JP2010116957A - 負荷感応型自動変速装置と負荷感応型自動変速機を内蔵した巻上機 - Google Patents

Abstract

【課題】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、定格以上の荷重を巻上げる場合には、低速側回転部材と出力回転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提供する。
【解決手段】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１９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回転部材３０、３２を備え、前記低速側入力回転部材は出力回転部材と機械的に係合する係合部１７ａを有し、前記係合部１７ａは、前記出力回転部材の中間磁性体１９が低速側入力回転部材の外側磁性体１５と対向し磁気的に係合した後に、出力回転部材と係合することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、負荷感応型自動変速装置と負荷感応型自動変速機を内蔵した巻上機に関するもので、詳しくは、高負荷低速回転時における駆動力伝達を円滑に行うとともに、高負荷低速回転切替え時における騒音、衝撃の少ない負荷感応型自動変速機と前記負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機に関する。

手動チェーンブロックは、ロードチェーンの吊上げる最大荷重および作業者がハンドチェーンに加えることができる最大手引き力に基づき、減速比が決定されており、無負荷時にハンドチェーンを引いても、上記の減速比でロードチェーンが作動するため、極めて作業効率が悪いという課題を有していた。

この課題を解決するため、巻上機のハンドチェーン（入力側）とロードチェーン（出力側）の間に変速装置を内蔵し、無負荷時にロードチェーンの巻取り速度を高速にするようにした巻上機が開発されている。

上記変速装置を内蔵した巻上機は、ハンドホイールからの回転トルクを１対１の回転比で駆動軸に伝達する第１クラッチ手段と、巻取り速度を高速とする増速変速装置に伝達する第２クラッチ手段と、前記、第１クラッチ手段と、第２クラッチ手段とを係脱するための伝達プレートとを備え、ロードシーブに負荷が掛かる場合にハンドホイールを回転すると、第１クラッチ手段が係合し、第２クラッチ手段を解放する方向に前記伝達プレートが移動し、巻取り速度を高速から低速に切り替え、無負荷時には第２クラッチが係合し、巻取り速度を高速にする自動変速装置を備えたものである。〔特許文献１〕
上記した特許文献１に記載された巻上機の自動変速装置は、ハンドホイールからの回転トルクを１対１の回転比で駆動軸に伝達する第１クラッチ手段と、増速変速装置に伝達する第２クラッチ手段と、第１、第２クラッチ手段の切換えを行う伝達プレートを備え、切換え時には伝達プレートをスライドさせ、機械的にクラッチ手段を切換えるようにしたものである。
特開2001-146391号公報

上記特許文献１に記載された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であるが、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。

本発明は上記課題を解決するもので、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、定格以上の荷重を巻上げる場合には、低速側回転部材と出力回転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提供し、さらに、巻上機の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して、巻上機本体のバランスを改善し、操作時の振れを抑制できる小型・軽量化が可能な負荷感応型自動変速機を内蔵した巻上機を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するため、外部負荷の大きさに応じて低負荷伝達位置と高負荷伝達位置間で変位する出力回転手段を備えたクラッチ装置であって、
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回転部材を備え、
前記低速側入力回転部材は出力回転部材と機械的に係合する係合部を有し、
前記係合部は、前記出力回転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、出力回転部材と係合することを特徴とする。

また、前記低速側入力回転部材は、外側磁性体の側面に固接された低速伝達円板と、
前記出力回転部材が低速側入力回転部材と磁気的に係合する位置に変位する動作に連動し、
出力回転部材に押動されて前期外側磁性体から離間し、前記中間磁性体が外側磁性体と磁気的に係合した後に、外側磁性体と磁気的に係合するために中間磁性体に備えられた磁石に吸引されて、出力回転部材と機械的に係合するトルク伝達円板を有し、
出力回転部材は、低速側入力回転部材の前記トルク伝達円板と係合する凸部を有すると共に、中間磁性体に前記外側磁性体と前記内側磁性体のいずれか一方と磁気的に係合可能な外側及び内側連結部を有することを特徴とする。

また、前記低速側入力回転部材は、外側磁性体の側面に設けられ、トルク伝達円板と嵌合する嵌合凸部を有する低速伝達円板と、
前記低速円板の凸部と嵌合する溝部を有する磁性体からなるトルク伝達円板を有し、
中間磁性体の外側連結部が外側磁性体に対向後に、出力回転部材の凸部がトルク伝達円板の溝部側面と係合することを特徴とする。

