JP2016005972A - メカニカルブレーキ付きの巻上げ機 - Google Patents

Abstract

【課題】メカニカルブレーキ付きの巻上げ機において、動力伝達歯車にヘリカルギヤ（軸力を発生させ得るもの）を使用することで、軸力によりブレーキ発生時のブレーキ力発生助長機能とブレーキ解放時のブレーキ力解放助長機能の両方を付与できるようにする。【解決手段】メカニカルブレーキ付きの巻上げ機において、動力伝達歯車３に、駆動ギヤ３１と従動ギヤ３２とが斜歯嵌合したヘリカルギヤを採用しているとともに、駆動ギヤ３１と従動ギヤ３２との斜歯嵌合方向を、モータ１がドラム巻上げ方向作動時に従動ギヤ３２がブレーキ装置４に対してブレーキ力を付加する方向の付勢力を発生させる一方でモータ１がドラム巻下げ方向作動時に従動ギヤ３２がブレーキ装置４に対してブレーキ力を解放する方向の付勢力を発生させるように機能する方向に設定していることにより、簡単な構成でブレーキ力発生助長機能とブレーキ力解放助長機能の両方を付与できる。【選択図】 図１

Description

本願発明は、ウインチやチェンブロック等の巻上げ機に関し、さらに詳しくはメカニカルブレーキ付きの巻上げ機に関するものである。

ウインチに代表される巻上げ機には、吊荷自身の重量でトルクを発生させてブレーキ力を得るメカニカルブレーキを用いたものが多用されている。そして、この種のメカニカルブレーキ付きの巻上げ機（ウインチ）としては、例えば特許文献１の特許第４８２９３９９号公報（特に図５及び段落番号「０００４」）に記載されたものがある。

上記特許文献１に記載された巻上げ機（ウインチ）では、図４に示すように、メカニカルブレーキとしていわゆるネジ式メカニカルブレーキを採用している。そして、このネジ式メカニカルブレーキは、モータ（油圧モータ）１によって回転される駆動軸１１に設けた駆動ギヤ３１Ａとドラム（ウインチドラム）２を回転させる出力軸２１に設けた従動ギヤ３２Ａとを噛合させている一方、出力軸２１と従動ギヤ３２Ａとをネジ螺合（ネジ機構４１）させて該出力軸２１と該従動ギヤ３２Ａとの相対回転差によって従動ギヤ３２Ａが出力軸２１の軸線方向に進退移動するようにしていることで、ブレーキ装置４Ａ部分でブレーキ力を発生させたりブレーキ力を解放させたりし得るように構成されている。尚、出力軸２１とドラム２とは、動力伝達歯車５（平歯車からなる駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２）を介して動力が伝達される。

そして、図４のメカニカルブレーキ（ブレーキ装置４Ａ）は、次のように機能する。

まず、モータ１を巻上げ側に作動させると、駆動軸１１の駆動ギヤ３１Ａにより出力軸２１の従動ギヤ３２Ａをブレーキ力発生側に回転させ、ネジ機構４１により該従動ギヤ３２Ａをブレーキ受材４２側（矢印Ｒ側）に移動させ、該従動ギヤ３２Ａで両摩擦板４４，４５及び爪車４３をブレーキ受材４２に押付けることで、ブレーキ装置４Ａにブレーキ力が発生する。そのとき、従動ギヤ３２Ａと、各摩擦板４４，４５と、爪車４３と、ブレーキ受材４２とは、一体となって巻上げ方向に回転する。

他方、モータ１を巻下げ側に作動させると、上記とは逆にネジ機構４１により従動ギヤ３２Ａをブレーキ受材４２から離れる側（矢印Ｌ側）に移動させて、ブレーキ装置４Ａのブレーキ力が解放される。

