(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームに軸支され負荷を巻き上げ巻き下げする巻き上げ駆動輪と、巻き上げ駆動輪に作用する負荷によってブレーキ力が作用するメカニカルブレーキと、該メカニカルブレーキから巻き上げ駆動輪にトルクを伝達する駆動軸と、前記メカニカルブレーキを介して巻き上げ駆動輪を巻き上げ巻き下げ方向に回動操作する回動操作手段と、前記回動操作手段からの入力回転を増速する増速装置と、該増速装置を介してメカニカルブレーキに伝達するトルクを所定範囲内に制限する伝達トルク制限装置と、前記駆動輪の内周に環装された入力中空軸と前記メカニカルブレーキの外周に設けられたスプラインに環装された出力中空軸と前記入力中空軸と出力中空軸間で楔作用でトルクを伝達するスプラグからなる２方向クラッチを有し、前記２方向クラッチは、前記増速装置を介して前記メカニカルブレーキに伝達する巻き上げ巻き下げ方向の回転が、前記伝達トルク制限装置の作動により前記回動操作手段の回転を下回ったときに、前記回動操作手段からの巻き上げ巻き下げ方向の回転を前記メカニカルブレーキに伝達し、前記増速装置は遊星歯車装置であって、前記回動入力手段に連結された入力環を前記遊星歯車装置のプラネタリキャリアに連結し、前記遊星歯車装置のサンギヤ出力軸を前記磁気クラッチの入力軸に連結し、前記磁気クラッチの出力軸を前記駆動部材の中空軸部に連結し、前記回動操作手段の内周と前記駆動部材の中空軸部外周に前記２方向クラッチを連結したことを特徴とする負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機。
【請求項２】
前記メカニカルブレーキは、前記駆動軸に回転不能に環装された受圧部材と、前記駆動軸に螺刻された雄ねじに螺合する駆動部材と、前記受圧部材と駆動部材で狭装される制動用爪車を有し、前記２方向クラッチと前記増速装置からの回転を前記駆動部材に形成した中空軸部外周面に伝達することを特徴とする請求項１記載の負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機。  
【請求項３】
前記伝達トルク制限装置は、磁気クラッチであることを特徴とする請求項１記載の負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷感応型自動変速装置に２方向クラッチを内蔵した巻上機に関するもので、詳しくは、低負荷と高負荷で自動的に変速する切り替え動作に伴う騒音、衝撃の少ない巻上機に関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機において、回転操作手段の回転を増速回転する高速側入力回転部材と、高負荷を伝達する低速側入力回転部材と、高速側入力回転部材と低速側入力回転部材と選択的に係合する出力回転部材を備え、
低速側入力回転部材は出力回転部材に設けたクラッチ突起と係合する係合部を有し、高負荷回転時に係合部が、出力回転部材に設けた凸部と係合するようにした巻上機は本出願においてすでに提案されている。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１６９５７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機は、低負荷高速回転から高負荷低速回転への切り替えを、磁力を用いた切り替え機構によって実現し、負荷に応じて自動的に変速切り替えが可能となり、また、作業者は荷重の状態が変化する度に煩雑な切り替え操作を行う必要がなくなるという作用を奏するが、変速切り替え時に、出力回転部材に設けた凸部が低速回転部材に設けた係合部