また、巻上機のハンドホイールとメカニカルブレーキの駆動部材間に負荷感応型自動変速機を内蔵した巻上機であって、
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回転部材を備え、
前記低速側入力回転部材は出力回転部材と機械的に係合する係合部を有し、
前記係合部は、前記出力回転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、出力回転部材と係合することを特徴とする。

また、前記低速側入力回転部材は、ハンドホイールに連結された外側磁性体と、外側磁性体の側面に固接された低速伝達円板と、
前記出力回転部材が低速側入力回転部材と磁気的に係合する位置に変位する動作に連動し、出力回転部材に押動されて前期外側磁性体から離間し、前記中間磁性体が外側磁性体と磁気的に係合した後に、外側磁性体と磁気的に係合するために中間磁性体に備えられた磁石に吸引されて、出力回転手段と機械的に係合するトルク伝達円板を有し、
出力回転部材は、低速側入力回転部材の前記トルク伝達円板と係合する凸部を有すると共に、中間磁性体に前記外側磁性体と前記内側磁性体のいずれか一方と磁気的に係合可能な外側及び内側連結部を有することを特徴とする。

また、前記低速側入力回転部材は、外側磁性体の側面に設けられ、トルク伝達円板と嵌合する嵌合凸部を有する低速伝達円板と、
前記低速円板の凸部と嵌合する溝部を有する磁性体からなるトルク伝達円板からなり、
中間磁性体の外側連結部が外側磁性体に対向後に、出力回転部材の凸部がトルク伝達円板の溝部側面と係合することを特徴とする。

また、外側磁性体をハンドホイールに連結された入力管の端面に設け、前期入力管を巻上機に固接された外周フレームの内周に回転自在に軸支し、出力伝達手段を入力管の内周に回転自在に軸支し、入力管及び出力伝達出段の回転中心を巻上機の駆動軸と同一軸線上に設けたことを特徴とする。

さらに、前記回転増速装置は遊星歯車機構であって、前記ハンドホイルは前記遊星歯車機構のプラネタリキャリアを介して低速側入力回転部材に連結されていることを特徴とする。

本発明の負荷感応型自動変速装置と前記負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機は、動力伝達の切替えを磁気を用いた非接触回転スラスト変換機構によって実現するので、変速機内部の機械的接触は歯車と低速側回転部材と出力回転部材間に設けた係合手段に限定されるため、スムーズな切替え操作が可能となり、また、作業者は荷重の状態が変化する度に煩雑な変速操作を行う必要はなくなる。

また、出力回転部材と低速側入力回転部材との間に機械的係合手段が設けられており、低速側入力回転部材の係合部は、出力回転部材が高負荷低速回転位置に変位する動作に連動し、外側磁性体から離間する方向に変位し、中間磁性体が外側磁性体と磁気的に係合した後に出力回転部材が低速側入力回転部材に対向した後に、出力回転部材と低速側入力回転部材の係合部が係合し、出力回転部材と低速側入力回転部材との間でトルクを伝達させるので、大きなトルクでも確実に伝達することができる。

また、入力側の外側磁性体と出力側の中間磁性体が対向する動作に先行して出力回転部材と低速側入力回転部材の係合部が係合すると噛み合時に衝撃、騒音が発生するが、本発明によると、係合部は中間磁性体が外側磁性体と対向後に係合するので、クラッチ切換え時における機械的接触が少なく、かつ衝撃、騒音の発生を確実に減少することができる。しかも、磁力を増大化させることもなく、装置全体の大型化を招来する虞れもない。従って、装置全体の大型化を招来する虞れがなく、良好にトルクの伝達を行うことができるという効果を奏する。

また、動力入力手段であるハンドホイールから磁気式負荷感応型変速機に伝達する伝達手段を入力管とし、入力管内に磁気式負荷感応型変速機を内蔵するようにしたので、入力手段と磁気式負荷感応型変速機の出力手段を磁気式負荷感応型変速機の軸方向において、同一方向に配置することが可能となり、巻き上げ機の本体フレームの側面直近に配置することができ、巻上機全体を小形化でき、かつ、ハンドホイールに巻き掛けたチェーンを操作しても、本体の振れ量を抑えることができて、操作性を向上できるという効果を有する。