又、モータ１が巻下げ側に作動している状態（ブレーキ力が解放された状態）で、吊荷の荷重によりドラム２の出力軸２１の回転速度がモータ１の駆動による従動ギヤ３２Ａの回転速度より速くなると、該従動ギヤ３２Ａがブレーキ受材４２側（矢印Ｒ側）に移動して、ブレーキ装置４Ａにブレーキ力が発生し、モータ１による巻下げ速度で（ゆっくりと）吊荷を降下させるようになる。

尚、このメカニカルブレーキの機能については、図２及び図３を含む本願の実施例の項で詳細に説明する。

ところで、図４に示すメカニカルブレーキ（ブレーキ装置４Ａ）では、駆動軸１１側の駆動ギヤ３１Ａと出力軸２１側の従動ギヤ３２Ａとに、それぞれ平歯ギヤが使用されているが、該平歯ギヤでは駆動ギヤ３１Ａからの動力は、従動ギヤ３２Ａを定位置で回転させるだけのものであって従動ギヤ３２Ａに対して軸線方向の移動力（軸力）は発生しない。

特許第４８２９３９９号公報（図５及び段落番号「０００４」）

ところで、この種（例えば図４）のネジ式メカニカルブレーキを用いた巻上げ機では、モータ１の停止状態でドラム２から繰出した吊荷ロープ９で吊荷を吊持したときにブレーキ装置４Ａがブレーキ力を発生するが、吊荷が大重量であるほどブレーキ装置４Ａによるブレーキ力を大きくする必要がある。

そして、上記ネジ式メカニカルブレーキにおいて、ブレーキ装置４Ａ部分でのブレーキ力を大きくするには、従動ギヤ３２Ａと出力軸２１とを噛合させているネジ機構４１部分のネジピッチを小さくする（密にする）ことが有効である。ところが、該ネジピッチを小さくすると、吊荷が大重量の場合にはブレーキ装置４Ａ部分での接合力（ブレーキ力）を増大させ得る反面、該ブレーキ装置４Ａ部分での接合力が大きくなり過ぎるとブレーキ力を解放する際にブレーキ装置４Ａ部分の接合面同士が離れにくくなる現象（いわゆる喰付き現象）が生じ易くなって、ブレーキ解放不能になることが起こり得る。他方、ブレーキ装置４Ａ部分での接合面同士が離れにくくなる現象を回避するには、従動ギヤ３２Ａと出力軸２１とを噛合させているネジ機構４１部分のネジピッチを大きくする（粗くする）ことが有効であるが、該ネジピッチを大きくすると、ブレーキ解放時の接合面離間動作が容易となるものの、ブレーキ装置４Ａ部分での接合力（ブレーキ力）が小さくなるという難点がある。

そこで、本願は、メカニカルブレーキ付きの巻上げ機において、上記駆動ギヤと上記従動ギヤの噛合部分を斜歯嵌合させる（いわゆるヘリカルギヤを使用する）という簡単な構成の付加で、ブレーキ発生時のブレーキ力発生助長機能と、ブレーキ解放時のブレーキ力解放助長機能の両方を付与できるようにすることを目的とするものである。

尚、メカニカルブレーキ付きの巻上げ機において、動力伝達歯車にヘリカルギヤを採用したものとして特開平６−８７５９７号公報に示されるものがあるが、この公知例のヘリカルギヤは、スリップクラッチ部分に使用したものであってブレーキ力の調整に関与するものではなく、本願とは技術思想が異なるものである。

本願発明は、上記課題を解決するための手段として次の構成を有している。尚、本願発明は、メカニカルブレーキ付きの巻上げ機を対象としたものであるが、以下の説明では、本願発明を単に巻上げ機ということがある。

本願発明の巻上げ機に採用しているメカニカルブレーキは、モータによって回転される駆動軸とドラムを回転させる出力軸との間に駆動軸側の駆動ギヤと出力軸側の従動ギヤとを噛合させてなる動力伝達歯車を設けている一方、上記出力軸と上記従動ギヤとは相対回転可能で且つ該出力軸と該従動ギヤとの相対回転差によって該従動ギヤが該出力軸の軸線方向に進退移動し、該従動ギヤの上記進退移動によってブレーキ装置部分でブレーキ力を発生させたりブレーキ力を解放させたりし得るようにしたものである。

