JP6760881B2 - チェーンブロック - Google Patents

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Description

本発明は、荷揚げ作業に用いられるチェーンブロックに関する。
荷を上下方向に移動させるために、手動式のチェーンブロックが広く用いられている。このようなチェーンブロックとしては、たとえば特許文献1〜3に示すものがある。特許文献1〜3に開示のチェーンブロックは、磁気クラッチ装置を備えている。そして、低負荷の高速回転時には、磁極回転体の歯型形状部と、継鉄回転体の歯型形状部とが近接対向した磁気結合となり、これらが同期回転することで回転トルクの伝達を行う。
一方、所定の負荷を超える高負荷の場合には、磁極回転体の歯型形状部と、継鉄回転体の歯型形状部との磁気結合による同期回転が保てなくなり、スリップする。すると、磁極回転体と一体的な出力回転手段が軸方向にスライドする。そして、このスライドによって、高トルク入力手段の係合凹部に、出力回転手段と一体的なクラッチ突起が嵌まり込む。このようにして、低負荷の高速回転モードと、高負荷の低速回転モードとを切り換えることを可能としている。
特許第5342524号公報 特許第5231498号公報 特許第5529689号公報
ところで、チェーンブロックを手動で操作して、ロードチェーンを巻き取って荷を上昇させる巻上げ、およびロードチェーンを送り出して荷を下降させる巻下げを行う場合、常に一定の速度および負荷で、巻下げ動作および巻上げ動作を行える訳ではない。すなわち、ハンドチェーンの上部を握ってハンドチェーンを下方に送り、またハンドチェーンの上部を握るように持ち替えてハンドチェーンを下方に送る、という動作を繰り返す関係上、上述した巻下げ動作および巻上げ動作は、大きな負荷が間欠的に作用するものとなる。
したがって、ハンドチェーンを下方に送る際に高負荷が作用することで、クラッチ突起が係合凹部に入り込んでも、ハンドチェーンを持ち替えるといった低負荷時には、クラッチ突起が係合凹部から直ぐに出てしまう。そのため、クラッチ突起が係合凹部に対して、頻繁に出入することで機械的な騒音が発生してしまう。
このような騒音の発生を防止するために、特許文献1に開示の構成では、係合凹部にクラッチ保持磁性体を取り付けることで、クラッチ突起がクラッチ保持磁性体によって磁気的に保持される構成としている。なお、特許文献1に開示の構成では、たとえば図7に示すように、高負荷が作用する巻上げ側の係合凹部のみならず、巻下げ側の係合凹部にも、クラッチ保持磁性体を取り付けることで、巻上げ動作時および巻下げ動作時の双方で、クラッチ保持磁性体によってクラッチ突起を磁気的に保持している。
しかしながら、負荷が軽くなった場合には、高負荷の低速回転モードから、低負荷の高速回転モードに切り換えて、ハンドチェーンを操作できることが好適である。特許文献1に開示の構成では、そのようなモード切り換えを行うべく、一対の係合凹部の間に、離脱用の傾斜面を設ける構成としている。この場合、それまでの回転方向とは反対側に高トルク入力手段を回転させることで、離脱用の傾斜面にクラッチ突起が移動する。
ここで、磁極回転体の歯型形状部と、継鉄回転体の歯型形状部とが、周方向で同じ角度位置に位置していれば、それらの歯型形状部の間に作用する磁力によって、出力回転体(磁極回転体)がスライドして、クラッチ突起が係合凹部から抜ける。それにより、低速回転モードから高速回転モードへと切り換えることができる。しかしながら、磁極回転体と継鉄回転体の回転が同期しない(空転した)状態では、磁極回転体の歯型形状部と、継鉄回転体の歯型形状部とが、周方向で同じ角度位置に位置しないことが多く、また同じ角度位置に位置したとしても瞬間的である。
したがって、離脱用の傾斜面に沿ってクラッチ突起が移動しても、離脱用の傾斜面を挟んで反対側の係合凹部のクラッチ保持磁性体に、磁気的に吸引されてしまい、低速回転モードから高速回転モードへと切り換わらない、という問題が生じる。
本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、低速回転モードから高速回転モードへの切り換えを容易に行うことが可能なチェーンブロックを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第1の観点によると、巻上げ動作および巻下げ動作に伴って荷を昇降させることが可能なチェーンブロックであって、ハンドホイールからの駆動を増速する状態で第1回転体に伝達するギヤ機構と、高速回転モード時にはギヤ機構からの回転が伝達され、磁性材料から形成されると共に磁気クラッチ機構を構成する第1歯部が周方向に配列されている第1回転体と、磁性材料から形成され、第1位置において第1歯部との間で磁気吸引力による規定トルク以上の回転トルクを伝達可能であると共に磁気クラッチ機構を構成する第2歯部を備え、回転方向と直交するスラスト方向に第1位置からスライドした第2位置では第1歯部との間の磁気吸引力による回転トルクが規定トルクよりも小さくなる第2回転体と、第1回転体と第2回転体のうちの少なくとも一方に設けられる磁石と、第2回転体と一体的に設けられていると共に磁性材料から形成されているクラッチピンと、非磁性材料から形成されると共に第2回転体のスライドに応じてクラッチピンが入り込むことで機械的な結合を実現する複数の凹状のポケットを備えるクラッチ受部材と、を備え、複数のポケットには、巻上げ動作時にクラッチピンが入り込むと共にクラッチピンが磁気的に吸引される磁性部材が配置されている巻上げ側ポケットと、巻下げ動作時にクラッチピンが入り込むと共にクラッチピンが磁気的に吸引される磁性部材が配置されている巻下げ側ポケットと、巻上げ側ポケットと巻下げ側ポケットの間に存在すると共にクラッチピンが磁気的に吸引されない状態で内部に入り込む中間ポケットと、が設けられていて、巻上げ側ポケットと中間ポケットの間には、該巻上げ側ポケットから該中間ポケットに向かうにつれて巻上げ側ポケットの内部からクラッチ受部材の表面に向かうように傾斜している第1テーパ面が設けられていて、巻下げ側ポケットと中間ポケットの間には、該巻下げ側ポケットから該中間ポケットに向かうにつれて巻下げ側ポケットの内部からクラッチ受部材の表面に向かうように傾斜している第2テーパ面が設けられていて、第1テーパ面は、第2テーパ面と比較してクラッチ受部材の表面に対する傾斜角度が緩く設けられている、ことを特徴とするチェーンブロックが提供される。
