JP5253082B2 - ロック機能付差動装置及びそれを介装した長尺物巻取装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、ホース等の長尺物を自動的に巻取る巻取装置等の巻取り機構に介装し、任意の位置でロックするとともに、例えば、巻取り駆動と巻取りドラムとの間で回転を増減速して伝達するロック機能付差動装置に関する。

従来より、例えば、上述例の巻取装置等のように、渦巻きバネ等の巻取り駆動によって自動的に巻取ることができる巻取り装置において、ホースを引き出す際の回転力を減速して渦巻きバネを付勢し、引き出したホースが勝手に巻取られないようにその位置でロックし、所定の動作をトリガーとして前記ロックが解除され、自動的に巻取られるためには、回転を増減速して伝達するとともに、ロックできるロック機能付きの差動装置が必要となる。

このようなロック機能付きの差動装置としては、例えば下記特許文献１に記載されているような差動装置が提案されている。しかし、特許文献１に記載の差動装置をロックする場合、差動する回転要素ごとにそれぞれ固定する必要があり、機構が複雑になるとともに、設置スペースが大きくなり、コンパクトな装置に介装することはできなかった。
特開２００８−１９６６９７号公報

そこで、この発明は、差動する回転要素ごとにそれぞれ固定する等の複雑な機構によらずとも、確実にロックするとともに、ロック解除状態では回転を増減速して伝達することのできるロック機能付差動装置を提供することを目的とする。

この発明は、軸芯を回転中心とする回転力を入力するとともに、前記軸芯方向に所定長さを有する回転軸と、前記回転軸の外周部に配置するとともに、前記軸芯を中心とし、回転が固定された回転固定体と、前記回転軸と同軸芯上に配置するとともに、前記回転力を、前記軸芯を回転中心として出力する回転出力体と、前記回転固定体を反力とし、前記回転軸からの前記回転力を前記回転出力体に伝達するとともに、前記回転軸の回転と前記回転出力体の回転とを差動させる差動手段と、該差動手段によって差動する前記回転軸と前記回転出力体との相対回転を固定する相対回転固定手段と、前記回転軸に外嵌するとともに、外周面に係止溝を備えたロックドラムと、前記回転軸に対して締付け方向に前記ロックドラムを回転固定するスプリングクラッチとを備え、前記差動手段を、前記回転軸と前記回転固定体との間で、前記軸芯を中心として公転する差動回転体で構成し、前記相対回転固定手段を、前記ロックドラムの外周部に配置され、前記差動回転体の公転に伴って回転する相対回転規制体と、該相対回転規制体に対する前記回転軸の一方向の相対回転を固定する一方向回転固定手段とで構成し、前記相対回転規制体におけるロックドラムとの対向面に軸心方向のスライド溝を形成するとともに、前記係止溝を、相対回転が固定された回転方向への前記ロック係止部の移動を規制する、展開形状が略二等辺三角形状のロック溝部と、周方向において前記ロック溝同士とを連通させる中間溝部とで構成し、前記一方向回転固定手段を、前記スプリングクラッチと、前記係止溝と、前記スライド溝と、前記係止溝及び前記スライド溝に転動可能に係止するロックボールと、前記ロックボールを前記ロック溝部に付勢する付勢手段とで構成したロック機能付差動装置であることを特徴とする。

前記ロック機能付差動装置は、ロック機能付遊星歯車機構やロック機能付ボール減速機等の回転入力要素、回転出力要素及び回転固定要素の３要素と、ロック機能とからなるロック機能付差動装置であることを含む。

上記構成によれば、差動する回転軸と回転出力体の回転とを個別に固定せずとも、回転軸に対する回転出力体の相対回転を固定することで確実に、差動装置をロックするとともに、ロック解除状態では回転を増減速して伝達することができる。

したがって、例えば、回転軸と回転出力体とをそれぞれ固定するロック機構と比較して、簡単な機構で確実にロックできるため、不具合が生じにくく、また、機構が簡単であるため設置スペースを低減することができる。

また、前記相対回転固定手段を、前記ロックドラムの外周部に配置され、前記差動回転体の公転に伴って回転する相対回転規制体と、該相対回転規制体に対する前記回転軸の一方向の相対回転を固定する一方向回転固定手段とで構成することにより、軸芯を中心として公転する差動回転体と回転軸との相対回転が固定されるため、差動回転体と回転軸との間で差動が生じず、ロックすることができる。すなわち、差動回転体と回転軸を、回転固定された回転固定体から直接拘束することなく、差動回転体と回転軸との間の相対移動を拘束することで、差動回転体と回転軸の移動を固定することができる。

また、上記ロックは、差動回転体の公転に伴って回転する相対回転規制体を介して、差動回転体と回転軸との相対回転を固定することができるため、回転が固定された部材から拘束してロックする機構と比較して、ロックすることによる部材に係る負荷を低減することができる。
また、所望の一方向への回転は許容するが、反対方向への回転ができないロック機能を備えたロック機能付差動装置を構成することができる。

また、前記相対回転規制体におけるロックドラムとの対向面に軸心方向のスライド溝を形成するとともに、前記係止溝を、相対回転が固定された回転方向への前記ロックボールの移動を規制する、展開形状が略二等辺三角形状のロック溝部と、周方向において前記ロック溝同士とを連通させる中間溝部とで構成し、前記一方向回転固定手段を、前記スプリングクラッチと、前記係止溝と、前記スライド溝と、前記係止溝及び前記スライド溝に転動可能に係止するロックボールと、前記ロックボールを前記ロック溝部に付勢する付勢手段とで構成したことにより、回転許容時において、ロックボールを、係止溝の中間溝部に係止させ、相対回転が固定されたロック時には、ロックボールをロック溝部に付勢することで、ロックボールの係止溝での移動を規制して、確実にロックすることができる。

また、この発明は、上述のロック機能付差動装置と、巻取り駆動手段とを巻取り機構に介装した長尺物巻取装置であることを特徴とする。
これにより、渦巻きバネ等の巻取り駆動によって自動的にホース等の長尺物を巻取る長尺物巻取装置等において、ホースを引き出す際の回転力を減速して渦巻きバネを付勢し、引き出したホースが勝手に巻取られないようにその位置でロックし、所定の動作をトリガーとしてロックを解除して、自動的に巻取る操作を極めて容易に行うことができる。
さらに、この発明のロック機能付差動装置は、長尺物巻取装置の巻取り機構に介装することができる他、巻取りを必要とする装置に利用することができる。

