(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外力の付与によりワイヤが巻回されたドラムを制動するブレーキ機構と、該ブレーキ機構に外力を付与する制動ばねと、導入される流体圧の作用で前記制動ばねの付勢力に抗して前記外力の付与を解除する解除シリンダとを備えたウインチの制動装置において、
前記ブレーキ機構は湿式多板ブレーキ機構で、
変位により前記湿式多板ブレーキ機構の板間隔を調整可能な半制動シリンダを有し、かつ、前記半制動シリンダに流体を供給する供給通路と連通し低圧側に開口したノズルを設けると共に、該ノズルは前記半制動シリンダの変位に応じて移動可能に配置され、また、マスタシリンダからの流体圧と前記ノズルから吐出される流体圧との対向作用を受ける弁体を設けた制御弁を有する半制動機構を備え、
更に、前記供給通路が低圧であるときには、圧力源からリリーフ弁を介して流体を導く補給回路を備えたことを特徴とするウインチの制動装置。
【請求項２】
前記補給回路は、前記供給通路が低圧側より所定圧力低い圧力で開弁するチェック弁を備えたことを特徴とする請求項１記載のウインチの制動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤが巻回されたドラムを回転させてワイヤの巻き上げ、繰り出しを行う際に、ドラムを制動するウインチの制動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特公平２−４１５０９号公報にあるように、内周面にライニングが取り付けられたブレーキバンドを有し、ブレーキペダルの操作に応じてブレーキバンドをブレーキドラムに締付け、ブレーキドラムを制動するようにしたウインチの制動装置が知られている。
【０００３】
しかし、このようなものでは、吊下げたハンマグラブ等を落下させて杭穴を掘削する場合のように、ハンマグラブ等を自由落下させ、ブレーキペダルの踏込により制動をかけると、ブレーキドラムがかなりの高温になってしまう。そこで、これを解決するために、特開平６−６４８９６号公報にあるように、ウインチドラムと一体にブレーキドラムを形成し、このブレーキドラムにブレーキバンドを巻き付け、放熱容量の大きなウインチドラムを利用して放熱性を改善したものも提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来のものでは、ハンマグラブ等を落下させて掘削する際に、ハンマグラブが着地した後直ちにドラムを制動しないと、ワイヤが飛び出してドラムの乱巻となってしまい、作業能率が低下すると共に、ワイヤの損傷が激しいという問題があった。また、着地する前にドラムを制動してしまうと、ハンマグラブ等の食い込みが少なくなり、作業能率が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、ワイヤの飛び出しを防止できるウインチの制動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
外力の付与によりワイヤが巻回されたドラムを制動するブレーキ機構と、該ブレーキ機構に外力を付与する制動ばねと、導入される流体圧の作用で前記制動ばねの付勢力に抗して前記外力の付与を解除する解除シリンダとを備えたウインチの制動装置において、
前記ブレーキ機構は湿式多板ブレーキ機構で、
変位により前記湿式多板ブレーキ機構の板間隔を調整可能な半制動シリンダを有し、かつ、前記半制動シリンダに流体を供給する供給通路と連通し低圧側に開口したノズルを設けると共に、該ノズルは前記半制動シリンダの変位に応じて移動可能に配置され、また、マスタシリンダからの流体圧と前記ノズルから吐出される流体圧との対向作用を受ける弁体を設けた制御弁を有する半制動機構を備え、
更に、前記供給通路が低圧であるときには、圧力源からリリーフ弁を介して流体を導く補給回路を備えたことを特徴とするウインチの制動装置がそれである。
【０００７】
また、前記補給回路は、前記供給通路が低圧側より所定圧力低い圧力で開弁するチェック弁を備えたものでもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１はドラムで、ドラム１の外周にはワイヤ２を巻回させることができるようにされている。ドラム１は遊星減速機４を介して油圧モータ６により回転駆動され、油圧モータ６は内蔵ブレーキ８を備えている。
【０００９】
