JP7187600B2

JP7187600B2 - 制動力を段階的に調整可能な制動装置

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Publication number: JP7187600B2
Application number: JP2021055704A
Authority: JP
Inventors: 高広松岡
Original assignee: Origin Co Ltd
Current assignee: Origin Co Ltd
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2021-03-29
Publication date: 2022-12-12
Anticipated expiration: 2041-03-29
Also published as: JP2022152794A

Description

本発明は、操作手段を操作することで回転体に付与される制動力を段階的に調整することができる制動装置に関する。

例えば高齢者のような歩行困難者が歩行する際には下記特許文献１に示されるような歩行補助具を使用する。かような歩行補助具の脚にはキャスターが設けられており、使用者は歩行補助具を支えとしてこれにつかまり、キャスターに設けられた転動体を転動させて歩行補助具を押しながら歩行する。歩行補助具に何らの制動力が設けられていないと、使用者が歩行補助具を押しながら歩行しようとした際に歩行補助具は使用者を支持することができないことから、キャスターに設けられた転動体には所要程度の制動力が必要である。

上述したキャスターに制動力を与える制動装置としては、例えば下記特許文献２に示されるトルクリミッタを利用することができる。このトルクリミッタは、外輪と、外輪の内側に配設されて断面円形の外周面を有する内輪と、内輪の外周面に装着されて外輪に対して回転不能なコイルばねとを備えており、外輪を固定した状態で内輪を回転させると、内輪はコイルばねの締付トルクに抗して回転することから、内輪にはコイルばねの締付トルクに起因した制動力が付加される。

特開２０２０－８０９４５号公報特許第３３４４９０５号公報

而して、上記特許文献１に示された歩行補助具にかかる負荷つまりキャスターにかかる負荷は使用者の体重や使用様式によって異なり、また上記特許文献２に示されたトルクリミッタでは単一の制動力のみが設定されていることから、上記特許文献１に示された歩行補助具に制動装置として上記特許文献２に示されたトルクリミッタを利用した場合には、使用者又はその使用様式によっては、キャスターにかかる制動力が不足して歩行補助具が使用者から離隔して使用者が転倒、又はキャスターにかかる制動力が過剰に大きく歩行補助具が動かない虞がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、制動力を段階的に調整することができる、新規の制動装置を提供することである。

本発明者は、鋭意検討の結果、共に回転可能な片側部材と他側部材とを断接可能に接続するトルクリミッタを固定のハウジングの内側において周方向に間隔をおいて複数軸支させ、各々の片側部材の外周面には回転体の回転歯車と噛み合う伝達歯車を、各々の他側部材の外周面には係止手段と周方向に係止可能な被係止手段を夫々設け、被係止手段と係止手段との係止により他側部材の回転を阻止すると共に、係止手段が設けられた調整部材を操作手段の操作によって軸方向に変位させて回転が阻止される他側部材の数を増減させることで、上記主たる技術的課題を達成できることを見出した。

即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成する制動装置として、操作手段を操作することで回転体に付与される制動力を段階的に調整することができる制動装置であって、
前記回転体は中心軸の周りを回転可能な回転歯車を備え、前記回転歯車は固定のハウジングの内側に収容されており、
前記ハウジングの内側には更に、共に回転可能な片側部材と他側部材とを断接可能に接続するトルクリミッタ、及び前記操作手段の前記操作によって軸方向に移動可能な調整部材が収容されており、
前記トルクリミッタは周方向に間隔をおいて複数軸支され、各々の前記片側部材の外周面には前記回転歯車と噛み合う伝達歯車が、各々の前記他側部材の外周面には前記調整部材の外周面に設けられた係止手段と周方向に係止可能な被係止手段が夫々設けられており、
前記係止手段及び前記被係止手段の一方の軸方向長さは他方の軸方向長さ以下であって且つ前記他側部材の周方向位置に応じて異なり、前記係止手段と係止する前記被係止手段が設けられた前記他側部材の回転は阻止される、ことを特徴とする制動装置が提供される。

