負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機
【課題】ハンドホイールに連結された低速側入力回転部材の外周を外周フレームに設けた軸受けに大径ベアリングを使用しなければならず、費用が嵩む。
【解決手段】ハンドホイール１８に連結された高トルク入力部材１２と、増速機構１５を介して連結され低負荷を伝達する磁気クラッチ１４と、高トルク入力部材１２または磁気クラッチ１４を介して、メカニカルブレーキ７、８にハンドホイール１８の回動操作力を伝達する出力伝達手段１３とを有し、ハンドホイール１８をメカニカルブレーキ７、８の出力伝達手段１３と連結され回動される駆動部材１０で軸承し、磁気クラッチ１４を増速機構１５とハンドホイール１８間に配置し、前記磁気クラッチ１４の外周を覆うように設けた中空入力部材１１でハンドホイール１８と増速機構１５とをトルク伝達可能に連結し、出力伝達手段１３を駆動部材１０のボス部１０ａに該ボス部に対しトルク伝達可能に環装した。
【解決手段】ハンドホイール１８に連結された高トルク入力部材１２と、増速機構１５を介して連結され低負荷を伝達する磁気クラッチ１４と、高トルク入力部材１２または磁気クラッチ１４を介して、メカニカルブレーキ７、８にハンドホイール１８の回動操作力を伝達する出力伝達手段１３とを有し、ハンドホイール１８をメカニカルブレーキ７、８の出力伝達手段１３と連結され回動される駆動部材１０で軸承し、磁気クラッチ１４を増速機構１５とハンドホイール１８間に配置し、前記磁気クラッチ１４の外周を覆うように設けた中空入力部材１１でハンドホイール１８と増速機構１５とをトルク伝達可能に連結し、出力伝達手段１３を駆動部材１０のボス部１０ａに該ボス部に対しトルク伝達可能に環装した。
【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を内蔵した巻上機に関するもので、詳しくは、ハンドホイールとロードチェーンのオフセット量が小さい負荷感応型自動変速機を内蔵した巻上機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、巻上機の自動変速機は、２つのクラッチ機構を備え、無負荷時には高速巻上げを可能にするものが開発されていたが、伝達プレートを機械的にスライドさせる接触式の切替え方式であるため、切替え時の内部抵抗が大きく、操作性が悪いという課題を有していた。そのため、作業者が荷重の状態が変化する度に煩雑な変速操作を行う必要が無く、また、所定以上の荷重を巻上げる場合には、低速側回転部材と出力部材間の動力伝達を円滑に行うことが可能で、切換時における衝撃、騒音を減少できる負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機が本出願人によって提案されている（特許文献１）。また、上記巻上機において、負荷感応型自動変速装置の小形化を実現する装置が本出願人によって提案されている（特許文献２）（特許文献３）。
【特許文献１】特開2010-116957号公報
【特許文献２】特願2010-189080明細書
【特許文献３】特願2010- 193860明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した巻上機は、ハンドホイールに連結され、高負荷を伝達する外側磁性体を有する低速側入力回転部材と、低速側入力回転部材と回転増速装置を介して連結され、低負荷を伝達する内側磁性体を有する高速側入力回転部材と、
外部負荷の大きさに応じて作用する位置切り替え手段によって両回転部材の回転軸の軸線方向に変位し、前記低速側入力回転部材と高速側入力回転部材のいずれか一方の磁性体と磁気的に係合する中間磁性体を有し、低負荷高速回転及び高負荷低速回転の切り換えを行なう出力部材を備え、
前記低速側入力回転部材は出力部材と機械的に係合する係合部を有し、
前記係合部は、前記出力部材の中間磁性体が低速側入力回転部材の外側磁性体と対向し磁気的に係合した後に、出力部材と係合する構成のものであるが、ハンドホイールに連結された低速側入力回転部材の外周を外周フレームに設けた軸受けによって支持する構成であるため、大径ベアリングを使用しなければならず、費用が嵩むという課題を有していた。
【０００４】
本発明は、ハンドホイールとロードチェーンのオフセット量が小さく、かつ大径ベアリングを用いない構成とすることで、上記巻上機に比して安価でかつ構成がよりコンパクトな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する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するもので、フレームに軸支されたロードシーブの一側にロードシーブを駆動する減速機構と他の側面に前記ロードシーブに掛かる負荷でブレーキ力が作用するメカニカルブレーキとを有し、
前記減速機構と前記メカニカルブレーキとを連結する駆動軸と、前記メカニカルブレーキを介してロードシーブを回動操作するハンドホイールと、
前記ハンドホイールに連結され高負荷を伝達する高トルク入力部材と、前記ハンドホイールに増速機構を介して連結され低負荷を永久磁石の磁力によって伝達する磁気クラッチと、
負荷の大きさに応じて前記高トルク入力部材または前記磁気クラッチを介して前記増速機構のいずれか一方と選択的に連結され、前記メカニカルブレーキにハンドホイールの回動操作力を伝達する出力伝達手段とを有する負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機であって、
前記ハンドホイールを前記メカニカルブレーキの前記出力伝達手段と連結され回動される駆動部材で軸承し、
前記磁気クラッチを前記増速機構と前記ハンドホイール間に配置し、
前記磁気クラッチの外周を覆うように設けた中空入力部材で前記ハンドホイールと前記増速機構とをトルク伝達可能に連結し、
前記出力伝達手段を前記駆動部材のボス部に該ボス部に対しトルク伝達可能に環装したことを特徴とする。
【０００６】
また、前記増速機構は遊星歯車機構であって、前記中空入力部材を前記遊星歯車機構のプラネタリキャリアに連結し、前記磁気クラッチを前記遊星歯車機構の太陽ギヤに連結し、前記遊星歯車機構のリングギヤを前記フレームに対し固定し、かつハンドホイールをカバーするカバーフレームを有することを特徴とする。
【０００７】
また、前記駆動軸は前記太陽ギヤに設けられた中心孔を貫通し先端を前記カバーフレームに設けられた軸受けで軸支することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の巻上機は、前記した通り、
ハンドホイールをメカニカルブレーキの出力伝達手段と連結され回動される駆動部材で軸承し、
磁気クラッチを増速機構と前記ハンドホイール間に配置し、
前記磁気クラッチの外周を覆うように設けた中空入力部材で前記ハンドホイールと前記増速機構とをトルク伝達可能に連結し、
前記出力伝達手段を前記駆動部材のボス部に該ボス部に対しトルク伝達可能に環装した構成としたので、従来装置においては、入力回転部材の外周を外周フレームに設けた軸受で軸支する構成を必要としたため大径ベアリングを要していたが、本発明では、ハンドホイールと出力伝達手段をメカニカルブレーキの駆動部材で軸承したので大径のベアリングを必要とせず小型化が可能となった。また、磁気クラッチを中空入力部材と増速機構で包囲したので、磁気クラッチ内への粉塵等の侵入を防止できる。
【０００９】
また、増速機構を遊星歯車機構とすることで、装置を薄く、また、プラネタリキャリアと太陽ギヤは同じ回転中心で回動するので、ハンドホイールを駆動部材と遊星歯車機構のプラネタリキャリアで回転可能に軸承でき、ハンドホイールを堅牢に軸承でき装置の小型化を可能とした。
【００１０】
また、駆動軸で遊星歯車機構と磁気クラッチとハンドホイールを軸承したので、良好に軸受けでき、かつ装置全体の構成をシンプルにでき小型化、低コスト化が可能で、かつハンドホイールとロードチェーンのオフセット量を小さくすることができ、操作時における振れの発生を防止することができる巻上機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の巻上機の側面断面図。
【図２】磁気クラッチの構成説明図。
【図３】高トルク入力部材の構成説明図。
【図４】（ａ）低トルク伝達状態を示す側面断面図、（ｂ）図ａの構成説明図。
【図５】（ａ）高トルク伝達状態を示す側面断面図、（ｂ）図ａの構成説明図。