この発明によれば、差動する回転要素ごとにそれぞれ固定する等の複雑な機構によらずとも、確実にロックするとともに、ロック解除状態では回転を増減速して伝達することのできるロック機能付差動装置を提供することができる。

この発明の一実施の形態を以下図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の巻取機構１０を採用したホース巻取装置１００の正面右上からの斜視図を示し、図２はホース巻取装置１００の左側面図を示す。このホース巻取装置１００は図１に示すように、正面視釣り鐘形状のフレーム１０１（１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ）を奥行き方向（図２において左右方向）に３つ配置し、中間フレーム１０１ｂと奥側フレーム１０１ｃとで、ホース（図示省略）を巻き付ける巻付ドラム１１０を支持し、利用者が持ち運びの際に握持するハンドル１０２を、手前フレーム１０１ａの上部と、奥側フレーム１０１ｃの上部とをまたぐ態様で備えている。

巻付ドラム１１０は、ホースを巻き付け、奥行き方向の回転受軸芯を中心とする回転自在に奥側フレーム１０１ｃに支持されたリール部１２０と、中間フレーム１０１ｂから支持され、該リール部１２０を巻取る巻取機構１０を内蔵する巻取り機構内蔵ドラム１３０とで構成している。

巻取機構１０について、巻取機構１０の正面右上からの斜視図である図３と、ロック差動部２０の各構成要素の分解説明図である図４と、巻取機構１０の各構成要素の分解斜視図である図５とともに説明する。

なお、図４は巻取機構１０におけるロック差動部２０の各構成要素におけるスピンドル３０側を正面とする正面図（Ａ−Ａ）、側面図または断面図（Ｂ−Ｂ）及び背面図（Ｃ−Ｃ）を併記した分解説明図であり、スピンドル３０及びロックドラム５０は右側面図を示している。また、図４において、プレートリング４１、スプリングクラッチ４２、４つのロックボール４３及びＥリング４４については幅方向中央の断面図を示し、ボールロックプレート６０はａ−ａ切断面における断面図、ロックフランジ７０はｂ−ｂ切断面における断面図、遊星ギア８０はｃ−ｃ切断面における断面図、キャリアプレート９０はｄ−ｄ切断面における断面図を示している。
また、遊星ギア８０の正面図では、プラネタリギア８１のサイドカバー８１ａを省略して示している。

巻取機構１０は、巻取り駆動源となる渦巻バネ１１と、ロック差動部２０と、渦巻バネ１１とロック差動部２０との間で回転力を伝達する伝達シャフト１２（図５参照）とで構成している。
渦巻バネ１１は、渦巻き状に巻き付けた板バネ１１ａの中心側端部に正面視逆Ｄ型の嵌合孔１１ｂを備えるとともに、他端側を巻取り機構内蔵ドラム１３０の内側に拘束して固定している。これにより、嵌合孔１１ｂを介した巻付方向Ｒ（図５参照）の巻き付けによって板バネ１１ａは付勢され、巻付方向Ｒの巻き付けが解放されると、巻戻し方向Ｌ（図５参照）の付勢力が嵌合孔１１ｂを介して伝達シャフト１２から出力される。

伝達シャフト１２は、キャリアプレート９０の嵌合孔９１ａに嵌合する嵌合ギア部１２ａと、軸部１２ｂと、渦巻バネ１１の嵌合孔１１ｂに嵌合するＤ型嵌合部１２ｃとで構成している。

ロック差動部２０は、図４における側面図及び断面図であるＢ−Ｂに示すように、正面側から順に、スピンドル３０、プレートリング４１、スプリングクラッチ４２、ロックドラム５０、ロックボール４３、ボールロックプレート６０、ロックフランジ７０、Ｅリング４４、遊星ギア８０及びキャリアプレート９０の１０要素で構成されている。

スピンドル３０は、正面側から、ホース巻取装置１００のリール部１２０に接続される正面視つづみ状の第１嵌合部３１と、第１嵌合部３１よりわずかに径が小さく、後述するプレートリング４１及びスプリングクラッチ４２の装着を許容するロックシリンダ部３２、後述するロックフランジ７０が嵌合し、固定溝３３ａにＥリング４４をはめ込んで固定する固定部３３、後述する遊星ギア８０のサンギア８２の正面視逆Ｄ型の嵌合孔８２ａに嵌合される第２嵌合部３４とを一体構成している。

プレートリング４１は、ロックシリンダ部３２の挿入を許容する内径と、後述するスプリングクラッチ４２の外径よりわずかに大きな外径とで構成するリング状に形成している。

スプリングクラッチ４２は、断面矩形状のバネ鋼を、奥行き方向（図４において左右方向）にバネ鋼が略接触するようにコイルスプリング状に形成し、背面側端部を背面側に向かって所定長さで折り曲げ、後述するロックフランジ７０の挿入孔７３に挿入する挿入部４２ａを有している。

なお、スプリングクラッチ４２の内径を、プレートリング４１の内径と同様に、ロックシリンダ部３２の挿入を許容する径で形成しているため、ロックシリンダ部３２に装着した際には、スプリングクラッチ４２の内周面とロックシリンダ部３２の外周面とは摺動可能に接触している。

また、スプリングクラッチ４２の外径は、後述するロックドラム５０のドラム本体５１の内径よりわずかに小さく形成され、スプリングクラッチ４２がドラム本体５１の内部に配置された状態において、スプリングクラッチ４２の外周面とドラム本体５１の内周面との間にわずかなクリアランスが生じる。さらに、スプリングクラッチ４２は、ロックシリンダ部３２の奥行長さ（図４Ｂ−Ｂにおいて左右方向の長さ）よりわずかに短く形成している。

ロックドラム５０は、後述するボールロックプレート６０のリングウォール６１の正面側端部に係止する鍔部５１ａと、外周面にロック操作溝５３が形成され、内部にロックシリンダ部３２及びスプリングクラッチ４２の挿入配置を許容する円筒形のドラム本体５１と、ドラム本体５１の背面側端面の斜め方向４カ所に配置され、後述するロックフランジ７０の固定孔部７２ａに挿入固定する挿入凸部５２とを一体構成している。