好ましくは、前記係止手段は前記他側部材の周方向位置に応じて軸方向長さが異なるように設定された複数の歯型、前記被係止手段は周方向全体に亘って歯が存在する歯車である。軸方向において相互に対向しうる前記係止手段及び前記被係止手段の軸方向端面の外周縁部は共に面取りされているのが好ましい。前記調整部材の外周面には、周方向に延びる係合溝が前記他側部材の数に応じて複数軸方向に間隔をおいて形成されており、前記調整部材の軸方向位置に応じて複数の前記係合溝のいずれかに前記ハウジングに接続された係合爪が弾性的に係合するのが好適である。前記ハウジングには軸方向に直線状に延びる案内溝が形成されていると共に、前記調整部材には前記案内溝に沿って軸方向に移動可能な案内突条が形成されているのがよい。好ましくは、前記トルクリミッタは、筒状の前記他側部材の内側に配置されて前記片側部材と一体となって回転し且つ断面円形の外周面を有する内輪と、前記他側部材に対して回転不能な状態で前記内輪の前記外周面に装着されるコイルばねとを有する。前記操作手段は、前記中心軸の周りを回動可能な操作板と、前記操作板の中心から軸方向に延びる操作軸とを備え、前記操作軸の外周面には先端から基端側に向かって螺旋状に延びる２条の操作溝が形成されており、前記調整部材は円筒形状であって内周面には径方向内側に向かって突出して前記２条の操作溝に進入する２つの案内ピンが形成されているのがよい。この場合には、前記ハウジングには前記中心軸に沿って軸方向に延びて外周面には前記調整部材が嵌め合わされる中空の案内部が立設されており、前記案内部の内側には前記操作軸が挿通されて前記操作軸の先端部には抜け止めリングが装着されるのがよい。

本発明に従って構成された制動装置によれば、共に回転可能な片側部材と他側部材とを断接可能に接続するトルクリミッタが固定のハウジングの内側において周方向に間隔をおいて複数軸支され、各々の片側部材の外周面には回転体の回転歯車と噛み合う伝達歯車が、各々の他側部材の外周面には操作手段の操作によって軸方向に移動可能な調整部材の外周面に設けられた係止手段と周方向に係止可能な被係止手段が夫々設けられ、係止手段及び被係止手段の一方の軸方向長さは他方の軸方向長さ以下であって且つ他側部材の周方向位置に応じて異なり、被係止手段が係止手段と係止することで他側部材の回転は阻止される。これにより、操作手段を操作して調整部材を軸方向に変位させることで、回転不能となる他側部材の数が増減する。他側部材の回転が阻止されると、回転体が回転する際、回転が阻止された他側部材に接続された片側部材は他側部材に対して回転することからトルクリミッタの作用によって片側部材には抵抗トルクが生じる。従って、操作手段を操作して回転不能な他側部材の数が増減すれば上記抵抗トルクも増減するため、これにより使用状態に応じて制動力を段階的に調整することができる。

本発明に従って構成された制動装置の全体的な構成を示す図。図１に示す制動装置の分解斜視図。図１に示す制動装置の回転体を示す図。図１に示す制動装置のハウジングを示す図。図１に示す制動装置のトルクリミッタの構成を示す図。図１に示す制動装置の調整部材を示す図。図１に示す制動装置の操作手段を示す図。図１に示す制動装置の作動を説明するための図。図１に示す制動装置の作動を説明するための図。図１に示す制動装置の作動を説明するための図。図１に示す制動装置の作動を説明するための図。

以下、本発明に従って構成された制動装置の好適実施形態を示す添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１及び図２を参照して説明すると、本発明に従って構成された全体を番号２で示す制動装置は、回転体４を備えている。なお、以下の説明における「軸方向片側」及び「軸方向他側」とは、特に指定しない限り、図１のＡ－Ａ断面に示される状態を基準として、「軸方向片側」は同図において左側を、「軸方向他側」は同図において右側のことを言う。

図１及び図２と共に図３を参照して説明すると、回転体４は合成樹脂製であって、中心軸ｏの周りを回転可能な回転歯車６を備えている。図示の実施形態においては、回転歯車６は内歯歯車であって円筒形状の回転外周壁８の内周面に形成されている。回転外周壁８の軸方向片側端は回転端板１０によって閉塞されている。回転端板１０の軸方向片側面の中央には非円形の接続凹部１２が形成されていると共に、この接続凹部１２の外周縁を囲繞して軸方向片側に延びる円筒形状の補助壁１４が形成されている。回転歯車６は、回転体４が接続凹部１２を介して外部機器に接続されることで中心軸ｏの周りを回転可能となる。補助壁１４の外側には、後述するシールド板２６との接触面積を低減させるために僅かに軸方向片側に突出した円環突条１６も形成されている。回転端板１０の軸方向他側面の中央部分には円環形状の凹部１８が形成されており、凹部１８の内側には円形の凸部２０が形成されている。

図１に示すとおり、回転体４の回転歯車６は固定のハウジング２２の内側に収容されている。図１及び図２と共に図４を参照して説明すると、ハウジング２２は合成樹脂製であって、軸方向片側端が開放されたカップ状のハウジング本体２４と、ハウジング本体２４の開放された軸方向片側端を閉塞するシールド板２６とを備えている。