以下、本発明の負荷感応型自動変速装置を備えた巻上機の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の巻上機の側面断面図、図２は負荷感応型自動変速装置の側面断面図、図３は自動変速装置の拡大概要因、図４は中間磁性体、外側コ字状磁性体、低速伝達円板及びトルク伝達円板を示す概要図、図５（ａ）〜（ｄ）は低速側入力回転部材、高速側入力回転部材と出力回転部材の切換え動作を示す説明図、図６は低負荷高速回転時の負荷感応型自動変速装置の正面断面図、図７は高負荷低速回転時の負荷感応型自動変速装置の正面断面図、図８（ａ）はスラスト変換機構の構成説明図、（ｂ）は円周方向断面図、図９（ａ）は磁気クラッチ機構の構成説明図、（ｂ）は円周方向断面図、図１０は本発明の他の実施の形態の巻上機の側面断面図、図１１は他の実施の形態の自動変速装置の拡大概要図、である。
〔実施の形態１〕
図１〜図９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の実施の形態について説明する。
図において、１はロードシーブ及び減速ギヤ用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ロードシーブ、２ａはロードシーブ２の中空軸に軸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はリンクチェーンが掛架されるハンドホイールで、外周フレーム２５に回転自在に軸支されている。５は駆動軸３に回転不能に軸着された受圧部材で、ボス部５ａには一対のブレーキ板７ａ、７ｂと、ブレーキ板７ａ、７ｂに挟装される逆転防止用爪車８が回転可能に外装されている。６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）と同軸に軸着された減速ギヤ（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。９は雌ネジ９ａを有し、前記駆動軸３の雄ねじ３ｂに螺合する駆動部材で、正転することでブレーキ板７ａ、７ｂ及び逆転防止用爪車８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８との係合を解放し逆転（巻き下げ）を可能にするようにメカニカルブレーキを構成している。

１０はクラッチ板、１０ａは後記する出力円板３０とクラッチ板１０を連結する連結孔、１１ａ、１１ｂはクラッチ板１０の両側を挾装する摩擦板、１２はクラッチ押え、１３ａは押圧バネ、１３ｂはトルク設定用ナットで、これらクラッチ板１０〜トルク設定用ナット１３ｂでフリクションクラッチ手段を構成し、駆動部材９と後記する変速装置間に動力伝達可能に介装されている。

前記フリクションクラッチ手段を設けることで、吊り上げ加重が超過しても、フリクションクラッチが滑り、自動変速機に所定のトルク以上の負荷が掛かるのを防ぎ、変速装置の故障の発生を防止することができる。フリクションクラッチのトルク値はトルク設定用ナット１３ｂで押圧バネ１３ａのバネ力を所定値に調整することで適宜設定される。

本実施の形態では、後記する変速装置の出力円板３０と駆動部材９間に前記したフリクションクラッチ手段を設けたが、出力円板３０を駆動部材に直接連結することも可能である。

以下、本発明の負荷感応型自動変速装置について説明する。
１４はハンドホイール４に連結され、後記する外周フレーム２５に回転自在に外周を軸支される中空の入力軸である入力管、１５は外周フレーム２５に軸受け３７ｅを介して内接し、外周を軸支され、入力管１４の端面で円周方向内側に開口し、低速伝達円板１６を介して後記するプラネタリーキャリア２２を回転する断面コ字型の磁性体からなる外側コ字状磁性体で、後記する中間磁性体１９の外側歯部１９ａ（外側連結部）と対向する歯部１５ａを有する。

１６は外側コ字状磁性体１５の一側に固装された低速伝達円板で、プラネタリーキャリア２２の外周に一体的に固着され、プラネタリーキャリア２２と入力管１４は一体的に回転する。１６ａは低速伝達円板１６の前面から前方に向けて突出し、トルク伝達円板１７の嵌合孔１７ａに嵌合する嵌合凸部、１６ｂは前記凸部間に形成された空隙、１７は低速伝達円板１６の嵌合凸部１６ａが嵌合する嵌合孔１７ａを有するトルク伝達円板で、常時は後記する中間磁性体１９に設けた磁石２１により吸引され、低速伝達円板１６と接合しており、中間磁性体１９が外側コ字状磁性体１５側に変位する動作に連動し、外側コ字状磁性体１５及び低速伝達円板１６から離間し、中間磁性体１９が外側コ字状磁性体１５に対向後に、中間磁性体１９の凸部と前記トルク伝達円板１７の嵌合孔１７ａ側面が係合することで、入力管１４の回転を出力回転部材に伝達するトルク伝達円板である。

