WO2012053628A1 - 負荷感知変速装置及び負荷感知変速装置付巻上機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で速度切換がスムーズ、回転速度切換時にニュートラル状態がなく安全に切り換え可能な負荷感知変速装置、及び当該装置を備えた巻上機を提供する。【解決手段】ピニオンシャフト（６）を介したサンギヤ（１４）の回転が伝達されプラネタリギヤ（１７、１８）が回転すると、その外周にある内歯付リングギヤ（１９）の回転制限時にはプラネタリギヤ（１７、１８）の自転と公転により減速された回転がプラネタリキャリア（１６）から出力される。内歯付リングギヤ（１９）の回転制限がなくプラネタリギヤ（１７、１８）の公転と共に回転すると、減速されていない回転がプラネタリキャリア（１６）から出力される。内歯付リングギヤ（１９）の回転制限は、負荷感知機構（２２）により係合爪（３５）で切り替える。プラネタリキャリア（１６）の回転は、スライダ付プレート（２３）、負荷バネ（２４、２５）及びカム付プレート３０を介して出力される。

Description

負荷感知変速装置及び負荷感知変速装置付巻上機

　本発明は、重量物を吊り上げる巻上機等に付加することで、負荷の高低に応じて荷の上げ下げの速度を変えて作業の迅速化を図る負荷感知変速装置とそれを備えた巻上機に関するものである。

　一般に、巻上機では、小さい力で重量物を吊り上げることができるように、ハンドチェーンの操作で回転するハンドホイールと荷が吊り下げられたロードチェーンの上げ下げを行うロードシーブとの間に歯車機構を設けて連結している。巻上機におけるこの歯車機構は、ハンドホイールの回転を減速してロードシーブに伝える減速機構となるため、負荷の有無に関係なくロードシーブの回転は常に減速され、作業効率の低下を招いていた。

　そこで、負荷の有無若しくは高低に応じてロードシーブの回転速度を可変する変速機構を設けることが提案されている。例えば、ハンドホイールからの回転をそのまま伝達する第１クラッチ手段と、増速機構に伝達する第２クラッチ手段と、第１クラッチ手段と第２クラッチ手段とを係脱する伝達プレートと、を備え、ロードシーブに負荷がかかると第１クラッチ手段を係合させると共に第２クラッチ手段を解放する方向に伝達プレートが移動して巻き取り速度が高速から低速に切り換わり、無負荷のときには第２クラッチ手段を係合させて巻き取り速度を高速にする自動変速装置が提案されている（特許文献１参照）。

　この自動変速装置においては、伝達プレートが軸方向に移動して第１クラッチと第２クラッチをそれぞれ押圧することで圧接させて速度を切り換えるものであるため、切換時の抵抗が大きく操作感が悪いという問題があった。また、伝達プレート等が軸方向に配置されると共に軸方向に移動するため、装置が軸方向に大きくなり、巻上機のハンドホイールとブレーキとの間に配置されているため、巻上機の片側だけが重くなりバランスが悪く、巻上機が傾いて操作しづらくなるという問題もあった。

　また、この他、低速回転部材と高速回転部材と出力回転部材を備え、それぞれに磁性体を設け、その磁性体が磁気的に係合した後に機械的に係合するように構成した負荷感応型変速装置も提案されている（特許文献２参照）。

　しかし、この変速装置においては、速度が切り換わるときに、磁力による不安定な係合状態があり、空転する危険性があった。また、この変速装置では、磁性体からなる複雑な形状の部品を多用しており、構造が複雑で重くなると共にコストが高くなるという問題もあった。更に、この変速装置においても、各部品を軸方向に配置すると共に軸方向に移動させることで係合させているため、装置が軸方向に大きくなり、巻上機に取り付けるとバランスが悪くなるという問題もあった。特に、この変速装置では、巻上機のハンドホイールとブレーキとの間に配置されており、極めてバランスが悪くなっていた。

特開２００１－１４６３９１号公報 特開２０１０－１１６９５７号公報

　本発明が解決しようとする課題は、上記従来の問題点を解決し、小型、軽量で、速度の切換がスムーズ且つ回転速度が切り換わるときに回転方向が定まらなくなるニュートラル位置がないため安全、確実に切り換えることができる負荷感知変速装置及び負荷感知変速装置付巻上機を提供することにある。

　本発明の負荷感知変速装置は、外部回転を入力し負荷の高低に応じて低速又は高速に切り換えて回転出力する負荷感知変速装置であって、外部回転を入力し減速して低速回転として伝達するか又は外部回転をそのまま高速回転として伝達する変速機構と、該変速機構の回転出力側の負荷の高低を感知する負荷感知機構と、該負荷感知機構により駆動され、前記変速機構に係合するか又は変速機構との係合を解除することで変速機構の出力回転を低速状態又は高速状態に切り換える切換機構と、を備えている。

　この負荷感知変速装置における前記変速機構は、互いに相対回転可能な、外部回転を入力する中央回転部材と、該中央回転部材の回転を変速する内側回転部材と外側回転部材とを備え、前記切換機構と連動し、前記外側回転部材及び内側回転部材の一方を回転規制すると、前記外側回転部材及び内側回転部材の他方から前記中央回転部材と同じ回転方向で且つ前記中央回転部材より低速回転を出力し、また前記外側回転部材及び内側回転部材の一方の回転規制を解除すると、前記外側回転部材及び内側回転部材の他方から前記中央回転部材と同じ回転方向で且つ前記中央回転部材と同じ回転速度で高速回転を出力するものである。

　また、前記切換機構は、前記変速機構の外側回転部材又は内側回転部材の回転規制とその回転規制の解除を切り換える回転規制切換機構と、前記回転規制解除時に前記外側回転部材と内側回転部材、前記外側回転部材と中央回転部材、及び前記内側回転部材と中央回転部材の何れかの組み合わせを、前記負荷感知機構を介して連結し互いに相対回転不可な状態に切り換えると共に前記回転規制時に連結解除し互いに相対回転可能な状態に切り換える連結切換機構と、を備えるものである。

　また、前記負荷感知機構には、高速から低速に切り換わるときの低速切換負荷と低速から高速に切り換わるときの高速切換負荷がそれぞれ設定され、前記低速切換負荷を感知して前記切換機構を高速状態から低速状態に切り換えるときに予め設定した負荷変動範囲の上限を負荷が越えるまで高速状態に保ち、前記高速切換負荷を感知して前記切換機構を低速状態から高速状態に切り換えるときに前記負荷変動範囲の下限より負荷が下がるまで低速状態を保つ保持機構を備えている。

　また、前記負荷感知機構は、前記切換機構を切り換えるスライダと、一定範囲内で相対回転可能な状態で併設されると共に、前記変速機構により一方又は両方が駆動され且つ外部負荷により相対回転する一対のプレート部材と、該一対のプレート部材の間に設けられプレート部材の相対回転により変形する負荷弾性部材と、高速から低速に切り換わるときの低速切換負荷により前記負荷弾性部材を変形させて前記一対のプレート部材が相対回転すると前記スライダを低速切換位置に移動可能な状態にし、低速から高速に切り換わるときの高速切換負荷により前記負荷弾性部材が復元して前記一対のプレート部材が逆方向へ相対回転すると前記スライダを高速切換位置に移動可能な状態にするカム機構と、を備えている。

　また、前記負荷感知機構は、前記スライダの位置を保持する保持機構を備え、該保持機構は、前記一対のプレート部材の一方に前記スライダと一緒に設けられ、前記スライダが低速切換位置又は高速切換位置に達すると前記スライダに係合してロックするロック機構と、前記一対のプレート部材の他方に設けられ、前記カム機構により前記スライダが低速切換位置又は高速切換位置に移動可能な状態になり且つ予め設定した負荷変動範囲の上限を越えるか又は下限より下がると前記ロック機構のロックを解除してスライダを低速切換位置又は高速切換位置に移動させるロック解除機構と、を備えている。
　また、前記スライダ及び前記カム機構の一方は、前記スライダ及び前記カム機構の他方に接触する弾性部材を有し、該弾性部材により前記スライダに径方向へ移動可能な力を与えながら前記保持機構による前記スライダの保持を前記予め設定した負荷変動範囲内にて維持可能にしている。
　また、前記切換機構は、前記スライダに対向し、該スライダが嵌脱する内側凹部を有し、該内側凹部の側壁は、負荷があるときに前記スライダに接する方の側壁が他方の側壁よりも大きく傾斜している。

　　また、変速機構は、前記外側回転部材を回転規制すると前記内側回転部材から前記中央回転部材と同回転方向で低速回転を出力し且つ回転規制を解除すると前記中央回転部材と同回転方向で高速回転を出力し、
　負荷感知機構は、前記変速機構の内側回転部材の回転により一方が駆動され且つ外部負荷が他方に掛かると相対回転する一対のプレート部材を備え、
　切換機構は、前記スライダが低速切換位置に移動すると前記外側回転部材を回転規制すると共に前記内側回転部材と外側回転部材の連結を解除し、前記スライダが高速切換位置に移動すると前記外側回転部材の回転規制を解除すると共に前記内側回転部材と外側回転部材を前記負荷感知機構を介して連結するものとなっている。

　また、変速機構は、前記外側回転部材を回転規制すると前記内側回転部材から前記中央回転部材と同回転方向で低速回転を出力し且つ回転規制を解除すると前記中央回転部材と同回転方向で高速回転を出力し、
　負荷感知機構は、前記変速機構の外側回転部材の回転により一方が駆動され且つ前記変速機構の内側回転部材に他方が連結又は連結解除され、外部負荷によって生じる前記外側回転部材と内側回転部材との相対回転により相対回転する一対のプレート部材を備え、
　切換機構は、前記スライダが低速切換位置に移動すると前記外側回転部材を回転規制すると共に前記内側回転部材と外側回転部材の連結を解除し、前記スライダが高速切換位置に移動すると前記外側回転部材の回転規制を解除すると共に前記内側回転部材と外側回転部材を前記負荷感知機構を介して連結するものとなっている。

　また、変速機構は、前記外側回転部材を回転規制すると前記内側回転部材から前記中央回転部材と同回転方向で低速回転を出力し且つ回転規制を解除すると前記中央回転部材と同回転方向で高速回転を出力し、
　負荷感知機構は、前記変速機構の外側回転部材の回転により一方が駆動され且つ前記変速機構の中央回転部材に他方が連結又は連結解除され、外部負荷によって生じる前記外側回転部材と中央回転部材との相対回転により相対回転する一対のプレート部材を備え、
　切換機構は、前記スライダが低速切換位置に移動すると前記外側回転部材を回転規制すると共に前記中央回転部材と外側回転部材の連結を解除し、前記スライダが高速切換位置に移動すると前記外側回転部材の回転規制を解除すると共に前記中央回転部材と外側回転部材を前記負荷感知機構を介して連結するものとなっている。

　また、変速機構は、前記内側回転部材を回転規制すると前記外側回転部材から前記中央回転部材と同回転方向で低速回転を出力し且つ回転規制を解除すると前記中央回転部材と同回転方向で高速回転を出力し、
　負荷感知機構は、前記変速機構の内側回転部材の回転により一方が駆動され且つ前記変速機構の中央回転部材に他方が連結又は連結解除され、外部負荷によって生じる前記内側回転部材と中央回転部材との相対回転により相対回転する一対のプレート部材を備え、
　前記切換機構は、前記スライダが低速切換位置に移動すると前記内側回転部材を回転規制すると共に前記内側回転部材と中央回転部材の連結を解除し、前記スライダが高速切換位置に移動すると前記内側回転部材の回転規制を解除すると共に前記内側回転部材と中央回転部材を前記負荷感知機構を介して連結するものとなっている。

