JP6671723B2 - ウインチ装置 - Google Patents

Description

本願発明は、ウインチ装置に関する。

従来から、工事現場等で建設資材等の荷揚げと荷下ろしにウインチ装置が使用されている。

ウインチ装置は、駆動用のモーターと、荷に結びつけたワイヤーを巻き取りあるいは繰り出すためのワイヤードラムと、モーターとワイヤードラムの間の動力伝達機構からなる。モーターの駆動軸は動力伝達用のギアとかみ合っており、ギアの回転はワイヤードラム駆動シャフトを介してワイヤードラムに伝達されるようになっている。

かかるウインチ装置において、荷揚げ時および荷下ろし時の様々な荷重状態に対して安全に使用できるように種々の対策が講じられている。

荷揚げをするときは、モーターの回転をギアとワイヤードラムに伝えて荷を揚げながら、万一の時にギアが逆回転しないようにラチェット機構を作用させなければならない。荷を下ろすときは、ラチェット機構がギアの逆回転を許さない状況で、モーターの回転（逆回転）をワイヤードラムに伝えなければならない。

そのため、ギアを保持する部分の伸縮を可能として、伸びた状態ではラチェット機能の一方向回転に従ってギアを回転させ、縮んだ状態では、ラチェット機構自体が一方向回転しか許さない状況でも、ギアの回転を許す構造としている。

ギアを保持する部分（「ギア保持部」という）の伸縮を可能とする手段の一例として、傾斜面が互いに嵌まり合う一対のカムがある。かかるカムによれば、荷揚げ時にはカムの傾斜面が摺動してカムの間の距離が伸長し、その結果ギア保持部のラチェットに当接する部材がラチェット機構のラチェット板に押しつけられ、摩擦力によってラチェット板がギアとともに回転するようになり、ラチェット機構の一方向回転が達成できるようになる。一方、荷下ろし時には、カムの傾斜面が互いに嵌まり合う方向に摺動し、カム間の距離が縮小し、この結果ギア保持部のラチェットに当接する部材は、ラチェット板に対して押し付けられる力が弱くなり、ラチェット板を滑りながら回転可能になり荷下ろしすることができるようになっている。

特開平１１−３５２８９号公報 特開平１１−４３２９１号公報 特開平５−４３１９４ 号公報 特開２００９−１０７８３３ 号公報

従来のウインチ装置においては、荷揚げ中に規定荷重を超える荷重がかかった場合に対して、モーターを保護する手段が講じられている。

このような荷揚げ中に規定荷重を超える荷重がかかる場合とは、たとえば荷を一番上まで引き上げたときに荷が滑車に当たってしまったような場合がある。このようなときは、ワイヤードラムが回転できないにも関わらずモーターには電流が流れ、モーターに負荷がかかってしまい、モーターの焼き付きなどの故障を生じることがある。

そこで、従来のウインチ装置は、一定以上の荷重がかかった時に、ギアを挟み込むパット部材とギアがスリップし、ギアのみが空回りするように構成している。

しかし、想定以上に規定荷重を超える荷重がかかった場合、従来のウインチ装置では問題が生じることがあった。

すなわち、想定以上に規定荷重を超える荷重がかかったときに、前記ギア保持部の一対のカム間がさらに押し広げられ、ギア保持部のラチェット板に当接する部材がラチェット板に強く押しつけられて固着した状態（ギア保持部固着状態）になり、元に戻らなくなることがあった。

固着状態では、荷揚げ方向ではギアが空転を続け、モーターの焼き付き防止機能は維持される。通常はモーターを逆回転させるとカムの傾斜面が摺動して再びカムが嵌め合う状態に戻り、それによって再び操作可能な状態になる。しかし、強い固着状態になってしまうと、モーターを逆回転させてもギアが空回り（スリップ）するだけで、もとに戻らないことがあった。