ところで、この種のメカニカルブレーキを用いた巻上げ機では、上記した課題のように、吊荷が大重量であるほどブレーキ装置部分でのブレーキ力を大きくする必要があるが、該ブレーキ装置部分でのブレーキ力を大きくし過ぎるとブレーキ力を解放する際にブレーキ装置部分にいわゆる喰付き現象（ブレーキ装置部分が離れにくくなる現象）が生じ易くなるという難点がある。

そこで、本願発明の巻上げ機は、上記動力伝達歯車として、上記駆動ギヤと上記従動ギヤとが斜歯嵌合して上記駆動ギヤが上記従動ギヤを回転させたときに該従動ギヤに対して上記出力軸の軸線方向に進退移動させる付勢力を発生させる機能をもつヘリカルギヤを採用しているとともに、上記駆動ギヤと上記従動ギヤとの斜歯嵌合方向を、上記モータがドラム巻上げ方向に作動したときに上記従動ギヤが上記ブレーキ装置に対してブレーキ力を付加する方向の付勢力を発生させる一方で上記モータがドラム巻下げ方向に作動したときに上記従動ギヤが上記ブレーキ装置に対してブレーキ力を解放する方向の付勢力を発生させるように機能する方向に設定していることを特徴としている。

本願の巻上げ機におけるメカニカルブレーキも、上記した図４のものと同様な基本機能を備えているが、本願では、メカニカルブレーキの基本機能に加えて次の機能を有している。

即ち、本願では、モータによって回転される駆動軸とドラムを回転させる出力軸との間に設けた動力伝達歯車（駆動ギヤと従動ギヤ）として、両ギヤを斜歯嵌合させたヘリカルギヤを採用しているので、上記出力軸と上記従動ギヤとの間にトルクが生じたときには、従動ギヤを出力軸の軸線方向に進退移動させるような付勢力（軸力）が発生する。そして、上記駆動ギヤと上記従動ギヤとの斜歯嵌合方向を、ブレーキ装置部分にブレーキ力を発生させるときには該従動ギヤがブレーキ力付加方向に付勢力を発生させる一方でブレーキ力を解放するときには該従動ギヤがブレーキ力解放方向に付勢力を発生させるように機能する方向に設定しているので、ブレーキ発生時のブレーキ力発生助長機能とブレーキ解放時のブレーキ力解放助長機能の両方を付与できる。

本願発明のメカニカルブレーキ付きの巻上げ機は、動力伝達歯車として上記構成のヘリカルギヤ（従動ギヤが軸力を発生するもの）を採用していることにより、次の効果を達成することができる。

(1) モータがドラム巻上げ方向に作動したときには、動力伝達歯車の両ギヤが斜歯嵌合していることにより、従動ギヤがブレーキ力を付加する方向の付勢力を発生するので、ブレーキ装置部分に対してメカニカルブレーキによる通常のブレーキ力に加えてヘリカルギヤによる従動ギヤの付勢力を加えたブレーキ力を付与できる（ブレーキ力が増大して吊荷落下防止に寄与できる）。

(2) モータがドラム巻下げ方向に作動したときには、上記とは逆に、従動ギヤがブレーキ力を解放する方向の付勢力を発生するので、ブレーキ装置部分に対してメカニカルブレーキによる通常のブレーキ解放力に加えてヘリカルギヤによる従動ギヤの付勢力を加えたブレーキ解放力を付与できる（ブレーキ解放力が大きくなってブレーキ装置部分での喰付き現象が発生しない）。