　また、変速機構は、前記内側回転部材を回転規制すると前記外側回転部材から前記中央回転部材と同回転方向で低速回転を出力し且つ回転規制を解除すると前記中央回転部材と同回転方向で高速回転を出力し、
　負荷感知機構は、前記変速機構の内側回転部材の回転により一方が駆動され且つ前記変速機構の外側回転部材に他方が連結又は連結解除され、外部負荷によって生じる前記内側回転部材と外側回転部材との相対回転により相対回転する一対のプレート部材を備え、
　切換機構は、前記スライダが低速切換位置に移動すると前記内側回転部材を回転規制すると共に前記内側回転部材と外側回転部材の連結を解除し、前記スライダが高速切換位置に移動すると前記内側回転部材の回転規制を解除すると共に前記内側回転部材と外側回転部材を前記負荷感知機構を介して連結するものとなっている。

　一方、本発明の負荷感知変速装置付巻上機は、ハンドチェーンの操作により回転するハンドホイールと、荷を吊り下げたロードチェーンの上げ下げを行うロードシーブと、
　前記ハンドホイールの回転が伝達され、その回転を減速して低速回転として伝達するか又はそのまま高速回転として伝達する変速機構と、該変速機構の出力回転により前記ロードシーブにかかる負荷の高低を感知する負荷感知機構と、該負荷感知機構により駆動され、前記変速機構に係合するか又は変速機構との係合を解除することで変速機構の出力回転を低速状態又は高速状態に切り換える切換機構と、を備えている。この負荷感知変速装置付巻上機においては、前記ロードシーブと前記変速機構との間に減速用歯車を設けることもできる。

本発明の変速機構として、遊星歯車機構、内接式遊星歯車機構及びサイクロ減速機構などがある。遊星歯車機構の内歯付リングギア、プラネタリキャリア、サンギヤをそれぞれ外側、内側、中央回転部材とし、内接式遊星歯車機構及びサイクロ減速機構の外側低速リング、内側低速キャリア、中央高速クランクをそれぞれ外側、内側、中央回転部材とする。
　また、本発明の負荷感知変速装置においては、前記中央回転部材を回転の入力側とし、遊星歯車機構の外側回転部材、内接式遊星歯車機構及びサイクロ減速機構の内側回転部材を回転規制することでそれらの他方から前記中央回転部材と同回転方向で低速回転を出力させ、その回転規制を解除して前記中央回転部材と同回転方向で高速回転を出力させている。この回転規制は、負荷感知機構のスライダの径方向の移動により、切換機構の係合爪とクラッチリングが係合又は係合解除され、これにより直接又は負荷感知機構を介して前記外側回転部材又は内側回転部材の回転規制又はその解除が行われる。また、これと同時に、負荷感知機構のスライダの移動により、係合爪付リング又は係合溝付プレートとスライダの一部が係合し、外側回転部材と内側回転部材、外側回転部材と中央回転部材、内側回転部材と中央回転部材の何れかの組み合わせを、負荷感知機構を介して連結して前記中央回転部材と一体で高速回転を出力させている。
　このように、極めてシンプルな構造で変速すると共に軸方向に大型化することなく小型、軽量化することができる。

　また、本発明の負荷感知変速装置では、負荷感知機構のスライダが低速切換位置と高速切換位置に切り換わるときに、保持機構によってスライダの位置を保持しているので、不安定になりがちな高低速の切換時の動作を安定させることができ、確実かつスムーズに高低速の切り換えを行うことができる。

　また、本発明の負荷感知変速装置における負荷感知機構、変速機構及び切換機構は、連結及び係合の仕方を様々に変更することができるので、軸方向における配置を用途等に応じて変更することができる。特に、回転の入出力側のように、外部から水や塵埃が入り易い部分から負荷感知機構及び切換機構を変速機構より遠ざけてケース奥に収めることもでき、用途に応じて最も適した構成の装置に変更することができる。

　また、本発明の負荷感知変速装置におけるスライダには、その頂点部分にカム機構に接触する弾性部材を設けており、この弾性部材によりスライダに径方向へ移動可能な力を与えながら、保持機構によるスライダの径方向位置を前記予め設定した負荷変動範囲内にて維持可能にすることができるので、切換時の動作をより安定させて、回転方向が定まらないニュートラル状態が生じることを防ぎ且つ引っ掛かりなくスムーズにすることができる。また、前記弾性部材は前記スライダの頂点部ではなく前記カム機構に設けることも可能である。

　また、負荷感知機構を介在させることで、速度切換による入力側のトルク変化を緩衝して、入力側のトルクの過度な変動を防いで安定させ、速度切換の安定性及び操作性を向上させることができる。

　また、本発明の負荷感知変速装置付巻上機では、ハンドホイールが取り付けられたピニオンシャフトの他端とロードシーブとの間に負荷感知変速装置を配置しており、コンパクトで無負荷時におけるバランスの良い巻上機とすることができる。

本発明の実施例１に係る負荷感知変速装置付巻上機を示す断面図である。 図１に示す負荷感知変速装置の分解斜視図である。 図２に示す負荷感知機構の分解斜視図である。 負荷がかからず高速回転するときの図１乃至図３に示したスライダ付プレート、係合爪付リング及びクラッチリングを軸方向から見ると共にカム付プレートを重ねて透視した状態を示す正面作用図である。 図４におけるスライダ付近の断面を示す要部断面図である。 軽負荷がかかるが高速回転を保つときの図１乃至図３に示すスライダ付プレート、係合爪付リング及びクラッチリングを軸方向から見ると共にカム付プレートを重ねて透視した状態を示す正面作用図である。 図６におけるスライダ付近の断面を示す要部断面図である。 図６よりも大きい負荷がかかるが高速回転を保つときの図１乃至図３に示すスライダ付プレート、係合爪付リング及びクラッチリングを軸方向から見ると共にカム付プレートを重ねて透視した状態を示す正面作用図である。 低速切換負荷がかかり低速回転に切り換えたときの図１乃至図３に示すスライダ付プレート、係合爪付リング及びクラッチリングを軸方向から見ると共にカム付プレートを重ねて透視した状態を示す正面作用図である。 図９におけるスライダ付近の断面を示す要部断面図である。 負荷が低速切換負荷より軽くなったが低速回転を保つときの図１乃至図３に示すスライダ付プレート、係合爪付リング及びクラッチリングを軸方向から見ると共にカム付プレートを重ねて透視した状態を示す正面作用図である。 負荷が高速切換負荷より低下して高速回転に切り換えたときの図１乃至図３に示すスライダ付プレート、係合爪付リング及びクラッチリングを軸方向から見ると共にカム付プレートを重ねて透視した状態を示す正面作用図である。 実施例１の負荷感知変速装置付巻上機の一部変更例を示す断面図である。 本発明の実施例２に係る負荷感知変速装置付巻上機を示す断面図である。 図１４に示す負荷感知変速装置の分解斜視図である。 図１５に示す負荷感知機構の分解斜視図である。 負荷がかからず高速回転するときの図１４乃至図１６に示した係合爪付プレート、係合溝付プレート及びクラッチリングを軸方向から見ると共にカム付プレートを重ねて透視した状態を示す正面作用図である。 図１４に示す負荷感知変速装置付巻上機の一部変更例を示す断面図である。 本発明の実施例３に係る負荷感知変速装置付巻上機を示す断面図である。 本発明の実施例４に係る負荷感知変速装置付巻上機を示す断面図である。 図２０に示す変速機構の内部構造の一例を軸方向から見た断面図である。 図２０に示す変速機構の内部構造の他の例を軸方向から見た断面図である。 本発明の実施例５に係る負荷感知変速装置付巻上機を示す断面図である。 負荷がかからず高速回転するときの図２３のＡ－Ａ方向から見た作用図である。 図２３に示す負荷感知変速装置付巻上機の一部変更例を示す断面図である。

　図１は本発明の実施例１に係る負荷感知変速装置を示す断面図であり、図２はその負荷感知変速装置の分解斜視図、図３はその負荷感知機構の分解斜視図、図４はスライダ付プレート、係合爪付リング及びクラッチリングを軸方向から見ると共にカム付プレートを重ねて透視した状態を示す正面作用図である。

　１は巻上機であり、所定間隔をもって対向するフレーム２，３により回動自在に支持され図示しない荷を吊り下げたロードチェーンの上げ下げを行うロードシーブ４と、このロードシーブ４の中心孔に回転自在に貫装されたピニオンシャフト６と、このピニオンシャフト６に螺着され図示しないハンドチェーンの操作により回転するハンドホイール７と、を備えている。また、この巻上機１には、ピニオンシャフト６に回転不能に軸着されたブレーキ受け１０と、そのボス部には回転可能に外装された一対のブレーキライニング１０ａ、１０ｂと、ブレーキライニング１０ａ、１０ｂに挟装されフレーム３に取り付けられたラチェット爪８に噛合して逆回転を防ぐラチェットギヤ９と、から構成されているメカニカルブレーキ機構が設けられている。

　１１は負荷感知変速装置であり、断面が略コの字形状をなすギヤカバー１２内に要部が全て収められている。１３は変速機構としての遊星歯車機構である。この遊星歯車機構１３は、その中心に位置し、巻上機１からの回転を入力する入力軸としてのピニオンシャフト６の先端に回転不可に取り付けられたサンギヤ１４と、このサンギヤ１４に噛合すると共に回転軸が一対のプラネタリキャリア１５，１６によって支持されることでサンギヤ１４の周囲を自転しながら公転する複数のプラネタリギヤ１７，１８と、このプラネタリギヤ１７，１８の外周に配置されプラネタリギヤ１７，１８に噛合する内歯を有する内歯付リングギヤ１９と、を備えている。上記ピニオンシャフト６と一体回転するサンギヤ１４は中央回転部材を構成し、プラネタリギヤ１７，１８及びプラネタリキャリア１５，１６は内側回転部材を構成し、内歯付リングギヤ１９は外側回転部材を構成している。

　この遊星歯車機構１３では、ピニオンシャフト６から入力した回転によりサンギヤ１４が回転し、それによりプラネタリギヤ１７，１８が自転しながら公転する。このときのプラネタリキャリア１６の回転はピニオンシャフト６の回転と同方向で且つその回転を減速させたものとなり、低速回転となる。このような低速回転は、内歯付リングギヤ１９がギヤカバー１２側に係合して一方向に回転制限されている場合にプラネタリキャリア１６から出力される。一方、内歯付リングギヤ１９がギヤカバー１２に対して自由に回転する場合には、プラネタリギヤ１７，１８は自転せず、プラネタリキャリア１６は内歯付リングギヤ１９とサンギヤ１４と相対回転不可となる一体状態になって同じ速度で回転することになり、ピニオンシャフト６の回転がそのままプラネタリキャリア１６から高速回転として出力される。このように内歯付リングギヤ１９が回転自由になると同時にプラネタリキャリア１６は内歯付リングギヤ１９とサンギヤ１４と相対回転不可の一体状態になる。

　本実施例における内歯付リングギヤ１９は、後述する係合爪を取り付ける係合爪付リング２１にボルト２０で連結されており、この係合爪付リング２１と一体となって回転制限又は制限なしに回転するものとなっている。この係合爪付リング２１には、係合爪を取り付ける孔２１ａと爪バネ３７を取り付ける孔２１ｃと後述するスライダが係合する内側凹部２１ｂが隣接して設けられている。尚、本実施例では内歯付リングギヤ１９と係合爪付リング２１を別体で形成して連結しているが、一体で形成することも可能である。

　２２は遊星歯車機構１３と巻上機１のロードシーブ４との間に設けられ、出力側となるロードシーブ４にかかる負荷を感知する負荷感知機構である。この負荷感知機構２２のスライダ付プレート２３は、ピニオンシャフト６に遊嵌された円板からなり、遊星歯車機構１３に対向する面に設けられた複数の凹部２３ｈにプラネタリキャリア１６の外面に設けられた複数の凸部１６ａが嵌合することで、プラネタリキャリア１６と一体回転するものとなっている。また、本実施例におけるスライダ付プレート２３は、遊星歯車機構１３の係合爪付リング２１内にほぼ収められ、その外周面が係合爪付リング２１の内周面に対面するように配置され、この係合爪付リング２１がスライダ付プレート２３の回転軸受けになって、軸方向抜け止めにもなっている。このスライダ付プレート２３の巻上機１に面する方向（以下「出力側方向」と略称する）の面には、回転方向に湾曲した負荷バネ溝２３ａ，２３ｂと、同じく回転方向に湾曲したストッパ溝２３ｃ，２３ｄと、径方向に設けられて外周面に開口するスライダ溝２３ｅと、このスライダ溝２３ｅに回転方向から連通し且つそれぞれ径方向にずれた位置に配置されたロックピン溝２３ｆ，２３ｇが設けられている。