そこで、本願発明の目的は上記従来技術の課題を解決し、簡易な構成でギアのスリップ動作からの復帰を可能とするウインチ装置を提供することにある。

本願発明によるウインチ装置は、例えば、
モーターと、前記モーターに駆動されるギアと、前記ギアを弾力機構を介して挟持するギア挟持手段を含むギア保持部と、前記ギア保持部と接続可能なラチェット機構と、前記ギア保持部を介して前記ギアによって駆動されるワイヤードラム駆動シャフトと、前記ワイヤードラム駆動シャフトによって駆動されるワイヤードラムと有し、
前記ギア保持部は嵌め合う傾斜面を有する一対のカムを有し、前記ギアが荷揚げ方向に回転するときは前記カムが相対的に正方向に捻れて前記ギア保持部を伸長させて前記ラチェット機構に接続し、前記ラチェット機構を作用させながら前記モーターの回転をワイヤードラムに伝達するウインチ装置において、
前記カムが急激な負荷の増大によって過度に相対的に正方向に捻れて前記ギア保持部の部材が前記ラチェット機構の一部に固着した状態になったときに、前記ギアを荷下ろし方向に回転させることによって前記カムを正の捻れ方向と逆の方向に捻って前記固着した状態を解除する解除手段を有することを特徴とする。

本願発明によるウインチ装置は、例えば、
前記保持部の部材は、前記一対のカムのうちの一つのカムを設けたブレーキディスクと、前記一対のカムのうちの他のカムを設けたリングとからなり、
前記リングは前記ワイヤードラム駆動シャフトと一体に回転するように嵌合され、
前記ブレーキディスクと前記リングは、前記カムの傾斜面が嵌め合うように対向して配置され、
前記解除手段は、前記ギアとともに回転する第一の係合手段と、前記ブレーキディスクとともに回転する第二の係合手段とを有し、
前記ギアの第一の係合手段は、前記ギアが荷下ろし方向に回転するときに前記ブレーキディスクの第二の係合手段と係合し、前記ブレーキディスクを前記リングに対して荷揚げ時の正の捻れ方向とは逆の方向に回転させるようにすることができる。

本願発明によるウインチ装置は、例えば、
前記第一の係合手段は前記ギアの側面から突出するように設けられたスプリングピンからなり、
前記第二の係合手段は、前記ブレーキディスクと一体に回転する爪プレートに設けられた傾斜面を有する爪からなり、
前記爪は、前記ギアの荷揚げ方向の回転の時は前記スプリングピンをその傾斜面に乗り上げさせて通過させ、前記ギアの荷下ろし方向の回転の時は前記スプリングピンと係合するように構成されているようにすることができる。

本願発明によれば、簡易な構成でギアのスリップ動作からの復帰を可能とするウインチ装置が提供される。

本願発明の一実施形態によるウインチ装置の斜視図である。 本願発明の一実施形態によるウインチ装置の分解斜視図である。 本願発明の一実施形態による動力伝達部の分解斜視図である。 本願発明の一実施形態によるギアの周辺の分解斜視図である。 本願発明の一実施形態による爪プレートの斜視図である。 本願発明の一実施形態によるブレーキディスク及びリングの斜視図である。 ブレーキディスク及びリングのカムの作用の説明図である。 本願発明の一実施形態による挟持部材の固着状態を解除する手段の説明図である。

以下に本願発明を実施した一例である実施形態を説明する。

図１は本願発明の一実施形態によるウインチ装置１の斜視図を示している。

ウインチ装置１は、駆動源となるモーター部２と、荷を吊り上げあるいは吊り下げるワイヤーを巻き取るワイヤードラム３と、モーター部２の動力をワイヤードラム３に伝える動力伝達部４とを有している。

動力伝達部４はケース４ａとケースカバー４bを有し、動力伝達機構はその内部に格納されている。

ウインチ装置１は、サイドプレート１０ａ，１０ｂを有し、これらサイドプレート１０ａ，１０ｂは装置全体を支持し、ウインチ装置１を台座等に固定するために使用される。

図２はウインチ装置１の分解斜視図を示している。図３は、動力伝達部４部分を拡大した分解斜視図を示している。図４は、さらに動力伝達部４のギア周辺を拡大して示した分解斜視図である。これらの図面を用いて本実施形態のウインチ装置１の構成を以下に説明する。

モーター部２は、図２に示すように、モーターカバー２ａとファンケース２ｂを有し、その内部に、ファン２ｃとモーター２ｄが格納されている。ファン２ｃは回転してモーター２ｄの熱を排出するために設けられている。