また、遊星減速機４は、本実施例では、２組の遊星歯車列を備えたものであり、油圧モータ６に取り付けられた第１太陽歯車１０と、第１太陽歯車１０に噛合された一対の第１遊星歯車１２，１４と、第１遊星歯車１２，１４に噛合されドラム１の内周に固定された第１内歯歯車１６とを備えている。第１遊星歯車１２，１４は第１キャリヤ１８に回転可能に支持されており、第１キャリヤ１８は油圧モータ６の回転中心の廻りに回転可能に支承されている。
【００１０】
遊星減速機４は、更に、油圧モータ６の回転中心と同軸上に設けられ、第１キャリヤ１８に固定された第２太陽歯車２０と、第２太陽歯車２０に噛合された一対の第２遊星歯車２２，２４と、第２遊星歯車２２，２４が噛合されドラム１の内周に固定された第２内歯歯車２６とを備えている。
【００１１】
第２遊星歯車２２，２４は第２キャリヤ２８に回転可能に支承されており、第２キャリヤ２８は油圧モータ６の回転中心と同軸上にキャリヤ軸３０を備えている。キャリヤ軸３０には、ドラム１が軸受け３２を介して回転可能に支承されており、ドラム１は図示しない本体に軸受け３４を介して回転可能に支承されている。
【００１２】
また、キャリヤ軸３０の端は図示しない本体に軸受け３６を介して回転可能に支承されている。キャリヤ軸３０は気密に形成されたケース３８を貫通すると共に、一対の軸受け４０，４２を介して回転可能に支承されており、ケース３８は図示しない本体に固定されている。
【００１３】
キャリヤ軸３０には、多数の回転板４４が軸方向には移動できるが一体的に回転するように取り付けられており、回転板４４に対向して回転板４４の間に交互に介装された固定板４６が軸方向には移動できるが、軸廻りの回転はケース３８に伝達されるようにケース３８に取り付けられている。これにより、外力が付与されて固定板４６が軸方向に押圧されると、固定板４６と回転板４４との間の摩擦力により、キャリヤ軸３０が制動されるように構成されている。
【００１４】
ケース３８には、供給孔４８と排出孔５０とが形成されており、供給孔４８から供給される冷却油が回転板４４と固定板４６とを冷却した後、排出孔５０から排出されるように構成されており、このケース３８、回転板４４、固定板４６により湿式多板ブレーキ機構５２が構成されている。
【００１５】
湿式多板ブレーキ機構５２は、回転板４４と固定板４６とが外力により押し付けられると大きな制動力を発生するが、図６に示すように、回転板４４と固定板４６との間に冷却油が存在する板間隔であるときには、流体摩擦、境界摩擦によりその制動力は小さなもので、またその制動力は板間隔に比例する。
【００１６】
ケース３８内には、回転板４４、固定板４６と対向して、これらに向かってシリンダロッド５４，５６を突き出すように、解除シリンダ５８，６０が設けられている。解除シリンダ５８，６０のシリンダチューブ６２，６４内には、制動ばね６６，６８がシリンダロッド５４，５６を突き出す方向に付勢するように収納されている。解除シリンダ５８，６０に作動油が供給されたときには、シリンダロッド５４，５６を制動ばね６６，６８の付勢力に抗して引くように構成されている。
【００１７】
シリンダロッド５４，５６には、それぞれ半制動シリンダ７０，７２のシリンダロッド７４，７６が接続されており、半制動シリンダ７０，７２のシリンダチューブ７８，８０はケース３８内で移動できるように構成されている。シリンダチューブ７８，８０内にはシリンダロッド７４，７６に挿着されたコイルばね８２，８４が収納されている。
【００１８】
解除シリンダ５８，６０及び半制動シリンダ７０，７２に作動油が供給されていない状態のときには、図３に示すように、制動ばね６６，６８の付勢力が、シリンダロッド５４，５６、シリンダロッド７４，７６、シリンダチューブ７８，８０を介して湿式多板ブレーキ機構５２に外力として付与されるように構成されている。
【００１９】
後述するドラム１の回転でワイヤ２を巻き上げる際に、キャリヤ軸３０は回転しないように保持する必要があり、巻き上げによる大きな反力が湿式多板ブレーキ機構５２に加わる。湿式多板ブレーキ機構５２はこのとき大きな制動力を必要とし、付加される外力も大きい必要がある。よって、制動ばね６６，６８の付勢力は非常に大きく、従って、解除シリンダ５８，６０も大きな推力が得られるようにシリンダ径が大きなものが用いられる。
【００２０】