【図６】高トルク伝達状態におけるクラッチ突起、高トルク入力部材の説明図。
【図７】爪車の構成説明図。
【図８】遊星歯車機構の構成説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１〜図８を用いて、本発明の負荷感応型自動変速装置と前記変速装置を内蔵した巻上機（チェーンブロック）の実施の形態について説明する。
【００１３】
図において、１は巻上機の上フック、１ａは上フック１を本体フレーム２に固設する上フック取付け軸、２はロードシーブ及び減速ギア用軸受を備えた本体フレーム、２ａ、２ｂはロードシーブ３を挾装する本体フレーム２の鋼板フレーム、２ｃは鋼板フレーム２ａ、２ｂを連結する連結軸、本体フレーム２は鋼板フレーム２ａ、２ｂと連結軸２ｃが構成され、３は鋼板フレーム２ａ、２ｂ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ロードシーブ、４は減速歯車機構で、４ａはロードシーブ３のボス部にスプライン結合されたロードギヤ、４ｂは駆動軸５のピニオン５ａと噛合し、ロードギヤ４ａと噛合する図示しない減速歯車（小）と同軸に軸着された減速ギヤ（大）で、駆動軸５の回転を減速してロードシーブ３に伝達している。５はロードシーブ３の挿通孔に回転自在に貫装された駆動軸で、一方の端部にはピニオン５ａ、他方には雄ねじ５ｂが設けられている。駆動軸５はピニオン５ａ側の先端が減速歯車機構４のカバーフレーム１６に軸受け１６ａで軸支され、雄ねじ５ｂ側の先端がハンドホイール１８のカバーフレーム１７に軸受け１７ｂで軸支されている。
【００１４】
６は駆動軸５に回転不能に軸着されたブレーキ受圧部材で、そのボス部６ａには一対の摩擦板９、９と、摩擦板９、９に挟装される逆転防止用爪車７が回転可能に外装されている。
【００１５】
７ａは逆転防止用爪車７の歯部で、図７に示すように、歯部７ａには後記する第１傾斜部７ａ１と第２傾斜部７ａ２が設けられている。７ｂはすべり軸受け、８は爪、８ａは爪軸、８ｂは爪８を爪車７に付勢するばねである。
【００１６】
逆転防止用爪車７の歯部７ａに設けた第１傾斜部７ａ１は、ハンドホイール１８の回転を遊星歯車機構１８を介して高速で回転された時に、爪８が爪軸８ａを中心に緩やかな角度で前記歯部７ａと当接するように設けられた傾斜面を有する。第２傾斜部７ａ２は、爪８が爪軸８ａと中心に第１傾斜部７ａ１より大きく回動して前記歯部７ａに確実に当接するように設けた傾斜面で、爪８と深く係合可能とし爪車７の逆転を確実に防止する。
【００１７】
このように、逆転防止用爪車７の歯部７ａに爪８が緩やかに当接する第１傾斜部７ａ１と強く当接する第２傾斜部７ａ２を設けることによって、爪車７が高速で回転した時の爪８と爪車７の騒音の発生を防止することができるとともに、高トルク回転時において確実に逆転防止作用を奏することができる。
【００１８】
１０はメカニカルブレーキの駆動部材で、ボス部１０ａの内周部に雌ネジ１０ｂを、外周部にスプライン１０ｃを有し、前記雌ネジ１０ｂは駆動軸５の雄ネジ５ｂに螺合し、正転（巻き上げ操作）することで、摩擦板９、９及び逆転防止用爪車７をブレーキ受圧部材６に向かってその制動面で押圧し、駆動部材１０の回転を駆動軸５に伝達するように構成され、逆転（巻き下げ操作）することで、前記押圧方向とは逆方向にスライドして逆転防止用爪車７との摩擦係合を解放し逆転（巻き下げ）を可能にするようにされており、駆動部材１０はメカニカルブレーキの回動駆動操作される入力部を構成している。
【００１９】
ボス部１０ａは、駆動部材１０から、摩擦板９を押圧する制動面とは反対方向で後記するハンドホイール１８のカバーフレーム１７の側面方向に延長された中空軸状のボス部で、このボス部１０ａの外周に設けられたスプライン１０ｃに、後記する出力伝達部材１３のボス部１３ａが軸方向にスライド可能にボス部１３ａの内周に設けられたスプライン１３ａ１で緩装され、駆動部材１０と出力伝達部材はトルク伝達可能に連結されている。更にこのボス部１３ａの外周に後記する磁気クラッチ１４の中空入力軸１４ａが軸受け１４ａ１によって回転可能、かつ回転軸方向へのスライドを可能とするように相対移動可能に軸承されている。
【００２０】
１１はハンドホイール１８に固設された非磁性の中空軸状の中空入力部材、１２は中空入力部材１１とハンドホイール１８に一体回転するように連結された高トルク入力部材である。中空入力部材１１の他側には後記する遊星歯車機構１５のキャリア１５ａ１が一体として連結されている。また中空入力部材１１は、磁気クラッチ１４及び出力伝達部材１３の外周を覆う周壁を有する。１２ａは高トルク入力部材１２に設けられた咬合クラッチの係合凹部で、後記するクラッチ突起１４ｅと係脱する咬合クラッチを構成し、図３に示す、高トルク入力部材１２の正転時にクラッチ突起１４ｅと係合する正転時トルク伝達側面１２ａ１と逆転時にクラッチ突起１４ｅと係合する逆転時トルク伝達側面１２ａ２を有する。１２ｂは前記係合凹部１２ａの凹部底面に設けられ、クラッチ突起１４ｅを吸着するクラッチ保持磁性体である。クラッチ突起１４ｅは永久磁石１４ｄによって励磁される強磁性体からなり、後記するクラッチ切換動作でクラッチ突起１４ｅが高トルク入力部材１２の係合凹部１２ａ側に移動すると、クラッチ保持磁性体１２ｂに吸着、保持される。高トルク入力部材１２は、クラッチ保持磁性体以外はクラッチ突起１４ｅが吸着しないように、非磁性体からなっている。
【００２１】
１２ｃは前記係合凹部１２ａの正転時トルク伝達側面１２ａ１と逆転時トルク伝達側面１２ａ２の中間部に設けられた非磁性体からなるクラッチ離脱用突起で、巻上操作時にハンドホイルを逆転させることでクラッチ突起１４ｅと当接し、クラッチ突起１４ｅとクラッチ保持磁性体１２ｂを強制的に離脱させるクラッチ離脱用傾斜面１２ｃ１と巻下操作時にクラッチ突起１４ｅがクラッチ保持磁性体１２ｂに吸着しないようにクラッチ突起１４ｅの移動を規制する規制傾斜面１２ｄを有する。前記クラッチ離脱用突起１２ｃは、図６、７に示すように、高トルク入力部材１２を逆転させることで、クラッチ突起１４ｅを正転時トルク伝達側面１２ａ１から逆転時トルク伝達側面１２ａ２方向に相対移動させ、この移動時に、正転時トルク伝達側面１２ａ１側のクラッチ保持用磁性体１２ｂに吸着されているクラッチ突起１４ｅはクラッチ離脱用突起１２ｃの正転離脱用傾斜面１２ｃ１に当接し、図６の中央位置に示すように、クラッチ突起１４ｅをクラッチ保持磁性体１２ｂから離脱させる作用を有する。クラッチ突起１４ｅは一旦係合凹部１２ａから離脱しても、負荷トルクが所定値以上になると再び係合凹部１２ａ内にスライド移動し、図６の左側位置に示すように、正転時トルク伝達側面１２ａ１、または逆転時トルク伝達側面１２ａ２にハンドホイール１８を回転操作する方向に応じて当接して回転トルクを伝達する。
【００２２】
１５は増速機構として作用する遊星歯車機構、１５ａ１は中空入力部材１１に連結されたプラネタリキャリア、１５ａ２はプラネタリキャリア１５ａ１と対をなすプラネタリキャリア、１５ｂはプラネタリキャリア１５ａ１、１５ａ２に回転可能に軸支されたプラネタリギア、１５ｂ１はプラネタリキャリア１５ａ１、１５ａ２に設けられたプラネタリギヤ軸、１５ｃはプラネタリギヤ１５ｂが内接噛合するリングギヤ、１５ｄは太陽ギヤ軸１５ｄ１に設けられた太陽ギヤ、１５ｄ１は増速機構の出力軸である太陽ギヤ軸である。プラネタリギヤ１５ｂは太陽ギヤ１５ｄと外接噛合し、前記リングギヤ１５ｃと内接噛合し、プラネタリキャリア１５ａ１の回転を増速し、太陽ギヤ軸１５ｄ１を増速回転する。
【００２３】
プラネタリキャリア１５ａ１〜太陽ギヤ１５ｄから構成される遊星歯車機構１５は、図１に示すように、前記駆動部材１０のボス部１０ａとハンドホイールカバー１７の側面間に配置されている。太陽ギヤ１５ｄ、太陽ギヤ１５ｄ１の中心には、駆動軸５を挿通可能とする中心孔１５ｄ２が設けられている。
【００２４】
１４は磁気クラッチで、太陽ギヤ軸１５ｄ１に中空入力軸１４ａで連結され、中空入力軸１４ａの外周には軟磁性体からなる内側継鉄１４ｂを備え、内側継鉄１４ｂの外周には永久磁石１４ｄと永久磁石１４ｄによって励磁される外側継鉄１４ｃが設けられており、両者間に働く磁気吸引力によって伝達可能なトルクを内側継鉄１４ｂと外側継鉄１４ｃ間で伝達する構成となっている。中空入力軸１４ａは出力伝達部材１３のボス部１３ａと略同一の長さを有し、ボス部１３ａの外周に回転軸方向で重なるように配置され、軸受け１４ａ１によってボス部１３ａに対し回転及び軸方向スライド可能に軸受けされている。