また、本発明の他の側面は、上述の発明において、中間ポケットの周方向の両端部には、クラッチピンが係止する係止壁が設けられていて、クラッチ受部材の回転時にはクラッチピンの中間ポケットからの抜けが防止された状態で該クラッチピンが係止壁に係止される、ことが好ましい。
また、本発明の第21の観点によると、巻上げ動作および巻下げ動作に伴って荷を昇降させることが可能なチェーンブロックであって、ハンドホイールからの駆動を増速する状態で第1回転体に伝達するギヤ機構と、高速回転モード時にはギヤ機構からの回転が伝達され、磁性材料から形成されると共に磁気クラッチ機構を構成する第1歯部が周方向に配列されている第1回転体と、磁性材料から形成され、第1位置において第1歯部との間で磁気吸引力による規定トルク以上の回転トルクを伝達可能であると共に磁気クラッチ機構を構成する第2歯部を備え、回転方向と直交するスラスト方向に第1位置からスライドした第2位置では第1歯部との間の磁気吸引力による回転トルクが規定トルクよりも小さくなる第2回転体と、第1回転体と第2回転体のうちの少なくとも一方に設けられる磁石と、第2回転体と一体的に設けられていると共に磁性材料から形成されているクラッチピンと、非磁性材料から形成されると共に第2回転体のスライドに応じてクラッチピンが入り込むことで機械的な結合を実現する複数の凹状のポケットを備えるクラッチ受部材と、を備え、複数のポケットには、巻上げ動作時にクラッチピンが入り込むと共にクラッチピンが磁気的に吸引される磁性部材が配置されている巻上げ側ポケットと、巻下げ動作時にクラッチピンが入り込むと共にクラッチピンが磁気的に吸引される磁性部材が配置されている巻下げ側ポケットと、巻上げ側ポケットと巻下げ側ポケットの間に存在すると共にクラッチピンが磁気的に吸引されない状態で内部に入り込む中間ポケットと、が設けられていて、中間ポケットの周方向の両端部には、クラッチピンが係止する係止壁が設けられていて、クラッチ受部材の回転時にはクラッチピンの中間ポケットからの抜けが防止された状態で該クラッチピンが係止壁に係止される、ことを特徴とするチェーンブロックが提供される。
また、本発明の他の側面は、上述の発明において、第1歯部には、磁性材料から形成されている円環状の外周凸部が隣接して配置されていて、中間ポケットは、外周凸部と第2歯部とが磁気結合する程度の深さを有している、ことが好ましい。
本発明によると、チェーンブロックにおいて、低速回転モードから高速回転モードへの切り換えを容易に行うことが可能となる。
本発明の第1の実施の形態に係るチェーンブロックの構成を示す側断面図である。 図1のチェーンブロックにおけるハンドホイールおよび遊星ギヤ機構の構成を示す斜視図であり、円筒部材の底支持部から軸支プレートを外した状態を示す図である。 図1のチェーンブロックにおける磁気クラッチ機構およびハンドホイール付近の構成の半断面状態を示す斜視図である。 図1のチェーンブロックにおける磁気クラッチ機構を構成する内側ヨーク回転体と外側ヨーク回転体の位置をずらした状態を斜視図である。 図1のチェーンブロックにおける磁気クラッチ機構付近の構成を拡大して示す側断面図である。 図5に示す状態から外側ヨーク回転体が一方側(X1側)にスライドした状態を示す側断面図である。 図1のチェーンブロックにおける咬合クラッチ機構を説明するための斜視図であり、外側ヨーク回転体を半断面で示す図である。 図1のチェーンブロックにおけるクラッチ受部材の複数のポケットを周方向に沿って切断した状態を示す断面図である。 図1のチェーンブロックにおけるクラッチ受部材の構成を示す斜視図である。 従来構成において、複数のポケットを周方向に沿って切断した状態を示す断面図である。 変形例に係るクラッチ受部材の構成を示す断面図である。 他の変形例に係るクラッチ受部材の構成を示す断面図である。
以下、本発明の一実施の形態に係る、チェーンブロック10について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、図1において右側をX1側(一方側)、左側をX2側(他方側)とし、ハンドチェーンC1がハンドホイール20から垂れ下がる側をZ2側(下側)、それとは逆側をZ1側(上側)とする。
<チェーンブロックの構成について>
図1は、チェーンブロック10の構成を示す側断面図である。チェーンブロック10は、図示を省略する上フックを介して天井等の所定の部位に吊り下げられる。このチェーンブロック10は、図1に示すように、ハンドチェーンC1が掛け回されるハンドホイール20を備えていて、そのハンドホイール20は、駆動軸30の外周側において回転可能に設けられている。ハンドホイール20を回転させた際の駆動は、メネジ部材40を経て、ブレーキ機構50へと伝達される。
このとき、ハンドホイール20からメネジ部材40に伝達される駆動力は、遊星ギヤ機構80および磁気クラッチ機構を経由する高速回転モードと、遊星ギヤ機構80および磁気クラッチ機構を経由せずにハンドホイール20の回転がメネジ部材40に直結状態で伝達される低速回転モードに切り換え可能となっている。
また、上述のブレーキ機構50に伝達された駆動力は、駆動軸30から減速ギヤ機構60を介して、駆動軸30の外周側に位置するロードシーブ中空軸70に伝達される。ロードシーブ中空軸70のチェーンポケット71にはロードチェーンC2が嵌まり込んでいて、そのロードチェーンC2の下端側には図示を省略する下フックが連結されている。そして、ハンドホイール20を巻上げ方向に回転させると、ロードチェーンC2が巻き取られて下フックに吊り下げられている荷が上昇する。一方、ハンドホイール20を巻下げ方向に回転させると、ロードチェーンC2が供給されて下フックに吊り下げられている荷が下降する。以上が、チェーンブロック10の概略的な全体構成である。
<遊星ギヤ機構付近の構成について>
まず、遊星ギヤ機構80付近の構成について説明する。なお、遊星ギヤ機構80は、ギヤ機構に対応する。図1に示すように、ハンドホイール20には、円筒状の円筒部材21が一体的に設けられている。この円筒部材21は、後述する磁気クラッチ機構100を覆う部分である。