(3) 上記(1)と(2)の各効果は、動力伝達歯車３をヘリカルギヤにするという構成で達成できるので、構成が簡単で且つコスト面でも安価に製作できる。

(4) 上記動力伝達歯車にヘリカルギヤを採用していることにより、平歯車に比してギヤの噛合音を低減できる（騒音発生を抑制できる）。

(5) 上記動力伝達歯車にヘリカルギヤを採用していることにより、平歯車に比してギヤの摩擦力を軽減できる（摩耗性を低減できる）。

(6) 上記動力伝達歯車にヘリカルギヤを採用していることにより、平歯車に比して従動ギヤが軸線方向に進退移動するときに発生する噛合部の摩擦力を軽減できるので、従動ギヤの進退移動によるブレーキ力とブレーキ解放力のロスが減少する。

本願実施例のメカニカルブレーキ付き巻上げ機の断面図である。 図１のII−II矢視相当図である。 図１巻上げ機におけるメカニカルブレーキの作動説明図である。 特許文献１のメカニカルブレーキ付き巻上げ機の概略図である。

［実施例］
以下、図１〜図３を参照して本願実施例のメカニカルブレーキ付きの巻上げ機を説明する。尚、本願の発明の名称は「メカニカルブレーキ付きの巻上げ機」であるが、以下の説明では単に「巻上げ機」ということがある。又、この実施例では、巻上げ機としてウインチを採用しているが、他の実施例では本願の巻上げ機としてチェンブロックを採用することもできる。

図１に示す本願実施例の巻上げ機（ウインチ）は、モータ（油圧モータ）１によって回転される駆動軸１１とドラム（ウインチドラム）２を回転させる出力軸２１とをケーシング１０内に平行状態で配置している。

駆動軸１１からの回転力は、動力伝達歯車３によって出力軸２１に伝達される。この動力伝達歯車３は、駆動軸１１に設けた小径の駆動ギヤ３１と出力軸２１に設けた大径の従動ギヤ３２とを噛合させたものである。

この巻上げ機には、メカニカルブレーキが設けられているが、この実施例では、該メカニカルブレーキとしていわゆるネジ式メカニカルブレーキを採用している。そして、このネジ式メカニカルブレーキは、上記特許文献１（図４）と同様に、出力軸２１と従動ギヤ３２とをネジ螺合（ネジ機構４１）させて該出力軸２１と該従動ギヤ３２との相対回転差によって従動ギヤ３２が出力軸２１の軸線方向に進退移動するようにしていることで、ブレーキ装置４部分でブレーキ力を発生させたりブレーキ力を解放させたりし得るように構成されている。

ブレーキ装置４は、出力軸２１に対してネジ機構４１により相対回転及び軸線方向に移動可能な従動ギヤ３２と、該従動ギヤ３２から間隔をもって出力軸２１に回転不能状態で取付けたブレーキ受材４２と、該ブレーキ受材４２と従動ギヤ３２間に介設した爪車４３及び両摩擦板４４，４５とで構成されている。

従動ギヤ３２は、出力軸２１に対してその軸線方向の小長さ範囲でのみ、相対回転及び進退移動し得るようになっている。そして、該従動ギヤ３２がブレーキ受材４２に近づく側（図３の矢印Ｒ方向）に移動するときがブレーキ発生側移動で、該従動ギヤ３２がブレーキ受材４２から離間する側（図３の矢印Ｌ方向）に移動するときがブレーキ解放側移動である。

そして、この実施例で採用されているメカニカルブレーキも、上記特許文献１（図４）の巻上げ機と同様に、次のように機能する。尚、このメカニカルブレーキの機能の説明には、図２及び図３を援用する。

まず、モータ１を巻上げ側に作動させると、図２において駆動軸１１の駆動ギヤ３１が矢印Ａ方向に回転し、該駆動ギヤ３１により出力軸２１の従動ギヤ３２が矢印Ｃ方向に回転して、ネジ機構４１により該従動ギヤ３２をブレーキ受材４２側（図３の矢印Ｒ側）に移動させ、該従動ギヤ３２で両摩擦板４４，４５及び爪車４３をブレーキ受材４２に押付けることで、ブレーキ装置４にブレーキ力を発生させる。尚、このとき、爪車４３は矢印Ｃ方向にはロック作用が発生しないので、ブレーキ装置４は矢印Ｃ方向に回転することになる。