　このスライダ付プレート２３のスライダ溝２３ｅには、略直方体をなすスライダ２６が径方向に摺動自在に収められている。このスライダ２６は、スライダ溝２３ｅの奥に収められたスライダバネ２８により径方向外側に付勢されて出入するものであり、係合爪付リング２１の内側凹部２１ｂに対面する外方に突出する係合端２６ａが凸形状をなし、その出力方向の隣りに並ぶようにスライダピン２７を有している。スライダ２６の係合端２６ａと係合爪付リング２１の内側凹部２１ｂが切換機構の一部である連結切換機構を構成している。また、このスライダピン２７は、スライダ２６の内部に径方向に設けられたピン取付孔２６ｂ内に収められ、ピン取付孔２６ｂ内のピンバネ２９により径方向外側に付勢されている。このスライダピン２７及びピンバネ２９は弾性をもってカム機構に当接する弾性部材を構成している。また、スライダ２６の側面には、ロックピン溝２３ｆ，２３ｇに対面する横向き凹形状のロックピン係合部２６ｃ，２６ｄが設けられている。

　また、スライダ付プレート２３の負荷バネ溝２３ａ，２３ｂには、出力側の負荷に抗して変形する負荷弾性部材としての負荷バネ２４，２５が収められている。

　さらに、スライダ付プレート２３のロックピン溝２３ｆ，２３ｇには、先端がL形状をなすロックピン３１，３２がそれぞれ摺動自在に収められている。このロックピン３１，３２はロック機構を構成し、ロックピン溝２３ｆ，２３ｇの奥に収められたロックピンバネ３３，３４によってスライダ２６の方向に付勢されている。このロックピン３１，３２がスライダ２６のロックピン係合部２６ｃ，２６ｄにそれぞれ係合することにより、スライダ２６の径方向位置を保持する保持機構として作用するものとなっている。

　一方、負荷感知機構２２のカム付プレート３０は、断面が浅い凹形状をなす円板からなり、スライダ付プレート２３の出力側中央に設けられたボス２３ｉに中央の孔３０ａを外嵌させ、ボス２３ｉの先端に軸方向抜け止め用Cリングを取り付けることでスライダ付プレート２３に対して同一回転軸で回転可能な状態に組み付けられている。このカム付プレート３０におけるスライダ付プレート２３に対向する面には、スライダ付プレート２３の負荷バネ溝２３ａ，２３ｂに嵌入して負荷バネ２４，２５を回転方向に押圧する凸形状の負荷バネ押圧部３０ｂ、３０ｃが設けられており、出力側の負荷と入力側の回転によってカム付プレート３０とスライダ付プレート２３との間に相対回転が生じると負荷バネ押圧部３０ｂ，３０ｃが負荷バネ２４，２５を押圧するものとなっている。

　また、カム付プレート３０のスライダ付プレート２３に対向する面には、スライダ付プレート２３のストッパ溝２３ｃ，２３ｄに嵌入する凸形状のストッパ３０ｄ，３０ｅが設けられている。このストッパ３０ｄ，３０ｅがストッパ溝２３ｃ，２３ｄに嵌入することにより、スライダ付プレート２３とカム付プレート３０との間における相対回転を一定範囲に規制している。更に、カム付プレート３０のスライダ付プレート２３に対向する面には、ロックピン３１，３２に対面し、ロックピン３１，３２の動作を妨げることなくロックピン３１，３２の係合を解除するロック解除機構としてのロック解除溝３０ｆが設けられている。このロック解除溝３０ｆには、スライダ付プレート２３とカム付プレート３０との間の相対回転によりロックピン３１，３２の先端にそれぞれ係合してロック解除する解除壁３０ｇ，３０ｈが設けられている。

　また、カム付プレート３０の外縁部３０ｉの内周面には、高低差のある面からなるカム機構としてのカム部３０ｊが設けられており、このカム部３０ｊがスライダ２６のスライダピン２７に接触してスライダピン２７の入出を行なうものとなっている。

　図２において、符号３５は係合爪付リング２１に設けられた係合爪、符号３６はクラッチリングであり、互いにかかわり合って切換機構の一部である回転規制切換機構を構成している。係合爪３５は、細長い略板状をなすものであり、その中央が係合爪付リング２１の孔２１ａに回動自在に軸着されている。また、この係合爪３５は、係合爪付リング２１に取り付けられた爪バネ３７によって常に一端の爪部３５ａが径方向外側に押し出されるように付勢されている。また、この係合爪３５の他端は、スライダ２６の係合端２６ａが突出する位置にあり、係合端２６ａによってシーソーのように駆動される。一方、クラッチリング３６は、係合爪付リング２１の外側に配置されると共にギヤカバー１２に固定され、全内周に係合爪３５の爪部３５ａに適合する略山形をなすクラッチ溝３６ａを有している。このクラッチリング３６のクラッチ溝３６ａに係合爪３５の爪部３５ａが係合することにより、係合爪３５が取り付けられている係合爪付リング２１（遊星歯車機構２２の内歯付リングギヤ１９と一体）の回転を一方向に制限し、係合を解除することにより係合爪付リング２１を回転自由にすることができる。尚、本実施例においては、クラッチリング３６のクラッチ溝３６ａに係合爪３５の爪部３５ａが係合することにより、図９、図１１等における反時計方向への係合爪付リング２１の回転を規制して、反時計方向に回転しないように固定し、時計方向への回転に関しては一定の強さ以上の力を加えると回転可能な状態となるように構成している。巻上機においては係合爪付リング２１の回転を前述のような反時計方向への一方向の回転制限が望ましい。これは、何等かの理由によってスライダ２６が係合爪付リング２１の内側凹部２１ｂに入った状態で、クラッチリング３６のクラッチ溝３６ａに係合爪３５の爪部３５ａが係合したままの状態が解除されないと、巻き上げ巻き下げができなくなる危険性がある。このような場合でも、クラッチリング３６のクラッチ溝３６ａに対して係合爪３５の爪部３５ａが時計方向に移動可能な状態であれば、係合爪付リング２１はスライダ付プレート２３及びカム付プレート３０と共に回転することができる。この結果、上記のような故障が生じたとしても、吊り下げられた荷物を一方向に移動させることが可能となる。尚、本実施例におけるスライダ付プレート２３の反時計方向への回転は、荷物を巻き下げる時の方向に設定しており、時計方向への回転は巻き上げるときの方向に設定している。

　３８は外軸リング、３９は内軸リングであり、クラッチリング３６を挟んで、ボルト４０，４１によりギヤカバー１２に固定されて、負荷感知機構２２等を軸方向から押え、回転軸受けにもなっている。

　なお、本実施例においては、内軸リング３９の中央孔３９ａからカム付プレート３０の中央付近から突出する円筒形状の連結部３０ｋが出力側方向に飛び出して、ロードシーブ４の端部にセレーション構造により相対回転不可に連結している。

　次に、図１、図４乃至図１２に示す作用図等に基づいて上記構成からなる負荷感知変速装置付巻上機の動作を、負荷感知変速装置の動作を中心に説明する。本実施例の巻上機１においては、ロードチェーンに荷が吊り下げられていないと、ロードシーブ４がハンドホイール７の回転に伴って高速回転し、設定した低速切換負荷以上の荷が吊り下げられると、ロードシーブ４が低速回転する。更に、設定した高速切換負荷以下に低下すると再び高速回転に切り換えられる。このようなロードシーブ４の低速回転と高速回転の切換は、負荷感知変速装置１１において負荷に応じて行なっている。即ち、図１に示すように、ハンドホイール７の回転は、ピニオンシャフト６を介して遊星歯車機構１３のサンギヤ１４に伝達される。このサンギヤ１４の回転によりプラネタリギヤ１７，１８が回転すると、その外周にある内歯付リングギヤ１９が固定されていれば、プラネタリギヤ１７，１８の自転と公転によって減速された回転がプラネタリキャリア１６から出力され、内歯付リングギヤ１９が解放されていて更にプラネタリギヤ１７，１８の公転と共に一体回転すると、減速されていない回転がそのまま高速回転としてプラネタリキャリア１６から出力される。この内歯付リングギヤ１９の固定と解放は、負荷感知機構２２により負荷を感知して係合爪３５による係合と係合解除を行なうことで切り換えている。プラネタリキャリア１６から出力された回転は、スライダ付プレート２３、負荷バネ２４，２５及びカム付プレート３０を介してロードシーブ４に伝達されて、ロードシーブ４が低速又は高速で回転することになる。

　次に、負荷感知機構２２による負荷の感知と係合爪３５の係合状態の切換について、負荷と回転速度に応じたそれぞれの動作を説明する。はじめに、ロードシーブ４に全く負荷がかかっておらず、高速回転を出力する場合を図１、図４及び図５に基づいて説明する。この場合、ハンドホイール７からの回転がピニオンシャフト６、遊星歯車機構１３を介してスライダ付プレート２３に伝達されると、ロードシーブ４に連結されたカム付プレート３０は、スライダ付プレート２３の回転が負荷バネ２４，２５を介して伝わると直ぐに回転することになる。このため、負荷バネ２４，２５は現在の状態を維持して更に収縮することはなく、スライダ付プレート２３に対してカム付プレート３０が相対回転することもない。このときに、スライダ２６は、そのスライダピン２７がカム部３０ｊの大径部分に対面した状態にあり、スライダ付プレート２３とカム付プレート３０との間に回転が生じないため、その状態を保つことになる。このときのスライダ２６は、スライダバネ２８により径方向外側に突出した状態となっており、その係合端２６ａで係合爪３５の他端を押圧し、爪バネ３７の押し力に勝って係合爪３５の爪部３５ａがクラッチリング３６のクラッチ溝３６ａから離れて係合解除された状態になっている。これにより、係合爪３５が取り付けられている係合爪付リング２１は、固定されているクラッチリング３６から解放された状態となる。また、このときに、スライダ２６の係合端２６ａが係合爪付リング２１の内側凹部２１ｂに嵌り、スライダ付プレート２３と係合爪付リング２１が一体となって回転する状態になる。これにより、係合爪付リング２１に一体化されている内歯付リングギヤ１９はクラッチリング３６から解放され、プラネタリギヤ１７，１８、プラネタリキャリア１６、サンギヤ１４と共に同速度で回転することになる。その結果、スライダ付プレート２３及びカム付プレート３０には、ピニオンシャフト６の回転がそのまま伝わり、その回転を高速回転としてロードシーブ４に伝え、ロードシーブ４を高速回転させる。

　また、上記のように径方向外側に突出したスライダ２６には、そのロックピン係合部２６ｃにロックピン３１が係合した状態になっている。これによりスライダ２６の状態を保持して安定させることができる。このようなスライダ２６のロックは高速から低速、又は低速から高速に切り換わるときの中間状態における回転速度及び動作を安定させるために有効なものとなっている。