【００２５】
外側継鉄１４ｃは、永久磁石１４ｄとともに出力伝達部材１３に固着され、出力伝達部材１３はその出力伝達部材ボス部１３ａ内周のスプライン１３ａ１で駆動部材１０のボス部１０ａ外周のスプライン１０ｃに軸方向にスライド可能に連結され、内側継鉄１４ｂと外側継鉄１４ｃは駆動部材１０の中空軸状のボス部１０ａの外周で回動可能に軸承されている。
【００２６】
外側継鉄１４ｃと内側継鉄１４ｂ間で磁力によって伝達可能なトルクを高めるために、永久磁石１４ｄは、ドーナツ円盤状で一方の側面がＮ極、他方の側面がＳ極に磁化されており、この永久磁石１４ｄを一対の外側継鉄１４ｃ、１４ｃで狭持するとともに、一対の外側継鉄１４ｃ、１４ｃの内周に対向させて一対の内側継鉄１４ｂ、１４ｂが配置され、さらに、外側継鉄１４ｃと内側継鉄１４ｂの対向する内外周面には、それぞれの歯先が対向するように複数の歯先が列設された歯形形状部１４ｃ１、１４ｂ１が設けられている。
【００２７】
１４ｂ２は歯形形状部１４ｂ１の側面で磁気クラッチ１４のボス部１４ａに外挿されたドーナツ円板状の側部磁性体、１４ｂ３は側部磁性体の小径部である。
【００２８】
１４ｅは強磁性体からなる咬合クラッチを構成するクラッチ突起である。クラッチ突起１４ｅは出力部材１３から高トルク入力部材１２側に向けて突出して設けられ、高負荷回転時に前記高トルク入力部１２に設けた係合凹部１２ａに係合し、クラッチ保持磁性体１２ｂに吸着する。
【００２９】
磁気クラッチ１４は図１に示すように、中空入力部材１１の中空部と中空入力部材１１の１側に設けた遊星歯車機構１５のキャリア１５ａ１と他側に設けた高トルク入力部材１２で囲まれた空間内で駆動部材１０のボス部１０ａの外周に環装されている。
【００３０】
１８は回転トルク入力手段であるハンドホイールで、中空入力部材１１及び高トルク入力部材１２に連結手段で固設されている。また、ハンドホイール１８は、高トルク入力部材１２と共に駆動部材１０のボス部１０ａに軸受け１２ｅによって回転可能に軸受けされ、かつ中空入力軸１１とプラネタリキャリア１５ａ１を介して軸受け１５ａ３によって太陽ギヤ軸１５ｄ１の外周に回転可能に軸受けされている。太陽ギヤ軸１５ｄ１は、幅広の軸受け１４ａ１によって出力伝達部材１３の中空軸状のボス部１３ａの外周に軸受けされた中空入力軸１４ａに軸方向に延長するように固着され、磁気クラッチ１４の出力伝達部材１３のボス部１３ａは駆動部材１０の中空軸状のボス部１０ａにスプライン１０ｃ、１３ａ１でスライド可能に嵌合されている。駆動部材１０はボス部１０ａで駆動軸５に雄ねじ５ｂ雌ねじ１０ｂで螺合され、駆動軸５はその先端を軸受け１６ａ、１７ｂによってそれぞれフレーム２に固着されたカバーフレーム１６、１７に軸受けされている。したがって、ハンドホイール１８、磁気クラッチ１４、出力伝達部材１３は、駆動軸５に各軸受け部を介して軸受けされ、駆動軸５と同心で回転する。
【００３１】
次に、本発明の磁気クラッチ機構の切換動作について説明する。
【００３２】
荷を吊っていないか、吊り上げる荷が軽く、ハンドホイール１８を回動操作する負荷が軽い低負荷回転時には、図４（ａ）（ｂ）に示すように、内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１と出力伝達部材１３に固設された外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１が対向した状態にあり、永久磁石１４ｄで励磁された外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂに設けた歯形形状部１４ｂ１は両者の歯形形状部の歯先間のギャップを介して、磁気回路を形成し、両回転手段間に強い磁気吸引力が発生する。
【００３３】
この状態においては、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力は、外側継鉄１４ｃと側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３の磁力による吸引力の回転中心線方向と釣合い状態にあり、内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１と外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１は、図４（ａ）に示す状態を維持し、内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１から外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１にトルクを伝達し、外側継鉄１４ｃを定められた増速比で増速された太陽ギヤ軸１５ｄ１と同速で回転する。
【００３４】
次に、重い荷重を吊り上げて負荷トルクが増大し、負荷トルクが内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１と外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１の磁気吸引力を越えると、内側継鉄１４ｂと外側継鉄１４は相対回転し、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１の歯形形状部の歯先間に形成されていた磁気回路が側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３を流れる磁気回路に変位するため、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力は減少する。一方、外側継鉄１４ｃと側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力は増加する。この外側継鉄１４ｃと側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力が外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力より増加することにより、外側継鉄１４ｃは回転中心線方向にスライドし、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１の相対位置が変位して、図５（ａ）に示すように、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３間で磁気回路を形成し、同時に外側継鉄１４ｃとともにスライドするクラッチ突起１４ｅはハンドホイル１８と同速で回転する高トルク入力部材１２の係合凹部１２ａに係合し、クラッチ保持磁性体１２ｂに吸着して高負荷伝達モードに切換えられる。
【００３５】
次に、荷を降ろして負荷が所定値以下に減少すると、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１が磁力によって向き合い、外側継鉄１４ｃと側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３間に形成されていた磁気回路が内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１を流れる磁気回路に切り替わるので、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力が増加し、外側継鉄１４ｃと側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力は減少し、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力が前記外側継鉄１４ｃと側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力を上回るため、戻しのスラスト力が発生し、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１は内側継鉄１４ｂの歯形形状継鉄１４ｂ１と対向する位置にスライドし、低負荷伝達モードとなる。
【００３６】