他方、モータ１を巻下げ側に作動させると、上記とは逆に、図２において駆動ギヤ３１が矢印Ｂ方向に回転し、該駆動ギヤ３１により出力軸２１の従動ギヤ３２が矢印Ｄ方向に回転して、ネジ機構４１により該従動ギヤ３２をブレーキ受材４２から離れる側（図３の矢印Ｌ側）に移動することにより、ブレーキ装置４のブレーキ力が解放される。

又、モータ１が巻下げ側に作動している状態（ブレーキ力が解放された状態）で、吊荷の荷重によりドラム２の出力軸２１の回転速度（回転方向Ｄ′）がモータ１の駆動による従動ギヤ３２の回転速度（回転方向Ｄ）より速くなると、出力軸２１と従動ギヤ３２との回転速度差によって従動ギヤ３２がブレーキ受材４２側（矢印Ｒ側）に移動して、ブレーキ装置４にブレーキ力が発生し、モータ１による巻下げ速度で（ゆっくりと）吊荷を降下させるようになる。

尚、モータ停止状態で吊荷ロープ９に荷重がかかると、ドラム２が巻解き方向に回転し、出力軸２１とドラム２間の動力伝達歯車５（平歯車からなる駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２）を介して出力軸２１をブレーキ力発生側（回転方向Ｄ′）に回転させ、ネジ機構４１により従動ギヤ３２をブレーキ受材４２側（図３の矢印Ｒ側）に移動させることで、ブレーキ装置４にブレーキ力が発生する。このとき、図２に示すように、爪車４３が爪４９でロックされていることで、ドラム２の巻下げ方向の回転は阻止されている。

ところで、この種（例えば図１）のネジ式メカニカルブレーキを用いた巻上げ機では、上記「発明が解決しようとする課題」の項で説明したように、ドラム２から繰出した吊荷ロープ９で吊持した吊荷が大重量であるほどブレーキ装置４によるブレーキ力を大きくする必要がある。そして、ネジ式メカニカルブレーキにおいて、ブレーキ装置４部分でのブレーキ力を大きくするには、従動ギヤ３２と出力軸２１とを噛合させているネジ機構４１部分のネジピッチを小さくする（密にする）ことが有効である。ところが、該ネジピッチを小さくすると、吊荷が大重量の場合にはブレーキ装置４部分での接合力（ブレーキ力）を増大させ得る反面、該ブレーキ装置４部分での接合力が大きくなり過ぎるとブレーキ力を解放する際にブレーキ装置４部分の接合面同士が離れにくくなる現象（いわゆる喰付き現象）が生じて、ブレーキ解放不能になることが起こり得る。他方、ブレーキ装置４部分での接合面同士が離れにくくなる現象を回避するのに、従動ギヤ３２と出力軸２１とを噛合させているネジ機構４１部分のネジピッチを大きくする（粗くする）ことが有効であるが、該ネジピッチを大きくすると、ブレーキ解放時の接合面離間動作が容易となるものの、ブレーキ装置４部分での接合力（ブレーキ力）が小さくなるという難点がある。

そこで、本願は、メカニカルブレーキ付きの巻上げ機において、簡単な構成の付加でブレーキ発生時のブレーキ力発生助長機能と、ブレーキ解放時のブレーキ力解放助長機能の両方を付与できるようにしたものである。

具体的には、図１及び図３に示すように、駆動軸１１と出力軸２１間に設けた動力伝達歯車３として、上記駆動ギヤ３１と上記従動ギヤ３２とが符号３１ａ，３２ａで示すように斜歯嵌合して該駆動ギヤ３１が該従動ギヤ３２を回転させたときに従動ギヤ３２に対して出力軸２１の軸線方向に進退移動させる付勢力を発生させる機能をもつヘリカルギヤを採用している。尚、このように、上記動力伝達歯車３部分にヘリカルギヤを採用するという構成は、非常に簡単で且つ安価に実施できるものである。