主に図４を参照して説明すると、ハウジング本体２４は中心軸ｏに対して垂直で且つ上記回転体４に対して軸方向他側に配置される円形のハウジング端板２８と、ハウジング端板２８の外周縁から軸方向片側に向かって延びる円筒形状のハウジング外周壁３０とを備えている。ハウジング端板２８の中央には円形の貫通穴３２が形成されており、ハウジング端板２８の軸方向片側面には貫通穴３２の外周縁を囲繞して軸方向片側に延びる中空の案内部３４が立設されている。案内部３４は貫通穴３２の外周縁の片側半部を囲繞する片側案内部３４ａと、貫通穴３２の外周縁の他側半部を囲繞する他側案内部３４ｂとから構成されており、片側案内部３４ａと他側案内部３４ｂとの間には軸方向に直線状に延びる一対の案内路３６が規定されている。図４のＸ部拡大図に示すとおり、一対の案内路３６の各々は直径方向の両側に規定されている。片側案内部３４ａ及び他側案内部３４ｂは共に断面が略円弧形状であって、夫々の外周面には軸方向に直線状に延びる２つの案内浅溝３８が形成されている。片側案内部３４ａ及び他側案内部３４ｂの先端部の内周面には共に径方向内側に起立する略半円形状の中間壁４０が形成されている。片側案内部３４ａ及び他側案内部３４ｂの中間壁４０は夫々軸方向において整合して位置し、夫々の中間壁４０の径方向端面は間隔をおいて対向している。夫々の中間壁４０の径方向端面の中央には軸方向に延びる断面円弧形状の小凹溝４２が形成されている。

ハウジング端板２８の軸方向片側面における径方向中間部には、周方向に等角度間隔をおいて３つの支持軸４４ａ乃至４４ｃが形成されている。支持軸４４ａ乃至４４ｃは夫々後に言及するトルクリミッタ６６を軸支する。ハウジング端板２８の軸方向片側面における径方向中間乃至外周縁部には、軸方向に見て略扇形状の隆起部４６が周方向に間隔をおいて２つ形成されている。隆起部４６は、周方向において支持軸４４ａと支持軸４４ｂとの間、支持軸４４ａと支持軸４４ｃとの間に夫々配置されており、夫々の隆起部４６の外周縁部には回転体４の回転歯車６が通過するために軸方向高さが低減された外周逃げ部４８が形成されている。２つの隆起部４６の径方向内側面には夫々軸方向に直線状に延びる案内溝５０が形成されている。案内溝５０は隆起部４６の内径を局所的に増大させることで形成されている。ハウジング端板２８の径方向中間部には、貫通小穴５２が周方向に等角度間隔をおいて３つ形成されており、貫通小穴５２にボルトの如き締結具を挿通してハウジング本体２４は図示しない固定壁等に固定される。図４左図に示されるとおり、３つの貫通小穴５２のうち２つは、２つの隆起部４６の径方向内側部分（外周逃げ部４８が形成されていない部分）に夫々設けられている。ハウジング端板２８の軸方向片側面における径方向中間部であって、上述した３つの貫通小穴５２のうち隆起部４６に形成されていない貫通小穴５２と案内部３４との間には、軸方向に起立する矩形板状の起立壁５４が設けられており、起立壁５４の先端部の径方向内側面には径方向内側に突出する係合爪５６が形成されている。起立壁５４の基端縁の径方向内側には矩形の貫通穴５８が形成されているが、この貫通穴５８は係合爪５６を形成するための成形上の理由によるものである。ハウジング外周壁３０の延出端部（軸方向片側端部）の内周面には環状溝６０が形成されている。

図１及び図２に示すとおり、シールド板２６は円形であって、中央には回転体４の補助壁１４の外周面を回転可能に軸支する円形の中央穴６２が形成されている。シールド板２６の外周面には周方向に連続して延在する環状突条６４が形成されており、環状突条６４がハウジング本体２４の環状溝６０に圧入されることで、シールド板２６はハウジング本体２４に装着される。

図１に示すとおり、上述したハウジング２２の内側には、回転歯車６と共に、トルクリミッタ６６及び調整部材６８が収容されている。トルクリミッタ６６は共に回転可能な片側部材７０と他側部材７２とを断接可能に接続するものであり、周方向に間隔をおいて複数配設されている。図示の実施形態においては、３つのトルクリミッタ６６がハウジング２２に設けられた３つの支持軸４４ａ乃至４４ｃによって夫々軸支されている。３つのトルクリミッタ６６の構成はいずれも同一である。図１と共に図２及び図５を参照して説明を続けると、トルクリミッタ６６は、内輪７４と、コイルばね７６と、シールド７８とをも有している。