アウターシャフト５はワイヤードラム３の芯部に挿通され、モーター２ｄの駆動軸ドライブシャフト６はアウターシャフト５の内部を貫通している。

図２の符号２０は、ワイヤードラム３に巻き付けられるワイヤー（長さの異なる２種）を示している。

ドライブシャフト６の端部はドライブシャフトギア６ａを有し、ケース４ａの内部に挿入され動力伝達部４のギア７と噛合している。

図２および図３においてさらに明らかに示すように、ギア７は、ギア保持部１９（すなわちブレーキディスク１３と二枚のブレーキパッド１４とプレート１５と爪プレート３３と皿バネ１７ａと座金１７ｂとナット１７ｃとねじりスプリング２４とリング２５）を介して、ワイヤードラム駆動シャフト８に動力を伝達することができるように構成されている。

ワイヤードラム駆動シャフト８の端部にはワイヤードラム駆動ギア８ａが設けられ、図２に示すようにワイヤードラムギア９と噛合している。

ワイヤードラムギア９はねじによってワイヤードラム３に固定され、回転をワイヤードラム３に伝えるようになっている。

動力の伝達経路の面から見れば、モーター２ｄの回転は、ドライブシャフト６を通してギア７に伝えられ、ギア７の回転はギア保持部１９を介してワイヤードラム駆動シャフト８に伝えられ、ワイヤードラム駆動シャフト８の回転はワイヤードラムギア９を介してワイヤードラム３に伝えられるように構成されている。

図４はギア７と、ギア保持部１９とカムの固着状態を解除する解除手段の構成を示している。

ギア保持部１９は、ブレーキディスク１３と一対のブレーキパッド１４とプレート１５と爪プレート３３と皿バネ１７ａと座金１７ｂとナット１７ｃとねじりスプリング２４とリング２５とを有している。

そのうち、皿バネ１７ａと座金１７ｂとナット１７ｃは弾力機構１７を構成している。

ブレーキパッド１４はギア７の両側に配置され、全体としては図４の左側からブレーキディスク１３、ブレーキパッド１４、ギア７、ブレーキパッド１４、プレート１５、爪プレート３３、皿バネ１７ａ、座金１７ｂ、ナット１７ｃ、ねじりスプリング２４、リング２５の順番に配置されている。ねじりスプリング２４は、その一端が、ブレーキディスク１３のカム１３ｄ付近に設けられた溝（孔でも良い）に引っ掛けられ、他端が、リング２５の外周に設けられたピン孔に挿着されたスプリングピン２５ｂに引っ掛けられている。

ブレーキディスク１３とナット１７ｃは、ブレーキディスク１３に雄ネジが、ナット１７ｃの内側に雌ネジが形成されており、互いに螺合されている。ブレーキディスク１３とナット１７ｃの間には弾力機構１７と爪プレート３３とプレート１５とブレーキパッド１４とギア７が存在し、弾力機構１７の弾力によって一対のブレーキパッド１４がギア７の側面に押しつけられ、通常の運転のトルク（例えば、規定荷重の１５０％未満）ではブレーキパッド１４とギア７が滑らずに一体的に回転するようになっている。すなわち、これらの構成で、ギア挟持手段１８を構成している。このため、通常はブレーキディスク１３とブレーキパッド１４とギア７とプレート１５と爪プレート３３と皿バネ１７ａと座金１７ｂとナット１７ｃは一体的に回転し、リング２５に対して捻れを生じることになる。

図５は爪プレート３３を拡大して示している。

図５に示すように、爪プレート３３は概略鍔状の金属プレートからなり、周縁部に切り込みを有し、一部の金属が折り返されて図に示すような傾斜面を有する一対の爪３３ａ、３３ｂが形成されている。爪プレート３３の中央部開口の近傍には図示するように複数の孔３３ｃが形成されている。孔３３ｃは図４に示すように、トラスネジ３６によって爪プレート３３を隣接するプレート１５に固定するために使用される。