又、上記駆動ギヤ３１と上記従動ギヤ３２との斜歯嵌合方向（斜歯３１ａ，３２ａの向き）は、モータ１がドラム巻上げ方向に作動したときに従動ギヤ３２がブレーキ装置４に対してブレーキ力を付加する方向（図３の矢印Ｒ方向）の付勢力を発生させる一方でモータ１がドラム巻下げ方向に作動したときに従動ギヤ３２がブレーキ装置４に対してブレーキ力を解放する方向（図３の矢印Ｌ方向）の付勢力を発生させるように機能する方向（図１及び図３の傾斜方向）に設定している。

従って、この実施例の巻上げ機では、モータ１がドラム巻上げ方向に作動したときには、ブレーキ装置４部分に対してメカニカルブレーキ機構による通常のブレーキ力に加えて斜歯嵌合による従動ギヤ３２の付勢力（軸力）を加えたブレーキ力を付与できる（ブレーキ力が増大して吊荷落下防止に寄与できる）一方、モータ１がドラム巻下げ方向に作動したときには、上記とは逆にブレーキ装置４部分に対してメカニカルブレーキ機構による通常のブレーキ解放力に加えて斜歯嵌合による従動ギヤ３２の付勢力（軸力）を加えたブレーキ解放力を付与できる（ブレーキ解放力が大きくなってブレーキ装置部分での喰付き現象が発生しない）。

又、上記動力伝達歯車３にヘリカルギヤを採用していることにより、平歯車に比してギヤの噛合音を低減できる（騒音発生を抑制できる）とともに、平歯車に比してギヤの摩擦力を軽減できる（摩耗性を低減できる）、という機能も達成できる。

さらに、上記動力伝達歯車３にヘリカルギヤを採用していることにより、平歯車に比して従動ギヤ３２が軸線方向に進退移動するときに発生する噛合部の摩擦力を軽減できるので、従動ギヤ３２の進退移動によるブレーキ力とブレーキ解放力のロスが減少する、という機能もある。

１はモータ（油圧モータ）、２はドラム（ウインチドラム）、３は動力伝達歯車、４はブレーキ装置、１１は駆動軸、２１き出力軸、３１は駆動ギヤ、３２は従動ギヤ、４１はネジ機構である。

Claims (1)

1. モータによって回転される駆動軸とドラムを回転させる出力軸との間に駆動軸側の駆動ギヤと出力軸側の従動ギヤとを噛合させてなる動力伝達歯車を設けている一方、上記出力軸と上記従動ギヤとは相対回転可能で且つ該出力軸と該従動ギヤとの相対回転差によって該従動ギヤが該出力軸の軸線方向に進退移動し、該従動ギヤの上記進退移動によってブレーキ装置部分でブレーキ力を発生させたりブレーキ力を解放させたりし得るようにしたメカニカルブレーキ付きの巻上げ機であって、
   上記動力伝達歯車には、上記駆動ギヤと上記従動ギヤとが斜歯嵌合して上記駆動ギヤが上記従動ギヤを回転させたときに該従動ギヤに対して上記出力軸の軸線方向に進退移動させる付勢力を発生させる機能をもつヘリカルギヤを採用しているとともに、
   上記駆動ギヤと上記従動ギヤとの斜歯嵌合方向を、上記モータがドラム巻上げ方向に作動したときに上記従動ギヤが上記ブレーキ装置に対してブレーキ力を付加する方向の付勢力を発生させる一方で上記モータがドラム巻下げ方向に作動したときに上記従動ギヤが上記ブレーキ装置に対してブレーキ力を解放する方向の付勢力を発生させるように機能する方向に設定している、
   ことを特徴とするメカニカルブレーキ付きの巻上げ機。

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