なお、ドラム本体５１の内径は、上述したように、スプリングクラッチ４２の外径よりわずかに大きく形成され、ドラム本体５１の外径は、リングウォール６１の内径よりわずかに小さく形成している。なお、ドラム本体５１は、ロックシリンダ部３２と同程度の奥行長さで形成している。

ドラム本体５１の表面に形成したロック操作溝５３は、ロックボール４３がスライドや転動可能に係止できる半円断面溝形状で形成している。また、ロック操作溝５３は、円筒状のロックドラム５０を平面展開した展開図である図６に示すように、中間パターン部５４とロックパターン部５５とを組み合わせたパターン５３ａの２パターン構成である。

ロックパターン部５５は、ロック差動部２０の正面側すなわち図６における上部が凸な略二等辺三角形状に形成し、図6における正面視左側斜辺に該当する進入路５６、鉤状に形成された正面視右側斜辺に該当するロック操作路５７、及び底辺に該当する通過路５８とで構成している。

なお、右側斜辺に該当する鉤状のロック操作路５７における上部外側屈曲部をスライドポジション５７ａ、下部内側屈曲部をロックポジション５７ｂとしている。

また、ロックパターン部５５の正面視左側角部は、通過路５８よりロックボール４３の直径２つ分程度上部位置で中間パターン部５４の右側端部と連通し、中間パターン部５４と進入路５６と通過路５８とが三叉路状態で交差している。
ロックパターン部５５の正面視右側角部は、通過路５８の右側端部で、ロック操作路５７の下端と、中間パターン部５４の右端とが三叉路状態で交差している。

このように、左端が通過路５８の右端及びロック操作路５７の下端と連通し、右端が通過路５８より上部位置で進入路５６及び通過路５８と連通する中間パターン部５４は、ドラム本体５１において、右上がり斜め方向に配設している。

ロックボール４３は、ロックドラム５０のロック操作溝５３と、後述するリングウォール６１の内周面に備えたスライド溝６２とが対向する交差部分に係合する鋼球であり、スライド溝６２のそれぞれに１つずつ、計４つ備えている。
なお、スライド溝６２の本数及びロックボール４３の個数は、ロック操作溝５３におけるパターン５３ａのパターン数の倍数で設定し、本実施例では、パターン５３ａのパターン数の２倍に設定している。

ボールロックプレート６０は、内部にドラム本体５１の挿入配置を許容するロック空間６１ａを形成する円筒形のリングウォール６１と、リングウォール６１の背面側に配置された支持プレート６３とを一体構成している。

リングウォール６１は、ロック空間６１ａを形成する内周面における上下左右の４カ所に、ロックボール４３の係合を許容する略半円断面の溝形状で形成され、奥行方向（図４Ｂ−Ｂにおいて左右方向）に配設されたスライド溝６２を有している。

支持プレート６３は、後述する遊星ギア８０のロックリング８３の内径より一回り小さな外径の円盤状であり、同心円上の４カ所に、後述するキャリアプレート９０の挿入固定部９２の挿入固定ピン９２ａの挿入固定を許容する貫通孔であるピン挿入孔６３ａと、背面側のピン挿入孔６３ａの間で同心円上の４方向に後述する遊星ギア８０のプラネタリギア８１の自転軸８１ｂの回転可能な挿入を許容する自転軸挿入凹部６３ｂを形成している。

ロックフランジ７０は、固定部３３の挿通を許容するとともに、ロックシリンダ部３２の外周面と面一となる外径で形成されたリング状のリング凸部７１と、該リング凸部７１の背面側端部に配置されたリング状のフランジ部７２とを一体構成している。
なお、フランジ部７２は、上述したように、ロックドラム５０の挿入凸部５２の挿入固定を許容する固定孔部７２ａと、スプリングクラッチ４２の挿入部４２ａの挿入を許容する挿入孔７３を有している。

Ｅリング４４は、バネ鋼によって、上部が円弧状で、倒位の略Ｅ型形状で形成され、固定部３３の固定溝３３ａにはめ込んで、奥行方向（図４Ｂ−Ｂにおいて左右方向）を固定することができる。

遊星ギア８０は、内周面に内面ギア８３ａを有するロックリング８３と、ロックリング８３の中心Ｐにあわせて配置した外周面に外面ギア８２ｂを有するサンギア８２と、ロックリング８３の内側かつサンギア８２の外側で、中心Ｐを中心とした同心円上の４方向に配置したプラネタリギア８１とで構成している。

プラネタリギア８１は外周面に外面ギア８１ｃを備えるとともに、側面すなわちプラネタリギア８１の正面及び背面には、外面ギア８１ｃの外径よりわずかに大きな正面視円形のサイドカバー８１ａを備え、上述の自転軸挿入凹部６３ｂ及び後述のキャリアプレート９０の自転軸挿入凹部９３に挿入する自転軸８１ｂをサイドカバー８１ａより突出する態様で備えている。

なお、各プラネタリギア８１の外面ギア８１ｃは、ロックリング８３の内面ギア８３ａと、サンギア８２の外面ギア８２ｂの両方に噛合しているため、各プラネタリギア８１は、自転軸８１ｂを中心として自転するとともに、それぞれの間隔を保ちながら、中心Ｐを中心として公転する。
また、サンギア８２の中心には上述したように、スピンドル３０の第２嵌合部３４の嵌合を許容する嵌合孔８２ａを備えている。

キャリアプレート９０は、ボールロックプレート６０の支持プレート６３と同外径のプレート本体９１と、プレート本体９１の正面側で４方向に配置した挿入固定部９２とを一体構成している。

プレート本体９１は、伝達シャフト１２の嵌合ギア部１２ａの嵌合を許容する嵌合孔９１ａを中心に配置するとともに、正面の挿入固定部９２の間の４方向には、プラネタリギア８１の自転軸８１ｂの回転可能な挿入を許容する自転軸挿入凹部９３を配置している。

挿入固定部９２は、ロックリング８３と同程度の奥行長さで形成され、中心側が狭い正面視台形断面柱状であり、外側端部がプレート本体９１の外縁に一致するように配置している。これにより、挿入固定部９２は、ロックリング８３の内側且つサンギア８２の外側で、さらに隣り合うプラネタリギア８１の間の挿入空間８４に挿入することができる。