外側コ字状磁性体１５、低速伝達円板１６、トルク伝達円板１７で低速側入力回転部材を構成する。

１９は後記する出力管３２の端部に設けられ、外側コ字状磁性体１５と対向する断面コ字型の外側歯１９ａ（外側連結部）と後記する内側コ字状磁性体２８の歯部と対向する内側歯１９ｂ（内側連結部）を備えた中間磁性体で、中間磁性体１９の端面には、トルク伝達円板１７の嵌合孔１７ａに挿入され係合する凸部２０が設けられている。

中間磁性体１９、凸部２０及び磁石２１で出力回転部材を構成する。

トルク伝達円板１７は後記する中間磁性体１９が外側コ字状磁性体１５に対向する位置に変位する時に、中間磁性体１９に設けた凸部２０がトルク伝達円板１７の背面を押圧することで、外側コ字状磁性体１５及び低速伝達円板１６から離間する方向にスライドする。低速伝達円板１６の嵌合凸部の長さは、中間磁性体１９が外側コ字状磁性体に対向する位置に変位する時に、トルク伝達円板１７が低速伝達円板１６からの離脱を防止しないように、中間磁性体１９の変位長と同等か僅か長く設定されている。
中間磁性体１９は図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、外側コ字状磁性体１５と内側コ字状磁性体２８のいずれか一方と対向可能となっており、中間磁性体１９が軸線方向右側に1/2ピッチ移動すると、外側コ字状磁性体１５と対向し、軸線方向左側に1/2ピッチ移動すると、内側コ字状磁性体２８と対向するように構成されている。２１は中間磁性体間に設けられた磁性体連結用磁石で、一対の中間磁性体の一方がＮ極で他方がＳ極になるように配置され、外側コ字状磁性体１５及び内側コ字状磁性体２８のいずれか一方に対向可能に配置されている。中間磁性体１９の外側歯１９ａと内側歯１９ｂの歯部は前記磁石２１より外側、内側にそれぞれ突出していて、外側コ字状磁性体１５と内側コ字状磁性体２８の歯部１５ａ、２８ａと歯数が同じで、等間隔で配置されている。

２２は低速伝達円板１６に一体的に固着連結されたプラネタリーキヤリア、２３はプラネタリーキャリア２２に連結軸１８で軸着された遊星ギヤ、２４は前記連結軸１８の一端を軸支する他方のプラネタリーキヤリアである。遊星ギヤ２３は後記する太陽ギヤ軸２９に設けた太陽ギヤ２９ａに噛合し、軸芯が太陽ギヤ２９ａの周りを回転し、後記するアウターギヤ支持フレーム２７に設けたアウターギヤ２６と内接噛合するように構成されている。２５はフランジ２５ａが巻上機本体に固設され、一端にアウターギヤ支持フレーム２７が固設される外周フレームで、外周フレーム２５の端部に固設されたアウターギヤ支持フレーム２７の開口部には遊星歯車装置を構成するアウターギヤ２６が設けられている。２９はプラネタリーキヤリア２４に設けられた軸受け３７ａ、プラネタリーキャリア２２の内周に設けられた軸受け３７ｃ及び後記する出力円板３０の内周に設けられた中空軸３１に設けられた軸受け３７ｄ、３７ｄで軸支された太陽ギヤ軸、２９ａは太陽ギヤ軸２９の先端部に設けた太陽ギヤである。太陽ギヤ２９ａは前記した通り遊星ギヤ２３と噛合し増速手段を構成する。２８は太陽ギヤ軸２９に該軸の軸芯と同芯円周上に等間隔で配置され、該軸２９と一体で回転するように固設された断面コ字型の磁性体からなる内側コ字状磁性体で、図に示すように、後記する中間磁性体１９の内側歯部１９ｂに対向する歯部２８ａと太陽ギヤ軸に固着する軸固着部２８ｂを有する。３０は連結手段３０ａでクラッチ板１０を介して駆動部材９と動力伝達可能に連結され、入力管１４の内周に設けた軸受け３７ｆで外周を軸支される出力伝達手段である出力円板、３１は出力円板３０から後記する高トルク伝達部材支持板３５側に延出する中空軸である。３２は前記した中空軸３１の外周に回転及びスライド可能に配置された出力管で、一端には負荷感応式位置切り替え手段を有する中間円板３３を備え、他端には中間磁性体１９が設けられ、中間円板内周に設けられた中空軸３３ａによって中空軸３１に嵌装されている。

