(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１並びに第２の部品（１，２，５，６）を選定された向きで強固に接続するための、角度調節が可能で着脱可能にロックできるジョイント機構であり、この機構は、表面（３）に複数の凹部（７）を有し、第１の部品（１，２）に取着された丸い部材（１）と、第２の部品（５，６）に接続され、少くとも１つの先端部（６）を有し、少くとも１つの凹部（７）に挿入されることにより前記丸い部材（１）と係合するように前記先端部（６）を前進させ、また先端部（６）と丸い部材（１）との係合を解除するように前記先端部（６）を後退させるように動作する係合の解除可能なアクチュエータ（５）と、前記部品と、丸い部材（１）と、アクチュエータ（５）とを保持するための手段（１２）とを具備し、この手段（１２）は、アクチュエータの先端部（６）が後退されたときに部品相互の相対的な向きが変更可能なように動作するジョイント機構において、
前記丸い部材（１）は、前記表面（３）の少くとも一部を覆う、互いに離間した複数の突起（４）を各々が有する複数のパターン（ａ，ｂ）を有し、各パターン（ａ，ｂ）の突起（４）は、これらの間に前記凹部（７）を形成し、
前記突起（４）と、アクチュエータの先端部（６）と、パターン（ａ，ｂ）とは、前記先端部（６）が各パターン（ａ，ｂ）の凹部（７）中に、凹部（７）の底から離間した状態で挿入され、同時に、先端部がこのパターンの全ての突起（４）と接触するようにディメンションが設定されており、かくして、先端部（６）と、突起（４）のパターン（ａ，ｂ）とは互いにロックされることを特徴とするジョイント機構。
【請求項２】
前記丸い部材（１）は、球の形状をしていることを特徴とする請求項１のジョイント機構。
【請求項３】
パターン（ａ，ｂ）の多角形の形状は、三角形もしくは四角形であることを特徴とする請求項１もしくは２のジョイント機構。
【請求項４】
前記突起（４）は、前記丸い部材（１）上に四角形のパターンと三角形のパターンとの組み合わせを規定していることを特徴とする請求項３のジョイント機構。
【請求項５】
前記アクチュエータ（５）の先端部（６）は、先端の中央に位置する刻み目（１０）を有し、この刻み目（１０）は、先端部（６）と突起（４）とが互いにロックするように、突起（４）の先端（１１）と実質的に一致する形状とディメンションとを有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１のジョイント機構。
【請求項６】
前記先端（１１）は、これが刻み目（１０）の中に充分に挿入された状態では刻み目（１０）の底（１０ｂ）から離間し、刻み目（１０）の側面領域（１０ａ）と接触することを特徴とする請求項５のジョイント機構。
【発明の詳細な説明】
本発明は、第１並びに第２の部品を選定された向きで強固に接続するための、角度調節が可能で着脱可能にロックできるジョイント機構であり、この機構は、表面に複数の凹部を有し、第１の部品に取着された丸い部材と、第２の部品に接続され、少くとも１つの先端部を有し、少くとも１つの凹部に挿入されることにより前記丸い部材と係合するように前記先端部を前進させ、また先端部と丸い部材との係合を解除するように前記先端部を後退させるように動作する係合の解除可能なアクチュエータと、前記部品と、丸い部材と、アクチュエータとを保持するための手段とを具備し、この手段は、アクチュエータの先端部が後退されたときに部品の相対的な向きが変更可能なように動作する、第１の部品と第２の部品とを選定された向きで強固に接続するための、角度調節が可能で着脱可能にロックできるジョイント機構に関する。このような機構は、高捩じれ力を受ける、角度調節が可能なロック装置に使用するのに特に適している。
この形式のジョイント機構は、例えば、米国特許５，２８０，８７１号に開示されている。可動ロッドは、底部に固定されたボールを有し、このボールの表面には規則正しくかつ互いに所定間隔を有して複数の孔が設けられている。これら孔は、必要な角度で可動ロッドが装着され維持されるように、これらの選定された１つと係合するようにサポータの位置付けピンの機能端部のためである。このような小さい窪みが形成されたボールと球状の先端部を有するアクチュエータとは、米国特許３，４３３，５１０号にも、また開示されている。米国特許３，８４１，７６９号と４，６２０，８１３号とは、突起を備えたソケットと、小さい窪みもしくは刻み目を有するボールとを開示している。これら小さい窪みもしくは刻み目は、ボールに取着されたアームの向きを固定するように係合する。また、米国特許３，６９１，７８８号は、溝が形成された表面を有するボールと、溝と係合することによりロックする球状の先端部を備えたアクチュエータとを開示している。米国特許８９２，１０５号は、夫々の表面に刻み目が形成されたボールとソケットとを開示している。