図６は、ブレーキディスク１３とリング２５を抜き出して示している。

図６に示すように、ブレーキディスク１３はカム１３ｄを有し、リング２５はカム２５ｄをそれぞれ有している。カム１３ｄとカム２５ｄはそれぞれ図示するような傾斜面を有し、組み立て時には傾斜面が互いに嵌め合うように形成されている。ブレーキディスク１３とリング２５はギア保持部１９の両端の部材になっている。

リング２５は図示しないワイヤードラム駆動シャフト８に嵌着され、キー２５ａによってワイヤードラム駆動シャフト８と一体的に回転するよう固定されている。

図７はブレーキディスク１３とリング２５の相互の作用を説明する図である。

図７に示すように、ブレーキディスク１３とリング２５はカム１３ｄとカム２５ｄが互いに向かい合うように配置され、組み立て時にはカム１３ｄの傾斜面とカム２５ｄの傾斜面が互いに嵌め合うように配置される。

荷揚げ時を例に説明すると、荷揚げ時にはギア７は図７の右側に示す荷揚げ方向（時計回り方向）に回転し、図４のところで説明したようにブレーキディスク１３はギア７とともに回転するため、リング２５に対して相対的に時計回り方向の捻れを生じる。なお、本願明細書において荷揚げ時のリング２５に対するブレーキディスク１３の相対的な捻れ方向を「正の捻れ方向」という。

ブレーキディスク１３がリング２５に対して正の捻れ方向に相対的に回転すると、カム１３ｄとカム２５ｄの傾斜面が互いに摺動し、ブレーキディスク１３とリング２５の間の距離が増大（伸長）する。

ブレーキディスク１３とリング２５の間の距離が増大すると、ブレーキディスク１３がラチェット機構の一部のラチェット板１２に押しつけられる。なお、ケースカバー４ｂの内側には、歯止め１６が、軸を中心に搖動可能に、かつコイルバネで内側に向けて付勢され取付けられている。ラチェット板１２の外周には、歯の向きが傾けられた歯車が設けられており、歯止め１６とともに、ラチェット機構を形成する。ラチェット板１２の板面には、摩擦力を増大させる摩擦材が設けられている。ラチェット板１２は、エンドプレート１１とブレーキディスク１３とにより挟まれている。

これにより、荷揚げ持では、ブレーキディスク１３により押し付けられたラチェット板１２がギア７とともに回転し、ギア７が逆転しようとするとラチェット機構が作用してギア７の逆転を防止する。

荷下ろし時は、ギア７が反時計回り方向に回転する。

荷下ろし時のギア７の反転時は、ブレーキディスク１３とリング２５のカム１３ｄ，２５ｄが元のように嵌め合って、ブレーキディスク１３とリング２５の間の距離が減少し、ブレーキディスク１３とラチェット板１２の圧力が弱まる。このため荷下ろし時に、ブレーキディスク１３を、ラチェット板１２に対して滑りながら反転可能となることから、ギア７を反転させることができる。

以上の構成に基づいてウインチ装置１の動作について以下説明する。

まず、荷揚げ時について説明する。

荷揚げ時は、モーター２ｄの回転は、ドライブシャフト６を介して、ギア７に伝えられる。ギア７は、二枚のブレーキパッド１４によって挟まれ、前述したようにブレーキディスク１３とともに回転しようとし、リング２５に対して正方向の捻れを生じることになる。これにより、ブレーキディスク１３とリング２５のカム１３ｄ，２５ｄは、傾斜面同士が摺動して離れる方向に作用しながら噛み合う。

カム１３ｄ，２５ｄが離れる方向に作用するため、ブレーキディスク１３がラチェット板１２を押し付け圧がかかり、ラチェット板１２がブレーキディスク１３とともに回転しようとする。ラチェットの歯止め１６は解除する方向なので、ラチェット板１２は荷揚げ方向には回転可能である。したがって、ブレーキディスク１３は、正の方向に回転し、それに伴いリング２５が回転する。

リング２５は、キー２５ａによってワイヤードラム駆動シャフト８に固定されているので、リング２５が回転すれば、ワイヤードラム駆動シャフト８も回転し、ギア７の回転をワイヤードラム３に伝えることになり、荷を引き揚げる。