に係脱するため、この機械的動作により、ガタつきが発生し、特に手動巻き上げ装置においては、変速する度に操作者が手にショックを感じ、巻き上げ作業の障害になるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、変速時に、ガタつきの発生がなくスムースに自動変速ができる負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明は、前課題を解決するため、フレームに軸支され負荷を巻き上げ巻き下げする巻き上げ駆動輪と、巻き上げ駆動輪に作用する負荷によってブレーキ力が作用するメカニカルブレーキと、該メカニカルブレーキから巻き上げ駆動輪にトルクを伝達する駆動軸と、前記メカニカルブレーキを介して巻き上げ駆動輪を巻き上げ巻き下げ方向に回動操作する回動操作手段と、前記回動操作手段からの入力回転を増速する増速装置と、該増速装置を介してメカニカルブレーキに伝達するトルクを所定範囲内に制限する伝達トルク制限装置と、前記駆動輪の内周に環装された入力中空軸と前記メカニカルブレーキの外周に設けられたスプラインに環装された出力中空軸と前記入力中空軸と出力中空軸間で楔作用でトルクを伝達するスプラグからなる２方向クラッチを有し、前記２方向クラッチは、前記増速装置を介して前記メカニカルブレーキに伝達する巻き上げ巻き下げ方向の回転が、前記伝達トルク制限装置の作動により前記回動操作手段の回転を下回ったときに、前記回動操作手段からの巻き上げ巻き下げ方向の回転を前記メカニカルブレーキに伝達し、前記増速装置は遊星歯車装置であって、前記回動入力手段に連結された入力環を前記遊星歯車装置のプラネタリキャリアに連結し、前記遊星歯車装置のサンギヤ出力軸を前記磁気クラッチの入力軸に連結し、前記磁気クラッチの出力軸を前記駆動部材の中空軸部に連結し、前記回動操作手段の内周と前記駆動部材の中空軸部外周に前記２方向クラッチを連結したことを特徴とする。
【０００７】
また、前記メカニカルブレーキは、前記駆動軸に回転不能に環装された受圧部材と、前記駆動軸に螺刻された雄ねじに螺合する駆動部材と、前記受圧部材と駆動部材で狭装される制動用爪車を有し、前記２方向クラッチと前記増速装置からの回転を前記駆動部材に形成した中空軸部外周面に伝達することを特徴とする。
【０００８】
また、前記伝達トルク制限装置は、磁気クラッチであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、前記した通り、増速装置を介してメカニカルブレーキに伝達する巻き上げ巻き下げ方向の回転が伝達トルク制限装置の作動により回動操作手段の回転を下回ったときに、回動操作手段からの巻き上げ巻き下げ方向の回転をメカニカルブレーキに伝達する２方向クラッチを備えたので、負荷の増加によって巻き上げ速度が高速から低速に自動的に切り替えられ、かつ、切り替え時の衝撃がなく滑らかに自動変速を行うことができる。
【００１１】
また、２方向クラッチと前記増速装置からの回転をメカニカルブレーキの駆動部材の中空軸部の外周面に伝達するようにしたので、装置を小型化することができる。
【００１２】
また、伝達トルク制限装置を磁気クラッチとしたことで、回動操作手段から増速装置を介してメカニカルブレーキに伝達するトルクは、伝達トルク制限装置が作動する前と後で大きな差が生じる（空転トルクが小さい）ので、多少負荷が変動しても作動状態（低速）から非作動状態（高速）に自動復帰しないので、変速切り替え動作が安定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の無負荷高速巻上機の全体構成図。
【図２】図１の要部拡大図。