負荷によって作動するメカニカルブレーキを有する巻上機において、荷を吊った状態でハンドホイール１８の巻上操作を中止すると、吊荷の負荷はメカニカルブレーキの逆転防止用爪車７によって保持されるので、内側継鉄１４ｂと外側継鉄１４ｃ間に働く負荷は消滅する。その状態となった時に、荷を降ろした後の低負荷状態と同じように咬み合いクラッチの咬み合いが解除されると、ハンドホイール１８の巻上操作を再開するたびに、磁気クラッチ１４と咬み合いクラッチとで低負荷状態（低負荷伝達モード）から高負荷状態（高負荷伝達モード）への切り替え動作が発生するが、本実施の形態では、巻き上げ動作で一旦高負荷伝達モードに切り替わると、クラッチ突起１４ｅをクラッチ保持磁性体１２ｂが吸着し、咬み合いクラッチが戻らないような構成となっているので、前記した切り替え動作によるショックの発生を防止する。
【００３７】
荷を巻き上げ操作後に巻き下げ操作（ハンドホイール１８の逆転操作）をすると、クラッチ突起１４ｅは正転時トルク伝達側面１２ａ１から離反し正転時離脱用傾斜面１２ｃ１を乗り越えて逆転時トルク伝達側面１２ａ２側に移動し当接し、逆転方向の高負荷トルクを伝達して荷を巻降ろす。
【００３８】
逆転時トルク伝達側面１２ａ２と離脱用突起１２ｃ間にはクラッチ保持磁性体１２ｂを配置していないので、荷を巻降ろして無負荷状態になったら咬み合いクラッチと磁気クラッチは自動的に低負荷伝達モードに戻り、高速で巻き下げ、巻き上げが可能となる。
【００３９】
荷を吊っていないか、吊り上げる荷が軽く、ハンドホイール１８を回動する負荷が軽い低負荷回転時に、クラッチ突起１４ｅがクラッチ保持磁性体１２ｂに吸着されている時には、ハンドホイール１８を逆転方向に回動させて高トルク入力部材１２を逆転させることで、図８に示すように、クラッチ突起１４ｅを高トルク入力部材１２に設けた係合凹部１２ａの正転時トルク伝達側面１２ａ１から逆転時トルク伝達側面側１２ａ２側に移動させ、この移動動作時に、クラッチ突起１４ｅはクラッチ離脱用突起５の正転離脱用傾斜面１２ｃ１に当接し、傾斜面でガイドされクラッチ保持磁性体１２ｂから離脱させ、外側継鉄１４ｃは内側継鉄１４ｂの歯形形状継鉄１４ｂ１と対向する位置にスライドし、低負荷伝達モードに切り換わる。
【００４０】
本実施の形態によると、磁気クラッチ１４に付加される負荷により、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂに設けた歯形形状継鉄１４ｂ１との相対回転で発生するスラスト力を利用して、外側継鉄１４ｃをスライドすることで、外側継鉄１４ｃに固着した出力伝達部材１３と高トルク入力部材１２に設けられた咬合クラッチの切換えを行う構成としているので、従来装置において必要としていた別体としてのスラスト変換機構を設ける必要がないため、部品点数が少なく、構造が簡単で、小型・軽量化が可能となり、製品コストを大幅に削減することができ、また、高負荷時には、外側継鉄１４ｃと内側継鉄１４ｂの相対回転により発生するスラスト力により、外側継鉄１４ｃに設けたクラッチ突起１４ｅを高トルク入力部材１２に係合する咬合クラッチの構成としているので、高負荷時においても、動力伝達を正確に行うがことができ、かつクラッチの切換えをハイレスポンスに行うことができる。
【００４１】
さらに、高トルク入力部材１２のトルク伝達用係合部１２ａにクラッチ保持磁性体１２ｂを設けたので、出力伝達部材１３が内側継鉄１４ｂから高トルク入力部材１２に切換える動作時、クラッチ突起１４ｅがクラッチ保持磁性体１２ｂに吸引されるため、クラッチ突起１４ｅによる切換え動作を迅速かつ確実に行うことができ、また、高負荷伝達モードにおける巻上操作時、クラッチ突起１４ｅは常時クラッチ保持磁性体１２ｂに吸着されているため、クラッチ戻りの発生を防止することができる。
【００４２】
また、トルク伝達用係合部１２ａの正転時トルク伝達側面１２ａ１と逆転時トルク伝達側面１２ａ２の中間部に、クラッチ離脱用突起１２ｃを設けたので、前記出力回転手段１３が高トルク入力部材１２から磁気クラッチ１４の内側継鉄１４ｂに切換える動作時、高トルク入力部材１２を逆転させることで、クラッチ突起１４ｅを正転時トルク伝達側面１２ａ１から逆転時トルク伝達側面１２ａ２側に移動させ、この移動動作時に、クラッチ突起１４ｅは前記クラッチ離脱用傾斜面１２ｃ１に当接し、クラッチ突起１４ｅをクラッチ保持磁性体１２ｂから離脱させるので、出力回転手段１３を高トルク入力部材１２から低トルク入力手段である磁気クラッチ１４の内側継鉄１４ｂに切換え、円滑に低負荷モードに切換えることができる。
【００４３】
以上の通り本発明によると、
ハンドホイール１８をメカニカルブレーキの出力伝達手段６と連結され回動される駆動部材１０で軸承し、
磁気クラッチ１４を増速機構１５とハンドホイール１８間に配置し、
ハンドホイール１８と増速機構１５とをトルク伝達可能に、かつ磁気クラッチ１４の外周を覆うように連結する中空入力部材１１を有し、
出力伝達手段６を駆動部材１０のボス部１０ａに該ボス部に対しトルク伝達可能に環装した構成としたことで、従来装置においては、入力回転部材の外周を外周フレームに設けた軸受で軸支する構成を必要としたため大径ベアリングを要していたが、本発明では、ハンドホイール１８と出力伝達部材１３をメカニカルブレーキの駆動部材１０で軸承したので、大径のベアリングを必要とせず小型化が可能となった。また、磁気クラッチ１４を非磁性体の中空入力部材１１の内周壁と増速機構で包囲したので、磁気クラッチ内への粉塵等の侵入を防止できる。
【００４４】
また、増速機構を遊星歯車機構１５とすることで、装置を薄く、また、プラネタリキャリア１５ａと太陽ギヤ１５ｄは同じ回転中心で回動するので、ハンドホイール１８を駆動部材１０と遊星歯車機構のプラネタリキャリア１５ａで回転可能に軸承でき、ハンドホイール１８を堅牢に軸承でき装置の小型化を可能とした。
【００４５】
また、駆動軸５で遊星歯車機構１５と磁気クラッチ１４とハンドホイール１８を軸承したので、良好に軸受けでき、かつ装置全体の構成をシンプルにでき小型化、低コスト化が可能で、かつハンドホイールとロードチェーンのオフセット量を小さくすることができ、操作時における振れの発生を防止することができる巻上機を供給することができる。
【符号の説明】
【００４６】
３：ロードシーブ
４：減速歯車機構
５：駆動軸
５ａ：ピニオン
５ｂ：多条の雄ねじ
６：ブレーキ受動部材
６ａ：ボス部
７：爪車
７ａ：歯部
７ａ１：第１傾斜部
７ａ２：第２傾斜部
８：爪
８ａ：爪軸
９：摩擦板
１０：駆動部材
１０ａ：ボス部
１０ｂ：多条の雌ねじ
１０ｃ：スプライン
１１：中空入力部材
１２：高トルク入力部材
１２ａ：係合凹部
１２ｂ：クラッチ保持磁性体
１２ｃ：クラッチ離脱用突起
１２ｅ：軸受け
１３：出力伝達部材
１３ａ：出力伝達部材ボス部
１３ａ１：スプライン
１４：磁気クラッチ
１４ａ：中空入力軸
１４ｂ：内側継鉄
１４ｂ１：歯形形状部
１４ｃ：外側継鉄
１４ｃ１：歯形形状部
１４ｄ：永久磁石
１４ｅ：クラッチ突起
１５：遊星歯車機構
１５ａ１：キャリア１
１５ａ２：キャリア２
１５ｂ２：軸受け
１５ｃ：リングギヤ
１６：カバーフレーム
１６ａ：駆動軸軸受け
１７：カバーフレーム
１７ｂ：駆動軸軸受け
１８：ハンドホイール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機に関するもので、詳しくは、ハンドホイールとロードチェーンのオフセット量が小さい負荷感応型自動変速機を内蔵した巻上機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、巻上機の自動変速機は、２つのクラッチ機構を備え、無負荷時には高速巻上げを可能にするものが開発されていたが、伝達プレートを機械的にスライドさせる接触式の切替え方式であるため、切替え時の内部抵抗が大きく、操作性が悪いという課題を有していた。そのため、作業者が荷重の状態が変化する度に煩雑な変速操作を行う必要が無く、また、所定以上の荷重を巻上げる場合には、低速側回転部材と出力部材間の動力伝達を円滑に行うことが可能で、切換時における衝撃、騒音を減少できる負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機が本出願人によって提案されている（特許文献１）。また、上記巻上機において、負荷感応型自動変速装置の小形化を実現する装置が本出願人によって提案されている（特許文献２）（特許文献３）。
【特許文献１】特開2010-116957号公報
【特許文献２】特願2010-189080明細書
【特許文献３】特願2010- 193860明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した巻上機は、ハンドホイールに連結され、高負荷を伝達する外側磁性体を有する低速側入力回転部材と、低速側入力回転部材と回転増速装置を介して連結され、低負荷を伝達する内側磁性体を有する高速側入力回転部材と、