図2は、ハンドホイール20および遊星ギヤ機構80の構成を示す斜視図であり、円筒部材21の底支持部21aから軸支プレート22を外した状態を示す図である。図2に示すように、円筒部材21の底支持部21aには、遊星ギヤ機構80を構成する遊星ギヤ81の回転軸の一端側が軸支されている。また、底支持部21aには、所定の間隔を空けて軸支プレート22が取り付けられている。この軸支プレート22は、遊星ギヤ81の回転軸の他端側を軸支している。
また、図1および図2に示すように、円筒部材21の側部には、遊星ギヤ機構80が配置されている。遊星ギヤ機構80は、ハンドホイール20および円筒部材21の回転を、増速する状態で内側ヨーク回転体110に伝達する。なお、遊星ギヤ機構80は、内側ヨーク回転体110の軸方向(X方向;スラスト方向)の他方側(X2側)に設けられているサンギヤ部112(図3参照)と、サンギヤ部112の周囲に複数(図2では3つ)配置され当該サンギヤ部112と噛み合う遊星ギヤ81と、ホイルカバー11に固定されると共にサンギヤ部112から離れる外径側で遊星ギヤ81と噛み合うリングギヤ82とを備えている。また、ホイルカバー11に固定されたリングギヤ82と円筒部材21とは、それらが対向する部分において円周方向に摺動自在に設けられている。このような構成によって、円筒部材21の一端をリングギヤ82を介してホイルカバー11で軸支する。また、遊星ギヤ81を軸支している円筒部材21の底支持部21aと軸支プレート22は、リングギヤ82の中心軸と同一軸芯でハンドホイール20と共に回転可能に軸支されている。
ハンドホイール20を高速回転モードで回転させる場合、その駆動力は、遊星ギヤ機構80によって増速され、その増速状態でサンギヤ部112を有するギヤ付ハブ111に伝達される(図3および図4参照)。このとき、たとえばリングギヤ82が固定され、遊星ギヤ81が公転する(サンギヤ部112の周囲を回転する)ことで、サンギヤ部112は増速回転される。一方、低速回転モードに切り換えている状態では、内側ヨーク回転体110はフリーで回転可能となっている。したがって、後述するクラッチピン131(図5他参照)がポケット141,143(図7他参照)に嵌まり込んでいない状態の場合、後述する外歯部114a1と内歯部121a2とが対向する位置となるように、内側ヨーク回転体110がフリーで回転する構成となっている。
<磁気クラッチ機構付近の構成について>
図3は、磁気クラッチ機構100およびハンドホイール20付近の構成の半断面状態を示す斜視図である。図4は、磁気クラッチ機構100を構成する内側ヨーク回転体110と外側ヨーク回転体120の位置をずらした状態を斜視図である。図5は、磁気クラッチ機構100付近の構成を拡大して示す断面図である。図6は、図5に示す状態から外側ヨーク回転体120が一方側(X1側)にスライドした状態を示す側断面図である。
図3および図4に示すように、磁気クラッチ機構100は、内側ヨーク回転体110と、外側ヨーク回転体120とを主要な構成要素としている。なお、内側ヨーク回転体110は第1回転体に対応し、外側ヨーク回転体120は第2回転体に対応する。
内側ヨーク回転体110は、ギヤ付ハブ111と、一対の外歯ヨーク114a,114bと、リングヨーク115とを有している。ギヤ付ハブ111は、サンギヤ部112とハブ部113とが一体的に設けられた部材である。サンギヤ部112は、上述した遊星ギヤ81に噛み合うことで、遊星ギヤ81から回転が伝達可能となっている。また、ハブ部113は、円筒部113aとフランジ部113bを有していて、その円筒部113aの外周側に、上述した一対の外歯ヨーク114a,114bおよびリングヨーク115が、たとえばネジ等を介してフランジ部113bに取り付けられている。それにより、ギヤ付ハブ111と、一対の外歯ヨーク114a,114bと、リングヨーク115とは、一体的に回転する構成となっている。
一対の外歯ヨーク114a,114bおよびリングヨーク115は、磁力による吸引力を増幅させるものであり、磁性材料から形成されている。これらのうち、一対の外歯ヨーク114a,114bには、一定の間隔で外歯部114a1,114b1が設けられていて、その外歯部114a1,114b1は環状部114a2,114b2よりも外径側に突出している。なお、外歯部114a1は第1歯部に対応するが、外歯部114a1と外歯部114b1が共に第1歯部に対応するものとしても良い。
図3および図4に示す構成では、外歯ヨーク114aの外歯部114a1と、外歯ヨーク114bの外歯部114b1とは、周方向において同一の角度位置に設けられている。しかしながら、これらの外歯部114a1,114b1は、若干異なる角度位置に存在しても良い。また、図4においては、それぞれ8つの外歯部114a1,114b1が設けられている。しかしながら、それぞれの外歯部114a1,114b1の個数は、幾つであっても良い。
また、リングヨーク115は、一対の外歯ヨーク114a,114bの間に配置されている。リングヨーク115には、リング状の部分よりも外径側に突出する外周凸部115aが存在し、その外周凸部115aも途切れのないリング状に設けられている。なお、外周凸部115aは、軸方向(X方向)において、外歯ヨーク114bよりも外歯ヨーク114aに近づくように設けられている。したがって、外周凸部115aは、後述する内歯部121a2と対向可能となっている。
次に、外側ヨーク回転体120について説明する。図3および図4に示すように、外側ヨーク回転体120は、一対の内歯ヨーク121a,121bと、複数の磁石122と、摺動ホイール123(咬合クラッチ機構130(図5および図6参照)の構成要素も兼用)と、クラッチピン131(咬合クラッチ機構130の構成要素)と、を有している。なお、一対の内歯ヨーク121a,121b、複数の磁石122およびクラッチピン131は、摺動ホイール123の外周固定部123cに取り付けられている。