解除シリンダ５８，６０及び半制動シリンダ７０，７２に作動油が供給された状態のときには、図５に示すように、解除シリンダ５８，６０では制動ばね６６，６８の付勢力に抗してシリンダロッド５４，５６が引かれ、半制動シリンダ７０，７２ではコイルばね８２，８４の付勢力に抗してシリンダチューブ７８，８０が湿式多板ブレーキ機構５２に向かって移動され、その変位に応じて回転板４４と固定板４６との板間隔を調整できるように構成されている。
【００２１】
ドラム１の慣性による回転を制動できる程度の制動力は小さく、前述した巻き上げ時等に必要とする制動力が得られる容量の湿式多板ブレーキ機構５２を用いた場合、慣性回転を制動する程度の制動力を生じさせるには、図６に示すような流体摩擦、境界摩擦の領域を用いる必要がある。よって、半制動シリンダ７０，７２への供給作動油圧、半制動シリンダ７０，７２のシリンダ径は板間隔を調整できる程度の推力を得られる程度でよく、前述した巻き上げ時の外力と比べ、小さな力で十分である。
【００２２】
半制動シリンダ７０，７２には、作動油が供給される供給管８６，８８が接続されており、シリンダチューブ７８，８０と共に移動するように設けられている。供給管８６，８８には、ケース３８内に開口したノズル９０，９２が接続されており、ノズル９０，９２はシリンダロッド７４，７６の軸方向と平行に設けられ、湿式多板ブレーキ機構５２と反対側に開口されている。
【００２３】
このノズル９０，９２に対向して、ノズル９０，９２を開放・閉塞可能な弁体９４，９６が設けられており、弁体９４，９６はノズル９０，９２から吐出される作動油の作用力を受けると共に、図２に示すように、操作者のブレーキペダル９８の踏込により、作動油を吐出するマスタシリンダ１００からの作動油圧の作用力を逆方向に受けるように構成されている。
【００２４】
本実施例では、湿式多板ブレーキ機構５２に供給される冷却油と、解除シリンダ５８，６０、半制動シリンダ７０，７２に供給される作動油とは同じ流体で共用しており、共にタンク１０２に蓄えられる。このタンク１０２から冷却用ポンプ１０４により汲み上げられて、フィルタ１０６、冷却器１０８が介装された冷却通路１０９を介して供給孔４８からケース３８内に冷却油が供給されるように構成されている。尚、フィルタ１０６には、チェック弁１１０が並列に接続されている。
【００２５】
また、タンク１０２から作動用ポンプ１１２により汲み上げられ加圧された作動油は、解除弁１１４、絞り１１８が介装された解除通路１１７を介して解除シリンダ５８，６０に供給されるように接続されている。解除弁１１４は、励磁信号が入力されないときには作動用ポンプ１１２と解除シリンダ５８，６０との連通を遮断し解除シリンダ５８，６０とタンク１０２とを連通する遮断位置１１４ａ、励磁信号が入力されたときには作動用ポンプ１１２と解除シリンダ５８，６０とを連通する連通位置１１４ｂを備えている。
【００２６】
作動用ポンプ１１２と半制動シリンダ７０，７２とが、絞り１２０、供給通路１２１、供給管８６，８８を介して接続されており、供給通路１２１はリリーフ弁１２２を介してタンク１０２に接続されている。また、作動用ポンプ１１２の吐出側には、リリーフ弁１２６が接続されており、リリーフ弁１２６は、チェック弁１２７を介して供給通路１２１に接続されると共に、チェック弁１２８を介して後述する戻り通路１３５に接続されている。
【００２７】
両チェック弁１２７，１２８は、リリーフ弁１２６側から供給通路１２１あるいは戻り通路１３５に作動油が導入される方向の流れを許容するように接続されている。また、チェック弁１２７，１２８は内蔵するばねにより閉弁方向の付勢力を受けているが、開弁時の圧力は低い圧力で開弁し、かつ、戻り通路１３５に接続されたチェック弁１２８の方が、供給通路１２１に接続されたチェック弁１２７よりも高い圧力で開弁するように構成されている。尚、リリーフ弁１２６は作動用ポンプ１１２からの吐出圧力を設定圧に維持し、リリーフ弁１２２の設定圧はリリーフ弁１２６の設定圧よりも低く設定されている。
【００２８】
前述したノズル９０，９２、弁体９４，９６は半制動シリンダ７０，７２に供給される作動油を制御する制御弁１３０，１３２を構成し、図２ではＪＩＳ記号で示す。本実施例では、半制動シリンダ７０，７２、マスタシリンダ１００、制御弁１３０，１３２により半制動機構１３４を構成している。また、リリーフ弁１２６、チェック弁１２７，１２８が補給回路１２９を構成している。尚、ケース３８の排出孔５０は戻り通路１３５を介してタンク１０２に接続されており、冷却通路１０９と戻り通路１３５とはチェック弁１３６により接続されている。