このように、挿入空間８４に挿入固定部９２が挿入された状態で、挿入固定ピン９２ａを支持プレート６３のピン挿入孔６３ａに挿入固定し、後述するようにボールロックプレート６０とキャリアプレート９０とを組付けることができる。

このような構成要素で構成されたロック差動部２０は、図７乃至１２に示すように、組付けることができる。
なお、図７は、プレートリング４１及びスプリングクラッチ４２がロックシリンダ部３２に装着され、ロックドラム５０及びロックボール４３がロック空間６１ａに挿入配置された状態における、スピンドル３０、ボールロックプレート６０、遊星ギア８０及びキャリアプレート９０の分解斜視図を示している。

図８は、ボールロックプレート６０とキャリアプレート９０との組付状態を説明する斜視図である図８（ａ）と、ボールロックプレート６０と遊星ギア８０との組付状態を説明する斜視図である図８（ｂ）と、スピンドル３０と遊星ギア８０との組付状態を説明する斜視図である図８（ｃ）と、組付け完了したロック差動部２０の斜視図である図８（ｄ）とによってロック差動部２０について説明する説明斜視図を示している。

図９は各構成要素の組付けが完了したロック差動部２０の断面図を示し、図１０及び図１１はスピンドル３０と、スプリングクラッチ４２と、ロックフランジ７０との組付けについて説明する説明図を示している。

詳しくは、図１０（ａ），（ｂ）はスピンドル３０と、スプリングクラッチ４２と、ロックフランジ７０との組付けを説明する分解斜視図を示し、図１０（ｃ）はスピンドル３０と、スプリングクラッチ４２と、ロックフランジ７０が組付けられた状態のロックシリンダ部３２の部分での断面図を示している。

また、図１１は組付けられた状態の縦断面図を示し、図１２はロックに関する、ロックボール４３とロック操作溝５３との位置関係についてロックドラム５０の展開図を用いて説明する説明図を示している。

まず、図７に示すように、ロック差動部２０は、プレートリング４１及びスプリングクラッチ４２がロックシリンダ部３２に装着されたスピンドル３０と、ロックドラム５０及びロックボール４３をロック空間６１ａに挿入配置したボールロックプレート６０と、遊星ギア８０及びキャリアプレート９０とを組付けて構成している。

詳述すると、ロックドラム５０は、ドラム本体５１のロック操作溝５３と、リングウォール６１のスライド溝６２とが対向する交差部分にロックボール４３が収容された状態で、回転可能にリングウォール６１のロック空間６１ａに装着される。

このとき、ロックに関する状態についてロックドラム５０の展開図を用いて説明する説明図である図１２に示すように、各スライド溝６２によって、ロック操作溝５３における円周方向（図１２においては左右方向）の位置が規制された各ロックボール４３は、２組のパターン５３ａの中間パターン部５４とロックパターン部５５にそれぞれ１つずつ係合している。

そして、支持プレート６３の背面側で、ロックドラム５０の挿入凸部５２とロックフランジ７０の固定孔部７２ａとを挿入固定してロックドラム５０とロックフランジ７０とを組付け、ボールロックプレート６０に対するロックドラム５０の奥行き方向位置が固定される。

この状態で、ボールロックプレート６０の前方から、ロックシリンダ部３２にスプリングクラッチ４２が装着されたスピンドル３０を、第２嵌合部３４がロックドラム５０の背面側から露出するまで挿入し、Ｅリング４４を固定部３３の固定溝３３ａに嵌めつけて固定する。

このとき、図１０（ｂ）に示すように、ロックシリンダ部３２に装着したスプリングクラッチ４２の挿入部４２ａをロックフランジ７０の挿入孔７３に挿入しているため、挿入部４２ａを備えるスプリングクラッチ４２の背面側端部は、挿入凸部５２と固定孔部７２ａとが挿入固定されたことによってロックドラム５０と回転が固定されたロックフランジ７０とともに回転する。

したがって、ロックドラム５０の回転に伴って、スプリングクラッチ４２には、巻付け方向ｒ１や巻解き方向ｒ２（図１０（ｃ）参照）の回転が生じることとなり、巻付け方向ｒ１や巻解き方向ｒ２の回転によって、スプリングクラッチ４２はロックシリンダ部３２の外周面を締め付けたり、ゆるめたりする。

詳しくは、図１０（ａ）に示すように、スピンドル３０の回転とスプリングクラッチ４２の回転とは独立して構成されているが、スプリングクラッチ４２の背面側端部が、ロックフランジ７０とともに回転するロックドラム５０の巻付け方向ｒ１の回転に伴って回転すると（図１０（ｃ）参照）、スプリングクラッチ４２はロックシリンダ部３２の外周面を締め付ける。

このとき、スプリングクラッチ４２によるロックシリンダ部３２の外周面の締め付けにより、スプリングクラッチ４２の内周面とロックシリンダ部３２の外周面との摩擦抵抗が増大し、ロックシリンダ部３２を有するスピンドル３０のスプリングクラッチ４２に対する回転が固定される。

これに対し、スプリングクラッチ４２の背面側端部が、ロックフランジ７０とともに回転するロックドラム５０の巻解き方向ｒ２の回転に伴って回転すると（図１０（ｃ）参照）、スプリングクラッチ４２はゆるんで径が大きくなり、スプリングクラッチ４２の内周面とロックシリンダ部３２の外周面との摩擦抵抗が低減する。したがって、ロックシリンダ部３２を有するスピンドル３０は、スプリングクラッチ４２に対して摺動しながらの回転が許容される。

このようにして、ロックシリンダ部３２にスプリングクラッチ４２が装着されたスピンドル３０を装着したロックドラム５０及びロックボール４３をロック空間６１ａに挿入配置したボールロックプレート６０と、キャリアプレート９０とを、奥行き方向の前後から遊星ギア８０を挟み込む態様で、図８（ａ）に示すように、ボールロックプレート６０のピン挿入孔６３ａにキャリアプレート９０の挿入固定ピン９２ａを挿入して固定する。

このとき、図８（ｂ）に示すように、遊星ギア８０を奥行き方向の前後から挟み込む態様で固定されたボールロックプレート６０とキャリアプレート９０は、プラネタリギア８１の自転軸８１ｂが回転自在に自転軸挿入凹部６３ｂ及び自転軸挿入凹部９３に挿入されているため、プラネタリギア８１の中心Ｐ（図４）を回転中心とする公転と同回転となる。

