
【００５０】
さらに、回転部材から外筒に作用する負荷トルクを複数のローラに分担して受けているため、負荷容量が大きく、同一の負荷容量のラチェット機構を用いたこの種の回転ロック装置と比較してコンパクトに製作することができ、取付けスペースの確保が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の回転ロック装置の１実施例を示す断面図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線位置から矢印方向に見た断面図である。
【図３】  本発明の回転ロック装置の動作説明図であり、（Ａ）はロック状態、（Ｂ）はロック解除状態をそれぞれ示す。
【図４】従来の回転ロック装置の一使用例を示す、乗客保持装置を備えた車両の側面図である。
【図５】  図４中に示す乗客保持装置に組み込まれている回転ロック装置の要部構造図である。
【図６】  従来の回転ロック装置の他の使用例を示す、線材繰出しリールの概略構造図である。
【符号の説明】
１          回転ロック装置
２          操作軸
２Ａ        中央部分
２Ｂ，２Ｃ  軸受嵌合部
２Ｄ        取付軸部
２Ｅ        軸受嵌合部
３          ローラ
４          ローラリテーナ
４Ａ        ケージ部
４Ｂ        固定部
４Ｃ        ローラ保持孔
５          外筒
５Ａ，５Ｂ  内周面
５Ｃ        取付フランジ
６，７，１０，１１  ベアリング
８          ロック解除操作部
９          固定ボルト
１２        環状シール部材
Ｓ          カム面
【図１】
0004255555.tif 000002
【図２】
0004255555.tif 000003
【図３】
0004255555.tif 000004
【図４】
0004255555.tif 000005
【図５】
0004255555.tif 000006
【図６】
0004255555.tif 000007