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特開2024-144898巻き上げ機のスリップダウン抑制構造及びクレーンの巻き上げ機
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024144898
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】巻き上げ機のスリップダウン抑制構造及びクレーンの巻き上げ機
(51)【国際特許分類】
B66D 1/16 20060101AFI20241004BHJP
【ＦＩ】
B66D1/16 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023057068
(22)【出願日】2023-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】506002823
【氏名又は名称】古河ユニック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100105854
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 一
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 浩一
(72)【発明者】
【氏名】古川 慎之介
(72)【発明者】
【氏名】吉田 麟太郎
(72)【発明者】
【氏名】塚本 優之介
(57)【要約】
【課題】 ネジ部の食い付きを起こしにくい巻き上げ機のスリップダウン抑制構造を提供することを目的とする。
【解決手段】 出力軸１２の外周面に形成されている雄ネジ部１２Ａは、ブレーキ作動方向の軸力を発生させる側のフランク角θＡ１よりも、ブレーキ解除方向の軸力を発生させる側のフランク角θＡ２が大きくなるように形成されている（θＡ１＜θＡ２）。
従動ギヤ１６の内周面に形成されている雌ネジ部１６Ａは、ブレーキ作動方向の軸力を発生させる側のフランク角θＢ１と、ブレーキ解除方向の軸力を発生させる側のフランク角θＢ２とが等しくなるように形成されている。
また、ブレーキ作動方向の軸力を発生させる側のフランク角θＡ１、ブレーキ作動方向の軸力を発生させる側のフランク角θＢ１及びブレーキ解除方向の軸力を発生させる側のフランク角θＢ２は等しくなるように形成されている。（θＡ２＞θＡ１＝θＢ１＝θＢ２）。
【選択図】図６
【解決手段】 出力軸１２の外周面に形成されている雄ネジ部１２Ａは、ブレーキ作動方向の軸力を発生させる側のフランク角θＡ１よりも、ブレーキ解除方向の軸力を発生させる側のフランク角θＡ２が大きくなるように形成されている（θＡ１＜θＡ２）。
従動ギヤ１６の内周面に形成されている雌ネジ部１６Ａは、ブレーキ作動方向の軸力を発生させる側のフランク角θＢ１と、ブレーキ解除方向の軸力を発生させる側のフランク角θＢ２とが等しくなるように形成されている。
また、ブレーキ作動方向の軸力を発生させる側のフランク角θＡ１、ブレーキ作動方向の軸力を発生させる側のフランク角θＢ１及びブレーキ解除方向の軸力を発生させる側のフランク角θＢ２は等しくなるように形成されている。（θＡ２＞θＡ１＝θＢ１＝θＢ２）。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
クレーンに搭載され、
モータによって回転する駆動軸と、
該駆動軸から駆動力を伝達され、巻き取りドラムを回転させる出力軸と、を備えており、
前記駆動軸と、前記出力軸との間に、前記モータが駆動しているときは前記駆動軸の駆動力を前記出力軸に伝達し、前記巻き取りドラム側に前記モータ以外から駆動力が入力された場合には前記出力軸にブレーキ力を発生させる動力伝達装置を備えた巻き上げ機のスリップダウン抑制構造であって、
前記動力伝達装置は、前記出力軸の一部に形成された雄ネジ部と、内周面に雌ネジ部が形成された従動ギヤと、クラッチブレーキ装置とを備えており、
前記クラッチブレーキ装置は、一部が前記出力軸に固定され、
前記従動ギヤは、前記クラッチブレーキ装置と前記出力軸の軸方向に隣り合う位置に配置され、前記雌ネジ部に前記雄ネジ部がねじ込まれて前記出力軸と相対回転可能に取り付けられることで、前記駆動軸と前記出力軸との回転速度に差が生じたときに、前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部によって、前記出力軸の軸方向に沿って前記クラッチブレーキ装置に対して近づく方向、若しくは遠ざかる方向に移動するようになっており、
前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部は、前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置から遠ざける方向の軸力を発生させるとき、軸方向から見て前記雄ネジ部のフランクと前記雌ネジ部のフランクとが重なり合う範囲において、前記フランク同士が一部でのみ直接接触し、且つ前記フランク同士が直接接触する範囲よりも、前記フランク同士が接触しない範囲が大きくなるネジ山形状に形成されていることを特徴とする巻き上げ機のスリップダウン抑制構造。
モータによって回転する駆動軸と、
該駆動軸から駆動力を伝達され、巻き取りドラムを回転させる出力軸と、を備えており、
前記駆動軸と、前記出力軸との間に、前記モータが駆動しているときは前記駆動軸の駆動力を前記出力軸に伝達し、前記巻き取りドラム側に前記モータ以外から駆動力が入力された場合には前記出力軸にブレーキ力を発生させる動力伝達装置を備えた巻き上げ機のスリップダウン抑制構造であって、
前記動力伝達装置は、前記出力軸の一部に形成された雄ネジ部と、内周面に雌ネジ部が形成された従動ギヤと、クラッチブレーキ装置とを備えており、
前記クラッチブレーキ装置は、一部が前記出力軸に固定され、
前記従動ギヤは、前記クラッチブレーキ装置と前記出力軸の軸方向に隣り合う位置に配置され、前記雌ネジ部に前記雄ネジ部がねじ込まれて前記出力軸と相対回転可能に取り付けられることで、前記駆動軸と前記出力軸との回転速度に差が生じたときに、前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部によって、前記出力軸の軸方向に沿って前記クラッチブレーキ装置に対して近づく方向、若しくは遠ざかる方向に移動するようになっており、
前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部は、前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置から遠ざける方向の軸力を発生させるとき、軸方向から見て前記雄ネジ部のフランクと前記雌ネジ部のフランクとが重なり合う範囲において、前記フランク同士が一部でのみ直接接触し、且つ前記フランク同士が直接接触する範囲よりも、前記フランク同士が接触しない範囲が大きくなるネジ山形状に形成されていることを特徴とする巻き上げ機のスリップダウン抑制構造。
【請求項2】
前記雄ネジ部における前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置から遠ざける方向の軸力を発生させる側のフランク角と、前記雌ネジ部における前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置から遠ざける方向の軸力を発生させる側のフランク角とは、異なっていることを特徴とする請求項１に記載の巻き上げ機のスリップダウン抑制構造。
【請求項3】
前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部の一方は、軸力を発生させる方向に関わらずフランク角が等しく、
前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部の他方は、前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置に近づける方向の軸力を発生させる側のフランク角よりも、前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置から遠ざける方向の軸力を発生させる側のフランク角が大きいことを特徴とする請求項２に記載の巻き上げ機のスリップダウン抑制構造。
前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部の他方は、前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置に近づける方向の軸力を発生させる側のフランク角よりも、前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置から遠ざける方向の軸力を発生させる側のフランク角が大きいことを特徴とする請求項２に記載の巻き上げ機のスリップダウン抑制構造。