片側部材７０は合成樹脂製の筒形状であって外周面には回転体４の回転歯車６と噛み合う伝達歯車８０が形成されている。片側部材７０の内周面の断面は全体的に円形であるが、片側部材７０の内周面には径方向内側に向かって突出する２つの接続ピン８２が直径方向の両側に形成されている。２つの接続ピン８２は共に軸方向中央よりも幾分軸方向他側に変位して位置し、断面は矩形である。片側部材７０の軸方向両側端面には、軸方向に隣接する他の部材（即ち回転体４及びシールド７８）との接触面積を低減させるための円環突条８４も形成されている。

内輪７４は金属製で断面円形の筒状部材であって、コイルばね７６が装着される内輪主部８６と、内輪主部８６の軸方向両側に位置して外径が内輪主部８６の外径よりも幾分低減せしめられた軸受け部８８ａ及び８８ｂとを備えている。内輪主部８６の軸方向片側に位置する軸受け部８８ａは軸方向他側に位置する軸受け部８８ｂよりも軸方向長さが長く、軸受け部８８ａの軸方向片側端部には軸方向片側に向かって開放された２つの切り欠き９０が直径方向の両側に形成されている。２つの切り欠き９０に片側部材７０の２つの接続ピン８２が進入して周方向に係止することで内輪７４は片側部材７０と一体となって回転可能となる。

コイルばね７６は断面円形の金属製の線材を巻回することで形成され、上記線材が螺旋状に巻回されたばね主部９２と、ばね主部９２の軸方向両端において上記線材が径方向外側に向かって延びる一対のフック部９４とから構成されている。ばね主部９２は軸方向に見て円形であって、自由状態つまりコイルばね７６に何らの外力も付加されていない状態での内径は内輪主部８６の外径よりも小さい。従って、コイルばね７６は、ばね主部９２の内周面が内輪主部８６の外周面を締め付けた状態で内輪７４に装着される。

他側部材７２は合成樹脂製の筒形状であって内側にはコイルばね７６の装着された内輪７４が挿入される。他側部材７２の内周面の断面形状は全体的に円形であるが、コイルばね７６のフック部９４が進入可能なフック溝９６が周方向に間隔をおいて３つ形成されている。３つのフック溝９６はいずれも軸方向に直線状に延びており、３つのフック溝９６のいずれか２つに２つのフック部９４が夫々進入することで、コイルばね７６は他側部材７２に対して回転不能となる。ここで、図示の実施形態においては、内輪７４（つまりこれが接続された片側部材７０）と他側部材７２とが正逆いずれの方向に相対回転しようとする場合であっても、２つのフック溝９６の各々に進入した２つのフック部９４のいずれかがフック溝９６内において他側部材７２によってばねの緩み方向に押され、トルクリミッタ６６は双方向トルクリミッタとして作用する。他側部材７２の内周面の軸方向片側端部には、周方向に連続して延在する円環形状の嵌合凹溝９８が形成されている。他側部材７２の内周面の軸方向他側端部には、内輪７４の軸受け部８８ｂを相対回転可能に軸受けするための円環形状の軸保持部１００も形成されている。他側部材７２外周面には後述する係止手段（歯型１１６ａ乃至１１６ｃ）と周方向に係止可能な被係止手段が設けられている。図示の実施形態においては、被係止手段は周方向全体に亘って歯が存在する歯車１０２であり、歯車１０２は他側部材７２の外周面において軸方向片側端部を除く部分に設けられている。歯車１０２の軸方向片側端面の外周縁部は面取りされており、面取りされた部分を番号１０４で示す。

シールド７８は合成樹脂製であって、他側部材７２の内側にコイルばね７６の装着された内輪７４が挿入された状態で、他側部材７２の軸方向片側端を閉鎖する。シールド７８は軸方向に見て円形であってその中央には内輪７４の軸受け部８８ａを相対回転可能に軸受けする軸穴１０６が形成されている。軸穴１０６を規定するシールド７８の内周面の軸方向他側部には内輪７４の軸受け部８８ａとの接触面積を低減させるために内径を局所的に増大せしめた円環形状の逃げ部１０８も形成されている。シールド７８の軸方向他側面には軸穴１０６の外周縁の外側を囲繞して軸方向他側に突出する円錐台形状の規制突条１１０が形成されており、図１のＡ－Ａ断面に示すとおり、規制突条１１０は他側部材７２の内周面と内輪主部８６の外周面との間に進入してコイルばね７６が軸方向片側へ移動することを規制する。コイルばね７６が軸方向他側へ移動することは他側部材７２の軸保持部１００によって規制される。シールド７８の外周面には周方向に連続して延在する円環形状の嵌合突条１１２が形成されており、嵌合突条１１２が他側部材７２の嵌合凹溝９８に圧入されることで、シールド７８は他側部材７２に装着される。