外部負荷の大きさに応じて作用する位置切り替え手段によって両回転部材の回転軸の軸線方向に変位し、前記低速側入力回転部材と高速側入力回転部材のいずれか一方の磁性体と磁気的に係合する中間磁性体を有し、低負荷高速回転及び高負荷低速回転の切り換えを行なう出力部材を備え、
前記低速側入力回転部材は出力部材と機械的に係合する係合部を有し、
前記係合部は、前記出力部材の中間磁性体が低速側入力回転部材の外側磁性体と対向し磁気的に係合した後に、出力部材と係合する構成のものであるが、ハンドホイールに連結された低速側入力回転部材の外周を外周フレームに設けた軸受けによって支持する構成であるため、大径ベアリングを使用しなければならず、費用が嵩むという課題を有していた。
【０００４】
本発明は、ハンドホイールとロードチェーンのオフセット量が小さく、かつ大径ベアリングを用いない構成とすることで、上記巻上機に比して安価でかつ構成がよりコンパクトな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する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するもので、フレームに軸支されたロードシーブの一側にロードシーブを駆動する減速機構と他の側面に前記ロードシーブに掛かる負荷でブレーキ力が作用するメカニカルブレーキとを有し、
前記減速機構と前記メカニカルブレーキとを連結する駆動軸と、前記メカニカルブレーキを介してロードシーブを回動操作するハンドホイールと、
前記ハンドホイールに連結され高負荷を伝達する高トルク入力部材と、前記ハンドホイールに増速機構を介して連結され低負荷を永久磁石の磁力によって伝達する磁気クラッチと、
負荷の大きさに応じて前記高トルク入力部材または前記磁気クラッチを介して前記増速機構のいずれか一方と選択的に連結され、前記メカニカルブレーキにハンドホイールの回動操作力を伝達する出力伝達手段とを有する負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機であって、
前記ハンドホイールを前記メカニカルブレーキの前記出力伝達手段と連結され回動される駆動部材で軸承し、
前記磁気クラッチを前記増速機構と前記ハンドホイール間に配置し、
前記磁気クラッチの外周を覆うように設けた中空入力部材で前記ハンドホイールと前記増速機構とをトルク伝達可能に連結し、
前記出力伝達手段を前記駆動部材のボス部に該ボス部に対しトルク伝達可能に環装したことを特徴とする。
【０００６】
また、前記増速機構は遊星歯車機構であって、前記中空入力部材を前記遊星歯車機構のプラネタリキャリアに連結し、前記磁気クラッチを前記遊星歯車機構の太陽ギヤに連結し、前記遊星歯車機構のリングギヤを前記フレームに対し固定し、かつハンドホイールをカバーするカバーフレームを有することを特徴とする。
【０００７】
また、前記駆動軸は前記太陽ギヤに設けられた中心孔を貫通し先端を前記カバーフレームに設けられた軸受けで軸支することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の巻上機は、前記した通り、
ハンドホイールをメカニカルブレーキの出力伝達手段と連結され回動される駆動部材で軸承し、
磁気クラッチを増速機構と前記ハンドホイール間に配置し、
前記磁気クラッチの外周を覆うように設けた中空入力部材で前記ハンドホイールと前記増速機構とをトルク伝達可能に連結し、
前記出力伝達手段を前記駆動部材のボス部に該ボス部に対しトルク伝達可能に環装した構成としたので、従来装置においては、入力回転部材の外周を外周フレームに設けた軸受で軸支する構成を必要としたため大径ベアリングを要していたが、本発明では、ハンドホイールと出力伝達手段をメカニカルブレーキの駆動部材で軸承したので大径のベアリングを必要とせず小型化が可能となった。また、磁気クラッチを中空入力部材と増速機構で包囲したので、磁気クラッチ内への粉塵等の侵入を防止できる。
【０００９】
また、増速機構を遊星歯車機構とすることで、装置を薄く、また、プラネタリキャリアと太陽ギヤは同じ回転中心で回動するので、ハンドホイールを駆動部材と遊星歯車機構のプラネタリキャリアで回転可能に軸承でき、ハンドホイールを堅牢に軸承でき装置の小型化を可能とした。
【００１０】
また、駆動軸で遊星歯車機構と磁気クラッチとハンドホイールを軸承したので、良好に軸受けでき、かつ装置全体の構成をシンプルにでき小型化、低コスト化が可能で、かつハンドホイールとロードチェーンのオフセット量を小さくすることができ、操作時における振れの発生を防止することができる巻上機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の巻上機の側面断面図。
【図２】磁気クラッチの構成説明図。
【図３】高トルク入力部材の構成説明図。
【図４】（ａ）低トルク伝達状態を示す側面断面図、（ｂ）図ａの構成説明図。
【図５】（ａ）高トルク伝達状態を示す側面断面図、（ｂ）図ａの構成説明図。
【図６】高トルク伝達状態におけるクラッチ突起、高トルク入力部材の説明図。
【図７】爪車の構成説明図。
【図８】遊星歯車機構の構成説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１〜図８を用いて、本発明の負荷感応型自動変速装置と前記変速装置を内蔵した巻上機（チェーンブロック）の実施の形態について説明する。
【００１３】
図において、１は巻上機の上フック、１ａは上フック１を本体フレーム２に固設する上フック取付け軸、２はロードシーブ及び減速ギア用軸受を備えた本体フレーム、２ａ、２ｂはロードシーブ３を挾装する本体フレーム２の鋼板フレーム、２ｃは鋼板フレーム２ａ、２ｂを連結する連結軸、本体フレーム２は鋼板フレーム２ａ、２ｂと連結軸２ｃが構成され、３は鋼板フレーム２ａ、２ｂ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ロードシーブ、４は減速歯車機構で、４ａはロードシーブ３のボス部にスプライン結合されたロードギヤ、４ｂは駆動軸５のピニオン５ａと噛合し、ロードギヤ４ａと噛合する図示しない減速歯車（小）と同軸に軸着された減速ギヤ（大）で、駆動軸５の回転を減速してロードシーブ３に伝達している。５はロードシーブ３の挿通孔に回転自在に貫装された駆動軸で、一方の端部にはピニオン５ａ、他方には雄ねじ５ｂが設けられている。駆動軸５はピニオン５ａ側の先端が減速歯車機構４のカバーフレーム１６に軸受け１６ａで軸支され、雄ねじ５ｂ側の先端がハンドホイール１８のカバーフレーム１７に軸受け１７ｂで軸支されている。
【００１４】
６は駆動軸５に回転不能に軸着されたブレーキ受圧部材で、そのボス部６ａには一対の摩擦板９、９と、摩擦板９、９に挟装される逆転防止用爪車７が回転可能に外装されている。
【００１５】
７ａは逆転防止用爪車７の歯部で、図７に示すように、歯部７ａには後記する第１傾斜部７ａ１と第２傾斜部７ａ２が設けられている。７ｂはすべり軸受け、８は爪、８ａは爪軸、８ｂは爪８を爪車７に付勢するばねである。
【００１６】
逆転防止用爪車７の歯部７ａに設けた第１傾斜部７ａ１は、ハンドホイール１８の回転を遊星歯車機構１８を介して高速で回転された時に、爪８が爪軸８ａを中心に緩やかな角度で前記歯部７ａと当接するように設けられた傾斜面を有する。第２傾斜部７ａ２は、爪８が爪軸８ａと中心に第１傾斜部７ａ１より大きく回動して前記歯部７ａに確実に当接するように設けた傾斜面で、爪８と深く係合可能とし爪車７の逆転を確実に防止する。
【００１７】
このように、逆転防止用爪車７の歯部７ａに爪８が緩やかに当接する第１傾斜部７ａ１と強く当接する第２傾斜部７ａ２を設けることによって、爪車７が高速で回転した時の爪８と爪車７の騒音の発生を防止することができるとともに、高トルク回転時において確実に逆転防止作用を奏することができる。
【００１８】
１０はメカニカルブレーキの駆動部材で、ボス部１０ａの内周部に雌ネジ１０ｂを、外周部にスプライン１０ｃを有し、前記雌ネジ１０ｂは駆動軸５の雄ネジ５ｂに螺合し、正転（巻き上げ操作）することで、摩擦板９、９及び逆転防止用爪車７をブレーキ受圧部材６に向かってその制動面で押圧し、駆動部材１０の回転を駆動軸５に伝達するように構成され、逆転（巻き下げ操作）することで、前記押圧方向とは逆方向にスライドして逆転防止用爪車７との摩擦係合を解放し逆転（巻き下げ）を可能にするようにされており、駆動部材１０はメカニカルブレーキの回動駆動操作される入力部を構成している。