【請求項4】
前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部の前記一方のネジ山の角度よりも、前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部の前記他方のネジ山の角度は大きいことを特徴とする請求項３に記載の巻き上げ機のスリップダウン抑制構造。
【請求項5】
前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部は、多条ネジであることを特徴とする請求項１に記載の巻き上げ機のスリップダウン抑制構造。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の、スリップダウン抑制構造を備えたクレーンの巻き上げ機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、巻き上げ機のスリップダウン抑制構造及びクレーンの巻き上げ機に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、ワイヤロープ等の巻き取り及び繰り出しを行う巻き上げ機には、巻き取られたワイヤロープがフック及び吊り荷の質量によって繰り出されないように、巻き取りドラムの回転を停止させ、さらに停止した状態を維持するためのブレーキが備えられている。
【0003】
特に、トラック等に搭載されるクレーン装置は、特許文献１における図５に記載されているような巻き上げ機を備えている。このような巻き上げ機は、フックや吊り荷の質量によってワイヤロープが繰り出されようとしたとき、メカニカルブレーキが作動し、巻き取りドラムの回転を自動的に停止させる。
【0004】
このようなメカニカルブレーキは、荷の吊り上げ時に巻き取りドラムを回転させる油圧モータの出力軸から、巻き取りドラムに駆動力を伝達する減速機の内部に備えられている。
具体的には、減速機はその内部に、油圧モータの出力軸が固定される駆動軸と、巻き取りドラムの回転軸が固定され、若しくは巻き取りドラムに備えられたギヤと噛み合う出力ギヤが固定された出力軸と、を備えている。
具体的には、減速機はその内部に、油圧モータの出力軸が固定される駆動軸と、巻き取りドラムの回転軸が固定され、若しくは巻き取りドラムに備えられたギヤと噛み合う出力ギヤが固定された出力軸と、を備えている。
【0005】
駆動軸には、駆動ギヤが固定されており、出力軸には、雌ネジ部を有する従動ギヤが、出力軸に形成されている雄ネジ部にネジ込まれている。駆動ギヤと従動ギヤとは、互いに噛み合うように配置されており、駆動ギヤと従動ギヤとの間で回転速度に差が生じると、従動ギヤには、雄ネジ部及び雌ネジ部によって軸方向に作用する力が掛かる。そのため、従動ギヤは、出力軸の軸方向に沿って移動する。
【0006】
出力軸は、さらに、ラチェット機構によって一方向の回転にのみブレーキ力を発生するディスクブレーキであり、摩擦力によって従動ギヤと出力軸との間における駆動力の伝達経路を、接続された状態から遮断された状態までに調節するクラッチブレーキ装置を備えている。クラッチブレーキ装置は、従動ギヤが出力軸の軸方向に沿って移動し、クラッチブレーキ装置に押し付けられたときに作動する。
【0007】
なお、以下において、従動ギヤがクラッチブレーキ装置に近づく方向に作用する力を「ブレーキ作動方向の軸力」とし、従動ギヤがクラッチブレーキ装置から遠ざかる方向に作用する力を「ブレーキ解除方向の軸力」とする。
【0008】
クラッチブレーキ装置は、荷を吊り上げるときには、油圧モータの駆動力を出力軸に伝達するために用いられ、吊り荷を降下させるときには、巻き取りドラムの回転を減速又は停止させる。
即ち、荷を吊り上げるときには、油圧モータが先に回転することで、駆動ギヤと従動ギヤとの回転速度に差が生じ、従動ギヤが移動し、クラッチブレーキ装置に押し付けられる。このとき、ラチェット機構はクラッチブレーキ装置の回転を制限せず、動力の伝達だけを行う。
吊荷を降下させるときには、出力軸に合わせて従動ギヤが回転しようとするが、駆動ギヤが停止しているため、従動ギヤは回転せずに軸方向に移動する。そのため、従動ギヤがブレーキ作動方向の軸力によってクラッチブレーキ装置を押し付ける。
このとき、ラチェット機構によってクラッチブレーキ装置の回転が制限され、出力軸の回転にはブレーキ力が発生する。そのため、巻き取りドラムの回転は自動的に停止する。
即ち、荷を吊り上げるときには、油圧モータが先に回転することで、駆動ギヤと従動ギヤとの回転速度に差が生じ、従動ギヤが移動し、クラッチブレーキ装置に押し付けられる。このとき、ラチェット機構はクラッチブレーキ装置の回転を制限せず、動力の伝達だけを行う。
吊荷を降下させるときには、出力軸に合わせて従動ギヤが回転しようとするが、駆動ギヤが停止しているため、従動ギヤは回転せずに軸方向に移動する。そのため、従動ギヤがブレーキ作動方向の軸力によってクラッチブレーキ装置を押し付ける。
このとき、ラチェット機構によってクラッチブレーキ装置の回転が制限され、出力軸の回転にはブレーキ力が発生する。そのため、巻き取りドラムの回転は自動的に停止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開２００２－８７７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
上記特許文献１に記載されているようなメカニカルブレーキを備えた巻き上げ機が、速い速度で回転しワイヤロープを巻き取っているときに、巻き取り動作を急停止させると、巻き取りドラムは慣性力によってワイヤロープを巻き取る方向に回転し続ける。
油圧モータが停止しているときに、巻き取りドラムがワイヤロープを巻き取る方向に回転すると、従動ギヤは、クラッチブレーキ装置から遠ざかる方向に移動する。その後、フック及び吊り荷の質量によって、巻き取りドラムは自然にワイヤロープを繰り出す方向に回転し、従動ギヤはクラッチブレーキ装置に押し付けられ、クラッチブレーキ装置が作動するため、巻き取りドラムは停止する。
油圧モータが停止しているときに、巻き取りドラムがワイヤロープを巻き取る方向に回転すると、従動ギヤは、クラッチブレーキ装置から遠ざかる方向に移動する。その後、フック及び吊り荷の質量によって、巻き取りドラムは自然にワイヤロープを繰り出す方向に回転し、従動ギヤはクラッチブレーキ装置に押し付けられ、クラッチブレーキ装置が作動するため、巻き取りドラムは停止する。
【0011】
このとき、慣性力による巻き取りドラムの回転力によっては、従動ギヤが、クラッチブレーキ装置から遠ざかる方向の限界まで移動することがある。従動ギヤがこのような限界に位置しているときに、さらに巻き取りドラムが回転しようとすると、従動ギヤに形成されている雌ネジ部と、出力軸に形成されている雄ネジ部とが強力に締め付けられる食い付きが生じる場合がある。
【0012】
食い付きが生じると、従動ギヤが回転できなくなる。即ち、ギヤが出力軸の軸方向に沿って移動することができなくなり、クラッチブレーキ装置を押し付けることができなくなる。
食い付きが生じた状態のまま重量物の荷吊り作業を行うと、フック及び吊り荷の質量による、ワイヤロープを繰り出す方向に巻き取りドラムを回転させようとする力が、従動ギヤを停止させている油圧モータの制止力を超える場合がある。
このような場合に油圧モータが回転すると、クレーン装置の操作者が意図しないままワイヤロープが徐々に繰り出され吊り荷が下降する、スリップダウンが生じる。
食い付きが生じた状態のまま重量物の荷吊り作業を行うと、フック及び吊り荷の質量による、ワイヤロープを繰り出す方向に巻き取りドラムを回転させようとする力が、従動ギヤを停止させている油圧モータの制止力を超える場合がある。
このような場合に油圧モータが回転すると、クレーン装置の操作者が意図しないままワイヤロープが徐々に繰り出され吊り荷が下降する、スリップダウンが生じる。
【0013】
本発明は、上記の問題に着目してされたものであり、ネジ部の食い付きを起こしにくい巻き上げ機のスリップダウン抑制構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
第一の発明は、クレーンに搭載され、モータによって回転する駆動軸と、該駆動軸から駆動力を伝達され、巻き取りドラムを回転させる出力軸と、を備えており、