【００２９】
次に、前述した本実施例のウインチの制動装置の作動について説明する。
まず、ワイヤ２を巻き上げる場合には、解除弁１１４には励磁信号を出力することなく、遮断位置１１４ａとする。よって、解除シリンダ５８，６０は絞り１１８、解除弁１１４を介してタンク１０２と連通され、制動ばね６６，６８の付勢力によりシリンダロッド５４，５６が突き出される。
【００３０】
これにより、シリンダロッド７４，７６が押されて、半制動シリンダ７０，７２ではノズル９０，９２からケース３８内に作動油が吐出される。そして、図３に示すように、シリンダチューブ７８，８０を介して湿式多板ブレーキ機構５２に制動ばね６６，６８の付勢力に応じた外力を付与する。よって、湿式多板ブレーキ機構５２は、回転板４４と固定板４６とが圧接され、キャリヤ軸３０の回転が規制される。
【００３１】
一方、油圧モータ６に高圧作動油が供給され、内蔵ブレーキ８が解除されて第１太陽歯車１０が回転される。よって、第１遊星歯車１２，１４は第１太陽歯車１０の廻りを自転しながら公転し、第１キャリヤ１８を介して第２太陽歯車２０が回転する。そして、第２遊星歯車２２，２４が回転して、第１内歯歯車１６、第２内歯歯車２６を介してドラム１が回転し、ワイヤ２が巻き上げられる。尚、油圧モータ６を逆回転させることにより、ワイヤ２を繰り出すことができる。
【００３２】
ワイヤ２を巻き上げ、図示しないハンマグラブを所定高さにまで吊り上げたあと、自由落下させる場合には、解除弁１１４に励磁信号を出力して、連通位置１１４ｂに切り換える。これにより、解除シリンダ５８，６０に作動用ポンプ１１２から解除弁１１４、絞り１１８を介して高圧作動油が供給される。
【００３３】
図４に示すように、解除シリンダ５８，６０は、制動ばね６６，６８の付勢力に抗してシリンダロッド５４，５６を引き、シリンダロッド７４，７６、コイルばね８２，８４を介してシリンダチューブ７８，８０を湿式多板ブレーキ機構５２から離間する方向に移動する。
【００３４】
よって、湿式多板ブレーキ機構５２への外力の付与が解除されるので、キャリヤ軸３０は自由に回転できるようになる。従って、内蔵ブレーキ８が制動状態にあっても、第１遊星歯車１２，１４、第２遊星歯車２２，２４が自由に回転できる状態にあるので、ドラム１が自由に回転できる。これにより、ワイヤ２が引き出され、ハンマグラブが自重により落下する。
【００３５】
また、作動用ポンプ１１２から吐出される作動油は、絞り１２０、供給通路１２１を介して、ノズル９０，９２から吐出されると共に、リリーフ弁１２６、チェック弁１２７、供給通路１２１を介してノズル９０，９２から吐出されるようになり、作業用ポンプ１１２からの多くの作動油が供給通路１２１に導かれる。
【００３６】
この状態で、操作者がブレーキペダル９８を踏み込むと、マスタシリンダ１００から作動油が制御弁１３０，１３２に供給される。これにより、弁体９４，９６が作用力を受けて、ノズル９０，９２に向かって移動する。よって、ノズル９０，９２の開口面積が減少して、供給管８６，８８内の圧力が上昇し、半制動シリンダ７０，７２に作動油が供給される。
【００３７】
図５に示すように、シリンダチューブ７８，８０がコイルばね８２，８４の付勢力に抗して湿式多板ブレーキ機構５２に向かって押し出されて変位する。その際、供給管８６，８８も移動して、弁体９４，９６とノズル９０，９２との間隔が大きくなる。そして、ノズル９０，９２から吐出される作動油による弁体９４，９６への作用力が減少し、マスタシリンダ１００からの作動油による弁体９４，９６への作用力が上回るので、弁体９４，９６はノズル９０，９２に追従して移動する。
【００３８】
また、供給通路１２１には多量の作動油が供給されているので、ノズル９０，９２の開度に応じて半制動シリンダ７０，７２に速やかに多量の作動油が供給される。よって、弁体９４，９６の移動に応じて、シリンダチューブ７８，８０は速やかに変位する。
【００３９】
弁体９４，９６へのノズル９０，９２からの作動油による作用力とマスタシリンダ１００からの作動油による作用力との釣り合いにより、供給管８６，８８内の作動油圧が決まる。ブレーキペダル９８が強く踏み込まれると、供給管８６，８８内の作動油圧も大きくなり、ブレーキペダル９８が軽く踏まれると供給管８６，８８内の作動油圧も小さくなる。
【００４０】
