JPH063193Y2 - クラッチ機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、流体エネルギーだけを動力源として基体を
移動させる移動装置に用いられるクラッチ機構に関する
ものである。

［従来の技術］ 冷却や灌漑等のための水路や河川あるいは吸排気用ダク
ト等のような流体の流れる流路では、流路内を清掃した
り、物を運搬したりするための装置が必要である。

例えば、発電所、石油コンビナート、液化ガス基地等に
おいては、各種冷却等のために海水の導入用としての水
路が設けられているが、この水路の側壁には海水ととも
に流入した貝及び貝卵が付着し堆積してしまうため、水
路を清掃して貝卵等を除去する必要がある。

従来、このような用途には電動式の装置が用いられてき
たが、装置が複雑となって使い勝手が悪い上、運転経費
もかさむという問題があるため、本願出願人らは、実開
昭６３−１５０３１３号において、水流エネルギーだけ
を動力源として水路を移動して貝卵等を除去することが
できる装置を提案した。

更に、本願出願人らは、平成１年１１月１４日付けの特
許出願において、液体又は気体の流れる流路に張設され
たロープやチェーン等の固定索に沿って、流体エネルギ
ーだけを動力源として基体を移動させることのできる移
動装置を提案している。かかる移動装置は、固定索に沿
って移動可能な基体に支持された羽根車を流体の流れに
よって回転させ、更にこの羽根車の回転力によってプー
リ、スプロケット等の回転体を回転させて、回転体と固
定索とを滑りなく協同動作させることにより基体を固定
索長手方向に相対移動させるものである。このような装
置を用いてより効率的に水路の清掃等を行なうには、水
路の上流端及び下流端で移動方向を切り換えて往復運動
させることが好ましい。

移動方向を切り換えるには、プーリの回転方向を逆転さ
せるためにクラッチ機構を設ける必要があるが、接続さ
れた軸と軸とのつながりを開放したり再び連結したりす
るための継手であるクラッチは、従来から種々のものが
知られている。

クラッチを伝達部の形式で大別すると、軸に取り付けた
爪つきのフランジを互いに噛みあわせる構造の噛み合い
クラッチと摩擦力を利用して運動を継続させる摩擦クラ
ッチとに分けられ、それぞれ爪や摩擦面の形状で更に細
かく分類される。

また、クラッチの作動形式については、手動で作動させ
るものの他、油圧や空気圧によって作動させるもの、あ
るいは電磁力を利用するもの等がある。

［考案が解決しようとする課題］ しかし、上記のような従来のクラッチは、何れも作動さ
せるためにエンジンや電動機等の流体エネルギー以外の
動力源が必要である。このため、上述したような流体エ
ネルギーだけを利用して基体を移動させる装置において
も、自動的に流路を往復運動させるためには、クラッチ
用の動力源を搭載しなければならないことになり、結
局、装置が複雑化して高価になる上、使い勝手も悪くな
ってしまう。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、流
体エネルギーを利用して基体を移動させる移動装置の移
動方向を変えるために用いられるクラッチ機構であっ
て、流体エネルギー以外の動力源を必要としないで作動
させることのできるクラッチ機構を提供することを目的
とするものである。

［課題を解決するための手段］ この考案のクラッチ機構は、流体の流れる流路に張設さ
れたロープ，チェーン，ラック等の固定索と、この固定
索に沿って移動可能な基体と、この基体に支持され、前
記流体の流れによって回転する羽根車と、この羽根車の
回転力によって回転し、前記固定索と滑りなく協同動作
することにより、前記基体を前記固定索長手方向に相対
移動させるプーリ，スプロケット等の回転体とを備えた
移動装置に用いられ、前記羽根車の回転力を、回転方向
切換可能に前記回転体に伝達するクラッチ機構であっ
て、前記羽根車の回転軸と連結された原動軸と、前記回
転体の回転軸に連結された従動軸と、前記原動軸と従動
軸の何れか一方の軸に互いに逆方向の回転を伝えるよう
に、他方の軸に同軸配置された第１と第２の空転歯車を
有する歯車伝動手段と、前記他方の軸に装着され、軸方
向に変位することによって前記第１又は第２の空転歯車
と前記他方の軸とを選択的に回転結合する歯車選択手段
と、前記基体に枢支され、前記基体の移動範囲の端部に
おいて前記流路途中に固定配置された切換ピースと干渉
することにより、回動して前記歯車選択手段の軸方向変
位を生じせしめる方向切換レバー手段とを備えたクラッ
チ機構である。