前記駆動軸と、前記出力軸との間に、前記モータが駆動しているときは前記駆動軸の駆動力を前記出力軸に伝達し、前記巻き取りドラム側に前記モータ以外から駆動力が入力された場合には前記出力軸にブレーキ力を発生させる動力伝達装置を備えた巻き上げ機のスリップダウン抑制構造であって、
前記動力伝達装置は、前記出力軸の一部に形成された雄ネジ部と、内周面に雌ネジ部が形成された従動ギヤと、クラッチブレーキ装置とを備えており、
前記クラッチブレーキ装置は、一部が前記出力軸に固定され、
前記従動ギヤは、前記クラッチブレーキ装置と前記出力軸の軸方向に隣り合う位置に配置され、前記雌ネジ部に前記雄ネジ部がねじ込まれて前記出力軸と相対回転可能に取り付けられることで、前記駆動軸と前記出力軸との回転速度に差が生じたときに、前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部によって、前記出力軸の軸方向に沿って前記クラッチブレーキ装置に対して近づく方向、若しくは遠ざかる方向に移動するようになっており、
前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部は、前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置から遠ざける方向の軸力を発生させるとき、軸方向から見て前記雄ネジ部のフランクと前記雌ネジ部のフランクとが重なり合う範囲において、前記フランク同士が一部でのみ直接接触し、且つ前記フランク同士が直接接触する範囲よりも、前記フランク同士が接触しない範囲が大きくなるネジ山形状に形成されていることを特徴とする巻き上げ機のスリップダウン抑制構造である。
前記駆動軸と、前記出力軸との間に、前記モータが駆動しているときは前記駆動軸の駆動力を前記出力軸に伝達し、前記巻き取りドラム側に前記モータ以外から駆動力が入力された場合には前記出力軸にブレーキ力を発生させる動力伝達装置を備えた巻き上げ機のスリップダウン抑制構造であって、
前記動力伝達装置は、前記出力軸の一部に形成された雄ネジ部と、内周面に雌ネジ部が形成された従動ギヤと、クラッチブレーキ装置とを備えており、
前記クラッチブレーキ装置は、一部が前記出力軸に固定され、
前記従動ギヤは、前記クラッチブレーキ装置と前記出力軸の軸方向に隣り合う位置に配置され、前記雌ネジ部に前記雄ネジ部がねじ込まれて前記出力軸と相対回転可能に取り付けられることで、前記駆動軸と前記出力軸との回転速度に差が生じたときに、前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部によって、前記出力軸の軸方向に沿って前記クラッチブレーキ装置に対して近づく方向、若しくは遠ざかる方向に移動するようになっており、
前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部は、前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置から遠ざける方向の軸力を発生させるとき、軸方向から見て前記雄ネジ部のフランクと前記雌ネジ部のフランクとが重なり合う範囲において、前記フランク同士が一部でのみ直接接触し、且つ前記フランク同士が直接接触する範囲よりも、前記フランク同士が接触しない範囲が大きくなるネジ山形状に形成されていることを特徴とする巻き上げ機のスリップダウン抑制構造である。
【0015】
第二の発明は、第一の発明に記載の前記雄ネジ部における前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置から遠ざける方向の軸力を発生させる側のフランク角と、前記雌ネジ部における前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置から遠ざける方向の軸力を発生させる側のフランク角とは、異なっていることを特徴とする巻き上げ機のスリップダウン抑制構造である。
【0016】
第三の発明は、第二の発明に記載の前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部の一方は、軸力を発生させる方向に関わらずフランク角が等しく、
前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部の他方は、前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置に近づける方向の軸力を発生させる側のフランク角よりも、前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置から遠ざける方向の軸力を発生させる側のフランク角が大きいことを特徴とする巻き上げ機のスリップダウン抑制構造である。
前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部の他方は、前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置に近づける方向の軸力を発生させる側のフランク角よりも、前記従動ギヤを前記クラッチブレーキ装置から遠ざける方向の軸力を発生させる側のフランク角が大きいことを特徴とする巻き上げ機のスリップダウン抑制構造である。
【0017】
第四の発明は、第三の発明に記載の前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部の前記一方のネジ山の角度よりも、前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部の前記他方のネジ山の角度は大きいことを特徴とする巻き上げ機のスリップダウン抑制構造である。
【0018】
第五の発明は、第一の発明に記載の前記雄ネジ部及び前記雌ネジ部は、多条ネジであることを特徴とする巻き上げ機のスリップダウン抑制構造である。
【0019】
第六の発明は、第一の発明から第五の発明のいずれかに記載の、スリップダウン抑制構造を備えたクレーンの巻き上げ機である。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、ネジ部の食い付きを抑制可能な、巻き上げ機のスリップダウン抑制構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本実施形態に係る減速機が搭載されているクレーンの右側面図である。
【図2】本実施形態に係る減速機を背面から見た縦断面図である。
【図3】本実施形態に係る動力伝達装置を示す図である。
【図4】本実施形態に係る減速機のラチェットホイールを示す図である。
【図5】本実施形態に係る雄ネジ部及び雌ネジ部が、ブレーキ作動方向の軸力を発生させているときの状態を示す図である。
【図6】本実施形態に係る雄ネジ部及び雌ネジ部が、ブレーキ解除方向の軸力を発生させているときの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、表示等を下記の実施形態に特定するものではない。
図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、表示等を下記の実施形態に特定するものではない。
【0023】
＜移動式クレーンの構造＞
以下の実施形態では、車両にクレーン装置を搭載した移動式クレーンの例について説明する。以降の移動式クレーンの構成に係る説明及び図面では、クレーン搭載車両が前進する方向（シフトがＤレンジ等に選択されている姿勢で走行する方向）を、「前方」又は「正面」と記載する場合がある。同様に、以降の説明及び図面では、クレーン搭載車両が後退する方向（シフトがＲレンジに選択されている姿勢で走行する方向）を、「後方」又は「背面」と記載する場合がある。また、以降の説明及び図面では、「左側」を、クレーン搭載車両を運転する運転者における左側とし、「右側」を、クレーン搭載車両を運転する運転者における右側とする場合があり、「下側」を、クレーン搭載車両を運転する運転者における下側とし、「上側」を、クレーン搭載車両を運転する運転者における上側とする場合がある。
また、特に記載した場合を除いて、クレーン装置は、車両の後方を向き、且つ車両の前後方向に沿う向きに旋回し、ブームが水平な角度まで倒れた姿勢をとっているものとして説明する。
以下の実施形態では、車両にクレーン装置を搭載した移動式クレーンの例について説明する。以降の移動式クレーンの構成に係る説明及び図面では、クレーン搭載車両が前進する方向（シフトがＤレンジ等に選択されている姿勢で走行する方向）を、「前方」又は「正面」と記載する場合がある。同様に、以降の説明及び図面では、クレーン搭載車両が後退する方向（シフトがＲレンジに選択されている姿勢で走行する方向）を、「後方」又は「背面」と記載する場合がある。また、以降の説明及び図面では、「左側」を、クレーン搭載車両を運転する運転者における左側とし、「右側」を、クレーン搭載車両を運転する運転者における右側とする場合があり、「下側」を、クレーン搭載車両を運転する運転者における下側とし、「上側」を、クレーン搭載車両を運転する運転者における上側とする場合がある。