【００１９】
ボス部１０ａは、駆動部材１０から、摩擦板９を押圧する制動面とは反対方向で後記するハンドホイール１８のカバーフレーム１７の側面方向に延長された中空軸状のボス部で、このボス部１０ａの外周に設けられたスプライン１０ｃに、後記する出力伝達部材１３のボス部１３ａが軸方向にスライド可能にボス部１３ａの内周に設けられたスプライン１３ａ１で緩装され、駆動部材１０と出力伝達部材はトルク伝達可能に連結されている。更にこのボス部１３ａの外周に後記する磁気クラッチ１４の中空入力軸１４ａが軸受け１４ａ１によって回転可能、かつ回転軸方向へのスライドを可能とするように相対移動可能に軸承されている。
【００２０】
１１はハンドホイール１８に固設された非磁性の中空軸状の中空入力部材、１２は中空入力部材１１とハンドホイール１８に一体回転するように連結された高トルク入力部材である。中空入力部材１１の他側には後記する遊星歯車機構１５のキャリア１５ａ１が一体として連結されている。また中空入力部材１１は、磁気クラッチ１４及び出力伝達部材１３の外周を覆う周壁を有する。１２ａは高トルク入力部材１２に設けられた咬合クラッチの係合凹部で、後記するクラッチ突起１４ｅと係脱する咬合クラッチを構成し、図３に示す、高トルク入力部材１２の正転時にクラッチ突起１４ｅと係合する正転時トルク伝達側面１２ａ１と逆転時にクラッチ突起１４ｅと係合する逆転時トルク伝達側面１２ａ２を有する。１２ｂは前記係合凹部１２ａの凹部底面に設けられ、クラッチ突起１４ｅを吸着するクラッチ保持磁性体である。クラッチ突起１４ｅは永久磁石１４ｄによって励磁される強磁性体からなり、後記するクラッチ切換動作でクラッチ突起１４ｅが高トルク入力部材１２の係合凹部１２ａ側に移動すると、クラッチ保持磁性体１２ｂに吸着、保持される。高トルク入力部材１２は、クラッチ保持磁性体以外はクラッチ突起１４ｅが吸着しないように、非磁性体からなっている。
【００２１】
１２ｃは前記係合凹部１２ａの正転時トルク伝達側面１２ａ１と逆転時トルク伝達側面１２ａ２の中間部に設けられた非磁性体からなるクラッチ離脱用突起で、巻上操作時にハンドホイルを逆転させることでクラッチ突起１４ｅと当接し、クラッチ突起１４ｅとクラッチ保持磁性体１２ｂを強制的に離脱させるクラッチ離脱用傾斜面１２ｃ１と巻下操作時にクラッチ突起１４ｅがクラッチ保持磁性体１２ｂに吸着しないようにクラッチ突起１４ｅの移動を規制する規制傾斜面１２ｄを有する。前記クラッチ離脱用突起１２ｃは、図６、７に示すように、高トルク入力部材１２を逆転させることで、クラッチ突起１４ｅを正転時トルク伝達側面１２ａ１から逆転時トルク伝達側面１２ａ２方向に相対移動させ、この移動時に、正転時トルク伝達側面１２ａ１側のクラッチ保持用磁性体１２ｂに吸着されているクラッチ突起１４ｅはクラッチ離脱用突起１２ｃの正転離脱用傾斜面１２ｃ１に当接し、図６の中央位置に示すように、クラッチ突起１４ｅをクラッチ保持磁性体１２ｂから離脱させる作用を有する。クラッチ突起１４ｅは一旦係合凹部１２ａから離脱しても、負荷トルクが所定値以上になると再び係合凹部１２ａ内にスライド移動し、図６の左側位置に示すように、正転時トルク伝達側面１２ａ１、または逆転時トルク伝達側面１２ａ２にハンドホイール１８を回転操作する方向に応じて当接して回転トルクを伝達する。
【００２２】
１５は増速機構として作用する遊星歯車機構、１５ａ１は中空入力部材１１に連結されたプラネタリキャリア、１５ａ２はプラネタリキャリア１５ａ１と対をなすプラネタリキャリア、１５ｂはプラネタリキャリア１５ａ１、１５ａ２に回転可能に軸支されたプラネタリギア、１５ｂ１はプラネタリキャリア１５ａ１、１５ａ２に設けられたプラネタリギヤ軸、１５ｃはプラネタリギヤ１５ｂが内接噛合するリングギヤ、１５ｄは太陽ギヤ軸１５ｄ１に設けられた太陽ギヤ、１５ｄ１は増速機構の出力軸である太陽ギヤ軸である。プラネタリギヤ１５ｂは太陽ギヤ１５ｄと外接噛合し、前記リングギヤ１５ｃと内接噛合し、プラネタリキャリア１５ａ１の回転を増速し、太陽ギヤ軸１５ｄ１を増速回転する。
【００２３】
プラネタリキャリア１５ａ１〜太陽ギヤ１５ｄから構成される遊星歯車機構１５は、図１に示すように、前記駆動部材１０のボス部１０ａとハンドホイールカバー１７の側面間に配置されている。太陽ギヤ１５ｄ、太陽ギヤ１５ｄ１の中心には、駆動軸５を挿通可能とする中心孔１５ｄ２が設けられている。
【００２４】
１４は磁気クラッチで、太陽ギヤ軸１５ｄ１に中空入力軸１４ａで連結され、中空入力軸１４ａの外周には軟磁性体からなる内側継鉄１４ｂを備え、内側継鉄１４ｂの外周には永久磁石１４ｄと永久磁石１４ｄによって励磁される外側継鉄１４ｃが設けられており、両者間に働く磁気吸引力によって伝達可能なトルクを内側継鉄１４ｂと外側継鉄１４ｃ間で伝達する構成となっている。中空入力軸１４ａは出力伝達部材１３のボス部１３ａと略同一の長さを有し、ボス部１３ａの外周に回転軸方向で重なるように配置され、軸受け１４ａ１によってボス部１３ａに対し回転及び軸方向スライド可能に軸受けされている。
【００２５】
外側継鉄１４ｃは、永久磁石１４ｄとともに出力伝達部材１３に固着され、出力伝達部材１３はその出力伝達部材ボス部１３ａ内周のスプライン１３ａ１で駆動部材１０のボス部１０ａ外周のスプライン１０ｃに軸方向にスライド可能に連結され、内側継鉄１４ｂと外側継鉄１４ｃは駆動部材１０の中空軸状のボス部１０ａの外周で回動可能に軸承されている。
【００２６】
外側継鉄１４ｃと内側継鉄１４ｂ間で磁力によって伝達可能なトルクを高めるために、永久磁石１４ｄは、ドーナツ円盤状で一方の側面がＮ極、他方の側面がＳ極に磁化されており、この永久磁石１４ｄを一対の外側継鉄１４ｃ、１４ｃで狭持するとともに、一対の外側継鉄１４ｃ、１４ｃの内周に対向させて一対の内側継鉄１４ｂ、１４ｂが配置され、さらに、外側継鉄１４ｃと内側継鉄１４ｂの対向する内外周面には、それぞれの歯先が対向するように複数の歯先が列設された歯形形状部１４ｃ１、１４ｂ１が設けられている。
【００２７】
１４ｂ２は歯形形状部１４ｂ１の側面で磁気クラッチ１４のボス部１４ａに外挿されたドーナツ円板状の側部磁性体、１４ｂ３は側部磁性体の小径部である。
【００２８】
１４ｅは強磁性体からなる咬合クラッチを構成するクラッチ突起である。クラッチ突起１４ｅは出力部材１３から高トルク入力部材１２側に向けて突出して設けられ、高負荷回転時に前記高トルク入力部１２に設けた係合凹部１２ａに係合し、クラッチ保持磁性体１２ｂに吸着する。
【００２９】
磁気クラッチ１４は図１に示すように、中空入力部材１１の中空部と中空入力部材１１の１側に設けた遊星歯車機構１５のキャリア１５ａ１と他側に設けた高トルク入力部材１２で囲まれた空間内で駆動部材１０のボス部１０ａの外周に環装されている。
【００３０】
１８は回転トルク入力手段であるハンドホイールで、中空入力部材１１及び高トルク入力部材１２に連結手段で固設されている。また、ハンドホイール１８は、高トルク入力部材１２と共に駆動部材１０のボス部１０ａに軸受け１２ｅによって回転可能に軸受けされ、かつ中空入力軸１１とプラネタリキャリア１５ａ１を介して軸受け１５ａ３によって太陽ギヤ軸１５ｄ１の外周に回転可能に軸受けされている。太陽ギヤ軸１５ｄ１は、幅広の軸受け１４ａ１によって出力伝達部材１３の中空軸状のボス部１３ａの外周に軸受けされた中空入力軸１４ａに軸方向に延長するように固着され、磁気クラッチ１４の出力伝達部材１３のボス部１３ａは駆動部材１０の中空軸状のボス部１０ａにスプライン１０ｃ、１３ａ１でスライド可能に嵌合されている。駆動部材１０はボス部１０ａで駆動軸５に雄ねじ５ｂ雌ねじ１０ｂで螺合され、駆動軸５はその先端を軸受け１６ａ、１７ｂによってそれぞれフレーム２に固着されたカバーフレーム１６、１７に軸受けされている。したがって、ハンドホイール１８、磁気クラッチ１４、出力伝達部材１３は、駆動軸５に各軸受け部を介して軸受けされ、駆動軸５と同心で回転する。
【００３１】
次に、本発明の磁気クラッチ機構の切換動作について説明する。
【００３２】