一方、ラチェット板１２の逆回転はラチェット機構により制限されるため、引上げ時に万一の場合にギア７の逆回転を防止することができるようになっている。

次に、荷下ろし時について説明する。

荷下ろし時には、モーター２ｄが荷揚げ時と逆の方向に回転し、この回転がギア７に伝えられ、ギア７を荷揚げ時とは逆の方向（荷下ろし方向）に回転しようとする。

ギア７の荷下ろし方向の回転は、リング２５に対するブレーキディスク１３の正の捻れ方向と逆方向の捻れとなり、これによってカム１３ｄ，２５ｄの傾斜面が互いに嵌まり合い、ブレーキディスク１３とリング２５は互いに接近する。

この結果、ブレーキディスク１３のラチェット板１２に対する押し付け力が弱まるので、ブレーキディスク１３は、ラチェット板１２に対して滑って回転することが可能となり、荷下ろしが可能となる。

このように、荷下ろし時はモーター２ｄが荷揚げ時とは反対の方向に回転し、それにともなってギア７が回転し、その回転はワイヤードラム駆動シャフト８を介してワイヤードラム３に伝えられ、荷を下ろすことができる。また、ブレーキディスク１３が、ラチェット板１２の摩擦材を摩擦しながら滑ることで、ブレーキを効かすことができ、モーター２ｄに過度な負担を掛けないで済む。

次に、急激に過度な荷重がかかりギア保持部１９が固着した状態になる場合について説明する。

前述したように、荷揚げ時に不意にある程度（想定内）の荷重が増加したとき（例えば、規定荷重の１５０％以上となったとき）、ギア７とブレーキパッド１４がスリップし、モーター２ｄの焼き付きを防止するようになっている。

しかし、急激に過度な荷重がかかったときは、カム１３ｄ，２５ｄが過度に離開し、カム１３ｄ，２５ｄを有するブレーキディスク１３とリング２５の間の距離が大きくなり、この結果ブレーキディスク１３がラチェット板１２に強く押しつけられ、力の作用と反作用によりブレーキディスク１３が固定されてしまうことがある。

ブレーキディスク１３が固着した状態でも、モーター２ｄの荷揚げ方向の回転が維持されモーターの焼き付きは防止されるが、通常モーター２ｄを逆回転させるとカム１３ｄ，２５ｄが嵌まり合い状態に戻るところ、ブレーキディスク１３が固着した状態になると、ギア７が空転し、元の状態に戻らなくなる。この場合、従来ではウインチ装置１を修理に出すより他に途がなかった。これに対して本願発明では解除手段を設け、かかる固着状態を解除することができるようになっている。

図８は、本実施形態の解除手段の作用を示している。

本願発明の解除手段は、ギア７とともに回転する第一の係合手段と、ブレーキディスク１３とともに回転する第二の係合手段とを有している。

第一の係合手段は、ギア７が荷下ろし方向に回転するときにブレーキディスク１３の第二の係合手段と係合し、ブレーキディスク１３をリング２５に対して荷揚げ時の正方向の捻れ方向とは逆の方向に回転させる。

本実施形態では、スプリングピン３４が第一の係合手段になっており、爪プレート３３の爪３３ａ、３３ｂが第二の係合手段になっている。

スプリングピン３４はギア７に設けられたピン孔３５に挿着されており、ギア７とともに回転し、爪プレート３３側に突出し、図８の矢印で示す荷下ろし方向に回転するときに、爪３３ａ、３３ｂと係合するようになっている。

爪３３ａ、３３ｂは傾斜面を有し、ギア７が荷揚げ方向に回転するときは、スプリングピン３４の先端を傾斜面で乗り越えさせるが、ギア７が荷揚げ方向と逆の方向に回転するときはスプリングピン３４と係合するようになっている。つまり、ギア７が荷下ろし方向に回転すると、半周以内に、スプリングピン３４が爪プレート３３を回すことになる。

爪プレート３３はトラスネジ３６によってプレート１５と一体的に回転するようになっており、プレート１５は内周面にカム１３ｄのキー溝と嵌合するキーを有していることによりブレーキディスク１３と一体的に回転するようになっている。

以上の構造により、ギア７が図８の矢印に示す荷下ろし方向に回転すると、半回転以内に、スプリングピン３４が爪３３ａ、３３ｂと係合し、ブレーキディスク１３を強制的に回転させる。