また、特に記載した場合を除いて、クレーン装置は、車両の後方を向き、且つ車両の前後方向に沿う向きに旋回し、ブームが水平な角度まで倒れた姿勢をとっているものとして説明する。
【0024】
初めに、図１を参照して本実施形態に係る動力伝達装置が搭載されているクレーンについて説明する。
移動式クレーン１は、車両Ｖの運転席ＣＶと荷台ＬＢとの間にクレーン装置２が搭載されている。
クレーン装置２は、ベースＢによって車両ＶのシャシーフレームＣＦに固定されている。ベースＢの上には、コラムＣが、旋回装置（図示省略）を介し上下方向に沿う直線の軸回りに旋回可能に固定されている。ブームＢＯは、基端部がコラムＣに、水平方向の軸回りに揺動可能に支持されている。
ベースＢは、左右に伸縮式のアウトリガ装置ＯＲを備えている。アウトリガ装置ＯＲを車両の左右に張り出し、ジャッキシリンダを伸長させ、接地部を接地させることで、クレーン装置２を用いた作業時に移動式クレーン１の安定を確保する。
移動式クレーン１は、車両Ｖの運転席ＣＶと荷台ＬＢとの間にクレーン装置２が搭載されている。
クレーン装置２は、ベースＢによって車両ＶのシャシーフレームＣＦに固定されている。ベースＢの上には、コラムＣが、旋回装置（図示省略）を介し上下方向に沿う直線の軸回りに旋回可能に固定されている。ブームＢＯは、基端部がコラムＣに、水平方向の軸回りに揺動可能に支持されている。
ベースＢは、左右に伸縮式のアウトリガ装置ＯＲを備えている。アウトリガ装置ＯＲを車両の左右に張り出し、ジャッキシリンダを伸長させ、接地部を接地させることで、クレーン装置２を用いた作業時に移動式クレーン１の安定を確保する。
【0025】
コラムＣの先端部には、巻き上げ機３が搭載されている。巻き上げ機３は、減速機４及び巻き取りドラムＤを備えており、巻き取りドラムＤには、ワイヤロープＷの一端が固定されている。ワイヤロープＷの他端側にはフックＦが備えられ、フックＦはブームＢＯの先端から吊り下げられている。
【0026】
＜減速機の構造＞
図２を参照して、減速機４の構造を説明する。なお、減速機４の内部には破線ＯＬの高さまで潤滑油が充填されている。
減速機４は、ハウジングＨＯにハウジングカバーＣＯが取り付けられることによって、内部に潤滑油を充填可能な空間を形成している。ハウジングＨＯの下部には、水平な軸回りに回転可能な駆動軸１１が備えられており、上部には、駆動軸１１と平行な軸回りに回転可能な出力軸１２が備えられている。
駆動軸１１における車両右側の端部は、駆動力を発生させるモータＭに固定されている。また、駆動軸１１には、ハウジングＨＯの内部に位置するように、駆動ギヤ１４が固定されている。
出力軸１２における車両右側の端部は、ハウジングＨＯから突出しており、この突出部には、出力ギヤ１５が形成されている。出力ギヤ１５は、巻き取りドラムＤの回転軸に固定されたドラムギヤＤＧと噛み合い、巻き取りドラムＤに駆動力を伝達する。
図２を参照して、減速機４の構造を説明する。なお、減速機４の内部には破線ＯＬの高さまで潤滑油が充填されている。
減速機４は、ハウジングＨＯにハウジングカバーＣＯが取り付けられることによって、内部に潤滑油を充填可能な空間を形成している。ハウジングＨＯの下部には、水平な軸回りに回転可能な駆動軸１１が備えられており、上部には、駆動軸１１と平行な軸回りに回転可能な出力軸１２が備えられている。
駆動軸１１における車両右側の端部は、駆動力を発生させるモータＭに固定されている。また、駆動軸１１には、ハウジングＨＯの内部に位置するように、駆動ギヤ１４が固定されている。
出力軸１２における車両右側の端部は、ハウジングＨＯから突出しており、この突出部には、出力ギヤ１５が形成されている。出力ギヤ１５は、巻き取りドラムＤの回転軸に固定されたドラムギヤＤＧと噛み合い、巻き取りドラムＤに駆動力を伝達する。
【0027】
減速機４は、動力伝達装置１０を備えている。動力伝達装置１０は、モータＭが駆動力を発生させた場合には、この駆動力を出力ギヤ１５まで伝達するが、巻き取りドラムＤが駆動力を発生させた場合には、出力軸１２にブレーキ力を発生させる。
【0028】
次に、図３及び図４を参照して、動力伝達装置１０の具体的な内部構造について説明する。
出力軸１２の、ハウジングＨＯの内部空間に収容されている範囲１３における、出力ギヤ１５側の約半分の部分には雄ネジ部１２Ａが形成されている。
出力軸１２には、従動ギヤ１６及びクラッチブレーキ装置２０が取り付けられている。
従動ギヤ１６は、円盤形の平歯車であり、中心軸に沿って円形孔が形成されている。円形孔の内周面には雌ネジ部１６Ａが形成されており、雌ネジ部１６Ａが雄ネジ部１２Ａにねじ込まれることで、従動ギヤ１６は駆動ギヤ１４と噛み合うように取り付けられる。そのため、従動ギヤ１６は出力軸１２と相対回転可能であり、従動ギヤ１６はこの相対回転によって出力軸１２の軸方向に移動可能である。
雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａは、後に説明するスリップダウン抑制構造を備えた４条台形ネジである。
出力軸１２の、ハウジングＨＯの内部空間に収容されている範囲１３における、出力ギヤ１５側の約半分の部分には雄ネジ部１２Ａが形成されている。
出力軸１２には、従動ギヤ１６及びクラッチブレーキ装置２０が取り付けられている。
従動ギヤ１６は、円盤形の平歯車であり、中心軸に沿って円形孔が形成されている。円形孔の内周面には雌ネジ部１６Ａが形成されており、雌ネジ部１６Ａが雄ネジ部１２Ａにねじ込まれることで、従動ギヤ１６は駆動ギヤ１４と噛み合うように取り付けられる。そのため、従動ギヤ１６は出力軸１２と相対回転可能であり、従動ギヤ１６はこの相対回転によって出力軸１２の軸方向に移動可能である。
雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａは、後に説明するスリップダウン抑制構造を備えた４条台形ネジである。
【0029】
なお、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａは、直径の下半分まで潤滑油に浸っているため、従動ギヤ１６が出力軸１２と相対的に回転したときに、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａの全体に潤滑油が行き渡り、従動ギヤ１６が軸方向に移動する際の抵抗を減少させる。
【0030】
出力軸１２の、ハウジングＨＯの内部空間に収容されている範囲１３において、雄ネジ部１２Ａが形成されていない範囲には、クラッチブレーキ装置２０が従動ギヤ１６に隣り合うように取り付けられている。
クラッチブレーキ装置２０は、ディスク２１、ラチェットホイール２２、第一ブレーキシュー２３Ａ、第二ブレーキシュー２３Ｂ及び爪２４を備えている。
ディスク２１は出力軸１２に固定されている円盤形の部材である。ディスク２１の、ハウジングＨＯの壁面を向く側の端部には、テーパーが掛けられており、且つ出力ギヤ１５を向く側の端部には、ディスク２１において最も径が大きい部分の約半分の外径になるように欠け部２１Ａが形成されている。
欠け部２１Ａには、ラチェットホイール２２と、第一ブレーキシュー２３Ａ及び第二ブレーキシュー２３Ｂとが備えられており、第一ブレーキシュー２３Ａと、第二ブレーキシュー２３Ｂとは、出力軸１２の軸方向における両側からラチェットホイール２２を挟み込むように配置されている。そのため、第一ブレーキシュー２３Ａは、従動ギヤ１６に面し、第二ブレーキシュー２３Ｂはディスク２１に面する。
ディスク２１には、さらに、回転軸に対称な位置に軸方向の貫通孔２１Ｂが形成されている。この貫通孔２１Ｂは、従動ギヤ１６、ディスク２１、ラチェットホイール２２、第一ブレーキシュー２３Ａ及び第二ブレーキシュー２３Ｂの間に冷却用の潤滑油を供給する。
クラッチブレーキ装置２０は、ディスク２１、ラチェットホイール２２、第一ブレーキシュー２３Ａ、第二ブレーキシュー２３Ｂ及び爪２４を備えている。
ディスク２１は出力軸１２に固定されている円盤形の部材である。ディスク２１の、ハウジングＨＯの壁面を向く側の端部には、テーパーが掛けられており、且つ出力ギヤ１５を向く側の端部には、ディスク２１において最も径が大きい部分の約半分の外径になるように欠け部２１Ａが形成されている。
欠け部２１Ａには、ラチェットホイール２２と、第一ブレーキシュー２３Ａ及び第二ブレーキシュー２３Ｂとが備えられており、第一ブレーキシュー２３Ａと、第二ブレーキシュー２３Ｂとは、出力軸１２の軸方向における両側からラチェットホイール２２を挟み込むように配置されている。そのため、第一ブレーキシュー２３Ａは、従動ギヤ１６に面し、第二ブレーキシュー２３Ｂはディスク２１に面する。