　図６及び図７は、上記のように高速回転状態において、ロードシーブ４に低速切換負荷（本実施例では約５ｋｇ等に設定）以下の軽負荷がかかったときの負荷感知機構２２等の状態を示している。図示した状態は、ロードシーブ４に低速切換負荷以下の軽い負荷（例えば２ｋｇ等）がかかったときの状態を示している。このように低速切換負荷以下の負荷がかかった場合、前述したようにハンドホイール７の回転が遊星歯車機構１３を介してスライダ付プレート２３が回転すると、カム付プレート３０にはロードシーブ４を介して負荷がかかっているため、スライダ付プレート２３とカム付プレート３０の間に設けられた負荷バネ２４，２５が負荷に応じてわずかに収縮し、スライダ付プレート２３とカム付プレート３０の間に相対回転が生じる。この相対回転により、スライダ２６がカム部３０ｊの中間の傾斜部分に対面する状態になると、スライダピン２７がスライダ２６内に押し込まれ、スライダ２６自体は突出した状態を保つことになる。この状態においては、前述した場合と同様に、スライダ２６が係合爪３５を径方向に押圧してクラッチリング３６との係合を解除する状態が継続し、遊星歯車機構１３は減速機能をせず、全体が一体状態になって回転し、高速回転を出力することになる。

　また、このように、スライダ付プレート２３とカム付プレート３０との間にわずかな相対回転が生じても、ロック解除溝３０ｆの解除壁３０ｇはロックピン３１に当たらず、スライダ２６は径方向に突出した状態（高速切換位置）を維持するようにロックされている。

　図８は、高速回転状態において、低速切換負荷以下で且つ上記図６に示す状態よりも大きい負荷（例えば４ｋｇ等）がかかったときの負荷感知機構２２等の状態を示している。この場合、負荷バネ２４，２５は前述した図６に示す状態から更に収縮し、これによりスライダ付プレート２３とカム付プレート３０との間の相対回転はその回転角度が増すことになる。この相対回転により、スライダ２６がカム部３０ｊの小径部分に対面する状態になり、スライダピン２７はスライダ２６内に最大限に押し込まれた状態となる。このときにスライダ２６は、スライダピン２７が押し込まれたことにより収縮したピンバネ２９がスライダバネ２８の押し力に勝つことによって、径方向内側に付勢された状態となる。このときに、ロック解除溝３０ｆも回転して、その解除壁３０ｇがロックピン３１の先端に接近するが、ここではまだロックピン３１を動かすには至らず、スライダ２６は突出した状態（高速切換位置）にロックされた状態に保持される。このため、係合爪３５は、スライダ２６の係合端２６ａによって押圧される状態を維持する。その結果、このときにも遊星歯車機構１３は減速機能をせず、全体が一体状態になって回転し、高速回転を出力することになる。

　図９及び図１０は、高速回転状態のときに低速切換負荷を越える負荷（例えば５ｋｇ以上等）がかかったときの負荷感知機構２２等の状態を示している。この場合には、負荷バネ２４，２５は更に収縮し、負荷が大きいとストッパ３０ｄ，３０ｅがストッパ溝２３ｃ，２３ｄの内壁に当接する状態となる。このときに、ロック解除溝３０ｆの解除壁３０ｇがロックピン３１の先端を押して、スライダ２６のロックピン係合部２６ｃからロックピン３１を押し出してロック解除する。これにより、ロック解除されたスライダ２６は収縮しているピンバネ２９がスライダバネ２８の押し力に勝つことによってスライダ溝２３ｅの奥（低速切換位置）へ押し込まれる。ここで係合爪３５はスライダ２６から解放され、爪バネ３７によって爪部３５ａが径方向外側に押し出され、クラッチリング３６のクラッチ溝３６ａに係合する。これにより、係合爪３５が取り付けられた係合爪付リング２１はクラッチリング３６側に反時計方向への回転を制限され、同時にスライダ２６の係合端２６ａは最大限に収縮したピンバネ２９がスライダバネ２８の押し力に勝つことによって内側凹部２１ｂから外れることでスライダ付プレート２３と相対回転可能になる。その結果、係合爪付リング２１と一体になっている内歯付リングギヤ１９は反時計方向への回転が制限され、プラネタリギヤ１７，１８は自転しながら公転し、その公転がプラネタリキャリア１６から減速された低速回転として出力される。この低速回転は、スライダ付プレート２３、カム付プレート３０を介してロードシーブ４に伝達され、低速で荷物の上げ下げを行なうことになる。

　また、上記のようにスライダ２６が径方向内側に摺動して押し込まれると、今度はロックピン３２がスライダ２６のロックピン係合部２６ｄに係合してスライダ２６を押し込まれた状態（低速切換位置）にロックする。

　図１１は、上記のような低速回転状態のときに、高速切換負荷（例えば１ｋｇ等に設定）以上ではあるが、低速切換負荷以下の負荷がかかったときの負荷感知機構２２等の状態を示している。この場合、負荷が軽くなった分だけ負荷バネ２４，２５が復元し、スライダ付プレート２３とカム付プレート３０との間に上述したものと逆方向に相対回転が生じる。これにより、スライダピン２７がカム部３０ｊの傾斜部分に再び当接する状態になり、スライダピン２７はほぼスライダ２６から突出した状態になる。スライダ２６はスライダバネ２８により径方向外側に押し出される態勢になっているが、このときに、スライダ２６のロックピン係合部２６ｄに係合するロックピン３２は、ロック解除溝３０ｆの解除壁３０ｈにまだ接触せず、スライダ２６をロックして引っ込んだ状態（低速切換位置）に保持している。このため、係合爪３５はスライダ２６により押圧されず、爪バネ３７によりクラッチリング３６に係合した状態を保つことになる。その結果、係合爪付リング２１に一体となっている内歯付リングギヤ１９は反時計方向への回転が制限された状態を保ち、これにより遊星歯車機構１３は低速回転を出力する状態を保つことになる。

　図１２は、上記図１１の場合より更に負荷が軽くなって、高速切換負荷以下になったときの負荷感知機構２２等の状態を示している。負荷が高速切換負荷以下になると、負荷バネ２４，２５はほぼ初期状態に復元する。このため、スライダ付プレート２３とカム付プレート３０との間の相対回転も大きくなり、ロック解除溝３０ｆの解除壁３０ｈがロックピン３２の先端を押してスライダ２６のロックピン係合部２６ｄとの係合を解除させる。このときに、スライダ２６は既にカム部３０ｊの大径部分に対面する位置に達しており、更にスライダピン２７もスライダ２６から完全に突出してピンバネ２９が復元した状態になっているため、スライダバネ２８により径方向外側（高速切換位置）に押し出される。これにより、係合爪３５はその他端がスライダ２６の係合端２６ａによって押されて爪バネ３７の押し力に勝ってシーソーのような動きをし、先端の爪部３５ａがクラッチリング３６のクラッチ溝３６ａから外れて、係合解除される。同時に、スライダ２６の係合端２６ａは係合爪付リング２１の内側凹部２１ｂに嵌る。その結果、係合爪付リング２１はクラッチリング３６から解放され、内歯付リングギヤ１９はプラネタリギヤ１７，１８やプラネタリキャリア１６等と共に回転する状態になり、遊星歯車機構１３は減速機能をせず、全体が一体状態になって高速回転を出力する状態に切り換わる。なお、スライダ２６はロックピン３２から解除された位置が内側凹部２１ｂの位置でない場合、低速状態のまましばらく回転を継続し、内側凹部２１ｂの位置に来ると上記低速状態から高速状態に切り換える。また、図示した実施例では、内側凹部２１ｂと係合爪３５をそれぞれ１つずつ設けているが、内側凹部２１ｂの数と係合爪３５の数を同数で係合爪付リング２１の円周上に複数配置することにより、高速への切り換えを早くしてロス時間を少なくすることができる。

　上述したように、本実施例の負荷感知変速装置１１においては、設定した低速切換負荷と高速切換負荷になるまでスライダ２６がロックピン３１，３２によってロックされて状態を保持することになる。このように、低速切換負荷と高速切換負荷を設定し、その差の範囲内にて回転速度の切り換えを行なわないようにロックしているので、回転方向が定まらないニュートラル状態がなく、負荷がかかっているのに急に高速になったり、高速と低速の切換が繰り返される等の不安定な動作を防ぎ、切換動作を安定かつ確実にすることができる。

　なお、本実施例においては、ピンバネ２９により付勢されたスライダピン２７を使用しているが、このスライダピン２７及びピンバネ２９の代わりに板バネを弾性部材として使用しても同様の効果を得ることができる。また、本実施例においては、負荷感知機構２２を軸方向に逆配置しても、即ち、カム付プレート３０をプラネタリキャリヤ１６に回転駆動されるように配置し、スライダ付プレート２３を回転出力側として配置するようにしても、上記と同様な効果が得られる。

　図１３は、大容量の巻上機にも応用できるように、遊星歯車機構１３の他にもう一つ減速機構を設けた変更例を示す断面図である。上述した図１に示す装置では、カム付プレート３０を直接ロードシーブ４に連結していたが、本変更例ではカム付プレート３０とロードシーブ４との間に減速用歯車を設けている。本変更例におけるカム付プレート３０の連結部３０ｋには、その外周に歯が形成されており、ここに減速ギヤ５０，５１が噛合している。この減速ギヤ５０，５１には同軸一体にピニオンギヤ５０ａ，５１ａが設けられており、このピニオンギヤ５０ａ，５１ａがロードシーブ４の端部に相対回転不可に設けられたロードギヤ４ａに噛合している。このように、カム付プレート３０とロードシーブ４との間に連結部３０ｋ、減速ギヤ５０，５１、ピニオンギヤ５０ａ，５１ａ及びロードギヤ４ａを介在させることで、カム付プレート３０の回転を減速してトルクを増強することができ、負荷感知変速装置１１の構造を変更することなく、より容量の大きい巻上機にも応用できる。

　なお、減速ギヤ５０，５１は、その回転軸が巻上機１のフレーム２と負荷感知変速装置１１の内軸リング３９によって支持されており、大きな変更を加えることなく減速ギヤ５０，５１を追加することができる。

　上記各実施例における負荷感知変速装置１１は、巻上機１に取り付けているが、負荷に応じて自動的に変速することが必要なものであればどのようなものにでも応用可能である。例えば自転車の車軸に取り付けることにより、坂道で負荷が大きくなると低速回転で回転トルクを増大させ、平坦な道になると高速回転に切り換えることが可能となる。

　図１４は本発明の実施例２に係る負荷感知変速装置を示す断面図であり、図１５はその負荷感知変速装置の分解斜視図、図１６はその負荷感知機構の分解斜視図、図１７は係合爪付プレート、係合溝付プレート及びクラッチリングを軸方向から見ると共にカム付プレートを重ねて透視した状態を示す正面作用図である。

　前述した実施例１における負荷感知変速機構では、図１に示すように、図中右から巻上機１、負荷感知機構２２及び遊星歯車機構１３の順に各機構が並んでいる。通常、このような並びで全く問題はないが、スライダ２６等の動作を長期間円滑に保つため、できれば水、塵埃などが入ることを防ぐことが望ましい。このため、本実施例では、ギヤカバー１２の最も奥に負荷感知機構２２を配置して、巻上機１周辺から入る水、塵埃等の影響を受けにくい構造としている。尚、本実施例では、変速機構、負荷感知機構が基本的に実施例１の遊星歯車機構１３、負荷感知機構２２と同様の構成からなり、切換機構も近似した構成となり、各機構の接続及び係合に関する部分が実施例１のものと一部異なっているに過ぎない。このため、以下の各実施例においては、実施例１と同一機能及び同一作用を有する部分には同一の符号を付して、その構成及び動作の説明を簡略化する。

　また、フレーム２，３に取り付けられている巻上機１に関しても、前述した実施例１と同一の構成からなるものであり、動作も同一となっている。

　本実施例における遊星歯車機構１３は、ピニオンシャフト６にサンギア１４が取り付けられ、出力側に面した内側回転部材としてのプラネタリキャリア１６から回転を出力する。このプラネタリキャリア１６の回転を伝達する円板状の負荷出力継ぎ手２６０は、板面に複数の孔２６０ａを有し、プラネタリキャリア１６に設けられた凸部１６ａが孔２６０ａに嵌合することにより一体回転するものとなっている。また、この負荷出力継ぎ手２６０は、出力側に突出する円筒状の連結部２６０ｂを有し、これがロードシーブ４の端部にセレーション構造により連結している。