【図３】（ａ）は他の形態の伝達トルク制限装置の要部拡大図。（ｂ）は伝達トルク制限装置の拡大説明図。
【図４】増速装置、伝達トルク制限装置及び２方向クラッチの配置形態説明図。
【図５】増速装置、伝達トルク制限装置及び２方向クラッチの配置形態説明図。
【図６】増速装置、伝達トルク制限装置及び２方向クラッチの配置形態説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔実施の形態１〕
図１〜図２を用いて、本発明の無負荷高速巻上機の実施の形態について説明する。
【００１５】
図において、１は軸受を備えた本体フレーム、２は本体フレーム１、１間に回転可能に軸支され、図示しないロードチェーンを巻き上げ巻き下げする、巻き上げ駆動輪としてのロードシーブ、２ａはロードシーブ２の中空軸に嵌着されたロードギヤ、３はロードシーブ２の挿通孔に回転自在に貫装された駆動軸で、一端にはピニオン３ａ、他端には雄ねじ３ｂが設けられている。４は駆動軸３のピニオン３ａと噛合し、ロードギヤ２ａと噛合する図示しない減速歯車（小）と同軸で連結された減速ギヤ（大）で、駆動軸３の回転を減速してロードシーブ２に伝達している。５は図示しない無端のリンクチェーンが巻きかけられる、回動操作手段としてのハンドホイール、５ａはハンドホイール５のボス部、６は駆動軸３に回転不能に環装された受圧部材で、受圧部材６のボス部６ａの外周には一対のブレーキ板７ａ、７ａと、ブレーキ板７ａ、７ａに挟装される制動用爪車７ｂが巻き上げ方向にのみ回転可能に環装されている。
【００１６】
９はメカニカルブレーキの駆動部材で、中空軸部９ａと中空軸部内周に雌ネジ９ｂを有し、雌ネジ９ｂは駆動軸３の雄ねじ３ｂに螺合し、駆動部材９を正転（巻き上げ方向に回転）することでブレーキ板７a、７a及び制動用爪車７bを介して受圧部材５を押圧し、駆動部材９の回転を駆動軸３に伝達するように構成され、逆転(巻き下げ方向に回転)することで前記押圧方向とは逆方向にスライドして制動用爪車７ｂとの係合を解放し逆転を可能にするように構成されている。駆動軸３の雄ねじ３ｂ、受圧部材６、ブレーキ板７ａ、７ａ、制動用爪車７ｂ、駆動部材９でメカニカルブレーキ８を構成する。制動用爪車７ｂは図示しない爪片と係合することで、巻き下げ方向への回転を不能とされている。
【００１７】
１０はハンドホイール５のボス部５ａ内周に設けられた２方向クラッチで、１１は前記ボス部５ａの内周に所定角度回転可能に環装された入力中空軸、１２は駆動部材９の中空軸部９ａの外周面に設けたスプライン１３に嵌合する出力中空軸である。出力中空軸１２の外周には小径保持器１４、入力中空軸１１の内周には大径保持器１５が隣接して環装され、小径保持器１４、大径保持器１５には図示しない複数のポケットが周方向に等間隔に形成され、半径方向に隣接配置された両保持器の半径方向で対抗するポケット内に、入力中空軸１１と出力中空軸１２間で楔作用によりトルクを伝達するスプラグ１６が保持されている。スプラグ１６は、起立状態では入力中空軸１１と出力中空軸１２の間でわずかに間隙を有する形態で、スプラグ１６が巻き上げ回転または巻き下げ回転方向に傾倒することで、入力中空軸１１と出力中空軸１２に接触する形態となっている。入力中空軸１１と小径保持器１４はピン１４ａで連結されていて、小径保持器１４は入力中空軸１１と共にハンドホイールのボス部５ａに対して所定角度相対回転可能となるよう構成されている。ハンドホイール５のボス部５ａと大径保持器１５とはピン１５ａで連結されていて、大径保持器１５はハンドホイール５と共に回転可能となっている。
【００１８】