ディスク２１には、さらに、回転軸に対称な位置に軸方向の貫通孔２１Ｂが形成されている。この貫通孔２１Ｂは、従動ギヤ１６、ディスク２１、ラチェットホイール２２、第一ブレーキシュー２３Ａ及び第二ブレーキシュー２３Ｂの間に冷却用の潤滑油を供給する。
【0031】
図４は、減速機４からディスク２１及び第二ブレーキシュー２３Ｂを取り外した状態の図である。
図４に示すように、ラチェットホイール２２は、外周面にラチェット歯２２Ａが形成されている。
また、ハウジングＨＯの下部には、ハウジングＨＯの上方向に伸び、車両左側から見て時計回りに付勢された爪２４が取り付けられている。爪２４がラチェット歯２２Ａに嵌まり込むことで、ラチェットホイール２２は、車両左側から見て時計回りにのみ回転可能になっている。
図４に示すように、ラチェットホイール２２は、外周面にラチェット歯２２Ａが形成されている。
また、ハウジングＨＯの下部には、ハウジングＨＯの上方向に伸び、車両左側から見て時計回りに付勢された爪２４が取り付けられている。爪２４がラチェット歯２２Ａに嵌まり込むことで、ラチェットホイール２２は、車両左側から見て時計回りにのみ回転可能になっている。
【0032】
＜巻き上げ機の動作及び駆動力の伝達＞
次に、図２及び図３を参照して、クレーン装置２が荷を吊り上げるとき、操作を停止したとき及び荷を降下させるときにおける、駆動力の伝達について説明する。なお、以下において「時計回りに回転」及び「反時計回りに回転」とは、巻き上げ機３を車両左側から見たときの回転方向である。
次に、図２及び図３を参照して、クレーン装置２が荷を吊り上げるとき、操作を停止したとき及び荷を降下させるときにおける、駆動力の伝達について説明する。なお、以下において「時計回りに回転」及び「反時計回りに回転」とは、巻き上げ機３を車両左側から見たときの回転方向である。
【0033】
まず、クレーン装置２が荷を吊り上げるときには、初めに、モータＭを反時計回りに回転させる。そして、従動ギヤ１６は、時計回りに回転する。このとき、従動ギヤ１６は、出力軸１２とは関わらずに単独で回転し、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａから発生するブレーキ作動方向の軸力によってクラッチブレーキ装置２０に押し付けられる。
従動ギヤ１６に掛かるブレーキ作動方向の軸力及びブレーキ作動方向の軸力によってディスク２１に掛かる反力によって、第一ブレーキシュー２３Ａ及び第二ブレーキシュー２３Ｂが、ラチェットホイール２２を挟み込むように押し付けられる。このとき、ラチェットホイール２２は時計回りに回転可能なため、出力軸１２と共に回転する。そのため、クラッチブレーキ装置２０にブレーキ力は発生せず、従動ギヤ１６、第一ブレーキシュー２３Ａ、ラチェットホイール２２、第二ブレーキシュー２３Ｂ及びディスク２１の間に発生する摩擦力によって、従動ギヤ１６からディスク２１まで駆動力が伝達される。ディスク２１は出力軸１２に固定されているため、さらにディスク２１から出力軸１２及び出力ギヤ１５を介して、ドラムギヤＤＧまで駆動力が伝達され、巻き取りドラムＤは反時計回りに回転し、ワイヤロープＷが巻き取られる。
従動ギヤ１６に掛かるブレーキ作動方向の軸力及びブレーキ作動方向の軸力によってディスク２１に掛かる反力によって、第一ブレーキシュー２３Ａ及び第二ブレーキシュー２３Ｂが、ラチェットホイール２２を挟み込むように押し付けられる。このとき、ラチェットホイール２２は時計回りに回転可能なため、出力軸１２と共に回転する。そのため、クラッチブレーキ装置２０にブレーキ力は発生せず、従動ギヤ１６、第一ブレーキシュー２３Ａ、ラチェットホイール２２、第二ブレーキシュー２３Ｂ及びディスク２１の間に発生する摩擦力によって、従動ギヤ１６からディスク２１まで駆動力が伝達される。ディスク２１は出力軸１２に固定されているため、さらにディスク２１から出力軸１２及び出力ギヤ１５を介して、ドラムギヤＤＧまで駆動力が伝達され、巻き取りドラムＤは反時計回りに回転し、ワイヤロープＷが巻き取られる。
【0034】
次に、クレーン装置２の操作を停止しているとき、巻き取りドラムＤには、フックＦ及び吊り荷の質量によって、ワイヤロープＷを繰り出す方向に回転させようとする駆動力が掛かる。この駆動力によって、巻き取りドラムＤは、時計回りに回転しようとする。
この駆動力は、ドラムギヤＤＧから出力ギヤ１５を介して出力軸１２まで伝達される。そのため、出力軸１２は反時計回りに回転しようとし、出力軸１２の外周に形成された雄ネジ部１２Ａに雌ネジ部１６Ａがねじ込まれている従動ギヤ１６も反時計回りに回転しようとする。しかし、従動ギヤ１６とかみ合っている駆動ギヤ１４は、モータＭの制止力によって回転できないため、従動ギヤ１６は出力軸１２の軸方向に沿ってクラッチブレーキ装置２０の側に移動し、第一ブレーキシュー２３Ａをラチェットホイール２２に押し付ける。さらにラチェットホイール２２が第二ブレーキシュー２３Ｂに押し付けられ、同時に、第二ブレーキシュー２３Ｂがディスク２１に押し付けられる。このとき、ラチェットホイール２２は爪２４によって反時計回りの回転を制限されているため、出力軸１２と共に回転しない。そのため、ラチェットホイール２２と第一ブレーキシュー２３Ａ及び第二ブレーキシュー２３Ｂとの間に摩擦力が発生し、さらに、ディスク２１と第二ブレーキシュー２３Ｂとの間にも摩擦力が発生するため、出力軸１２にブレーキ力が掛かる。このブレーキ力によって、自動的に出力軸１２の回転は停止する。
この駆動力は、ドラムギヤＤＧから出力ギヤ１５を介して出力軸１２まで伝達される。そのため、出力軸１２は反時計回りに回転しようとし、出力軸１２の外周に形成された雄ネジ部１２Ａに雌ネジ部１６Ａがねじ込まれている従動ギヤ１６も反時計回りに回転しようとする。しかし、従動ギヤ１６とかみ合っている駆動ギヤ１４は、モータＭの制止力によって回転できないため、従動ギヤ１６は出力軸１２の軸方向に沿ってクラッチブレーキ装置２０の側に移動し、第一ブレーキシュー２３Ａをラチェットホイール２２に押し付ける。さらにラチェットホイール２２が第二ブレーキシュー２３Ｂに押し付けられ、同時に、第二ブレーキシュー２３Ｂがディスク２１に押し付けられる。このとき、ラチェットホイール２２は爪２４によって反時計回りの回転を制限されているため、出力軸１２と共に回転しない。そのため、ラチェットホイール２２と第一ブレーキシュー２３Ａ及び第二ブレーキシュー２３Ｂとの間に摩擦力が発生し、さらに、ディスク２１と第二ブレーキシュー２３Ｂとの間にも摩擦力が発生するため、出力軸１２にブレーキ力が掛かる。このブレーキ力によって、自動的に出力軸１２の回転は停止する。
【0035】
そして、吊荷を降下させるときには、モータＭを時計回りに回転させ、従動ギヤ１６を反時計回りに回転させることで、クラッチブレーキ装置２０から遠ざける方向に移動させる。この操作によって、第二ブレーキシュー２３Ｂとラチェットホイール２２との間の摩擦力が軽減され、出力軸１２に掛かるブレーキ力が軽減されるため、出力軸１２が回転可能になる。
ここで、巻き取りドラムＤには、常にワイヤロープＷを繰り出す方向の駆動力が掛かっているため、出力軸１２に吊り荷の降下を停止させられるだけのブレーキ力が掛からなくなったとき、出力軸１２は時計回りに回転し、ワイヤロープＷが繰り出され、吊り荷が降下する。
出力軸１２が時計回りに回転している間には、出力軸１２の回転速度と、従動ギヤ１６の回転速度とが同じになるようにモータＭを回転させることで、ブレーキ力が増加しないようにし、巻き取りドラムＤの回転速度を一定に保つ。
ここで、巻き取りドラムＤには、常にワイヤロープＷを繰り出す方向の駆動力が掛かっているため、出力軸１２に吊り荷の降下を停止させられるだけのブレーキ力が掛からなくなったとき、出力軸１２は時計回りに回転し、ワイヤロープＷが繰り出され、吊り荷が降下する。
出力軸１２が時計回りに回転している間には、出力軸１２の回転速度と、従動ギヤ１６の回転速度とが同じになるようにモータＭを回転させることで、ブレーキ力が増加しないようにし、巻き取りドラムＤの回転速度を一定に保つ。
【0036】
巻き取りドラムＤの回転速度を変化させる場合には、モータＭの回転速度を変化させ、出力軸１２と従動ギヤ１６との回転速度に差をつけることで、従動ギヤ１６を移動させる。従動ギヤ１６を、クラッチブレーキ装置２０に近づける方向に移動させることによって、第一ブレーキシュー２３Ａ及び第二ブレーキシュー２３Ｂを押し込む力が強くなる。即ち出力軸１２に掛かるブレーキ力が強まり吊り荷の降下速度が減少する。従動ギヤ１６を、クラッチブレーキ装置２０から遠ざける方向に移動させると、ブレーキシューを押し込む力が弱くなる。即ち出力軸１２に掛かるブレーキ力が弱まり、吊り荷の降下速度が増加する。