　また、遊星歯車機構１３における反対側のプラネタリキャリア１５には、継ぎ手２６１が嵌合している。この継ぎ手２６１は、円板状をなし、板面に複数の孔２６１ａを有し、プラネタリキャリア１５に設けられた凸部１５ａが孔２６１ａに嵌合することにより一体回転するものとなっている。また、この継ぎ手２６１の中心部分には、シャフト部２６１ｂが設けられている。

　この継ぎ手２６１のシャフト部２６１ｂの先端には、切換機構の一部を構成する係合溝付プレート２２１が一体回転するように取り付けられている。この係合溝付プレート２２１は、負荷感知機構２２に面する片面の外周付近に設けられたリング状の肉厚部の内周部分に、スライダ２６が係合する複数の内周凹部２２１ｂを有している。

　本実施例における負荷感知機構２２は、変速機構１３と係合溝付プレート２２１との間に設けられている。この負荷感知機構２２は、円板状をなし且つ継ぎ手２６１のシャフト部２６１ｂにより回動自在に支持された一対のプレート部材としての係合爪付プレート２２３とカム付プレート２３０を備えている。

　本実施例における係合爪付プレート２２３は、カム付プレート２３０側に設けられた径小部２２３ｘと係合溝付プレート２２１側に設けられた径大部２２３ｙを有している。この係合爪付プレート２２３の径小部２２３ｘのカム付プレート２３０側の面には、実施例１におけるスライダ付プレート２３と同じ、回転方向に湾曲した負荷バネ溝２２３ａ，２２３ｂと、同じく回転方向に湾曲したストッパ溝２２３ｃ，２２３ｄと、径方向に設けられて外周面に開口するスライダ溝２２３ｅと、このスライダ溝２２３ｅに回転方向から連通し且つそれぞれ径方向にずれた位置に配置されたロックピン溝２２３ｆ，２２３ｇが設けられている。

　この係合爪付プレート２２３のスライダ溝２２３ｅには、実施例１と同じ、略直方体をなすスライダ２６が径方向に摺動自在に収められている。このスライダ２６も、スライダ溝２３ｅの奥に収められたスライダバネ２８により径方向外側に付勢されて出入し、係合溝付プレート２２１の内側凹部２２１ｂに係合する係合端２６ａと、その隣りに並ぶスライダピン２７を有している。本実施例では、スライダ２６の係合端２６ａと係合溝付プレート２２１の内側凹部２２１ｂが切換機構の一部である連結切換機構を構成している。また、このスライダピン２７も実施例１と同じく、スライダ２６の内部に径方向に設けられたピン取付孔２６ｂ内に収められ、ピン取付孔２６ｂ内のピンバネ２９により径方向外側に付勢されている。また、スライダ２６の側面には、ロックピン溝２２３ｆ，２２３ｇに対面する横向き凹形状のロックピン係合部２６ｃ，２６ｄが設けられている。尚、本実施例におけるスライダ２６の係合端２６ａは、内側凹部２２１ｂとの距離の関係から、実施例１のものよりも軸方向に延長されているが、機能及び動作に関しては同一である。

　また、係合爪付プレート２２３の負荷バネ溝２２３ａ，２２３ｂにも、実施例１と同じ負荷に抗して変形する負荷弾性部材としての負荷バネ２４，２５が収められている。

　さらに、係合爪付プレート２２３のロックピン溝２２３ｆ，２２３ｇにも、実施例１と同じ先端がL形状をなすロックピン３１，３２がそれぞれ摺動自在に収められている。このロックピン３１，３２も、ロックピン溝２２３ｆ，２２３ｇの奥に収められたロックピンバネ３３，３４によってスライダ２６の方向に付勢されている。このロックピン３１，３２がスライダ２６のロックピン係合部２６ｃ，２６ｄにそれぞれ係合することにより、スライダ２６の径方向位置を保持する保持機構として作用する。

　また、係合爪付プレート２２３の径大部２２３ｙには、スライダ溝２２３ｅに対応する位置に径方向のスリット部２２３ｊが設けられ、このスリット部２２３ｊに交差するように外周面に沿った細長い係合爪用溝２２３ｋが設けられている。

　一方、本実施例におけるカム付プレート２３０は、両面が凹形状をなす断面が略Ｉ形状の円板からなり、係合爪付プレート２２３の小径部２２３ｘが凹形状部分に収まるように組み付けられ、ボルト２６２，２６３によって遊星歯車機構１３の内歯付リングギア１９に取り付けられている。このカム付プレート２３０における係合爪付プレート２２３に対向する面には、実施例１と同じく、負荷バネ溝２２３ａ，２２３ｂに嵌入して負荷バネ２４，２５を回転方向に押圧する凸形状の負荷バネ押圧部２３０ｂ、２３０ｃが設けられており、負荷によってカム付プレート２３０と係合爪付プレート２２３との間に相対回転が生じると負荷バネ押圧部２３０ｂ，２３０ｃが負荷バネ２４，２５を押圧するものとなっている。

　また、カム付プレート２３０の係合爪付プレート２２３に対向する面にも、実施例１と同じく、ストッパ溝２２３ｃ，２２３ｄに嵌入する凸形状のストッパ２３０ｄ，２３０ｅが設けられている。このストッパ２３０ｄ，２３０ｅがストッパ溝２２３ｃ，２２３ｄに嵌入することにより、係合爪付プレート２２３とカム付プレート２３０との間における相対回転を一定範囲に規制している。更に、カム付プレート２３０の係合爪付プレート２２３に対向する面には、ロックピン３１，３２に対面し、ロックピン３１，３２の動作を妨げることなくロックピン３１，３２の係合を解除するロック解除溝２３０ｆが設けられている。このロック解除溝２３０ｆには、係合爪付プレート２２３とカム付プレート２３０との間の相対回転によりロックピン３１，３２の先端にそれぞれ係合してロック解除する解除壁２３０ｇ，２３０ｈが設けられている。

　また、カム付プレート２３０の外縁部２３０ｉの内周面には、高低差のある面からなるカム機構としてのカム部２３０ｊが設けられており、このカム部２３０ｊがスライダ２６のスライダピン２７に接触してスライダピン２７の入出とスライダ２６の移動を行なうものとなっている。

　本実施例における係合爪付プレート２２３には係合爪３５が設けられており、クラッチリング３６にかかわり合って切換機構の一部である回転規制切換機構を構成している。実施例１と同様に、係合爪３５は、細長い略板状をなすものであり、その中央が係合爪付プレート２２３の孔２２３ｍに回動自在に軸着されている。また、この係合爪３５は、係合爪付プレート２２３に取り付けられた爪バネ３７によって一端の爪部３５ａが径方向外側に押し出されるように付勢されている。また、この係合爪３５の他端は、スライダ２６の係合端２６ａが突出する位置にあり、係合端２６ａによってシーソーのように駆動される。一方、クラッチリング３６は、係合爪付プレート２２３の外側に配置されると共に外軸リング２３８，２３９に挟まれてボルト２４０，２４１によってフレーム２に固定され、全内周に係合爪３５の爪部３５ａに適合する略山形をなすクラッチ溝３６ａを有している。このクラッチリング３６のクラッチ溝３６ａに係合爪３５の爪部３５ａが係合することにより、係合爪３５が取り付けられている係合爪付プレート２２３（カム付プレート２３０を介して遊星歯車機構２２の内歯付リングギヤ１９と一体）の回転を一方向に制限し、係合を解除することにより係合爪付プレート２２３を回転自由にすることができる。

　尚、本実施例においても、実施例１と同様に、クラッチリング３６のクラッチ溝３６ａに係合爪３５の爪部３５ａが係合することにより、図１７における反時計方向への係合爪付プレート２２３の回転を規制して、反時計方向に回転しないように固定し、時計方向への回転に関しては一定の強さ以上の力を加えると回転可能な状態となるように構成している。

　また、本実施例では、外軸リング２３８と係合溝付プレート２２１との間、外軸リング２３９と遊星歯車機構１３との間にそれぞれベアリング２６４，２６５を設けている。

　次に、上記構成からなる負荷感知変速装置付巻上機の動作を説明する。本実施例では、実施例１と同様に、外周にある内歯付リングギヤ１９が固定されていれば、減速された回転がプラネタリキャリア１６から出力され、内歯付リングギヤ１９が解放されていて更にプラネタリギヤ１７，１８の公転と共に一体回転すると、減速されていない回転がそのまま高速回転としてプラネタリキャリア１６から出力される。この内歯付リングギヤ１９の固定と解放は、負荷感知機構２２により負荷を感知して係合爪３５による係合と係合解除を行なうことで切り換えている。プラネタリキャリア１６から出力された回転は、負荷出力継ぎ手２６０を介してロードシーブ４に伝達されて、ロードシーブ４が低速又は高速で回転することになる。

　ロードシーブ４に全く負荷がかかっていないか軽負荷の場合、負荷バネ２４，２５の弾性又は復元により係合爪付プレート２２３に対してカム付プレート２３０が初期位置にあり、このときにスライダ２６はカム部２３０ｊの大径部分に対面した状態にある。このときのスライダ２６は、スライダバネ２８により径方向外側に突出した状態となっており、その係合端２６ａで係合爪３５の他端を押圧し、爪バネ３７の押し力に勝って係合爪３５の爪部３５ａがクラッチリング３６のクラッチ溝３６ａから離れて係合解除された状態になっている。これにより、係合爪３５が取り付けられている係合爪付プレート２２３は、固定されているクラッチリング３６から解放された状態となる。

　また、このときに、スライダ２６の係合端２６ａは係合溝付プレート２２１の内側凹部２２１ｂに嵌り、係合爪付プレート２２３と係合溝付プレート２２１が一体となって回転する状態になる。これにより、係合爪付プレート２２３は、継ぎ手２６１及び係合溝付プレート２２１を介して遊星歯車機構１３のプラネタリキャリア１５に連結される。一方、カム付プレート２３０は遊星歯車機構１３の内歯付リングギヤ１９に結合されているため、負荷感知機構２２を介してプラネタリキャリア１５と内歯付リングギヤ１９が連結され、一体となってピニオンシャフト６の回転をそのまま伝えて、高速回転としてロードシーブ４に出力する。

　尚、実施例１と同様に、径方向外側に突出したスライダ２６には、そのロックピン係合部２６ｃにロックピン３１が係合した状態になっている。

　この状態のときに、ロードシーブ４に負荷がかかると、遊星歯車機構１３のプラネタリキャリア１５，１６と内歯付リングギヤ１９が相対回転をもって回転し、その回転がそれぞれ係合爪付プレート２２３とカム付プレート２３０に伝わる。このときのプラネタリキャリア１５，１６と内歯付リングギヤ１９との相対回転により、係合爪付プレート２２３とカム付プレート２３０との間に相対回転が生じ、その間に設けられた負荷バネ２４，２５が収縮する。

　負荷が軽く、係合爪付プレート２２３とカム付プレート２３０の相対回転がわずかであり、スライダ２６がカム部２３０ｊの中間の傾斜部分に対面する状態であると、スライダピン２７がスライダ２６内に押し込まれるだけで、スライダ２６自体は突出した状態を保つことになる。このため、高速回転を出力する状態が保たれる。

　また、このようにも、ロック解除溝２３０ｆの解除壁２３０ｇはロックピン３１に当たらず、スライダ２６は径方向に突出した状態（高速切換位置）を維持するようにロックされている。

　より大きい負荷がかかると、負荷バネ２４，２５は前述した状態から更に収縮し、これにより係合爪付プレート２２３とカム付プレート２３０との間の相対回転はその回転角度が増す。この相対回転により、スライダ２６がカム部２３０ｊの小径部分に対面する状態になると、スライダピン２７はスライダ２６内に最大限に押し込まれた状態となる。ここではまだロックピン３１は解除されず、スライダ２６は突出した状態（高速切換位置）にロックされた状態に保持される。このため、遊星歯車機構１３は減速機能をせず、全体が一体状態になって回転し、高速回転を出力することになる。