角度調節が可能で着脱可能にロックできるボール・ジョイントが、水平に対して所定角度でロックされた吊されたかさ部を保持するように傘の一部として一般に使用されている。この形式の装置は、米国特許４，６７４，５２３号並びに５，００２，０８１号に開示されている。一般的に、これら従来技術のボール・ジョイントは、
吊すスタンドの一部を構成するシャンクに取着されるボールと、
かさ部を支持するアクチュエータもしくはねじスピンドルと、
ボールとスピンドルとをこれらが分離できないように係合させ、アクチュエータの係合が解除されたときに、スピンドルを角度調節可能とするハウジングと、
スピンドルの一端に設けられ、スピンドルとボールとを互いにロックさせてかさ部を所定の角度に固定するようにボールと摩擦係合する凹状ソケットとを具備している。凹みが形成されたボールと球状のピンアクチュエータと同様にボールとソケットとの摩擦係合は、高い捩じれ力が加えられた場合には充分で無いことが分かっている。
本発明の目的は、アクチュエータと丸い部材との間に強いロック機能を与えるように、上述したジョイント機構を改良することである。
上述したジョイント機構の態様と組をなして、本発明は、
丸い部材は、表面の少くとも一部を覆う、互いに離間した複数の突起の複数のパターンを有し、各パターンの突起は、これらの間に凹部を形成し、
前記パターン並びに突起は、形状、面積、及びサイズが主に等しく、有効なパターンは正多角形の形状をしており、また、
前記突起と、アクチュエータの先端部と、パターンとは、先端部が各パターンの凹部に挿入され、同時に、先端部が挿入されているが充分な挿入の状態で凹部の底から離間したパターンの全ての突起と接触するようにディメンションが設定されており、かくして、先端部と、突起のパターンとは互いにロックされることを特徴としている。
本発明は以下のような効果を有する。
１．ロック能力が小さい凹部が形成されたボールで得られるよりも大きい。
１．幾何学的デザインに従ってパターンを配置することにより、凹所の位置の長さ並びに幅が予期できる。
１．三角形のパターンの使用により、所定の直径の球である丸い部材の場合には、多くの凹所の位置を得ることができる。小さい窪みの同等のパターンと比較して、小さい窪みの代わりに突起の形成によって２倍の凹所の位置が簡単に得られる。
凹所の位置もしくはロック位置の全ては数学的に規定され得るので、電気的な手段により個々の位置への割当並びにロックが可能である。
丸い部材は球の形状で良いく、ボールにより規定され得る。
本発明は、４つの突起以上の多角形と同様に３つ並びに４つの突起のパターンを有する。しかし、完全なロックがちょうど、２つの突起と１つのアクチュエータとの間で果たされ得る。この場合、丸い部材は、狭く、時には中心がへこんだ面により真ん中で接合された２つの滑らかな半球体により形成される、この中心がへこんだ面は、これの面に沿って半球体間で延びた、連続して半分丸くなった突起が装着される。そして、全体のユニットは、適当なシエル構造体の中に収容される。ここで、ロックを果たすために、２つの突起と１つの挿入する適当のアクチュエータとだけで良い。同様のことが、適当なシエル内に収容されアクチュエータによりロックされたギア状の構造体にも適用可能である。
本発明に係われば、アクチュエータの挿入先端部は、挿入される凹所を規定する突起の面とは接触するが、凹所の底を規定している丸い部材の面とは接触しない。しかし、過度に使用された後には、突起は、摩耗して、アクチュエータの先端部が前記面と接触するのを可能とする。このような不確実なロックを防ぐために、丸い部材の表面の各ロック位置に凹みさらに形成することが有意義である。これは、突起と関連して、サイン波形状の表面を形成する。これは、アクチュエータの先端部が凹所の底に接触する前にジョイント機構の使用寿命を長くさせる。
突起の外形は、好ましくは三角形もしくは矩形パターンを形成するか、または、突起は、丸い部材の上に矩形のパターンと三角形のパターンとの組合わせを規定可能である。
アクチュエータは、２以上の凹所にに挿入するように配置された複数の先端部を有し得る。さらに、アクチュエータもしくは、先端部により規定されたヘッドは、自己調節可能なように、フローテング座部を有し得る。
好ましい変形例において、アクチュエータは、これがロック位置にないときに、アクチュエータの先端部が突起もしくは突起の集合体と接触しないようになることが防止される。