一対の内歯ヨーク121a,121bは磁性材料から形成されていて、リング状の円環部121a1,121b1と、その円環部121a1,121b1から内径側に突出する内歯部121a2,121b2を有している。内歯部121a2,121b2は、外歯部114a1,114b1と同一ピッチで同数設けられ、しかも両者が近接対向するように設けられている。しかしながら、磁気結合によるトルク伝達が良好に行えるものであれば、内歯部121a2,121b2と外歯部114a1,114b1のいずれかが欠ける等により、両者の個数は、同一の個数から多少増減しても良い。なお、内歯部121a2は第2歯部に対応するが、内歯部121a2と内歯部121b2が共に第2歯部に対応するものとしても良い。
また、内歯ヨーク121aと内歯ヨーク121bの間には、磁力を発生する磁石122が複数配置されている。本実施の形態では、1セットの内歯ヨーク121a,121bにつき、1つの磁石122が配置されている。それにより、1セットの内歯ヨーク121a,121b毎の磁気回路M1を形成し易いものとなっている。なお、このような磁石122を複数備える構成に代えて、リング状の磁石を1つ備える構成を採用しても良い。
ここで、高速回転モードのときには、上述した内歯部121a2は外歯部114a1と近接対向した磁気結合状態となり、同じく内歯部121b2は外歯部114b1と近接対向した磁気結合状態となる。また、この高速回転モードにおける外側ヨーク回転体120の軸方向(X方向)の位置が、第1位置に対応する。このとき、図5に示すように、磁石122、内歯ヨーク121a、外歯ヨーク114a、リングヨーク115、外歯ヨーク114bおよび内歯ヨーク121bを通る磁気回路M1が形成される。この磁気回路M1が形成される磁気結合状態では、外歯ヨーク114a,114b(内側ヨーク回転体110)から内歯ヨーク121a,121b(外側ヨーク回転体120)へと回転を伝達することができる。
ただし、過負荷が作用すると、内歯部121a2,121b2は、それぞれ外歯部114a1,114b1との間の磁気結合状態が保てなくなり、内歯部121a2,121b2に対して外歯部114a1,114b1がスリップする。すなわち、外歯部114a1,114b1は、周方向において内歯部121a2,121b2からずれてしまう。このとき、内歯ヨーク121aと距離的に最も近い内側ヨーク回転体110の磁性体は、リングヨーク115となる。このため、図6に示すように、内歯ヨーク121a(内歯部121a2)と外周凸部115aとが近接対向するように、外側ヨーク回転体120が軸方向(X方向)の一方側(X1側)に向かうようにスライドさせられる。なお、この図6に示すような、内歯ヨーク121a(内歯部121a2)と外周凸部115aとが近接対向している軸方向(X方向)の位置が、第2位置に対応する。
また、摺動ホイール123は、筒状部123aと、円盤部123bと、外周固定部123cとを有している。筒状部123aは、その内部でメネジ部材40の筒状部40aとの間でスプライン結合している。このため、摺動ホイール123は、軸方向(X方向)に沿ってスライド可能としている。円盤部123bは、筒状部123aと外周固定部123cとの間に存在する円盤状の部分である。また、外周固定部123cは、摺動ホイール123のうち最も外径側に位置する部分であり、円盤部123bよりも軸方向(X方向)の他方側(X2側)に突出する部分である。外周固定部123cには、上述した一対の内歯ヨーク121a,121b、複数の磁石122およびクラッチピン131が固定されている。なお、摺動ホイール123は、咬合クラッチ機構130の構成要素も兼用している。
<咬合クラッチ機構の構成について>
次に、咬合クラッチ機構130について説明する。図7は、咬合クラッチ機構130を説明するための斜視図であり、外側ヨーク回転体120を半断面で示す図である。咬合クラッチ機構130は、クラッチピン131と、クラッチ受部材140とを備えている。クラッチピン131は、摺動ホイール123の円盤部123bよりも軸方向(X方向)の一方側(X1側)に突出しているピン状の部分であり、磁性材料から形成されている。したがって、磁石122からの磁力により、後述する磁性板144に磁気的に吸引される。
このクラッチピン131は、クラッチ受部材140の各ポケット141,142,143に入り込む部分である。かかるポケット141,142,143に入り込んでいるとき、ハンドホイール20の回転は、遊星ギヤ機構80および磁気クラッチ機構100を経由せずに、クラッチ受部材140からクラッチピン131を介して外側ヨーク回転体120の摺動ホイール123に伝達される。すると、筒状部123aを介してメネジ部材40に回転が伝達される。本実施の形態では、クラッチピン131は2本設けられているが、その本数は特に限定されるものではない。
図7に示すように、クラッチ受部材140の外周側には、ハンドホイール20が一体的に取り付けられている。また、クラッチ受部材140は、メネジ部材40の外周側に軸受B1を介して回転自在に取り付けられている。
図7に示すように、クラッチ受部材140は、円盤状に設けられている。クラッチ受部材140の最も外周側は厚みが薄く設けられることで円盤面140aよりも凹んだ外周フランジ部140bとなっている(図9参照)。外周フランジ部140bには、上述した円筒部材21が取り付けられる。
クラッチ受部材140には、軸方向(X方向)の他方側(X2側)の表面である円盤面140aよりも凹んだ複数のポケット141,142,143が設けられている。図8は、複数のポケット141,142,143を周方向に沿って切断した状態を示す断面図である。図9は、クラッチ受部材140の構成を示す斜視図である。図8および図9に示すように、巻上げ側ポケット141は、ロードチェーンC2を巻上げる際に、クラッチピン131が入り込む部分である。この巻上げ動作時には、クラッチ受部材140がハンドホイール20と共に回転するが、その回転方向は、複数のポケット141,142,143が見える方向からクラッチ受部材140を見た場合に、反時計回り(CCW方向)に回転する。そのとき、クラッチピン131は、軸方向(X方向)に沿う(円盤面140aと垂直な)係止壁141aに係止される。それにより、クラッチピン131からクラッチ受部材140に回転が伝達される。
また、巻上げ側ポケット141の内部には、磁性材料から形成されている磁性板144(磁性部材に対応)が配置されている。図8に示すように、磁性板144は、巻上げ側ポケット141の凹嵌部141bに嵌め込まれた状態で固定されている。この磁性板144は、巻上げ側ポケット141のうち係止壁141aとは反対側の第1テーパ面141cに連続するように設けられている。