吊り荷の降下速度を変化させた後、出力ギヤ１５の回転速度と従動ギヤ１６の回転速度とが同じになるようにモータＭを回転させることで、変化後の吊り荷の降下速度を維持する。
吊り荷の降下速度を変化させた後、出力ギヤ１５の回転速度と従動ギヤ１６の回転速度とが同じになるようにモータＭを回転させることで、変化後の吊り荷の降下速度を維持する。
【0037】
＜食い付きの発生メカニズム＞
巻き取りドラムＤが、速い速度でワイヤロープＷを巻き取っているときに、巻き取り動作を急停止させると、巻き取りドラムＤは慣性力によって反時計回りに回転し続けようとする。
モータＭが停止しているときに、巻き取りドラムＤが反時計回りに回転すると、従動ギヤ１６はクラッチブレーキ装置２０から遠ざかる方向に移動する。その後、フックＦ及び吊り荷の質量によって、巻き取りドラムＤは時計回りに回転するようになるため、従動ギヤ１６はクラッチブレーキ装置２０の方向に移動し、自然に巻き取りドラムＤは停止する。
巻き取りドラムＤが、速い速度でワイヤロープＷを巻き取っているときに、巻き取り動作を急停止させると、巻き取りドラムＤは慣性力によって反時計回りに回転し続けようとする。
モータＭが停止しているときに、巻き取りドラムＤが反時計回りに回転すると、従動ギヤ１６はクラッチブレーキ装置２０から遠ざかる方向に移動する。その後、フックＦ及び吊り荷の質量によって、巻き取りドラムＤは時計回りに回転するようになるため、従動ギヤ１６はクラッチブレーキ装置２０の方向に移動し、自然に巻き取りドラムＤは停止する。
【0038】
このとき、巻き取りドラムＤを反時計回りに回転させようとする慣性力の強さによっては、従動ギヤ１６がクラッチブレーキ装置２０から遠ざかる方向の限界の位置まで移動することがある。本実施形態において、従動ギヤ１６が移動可能な限界は、従動ギヤ１６がハウジングＨＯに接触する位置である。なお、雄ネジ部１２Ａが形成されている範囲によっては、雄ネジ部１２Ａの端に雌ネジ部１６Ａが到達する位置が移動可能な限界になる場合もある。
従動ギヤ１６が移動可能な限界に位置しているとき、さらに巻き取りドラムＤが反時計回りに回転しようとすると、雌ネジ部１６Ａと、雄ネジ部１２Ａとが強力に締め付けられる食い付きが生じる場合がある。
従動ギヤ１６が移動可能な限界に位置しているとき、さらに巻き取りドラムＤが反時計回りに回転しようとすると、雌ネジ部１６Ａと、雄ネジ部１２Ａとが強力に締め付けられる食い付きが生じる場合がある。
【0039】
食い付きが生じると、従動ギヤ１６が出力軸１２に対して相対的に回転できなくなる。即ち、従動ギヤ１６がクラッチブレーキ装置２０に近づく方向に移動しなくなり、出力軸１２にブレーキ力を発生させることができなくなる。このとき、出力軸１２は、モータＭの制止力のみによって回転を停止させられている。
【0040】
食い付きが生じた状態のまま重量物の荷吊り作業を行うと、フックＦ及び吊り荷の質量による巻き取りドラムＤを回転させようとする駆動力が、モータＭの制止力を超え、巻き取りドラムＤが時計回りに回転する場合がある。
そのような場合には、操作者が意図しないままワイヤロープＷが徐々に繰り出され、吊り荷が下降するスリップダウンが発生する。
そのような場合には、操作者が意図しないままワイヤロープＷが徐々に繰り出され、吊り荷が下降するスリップダウンが発生する。
【0041】
＜巻き上げ機のスリップダウン抑制構造＞
次に、図５を参照して、巻き上げ機のスリップダウン抑制構造について説明する。
なお、以下の説明において、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａがブレーキ作動方向の軸力を発生させているとき及びブレーキ解除方向の軸力を発生させているときに、互いに接触する面を「フランク」とし、径方向に沿う直線に対するフランクの傾きを「フランク角」として説明する。そして、方向を特定する場合には、図に示した従動ギヤ１６を挟んで左側を「ブレーキ作動方向」とし、右側を「ブレーキ解除方向」として説明する。即ち、図５から図７には図示していないが、図の左側にはクラッチブレーキ装置２０が位置している。
次に、図５を参照して、巻き上げ機のスリップダウン抑制構造について説明する。
なお、以下の説明において、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａがブレーキ作動方向の軸力を発生させているとき及びブレーキ解除方向の軸力を発生させているときに、互いに接触する面を「フランク」とし、径方向に沿う直線に対するフランクの傾きを「フランク角」として説明する。そして、方向を特定する場合には、図に示した従動ギヤ１６を挟んで左側を「ブレーキ作動方向」とし、右側を「ブレーキ解除方向」として説明する。即ち、図５から図７には図示していないが、図の左側にはクラッチブレーキ装置２０が位置している。
【0042】
巻き上げ機のスリップダウン抑制構造は、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａに備えられている。具体的に、雄ネジ部１２Ａと雌ネジ部１６Ａとは、フランク角が異なる角度で形成されている。
【0043】
出力軸１２の外周面に形成されている雄ネジ部１２Ａは、ブレーキ作動方向の軸力を発生させる側のフランク角θＡ１（以下において、「雄ネジ第一フランク角θＡ１」とする）よりも、ブレーキ解除方向の軸力を発生させる側のフランク角θＡ２（以下において、「雄ネジ第二フランク角θＡ２」とする）が大きくなるように形成されている（θＡ１＜θＡ２）。
【0044】
従動ギヤ１６の内周面に形成されている雌ネジ部１６Ａは、ブレーキ作動方向の軸力を発生させる側のフランク角θＢ１（以下において、「雌ネジ第一フランク角θＢ１」とする）と、ブレーキ解除方向の軸力を発生させる側のフランク角θＢ２（以下において「雌ネジ第二フランク角θＢ２」とする）とが等しくなるように形成されている。
【0045】
また、雄ネジ第一フランク角θＡ１、雌ネジ第一フランク角θＢ１及び雌ネジ第二フランク角θＢ２は等しくなるように形成されている。
即ち、雄ネジ第二フランク角θＡ２は、他のフランク角よりも大きくなるように形成されている（θＡ２＞θＡ１＝θＢ１＝θＢ２）。
即ち、雄ネジ第二フランク角θＡ２は、他のフランク角よりも大きくなるように形成されている（θＡ２＞θＡ１＝θＢ１＝θＢ２）。
【0046】
ここで、雄ネジ部１２Ａは、雄ネジ第二フランク角θＡ２を大きくするため、ネジ山の断面形状が、歯元を頂点とし、歯先の一定範囲を底辺とする三角形状に切り込まれている。そのため、歯先の幅は、雌ネジ部１６Ａと比較して短くなっている。
【0047】
次に軸力の方向と、軸力を伝達するフランクとの関係について説明する。
図５は、上述した雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａの形状に加えて、従動ギヤ１６がブレーキ作動方向に移動するときに接触するフランクも示している。なお、図中の太矢印は、従動ギヤ１６が移動する方向を示している。
巻き取りドラムＤが回転することで出力軸１２が回転すると、上述した通り従動ギヤ１６は回転せず、ブレーキ作動方向の軸力が掛かる。このとき、雄ネジ第一フランクＦＡ１と、雌ネジ第一フランクＦＢ１とが接触している。
そのため、雄ネジ部１２Ａと雌ネジ部１６Ａとは、ネジ山の谷底部分を除くフランク同士が全体で接触している。
図５は、上述した雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａの形状に加えて、従動ギヤ１６がブレーキ作動方向に移動するときに接触するフランクも示している。なお、図中の太矢印は、従動ギヤ１６が移動する方向を示している。
巻き取りドラムＤが回転することで出力軸１２が回転すると、上述した通り従動ギヤ１６は回転せず、ブレーキ作動方向の軸力が掛かる。このとき、雄ネジ第一フランクＦＡ１と、雌ネジ第一フランクＦＢ１とが接触している。
そのため、雄ネジ部１２Ａと雌ネジ部１６Ａとは、ネジ山の谷底部分を除くフランク同士が全体で接触している。
【0048】
図６は、出力軸１２に掛かっているブレーキを解除するときの、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａを示す図である。なお、図中の太矢印は、従動ギヤ１６が移動する方向を示している。
従動ギヤ１６は、上述の通り、駆動ギヤ１４から駆動力を伝達され時計回りに回転すると、ブレーキ解除方向に移動する。このとき、雄ネジ第二フランクＦＡ２と、雌ネジ第二フランクＦＢ２とが、接触部Ｐによって接触している。