３４は一端が出力円板３０に固設され、中間円板３３に設けたトルク伝達孔３３ａに嵌挿され、中間円板３３と出力円板３０を動力伝達可能に連結する高トルク伝達部材、３４ａは高トルク伝達部材２８の他端を固着する高トルク伝達部材支持板である。３５は中間円板３３に設けた磁石、３６ａは出力円板３０に設けた中間円板３３移動用磁石、３６ｂは中間円板３３移動用磁石の両側に配設され、中間円板３３に戻し力を与える磁石である。磁石３５と３６ａ、３６ｂは互いに対向して、位相及び極性を異にして配置されており、一定以上のトルクが前記した出力円板３０と中間円板３３間に加わると、出力円板３０と中間円板３３が相対的に所定角度回転変位し、出力円板３０の磁石３６ａの先端の部分が中間円板３３の磁石３５の先端部分に移動し、両磁石は同極が対向するため反発し、その反発力によって中間円板３３は軸線方向にスライドして移動する。従って、中間円板３３と出力円板３０間に所定のトルク以上の力が加わると、両円板の相対位置が移動し、そのトルクが低下すると原位置に復帰するように両者は磁石３５及び３６ａ、３６ｂを介して磁気的に結合されており、負荷感応式位置切り替え手段を構成している。

次に自動変速装置の低負荷高速回転・高負荷低速回転の切り替え動作について説明する。

図８に示すように、出力管３２の端部に設けた中間円板３３には永久磁石Ｍ１（３５）が設けられており、出力伝達手段である出力円板３０には中間円板３３移動用磁石ＭＯＡ（３６ａ）と、この中間円板移動用ＭＯＡ（３６ａ）の両側に、中間円板３３に戻し力を与える磁気バネ用磁石ＭＯＢ（３６ｂ）がそれぞれ配置されている。最初に負荷トルクが小さい場合は、中間円板３３に配置した磁石Ｍ１と出力円板３０に配置した磁石ＭＯＡの異極同士が対向して吸引する。このため中間円板３３を出力円板３０に近づける方向にスラストが発生し、中間円板３３は軸方向にスライドして太陽ギヤ２４で高速回転する内側コ字状磁性体２８側に接続し、変速機は、図５（ａ）に示す高速モードで動作する。この動作時、中間磁性体１９は内側コ字状磁性体２８と対向する位置にスライドし、中間磁性体１９に設けた磁石２１により、両磁性体は磁気結合し、中間磁性体１９の内歯２９ｂが内側コ字状磁性体２８の歯部２８ａと対向し磁気的に結合し、高速モードで動作する。この状態は中間円板３３と出力円板３０間に所定以上の軸線方向に移動する力が作用するまではこの位置を保持する。このとき、中間円板３３に設けた磁石Ｍ１（３５）のＳ極は、磁気バネ用磁石ＭＯＢ（３６ｂ）のＳ極に対向し、磁石Ｍ１のＮ極は磁気バネ用磁石ＭＯＢ'のＮ極に対向するため、中間円板移動用磁石ＭＯＡと吸引している状態におていは、磁石Ｍ１が両側から受ける反発力による磁気的バネ作用によって所定位置が保持される。

次に、負荷トルクが増大すると、中間円板３３と出力円板３０を結合する磁気的バネ要素に捩れ力が生じ、その力が前記磁気バネの保持力を超えると、両円板が相対回転する。その結果磁石の位置関係が変化し、中間円板３３の磁石Ｍ１が中間円板移動用磁石側ＭＯＡ側に移動し、両磁石の同極が対向するため、相互に反発し、中間円板３３に作用するスラスト方向が反転し、中間磁性体１９は入力管１０に設けられた外側コ字状磁性体１５と対向する位置に直線的にスライドし、変位する。