［作用］ 本考案のクラッチ機構の動作を、後述する本考案実施例
にかかる移動装置の駆動概念図を示した第１図を用いて
説明する。

図において、シャフト２は水路に浮ぶ基体（図示せず）
に回転可能に支持されており、このシャフト２には水車
３とスプロケット４が固定されている。このシャフト２
とクラッチ機構の原動軸となるシャフト５ｂは、スプロ
ケット４とシャフト５ｂに固定されたスプロケット５ｄ
の間にチェーン６を掛け回すことによってによって連結
されている。

また、回転体であるプーリ７は、クラッチ機構の従動軸
であるシャフト５ｃに固定されており、プーリ７には水
路に張設されたロープ（固定索）８が下から上に巻き掛
けられている。このロープ８の所定の位置（基体の移動
区間の端部）には、後述する切り換えレバー５ｋを回動
させるための切り換えピース９，１０が固定配置されて
いる。

次にクラッチ機構について説明する。原動軸であるシャ
フト５ｂには、２つの歯車５ｅ，５ｈが所定の間隔をお
いて空転状態で装着されている。第１の空転歯車５ｅ
は、シャフト５ｂ，５ｃの間に平行に配置された別の軸
に固定された歯車５ｆを介して従動軸であるシャフト５
ｃに固定された歯車５ｇと噛み合っており、第２の空転
歯車５ｈはシャフト５ｃに固定された歯車５ｉと直接噛
みあっている。これらの歯車５ｅ，５ｆ，５ｇ，５ｈ，
５ｉが本考案における歯車伝動手段を構成している。

また、シャフト５ｂの空転歯車５ｅ，５ｈの間には、軸
方向に変位することにより、空転歯車５ｅ，５ｈの何れ
かと連結して一方の空転歯車を選択的にシャフト５ｂに
回転結合する歯車選択手段５ｊが設けられている。この
歯車選択手段５ｊは、シャフト５ｂと直交する方向に配
置されたアーム５ｌを介して切り換えレバー５ｋに回転
可能に接続されている。

切り換えレバー５ｋは、略コの字形状をなしており、コ
の字形の縦棒部がロープ８とほぼ平行に、横棒部がロー
プ８に固定された切り換えピース９，１０と対向するよ
うに配置され、縦棒部の略中央部（アーム５ｌとの連結
部５ｎと所定距離離れた位置）で基体にピン結合（ピン
結合部５ｍ）されている。

上記のような構成のクラッチ機構において、水流（白矢
印）によって水車３が回転すると、この回転はスプロケ
ット４，チェーン６，スプロケット５ｄを介してシャフ
ト５ｂに伝達され、シャフト５ｂは水車３と同方向に回
転する。

この際、歯車選択手段５ｊが第１の空転歯車５ｅと連結
されていれば、シャフト５ｂの回転は、歯車５ｅ（シャ
フト５ｂと同方向回転），５ｆ（逆方向回転），５ｇ
（同方向回転）を介してシャフト５ｃに伝わり、シャフ
ト５ｃは矢印Ａの方向の方向に回転する。従って、この
場合は、プーリ７は水車３と同方向に回転し、基体は水
流に逆らって下流から上流へと進む。

そして、上流端において切り換えピース９に切り換えレ
バー５ｋの手前側の横棒部端部が衝突すると、切り換え
レバー５ｋはピン結合部５ｍを支点として点線で示され
た５ｋ₁のように回動する。即ち、アーム５ｌとの連結
部５ｎはピン結合部５ｍを中心とした円弧（半径は５ｍ
と５ｎ間の距離）に沿って紙面手前側に移動し、これに
伴って、歯車選択手段５ｊは矢印Ｄの方向に軸方向に変
位する。すると、これまで歯車選択手段５ｊによってシ
ャフト５ｂに回転結合されていた第１の空転歯車５ｅが
開放され、代りに第２の空転歯車５ｈがシャフト５ｂに
回転結合される。これにより、シャフト５ｂの回転は、
歯車５ｈ（シャフト５ｂと同方向回転），歯車５ｍ（逆
方向回転）によってシャフト５ｃに伝えられ、シャフト
５ｃは矢印Ｂの方向に回転することになる。従って、プ
ーリ７は水車３と逆方向に回転し、基体は上流から下流
へ（切り換えピース１０に向って）移動する。

次に、下流端で切り換えレバー５ｋの紙面奥側の横棒部
端部が切り換えピース１０と衝突すると、上流端の場合
と同様に切り換えレバー５ｋがピン結合部５ｍを支点と
して回動し（点線で示した５ｋ₂）、歯車選択手段５ｊ
は矢印Ｃの方向に軸方向に変位し、再び第１の空転歯車
５ｅと連結する。第１の空転歯車５ｅがシャフト５ｂに
連結されると、前述したように、プーリ７は再び水車３
と同方向に回転することになり、基体は下流から上流に
向って移動する。