また、スピンドル３０の第２嵌合部３４は、図８（ｃ）に示すように、サンギア８２の嵌合孔８２ａに嵌合し、スピンドル３０とサンギア８２とは同回転となる。

このようにして組付けられたロック差動部２０のロックリング８３を固定するとともに、キャリアプレート９０の嵌合孔９１ａに伝達シャフト１２を装着した場合のロック差動部２０の差動機能について説明すると、サンギア８２と同回転するスピンドル３０の回転によって、ロックリング８３を反力としてプラネタリギア８１が自転するとともに公転するため、プラネタリギア８１の公転と同回転するキャリアプレート９０に装着された伝達シャフト１２は減速して回転することとなる。
逆に、伝達シャフト１２からの回転は、逆の回転伝達によって、増速回転としてスピンドル３０に伝達されることとなる。

このように、ロック差動部２０は、スピンドル３０か伝達シャフト１２のいずれか一方から入力された回転を、増速或いは減速して、同方向の回転としてスピンドル３０か伝達シャフト１２のうちの他方から出力することができる。

次に、ロック差動部２０のロック機能について説明する。なお、本実施例においては、図１０（ｃ）に示す巻付け方向ｒ１の回転をロックするよう設定している。また、ロック差動部２０がホース巻取装置１００に組付けられた状態において、リール部１２０（図１，２参照）に巻き付けられたホースを引き出す際の回転方向を巻解き方向ｒ２に設定し、リール部１２０に引き出したホースを巻取る回転方向を巻付け方向ｒ１に設定している。

まず、上記ロック差動部２０の差動機能で説明したように、リール部１２０に接続されたスピンドル３０と、プラネタリギア８１の公転と同回転であり、伝達シャフト１２を介して渦巻バネ１１（図３参照）に接続されたキャリアプレート９０とは差動回転している。すなわちキャリアプレート９０に組付けられて同回転するボールロックプレート６０とスピンドル３０とは、回転状態において常に相対回転している。

さらに詳しくは、スピンドル３０からの回転が減速されて伝達されるボールロックプレート６０は、スピンドル３０の回転に対して遅れて回転している。なお、スピンドル３０を巻解き方向ｒ２に回転させると、渦巻バネ１１が巻付方向Ｒ（図５参照）に付勢されるよう設定している。

また、スライド溝６２とロック操作溝５３とが対向する交差部分に係止するロックボール４３のうち２つが、図１２（ａ）に示すようにスライドポジション５７ａに位置する場合、及び図１２（ｂ）に示すようにロックポジション５７ｂに位置する場合、ロック空間６１ａに挿入配置したロックドラム５０とボールロックプレート６０との回転が固定され、相対回転せずに同回転となる。

逆に、図１２（ｃ）に示すように、ロックボール４３が中間パターン部５４と通過路５８にあり、ロックボール４３が矢印ｃ方向に移動するロックドラム５０とボールロックプレート６０との相対回転は許容される構成である。なお、ロックボール４３が矢印ｃ方向と反対方向に移動する場合、ロック操作溝５３の右端にあるロックボール４３は矢印ｄで示すように、ロックパターン部５５の進入路５６に進入する構成である。

このような構成において、リール部１２０に巻き付けられたホースを引き出す操作によって、スピンドル３０に巻解き方向ｒ２の回転を入力すると、図１２（ａ）に示すように、スピンドル３０はスプリングクラッチ４２の内周面を摺動しながら回転するため、スプリングクラッチ４２の挿入部４２ａによりロックフランジ７０を介して接続されたロックドラム５０とともにロック操作溝５３が矢印ｒ２方向に移動しようとし、２つのロックボール４３がスライドポジション５７ａに移動する。

このとき、ボールロックプレート６０はスピンドル３０の回転に遅れて回転するため、ロック操作溝５３に対し、スライド溝６２は矢印ｒ１方向に相対移動することとなる。これにより、ロックボール４３は、矢印ｒ２方向に移動しようとするロック操作溝５３と、相対的に矢印ｒ１方向に移動しようとするスライド溝６２とで挟まれて、スライドポジション５７ａに保持される。

上述したように、ロックボール４３がスライドポジション５７ａに位置するとき、ロック空間６１ａに挿入配置したロックドラム５０とボールロックプレート６０との回転は固定されるが、スピンドル３０が巻解き方向ｒ２に回転するためスプリングクラッチ４２はゆるみ、スピンドル３０はスプリングクラッチ４２の内周面を摺動しながら回転することができる。したがって、渦巻バネ１１は巻付方向Ｒ（図５参照）に付勢される。

このようなホース引き出し状態から、ホースの引き出し操作を止めて、スピンドル３０への巻解き方向ｒ２の回転入力が停止すると、それまでのスピンドル３０の巻解き方向ｒ２の回転によって巻付方向Ｒに付勢された渦巻バネ１１の付勢力によって、伝達シャフト１２を介してキャリアプレート９０及びボールロックプレート６０が巻付け方向ｒ１に回転し、スピンドル３０もボールロックプレート６０及びキャリアプレート９０の回転より増速されて巻付け方向ｒ１に回転する。

このときも同様に、スピンドル３０はボールロックプレート６０の回転より早く回転するため、矢印ｒ１方向に移動するロック操作溝５３に対し、スライド溝６２は矢印ｒ２方向に相対移動することとなる。

矢印ｒ１方向に移動しようとするロック操作溝５３と、相対的に矢印ｒ２方向に移動しようとするスライド溝６２とによって、ロックボール４３は、スライドポジション５７ａから矢印ａ方向に移動し（図１２（ａ）参照）、ロックポジション５７ｂで保持される（図１２（ｂ）参照）。

なお、このスライド溝６２の矢印ｒ２方向に相対移動は、渦巻バネ１１の付勢力が作用しているため、ロック操作溝５３とスライド溝６２とによって挟まれたロックボール４３を確実にロックポジション５７ｂに保持することができる。

そして、上述したように、ロックボール４３がロックポジション５７ｂに位置するとき、ロック空間６１ａに挿入配置したロックドラム５０とボールロックプレート６０との回転は固定される。