荷を吊っていないか、吊り上げる荷が軽く、ハンドホイール１８を回動操作する負荷が軽い低負荷回転時には、図４（ａ）（ｂ）に示すように、内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１と出力伝達部材１３に固設された外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１が対向した状態にあり、永久磁石１４ｄで励磁された外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂに設けた歯形形状部１４ｂ１は両者の歯形形状部の歯先間のギャップを介して、磁気回路を形成し、両回転手段間に強い磁気吸引力が発生する。
【００３３】
この状態においては、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力は、外側継鉄１４ｃと側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３の磁力による吸引力の回転中心線方向と釣合い状態にあり、内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１と外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１は、図４（ａ）に示す状態を維持し、内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１から外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１にトルクを伝達し、外側継鉄１４ｃを定められた増速比で増速された太陽ギヤ軸１５ｄ１と同速で回転する。
【００３４】
次に、重い荷重を吊り上げて負荷トルクが増大し、負荷トルクが内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１と外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１の磁気吸引力を越えると、内側継鉄１４ｂと外側継鉄１４は相対回転し、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１の歯形形状部の歯先間に形成されていた磁気回路が側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３を流れる磁気回路に変位するため、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力は減少する。一方、外側継鉄１４ｃと側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力は増加する。この外側継鉄１４ｃと側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力が外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力より増加することにより、外側継鉄１４ｃは回転中心線方向にスライドし、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１の相対位置が変位して、図５（ａ）に示すように、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３間で磁気回路を形成し、同時に外側継鉄１４ｃとともにスライドするクラッチ突起１４ｅはハンドホイル１８と同速で回転する高トルク入力部材１２の係合凹部１２ａに係合し、クラッチ保持磁性体１２ｂに吸着して高負荷伝達モードに切換えられる。
【００３５】
次に、荷を降ろして負荷が所定値以下に減少すると、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１が磁力によって向き合い、外側継鉄１４ｃと側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３間に形成されていた磁気回路が内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１を流れる磁気回路に切り替わるので、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力が増加し、外側継鉄１４ｃと側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力は減少し、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂの歯形形状部１４ｂ１の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力が前記外側継鉄１４ｃと側部磁性体１４ｂ２、１４ｂ３の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力を上回るため、戻しのスラスト力が発生し、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１は内側継鉄１４ｂの歯形形状継鉄１４ｂ１と対向する位置にスライドし、低負荷伝達モードとなる。
【００３６】
負荷によって作動するメカニカルブレーキを有する巻上機において、荷を吊った状態でハンドホイール１８の巻上操作を中止すると、吊荷の負荷はメカニカルブレーキの逆転防止用爪車７によって保持されるので、内側継鉄１４ｂと外側継鉄１４ｃ間に働く負荷は消滅する。その状態となった時に、荷を降ろした後の低負荷状態と同じように咬み合いクラッチの咬み合いが解除されると、ハンドホイール１８の巻上操作を再開するたびに、磁気クラッチ１４と咬み合いクラッチとで低負荷状態（低負荷伝達モード）から高負荷状態（高負荷伝達モード）への切り替え動作が発生するが、本実施の形態では、巻き上げ動作で一旦高負荷伝達モードに切り替わると、クラッチ突起１４ｅをクラッチ保持磁性体１２ｂが吸着し、咬み合いクラッチが戻らないような構成となっているので、前記した切り替え動作によるショックの発生を防止する。
【００３７】
荷を巻き上げ操作後に巻き下げ操作（ハンドホイール１８の逆転操作）をすると、クラッチ突起１４ｅは正転時トルク伝達側面１２ａ１から離反し正転時離脱用傾斜面１２ｃ１を乗り越えて逆転時トルク伝達側面１２ａ２側に移動し当接し、逆転方向の高負荷トルクを伝達して荷を巻降ろす。
【００３８】
逆転時トルク伝達側面１２ａ２と離脱用突起１２ｃ間にはクラッチ保持磁性体１２ｂを配置していないので、荷を巻降ろして無負荷状態になったら咬み合いクラッチと磁気クラッチは自動的に低負荷伝達モードに戻り、高速で巻き下げ、巻き上げが可能となる。
【００３９】
荷を吊っていないか、吊り上げる荷が軽く、ハンドホイール１８を回動する負荷が軽い低負荷回転時に、クラッチ突起１４ｅがクラッチ保持磁性体１２ｂに吸着されている時には、ハンドホイール１８を逆転方向に回動させて高トルク入力部材１２を逆転させることで、図８に示すように、クラッチ突起１４ｅを高トルク入力部材１２に設けた係合凹部１２ａの正転時トルク伝達側面１２ａ１から逆転時トルク伝達側面側１２ａ２側に移動させ、この移動動作時に、クラッチ突起１４ｅはクラッチ離脱用突起５の正転離脱用傾斜面１２ｃ１に当接し、傾斜面でガイドされクラッチ保持磁性体１２ｂから離脱させ、外側継鉄１４ｃは内側継鉄１４ｂの歯形形状継鉄１４ｂ１と対向する位置にスライドし、低負荷伝達モードに切り換わる。
【００４０】
本実施の形態によると、磁気クラッチ１４に付加される負荷により、外側継鉄１４ｃの歯形形状部１４ｃ１と内側継鉄１４ｂに設けた歯形形状継鉄１４ｂ１との相対回転で発生するスラスト力を利用して、外側継鉄１４ｃをスライドすることで、外側継鉄１４ｃに固着した出力伝達部材１３と高トルク入力部材１２に設けられた咬合クラッチの切換えを行う構成としているので、従来装置において必要としていた別体としてのスラスト変換機構を設ける必要がないため、部品点数が少なく、構造が簡単で、小型・軽量化が可能となり、製品コストを大幅に削減することができ、また、高負荷時には、外側継鉄１４ｃと内側継鉄１４ｂの相対回転により発生するスラスト力により、外側継鉄１４ｃに設けたクラッチ突起１４ｅを高トルク入力部材１２に係合する咬合クラッチの構成としているので、高負荷時においても、動力伝達を正確に行うがことができ、かつクラッチの切換えをハイレスポンスに行うことができる。
【００４１】
さらに、高トルク入力部材１２のトルク伝達用係合部１２ａにクラッチ保持磁性体１２ｂを設けたので、出力伝達部材１３が内側継鉄１４ｂから高トルク入力部材１２に切換える動作時、クラッチ突起１４ｅがクラッチ保持磁性体１２ｂに吸引されるため、クラッチ突起１４ｅによる切換え動作を迅速かつ確実に行うことができ、また、高負荷伝達モードにおける巻上操作時、クラッチ突起１４ｅは常時クラッチ保持磁性体１２ｂに吸着されているため、クラッチ戻りの発生を防止することができる。