［実施例］ 図面を参照して本考案の実施例を説明する。第２図は本
考案によるクラッチ機構を用いた移動装置の概略平面
図、第３図は同移動装置の概略側面図である。

図において、固定索であるロープ８は、一端が水路の上
流側に他端が下流側に固定され、水路長手方向に沿って
水面より高い位置に張設されている。このロープ８の上
流側及び下流側の所定の位置（基体の移動区間の端部）
には、後述するクラッチ切り換えピース９、１０が固定
配置されている。

本実施例にかかる移動装置の基体（図示せず）はフロー
トを備えて水路１に浮いており、シャフト２は、水面よ
り若干高い位置に水流の方向（白矢印）と直交する方向
に配置され、基体に回転可能に支持されている。このシ
ャフト２には水車３とスプロケット４が固定されてい
る。

また、クラッチ機構（詳細後述；クラッチボックス５）
は、シャフト２より高い位置に設けられており、クラッ
チ機構の原動軸であるシャフト５ｂは、スプロケット４
とシャフト５ｂに固定されたスプロケット５ｄの間に掛
け回されたチェーン６によって連結されている。また、
クラッチ機構の従動軸であるシャフト５ｃには回転体で
あるプーリ７が固定されており、このプーリ７には水路
に張設されたロープ８が下から上に巻き掛けられてい
る。

略コの字形のクラッチ切り換えレバー５ｋは、コの字形
縦棒部の略中央部がクラッチボックス５内にピン結合
（ピン結合部５ｍ）され、コの字形の横棒部端部がロー
プ８と交差するように配置されている。クラッチボック
ス５側壁には、ピン結合部５ｍを支点とした切り換えレ
バー５ｋ回動運動を妨げないように長穴が設けられてい
る。

ここで、本実施例のクラッチ機構について第４図（第１
図Ａ−Ａ部断面図）を用いて更に詳細に説明する。

図において、原動軸であるシャフト５ｂと従動軸である
シャフト５ｃは、所定の間隔をおいて平行に配置され、
クラッチボックス５に回転可能に軸支されている。前述
したようにシャフト５ｂ，５ｃの端部（クラッチボック
ス５の外側）には、それぞれスプロケット５ｄ，プーリ
７が軸装されている。

そして、シャフト５ｂには、２つの歯車５ｅ，５ｈが所
定の間隔をおいて空転状態で装着されており、両空転歯
車の内側の面には、後述する歯車選択手段と連結される
ための係合部が設けられている。両空転歯車５ｅ，５ｈ
のうち、第１の空転歯車５ｅは、シャフト５ｂ，５ｃの
間に平行に配置された別のシャフト（図示せず）に固定
された歯車５ｆを介して従動軸であるシャフト５ｃに固
定された歯車５ｇと噛みあっており（第５図(a)参
照）、第２の空転歯車５ｈはシャフト５ｃに固定された
歯車５ｉと直接噛みあっている（第５図(b)参照）。こ
れらの歯車５ｅ，５ｆ，５ｇ，５ｈ，５ｉが本実施例に
おける歯車伝動手段を構成している。

シャフト５ｂの、上記第１及び第２の空転歯車５ｅ，５
ｈの間には、略円筒形の歯車選択手段５ｊが軸装されて
いる。この歯車選択手段５ｊは、シャフト５ｂと共に回
転し、かつ軸方向には摺動可能であるように装着されて
おり、両端面には第１及び第２の空転歯車の係合部に嵌
合される係合爪付きのフランジが設けられている。更
に、歯車選択手段５ｊはその周面に凹溝が設けられてお
り、この凹溝に嵌め込まれたすべり軸受けを介して、垂
直方向に配置されたアーム５ｌに接続されている。

アーム５ｌは、前述した略コの字形状の切り換えレバー
５ｋの縦棒部のピン結合部５ｍと所定距離離れた位置に
連結されている。第４図では、切り換えレバー５ｋはそ
の片側の横棒部だけが点線で示されている。本実施例に
おいては、ロープ８と交差することになる切り換えレバ
ー５ｋの横棒部に図に示されるような長穴８ａを設け
て、その中をロープ８が通るようにしてある。切り換え
レバー５ｋは第１図の概念図のように、ロープ８の真上
（もしくは真下）を回動するようにしても良いが、第４
図に示されるようすれば、より確実にレバー５ｋを切り
換えピース９，１０に衝突させることができる。長穴の
大きさをレバーの回動の範囲に見合うように設定してお
けば、切り換えレバー５ｋの回動によってロープ８が引
っ張られてプーリ７から外れたりすることもない。