図１及び図２と共に図６を参照して説明を続けると、調整部材６８は合成樹脂製であってハウジング２２の中央に配置され、他側部材７２の外周面に設けられた歯車１０２（被係止手段）と周方向に係止可能な係止手段が設けられている。図１のＡ－Ａ断面図（図８－１乃至図８－４にあっても同様）においては、容易に理解できるよう、調整部材６８には薄墨を付している。図示の実施形態においては、調整部材６８は円筒形状の調整筒壁１１４を備えており、上記係止手段は調整筒壁１１４の外周面に形成されて周方向に間隔をおいて配置された３つの歯型１１６ａ乃至１１６ｃから構成される。３つの歯型１１６ａ乃至１１６ｃの歯はいずれも同一モジュール及び同一ピッチの複数の外歯（歯型１１６ａにあっては４歯、歯型１１６ｂ及び１１６ｃにあっては３歯）から構成されるが、各歯型の軸方向長さは夫々異なる。図６の外周面展開図を参照することによって理解されるとおり、３つの歯型１１６ａ乃至１１６ｃはいずれも調整筒壁１１４の軸方向片側端から軸方向他側に向かって延びており（同図にあっては下方が軸方向片側、上方が軸方向他側）、軸方向長さは歯型１１６ａが最も長く、次いで歯型１１６ｂ、そして歯型１１６ｃが最も短い。歯型１１６ａ乃至１１６ｃの延出端面即ち軸方向他側端面の外周縁部は面取りされており、面取りされた部分を番号１１８で示す。調整筒壁１１４の外周面において、周方向に隣接する歯型１１６ａと歯型１１６ｂとの間、及び周方向に隣接する歯型１１６ａと歯型１１６ｃとの間には夫々軸方向に直線状に延びる案内突条１２０が形成されている。調整筒壁１１４の外周面において、周方向に隣接する歯型１１６ｂと歯型１１６ｃとの間には、周方向に延びる係合溝１２２が他側部材７２の数に応じて複数（図示の実施形態においては４つ）軸方向に間隔をおいて形成されている。調整筒壁１１４の内周面には、軸方向に直線状に延びる案内小突条１２４が周方向に等角度間隔をおいて４つ形成されている。調整筒壁１１４の内周面には更に、径方向内側に突出する２つの案内ピン１２６が直径方向の両側に設けられている。２つの案内ピン１２６の断面形状は共に円形である。かような調整部材６８は、図１のＢ－Ｂ断面図に示されるとおり、ハウジング２２の案内部３４の外周面に調整筒壁１１４が嵌め合わされると共に、案内突条１２０が隆起部４６に形成された案内溝５０に、４つの案内小突条１２４が案内部３４の外周面に形成された４つの案内浅溝３８の夫々に、２つの案内ピン１２６が片側案内部３４ａ及び他側案内部３４ｂによって規定される一対の案内路３６に夫々嵌め合わされて、ハウジング２２内を回転することなく軸方向に移動可能である。

上述した調整部材６８は全体を番号１２８で示す操作手段と組み合されてこれを操作することでハウジング２２内を軸方向に移動可能となる。図１及び図２と共に図７を参照して説明すると、操作手段１２８は合成樹脂製であって、中心軸ｏの周りを回動可能な操作板１３０と、操作板１３０の中心から軸方向片側に延びる操作軸１３２とを備えている。操作板１３０はハウジング２２の外側に配置されており、全体的に円形であるが外周面には凹部１３４が周方向に間隔をおいて繰り返し複数形成されている。操作軸１３２は操作板１３０に接続された基端からハウジング２２の貫通穴３２を通過してハウジング２２に設けられた中空の案内部３４の内側に進入する。操作軸１３２は操作板１３０に接続される大径基端部１３６と、大径基端部１３６の軸方向片側端から軸方向片側に延びる中径中間部１３８と、中径中間部１３８の軸方向片側端から軸方向片側に延びる小径延出端部１４０とを備えている。大径基端部１３６と操作板１３０との境界部分の外径は大径基端部１３６から操作板１３０に向かって漸次拡径せしめられている。大径基端部１３６は操作板１３０と同様にハウジング２２の外側に配置されており、大径基端部１３６と中径中間部１３８の境界に規定された肩面１４１がハウジング端板２８の軸方向他側面と対向する。中径中間部１３８は中空の案内部３４の内側に位置する。中径中間部１３８の断面形状は全体的に円形であるが、外周面には軸方向片側端から軸方向他側に向かって螺旋状に延びる２条の操作溝１４２が形成されている。図７（ａ）左図及び図２の部分拡大図を参照することによって理解されるとおり、２条の操作溝１４２の軸方向片側端は開放されており、開放された操作溝１４２の入口を番号１４４で示す。また、図７（ａ）のＡ－Ａ断面図乃至Ｃ－Ｃ断面図を参照することによって理解されるとおり、２条の操作溝１４２は１８０度の角度間隔をおいて配置されている。小径延出端部１４０は片側案内部３４ａ及び他側案内部３４ｂ夫々の中間壁４０が備える小凹溝４２を通過し、その延出端は回転体４の凸部２０と対向する。小径延出端部１４０の外周面には円環形状の装着溝１４６が形成されている。