そのため、ハンドホイール５を回転すると、大径保持器１５はハンドホイール５と一緒に回転するが、小径保持器１４はハンドホイール５と大径保持器１５より遅れて回転を始めるので、小径保持器１４と大径保持器１５の対向は位置されたポケットの位置に周方向でズレが生じ、小径保持器１４と大径保持器１５の各ポケットで保持されるスプラグ１６は、そのズレに応じて周方向で所定方向に傾倒し、２方向クラッチのトルク伝達方向を制御する。大径保持器１５とスプラグ１６は図示しないバネによって連結されている。入力中空軸１１、出力中空軸１２、小径保持器１４、大径保持器１５、ピン１４ａ、１５ａ、スプラグ１６で２方向クラッチ１０を構成する。
【００１９】
ハンドホイール５を巻き上げ方向に回転させると、スプラグ１６も巻き上げ方向に傾倒してハンドルホイール５から入力中空軸１１、スプラグ１６、出力中空軸１２を介して、メカニカルブレーキの駆動部材９の中空軸部９ａ外周に回転トルクを伝達する。
【００２０】
しかし、駆動部材９の中空軸部９ａが後記する増速装置の作用によってハンドホイール５より速く同方向に回転していると、スプラグ１６は中空軸部９ａと一緒に回転する出力中空軸１２によってトルク伝達不能方向に起こされるので、ハンドホイール５のボス部５ａからの回転は駆動部材９の中空軸部９ａには伝達されず、駆動部材９はハンドホイールに比して増速装置の作用で高速で回転するのを妨げられず高速回転を継続する。
【００２１】
巻き上げ負荷が所定以上の場合に、その負荷に抗してハンドホイール５を回動させると、後記するトルク伝達制限装置が働き（空転）、ハンドホイール５から増速装置を介して駆動部材９の中空軸部９ａを高速回転させる動作が空転によって阻止されるので、スプラグ１６はハンドホイール５の回転方向にトルク伝達可能となるよう傾倒し、ハンドホイール５の回転は２方向クラッチ１０を介して駆動部材９の中空軸部９ａに伝達され、ハンドホイール５と同速でメカニカルブレーキ８の駆動部材９を回動し巻き上げ操作が滑らかに継続される。
【００２２】
ハンドホイール５の回動操作を停止すると、吊り荷はメカニカルブレーキ８により保持され、トルク伝達制限装置には負荷トルクがかからないのでは初期状態に復帰する。
【００２３】
次に、増速装置とトルク伝達制限装置である磁気クラッチ（磁気式トルクリミッタ）について説明する。
【００２４】
１９はハンドホイール５に固設された入力管、２０は遊星歯車機構、２０ａは入力管１９に連結されたプラネタリキャリア、２０ｂはプラネタリキャリア２０ａと対をなすプラネタリキャリア、２０ｃはプラネタリキャリア２０ａ、２０ｂに回転可能に軸支されたプラネタリギヤ、２１はプラネタリギヤ２０ｃが内接咬合するリングギヤ、２２はサンギヤ、２３はサンギヤ２２と連結する、増速装置の出力軸であるサンギヤ軸である。プラネタリギヤ２０ｃはサンギヤ２２と外接噛合し、前記リングギヤ２１と内接噛合し、プラネタリキャリア２０ａの回転を増速し、サンギヤ軸２３を増速回転する。プラネタリキャリア２０ａ、２０ｂ、リングギヤ２１、サンギヤ２２、サンギヤ軸２３で遊星歯車機構２０を構成し、遊星歯車機構２０で増速装置を構成する。
【００２５】
２４はサンギヤ軸に連結され、ハンドホイール５に対し遊星歯車機構２０の増速比で高速回転する低トルク入力手段、２４ａは低トルク入力手段のボス部である。
【００２６】
低トルク入力手段２４は軸受け２５を介して前記ボス部２４ａ外周にボス部２４ａに対して回転及び軸方向にスライド可能に軸受されている。
【００２７】
２６は歯形ヨークで、低トルク入力手段２４のボス部２４ａの外周に備えられ円周上に２列に列設された複数の歯先を有する歯形形状磁性体２６ａ、２６ａを備える。
【００２８】