また、ロックドラム５０に対して相対的に巻付け方向ｒ１へ回転するスピンドル３０は、スプリングクラッチ４２の締め付けにより、スプリングクラッチ４２の内周面とロックシリンダ部３２の外周面との摩擦抵抗が増大し、ロックシリンダ部３２を有するスピンドル３０のスプリングクラッチ４２に対する回転が固定される。

したがって、挿入部４２ａ及びロックフランジ７０を介して、スピンドル３０とロックドラム５０との回転は固定され、ロックドラム５０に対して回転が固定されたボールロックプレート６０と、スピンドル３０は回転が固定される。

このようにして、ロック差動部２０の差動機能によって相対回転するスピンドル３０とボールロックプレート６０とが、上述したように回転が固定されるため、ロック差動部２０の差動機能が機能しなくなり、回転が固定されたロックリング８３から直接拘束することなく、スピンドル３０及びボールロックプレート６０は共に回転不可能な状態となり、ロック差動部２０はロック状態となる。

また、このロック状態は、上述したように、スピンドル３０やボールロックプレート６０をそれぞれ回転固定された部材から拘束する場合と比較して、スピンドル３０やボールロックプレート６０との相対回転をなくす、すなわち差動しなくするだけである。したがって、例えば、ボールロックプレート６０やロックドラム５０等に係る、ロック差動部２０のロック状態を保持するためのロック負荷である固定トルクを低減することができる。

また、図１１に示すように、ロックシリンダ部３２の外径と、ロックフランジ７０のリング凸部７１の外径とが面一となるように形成し、ロックシリンダ部３２の外周面と、リング凸部７１の外周面とが連続してスプリングクラッチ４２の内周面に接するよう構成している。

このため、スプリングクラッチ４２はロックフランジ７０の一部であるリング凸部７１の外周面を締め付けて、摩擦抵抗を増大させ、ロックフランジ７０とスプリングクラッチ４２の回転固定をより確実にしている。したがって、スピンドル３０のスプリングクラッチ４２内周面との摩擦力増大によるロックフランジ７０を介したロックドラム５０に対する回転固定をより堅固にすることができる。

また、ロックフランジ７０とスプリングクラッチ４２の回転固定をより確実にしているため、スプリングクラッチ４２の締め付けによるロックシリンダ部３２を回転固定するための反力が、挿入孔７３に挿入している挿入部４２ａに直接係らず、リング凸部７１を締め付け固定した部分に係ることとなる。したがって、スプリングクラッチ４２の背面側端部を背面側に向かって所定長さで折り曲げて形成した挿入部４２ａに過大な負荷がかかって損傷することを防止できる。

次に、渦巻バネ１１の付勢力によって引き出したホースを巻取る際の巻取り状態について説明する。図１２（ｂ）に示すロック状態において、渦巻バネ１１による巻取りのためのトリガーとして、ホースを少し引き出す方向に引っ張ることにより、リール部１２０を介してスピンドル３０はわずかに巻解き方向ｒ２へ回転する。

このトリガーとなる巻解き方向ｒ２へのスピンドル３０の回転により、ロック操作溝５３は矢印ｒ２方向へ移動し、このロック操作溝５３の矢印ｒ２方向への移動に伴い、図１２（ｂ）に示すロックポジション５７ｂに保持されていたロックボール４３は矢印ｂ方向に移動して、ロックドラム５０とボールロックプレート６０とのロック状態は解放され、相対回転可能な状態となる。

ここで、それまでの巻付方向Ｒの巻き付けによって付勢されていた渦巻バネ１１の巻き付けが解放されたことによる巻戻し方向Ｌ（図１参照）の付勢力によって、伝達シャフト１２を介してキャリアプレート９０及びボールロックプレート６０は巻付け方向ｒ１へ回転する。

また、ロック差動部２０の差動機能によって、増速されて回転するスピンドル３０は、渦巻バネ１１の付勢力によって回転するボールロックプレート６０に対して巻付け方向ｒ１へ相対回転する。

このボールロックプレート６０に対する巻付け方向ｒ１へのスピンドル３０の相対回転により、図１０（ｃ）に示すように、スプリングクラッチ４２が巻き付けられ、スプリングクラッチ４２の内周面とロックシリンダ部３２の外周面との摩擦抵抗が増大する。

これにより、ロックシリンダ部３２を有するスピンドル３０のスプリングクラッチ４２に対する回転が固定され、挿入部４２ａ及びロックフランジ７０を介して、ロックドラム５０はスピンドル３０とともに巻付け方向ｒ１に回転する。

このとき、ロック操作溝５３はボールロックプレート６０に対して矢印ｒ１方向へ移動するが、図１２（ｃ）に示すように、ロックボール４３は、連通する通過路５８と中間パターン部５４とを矢印ｃ方向へ移動するため、ロックドラム５０とボールロックプレート６０との回転は固定されず、相対回転可能な状態となる。

したがって、渦巻バネ１１の付勢力が伝達シャフト１２を介して入力されたキャリアプレート９０及びボールロックプレート６０の回転は、増速されてスピンドル３０に伝達され、リール部１２０を巻取り方向に回転させ、リール部１２０にホースを巻取ることができる。

なお、図１２（ｂ）に示すロック状態から、巻取りのトリガーとしてホースを少し引き出す方向に引っ張るのでなく、ホースをさらに引き出す場合、ロック操作溝５３の矢印ｒ２方向の移動により、ロックポジション５７ｂに保持されていたロックボール４３は矢印ｂ方向に移動して中間パターン部５４に進入するとともに、もともと中間パターン部５４に位置していたロックボール４３は中間パターン部５４から進入路５６に進入してスライドポジション５７ａまで移動し、上述したように、スライドポジション５７ａで保持されて、スピンドル３０はスプリングクラッチ４２の内周面を摺動しながら回転できる状態となる。

このような構成の巻取機構１０及び巻取機構１０を有するホース巻取装置１００の作用及び効果について説明する。
このように本実施態様のロック差動部２０は、軸芯を回転中心とする回転力を入力するスピンドル３０と、前記軸芯を中心Ｐとし、回転が固定されたロックリング８３と、前記回転力を、前記軸芯を回転中心として出力するボールロックプレート６０及びキャリアプレート９０と、前記ロックリング８３を反力とし、前記スピンドル３０からの前記回転力を前記ボールロックプレート６０及びキャリアプレート９０に伝達するとともに、前記スピンドル３０の回転と前記ボールロックプレート６０及びキャリアプレート９０の回転とを差動させるプラネタリギア８１と、該プラネタリギア８１によって差動する前記スピンドル３０と前記ボールロックプレート６０及びキャリアプレート９０との相対回転を固定するスプリングクラッチ４２、ロックボール４３、ロック操作溝５３及びスライド溝６２とを備えている。