上述した小径延出端部１４０の外周面には案内部３４の内側において抜け止めリング１４８が嵌め合わされ、これにより操作手段１２８はハウジング２２からの抜けが防止された状態つまりハウジング２２に対する軸方向への移動が規制された状態でハウジング２２に組み合わされる。抜け止めリング１４８も合成樹脂製であって、内周面には装着溝１４６に嵌め合わされる円環形状の装着突条１５０が形成されている。抜け止めリング１４８の軸方向他側端面の内周縁部には円環形状の突部１５２が形成されており、この突部１５２によって片側案内部３４ａ及び他側案内部３４ｂ夫々の中間壁４０との接触面積が低減される。かような抜け止めリング１４８は、片側案内部３４ａ及び他側案内部３４ｂの中間壁４０と、回転体４の凸部２０とによって軸方向への移動が規制される。

操作手段１２８についてさらに説明すると、操作手段１２８は、予め調整部材６８が（ハウジング２２の）案内部３４の外周面に嵌め合わされた状態でハウジング２２に組み合わされる。つまり、調整部材６８に設けられた２つの案内ピン１２６は案内部３４に設けられた一対の案内路３６に夫々進入しており、操作手段１２８がハウジング２２に組み合わされる際、操作手段１２８に形成された２条の操作溝１４２の入口１４４は調整部材６８に形成された２つの案内ピン１２６に整合せしめられ、２つの案内ピン１２６は２条の操作溝１４２の入口１４４に位置し、図１（図８－１）のＡ－Ａ断面に示す状態となる。ここで、案内ピン１２６と案内路３６との嵌合等によりハウジング２２に対する調整部材６８の回転は規制されていることから、図１（図８－１）に示す状態から操作手段１２８を操作つまり操作板１３０の外周面を把持してこれを同断面図の右方向から見て反時計方向に回転させると、２つの案内ピン１２６の各々は操作軸１３２に形成された２条の操作溝１４２内をこれに沿って移動し、調整部材６８はハウジング２２内を軸方向他側に移動する。かような調整部材６８の作動は所謂スクリューコンベア（アルキメディアン・スクリュー、アルキメデスポンプ、スクリューポンプ、或いはアルキメデスの螺旋等と称されることもある）の作動原理を利用したものである。

続いて、図８－１乃至図８－４を参照して制動装置２の作動について説明する。
図８－１に示す状態にあっては、同Ａ－Ａ断面図に示すとおり、調整部材６８はハウジング２２内の軸方向片側に位置する。このとき、同Ｃ－Ｃ断面図に示すとおり、調整部材６８の歯型１１６ａ乃至１１６ｃはいずれも３つの他側部材７２のいずれの歯車１０２とも係止しておらず、全ての他側部材７２はハウジング２２内で回転可能である。従って、図８－１に示す状態で回転体４が回転すると、同Ｂ－Ｂ断面図に示すとおり、回転体４の回転歯車６と噛み合う伝達歯車８０は全て歯車１０２と共に回転することから、回転歯車６は空転つまり回転体４は実質上無負荷で回転する。

図８－１に示す状態から操作手段１２８を操作つまり操作板１３０を（Ａ－Ａ断面の右方向から見て）反時計方向に回転することで調整部材６８を軸方向他側に移動させ、調整部材６８に形成された３つの歯型１１６ａ乃至１１６ｃのうち最も軸方向長さの長い歯型１１６ａのみが他側部材７２の歯車１０２と係止するが歯型１１６ａよりも軸方向長さの短い歯型１１６ｂ及び１１６ｃは歯車１０２と係止しない状態が図８－２に示されている。従って、図８－２に示す状態にあっては、歯型１１６ａと係止する歯車１０２を有する他側部材７２のみの回転が阻止され、この他側部材７２にトルクリミッタ６６を介して接続された片側部材７０は、これと一体回転する内輪７４の外周面に装着されたコイルばね７６の締付力に抗して回転する。かような作動、つまり片側部材７０がコイルばね７６の締付力の如き所要抵抗トルクに抗して回転する作動を本願では「トルクリミッタの作用」と称する。従って、図８－２に示す状態において回転体４が回転すると、回転体４にはコイルばね７６一つ分の制動力が付加されることとなる。