第1テーパ面141cは、磁性板144と中間ポケット143の間に位置する傾斜面であり、磁性板144から中間ポケット143に向かうにつれて円盤面140aに向かうように傾斜している。
また、巻下げ側ポケット142は、ロードチェーンC2を巻下げる際に、クラッチピン131が入り込む部分である。すなわち、巻下げ側ポケット142は、ロードチェーンC2を巻上げるのとは反対向きに回転させた場合に、クラッチピン131が入り込む部分である。この巻下げ動作時には、クラッチ受部材140がハンドホイール20と共に回転するが、その回転方向は、上述した反時計回り(CCW方向)とは逆の時計回り(CW方向)に回転する。そのとき、クラッチピン131は、軸方向(X方向)に沿う(円盤面140aと垂直な)係止壁142aに係止される。それにより、クラッチピン131からクラッチ受部材140に回転が伝達される。
この巻下げ側ポケット142の内部にも、磁性材料から形成されている磁性板145(磁性部材に対応)が配置されている。磁性板145は、巻下げ側ポケット142の凹嵌部142bに嵌め込まれた状態で固定されている。また、磁性板145は、巻下げ側ポケット142のうち係止壁142aとは反対側の第2テーパ面142cに連続するように設けられている。なお、クラッチピン131は、磁性板144,145によって磁気的に吸引されるが、クラッチピン131と磁性板144、145の間には、微小な隙間が存在するのが好ましい。微小な隙間が存在する場合には、クラッチピン131と磁性板144,145の間の摩擦が低減される。
第2テーパ面142cは、磁性板144と中間ポケット143の間に位置する傾斜面であり、磁性板145から中間ポケット143に向かうにつれて円盤面140aに向かうように傾斜している。しかしながら、図8から明らかなように、第2テーパ面142cは、第1テーパ面141cよりも傾斜角度が大きくなるように設けられている。換言すると、第1テーパ面141cは、第2テーパ面142cよりも緩やかな傾斜角度となるように設けられている。
すなわち、巻上げ状態から巻下げ方向へとハンドホイール20を回転させる際に、仮に第1テーパ面141cの傾斜角度が急である場合には、クラッチ受部材140の巻下げ方向(CW方向)への回転によって、クラッチピン131が第1テーパ面141cに衝突するものの、第1テーパ面141c上をクラッチピン131が良好に摺動しない。そのような不具合を防ぐために、第1テーパ面141cの傾斜角度は、第2テーパ面142cよりも緩やかとなるように設けられている。
なお、図8に示す構成では、第1テーパ面141cの円周方向における投影長さは、第2テーパ面142cの円周方向における投影長さに対して、2倍以上となるように、第1テーパ面141cが傾斜している。しかしながら、クラッチ受部材140の巻下げ方向(CW方向)へ回転させた場合に、クラッチピン131が第1テーパ面141cを良好に摺動可能(クラッチ受部材140とクラッチピン131の連れ回りを防止可能)であれば、その傾斜角度は何度であっても良い。
また、巻上げ側ポケット141と巻下げ側ポケット142の間には、中間ポケット143が設けられている。中間ポケット143は、低速回転モードから高速回転モードへと切り換えるために設けられた部分である。この中間ポケット143の必要性について、図10に基づいて説明する。
図10は、特許文献1の図7に示すような従来構成において、複数のポケット141H,142Hを周方向に沿って切断した状態を示す断面図である。この図10に示す構成では、従来構成のクラッチ受部材140Hに関する構成については、符号Hを附している。なお、この図10に示す構成では、中間ポケット143に相当する構成は存在していない。図10に示す構成では、クラッチピン131が巻上げ側ポケット141Hに入り込み、ハンドホイール20およびクラッチ受部材140を巻き上げ方向(CCW方向)に回転させる場合、ハンドホイール20の回転は、クラッチ受部材140Hからクラッチピン131を介して外側ヨーク回転体120の摺動ホイール123に伝達される直結状態となる。このとき、クラッチピン131は、磁性板144Hによって磁気的に吸引された状態となっている。
かかる磁性板144Hでのクラッチピン131の磁気的吸引を解除する場合、ハンドホイール20およびクラッチ受部材140Hを巻上げ方向とは反対方向(CW方向)に回転させることになる。すると、クラッチピン131は、テーパ面141Hcを摺動して、中間突起146Hを乗り越えるが、このとき、外側ヨーク回転体120は、一旦は軸方向(X方向)の他方側(X2側)にスライドする。その状態で、ハンドホイール20およびクラッチ受部材140Hの回転を継続しても、クラッチピン131は巻下げ側ポケット142Hには入り込まずに、高速回転モードに切り換えられれば、問題がない。
しかしながら、外歯ヨーク114aの外歯部114a1と、内歯ヨーク121aの内歯部121a2とが周方向において同一角度にない場合には、磁気の作用によって、リングヨーク115の外周凸部115aと内歯部121a2とが対向する状態となるように引き寄せ合う。それにより、外側ヨーク回転体120が再び軸方向(X方向)の一方側(X1側)に移動し、その移動により、クラッチピン131が巻下げ側ポケット142Hに入り込んでしまう。そして、クラッチピン131は磁性板145Hに磁気的に吸引されてしまう。
すなわち、図10に示す構成では、ハンドホイール20およびクラッチ受部材140Hを回転させてクラッチピン131が巻上げ側ポケット141Hから外れても、再び巻下げ側ポケット142Hにクラッチピン131が入り込んでしまう。
これに対して、本実施の形態では、図8および図9に示すように、巻上げ側ポケット141と巻下げ側ポケット142の間には、中間ポケット143が設けられている。中間ポケット143は、円盤面140aおよびテーパ面141c,142cよりも凹んだ部分となっている。また、中間ポケット143の反時計回りの端部には係止壁143aが設けられていると共に、中間ポケット143の時計回りの端部にも係止壁143bが設けられている。