上記構成によれば、差動するスピンドル３０とボールロックプレート６０及びキャリアプレート９０の回転とを個別に固定せずとも、前記スピンドル３０に対する前記ボールロックプレート６０及びキャリアプレート９０の相対回転を固定することで確実に、ロック差動部２０をロックすることができる。

したがって、例えば、スピンドル３０とボールロックプレート６０及びキャリアプレート９０とをそれぞれ固定するロック機構と比較して、簡単な機構で確実にロックできるため、不具合が生じにくく、また、機構が簡単であるため設置スペースを低減することができる。

前記スピンドル３０を、前記軸芯方向に所定長さを有する回転軸で構成し、前記ロックリング８３を、スピンドル３０の外周部に配置し、前記ボールロックプレート６０及びキャリアプレート９０に、前記スピンドル３０と同軸芯上に配置した伝達シャフト１２を接続し、前記プラネタリギア８１を、前記スピンドル３０と前記ロックリング８３との間で、中心Ｐを回転中心として公転するよう構成した。

また、前記スピンドル３０に対する前記ボールロックプレート６０及びキャリアプレート９０の相対回転を固定するスプリングクラッチ４２、ロックボール４３、ロック操作溝５３及びスライド溝６２のうち、スライド溝６２を、前記スピンドル３０の外周側に配置し、プラネタリギア８１の公転に伴って回転するボールロックプレート６０のリングウォール６１に形成した。

また、スプリングクラッチ４２、ロックボール４３及びロック操作溝５３でリングウォール６１のスライド溝６２に対するスピンドル３０の相対回転を規制する構成とした。

これにより、前記軸芯を中心として公転するプラネタリギア８１とともに回転するボールロックプレート６０及びキャリアプレート９０と、スピンドル３０との相対回転が固定されるため、プラネタリギア８１の公転と前記スピンドル３０との間で差動が生じず、ロックすることができる。

また、上記ロックは、前記プラネタリギア８１の公転に伴って回転するボールロックプレート６０のリングウォール６１に形成したスライド溝６２を介して、プラネタリギア８１の公転に対するスピンドル３０の相対回転を固定することができるため、回転が固定された部材から拘束してロックする機構と比較して、ロックすることによるボールロックプレート６０やロックドラム５０に係る負荷を低減することができる。

すなわち、回転を固定してロックする一般的な構造の場合、回転をロックする部材を回転固定された部材に固定、すなわち拘束してロックするが、本発明のロック差動部２０の場合、回転固定されたロックリング８３から拘束するのではなく、ロックリング８３を反力として、ともに差動回転するスピンドル３０とボールロックプレート６０との差動を拘束する、つまりスピンドル３０とボールロックプレート６０との相対回転をなくして、ロックすることができる。

換言すると、回転要素が３要素で構成される差動装置において、回転が固定された回転固定要素以外の２要素の差動を拘束することでロック状態を構成している。したがって、各回転要素をそれぞれ、回転固定された部材から拘束して、残る２要素をロック状態とするロック機能付差動装置と比較して、構造が簡略できるとともに、確実にロック状態を構成することができる。
また、構造が簡略化できるため、ロック機能付差動装置の信頼性が向上するとともに、コンパクトに構成することができる。

さらにまた、このロック状態は、上述したように、スピンドル３０やボールロックプレート６０をそれぞれ回転固定された部材から拘束する場合と比較して、スピンドル３０やボールロックプレート６０との相対回転をなくす、すなわち差動しなくするだけである。したがって、例えば、ボールロックプレート６０やロックドラム５０等に係る、ロック差動部２０のロック状態を保持するためのロック負荷である固定トルクを低減することができる。したがって、ロックに必要な部品強度を低減することができる。

また、スプリングクラッチ４２、ロックボール４３及びロック操作溝５３を、リングウォール６１に形成したスライド溝６２に対する前記スピンドル３０の相対回転のうち巻付け方向ｒ１への相対回転を固定する構成としたことで、巻解き方向ｒ２への回転は許容するが、反対方向である巻付け方向ｒ１への回転ができないロック機能を備えたロック差動部２０を構成することができる。

また、リングウォール６１に形成したスライド溝６２に対する前記スピンドル３０の相対回転のうち巻付け方向ｒ１への相対回転を固定する構成としたスプリングクラッチ４２、ロックボール４３及びロック操作溝５３のうち、ロック操作溝５３を、スピンドル３０とともに回転可能なロックドラム５０のドラム本体５１の外周面に形成し、スライド溝６２をボールロックプレート６０の内周面に形成し、ロック操作溝５３に、相対回転が固定された巻付け方向ｒ１へのロックボール４３の移動を規制するロックポジション５７ｂを備え、渦巻バネ１１の付勢力によってロックボール４３をロックポジション５７ｂに付勢する構成とした。

これにより、相対回転可能状態において、ロックボール４３を、ロック操作溝５３の中間パターン部５４及び通過路５８に係止させ、相対回転が固定されたロック状態には、ロックボール４３をロックポジション５７ｂに保持することで、ロックボール４３のロック操作溝５３での移動を規制して、確実にロックすることができる。

また、渦巻バネ１１の付勢力によってロックボール４３をロックポジション５７ｂに付勢する構成としたため、ロックボール４３をロックポジション５７ｂに付勢するための別の付勢手段を備える場合と比較して、部品点数を少なくでき、簡単な構成で構成することができるため、機械信頼性を向上することができる。

また、上述のロック差動部２０と、渦巻バネ１１とを巻取機構１０に介装したホース巻取装置１００を構成したことにより、ホースを引き出す際の回転力を減速して渦巻バネ１１を付勢し、引き出したホースが勝手に巻取られないようにその位置でロックし、わずかなホースの引き出しを巻取りのトリガーとしてロック差動部２０によるロック状態を解除し、自動的にホースを巻取る操作を極めて容易に行うことができる。