　低速切換負荷を越える負荷がかかると、負荷バネ２４，２５は更に収縮し、ロック解除溝２３０ｆの解除壁２３０ｇがロックピン３１の先端を押して、スライダ２６のロックピン係合部２６ｃからロックピン３１を押し出してロック解除する。これにより、ロック解除されたスライダ２６は収縮しているピンバネ２９がスライダバネ２８の押し力に勝つことによってスライダ溝２２３ｅの奥（低速切換位置）へ押し込まれる。ここで係合爪３５はスライダ２６から解放され、爪バネ３７によって爪部３５ａが径方向外側に押し出され、クラッチリング３６のクラッチ溝３６ａに係合する。これにより、係合爪３５が取り付けられた係合爪付プレート２２３はクラッチリング３６によって反時計方向への回転を規制され、同時にスライダ２６の係合端２６ａは内側凹部２２１ｂから外れることで係合溝付プレート２２１と相対回転可能になる。

　この状態において、カム付プレート２３０は係合爪付プレート２３０によって回転が規制され、これによりカム付プレート２３０に取り付けられた内歯付リングギヤ１９も回転規制される。その結果、プラネタリギヤ１７，１８は自転しながら公転し、その公転がプラネタリキャリア１６から減速された低速回転として出力される。

　また、このときには、実施例１と同様に、ロックピン３２がスライダ２６のロックピン係合部２６ｄに係合してスライダ２６を押し込まれた状態（低速切換位置）にロックする。

　上記のような低速回転状態のときに、負荷が軽くなると、負荷が軽くなった分だけ負荷バネ２４，２５が復元し、係合爪付プレート２２３とカム付プレート２３０との間に逆方向の相対回転が生じる。これにより、スライダピン２７がカム部２３０ｊの傾斜部分に再び当接する状態になり、スライダピン２７がスライダ２６から突出した状態になっても、ロックピン３２はスライダ２６をロックして引っ込んだ状態（低速切換位置）に保持している。このため、遊星歯車機構１３は低速回転を出力する状態を保つことになる。

　更に負荷が軽くなって、高速切換負荷以下になると、負荷バネ２４，２５はほぼ初期状態に復元する。このため、係合爪付プレート２２３とカム付プレート２３０との間の相対回転も大きくなり、ロック解除溝２３０ｆの解除壁２３０ｈがロックピン３２の先端を押してスライダ２６のロックピン係合部２６ｄとの係合を解除させる。このときに、スライダ２６はカム部２３０ｊの大径部分に対面する位置に達して、スライダバネ２８により径方向外側（高速切換位置）に押し出される。これにより、係合爪３５はその他端がスライダ２６の係合端２６ａによって押されて、先端の爪部３５ａがクラッチリング３６のクラッチ溝３６ａから外れて、係合解除される。同時に、スライダ２６の係合端２６ａは係合溝付プレート２２１の内側凹部２２１ｂに嵌る。その結果、係合爪付プレート２２３はクラッチリング３６から解放されると共にプラネタリキャリア１５に連結され、内歯付リングギヤ１９はプラネタリギヤ１７，１８やプラネタリキャリア１６等が共に回転する状態になる。これにより、遊星歯車機構１３は減速機能をせず、全体が一体状態になって高速回転を出力する状態に切り換わる。

　このときに、係合溝付プレート２２１には円周上に複数の内側凹部２２１ｂが設けられているので、スライダ２６がロックピン３２から解除されると、直ぐに内側凹部２２１ｂに嵌合し、低速状態から高速状態に即座に切り換えることができる。

　上述したように、本実施例においては、負荷感知機構２２をギヤカバー１２の奥に配置しているが、各機構の構成をほとんど変えることなく、同じ作用効果を奏する装置とすることができる。

　図１８は、実施例１と同様に、遊星歯車機構１３の他にもう一つ減速機構を設けた変更例を示す断面図である。本変更例では、負荷出力継ぎ手２６０とロードシーブ４との間に減速用歯車を設けている。本変更例における負荷出力継ぎ手２６０の連結部２６０ｂには、その外周に歯が形成されており、ここに減速ギヤ５０，５１が噛合している。この減速ギヤ５０，５１には同軸一体にピニオンギヤ５０ａ，５１ａが設けられており、このピニオンギヤ５０ａ，５１ａがロードシーブ４の端部に相対回転不可に設けられたロードギヤ４ａに噛合している。このように、負荷出力継ぎ手２６０とロードシーブ４との間に連結部２６０ｂ、減速ギヤ５０，５１、ピニオンギヤ５０ａ，５１ａ及びロードギヤ４ａを介在させることで、負荷出力継ぎ手２６０の回転を減速してトルクを増強することができ、負荷感知変速装置１１の構造を変更することなく、より容量の大きい巻上機にも応用できる。なお、減速ギヤ５０，５１は、その回転軸がフレーム２と外軸リング２３９によって支持されている。

　図１９は本発明の実施例３に係る負荷感知変速装置を示す断面図である。本実施例は、前述した実施例２と同様の構成からなり、遊星歯車機構１３と負荷感知機構２２等との連結を一部変更したものとなっている。即ち、本実施例では、ピニオンシャフト６の先端を延長して遊星歯車機構１３のサンギヤ１４の図中左側に突出させ、その先端に一体に回転するように継ぎ手３６１を取り付けている。この継ぎ手３６１の端部には、係合溝付プレート２２１が取り付けられている。これにより、実施例２では遊星歯車機構１３のプラネタリキャリア１５が継ぎ手２６１を介して係合溝付プレート２２１に連結されていたが、本実施例では遊星歯車機構１３のサンギヤ１４と一体に回転するピニオンシャフト６が継ぎ手３６１を介して係合溝付プレート２２１に連結される。

　上記のような変更を加えた実施例３では、負荷がないか軽負荷で高速回転する場合、負荷感知機構２２のスライダ２６は前述したように外方に突出した状態にあり、これにより係合爪付プレート２２３と係合溝付プレート２２１がスライダ２６を介して連結されている。このときに、係合爪３５はクラッチリング３６から離れて、係合解除されている。このため、継ぎ手３６１、係合溝付プレート２２１、スライダ２６、係合爪付プレート２２３及びカム付プレート２３０を介して、サンギヤ１４と内歯付リングギア１９が連結され、一体となって回転し、その回転が高速回転としてプラネタリキャリア１６及び負荷出力継ぎ手２６０から出力される。

　また、ロードシーブ４に負荷がかかると、遊星歯車機構１３のプラネタリキャリア１６と内歯付リングギヤ１９が回転する。このときにピニオンシャフト６は巻上機１により回転が止められており、サンギヤ１４と内歯付リングギヤ１９との間に相対回転が生じることになる。この相対回転により、サンギヤ１４と内歯付リングギヤ１９にそれぞれ連結されている係合爪付プレート２２３とカム付プレート２３０との間に相対回転が生じ、その間に設けられた負荷バネ２４，２５が収縮することになる。そして、負荷が低速切換負荷になると、スライダ２６が前述したように内方に引っ込んだ状態になり、係合爪付プレート２２３と係合溝付プレート２２１との係合が解除され、係合爪３５がクラッチリング３６に係合することで係合爪付プレート２２３の回転が規制される。係合爪付プレート２２３の回転が規制されると、カム付プレート２３０及び内歯付リングギア１９の回転が規制され、遊星歯車機構１３の減速作用によりプラネタリキャリア１６からサンギヤ１４と同回転方向で低速回転として回転を出力する。

　尚、前述した実施例１、２と同様に、設定した低速切換負荷と高速切換負荷になるまでスライダ２６がロックピン３１，３２によってロックされて状態を保持することになり、負荷がかかっているのに急に高速になったり、高速と低速の切換が繰り返される等の不安定な動作を防ぎ、切換動作を安定かつ確実にすることができる。

　また、本実施例においても、実施例２における減速ギヤ５０，５１を同様に設けて、より容量の大きい巻上機にも応用することができる。

　図２０は本発明の実施例４に係る負荷感知変速装置を示す断面図である。本実施例における変速機構は、前述した遊星歯車機構よりも減速比を大きく設定することが可能な内接式遊星歯車機構又はサイクロ減速機構からなる歯車機構４１３を用いている。この内接式遊星歯車機構は、図２１に示すように、中央の偏心したクランク４０１と、クランク４０１が内接する遊星歯車４０２と、遊星歯車４０２が噛み合う太陽内歯車４０３からなり、サイクロ減速機構は、図２２に示すように、中央の偏心体４０４と、偏心体４０４が内接する曲線板４０５と、曲線板４０５に設けられた円状に並ぶ複数の孔４０５ａ内に内接する内ピン４０６と、曲線板４０５の波形の外周に接する外ピン４０７と、外ピン４０７を支持する外側リング４０８からなる。このような内部構造を有する内接式遊星歯車機構又はサイクロ減速機構からなる歯車機構４１３は、クランク４０１又は偏心体４０４からなる中央回転部材としての中央高速クランク４１４と、遊星歯車４０２又は内ピン４０６により駆動される内側回転部材としての内側低速キャリア４１５と、太陽内歯車４０３又は外ピン４０７により駆動される外側回転部材としての外側低速リング４１９を有している。

　本実施例では、ピニオンシャフト６の先端を延長して歯車機構４１３の中央高速クランク４１４の図中左側に突出させ、その先端に一体に回転するように実施例３と同様の継ぎ手３６１を取り付けている。この継ぎ手３６１の端部には、係合溝付プレート２２１が取り付けられている。これにより、本実施例では歯車機構４１３の中央高速クランク４１４と一体に回転するピニオンシャフト６が継ぎ手３６１を介して係合溝付プレート２２１に連結される。また、歯車機構４１３の内側低速キャリア４１５は、その凸部４１５ａが対面するカム付プレート２３０の凹部２３０ｍに嵌合することで連結されている。更に、外側低速リング４１９は、ボルト４６２，４６３によって負荷出力継ぎ手４６０に取り付けられ、その負荷出力継ぎ手４６０の中央にある連結部４６０ｂがロードシーブ４に一体回転するように取り付けられている。

　上記のような変更を加えた実施例４では、負荷がないか軽負荷で高速回転する場合、負荷感知機構２２のスライダ２６は前述したように外方に突出した状態にあり、これにより係合爪付プレート２２３と係合溝付プレート２２１がスライダ２６を介して連結されている。このときに、係合爪３５はクラッチリング３６から離れて、係合解除されている。このため、継ぎ手３６１、係合溝付プレート２２１、スライダ２６、係合爪付プレート２２３及びカム付プレート２３０を介して、ピニオンシャフト６（中央高速クランク４１４）と内側低速キャリア４１５が連結され、外側低速リング４１９と一体となって回転し、その回転が高速回転として外側低速リング４１９から負荷出力継ぎ手４６０を介して出力される。

　また、ロードシーブ４に負荷がかかると、歯車機構４１３の外側低速リング４１９と内側低速キャリア４１５が回転する。このときにピニオンシャフト６（中央高速クランク４１４）は巻上機１により回転が止められており、中央高速クランク４１４と内側低速キャリア４１５との間に相対回転が生じることになる。この相対回転により、中央高速クランク４１４と内側低速キャリア４１５にそれぞれ連結されている係合爪付プレート２２３とカム付プレート２３０との間に相対回転が生じ、その間に設けられた負荷バネ２４，２５が収縮することになる。そして、負荷が低速切換負荷になると、スライダ２６が前述したように内方に引っ込んだ状態になり、係合爪付プレート２２３と係合溝付プレート２２１との係合が解除され、係合爪３５がクラッチリング３６に係合することで係合爪付プレート２２３の回転が規制される。係合爪付プレート２２３の回転が規制されると、カム付プレート２３０及び内側低速キャリア４１５の回転が規制され、歯車機構４１３の減速作用により外側低速リング４１９から中央高速クランク４１４と同方向で低速回転として回転を出力する。