図８－２に示す状態から操作手段１２８を更に操作して、調整部材６８の歯型１１６ａと共に歯型１１６ａに次いで軸方向長さが長い歯型１１６ｂも他側部材７２の歯車１０２と係止するが歯型１１６ｂよりも軸方向長さの短い歯型１１６ｃは歯車１０２と係止しない状態が図８－３に示されている。歯型１１６ａが係止する歯車１０２と歯型１１６ｂが係止する歯車１０２とは異なり、従って、図８－３に示される状態にあっては２つの異なる他側部材７２の回転が阻止される。それ故に、図８－３に示す状態において回転体４が回転すると、上述した理由により、回転体４にはコイルばね７６二つ分の制動力が付加されることとなる。

図８－３に示す状態から操作手段１２８を更に操作して、調整部材６８の歯型１１６ａ及び１１６ｂと共に最も軸方向長さの短い歯型１１６ｃも他側部材７２の歯車１０２と係止した状態が図８－４に示されている。歯型１１６ｃが係止する歯車１０２は歯型１１６ａが係止する歯車１０２とも歯型１１６ｂが係止する歯車１０２とも異なり、従って、図８－４に示す状態にあっては３つ全ての他側部材７２の回転が阻止される。それ故に、図８－４に示す状態において回転体４が回転すると、上述した理由により、回転体４にはコイルばね７６三つ分の制動力が付加されることとなる。図８－４に示す状態から操作手段１２８を反対側に操作つまり操作手段１２８の操作板１３０を（Ａ－Ａ断面の右方向から見て）時計方向に回転すれば、図８－４に示す状態から図８－１に示す状態まで段階的に変更可能である。また、図示の実施形態においては、トルクリミッタ６６は双方向トルクリミッタであることから、図８－２乃至図８－４に示す状態においては、回転体４は正逆いずれの方向に回転した場合であっても、回転体４にはコイルばね７６による制動力が付加される。

従って、本発明に従って構成された制動装置によれば、共に回転可能な片側部材７０と他側部材７２とを断接可能に接続するトルクリミッタ６６が固定のハウジング２２の内側において周方向に間隔をおいて複数軸支され、各々の片側部材７０の外周面には回転体４の回転歯車６と噛み合う伝達歯車８０が、各々の他側部材７２の外周面には操作手段１２８の操作によって軸方向に移動可能な調整部材６８の外周面に設けられた歯型１１６ａ乃至１１６ｃ（係止手段）と周方向に係止可能な歯車１０２（被係止手段）が夫々設けられ、係止手段及び被係止手段の一方の軸方向長さは他方の軸方向長さ以下であって且つ他側部材７２の周方向位置に応じて異なり、被係止手段が係止手段と係止することで他側部材７２の回転は阻止される。これにより、操作手段１２８を操作して調整部材６８を軸方向に変位させることで、回転不能となる他側部材７２の数が増減する。他側部材７２の回転が阻止されると、回転体４が回転する際、回転が阻止された他側部材７２に接続された片側部材７０は他側部材７２に対して回転することからトルクリミッタの作用によって片側部材７０には抵抗トルクが生じる。従って、操作手段１２８を操作して回転不能な他側部材７２の数が増減すれば上記抵抗トルクも増減するため、これにより使用状態に応じて制動力を段階的に調整することができる。

図示の実施形態においては、軸方向において相互に対向しうる歯型１１６ａ乃至１１６ｃ（係止手段）及び歯車１０２（被係止手段）の軸方向端面の外周縁部には夫々面取り１１８及び１０４が設けられている故に、調整部材６８が軸方向に変位した際、歯型１１６ａ乃至１１６ｃと歯車１０２とは円滑に係止可能となる。また、調整部材６８の外周面には、周方向に延びる係合溝１２２が他側部材７２の数に応じて複数軸方向に間隔をおいて形成されており、調整部材６８の軸方向位置に応じて複数の係合溝１２２のいずれかにハウジング２２に接続された係合爪５６が弾性的に係合するため、調整部材６８の軸方向位置つまり調整部材６８により回転が阻止される他側部材７２の数を容易に把握することができる。