この変位動作時において、出力回転部材である中間磁性体１９が図５（ａ）の低負荷高速回転位置から、図５（ｂ）の外側コ字状磁性体１５側に移動すると、中間磁性体１９の端面に設けた凸部２０がトルク伝達円板１７の背面を押動し、さらに移動すると、図５（ｃ）に示すように、トルク伝達円板１７は磁石２１の吸着力に抗して、低速伝達円板１６の凸部１６ａに沿って外側コ字状磁性体１から離間する。外側コ字状磁性体１５の歯部１５ａと中間磁性体１９の外側歯１９ａが回転方向で一致した時に、凸部２０がトルク伝達円板１７の嵌合孔１７ａに嵌合可能で、ズレている時には、凸部２０がトルク伝達円板１７の背面に当接し押動するようになっている。次に、中間磁性体１９が外側コ字状磁性体１５に対向後僅か回転すると、トルク伝達円板１７の背面と中間磁性体１９の凸部２０との係合は解除され、トルク伝達円板１９は磁石２１により吸引され、トルク伝達円板１７は図５（ｄ）に示すように低速伝達円板１６と接合し、トルク伝達円板１７の嵌合孔１７ａの側面と中間磁性体１９に設けた凸部２０が係合し、低速側入力回転部材と出力回転部材はスムーズに機械的に結合する。

低速側入力回転部材と出力回転部材の機械的結合動作時に、低速入力部材の外側コ字状磁性体１５と出力回転部材の中間磁性体１９が対向する動作に先行して、出力回転部材と低速側入力回転部材の機械的係合部が係合すると、噛み合による衝撃、騒音が発生するが、本発明では、中間磁性体１９が外側コ字状磁性体１５に対向する動作に先行して、中間磁性体１９に設けた凸部２０が低速側回転部材のトルク伝達円板１７を離間する方向に押動し、中間磁性体１９と外側コ字状磁性体１５が対向後に、中間磁性体１９に設けた凸部２０がトルク伝達円板１７と係合するように構成したので、クラッチ切換え時の機械的接触を最小限にし、衝撃、騒音の発生を確実に減少することができる。

上記した通り、本実施の形態の負荷型自動変速装置は、低負荷高速回転時には、図５（ａ）に示すように、中間磁性体１９は内側コ字状磁性体２８に接続し、ハンドホイール４に連結する入力管１０の回転は、遊星ギヤ２３、遊星ギヤ２３と噛合する太陽歯車２４ａで増速され、太陽ギヤ軸２９を増速回転し、太陽ギヤ軸２９に固設された内側コ字状磁性体２８の歯２８ａと中間磁性体１９の内歯１９ｂが対向し磁気的に結合され、中間磁性体１９及び出力管３２が高速回転し、出力円板３０に設けた連結手段３０ａを介して巻上機の駆動部材９と連結するクラッチ板１０を高速回転する。

高負荷低速回転時には、図５（ｄ）に示すように、中間磁性体１９は入力管１０に設けた外側コ字状磁性体１５に接続し、外側コ字状磁性体１５の歯部１５ａと中間磁性体１９の外側歯１９ａが磁気的に係合し、出力管３２は入力管１０と同速で回転する。この動作時に、出力管３２に設けた中間円板３３と出力円板３０の磁気的連結以上の負荷が作用しても図７に示す通り高トルク伝達部材３４がトルク伝達孔３３ａの端部に当接するので、出力管３２の回転は高トルク伝達部材３４を介して出力円板３０を低速回転し、出力円板３０に設けた連結手段３０ａを介して巻上機の駆動部材９と連結するクラッチ板１０を低速回転する。

駆動部材９が高速または低速で回転すると、駆動部材９はブレーキ板７ａ、７ｂ、爪車８を受圧部材５に押圧し、受圧部材５を介して駆動軸３を回転し、駆動軸３の端部に設けたピニオンギヤ３ａと噛合する減速ギヤ６と噛合するロードギヤ２ａを介してロードシーブ２を回転する。
[実施の形態２]

以下、図１０、図１１を用いて本発明の負荷感応型自動変速装置を内蔵した巻上機の他の実施の形態について説明する。

実施の形態１と同一構成については同一符号を付し説明は省略する。

本実施の形態１においては、低速側入力回転部材は、ハンドホイール４に連結された入力管１４の端面に設けた外側磁性体１５と、外側磁性体１５の側面に固設された低速伝達円板１６と、低速伝達円板１６の凸部と嵌合する嵌合孔１７ａを有する磁性体からなり、中間磁性体１９の凸部と係合するトルク伝達円板１７から構成されている。また、プラネタリーキャリア２２は低速伝達円板１６との内周に一体的に固接され、遊星歯車２３を軸支する連結軸１８を有している。

