JPH05221598A - 車両用メカニカルウインチのための安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】安全装置の作動後におけるメンテンナンスフリ
ー化を図り得ることは勿論のこと、ウインチの大型化を
回避しつつ、トルク自動解除の設定値の早期低下を防止
する。 【構成・作用】ウインチ駆動用の動力取出し装置（ＰＴ
Ｏ）内において、出力軸１５とスプライン嵌合したハブ
ボス２８には係合溝２１を設け、出力歯車１３にはロッ
クボール２３を設け、皿ばね２６の押圧力により常にロ
ックボール２３と係合溝２１とを係合させる。皿ばね２
６は、最大ばね荷重でロックボール２３と係合溝２１と
を押圧係合させて組付けられており、過負荷（ＯＦＦ）
時にロックボール２３が係合溝２１から脱出してより大
きな撓み量となっても、組付け時よりも小さなばね荷重
でロックボール２３を押圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばオフロード車に
搭載されて荷物等の吊り上げ作業やけん引作業に使用さ
れる車両用メカニカルウインチに係り、詳しくは車両用
メカニカルウインチを過負荷から保護するための安全装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両に搭載されるメカニカルウ
インチ（以下、ウインチという。）Ｗは、図６に示すよ
うに、エンジン（図示せず）から取り出した動力により
ドラム４１を正転または逆転することにより、ドラム４
１に対するワイヤ４２の巻取り及び巻戻しを行うように
なっている。このようなウインチＷでは、ワイヤ４２に
許容けん引力を越えるような過負荷が作用した場合、ウ
インチＷの構成部品あるいは動力伝達装置の構成部品が
破損するおそれがある。このため、かかるウインチＷで
は、一般に上記過負荷からこれら構成部品を保護するた
めの安全装置が備えられている。

【０００３】従来のウインチＷの安全装置は、同図に示
すように、動力伝達装置における駆動軸４３に結合され
た自在継手４４と、ウォーム４５の軸４６とをシェアピ
ン４７により連結することで構成されている。なお、シ
ェアピン４７は割りピン４８により抜け止めされてい
る。この安全装置では、ウインチＷに過負荷が作用した
場合、前記シェアピン４７が切断することで動力伝達装
置のトルク伝達を遮断（ＯＦＦ）し、これによりウイン
チＷの他の構成部品及び動力伝達装置の構成部品の破損
を防止している。

【０００４】ところが、上記シェアピン４７を利用した
従来の安全装置では、シェアピン４７の切断時、シェア
ピン４７の新旧の交換を必要とするものであり、しかも
シェアピン４７は規定の最大けん引力に耐え得るように
ガタツキの無い嵌め合いとなっているために、その交換
作業自体にも煩雑さを伴うものであって、交換性が悪か
った。また、常に新しいシェアピンを準備しておく必要
があって不便であり、しかも雨や泥などの環境的要因に
よりシェアピン４７が劣化して切断荷重、つまりトルク
自動解除の設定値の低下を招くという不具合があった。

【０００５】このため、本出願人は、上記のようなシェ
アピン方式の安全装置の不具合に鑑み、作動後における
メンテンナンスフリー化を図るようにした安全装置を提
案した（実開平３ー５１７９６号）。この安全装置は、
ウインチにおけるウォームの軸と駆動軸とをシェアピン
により連結する構造に代え、ウォームの軸にはトルク伝
達用のリレーリングを設ける一方、駆動軸にはリレーリ
ングと対向するフランジ部を形成し、これらリレーリン
グとフランジ部との対向面に係合溝を形成する一方、こ
の係合溝に対してロックボールをコイルばねにより押圧
係合したものである。この安全装置では、ウインチに作
用する負荷が設定値以内であれば、係合溝とロックボー
ルとの係合によりトルク伝達（ＯＮ）が行われるが、設
定値を越えるような負荷が作用したときは、ロックボー
ルが係合溝から脱出してトルク伝達を遮断（ＯＦＦ）
し、ウインチの他の構成部品及び動力伝達装置の構成部
品を保護する。そして、過負荷の除去後、駆動軸のフラ
ンジ部を低速回転すれば、ロックボールが係合溝に入り
込み、原状態に自動復帰（ＯＮ）して再度使用が可能と
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ウインチに内
蔵された上記提案の安全装置では、通常の構成部品の他
に、リレーリングとフランジ部とを設け、かつこれらの
対向面に形成された係合溝に係脱自在にロックボールを
設け、このロックボールをコイルばねにより押圧係合さ
せているため、ウインチが大型化してしまうという不具
合があった。一般に、ウインチ、特に車両用ウインチ
は、同図に示すように、車体の前部に搭載され、図示仮
想線で示す前後方向に延びる左右のフレームＦの前端部
にエクステンションＥを介して取り付けられている。か
かる車体前部には、図示仮想線の如く、左右のフレーム
Ｆを結合するためのフロントクロスメンバＦＣ、ラジエ
−タＲ、ラジエ−タグリルＲＧ、そしてフロントバンパ
ＦＢなども存在しており、ウインチは、それら各部材と
の干渉を回避する状態でそれら各部材で囲まれる限られ
たスペースに納められる。このため、安全装置の内蔵に
より大型化した従来のウインチは、限られたスペース内
に収納することが困難であった。