　尚、前述した実施例１、２、３と同様に、設定した低速切換負荷と高速切換負荷になるまでスライダ２６がロックピン３１，３２によってロックされて状態を保持することになり、負荷がかかっているのに急に高速になったり、高速と低速の切換が繰り返される等の不安定な動作を防ぎ、切換動作を安定かつ確実にすることができる。

　また、本実施例においても、実施例２における減速ギヤ５０，５１を同様に設けて、より容量の大きい巻上機にも応用することができる。

　図２３は本発明の実施例５に係る負荷感知変速装置を示す断面図、図２４はそのＡ－Ａ方向から見た作用図である。本実施例は、前述した実施例４とほぼ同様の構成からなり、歯車機構４１３と負荷感知機構２２等との連結を一部変更したものとなっている。即ち、本実施例では、はじめに歯車機構４１３に対する負荷感知機構２２の向きを逆にすると共に係合溝付プレート２２１を歯車機構４１３と負荷感知機構２２との間に配置している。このような配置にした上で、係合溝付プレート２２１と外側低速リング４１９をボルト５６２，５６３で結合し、内側低速キャリア４１５の凸部４１５ａと継ぎ手５６１の孔５６１ａを嵌合させることでそれぞれ連結している。この継ぎ手５６１のシャフト部５６１ｂは係合溝付プレート２２１及び係合爪付プレート２２３を貫通してその先端にカム付プレート２３０が取り付けられている。これにより、実施例４では歯車機構４１３の中央高速クランク４１４が係合溝付プレート２２１に連結され且つ内側低速キャリア４１５がカム付プレート２３０に連結されていたが、本実施例では、歯車機構４１３の外側低速リング４１９が係合溝付プレート２２１に連結され且つ内側低速キャリア４１５が継ぎ手５６１を介してカム付プレート２３０に連結されることになる。

　上記のような変更を加えた実施例５では、負荷がないか軽負荷で高速回転する場合、負荷感知機構２２のスライダ２６は前述したように外方に突出した状態にあり、これにより係合爪付プレート２２３と係合溝付プレート２２１がスライダ２６を介して連結されている。このときに、係合爪３５はクラッチリング３６から離れて、係合解除されている。このため、継ぎ手５６１、カム付プレート２３０、係合爪付プレート２２３、スライダ２６及び係合溝付プレート２２１を介して、内側低速キャリア４１５と外側低速リング４１９が連結され、中央高速クランク４１４と一体となって回転し、その回転が高速回転として外側低速リング４１９から負荷出力継ぎ手４６０を介して出力される。

　また、ロードシーブ４に負荷がかかると、歯車機構４１３の外側低速リング４１９と内側低速キャリア４１５が回転する。このときに外側低速リング４１９と内側低速キャリア４１５との間に相対回転が生じ、この相対回転により、内側低速キャリア４１５と外側低速リング４１９にそれぞれ連結されている係合爪付プレート２２３とカム付プレート２３０との間に相対回転が生じ、その間に設けられた負荷バネ２４，２５が収縮することになる。そして、負荷が低速切換負荷になると、スライダ２６が前述したように内方に引っ込んだ状態になり、係合爪付プレート２２３と係合溝付プレート２２１との係合が解除され、係合爪３５がクラッチリング３６に係合することで係合爪付プレート２２３の回転が規制される。係合爪付プレート２２３の回転が規制されると、カム付プレート２３０及び内側低速キャリア４１５の回転が規制され、歯車機構４１３の減速作用により外側低速リング４１９から中央高速クランク４１４と同回転方向で低速回転として回転を出力する。

　尚、前述した実施例１、２、３、４と同様に、設定した低速切換負荷と高速切換負荷になるまでスライダ２６がロックピン３１，３２によってロックされて状態を保持することになり、負荷がかかっているのに急に高速になったり、高速と低速の切換が繰り返される等の不安定な動作を防ぎ、切換動作を安定かつ確実にすることができる。

　また、図２５に示すように、本実施例においても、実施例２における減速ギヤ５０，５１を同様に設けて、より容量の大きい巻上機にも応用することができる。

　なお、上記各実施例においては、ピンバネ２９により付勢されたスライダピン２７を使用しているが、このスライダピン２７及びピンバネ２９の代わりに板バネを弾性部材として使用しても同様の効果を得ることができる。また、前記弾性部材はスライダ２６に設けらなくてカム付プレート３０又は２３０のカム部に設けることにより上記と同様な効果が得られる。

　また、上記各実施例において、スライダ２６が高速位置と低速位置の間の切換を更にスムーズにするために係合爪付リング２１又は係合溝付プレート２２１の内側凹部２１ｂ又は２２１ｂの両側壁が図４、図１７又は図２４に示すように半径方向に対し角度を設けること、特に負荷あり時にスライダ２６の係合部２６ａに接する側（図４の２１ｂの右側、図１７の２２１ｂの左側、図２４の２２１ｂの右側）により大きな角度（約１０度から４５度）を設けることが望ましい。これは、単に内側凹部２１ｂ、２２１ｂの開口部分を広げて、スライダ２６の入出を容易にするだけでなく、安全性を確保するためにも設けることが望ましい。即ち、何等かの障害、例えばピンバネ２９が故障し、カム付プレート３０又は２３０のカム部によりスライダ２６に径方向内側へ移動する力が与えられないこと等により、スライダ２６が径方向内側に移動しないという不具合が生じたとしても、負荷があるときに内側凹部２１ｂ、２２１ｂのスライダ２６に接する側の側壁を大きく傾斜させておくことにより、この側壁でスライダ２６を押し出して外すことで、強制的に高速から低速に切り換えて安全性を確保することができる。

　上記各実施例における負荷感知変速装置１１は、巻上機１に取り付けているが、負荷に応じて自動的に変速することが必要なものであればどのようなものにでも応用可能である。例えば自転車の車軸に取り付けることにより、坂道で負荷が大きくなると低速回転で回転トルクを増大させ、平坦な道になると高速回転に切り換えることが可能となる。

　１　　巻上機
　２，３　フレーム
　４　　ロードシーブ
　４ａ　ロードギヤ
　６　　ピニオンシャフト
　７　　ハンドホイール
　８　　ラチェット爪
　９　　ラチェットギヤ
　１０ａ，１０ｂ　ブレーキライニング
　１０　ブレーキ受け
　１１　負荷感知変速装置
　１２　ギヤカバー
　１３　遊星歯車機構
　１４　サンギヤ
　１５，１６　プラネタリキャリア
　１６ａ　凸部
　１７，１８　プラネタリギヤ
　１９　内歯付リングギヤ
　２０　ボルト
　２１ａ，２１ｃ　孔
　２１ｂ，２２１ｂ　内側凹部
　２１　係合爪付リング
　２２　負荷感知機構
　２３　スライダ付プレート
　２３ａ，２３ｂ，２２３ａ，２２３ｂ　負荷バネ溝
　２３ｃ，２３ｄ，２２３ｃ，２２３ｄ　ストッパ溝
　２３ｅ，２２３ｅ　スライダ溝
　２３ｆ，２３ｇ，２２３ｆ，２２３ｇ　ロックピン溝
　２３ｈ　凹部
　２３ｉ　ボス
　２４，２５　負荷バネ
　２６　スライダ
　２６ａ　係合端
　２６ｂ　ピン取付孔
　２６ｃ，２６ｄ　ロックピン係合部
　２７　スライダピン
　２８　スライダバネ
　２９　ピンバネ
　３０，２３０　カム付プレート
　３０ａ　孔
　３０ｂ，３０ｃ，２３０ｂ，２３０ｃ　負荷バネ押圧部
　３０ｄ，３０ｅ，２３０ｄ，２３０ｅ　ストッパ
　３０ｆ，２３０ｆ　ロック解除溝
　３０ｇ、３０ｈ，２３０ｇ，２３０ｈ　解除壁
　３０ｉ，２３０ｉ　外縁部
　３０ｊ，２３０ｊ　カム部
　３０ｋ　連結部
　３１，３２　ロックピン
　３３，３４　ロックピンバネ
　３５　係合爪
　３５ａ　爪部
　３６　クラッチリング
　３６ａ　クラッチ溝
　３７　爪バネ
　３８　外軸リング
　３９　内軸リング
　４０，４１，２４０，２４１　ボルト
　５０，５１　減速ギヤ
　５０ａ，５１ａ　ピニオンギヤ
　２２１　係合溝付プレート
　２２３　係合爪付プレート
　２２３ｘ　径小部
　２２３ｙ　径大部
　２２３ｊ　スリット部
　２２３ｋ　係合爪用溝
　２２３ｍ　孔
　２３８，２３９　外軸リング
　２６０，４６０　　負荷出力継ぎ手
　２６０ａ、５６１ａ　孔
　２６０ｂ、４６０ｂ　連結部
　２６１，３６１，５６１　継ぎ手
　２６１ａ　孔
　２６１ｂ、３６１ｂ、５６１ｂ　シャフト部
　２６２，２６３，４６２，４６３，５６２，５６３　ボルト
　２６４，２６５　ベアリング
　４０１　クランク
　４０２　遊星歯車
　４０３　太陽内歯車
　４０４　偏心体
　４０５　曲線板
　４０５ａ　孔
　４０６　内ピン
　４０７　外ピン
　４０８　外側リング
　４１３　内接式遊星歯車機構又はサイクロ減速機構からなる歯車機構
　４１４　中央高速クランク
　４１５　内側低速キャリア
　４１９　外側低速リング　

Claims (15)