このとき、雄ネジ第二フランクＦＡ２と、雌ネジ第二フランクＦＢ２との間には、隙間Ｇが形成され、隙間Ｇの内部には潤滑油が保持されている。
従動ギヤ１６は、上述の通り、駆動ギヤ１４から駆動力を伝達され時計回りに回転すると、ブレーキ解除方向に移動する。このとき、雄ネジ第二フランクＦＡ２と、雌ネジ第二フランクＦＢ２とが、接触部Ｐによって接触している。
このとき、雄ネジ第二フランクＦＡ２と、雌ネジ第二フランクＦＢ２との間には、隙間Ｇが形成され、隙間Ｇの内部には潤滑油が保持されている。
【0049】
＜食い付きと食い付きを解除するための始動トルクとの関係＞
次に、図７を参照して、スリップダウン抑制構造の作用について説明する。
なお、モータＭを停止させてから約４０ミリ秒と極めて短い時間に食い付きが発生するため、潤滑油は隙間Ｇに充填された状態が維持されており、且つフランクの全範囲に対して等しい分布で荷重が掛かり、さらに、この荷重はフランク同士が直接接触する範囲と、十分な厚さの油膜が形成されている範囲の両方に分散して伝達されるモデルに単純化して説明する。
また、駆動ギヤ１４および従動ギヤ１６のフランクは微視的にみると平滑な面ではなく、表面は凹部及び凸部が連続している。
次に、図７を参照して、スリップダウン抑制構造の作用について説明する。
なお、モータＭを停止させてから約４０ミリ秒と極めて短い時間に食い付きが発生するため、潤滑油は隙間Ｇに充填された状態が維持されており、且つフランクの全範囲に対して等しい分布で荷重が掛かり、さらに、この荷重はフランク同士が直接接触する範囲と、十分な厚さの油膜が形成されている範囲の両方に分散して伝達されるモデルに単純化して説明する。
また、駆動ギヤ１４および従動ギヤ１６のフランクは微視的にみると平滑な面ではなく、表面は凹部及び凸部が連続している。
【0050】
従動ギヤ１６を、ブレーキ作動方向に移動させるために必要な始動トルクは、雄ネジ第二フランクＦＡ２と雌ネジ第二フランクＦＢ２との静止摩擦力に等しい。
この静止摩擦力は、雄ネジ第二フランクＦＡ２と雌ネジ第二フランクＦＢ２との静止摩擦係数及び、ブレーキ解除方向に掛かる軸力から求められる。
この静止摩擦力は、雄ネジ第二フランクＦＡ２と雌ネジ第二フランクＦＢ２との静止摩擦係数及び、ブレーキ解除方向に掛かる軸力から求められる。
【0051】
まず、雄ネジ第二フランクＦＡ２と雌ネジ第二フランクＦＢ２との静止摩擦係数について説明する。雄ネジ第二フランクＦＡ２と雌ネジ第二フランクＦＢ２とが接触していないとき、それぞれの間には潤滑油によって油膜が形成されている。食い付きが発生し得るブレーキ解除方向の軸力が掛かったとき、雄ネジ第二フランクＦＡ２と雌ネジ第二フランクＦＢ２とは、接触部Ｐによって接触し、さらに接触部Ｐは強力に圧縮される。この圧縮力によって接触部Ｐにおける雄ネジ第二フランクＦＡ２及び雌ネジ第二フランクＦＢ２の表面が押しつぶされて塑性変形し、潤滑油が押し出される。そのため接触部Ｐの範囲において、雄ネジ第二フランクＦＡ２と雌ネジ第二フランクＦＢ２とは潤滑油を介さずに直接接触する。
【0052】
ここで、接触部Ｐ以外の範囲における雄ネジ第二フランクＦＡ２と雌ネジ第二フランクＦＢ２との間には、潤滑油を保持する隙間Ｇが形成されているため、この範囲において油膜は形成され続ける。そのため、軸方向から見て、雄ネジ第二フランクＦＡ２と雌ネジ第二フランクＦＢ２とが重なる範囲のうち、接触部Ｐが形成されない範囲には、フランク同士が直接接触せず、且つ油膜が維持される油膜部Ｌが形成される。
【0053】
接触部Ｐの静止摩擦係数は、雄ネジ第二フランクＦＡ２と雌ネジ第二フランクＦＢ２とが直接接触するため、個体を直接接触させた数値になる。
対して、十分な厚さの油膜によって潤滑されているときの静止摩擦係数は、個体同士が直接接触するよりも小さくなる。例えば、鉄同士が直接接触している場合の静止摩擦係数と比較すると、油膜によって潤滑されている場合の静止摩擦係数は１／１０程度になる。
対して、十分な厚さの油膜によって潤滑されているときの静止摩擦係数は、個体同士が直接接触するよりも小さくなる。例えば、鉄同士が直接接触している場合の静止摩擦係数と比較すると、油膜によって潤滑されている場合の静止摩擦係数は１／１０程度になる。
【0054】
ブレーキ解除方向の軸力は、接触部Ｐ及び油膜部Ｌの面積に比例するように分散して掛かる。さらに、雄ネジ第二フランクＦＡ２と雌ネジ第二フランクＦＢ２とは、フランク全体における接触部Ｐの割合よりも、油膜部Ｌの割合が大きくなるような形状であるため、静止摩擦係数が低い油膜部Ｌに掛かる荷重が、接触部Ｐに掛かる荷重よりも大きくなっている。
【0055】
上記の関係に基づいて、スリップダウン抑制構造を備えているネジ部の静止摩擦力を、スリップダウン抑制構造を備えておらずフランク全体が直接接触するようなネジ部と比較する。
フランク全体が直接接触するようなネジ部は、ブレーキ解除方向の軸力がすべて直接接触するフランクに掛かる。そのため、静止摩擦係数が高い部分に強力な荷重が掛かることになり、油膜部Ｌを有するネジ部と比較して静止摩擦力が大きくなる。
フランク全体が直接接触するようなネジ部は、ブレーキ解除方向の軸力がすべて直接接触するフランクに掛かる。そのため、静止摩擦係数が高い部分に強力な荷重が掛かることになり、油膜部Ｌを有するネジ部と比較して静止摩擦力が大きくなる。
【0056】
出力軸１２及び従動ギヤ１６の素材を鉄とし、スリップダウン抑制構造を備える場合の摩擦係数を求めると、関係式（１）のようになる。なお、フランク全体が直接接触する場合の摩擦係数をμＦＰとする。
μＦａＰ＋μＯｂＰ・・・（１）
μＦ：鉄の静止摩擦係数
μＯ：油膜部Ｌの静止摩擦係数（μＯ＜＜μＦ）
Ｐ ：ブレーキ解除方向の軸力
ａ ：フランクにおける接触部Ｐの割合
ｂ ：フランクにおける油膜部Ｌの割合
（０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１、ａ＜ｂ、ａ＋ｂ＝１）
μＦａＰ＋μＯｂＰ・・・（１）
μＦ：鉄の静止摩擦係数
μＯ：油膜部Ｌの静止摩擦係数（μＯ＜＜μＦ）
Ｐ ：ブレーキ解除方向の軸力
ａ ：フランクにおける接触部Ｐの割合
ｂ ：フランクにおける油膜部Ｌの割合
（０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１、ａ＜ｂ、ａ＋ｂ＝１）
【0057】
関係式（１）において、油膜部Ｌの静止摩擦係数μＯを鉄の静止摩擦係数μＦの１／１０とした場合、以下の関係式（２）のようになる。
μＦａＰ＋μＦｂＰ／１０・・・（２）
μＦａＰ＋μＦｂＰ／１０・・・（２）
【0058】
また、接触部Ｐと油膜部Ｌの比率は、合計すると１であるため、式（３）が導かれる。
μＦａＰ＋μＦ（１－ａ）Ｐ／１０・・・（３）
式（３）を変形させ、式（４）とすると、
μＦＰ＞μＦＰ（９ａ＋１）／１０・・・（４）
ここで、ａ＜１であるため、（９ａ＋１）／１０＜１である。
そのため、以下の関係式（５）が成り立つ。
μＦＰ＞μＦａＰ＋μＯｂＰ・・・（５）
μＦａＰ＋μＦ（１－ａ）Ｐ／１０・・・（３）
式（３）を変形させ、式（４）とすると、
μＦＰ＞μＦＰ（９ａ＋１）／１０・・・（４）
ここで、ａ＜１であるため、（９ａ＋１）／１０＜１である。
そのため、以下の関係式（５）が成り立つ。
μＦＰ＞μＦａＰ＋μＯｂＰ・・・（５）
【0059】
以上より、本実施形態に係るスリップダウン抑制構造を備えるネジ部は、フランクの全体が直接接触するようなネジ部よりも静止摩擦力を小さくできるため、ネジ部の食い付きが発生しにくくなる。
【0060】
＜効果＞
本発明に係る巻き上げ機は、フランクの全体が直接接触するような送りネジ機構によって従動ギヤ１６を移動させる減速機に食い付きが発生する強さのブレーキ解除方向の軸力が掛かった場合であっても、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａがスリップダウン抑制構造を備えることで、食い付きの発生を抑制できる。
本発明に係る巻き上げ機は、フランクの全体が直接接触するような送りネジ機構によって従動ギヤ１６を移動させる減速機に食い付きが発生する強さのブレーキ解除方向の軸力が掛かった場合であっても、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａがスリップダウン抑制構造を備えることで、食い付きの発生を抑制できる。
【0061】
雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａを上記の形状に形成するためには、雄ネジ部１２Ａを加工するだけで良い。即ち、雄ネジ部１２Ａが、規格に則った形状をした通常の台形ネジであっても、後から加工することで、上記の効果を奏する形状にすることができる。