ブレーキディスク１３の荷下ろし方向の回転は、リング２５に対する正の捻れ方向と逆方向の捻れを生じ、カム１３ｄ，２５ｄを傾斜面同士が嵌まり合う状態に復帰する。以降は、通常の荷揚げと荷下ろしの操作を行うことができるようになる。

なお、上記実施形態の説明では、爪プレートの形状の一例を説明したが、本願発明はこれに限られない。

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本願発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１ ウインチ装置
２ モーター部
２ａ モーターカバー
２ｂ ファンケース
２ｃ ファン
２ｄ モーター
３ ワイヤードラム
４ 動力伝達部
４ａ ケース
４ｂ ケースカバー
５ アウターシャフト
６ ドライブシャフト
６ａ ドライブシャフトギア
７ ギア
８ ワイヤードラム駆動シャフト
８ａ ワイヤードラム駆動ギア
９ ワイヤードラムギア
１０ａ サイドプレート
１０ｂ サイドプレート
１１ エンドプレート
１２ ラチェット板
１３ ブレーキディスク
１３ｄ カム
１４ ブレーキパッド
１５ プレート
１６ 歯止め
１７ 弾力機構
１７ａ 皿バネ
１７ｂ 座金
１７ｃ ナット
１８ ギア挟持手段
１９ ギア保持部
２０ ワイヤー
２４ ねじりスプリング
２５ リング
２５ａ キー
２５ｂ スプリングピン
２５ｄ カム
３３ 爪プレート
３３ａ 爪
３３ｂ 爪
３３ｃ 孔
３４ スプリングピン
３５ ピン孔
３６ トラスネジ

Claims (3)

1. モーターと、前記モーターに駆動されるギアと、前記ギアを弾力機構を介して挟持するギア挟持手段を含むギア保持部と、前記ギア保持部と接続可能なラチェット機構と、前記ギア保持部を介して前記ギアによって駆動されるワイヤードラム駆動シャフトと、前記ワイヤードラム駆動シャフトによって駆動されるワイヤードラムと有し、
   前記ギア保持部は嵌め合う傾斜面を有する一対のカムを有し、前記ギアが荷揚げ方向に回転するときは前記カムが相対的に正方向に捻れて前記ギア保持部を伸長させて前記ラチェット機構に接続し、前記ラチェット機構を作用させながら前記モーターの回転をワイヤードラムに伝達するウインチ装置において、
   前記カムが急激な負荷の増大によって過度に相対的に正方向に捻れて前記ギア保持部の部材が前記ラチェット機構の一部に固着した状態になったときに、前記ギアを荷下ろし方向に回転させることによって前記カムを正の捻れ方向と逆の方向に捻って前記固着した状態を解除する解除手段を有することを特徴とするウインチ装置。
2. 前記ギア保持部の部材は、前記一対のカムのうちの一つのカムを設けたブレーキディスクと、前記一対のカムのうちの他のカムを設けたリングとからなり、
   前記リングは前記ワイヤードラム駆動シャフトと一体に回転するように嵌合され、
   前記ブレーキディスクと前記リングは、前記カムの傾斜面が嵌め合うように対向して配置され、
   前記解除手段は、前記ギアとともに回転する第一の係合手段と、前記ブレーキディスクとともに回転する第二の係合手段とを有し、
   前記ギアの第一の係合手段は、前記ギアが荷下ろし方向に回転するときに前記ブレーキディスクの第二の係合手段と係合し、前記ブレーキディスクを前記リングに対して荷揚げ時の正の捻れ方向とは逆の方向に回転させることを特徴とする請求項１に記載のウインチ装置。
3. 前記第一の係合手段は前記ギアの側面から突出するように設けられたスプリングピンからなり、
   前記第二の係合手段は、前記ブレーキディスクと一体に回転する爪プレートに設けられた傾斜面を有する爪からなり、
   前記爪は、前記ギアの荷揚げ方向の回転の時は前記スプリングピンをその傾斜面に乗り上げさせて通過させ、前記ギアの荷下ろし方向の回転の時は前記スプリングピンと係合するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のウインチ装置。

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