なお、上記実施形態において、ロック差動部２０の増速側であるスピンドル３０をリール部１２０に接続し、減速側のボールロックプレート６０及びキャリアプレート９０を渦巻バネ１１に接続しているが、例えば、ホースの巻取り負荷が大きく、回転が遅くともしっかりと巻取らせる場合には、ロック差動部２０の増速側であるスピンドル３０を渦巻バネ１１に接続し、減速側のボールロックプレート６０及びキャリアプレート９０をリール部１２０に接続してもよい。

また、入力回転と出力回転とが逆方向回転となるが、ロックリング８３ではなく、プラネタリギア８１の公転やサンギア８２の回転を固定し、回転が固定されていないプラネタリギア８１やサンギア８２と、ロックリング８３とで差動させる構成であってもよい。

また、上述の実施例においては、リングウォール６１の内周面に４本のスライド溝６２を形成し、各スライド溝６２に一つずつのロックボール４３を配置し、ロック操作溝５３をパターン５３ａの２パターン構成で構成したが、例えば、ロック操作溝５３を３パターン構成のパターン５３ａで構成し、パターン５３ａのパターン数の倍数である６本や１２本のスライド溝６２を構成しても良い。また、各スライド溝６２に２つ以上のロックボール４３を配置してもよい。

このように、パターン５３ａのパターン数を増加することによって、例えばロックポジション５７ｂに保持されるロックボール４３も増加するため、ボールロックプレート６０に対するロックドラム５０の回転固定強度を向上することができる。

また、スライド溝６２及びロックボール４３の数を増加する、すなわち、ロック操作溝５３のパターン数に対する倍数を増やすことにより、スライド溝６２同士の間隔及びロックボール４３同士の間隔が狭くなるため、ロックボール４３がロックパターン部５５へ移動する移動距離が短くなり、ロック精度を向上することができる。

以上、本発明の構成と、前述の実施態様との対応において、
本発明の回転入力体及び回転軸は、スピンドル３０に対応し、
以下同様に、
回転固定体は、ロックリング８３に対応し、
回転出力体は、ボールロックプレート６０及びキャリアプレート９０に対応し、
差動手段及び差動回転体は、プラネタリギア８１に対応し、
相対回転固定手段及び一方向回転固定手段は、スプリングクラッチ４２、ロックボール４３、ロック操作溝５３及びスライド溝６２に対応し、
ロック機能付差動装置は、ロック差動部２０に対応し、
相対回転規制体は、リングウォール６１の内周面に形成したスライド溝６２に対応し、
規制手段は、スプリングクラッチ４２、ロックボール４３及びロック操作溝５３に対応し、
ロック係止部は、ロックボール４３に対応し、
ロック溝部は、ロックポジション５７ｂに対応し、
係止溝は、ロック操作溝５３に対応し、
付勢手段及び巻取り駆動手段は、渦巻バネ１１に対応し、
巻取り機構は、巻取機構１０に対応し、
長尺物巻取装置は、ホース巻取装置１００に対応するも、
係合凸部は係止ピン３８ｇに対応するも、
この発明は、前述の実施態様の構成のみに限定されるものではない。

巻取機構を採用したホース巻取装置の正面右上からの斜視図。 ホース巻取装置の左側面図を示す。 巻取機構の正面右上からの斜視図。 ロック差動部の各構成要素の分解説明図。 巻取機構の各構成要素の分解斜視図。 ロックドラムを平面展開した展開図。 スピンドル、ボールロックプレート、遊星ギア及びキャリアプレートの分解斜視図。 ロック差動部についての説明斜視図。 各構成要素の組付けが完了したロック差動部の断面図。 スピンドルと、スプリングクラッチと、ロックフランジとの組付けについて説明する説明図。 組付けられた状態のロック差動部の縦断面図。 ロックに関する、ロックボールとロック操作溝との位置関係について説明する説明図。

１０…巻取機構
１１…渦巻バネ
２０…ロック差動部
３０…スピンドル
４２…スプリングクラッチ
４３…ロックボール
５３…ロック操作溝
５７ｂ…ロックポジション
６０…ボールロックプレート
６１…リングウォール
６２…スライド溝
８１…プラネタリギア
８３…ロックリング
９０…キャリアプレート
１００…ホース巻取装置

Claims (2)

1. 軸芯を回転中心とする回転力を入力するとともに、前記軸芯方向に所定長さを有する回転軸と、
   前記回転軸の外周部に配置するとともに、前記軸芯を中心とし、回転が固定された回転固定体と、
   前記回転軸と同軸芯上に配置するとともに、前記回転力を、前記軸芯を回転中心として出力する回転出力体と、
   前記回転固定体を反力とし、前記回転軸からの前記回転力を前記回転出力体に伝達するとともに、前記回転軸の回転と前記回転出力体の回転とを差動させる差動手段と、
   該差動手段によって差動する前記回転軸と前記回転出力体との相対回転を固定する相対回転固定手段と、
   前記回転軸に外嵌するとともに、外周面に係止溝を備えたロックドラムと、
   前記回転軸に対して締付け方向に前記ロックドラムを回転固定するスプリングクラッチとを備え、
   前記差動手段を、前記回転軸と前記回転固定体との間で、前記軸芯を中心として公転する差動回転体で構成し、
   前記相対回転固定手段を、
   前記ロックドラムの外周部に配置され、前記差動回転体の公転に伴って回転する相対回転規制体と、
   該相対回転規制体に対する前記回転軸の一方向の相対回転を固定する一方向回転固定手段とで構成し、
   前記相対回転規制体におけるロックドラムとの対向面に軸心方向のスライド溝を形成するとともに、
   前記係止溝を、相対回転が固定された回転方向への前記ロック係止部の移動を規制する、展開形状が略二等辺三角形状のロック溝部と、周方向において前記ロック溝同士とを連通させる中間溝部とで構成し、
   前記一方向回転固定手段を、
   前記スプリングクラッチと、前記係止溝と、前記スライド溝と、前記係止溝及び前記スライド溝に転動可能に係止するロックボールと、前記ロックボールを前記ロック溝部に付勢する付勢手段とで構成した
   ロック機能付差動装置。
2. 請求項１に記載のロック機能付差動装置と、巻取り駆動手段とを巻取り機構に介装した長尺物巻取装置。

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