本実施の形態では、図１０、１１に示すように、ハンドホイール４ａは変速装置を挾んで、ロードシーブ２の反対側に設けられ、ハンドホイール４ａにプラネタリーキャリア２２ａが固着されている。プラネタリーキャリア２２ａは外周フレーム２５にベアリング３７ｇで回動可能に軸支されており、また、プラネタリーキャリア２２ａは連結軸１８ａで
プラネタリーキャリア２２ｂと結合され、プラネタリーキャリア２２ｂの外周に固着された低速伝達円板１６と動力伝達可能に連結されている。

図１０、１１において、外側コ字状磁性体１５、低速伝達円板１６、凸部１６ａ、トルク伝達円板１７、嵌合孔１７ａ、中間磁性体１９、凸部２０、内側コ字状磁性体２８、太陽ギヤ軸２９、出力円板３０、出力管３２、中間円板３３及びその他の構成は実施の形態１と同一である。

図１１の２２ｃは、プラネタリーキャリア２２ａに固着された入力軸である。入力軸２２ｃに加えられた回転力はプラネタリーキャリア２２ａ、２２ｂを介して低速伝達円板１６及び外側コ字状磁性体１５に伝達され、遊星ギヤ２３、太陽歯車２９ａを介して増進されて内側コ字状磁性体２８に伝達される。

本実施の形態では、プラネタリーキャリア２２ａはハンドホイール４ａに連結され、ハンドホイール４ａの回転は、ハンドホイール４ａに固着されたプラネタリーキャリア２２ａを回転し、プラネタリーキャリア２２ａに連結軸１８で連結されたプラネタリーキャリア２２ｂとプラネタリーキャリア２２ｂの外周に固着された低速伝達円板１６を回転する。実施の形態１と同様に高負荷低速回転時には、中間磁性体１９は外側コ字状磁性体１５に接続し、ハンドホイール４ａに連結するプラネタリーキャリア２２ａの回転は、低速伝達円板１６、外側コ字状磁性体１５を介して、中間磁性体１９を低速回転し、出力円板３０に設けた連結手段３０ａを介して巻上機の駆動部材９と連結するクラッチ板１０を低速回転する。

また、実施の形態１と同様に、中間磁性体１９が外側コ字状磁性体１５に対向する動作に先行して、中間磁性体１９に設けた凸部２０が低速側回転部材のトルク伝達円板１７を押動し、中間磁性体１９と外側コ字状磁性体１５が対向後に、中間磁性体１９に設けた凸部２０がトルク伝達円板１７と係合するように構成したので、クラッチ切換え時の機械的接触を最小限にし、衝撃、騒音の発生を確実に減少することができる。

本発明の巻上機の側面断面図。 本発明の負荷感応型自動変速装置の側面断面図。 低速側入力回転部材、高速側回転部材及び出力回転部材の拡大概要因。 中間磁性体、外側コ字状磁性体、低速伝達円板及びトルク伝達円板を示す概要図。 （ａ）〜（ｄ）は低速側入力回転部材、高速側入力回転部材と出力回転部材の切換え動作を示す説明図。 低負荷高速回転時の負荷感応型自動変速装置の正面断面図。 高負荷低速回転時の負荷感応型自動変速装置の正面断面図。 （ａ）はスラスト変換機構の構成説明図、（ｂ）は断面図。 （ａ）は磁気クラッチ機構の構成説明図、（ｂ）は断面図。 本発明の他の形態の巻上機の側面図。 低速側入力回転部材、高速側回転部材及び出力回転部材の拡大概要図。

符号の説明

２ ロードシーブ
３ 駆動軸
４、４ａ ハンドホイール
５ 受圧部材
７ａ、７ｂ ブレーキ板
８ 爪車
９ 駆動部材
１４ 入力管
１５ 外側コ字状磁性体
１６ 低速伝達円板
１６ａ 凸部
１７ トルク伝達円板
１７ａ 嵌合孔
１９ 中間磁性体
２０ 凸部
２２、２２ａ、２２ｂ プラネタリーキヤリア
２５ 外周フレーム
２８ 内側コ字状磁性体
２９ 太陽ギヤ軸
３０ 出力円板
３１ 中空軸
３２ 出力管
３３ 中間円板
３４ 高トルク伝達部材