したがって、ハンドホイール20およびクラッチ受部材140を時計回り(CW方向)に回転させ、クラッチピン131が第1テーパ面141cを乗り越えたときに、さらに外周凸部115aと内歯部121a2とが対向する状態となるように引き寄せ合うと、クラッチピン131は、中間ポケット143に入り込む。その状態でさらにハンドホイール20およびクラッチ受部材140を時計回り(CW方向)に回転させると、クラッチピン131は係止壁143aに係止して、クラッチ受部材140と共にクラッチピン131が回転する。
しかしながら、中間ポケット143の内部には、磁性板が配置されていない。したがって、ハンドホイール20およびクラッチ受部材140の回転を停止させると、フリー回転可能な内側ヨーク回転体110は、内歯部121a2と外歯部114a1とが近接対向する位置となるように、周方向に回転する。すると、内歯部121a2と外歯部114a1との間の磁力の作用により、これら内歯部121a2と外歯部114a1とが、軸方向においても最も近接対向する位置となるように、外側ヨーク回転体120をスラスト方向に移動させる。それにより、クラッチピン131が中間ポケット143から抜けて、高速回転モードに切り換えることができる。
なお、上述のように、クラッチピン131が中間ポケット143から抜ける場合、内歯部121a2と外歯部114a1とが周方向において近接対向している。したがって、以後は過負荷が作用して、内歯部121a2と外歯部114a1との近接対向した状態が解かれない限り、高速回転モードを維持し続けることになる。
また、巻下げ状態においても、過負荷となる場合には、クラッチピン131は、図8および図9に示す巻下げ側ポケット142に入り込み、係止壁142aに対してクラッチピン131が係止している。この状態から、ハンドホイール20およびクラッチ受部材140を反時計回り(CCW方向)に回転させ、クラッチピン131が第2テーパ面142cを乗り越え、さらに外周凸部115aと内歯部121a2とが対向する状態となるように引き寄せ合うと、クラッチピン131は、中間ポケット143に入り込む。
その状態でさらにハンドホイール20およびクラッチ受部材140を反時計回り(CCW方向)に回転させると、クラッチピン131は係止壁143bに係止して、クラッチ受部材140と共にクラッチピン131が回転する。
このときも、ハンドホイール20およびクラッチ受部材140の回転を停止させると、フリー回転可能な内側ヨーク回転体110は、内歯部121a2と外歯部114a1とが近接対向する位置となるように、周方向に回転する。すると、内歯部121a2と外歯部114a1との間の磁力の作用により、これら内歯部121a2と外歯部114a1とが、軸方向においても最も近接対向する位置となるように、外側ヨーク回転体120をスラスト方向に移動させる。それにより、クラッチピン131が中間ポケット143から抜けて、高速回転モードに切り換えることができる。
なお、中間ポケット143は、外周凸部115aと内歯部121a2とが磁気結合する程度の深さを有していることが好ましい。しかしながら、巻上げ側ポケット141からクラッチピン131が良好に抜けるようにするために、中間ポケット143は、外周凸部115aと内歯部121a2とが磁気結合するよりも浅くなるような深さに設けられていても良い。
<作用効果について>
以上のような構成のチェーンブロック10においては、クラッチ受部材140に存在する複数のポケットには、巻上げ動作時にクラッチピン131が入り込むと共にクラッチピン131が磁気的に吸引される磁性板144が配置されている巻上げ側ポケット141が存在している。また、複数のポケットには、巻下げ動作時にクラッチピン131が入り込むと共にクラッチピン131が磁気的に吸引される磁性板145が配置されている巻下げ側ポケット142が存在している。また、巻上げ側ポケット141と巻下げ側ポケット142の間には、クラッチピン131が磁気的に吸引されない状態で内部に入り込む中間ポケット143が存在している。
したがって、巻上げ動作時に低速回転モードからハンドホイール20を逆転させて、高速回転モードに切り換える場合に、クラッチピン131が巻上げ側ポケット141から巻下げ側ポケット142に直接入り込むのを防止して、中間ポケット143に入り込ませることができる。この中間ポケット143には磁性板が配置されていないので、クラッチピン131を磁気的に吸引する力は作用しない。したがって、ハンドホイール20およびクラッチ受部材140の回転を停止させると、フリー回転可能な内側ヨーク回転体110の周方向の回転および外側ヨーク回転体120のスラスト方向の移動により、内歯部121a2と外歯部114a1とが最も近接対向する位置となる。それにより、クラッチピン131が中間ポケット143から抜けて、高速回転モードに容易に切り換えることができる。
また、本実施の形態では、巻上げ側ポケット141と中間ポケット143の間には、巻上げ側ポケット141から中間ポケット143に向かうにつれて巻上げ側ポケット141の内部からクラッチ受部材140の表面に向かうように傾斜している第1テーパ面141cが設けられている。また、巻下げ側ポケット142と中間ポケット143の間には、巻下げ側ポケット142から中間ポケット143に向かうにつれて巻下げ側ポケット142の内部からクラッチ受部材140の円盤面140aに向かうように傾斜している第2テーパ面142cが設けられている。そして、第1テーパ面141cは、第2テーパ面142cと比較してクラッチ受部材140の表面に対する傾斜角度が緩く設けられている。
ここで、図10に示す従来構成においては、係止壁141Haにクラッチピン131が係止している巻上げ状態から、巻下げ方向(CW方向)にハンドホイール20およびクラッチ受部材140Hを回転させる場合に必要な負荷は、巻上げ方向(CCW方向)に回転させる場合よりも軽くて済む。そのような軽い負荷で済む反面、クラッチピン131は、ハンドホイール20およびクラッチ受部材140の巻下げ方向への回転に際して第1テーパ面141Hcを乗り越えられず、クラッチ受部材140Hと同じ方向に回転してしまう虞がある。その場合には、クラッチピン131が再び磁性板144Hに磁気的に吸引され、高速回転モードに良好に切り換えられないことになる。
しかしながら、本実施の形態では、第1テーパ面141cは、第2テーパ面142cと比較してクラッチ受部材140の表面に対する傾斜角度が緩く設けられているので、クラッチピン131は第1テーパ面141cを乗り越えやすくなる。そのため、磁性板144でのクラッチピン131の再度の磁気的な吸引を防ぐことができ、高速回転モードに容易に切り換えることが可能となる。