２８は円周上に２列に列設された磁極２８ａ、２８ａを有する磁極回転体である。磁極２８ａは歯形形状磁性体２６ａの歯先の列の外周に対向配置されている。２９は前記１対の磁極２８ａ、２８ａ間に設けられたドーナツ円板状の永久磁石で、一方の側面がＮ極、他方の側面がＳ極となっている。磁極２８ａ、２８ａはドーナツ円板状の永久磁石２９の側面に固着され、各磁極２８ａ、２８ａの内周には複数の歯形形状部が列設され、永久磁石２９によって歯形形状部の歯先にＮ極又はＳ極が励磁されている。
【００２９】
前記歯形ヨーク２６、磁極回転体２８及び永久磁石２９で伝達トルク制限装置である磁気クラッチ３２（磁気式トルクリミッタ）を構成する。
【００３０】
３０は出力回転手段、３０ａは出力回転手段３０のボス部である。磁極回転体２８、永久磁石２９は出力回転手段３０に固設され、出力回転手段３０は磁気トルク３２の出力軸となっている。出力回転手段３０のボス部３０ａの内周にはスプライン３１が設けられており、駆動部材９の中空軸部９ａの外周に設けたスプライン１３とスプライン結合しており、出力回転手段３０からメカニカルブレーキ８の駆動部材９に回転トルクを伝達するとともに、出力回転手段３０はスプラインを介して駆動軸３の軸方向にスライド可能に支持されている。出力回転手段３０のボス部３０ａの外周にはスライドベアリング２５が配置され、低トルク入力手段２４のボス部２４ａをスライド及び回転可能に軸受けしている。
【００３１】
次に、磁気クラッチ３２の動作について説明する。
【００３２】
ハンドホイールからメカニカルブレーキに伝達するトルクが所定範囲内の状態（低負荷）では、低トルク入力手段２４に連結した歯型ヨーク２６の歯型形状部である歯形形状磁性体２６ａの歯先と、出力回転手段３０に連結した磁極回転体２８の磁極２８ａの歯型形状部１４ｂの歯先が対向した状態にあり、永久磁石２９で励磁された磁極２８ａの歯形形状部１４ｂと歯形形状磁性体２６ａは、両者の歯型形状部の歯先間のエアギャップを介して磁気回路を形成し強力な磁気吸引力でトルク伝達可能に連結されている。そのため、出力回転手段３０はハンドホイール５に比して遊星歯車機構２０の増速比で高速回転をメカニカルブレーキ８の駆動部材９の中空軸部９ａにスプライン１３を介して伝達する。
【００３３】
次に、ハンドホイールから入力する負荷トルクが増大し、負荷トルクが歯形ヨーク２６と磁極回転体２８の磁力による伝達可能トルクを越えると、歯型ヨーク２６は空転することで伝達トルクを制限することになる。したがって、ハンドホイールを、制限トルクを超えて回動させても増速された回転はメカニカルブレーキ８の駆動部材９の中空軸部９ａには伝達されない。
【００３４】
図３（ａ）（ｂ）に磁気クラッチの他の形態を示す。
【００３５】
図１、２の磁気クラッチ３２との相違は、歯型ヨーク２６、２６間にドーナツ円盤状の側部磁性体２７を有し、駆動部材９の中空軸部９ａのスプライン１３によってスライド可能に連結された出力回転部材３０が、ハンドホール５のボス部５ａ方向にスライド可能なように、２方向クラッチ１１と出力回転部材間に隙間を有している。
【００３６】
磁気クラッチ３２の歯形ヨーク２６と磁極回転体２８は、磁気クラッチ３２で伝達可能な負荷トルクが作用しているときには、図３（ａ）に示す通り歯形形状磁性体２６ａ、２６ａの歯先と磁極２８ａ、２８ａの歯先が対向する位置で磁気回路を形成しトルクを伝達するが、負荷トルクが伝達可能トルクを上回り歯形ヨークが空転(相対回転)すると、一方の磁極２８ａの歯先から側部磁性体２７の外周に磁気回路が変位する。この磁気回路の変位により、スライド可能に支持されている出力回転体３０と共に磁極回転体２８は２方向クラッチ１１側に磁極２８ａ１の歯先が側部磁性体２７の外周に対向するまでスライドし空転を継続する。ハンドホイール５の回動を停止し負荷トルクが無くなると、磁極２８ａ１と側部磁性体２７の磁気回路が断たれ歯形形状磁性体２６ａと磁気回路が復活すると磁極回転体は図３（ａ）の初期状態に戻る（自動復帰）。