1. 　外部回転を入力し負荷の高低に応じて低速又は高速に切り換えて回転出力する負荷感知変速装置であって、
   　外部回転を入力し減速して低速回転として伝達するか又は外部回転をそのまま高速回転として伝達する変速機構と、
   　該変速機構の回転出力側の負荷の高低を感知する負荷感知機構と、
   　該負荷感知機構により駆動され、前記変速機構に係合するか又は変速機構との係合を解除することで変速機構の出力回転を低速状態又は高速状態に切り換える切換機構と、
   を備えることを特徴とする負荷感知変速装置。
2. 　前記変速機構は、互いに相対回転可能な、外部回転を入力する中央回転部材と、該中央回転部材の回転を変速する内側回転部材と外側回転部材とを備え、
   　前記切換機構と連動し、
   　前記外側回転部材及び内側回転部材の一方を回転規制すると、前記外側回転部材及び内側回転部材の他方から前記中央回転部材と同じ回転方向で且つ前記中央回転部材より低速回転を出力し、また前記外側回転部材及び内側回転部材の一方の回転規制を解除すると、前記外側回転部材及び内側回転部材の他方から前記中央回転部材と同じ回転方向で且つ前記中央回転部材と同じ回転速度で高速回転を出力する請求項１に記載の負荷感知変速装置。
3. 　前記切換機構は、
   　前記変速機構の外側回転部材又は内側回転部材の回転規制とその回転規制の解除を切り換える回転規制切換機構と、
   　前記回転規制解除時に前記外側回転部材と内側回転部材、前記外側回転部材と中央回転部材、及び前記内側回転部材と中央回転部材の何れかの組み合わせを、前記負荷感知機構を介して連結し互いに相対回転不可な状態に切り換えると共に前記回転規制時に連結解除し互いに相対回転可能な状態に切り換える連結切換機構と、を備える請求項２に記載の負荷感知変速装置。
4. 　前記負荷感知機構は、高速から低速に切り換わるときの低速切換負荷を感知して前記切換機構を高速状態から低速状態に切り換えるときに予め設定した負荷変動範囲の上限を負荷が越えるまで高速状態に保ち、低速から高速に切り換わるときの高速切換負荷を感知して前記切換機構を低速状態から高速状態に切り換えるときに前記負荷変動範囲の下限より負荷が下がるまで低速状態を保つ保持機構を備える請求項１に記載の負荷感知変速装置。
5. 　前記負荷感知機構は、
   　前記切換機構を切り換えるスライダと、
   　一定範囲内で相対回転可能な状態で併設されると共に、前記変速機構により一方又は両方が駆動され且つ外部負荷により相対回転する一対のプレート部材と、
   　該一対のプレート部材の間に設けられプレート部材の相対回転により変形する負荷弾性部材と、
   　高速から低速に切り換わるときの低速切換負荷により前記負荷弾性部材を変形させて前記一対のプレート部材が相対回転すると前記スライダを低速切換位置に移動可能な状態にし、低速から高速に切り換わるときの高速切換負荷により前記負荷弾性部材が復元して前記一対のプレート部材が逆方向へ相対回転すると前記スライダを高速切換位置に移動可能な状態にするカム機構と、
   を備える請求項１に記載の負荷感知変速装置。
6. 　前記負荷感知機構は、前記スライダの位置を保持する保持機構を備え、
   　該保持機構は、
   　前記一対のプレート部材の一方に前記スライダと一緒に設けられ、前記スライダが低速切換位置又は高速切換位置に達すると前記スライダに係合してロックするロック機構と、
   　前記一対のプレート部材の他方に設けられ、前記カム機構により前記スライダが低速切換位置又は高速切換位置に移動可能な状態になり且つ予め設定した負荷変動範囲の上限を越えるか又は下限より下がると前記ロック機構のロックを解除してスライダを低速切換位置又は高速切換位置に移動させるロック解除機構と、を備える請求項５に記載の負荷感知変速装置。
7. 　前記スライダ及び前記カム機構の一方は、前記スライダ及び前記カム機構の他方に接触する弾性部材を有し、該弾性部材により前記スライダに径方向へ移動可能な力を与えながら前記保持機構による前記スライダの保持を前記予め設定した負荷変動範囲内にて維持可能にする請求項６に記載の負荷感知変速装置。
8. 　前記切換機構は、前記スライダに対向し、該スライダが嵌脱する内側凹部を有し、該内側凹部の側壁は、負荷があるときに前記スライダに接する方の側壁が他方の側壁よりも大きく傾斜している請求項５に記載の負荷感知変速装置。
9. 　前記変速機構は、互いに相対回転可能な、外部回転を入力する中央回転部材と、該中央回転部材の回転を変速する内側回転部材及び外側回転部材とを備え、前記外側回転部材を回転規制すると前記内側回転部材から前記中央回転部材と同じ回転方向で且つ前記中央回転部材より低速回転を出力し、また前記回転規制を解除すると前記中央回転部材と同じ回転方向で且つ前記中央回転部材と同じ回転速度で高速回転を出力し、
   　前記負荷感知機構は、一定範囲内で相対回転可能な状態で併設されると共に前記変速機構の内側回転部材の回転により一方が駆動され且つ外部負荷が他方に掛かると相対回転する一対のプレート部材と、該一対のプレート部材の間に設けられ一方のプレート部材の回転を他方の回転部材に伝達すると共に前記一対のプレート部材の相対回転により変形する負荷弾性部材と、前記一対のプレート部材の一方に設け径方向に移動可能なスライダと、前記スライダ付きプレート部材の対向プレートに設け、高速から低速に切り換わるときの低速切換負荷により前記負荷弾性部材を変形させながら前記一対のプレート部材が相対回転すると前記スライダを低速切換位置に移動可能な状態にし、低速から高速に切り換るときの高速切換負荷により前記負荷弾性部材が復元して前記一対のプレート部材が逆方向へ相対回転すると前記スライダを高速切換位置に移動可能な状態にするカム機構と、を備え、
   　前記切換機構は、前記スライダが低速切換位置に移動すると前記外側回転部材を回転規制すると共に前記内側回転部材と外側回転部材の連結を解除し、前記スライダが高速切換位置に移動すると前記外側回転部材の回転規制を解除すると共に前記内側回転部材と外側回転部材を前記負荷感知機構を介して連結する請求項１に記載の負荷感知変速装置。
10. 　前記変速機構は、互いに相対回転可能な、外部回転を入力する中央回転部材と、該中央回転部材の回転を変速する内側回転部材及び外側回転部材とを備え、前記外側回転部材を回転規制すると前記内側回転部材から前記中央回転部材と同じ回転方向で且つ前記中央回転部材より低速回転を出力し、また前記回転規制を解除すると前記中央回転部材と同じ回転方向で且つ前記中央回転部材と同じ回転速度で高速回転を出力し、
    　前記負荷感知機構は、一定範囲内で相対回転可能な状態で併設されると共に前記変速機構の外側回転部材の回転により一方が駆動され且つ前記変速機構の内側回転部材に他方が連結又は連結解除され、外部負荷によって生じる前記外側回転部材と内側回転部材との相対回転により相対回転する一対のプレート部材と、該一対のプレート部材の間に設けられ該一対のプレート部材の相対回転により変形する負荷弾性部材と、前記外側回転部材により回転駆動されるプレート部材の対向プレートに設け径方向に移動可能なスライダと、前記外側回転部材により回転駆動されるプレート部材に設け、高速から低速に切り換わるときの低速切換負荷により前記負荷弾性部材を変形させながら前記一対のプレート部材が相対回転すると前記スライダを低速切換位置に移動可能な状態にし、低速から高速に切り換るときの高速切換負荷により前記負荷弾性部材が復元して前記一対のプレート部材が逆方向へ相対回転すると前記スライダを高速切換位置に移動可能な状態にするカム機構と、を備え、
    　前記切換機構は、前記スライダが低速切換位置に移動すると前記外側回転部材を回転規制すると共に前記内側回転部材と外側回転部材の連結を解除し、前記スライダが高速切換位置に移動すると前記外側回転部材の回転規制を解除すると共に前記内側回転部材と外側回転部材を前記負荷感知機構を介して連結する請求項１に記載の負荷感知変速装置。
11. 　前記変速機構は、互いに相対回転可能な、外部回転を入力する中央回転部材と、該中央回転部材の回転を変速する内側回転部材及び外側回転部材とを備え、前記外側回転部材を回転規制すると前記内側回転部材から前記中央回転部材と同じ回転方向で且つ前記中央回転部材より低速回転を出力し、また前記回転規制を解除すると前記中央回転部材と同じ回転方向で且つ前記中央回転部材と同じ回転速度で高速回転を出力し、
    　前記負荷感知機構は、一定範囲内で相対回転可能な状態で併設されると共に前記変速機構の外側回転部材の回転により一方が駆動され且つ前記変速機構の中央回転部材に他方が連結又は連結解除され、外部負荷によって生じる前記外側回転部材と中央回転部材との相対回転により相対回転する一対のプレート部材と、該一対のプレート部材の間に設けられ該一対のプレート部材の相対回転により変形する負荷弾性部材と、前記外側回転部材により回転駆動されるプレート部材の対向プレートに設け径方向に移動可能なスライダと、前記外側回転部材により回転駆動されるプレート部材に設け、高速から低速に切り換わるときの低速切換負荷により前記負荷弾性部材を変形させながら前記一対のプレート部材が相対回転すると前記スライダを低速切換位置に移動可能な状態にし、低速から高速に切り換るときの高速切換負荷により前記負荷弾性部材が復元して前記一対のプレート部材が逆方向へ相対回転すると前記スライダを高速切換位置に移動可能な状態にするカム機構と、を備え、
    　前記切換機構は、前記スライダが低速切換位置に移動すると前記外側回転部材を回転規制すると共に前記中央回転部材と外側回転部材の連結を解除し、前記スライダが高速切換位置に移動すると前記外側回転部材の回転規制を解除すると共に前記中央回転部材と外側回転部材を前記負荷感知機構を介して連結する請求項１に記載の負荷感知変速装置。
12. 　前記変速機構は、互いに相対回転可能な、外部回転を入力する中央回転部材と、該中央回転部材の回転を変速する内側回転部材及び外側回転部材とを備え、前記内側回転部材を回転規制すると前記外側回転部材から前記中央回転部材と同じ回転方向で且つ前記中央回転部材より低速回転を出力し、また前記回転規制を解除すると前記中央回転部材と同じ回転方向で且つ前記中央回転部材と同じ回転速度で高速回転を出力し、
    　前記負荷感知機構は、一定範囲内で相対回転可能な状態で併設されると共に前記変速機構の内側回転部材の回転により一方が駆動され且つ前記変速機構の中央回転部材に他方が連結又は連結解除され、外部負荷によって生じる前記内側回転部材と中央回転部材との相対回転により相対回転する一対のプレート部材と、該一対のプレート部材の間に設けられ該一対のプレート部材の相対回転により変形する負荷弾性部材と、前記内側回転部材により回転駆動されるプレート部材の対向プレートに設け径方向に移動可能なスライダと、前記内側回転部材により回転駆動されるプレート部材に設け、高速から低速に切り換わるときの低速切換負荷により前記負荷弾性部材を変形させながら前記一対のプレート部材が相対回転すると前記スライダを低速切換位置に移動可能な状態にし、低速から高速に切り換るときの高速切換負荷により前記負荷弾性部材が復元して前記一対のプレート部材が逆方向へ相対回転すると前記スライダを高速切換位置に移動可能な状態にするカム機構と、を備え、
    　前記切換機構は、前記スライダが低速切換位置に移動すると前記内側回転部材を回転規制すると共に前記内側回転部材と中央回転部材の連結を解除し、前記スライダが高速切換位置に移動すると前記内側回転部材の回転規制を解除すると共に前記内側回転部材と中央回転部材を前記負荷感知機構を介して連結する
    請求項１に記載の負荷感知変速装置。
13. 　前記変速機構は、互いに相対回転可能な、外部回転を入力する中央回転部材と、該中央回転部材の回転を変速する内側回転部材及び外側回転部材とを備え、前記内側回転部材を回転規制すると前記外側回転部材から前記中央回転部材と同じ回転方向で且つ前記中央回転部材より低速回転を出力し、また前記回転規制を解除すると前記中央回転部材と同じ回転方向で且つ前記中央回転部材と同じ回転速度で高速回転を出力し、
    　前記負荷感知機構は、一定範囲内で相対回転可能な状態で併設されると共に前記変速機構の内側回転部材の回転により一方が駆動され且つ前記変速機構の外側回転部材に他方が連結又は連結解除され、外部負荷によって生じる前記内側回転部材と外側回転部材との相対回転により相対回転する一対のプレート部材と、該一対のプレート部材の間に設けられ該一対のプレート部材の相対回転により変形する負荷弾性部材と、前記内側回転部材により回転駆動されるプレート部材の対向プレートに設け径方向に移動可能なスライダと、前記内側回転部材により回転駆動されるプレート部材に設け、高速から低速に切り換わるときの低速切換負荷により前記負荷弾性部材を変形させながら前記一対のプレート部材が相対回転すると前記スライダを低速切換位置に移動可能な状態にし、低速から高速に切り換るときの高速切換負荷により前記負荷弾性部材が復元して前記一対のプレート部材が逆方向へ相対回転すると前記スライダを高速切換位置に移動可能な状態にするカム機構と、を備え、
    　前記切換機構は、前記スライダが低速切換位置に移動すると前記内側回転部材を回転規制すると共に前記内側回転部材と外側回転部材の連結を解除し、前記スライダが高速切換位置に移動すると前記内側回転部材の回転規制を解除すると共に前記内側回転部材と外側回転部材を前記負荷感知機構を介して連結する
    請求項１に記載の負荷感知変速装置。
14. 　ハンドチェーンの操作により回転するハンドホイールと、
    　荷を吊り下げたロードチェーンの上げ下げを行うロードシーブと、
    　前記ハンドホイールの回転が伝達され、その回転を減速して低速回転として伝達するか又はそのまま高速回転として伝達する変速機構と、
    　該変速機構の回転出力により前記ロードシーブにかかる負荷の高低を感知する負荷感知機構と、
    　該負荷感知機構により駆動され、前記変速機構に係合するか又は変速機構との係合を解除することで変速機構の出力回転を低速状態又は高速状態に切り換える切換機構と、
    を備えることを特徴とする負荷感知変速装置付巻上機。
15. 　前記ロードシーブと前記変速機構との間に減速用歯車を設けている請求項１４に記載の負荷感知変速装置付巻上機。

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