以上、本発明に従って構成された制動装置について添付した図面を参照して詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲内において適宜の修正や変更が可能である。例えば、図示の実施形態においては、トルクリミッタはコイルばねを用いた形式のものであったが、トルクリミッタは輪ばねや板ばね或いはトレランスリング等を用いた任意の形式のものであって良い。更に図示の実施形態のトルクリミッタは所謂双方向トルクリミッタであってこれが接続する片側部材及び他側部材は正逆両方向に相対回転可能であったが、コイルばねの形状を変更するなどして片側部材及び他側部材が正逆いずれか一方にのみ相対回転可能となる様にする、つまりトルクリミッタを一方向トルクリミッタとすることもできる。また、図示の実施形態においては、操作手段１２８は所謂スクリューコンベアの原理を利用するもので操作板１３０を回転することで操作手段１２８全体が軸方向に変位することなく調整部材６８のみがハウジング２２内を軸方向に移動したが、操作手段を調整部材と一体として操作部材全体を軸方向に変位させることで調整部材を軸方向に移動させるようにすることもできる。更に、図示の実施形態においては、係止手段は他側部材の位置に応じて軸方向長さが異なるように設定された歯型、被係止手段は周方向全体に亘って歯が存在する歯車であったが、係止手段の歯型の軸方向長さを他側部材の位置によらず一定とし、被係止手段の歯車の軸方向長さを他側部材の位置によって異なるように設定してもよい。また、図示の実施形態においては、回転歯車は内歯歯車であったが、回転歯車を太陽歯車の如き外歯歯車とすることもできる。さらに、図示の実施形態においては、複数個のトルクリミッタは全て同一の特性を有していたが、夫々の特性、例えばコイルばねの締付力、を変えてもよい。

２：制動装置
４：回転体
６：回転歯車
２２：ハウジング
６６：トルクリミッタ
６８：調整部材
７０：片側部材
７２：他側部材
８０：伝達歯車
１０２：歯車（被係止手段）
１１６ａ乃至１１６ｃ：歯型（係止手段）
１２８：操作手段

Claims

操作手段を操作することで回転体に付与される制動力を段階的に調整することができる制動装置であって、
前記回転体は中心軸の周りを回転可能な回転歯車を備え、前記回転歯車は固定のハウジングの内側に収容されており、
前記ハウジングの内側には更に、共に回転可能な片側部材と他側部材とを断接可能に接続するトルクリミッタ、及び前記操作手段の前記操作によって軸方向に移動可能な調整部材が収容されており、
前記トルクリミッタは周方向に間隔をおいて複数軸支され、各々の前記片側部材の外周面には前記回転歯車と噛み合う伝達歯車が、各々の前記他側部材の外周面には前記調整部材の外周面に設けられた係止手段と周方向に係止可能な被係止手段が夫々設けられており、
前記係止手段及び前記被係止手段の一方の軸方向長さは他方の軸方向長さ以下であって且つ前記他側部材の周方向位置に応じて異なり、前記係止手段と係止する前記被係止手段が設けられた前記他側部材の回転は阻止される、ことを特徴とする制動装置。
前記係止手段は前記他側部材の周方向位置に応じて軸方向長さが異なるように設定された複数の歯型、前記被係止手段は周方向全体に亘って歯が存在する歯車である、請求項１に記載の制動装置。
軸方向において相互に対向しうる前記係止手段及び前記被係止手段の軸方向端面の外周縁部は共に面取りされている、請求項１又は２に記載の制動装置。
前記調整部材の外周面には、周方向に延びる係合溝が前記他側部材の数に応じて複数軸方向に間隔をおいて形成されており、前記調整部材の軸方向位置に応じて複数の前記係合溝のいずれかに前記ハウジングに接続された係合爪が弾性的に係合する、請求項１乃至３のいずれかに記載の制動装置。
前記ハウジングには軸方向に直線状に延びる案内溝が形成されていると共に、前記調整部材には前記案内溝に沿って軸方向に移動可能な案内突条が形成されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の制動装置。
前記トルクリミッタは、筒状の前記他側部材の内側に配置されて前記片側部材と一体となって回転し且つ断面円形の外周面を有する内輪と、前記他側部材に対して回転不能な状態で前記内輪の前記外周面に装着されるコイルばねとを有する、請求項１乃至５のいずれかに記載の制動装置。
前記操作手段は、前記中心軸の周りを回動可能な操作板と、前記操作板の中心から軸方向に延びる操作軸とを備え、前記操作軸の外周面には先端から基端側に向かって螺旋状に延びる２条の操作溝が形成されており、前記調整部材は円筒形状であって内周面には径方向内側に向かって突出して前記２条の操作溝に進入する２つの案内ピンが形成されている、請求項１乃至６のいずれかに記載の制動装置。
前記ハウジングには前記中心軸に沿って軸方向に延びて外周面には前記調整部材が嵌め合わされる中空の案内部が立設されており、前記案内部の内側には前記操作軸が挿通されて前記操作軸の先端部には抜け止めリングが装着される、請求項７に記載の制動装置。