【０００７】そこで、本出願人は、ウインチ駆動用の動
力取出し装置の動力伝達装置に組み込んだ安全装置をさ
らに提案した（実願平２−１１８４４８号）。この安全
装置は、エンジンの動力を取り出してウインチに伝達す
るウインチ駆動用の動力取出し装置に組み込まれること
により、ウインチの小型化が図られ、このウインチの車
両への搭載性が改善されている。

【０００８】しかしながら、上記提案の安全装置におい
ても、トルク自動解除の設定値が早期に低下してしまう
ことが明らかとなった。本発明者らは、かかる原因を鋭
意研究した結果、弾性部材としてコイルばねを採用して
いることに一因があることを見出した。つまり、上記提
案の安全装置において弾性部材として採用されているコ
イルばねは、図７に示すように、その特性から、撓み量
（ｍｍ）とばね荷重（ｋｇｆ）との間に比例関係をも
ち、所定の撓み量δ₁ 及びばね荷重Ｗ₁ で係合部材とし
てのロックボールを押圧係合させて組付けた場合、過負
荷（ＯＦＦ）時にロックボールが係合溝から脱出してよ
り大きな撓み量δ₂ となれば、組付け時よりもより大き
なばね荷重Ｗ₂ でロックボールを押圧することとなる。
このため、ロックボール及び係合溝が大きな荷重下で摩
擦されて早期に摩耗し、これによりトルク自動解除の設
定値が早期低下する。

【０００９】本発明は、安全装置の作動後におけるメン
テンナンスフリー化を図り得ることは勿論のこと、ウイ
ンチの大型化を回避しつつ、トルク自動解除の設定値の
早期低下を防止することを解決すべき課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用ウインチ
のための安全装置は、上記課題を解決するため、エンジ
ンの動力を取り出してウインチに伝達するウインチ駆動
用の動力取出し装置に組み込まれる安全装置であって、
出力歯車と出力軸とのいずれか一方には係合溝を設け、
他方には該係合溝に係脱可能なトルク伝達用の係合部材
を設け、さらに常には該係合部材と該係合溝とを係合さ
せる方向に押圧し、過負荷の作用時に該係合部材の該係
合溝からの脱出を許容する弾性部材を備え、該弾性部材
は、最大ばね荷重で該係合部材と該係合溝とを押圧係合
させて組付けられた皿ばねであるという新規な手段を採
用している。

【００１１】

【作用】本発明の車両用ウインチのための安全装置で
は、ウインチに作用する負荷が設定値以内であれば、係
合部材と係合溝とが係合されて動力取出し装置の動力伝
達装置が接続状態にあるため、エンジンからの動力がウ
インチに伝達（ＯＮ）される。すなわち、ウインチを駆
動することができる。

【００１２】一方、ウインチに最大けん引力を越えるよ
うな過負荷が作用したときは、弾性部材に抗して係合溝
から脱出して動力伝達装置が遮断（ＯＦＦ）される。具
体的には出力歯車が空転されてエンジンからのトルク伝
達が断たれるため、前記過負荷によるウインチの構成部
品や動力伝達装置の他の構成部品の破損事故が防止され
る。