Claims (8)

1. 外部負荷の大きさに応じて低負荷伝達位置と高負荷伝達位置間で変位する出力回転手段を備えたクラッチ装置であって、
   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回転部材を備え、
   前記低速側入力回転部材は出力回転部材と機械的に係合する係合部を有し、
   前記係合部は、前記出力回転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、出力回転部材と係合することを特徴とする負荷感応型自動変速装置。
2. 前記低速側入力回転部材は、外側磁性体の側面に固接された低速伝達円板と、
   前記出力回転部材が低速側入力回転部材と磁気的に係合する位置に変位する動作に連動し、
   出力回転部材に押動されて前期外側磁性体から離間し、前記中間磁性体が外側磁性体と磁気的に係合した後に、外側磁性体と磁気的に係合するために中間磁性体に備えられた磁石に吸引されて、出力回転部材と機械的に係合するトルク伝達円板を有し、
   出力回転部材は、低速側入力回転部材の前記トルク伝達円板と係合する凸部を有すると共に、中間磁性体に前記外側磁性体と前記内側磁性体のいずれか一方と磁気的に係合可能な外側及び内側連結部を有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機。
3. 前記低速側入力回転部材は、外側磁性体の側面に設けられ、トルク伝達円板と嵌合する嵌合凸部を有する低速伝達円板と、
   前記低速円板の凸部と嵌合する溝部を有する磁性体からなるトルク伝達円板を有し、
   中間磁性体の外側連結部が外側磁性体に対向後に、出力回転部材の凸部がトルク伝達円板の溝部側面と係合することを特徴とする請求項2記載の負荷感応型自動変速機。
4. 巻上機のハンドホイールとメカニカルブレーキの駆動部材間に負荷感応型自動変速機を内蔵した巻上機であって、
   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回転部材を備え、
   前記低速側入力回転部材は出力回転部材と機械的に係合する係合部を有し、
   前記係合部は、前記出力回転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、出力回転部材と係合する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。
5. 前記低速側入力回転部材は、ハンドホイールに連結された外側磁性体と、外側磁性体の側面に固接された低速伝達円板と、
   前記出力回転部材が低速側入力回転部材と磁気的に係合する位置に変位する動作に連動し、
   出力回転部材に押動されて前期外側磁性体から離間し、前記中間磁性体が外側磁性体と磁気的に係合した後に、外側磁性体と磁気的に係合するために中間磁性体に備えられた磁石に吸引されて、出力回転手段と機械的に係合するトルク伝達円板を有し、
   出力回転部材は、低速側入力回転部材の前記トルク伝達円板と係合する凸部を有すると共に、中間磁性体に前記外側磁性体と前記内側磁性体のいずれか一方と磁気的に係合可能な外側及び内側連結部を有することを特徴とする請求項4記載の負荷感応型自動変速機を内蔵した巻上機。
6. 前記低速側入力回転部材は、外側磁性体の側面に設けられ、トルク伝達円板と嵌合する嵌合凸部を有する低速伝達円板と、
   前記低速円板の凸部と嵌合する溝部を有する磁性体からなるトルク伝達円板からなり、
   中間磁性体の外側連結部が外側磁性体に対向後に、出力回転部材の凸部がトルク伝達円板の溝部側面と係合することを特徴とする請求項5記載の負荷感応型自動変速機を内蔵した巻上機。
7. 外側磁性体をハンドホイールに連結された入力管の端面に設け、前期入力管を巻上機に固接された外周フレームの内周に回転自在に軸支し、出力伝達手段を入力管の内周に回転自在に軸支し、入力管及び出力伝達出段の回転中心を巻上機の駆動軸と同一軸線上に設けたことを特徴とする請求項４〜６いずれかに記載の負荷感応型自動変速機を内蔵した巻上機。
8. 前記回転増速装置は遊星歯車機構であって、前記ハンドホイルは前記遊星歯車機構のプラネタリキャリアを介して低速側入力回転部材に連結されていることを特徴とする請求項4記載の負荷感応型自動変速機を内蔵した巻上機。

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