また、本実施例では、切り換えレバー５ｋの回動に伴う
アーム５ｌの移動をなめらかなものとするため、第６図
に示されるように、アーム５ｌの軌跡に対応する長穴を
設けたガイド１１がアーム５ｌの上部に設けられてい
る。

上記のように構成されたクラッチ機構においては、先に
説明したように、水流によって基体が移動してロープ８
に固定された切り換えピース９又は１０に切り換えレバ
ー５ｋが衝突すると、切り換えレバー５ｋがピン結合部
５ｍを支点として回動する。すると、切り換えレバー５
ｋとアーム５ｌを介して接続されている歯車選択手段５
ｊがシャフト５ｂの軸方向に移動する。これにより、そ
れまで歯車選択手段５ｊと噛み合っていた空転歯車が開
放されて、他方の空転歯車がシャフト５ｂに結合される
ことになる。上述したように、第１及び第２の空転歯車
はそれぞれ逆の回転をシャフト５ｃに伝達するので、連
結される空転歯車が変わることにより、プーリ７が固定
されているシャフト５ｃの回転方向が逆転される。

このようにして、本実施例においては、一定方向の水流
がある限り、基体を切り換えピース９，１０間で往復運
動させることができる。この際、歯車伝動手段を構成す
る各歯車の歯数を調節することにより、プーリ７の回転
速度を所望の速度に設定することができ、行きと帰りで
移動速度を変えることもできる。

なお、上記の実施例では、第１及び第２空転歯車、歯車
選択手段を原動軸側に装着しているが、これらは従動軸
側に装着しても良いことは言うまでもない。切り換えレ
バーの形状についても、切り換えピースとの干渉により
回動可能なものであればコの字形には限定されるもので
はない。

更に、上記の実施例では、水路を移動する場合について
説明したが、流体が気体である場合、例えば吸排気ダク
ト内を移動するような場合にも同様に適用できるもので
あり、切り換えピースは固定索以外の流路底面等に支持
させても良い。

［考案の効果］ 以上のように、本考案においては、流路途中に固定配置
された切換ピースと干渉することにより回動する方向切
換レバー手段を備え、この方向切換レバー手段の回動に
より歯車選択手段の軸方向変位を生じせしめ、互いに逆
方向の回転を伝えるように同軸配置された第１と第２の
空転歯車を選択的に軸に回転結合させるようにしている
ので、エンジンや電動機等の流体エネルギー以外の動力
源を設けなくとも、一定方向の流れがある限り、切換ピ
ースを設けた位置で自動的に移動方向を切り変えること
ができる。

このような本考案のクラッチ機構を用いれば、流体エネ
ルギーだけを動力源として基体を往復運動させることが
可能な簡易な構造の移動装置を得ることができる。かか
る装置は、使い勝手が良好である上、電力等を消費しな
いことから運転経費も安価であり、流路の清掃や流路内
の荷物の運搬等に好適に用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例によるクラッチ機構を用いた移動
装置の駆動概念図、第２図は同移動装置の概略平面図、
第３図は同移動装置の概略側面図、第４図は第２図Ａ−
Ａ部断面図、第５図は実施例における歯車伝動手段を説
明するための概念図、第６図は実施例における切り変え
レバーの概略平面図である。 ［主要部分の符号の説明］ ３……水車 ５ｂ…シャフト（原動軸） ５ｃ…シャフト（従動軸） ５ｊ…歯車選択手段 ５ｋ…方向切り換えレバー ７…プーリ ８…ロープ ９，１０…切り換えピース

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】流体の流れる流路に張設された固定索と、
   この固定索に沿って移動可能な基体と、この基体に支持
   され、前記流体の流れによって回転する羽根車と、この
   羽根車の回転力によって回転し、前記固定索と滑りなく
   協同動作することにより、前記基体を前記固定索長手方
   向に相対移動させる回転体とを備えた移動装置に用いら
   れ、前記羽根車の回転力を、回転方向切換可能に前記回
   転体に伝達するクラッチ機構であって、 前記羽根車の回転軸と連結された原動軸と、 前記回転体の回転軸に連結された従動軸と、 前記原動軸と従動軸の何れか一方の軸に互いに逆方向の
   回転を伝えるように、他方の軸に同軸配置された第１と
   第２の空転歯車を有する歯車伝動手段と、 前記他方の軸に装着され、軸方向に変位することによっ
   て前記第１又は第２の空転歯車と前記他方の軸とを選択
   的に回転結合する歯車選択手段と、 前記基体に枢支され、前記基体の移動範囲の端部におい
   て前記流路途中に固定配置された切換ピースと干渉する
   ことにより回動して、前記歯車選択手段の軸方向変位を
   生じせしめる方向切換レバー手段とを備えたクラッチ機
   構。