【００１３】そして、過負荷を除去した状態で動力取出
し装置を低回転すれば、弾性部材により係合部材と係合
溝とが再係合されて動力伝達装置が接続（ＯＮ）される
ため、ウインチの再使用が可能となる。また、安全装置
が動力取出し装置に内蔵化されているため、ウインチに
関してはウォームの軸に駆動軸を直接連結することが可
能となり、このことによりウインチの大型化が回避さ
れ、車両への搭載が容易となる。

【００１４】さらに、弾性部材として採用されている皿
ばねは、撓み量とばね荷重との間に負の２次曲線近似の
関係をもち、最大ばね荷重で係合部材と係合溝とを押圧
係合させて組付ければ、過負荷（ＯＦＦ）時に係合部材
が係合溝から脱出してより大きな撓み量となっても、組
付け時よりも小さなばね荷重で係合部材を押圧すること
となる。このため、係合部材及び係合溝が従来よりも小
さな荷重下で摩擦されるに過ぎず、摩耗が抑制されてト
ルク自動解除の設定値の早期低下が防止される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面を参
照しつつ説明する。車両用ウインチ１は、図２に示すよ
うに車体の前部に搭載される。すなわち、ウインチ１
は、図示仮想線で示す前後方向に延びる左右のフレーム
Ｆの前端部にエクステンションＥを介して取り付けられ
ている。そして、車体前部には図示仮想線の如く、左右
のフレームＦを結合するためのフロントクロスメンバＦ
Ｃ、ラジエ−タＲ、ラジエ−タグリルＲＧ、フロントバ
ンパＦＢなとが存在しており、ウインチ１はそれら各部
材と干渉しないようにそれらの部材で囲まれるスペース
内に配置されている。ウインチ１の歯車ケ−ス２内に
は、ワイヤ３を巻き取るドラム４と一体回転する図示し
ないウォームホイールと、このウォームホイールに噛み
合うウォーム５とが設けられており、ウォーム５の軸６
には駆動軸７と結合するための自在継手８がスプライン
又はキーを介して結合されている。なお、駆動軸７は前
記フロントクロスメンバＦＣに形成された貫通孔を貫通
して後方に延出されている。

【００１６】次に、エンジンの動力を取り出して前記ウ
インチ１を駆動するためのウインチ駆動用の動力取出し
装置（以下、単にＰＴＯという。）を図１に基づいて説
明する。ＰＴＯケ−ス９には動力受取用の入力歯車１０
が支軸１１を介して軸方向に摺動自在に取り付けられて
おり、この入力歯車１０は、摺動操作されることによ
り、図示仮想線の如くトランスミッションの出力歯車１
２とＰＴＯの出力歯車１３とに噛み合わせられ、エンジ
ンの動力が取り出されるようになっている。こうして取
り出される動力は、ＰＴＯケ−ス９に軸受１４を介して
回転可能に支持された出力軸１５からこれにスプライン
嵌合されたフランジ１６に伝達され、さらに該フランジ
１６に自在継手１７を回転結合された前記駆動軸７を経
てウインチ１に伝達されるようになっている。

【００１７】かかるＰＴＯ内には、本実施例の安全装置
が出力歯車１３と出力軸１５との間に組み込まれてい
る。すなわち、出力軸１５には一端にフランジ部１８を
有するハブボス２８が図３及び図４にも示すようにスプ
ライン嵌合されており、このハブボス２８の外周にはフ
ランジ部１８に近接して前記出力歯車１３がニードル軸
受２０を介して回転可能に取り付けられている。ハブボ
ス２８のフランジ部１８には円周方向に適宜間隔を置い
て適数個（例えば４個〜６個、実施例では４個）の円錐
形の係合溝２１が形成され、またそれら係合溝２１に対
応して出力歯車１３には円周方向に適宜間隔を置いて貫
通孔２２が軸方向に形成されている。各貫通孔２２には
トルク伝達用の係合部材として各２個のロックボール２
３が嵌入されており、それら各２個のロックボール２３
は一方のロックボール２３の一部が貫通孔２２から突出
するように出力歯車１３の幅に対する直径の大きさが設
定され、前記係合溝２１に対して係脱可能となってい
る。