さらに、本実施の形態では、中間ポケット143の周方向の両端部には、クラッチピン131が係止する係止壁143a,143bが設けられている。また、クラッチ受部材140の回転時には、クラッチピン131の中間ポケット143からの抜けが防止された状態で、クラッチピン131が係止壁143a,143bに係止されている。
このため、巻上げ側ポケット141から移動してきたクラッチピン131が中間ポケット143に入った場合に、巻下げ側ポケット142側に移動するのを防止することができる。同様に、巻下げ側ポケット142から移動してきたクラッチピン131が中間ポケット143に入った場合に、巻上げ側ポケット141側に移動するのを防止することができる。したがって、ハンドホイール20およびクラッチ受部材140の回転を停止すれば、磁力の作用によってクラッチピン131が巻下げ側ポケット142から抜け、低速回転モードから高速回転モードへと良好に切り換えることができる。
また、本実施の形態では、外歯部114a1には、磁性材料から形成されている円環状の外周凸部115aが隣接して配置されていて、中間ポケット143は、外周凸部115aと内歯部121a2とが磁気結合する程度の深さを有している。
このため、クラッチピン131が中間ポケット143の開口部位に差し掛かり、外歯ヨーク114aの外歯部114a1と、内歯ヨーク121aの内歯部121a2とが周方向において同一角度にない場合には、磁気の作用によって、リングヨーク115の外周凸部115aと内歯部121a2とが対向する状態となるように引き寄せ合う構成とすることができる。したがって、巻上げ側ポケット141から中間ポケット143に入り込むように移動してきたクラッチピン131が巻下げ側ポケット142に移動するのを防止できる。同様に、巻下げ側ポケット142から中間ポケット143に入り込むように移動してきたクラッチピン131が、巻上げ側ポケット141に移動するのを防止できる。そのため、ハンドホイール20およびクラッチ受部材140の回転を停止すれば、磁力の作用によってクラッチピン131が巻下げ側ポケット142から抜け、低速回転モードから高速回転モードへと良好に切り換えることができる。
<変形例>
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。
上述の実施の形態においては、クラッチ受部材140は、図8に示すような断面形状となっている。しかしながら、クラッチ受部材140は、図11および図12に示すような形状に形成されていても良い。図11は、変形例に係るクラッチ受部材140の構成を示す断面図である。図11に示す構成では、巻上げ側ポケット141の表面と巻下げ側ポケット142の表面とは同じ平面(底面147)上に位置している。また、中間ポケット143は、底面147よりも凹むように設けられていても良い。このように構成しても、低速回転モードから高速回転モードへと良好に切り換えることが可能となる。
図12は、他の変形例に係るクラッチ受部材140の構成を示す断面図である。たとえば、クラッチピン131のストロークが十分に確保できない等の理由により、図11に示す構成が実現し難い場合、図12に示すように構成しても良い。図12に示す構成では、巻上げ側ポケット141の底部は、傾斜面141dを構成していて、その傾斜面141dをクラッチピン131が通過すると、クラッチピン131が中間ポケット143に入り込む。なお、図12から明らかなように、磁性板144の表面側も傾斜面141dを構成している。
同様に、巻下げ側ポケット142の底部は、傾斜面142dを構成していて、その傾斜面142dをクラッチピン131が通過すると、クラッチピン131が中間ポケット143に入り込む。ここで、磁性板145の表面側も傾斜面142dを構成している。このように構成しても、低速回転モードから高速回転モードへと良好に切り換えることが可能となる。
また、上述の実施の形態のように、中間ポケット143を設けるのを省略するようにしても良い。たとえば、中間ポケット143に対応する部位に、クラッチピン131の磁極とは反発するような磁極が対向する磁石を装着するようにしても良い。この場合には、磁力によってクラッチピン131が中間ポケット143から抜ける状態となる。
また、磁性部材としては、磁性板144,145以外の部材を配置するようにして良い。たとえば、凹嵌部141bに磁性粉末を供給し、凹嵌部141bで磁性粉末を固めるようにしても良い。
また、第1回転体に対応する内側ヨーク回転体110と、第2回転体に対応する外側ヨーク回転体120は、上述した実施の形態には限られず、他の形状であっても良い。他の形状としては、第1回転体が外径側に位置し、第2回転体が内径側に位置する構成が挙げられる。また、上述の実施の形態では、巻上げ動作時の回転方向は、ハンドホイール20およびクラッチ受部材140は、反時計回り(CCW方向)に回転するものとしている。しかしながら、巻上げ動作時においては、それとは逆の方向(CW方向)にハンドホイール20およびクラッチ受部材140を回転させるものとしても良い。このとき、巻上げ側ポケット141と巻下げ側ポケット142の配置は、図8に示す配置と対称となることが好ましい。
また、上述の実施の形態では、磁石122は、外側ヨーク回転体120に設けられる構成を採用している。しかしながら、磁石122は、内側ヨーク回転体110に設けられる構成を採用しても良く、内側ヨーク回転体110と外側ヨーク回転体120の両方に設けられる構成を採用しても良い。