【００４２】
また、トルク伝達用係合部１２ａの正転時トルク伝達側面１２ａ１と逆転時トルク伝達側面１２ａ２の中間部に、クラッチ離脱用突起１２ｃを設けたので、前記出力回転手段１３が高トルク入力部材１２から磁気クラッチ１４の内側継鉄１４ｂに切換える動作時、高トルク入力部材１２を逆転させることで、クラッチ突起１４ｅを正転時トルク伝達側面１２ａ１から逆転時トルク伝達側面１２ａ２側に移動させ、この移動動作時に、クラッチ突起１４ｅは前記クラッチ離脱用傾斜面１２ｃ１に当接し、クラッチ突起１４ｅをクラッチ保持磁性体１２ｂから離脱させるので、出力回転手段１３を高トルク入力部材１２から低トルク入力手段である磁気クラッチ１４の内側継鉄１４ｂに切換え、円滑に低負荷モードに切換えることができる。
【００４３】
以上の通り本発明によると、
ハンドホイール１８をメカニカルブレーキの出力伝達手段６と連結され回動される駆動部材１０で軸承し、
磁気クラッチ１４を増速機構１５とハンドホイール１８間に配置し、
ハンドホイール１８と増速機構１５とをトルク伝達可能に、かつ磁気クラッチ１４の外周を覆うように連結する中空入力部材１１を有し、
出力伝達手段６を駆動部材１０のボス部１０ａに該ボス部に対しトルク伝達可能に環装した構成としたことで、従来装置においては、入力回転部材の外周を外周フレームに設けた軸受で軸支する構成を必要としたため大径ベアリングを要していたが、本発明では、ハンドホイール１８と出力伝達部材１３をメカニカルブレーキの駆動部材１０で軸承したので、大径のベアリングを必要とせず小型化が可能となった。また、磁気クラッチ１４を非磁性体の中空入力部材１１の内周壁と増速機構で包囲したので、磁気クラッチ内への粉塵等の侵入を防止できる。
【００４４】
また、増速機構を遊星歯車機構１５とすることで、装置を薄く、また、プラネタリキャリア１５ａと太陽ギヤ１５ｄは同じ回転中心で回動するので、ハンドホイール１８を駆動部材１０と遊星歯車機構のプラネタリキャリア１５ａで回転可能に軸承でき、ハンドホイール１８を堅牢に軸承でき装置の小型化を可能とした。
【００４５】
また、駆動軸５で遊星歯車機構１５と磁気クラッチ１４とハンドホイール１８を軸承したので、良好に軸受けでき、かつ装置全体の構成をシンプルにでき小型化、低コスト化が可能で、かつハンドホイールとロードチェーンのオフセット量を小さくすることができ、操作時における振れの発生を防止することができる巻上機を供給することができる。
【符号の説明】
【００４６】
３：ロードシーブ
４：減速歯車機構
５：駆動軸
５ａ：ピニオン
５ｂ：多条の雄ねじ
６：ブレーキ受動部材
６ａ：ボス部
７：爪車
７ａ：歯部
７ａ１：第１傾斜部
７ａ２：第２傾斜部
８：爪
８ａ：爪軸
９：摩擦板
１０：駆動部材
１０ａ：ボス部
１０ｂ：多条の雌ねじ
１０ｃ：スプライン
１１：中空入力部材
１２：高トルク入力部材
１２ａ：係合凹部
１２ｂ：クラッチ保持磁性体
１２ｃ：クラッチ離脱用突起
１２ｅ：軸受け
１３：出力伝達部材
１３ａ：出力伝達部材ボス部
１３ａ１：スプライン
１４：磁気クラッチ
１４ａ：中空入力軸
１４ｂ：内側継鉄
１４ｂ１：歯形形状部
１４ｃ：外側継鉄
１４ｃ１：歯形形状部
１４ｄ：永久磁石
１４ｅ：クラッチ突起
１５：遊星歯車機構
１５ａ１：キャリア１
１５ａ２：キャリア２
１５ｂ２：軸受け
１５ｃ：リングギヤ
１６：カバーフレーム
１６ａ：駆動軸軸受け
１７：カバーフレーム
１７ｂ：駆動軸軸受け
１８：ハンドホイール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームに軸支されたロードシーブの一側にロードシーブを駆動する減速機構と他の側面に前記ロードシーブに掛かる負荷でブレーキ力が作用するメカニカルブレーキとを有し、
前記減速機構と前記メカニカルブレーキとを連結する駆動軸と、前記メカニカルブレーキを介してロードシーブを回動操作するハンドホイールと、
前記ハンドホイールに連結され高負荷を伝達する高トルク入力部材と、前記ハンドホイールに増速機構を介して連結され低負荷を永久磁石の磁力によって伝達する磁気クラッチと、
負荷の大きさに応じて前記高トルク入力部材または前記磁気クラッチを介して前記増速機構のいずれか一方と選択的に連結され、前記メカニカルブレーキにハンドホイールの回動操作力を伝達する出力伝達手段とを有する負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機であって、
前記ハンドホイールを前記メカニカルブレーキの前記出力伝達手段と連結され回動される駆動部材で軸承し、
前記磁気クラッチを前記増速機構と前記ハンドホイール間に配置し、
前記磁気クラッチの外周を覆うように設けた中空入力部材で前記ハンドホイールと前記増速機構とをトルク伝達可能に連結し、
前記出力伝達手段を前記駆動部材のボス部に該ボス部に対しトルク伝達可能に環装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】
前記増速機構は遊星歯車機構であって、前記中空入力部材を前記遊星歯車機構のプラネタリキャリアに連結し、前記磁気クラッチを前記遊星歯車機構の太陽ギヤに連結し、前記遊星歯車機構のリングギヤを前記フレームに対し固定し、かつハンドホイールをカバーするカバーフレームを有することを特徴とする請求項１記載の巻上機。
【請求項３】
前記駆動軸は前記太陽ギヤに設けられた中心孔を貫通し先端を前記カバーフレームに設けられた軸受けで軸支することを特徴とする請求項２記載の巻上機。
【請求項１】
フレームに軸支されたロードシーブの一側にロードシーブを駆動する減速機構と他の側面に前記ロードシーブに掛かる負荷でブレーキ力が作用するメカニカルブレーキとを有し、
前記減速機構と前記メカニカルブレーキとを連結する駆動軸と、前記メカニカルブレーキを介してロードシーブを回動操作するハンドホイールと、
前記ハンドホイールに連結され高負荷を伝達する高トルク入力部材と、前記ハンドホイールに増速機構を介して連結され低負荷を永久磁石の磁力によって伝達する磁気クラッチと、
負荷の大きさに応じて前記高トルク入力部材または前記磁気クラッチを介して前記増速機構のいずれか一方と選択的に連結され、前記メカニカルブレーキにハンドホイールの回動操作力を伝達する出力伝達手段とを有する負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機であって、
前記ハンドホイールを前記メカニカルブレーキの前記出力伝達手段と連結され回動される駆動部材で軸承し、
前記磁気クラッチを前記増速機構と前記ハンドホイール間に配置し、
前記磁気クラッチの外周を覆うように設けた中空入力部材で前記ハンドホイールと前記増速機構とをトルク伝達可能に連結し、
前記出力伝達手段を前記駆動部材のボス部に該ボス部に対しトルク伝達可能に環装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】
前記増速機構は遊星歯車機構であって、前記中空入力部材を前記遊星歯車機構のプラネタリキャリアに連結し、前記磁気クラッチを前記遊星歯車機構の太陽ギヤに連結し、前記遊星歯車機構のリングギヤを前記フレームに対し固定し、かつハンドホイールをカバーするカバーフレームを有することを特徴とする請求項１記載の巻上機。
【請求項３】
前記駆動軸は前記太陽ギヤに設けられた中心孔を貫通し先端を前記カバーフレームに設けられた軸受けで軸支することを特徴とする請求項２記載の巻上機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−５６７３３（Ｐ２０１２−５６７３３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０２７５６（Ｐ２０１０−２０２７５６）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００１２９３６７）株式会社キトー (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００１２９３６７）株式会社キトー (101)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]