また、アクチュエータを使用する本発明において、アクチュエータの形状は、突起を有する丸い部材の形状と類似している。
本発明に係わるジョイント機構は、異なる分野、例えば、義肢（筋もしくは義肢ジョイントを規定する）や車椅子（ヘッドレスト・ジョイント）の分野、また、例えば、日傘に関連して適用される。
本発明のさらなる特徴と効果とは、以下の図面で、限定されない例により説明される実施の形態の詳細な説明から明らかになるであろう。
図１は、ボールにより規定された丸い部材と、アクチュエータと、接続ハウジングとの組立て体を示す一部が切欠された斜視図である。
図２は、簡単な形態のピン形式アクチュエータとボールとを示す斜視図である。
図３は、突起のパターンを形成するように三角形に分けられた表面を有するボールの側面図である。
図４は、図３に示す三角形の頂部に位置された突起を有する、図３のボールの側面図である。
図５は、ボールに形成されたラジアルボア内に位置されたシャンクを有し、ボールの面から最小距離離れたヘッドが球状のアクチュエータの端部と接触した突起を規定するピンを示す概略的な断面図である。
図６は、アクチュエータの端部とボールの面都の間が最大の距離離れている状態を示す図５に係わる断面図である。
図７は、図５並びに図６に係わるピンの側面図である。
図８は、端面に中心刻み目を有するアクチュエータの丸められた先端部の断面図である。
図１に示すように、ジョイント機構は、シャンク２に接続された球状部材、即ち、ボール１を有する。このボール１の表面には、突起の三角形のパターンａと四角形のパターンｂとの領域が形成されている。これら三角形のパターンａの間隔と、面積と、サイズとは、夫々同じである。四角形のパターンｂについても同様である。各パターンの夫々の突起４のサイズと間隔とは主として同じである。
また、ジョイント機構は、丸められるか球状の先端部６（図２並びに図５ないし７）を備えたアクチュエータ５を有する。このアクチュエータ５もしくはこれの先端部６は、３つもしくは４つのパターンａ，ｂにより規定された凹部７に入ったり、凹部から出たりするように、例えば、ボルト（図示せず）により、前進もしくは後退され得る。
図５ないし図７に従えば、突起４は、ボール１に形成されたラジアルボア９内に挿入されて支持されたピン８のヘッドにより規定されている。
ボール１とアクチュエータ５とを保持し、また、アクチュエータの先端部６が後退されたときに相対的な向きをこれらボールとアクチュエータとが変更可能なように、外シェル１２（図１）と、可撓性材料で形成された内シエルのライナー１３とが設けられている。これら外シエル１２と内シエル１３とには、上スロット１４が形成されている。ボール１のシャンク２は、このスロット１４中に適合している。このスロット１４は、最大の回転を可能にするように、シエルの上面全体に渡って延びている。
前記突起４と、アクチュエータの先端部６と、パターンａ，ｂとは、先端部６が各パターンａ，ｂの凹部７中にされることができると同時にパターンの全ての突起４と接触し、また、先端部が挿入された状態でボール１の凹部７の底から離間するように、ディメンションが設定されている。この詳細は、図５並びに図６に示されている。
ｃ：ピンのヘッドにより規定された突起４の径方向の高さ
ｄ：ボア９の径方向の長さ
ｅ：先端部６とボールの表面３との間の最小間隔
ｆ：先端部６とボールの表面３との間の最大間隔
ｇ：ヘッドを含むピンの長さ
ｈ：突起４の傾斜角度
ｉ：ピン８の直径
ｊ：ピンのヘッドの底面とボールの表面３との間の角度
１６２個のピンの全体のパターンのための推奨される最大並びに最小ピン分離のための、図５ないし図７の部材のためのディメンションの適当なセットは、表１に示されている。
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本発明の付加の態様において、アクチュエータ５の球状の先端部６は、先端に１つの刻み目１０（図８）を与えるように形成される。この刻み目１０は、各突起４の先端（ピーク）１１にほとんど一致するような形状で良く、この結果、先端部６はピーク１１と直線的に接触し、これら２つの部品はロックする。これは、突起４と同じように多くのロック位置にボールの表面に形成する。
しっかりとしたロック位置を作るために、前記ピーク１１は、刻み目１０の横領域だけと接触し、充分な挿入の状態で刻み目１０の底１０ｂとは離間していることが効果的である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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