10…チェーンブロック、11…ホイルカバー、20…ハンドホイール、21…円筒部材、21a…底支持部、22…軸支プレート、30…駆動軸、40…メネジ部材、40a…筒状部、50…ブレーキ機構、60…減速ギヤ機構、70…ロードシーブ中空軸、71…チェーンポケット、80…遊星ギヤ機構(ギヤ機構に対応)、81…遊星ギヤ、82…リングギヤ、100…磁気クラッチ機構、110…内側ヨーク回転体(第1回転体に対応)、111…ギヤ付ハブ、112…サンギヤ部、113…ハブ部、113a…円筒部、113b…フランジ部、114a,114b…外歯ヨーク、114a1,114b1…外歯部(第1歯部に対応)、115…リングヨーク、115a…外周凸部、120…外側ヨーク回転体(第2回転体に対応)、121a,121b…内歯ヨーク、121a1,121b1…円環部、121a2,121b2…内歯部(第2歯部に対応)、122…磁石、123…摺動ホイール、123a…筒状部、123b…円盤部、123c…外周固定部、130…咬合クラッチ機構、131…クラッチピン、140,140H…クラッチ受部材、140a…円盤面、140b…外周フランジ部、141,141H…巻上げ側ポケット(ポケットに対応)、141a…係止壁、141b…凹嵌部、141c…第1テーパ面、141Hc…テーパ面、142,142H…巻下げ側ポケット、142a…係止壁、142b…凹嵌部、142c…第2テーパ面、143…中間ポケット、143a,143b…係止壁、144,145…磁性板(磁性部材に対応)、144H,145H…磁性板、146H…中間突起、147…底面、B1…軸受、C1…ハンドチェーン、C2…ロードチェーン、M1…磁気回路

Claims (4)

  1. 巻上げ動作および巻下げ動作に伴って荷を昇降させることが可能なチェーンブロックであって、
    ハンドホイールからの駆動を増速する状態で第1回転体に伝達するギヤ機構と、
    高速回転モード時には前記ギヤ機構からの回転が伝達され、磁性材料から形成されると共に磁気クラッチ機構を構成する第1歯部が周方向に配列されている第1回転体と、
    磁性材料から形成され、第1位置において前記第1歯部との間で磁気吸引力による規定トルク以上の回転トルクを伝達可能であると共に前記磁気クラッチ機構を構成する第2歯部を備え、回転方向と直交するスラスト方向に前記第1位置からスライドした第2位置では前記第1歯部との間の磁気吸引力による前記回転トルクが規定トルクよりも小さくなる第2回転体と、
    前記第1回転体と前記第2回転体のうちの少なくとも一方に設けられる磁石と、
    前記第2回転体と一体的に設けられていると共に磁性材料から形成されているクラッチピンと、
    非磁性材料から形成されると共に前記第2回転体のスライドに応じて前記クラッチピンが入り込むことで機械的な結合を実現する複数の凹状のポケットを備えるクラッチ受部材と、
    を備え、
    複数の前記ポケットには、
    巻上げ動作時に前記クラッチピンが入り込むと共に前記クラッチピンが磁気的に吸引される磁性部材が配置されている巻上げ側ポケットと、
    巻下げ動作時に前記クラッチピンが入り込むと共に前記クラッチピンが磁気的に吸引される磁性部材が配置されている巻下げ側ポケットと、
    前記巻上げ側ポケットと前記巻下げ側ポケットの間に存在すると共に前記クラッチピンが磁気的に吸引されない状態で内部に入り込む中間ポケットと、
    が設けられていて、
    前記巻上げ側ポケットと前記中間ポケットの間には、該巻上げ側ポケットから該中間ポケットに向かうにつれて前記巻上げ側ポケットの内部から前記クラッチ受部材の表面に向かうように傾斜している第1テーパ面が設けられていて、
    前記巻下げ側ポケットと前記中間ポケットの間には、該巻下げ側ポケットから該中間ポケットに向かうにつれて前記巻下げ側ポケットの内部から前記クラッチ受部材の表面に向かうように傾斜している第2テーパ面が設けられていて、
    前記第1テーパ面は、前記第2テーパ面と比較して前記クラッチ受部材の表面に対する傾斜角度が緩く設けられている、
    ことを特徴とするチェーンブロック。
  2. 前記中間ポケットの周方向の両端部には、前記クラッチピンが係止する係止壁が設けられていて、前記クラッチ受部材の回転時には前記クラッチピンの前記中間ポケットからの抜けが防止された状態で該クラッチピンが前記係止壁に係止される、
    ことを特徴とする請求項記載のチェーンブロック。
  3. 巻上げ動作および巻下げ動作に伴って荷を昇降させることが可能なチェーンブロックであって、
    ハンドホイールからの駆動を増速する状態で第1回転体に伝達するギヤ機構と、
    高速回転モード時には前記ギヤ機構からの回転が伝達され、磁性材料から形成されると共に磁気クラッチ機構を構成する第1歯部が周方向に配列されている第1回転体と、
    磁性材料から形成され、第1位置において前記第1歯部との間で磁気吸引力による規定トルク以上の回転トルクを伝達可能であると共に前記磁気クラッチ機構を構成する第2歯部を備え、回転方向と直交するスラスト方向に前記第1位置からスライドした第2位置では前記第1歯部との間の磁気吸引力による前記回転トルクが規定トルクよりも小さくなる第2回転体と、
    前記第1回転体と前記第2回転体のうちの少なくとも一方に設けられる磁石と、
    前記第2回転体と一体的に設けられていると共に磁性材料から形成されているクラッチピンと、
    非磁性材料から形成されると共に前記第2回転体のスライドに応じて前記クラッチピンが入り込むことで機械的な結合を実現する複数の凹状のポケットを備えるクラッチ受部材と、
    を備え、
    複数の前記ポケットには、
    巻上げ動作時に前記クラッチピンが入り込むと共に前記クラッチピンが磁気的に吸引される磁性部材が配置されている巻上げ側ポケットと、
    巻下げ動作時に前記クラッチピンが入り込むと共に前記クラッチピンが磁気的に吸引される磁性部材が配置されている巻下げ側ポケットと、
    前記巻上げ側ポケットと前記巻下げ側ポケットの間に存在すると共に前記クラッチピンが磁気的に吸引されない状態で内部に入り込む中間ポケットと、
    が設けられていて、
    前記中間ポケットの周方向の両端部には、前記クラッチピンが係止する係止壁が設けられていて、前記クラッチ受部材の回転時には前記クラッチピンの前記中間ポケットからの抜けが防止された状態で該クラッチピンが前記係止壁に係止される、
    ことを特徴とするチェーンブロック。
  4. 前記第1歯部には、磁性材料から形成されている円環状の外周凸部が隣接して配置されていて、
    前記中間ポケットは、前記外周凸部と前記第2歯部とが磁気結合する程度の深さを有している、
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のチェーンブロック。
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