【００１８】ハブボス２８の外周中程にはロックボール
押圧用のリレーリング２４が軸方向に摺動可能にかつ回
転可能に嵌合され、また外周端部にはアジャストリング
２５が回転可能に嵌合された状態でスナップリング２７
にて抜け止めされている。これらリレーリング２４及び
アジャストリング２５間には、単一の皿ばね２６が最大
ばね荷重Ｗ_max でロックボール２３と係合溝２１とをリ
レーリング２４を介して押圧係合させた状態で組付けら
れている。アジャストリング２５には、図４に示すよう
に、適数個（実施例では一対）の突起１９が突設されて
おり、皿ばね２６は、放射方向に貫設された切欠け２６
ａがこれら突起１９と係合することにより、アジャスト
リング２５に対して廻り止めされている。この皿ばね２
６は、図５に示すように、その特性から、撓み量（ｍ
ｍ）とばね荷重（ｋｇｆ）との間に負の２次曲線近似の
関係をもつ。

【００１９】上記のように構成されたこの車両用ウイン
チ１のための安全装置では、通常は、図１及び図３に示
すように、皿ばね２６によりリレーリング２４を介して
押圧されたロックボール２３がフランジ部１８の係合溝
２１に係合しており、トルクが伝達可能な状態（ＯＮ）
となっている。従って、かかる状態において、図１に仮
想線で示すように、ＰＴＯの入力歯車１０をシフト作動
させてトランスミッションの出力歯車１２及びＰＴＯの
出力歯車１３に噛み合わせると、エンジンからのトルク
は、出力歯車１３からロックボール２３を経てフランジ
部１８に伝達され、これよりハブボス２８、出力軸１
５、駆動軸７を経てウインチ１側へ伝達される。すなわ
ち、エンジンから取り出された動力によりウインチ１を
駆動して荷物等の吊り上げ作業やけん引作業を行うこと
ができる。

【００２０】一方、図２に示すワイヤ３に最大けん引力
を越えるような過負荷が作用した場合には、フランジ部
１８の係合溝２１に係合しているロックボール２３が皿
ばね２６の押圧力に抗して係合溝２１から脱出してフラ
ンジ部１８の周面上を転動する。このため、出力歯車１
３とフランジ部１８との間でトルク伝達が遮断（ＯＦ
Ｆ）されることになり、出力歯車１３が空転し、前記過
負荷によるウインチ１の構成部品及び動力伝達装置の構
成部品の破損事故を未然に回避することができる。

【００２１】そして、ウインチ１を再使用する場合は、
前記過負荷を取り除くとともに、ＰＴＯの出力歯車１３
を低速で回転すれば、皿ばね２６にて押圧されているロ
ックボール２３は、フランジ部１８の係合溝２１に対応
した時点で該係合溝２１に再係合し、動力伝達装置が初
期の接続（ＯＮ）状態に復帰される。したがって、本実
施例の安全装置によれば、過負荷により動力伝達が遮断
された場合の再使用を簡単に行うことができる。

【００２２】また、本実施例では安全装置をウインチ１
に設けずに、エンジンの動力を動力を取り出すＰＴＯに
組み込む構成を採用したものであり、従ってウインチ１
に関しては、図２に示すように従来同様の小型のままで
済むことになる。なお、ＰＴＯについては安全装置の内
蔵化に伴ってその分大型化は避けられないが、ＰＴＯが
搭載される部分にはその大型化を許容し得るに充分なス
ペース的余裕があるため、搭載に当たっては実質的弊害
を伴うことはない。

【００２３】さらに、本実施例の安全装置では、弾性部
材として皿ばね２６を採用しており、所定の撓み量δ₁
の最大ばね荷重Ｗ_max でロックボール２３と係合溝２１
とを押圧係合させて組付けているため、過負荷（ＯＦ
Ｆ）時にロックボール２３が係合溝２１から脱出してよ
り大きな撓み量δ₂ となっても、組付け時よりも小さな
ばね荷重Ｗで係合部材を押圧することとなる。このた
め、ロックボール２３及び係合溝２１が従来よりも小さ
な荷重下で摩擦されるに過ぎず、摩耗が抑制されてトル
ク自動解除の設定値の早期低下が防止される。