そのため、駆動軸１１に上述したようなネジ山形状を有していない巻き上げ機３にも、スリップダウン抑制構造を付加することができる。
そのため、駆動軸１１に上述したようなネジ山形状を有していない巻き上げ機３にも、スリップダウン抑制構造を付加することができる。
【0062】
上述したような動力伝達装置１０において、クラッチブレーキ装置２０は、従動ギヤ１６が押し付けられることで作動する。そのため、荷を吊り上げた状態で停止させるような場合であって、クラッチブレーキ装置が作動している間、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａには強力な圧縮力が掛かる。そのため、本実施形態に係る雄ネジ第一フランクＦＡ１及び雌ネジ第一フランクＦＢ１は、このような圧縮力によっても変形しないようにするために、接触面積を大きくすることが望ましい。
ここで、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａに掛かるブレーキ作動方向の軸力が、所定の値を超えるとクラッチブレーキ装置２０が作動する。荷を吊り上げる場合、出力軸１２と従動ギヤ１６とは共に回転し、吊り上げた荷を保持する場合、出力軸１２にブレーキ力が掛かり出力軸１２及び従動ギヤ１６は停止する。そのため、ブレーキ作動方向の最大の軸力は、モータＭの駆動力及び吊り上げ可能な荷の質量に応じた強さになり、この最大の軸力に対応した雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａを用いれば問題は生じない。
対して、巻き上げ機３が通常の運転を行っている場合におけるブレーキ解除方向の最大の軸力は、吊り上げた荷を降下させるときに、従動ギヤ１６をクラッチブレーキ装置２０から遠ざけるのに必要な強さになり、ブレーキ作動方向の最大の軸力よりも大幅に小さくなる。そのため、接触面積が小さくても変形を起こしにくく、また、フランクの一部が極端に摩耗することも起こりにくい。
仮に、強力な圧縮力が掛かり雄ネジ第二フランクＦＡ２及び雌ネジ第二フランクＦＢ２が変形した場合であっても、雄ネジ第二フランクＦＡ２及び雌ネジ第二フランクＦＢ２が発生させる軸力は小さいため、クレーン作業を中断する必要があるほどの問題は生じにくい。
ここで、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａに掛かるブレーキ作動方向の軸力が、所定の値を超えるとクラッチブレーキ装置２０が作動する。荷を吊り上げる場合、出力軸１２と従動ギヤ１６とは共に回転し、吊り上げた荷を保持する場合、出力軸１２にブレーキ力が掛かり出力軸１２及び従動ギヤ１６は停止する。そのため、ブレーキ作動方向の最大の軸力は、モータＭの駆動力及び吊り上げ可能な荷の質量に応じた強さになり、この最大の軸力に対応した雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａを用いれば問題は生じない。
対して、巻き上げ機３が通常の運転を行っている場合におけるブレーキ解除方向の最大の軸力は、吊り上げた荷を降下させるときに、従動ギヤ１６をクラッチブレーキ装置２０から遠ざけるのに必要な強さになり、ブレーキ作動方向の最大の軸力よりも大幅に小さくなる。そのため、接触面積が小さくても変形を起こしにくく、また、フランクの一部が極端に摩耗することも起こりにくい。
仮に、強力な圧縮力が掛かり雄ネジ第二フランクＦＡ２及び雌ネジ第二フランクＦＢ２が変形した場合であっても、雄ネジ第二フランクＦＡ２及び雌ネジ第二フランクＦＢ２が発生させる軸力は小さいため、クレーン作業を中断する必要があるほどの問題は生じにくい。
【0063】
以上より、本発明にかかるスリップダウン抑制構造を用いることで、従動ギヤに食い付きが発生しにくくなり、クレーンが重量物を吊り下げてもスリップダウンの発生を抑止可能である。
【0064】
＜変形例＞
本実施形態に係る雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａは、それぞれのフランクが直線的な形状になるように形成されていたが、本発明はこのような形態に限られない。
即ち、それぞれフランクは曲線的な形状であってもよく、例えば、雄ネジ第二フランクＦＡ２をネジ山の中央部分が円形に膨らんだ形状とし、接触部Ｐをネジ山の中央部分に形成させてもよい。
本実施形態に係る雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａは、それぞれのフランクが直線的な形状になるように形成されていたが、本発明はこのような形態に限られない。
即ち、それぞれフランクは曲線的な形状であってもよく、例えば、雄ネジ第二フランクＦＡ２をネジ山の中央部分が円形に膨らんだ形状とし、接触部Ｐをネジ山の中央部分に形成させてもよい。
【0065】
本実施形態においては、雄ネジ部１２Ａのネジ山形状のみを変化させることで接触部Ｐを形成していたが、雄ネジ部１２Ａのネジ山形状を変形させずに、雌ネジ部１６Ａのみを変形させて良い。また、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａの両方を変形させてもよい。
【0066】
本実施形態に係る雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａは、雄ネジ部１２Ａのネジ山形状が、歯元を頂点とし、刃先の一定の範囲を底辺とする三角形状に切り込まれることで雄ネジ第二フランク角θＡ２を他のフランク角よりも大きくしていたが、フランク角を大きくするための手段はこれに限られない。
例えば、歯先部を変化させず、歯元側の長さを増加させることによってフランク角を増加させてもよい。
例えば、歯先部を変化させず、歯元側の長さを増加させることによってフランク角を増加させてもよい。
【0067】
本実施形態に係る、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａは、４条台形ネジのネジ山形状を変化させた構成であったが、本発明はこのような形態に限られない。
例えば、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａは、一条の直角ネジに近い形状でもよく、４条以下及び以上の多条ネジでもよい。
例えば、雄ネジ部１２Ａ及び雌ネジ部１６Ａは、一条の直角ネジに近い形状でもよく、４条以下及び以上の多条ネジでもよい。
【符号の説明】
【0068】
１ 移動式クレーン
２ クレーン装置
３ 巻き上げ機
４ 減速機
１０ 動力伝達装置
１１ 駆動軸
１２ 出力軸
１２Ａ 雄ネジ部
１３ ハウジング内部空間に収容されている範囲
１４ 駆動ギヤ
１５ 出力ギヤ
１６ 従動ギヤ
１６Ａ 雌ネジ部
２０ クラッチブレーキ装置
２１ ディスク
２１Ａ 欠け部
２１Ｂ 貫通孔
２２ ラチェットホイール
２２Ａ ラチェット歯
２３Ａ 第一ブレーキシュー
２３Ｂ 第二ブレーキシュー
２４ 爪
Ｂ ベース
ＢＯ ブーム
Ｃ コラム
ＣＦ シャシーフレーム
ＣＯ ハウジングカバー
ＣＶ 運転席
Ｄ 巻き取りドラム
ＤＧ ドラムギヤ
Ｆ フック
ＦＡ１ 雄ネジ第一フランク
ＦＡ２ 雄ネジ第二フランク
ＦＢ１ 雌ネジ第一フランク
ＦＢ２ 雌ネジ第二フランク
ＨＯ ハウジング
ＨＷ ハウジング幅
ＬＢ 荷台
Ｍ モータ
ＯＬ 破線
ＯＲ アウトリガ装置
Ｐ 接触部
Ｌ 油膜部
Ｖ 車両
Ｗ ワイヤロープ
θＡ１ 雄ネジ第一フランク角
θＡ２ 雄ネジ第二フランク角
θＢ１ 雌ネジ第一フランク角
θＢ２ 雌ネジ第二フランク角
２ クレーン装置
３ 巻き上げ機
４ 減速機
１０ 動力伝達装置
１１ 駆動軸
１２ 出力軸
１２Ａ 雄ネジ部
１３ ハウジング内部空間に収容されている範囲
１４ 駆動ギヤ
１５ 出力ギヤ
１６ 従動ギヤ
１６Ａ 雌ネジ部
２０ クラッチブレーキ装置
２１ ディスク
２１Ａ 欠け部
２１Ｂ 貫通孔
２２ ラチェットホイール
２２Ａ ラチェット歯
２３Ａ 第一ブレーキシュー
２３Ｂ 第二ブレーキシュー
２４ 爪
Ｂ ベース
ＢＯ ブーム
Ｃ コラム
ＣＦ シャシーフレーム
ＣＯ ハウジングカバー
ＣＶ 運転席
Ｄ 巻き取りドラム
ＤＧ ドラムギヤ
Ｆ フック
ＦＡ１ 雄ネジ第一フランク
ＦＡ２ 雄ネジ第二フランク
ＦＢ１ 雌ネジ第一フランク
ＦＢ２ 雌ネジ第二フランク
ＨＯ ハウジング
ＨＷ ハウジング幅
ＬＢ 荷台
Ｍ モータ
ＯＬ 破線
ＯＲ アウトリガ装置
Ｐ 接触部
Ｌ 油膜部
Ｖ 車両
Ｗ ワイヤロープ
θＡ１ 雄ネジ第一フランク角
θＡ２ 雄ネジ第二フランク角
θＢ１ 雌ネジ第一フランク角
θＢ２ 雌ネジ第二フランク角
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】