また、供給管８６，８８から半制動シリンダ７０，７２に供給される作動油圧の作用力とコイルばね８２，８４の付勢力とが釣り合ったときには、シリンダチューブ７８，８０はその変位を停止する。尚、この状態では、供給通路１２１内の圧力が上昇し、リリーフ弁１２６を介して供給される作動油は、チェック弁１２８、戻り通路１３５を介してタンク１０２に戻される。
【００４１】
従って、ブレーキペダル９８の踏込量に応じてシリンダチューブ７８，８０が変位し、この変位に応じて回転板４４と固定板４６との板間隔を狭め、板間隔に応じた流体摩擦、境界摩擦による制動力がキャリヤ軸３０に作用する。これにより、キャリヤ軸３０が半制動されることにより、ドラム１も半制動されるが、その制動力はドラム１自身の慣性により回転を制動する程度である。
【００４２】
よって、ハンマグラブの自由落下は、わずかな制動力で制動されるだけなので、自由落下による地面への食い込みが減少するのは僅かである。ハンマグラブが地面に食い込むと、ドラム１は湿式多板ブレーキ機構５２の半制動により、慣性による回転が停止されるので、ワイヤ２が飛び出すことがなく、ワイヤ２の乱巻が防止される。
【００４３】
一方、ケース３８内には、冷却用ポンプ１０４から吐出された作動油が、フィルタ１０６、冷却器１０８を介して供給され、半制動中の湿式多板ブレーキ機構５２を冷却する。そして、排出孔５０から戻り通路１３５を介してタンク１０２に戻される。
【００４４】
このように、本実施例のウインチの制動装置によると、半制動シリンダ７０，７２による変位で自由落下時に湿式多板ブレーキ機構５２により半制動し、ドラム１の慣性による回転を抑え、ワイヤ２の乱巻を防止することができ、また、湿式多板ブレーキ機構５２を用いたことにより半制動時の発熱を有効に防止できる。更に、補給回路１２９により供給通路１２１には多くの作動油が導かれるので、半制動シリンダ７０，７２の応答が速い。
【００４５】
本実施例では、解除シリンダ５８，６０と半制動シリンダ７０，７２との両シリンダロッド５４，５６，７４，７６を接続して二段シリンダを構成したが、これに限らず、解除シリンダ５８，６０と半制動シリンダ７０，７２を並列に配置しても実施可能である。
【００４６】
また、湿式多板ブレーキ機構５２は、油圧モータ６の回転時に、遊星減速機４のキャリヤ軸３０の回転を制動する手段を兼用して、構成を簡単にしているが、ドラム１を平歯車を用いた減速機を介して回転させる場合には、湿式多板ブレーキ機構５２は、キャリヤ軸３０に代えて、ドラム１を直接制動するように構成すればよい。
【００４７】
以上本発明はこの様な実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明のウインチの制動装置は、自由落下時に半制動シリンダによる変位で湿式多板ブレーキ機構により半制動し、ドラムの慣性による回転を抑え、ワイヤの乱巻を防止することができるという効果を奏する。また、湿式多板ブレーキ機構を用いたことにより、半制動時の発熱を有効に防止でき、作動油と湿式多板ブレーキ機構の冷却油とを共用すると装置を小型化できる。更に、補給回路により供給通路には多くの作動油が導かれるので、半制動シリンダの応答が速い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのウインチの制動装置の概略構成図である。
【図２】本実施例の油圧回路図である。
【図３】本実施例のドラムによる巻き上げ時の状態の要部概略構成図である。
【図４】本実施例の自由落下時の状態の要部概略構成図である。
【図５】本実施例の半制動時の状態の要部概略構成図である。
【図６】本実施例の湿式多板ブレーキ機構の板間隔と制動力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ドラム                  ２…ワイヤ
４…遊星減速機              ３０…キャリヤ軸
５２…湿式多板ブレーキ機構
５４，５６，７４，７６…シリンダロッド
５８，６０…解除シリンダ    ６６，６８…制動ばね
７０，７２…半制動シリンダ  ９０，９２…ノズル
９４，９６…弁体            １００…マスタシリンダ
１２６…リリーフ弁          １２９…補給回路
１３０，１３２…制御弁      １３４…半制動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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