【００２４】加えて、皿ばね２６は切欠け２６ａが突起
１９と係合することによりアジャストリング２５に対し
て廻り止めされているため、リレーリング２４、皿ばね
２６及びアジャストリング２５に微小な製造誤差があっ
たとしても、回転ズレによる皿ばね２６とアジャストリ
ング２５との当接位置の変動を防止し、かかる当接位置
の変動による撓み量の変化が防止され、トルク自動解除
の設定値が変動することはない。

【００２５】また、弾性部材として複数のコイルばねを
採用した安全装置と比較して、単一の皿ばね２６を組付
ければ本実施例の安全装置が得られるため、組付性が容
易になるとともに、部品点数の削減から製造コストの低
廉化をも実現することができる。なお、本実施例で示し
たロックボール２３をハブボス２８のフランジ部１８側
で保持する一方、出力歯車１３側に係合溝２１を形成
し、そのいずれか一方を軸方向に相対移動させることに
より動力伝達装置の接続・遮断を行うように変更するこ
とも可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の車両用ウ
インチのための安全装置では、過負荷による動力伝達装
置の遮断後においてウインチを再使用する場合に、従来
のシェアピンを利用した切断方式とは異なり、シェアピ
ンの交換作業及び交換用のシェアピンを必要としない
で、簡単に初期状態に復帰できることから、メンテンナ
ンスフリー化が達成される。

【００２７】また、安全装置をＰＴＯに内蔵することに
より雨や泥などの環境的原因の影響を考慮する必要がな
いことに加え、特に安全装置をウインチに内蔵する場合
に比較すると、ウインチの大型化が回避されることか
ら、同ウインチを車体前部の狭い限られたスペースに設
置するという条件を満たす上で非常に有効となるという
利点が得られる。そして、ＰＴＯに関してはウインチ程
の制約を受けないため、たとえ大型化したとしてもその
ことが問題となることはない。

【００２８】さらに、弾性部材として撓み量とばね荷重
との間に負の２次曲線近似の関係をもつ皿ばねを採用
し、この皿ばねを最大ばね荷重下で組付けているため、
トルク伝達遮断時には組付け時よりも小さなばね荷重で
係合部材を押圧でき、係合部材と係合溝との摩耗を抑制
することができる。これにより、トルク自動解除の設定
値の早期低下を防止でき、ひいては耐久性の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る安全装置が内蔵されたＰ
ＴＯを示す断面図である。

【図２】本発明の実施例に係るウインチを示す一部破断
側面図である。

【図３】本発明の実施例に係り、図１におけるＢーＢ線
断面図である。

【図４】本発明の実施例に係り、図１におけるＣーＣ線
断面図である。

【図５】本発明の実施例に係る皿ばねの撓み量とばね荷
重との関係を示すグラフである。

【図６】従来のシェアピンを備えたウインチを示す一部
破断側面図である。

【図７】従来の安全装置に係るコイルばねの撓み量とば
ね荷重との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…メカニカルウインチ ９…ＰＴＯ（ウインチ駆動用の動力取出し装置）ケ−ス １３…出力歯車 １５…出力軸 ２１
…係合溝 ２３…ロックボール ２６…皿ばね（弾性部材） Ｗ_max …最大ばね荷重

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの動力を取り出してメカニカルウ
   インチに伝達するウインチ駆動用の動力取出し装置に組
   み込まれる安全装置であって、出力歯車と出力軸とのい
   ずれか一方には係合溝を設け、他方には該係合溝に係脱
   可能なトルク伝達用の係合部材を設け、さらに常には該
   係合部材と該係合溝とを係合させる方向に押圧し、過負
   荷の作用時に該係合部材の該係合溝からの脱出を許容す
   る弾性部材を備え、該弾性部材は、最大ばね荷重で該係
   合部材と該係合溝とを押圧係合させて組付けられた皿ば
   ねであることを特徴とする車両用メカニカルウインチの
   ための安全装置。