【００３７】
図３に示す磁気クラッチの形態では、空転中の磁気クラッチが伝達するトルク（空転トルク）は、軸方向にスライドすることで図１，２に示す磁気クラッチに比して小さく、磁気クラッチとしては最良の形態である。
【００３８】
次に、本発明に係る巻上機の動作について説明する。
【００３９】
無負荷または低負荷でハンドホイールからメカニカルブレーキに伝達するトルクが所定範囲内の状態では、ハンドホイール５の回転は、遊星歯車機構２０で増速され、低トルク入力手段２４、歯形ヨーク２６、磁極回転体２８及び出力回転手段３０を介して駆動部材９の中空軸部９ａを高速回転させる。
【００４０】
この高速回転時には、駆動部材９の中空軸部９ａが遊星歯車機構２０によってハンドホイール５のボス部５ａより速く同方向に回転しているため、２方向クラッチ１０のスプラグ１６は出力中空軸１２によってトルク伝達不能方向に起こされているので、ハンドホイール５のボス部５ａからの回転は駆動部材９のボス部９ａには伝達されず、駆動部材９は高速回転する。
【００４１】
次に、巻き上げ負荷が所定以上になり、前記した通り、磁気クラッチ３２により低トルク入力手段２４から出力回転手段３０に高速回転の動力伝達が遮断されると、２方向クラッチ１０のスプラグ１６はトルク伝達可能なハンドホイール５の回転方向に傾倒し、ハンドホイール５の回転は２方向クラッチ１０を介して駆動部材９の中空軸部９ａに伝達され、ハンドホイール５と同速でメカニカルブレーキ８の駆動部材９を回動し、高速巻き上げ状態から低速巻き上げ状態にスムースに変速切り替えされ、巻き上げ操作が継続される。
【００４２】
図４〜図６は遊星歯車機構２０、トルク伝達制限装置３２、２方向クラッチ１０を備えた巻上機の形態を示し、図４は図１〜図３に示した形態であり、図５はハンドホイール５と遊星歯車機構２０の間にトルク伝達制限装置３２を設けた形態であり、低負荷高速回転から高負荷低速回転への変速切り替え時に、ハンドホイール５と遊星歯車機構２０間に設けられたトルク伝達制限装置３２がハンドホイール５と遊星歯車機構２０間で高速回転の動力伝達を遮断する構成としている。
【００４３】
図６は増速装置とトルク伝達制限装置が一体となった磁気式遊星歯車機構で、ハンドホイール５から高負荷が入力されると磁気式遊星歯車機構２０ａが空転することで、高速の動力伝達を遮断する構成としている。図４〜図６に示した形態以外にも本発明を実施する他の形態を採用することも可能である。
【００４４】
また、トルク伝達制限装置としては、磁気式クラッチを主に例示してきたが、磁気式に限らず、空転トルクが小さく自動復帰するトルクリミッタであれば、本実施の形態で示したものに限定されない。
【００４５】
巻上機として、図１に示す手動チェーンブロックに限定されるものではなく、チェーンレバーホイスト、手動ウィンチなどの手動巻上機に適しているが、電動巻上機であっても良い。
【符号の説明】
【００４６】
３  駆動軸
５  ハンドホイール(回動手段)
８  メカニカルブレーキ
９  駆動部材
９ａ  中空軸部
１０  ２方向クラッチ
１２  出力軸
１４  小径保持器
１５  大径保持器
１６  スプラグ
２０  遊星歯車機構（増速装置）
２４  低トルク入力手段
２６  歯形ヨーク
２８  磁極回転体
２９  磁石
３０  出力回転手段
３２  磁気クラッチ（トルク伝達制限装置）
【図１】
0005890216.tif 000002
【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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