(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧モータとドラムとが湿式クラッチを介して連結され、かつフリーフォールモードとブレーキモードが任意に切換え可能であるウインチにおいて、操作レバーの操作位置を検出する位置検出手段と、フリーフォールモードとブレーキモードとを切換えるモード切換手段と、油圧モータを巻下げ方向に回転させる巻下げ駆動手段と、フリーフォールモードをフリー通常とフリー増速とに区分し切換えるフリー切換手段と、フットペダルを踏み込み／開放したときの湿式クラッチのクラッチ圧力を検出する圧力検出手段とを備えると共に、位置検出手段がレバー中立を検出し、かつモード切換手段がフリーフォールモードに切換えられているときにおいて、フリー切換手段がフリー増速を選択し、かつフットペダルが開放で圧力検出手段が低圧域のクラッチ圧を検出した場合にのみ、巻下げ駆動手段を作動させる制御手段とを備えてなることを特徴とするウインチのフリーフォール増速装置。
【請求項２】
前記圧力検出手段に対して、フットペダルを踏み込んだときの検出圧力のしきい値と開放したときの検出圧力のしきい値との間に前者を大とした差が存在するヒシテリシス特性を持たせてなる請求項１記載のウインチのフリーフォール増速装置。
【請求項３】
フリー増速の際に巻下げ駆動手段により回転させる油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプとして通常のウインチ駆動用油圧ポンプを共用させてなる請求項１記載のウインチのフリーフォール増速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クレーンなどの建設機械に用いられるウインチの駆動装置に関し、詳しくは、通常のフリーフォールに加えて、ドラムに油圧モータの回転を伝達させるフリーフォール増速を行わせることができるウインチのフリーフォール増速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、クレーンのウインチにはレバー中立時に自動的にブレーキが掛かり荷を下がらないように保持するブレーキモードと、レバー中立時にフットペダルによって荷を保持し、ペダルを放すと吊り荷が自重によって自由落下するフリーフォールモードとがあり、運転者が２つのモードを任意に切換えて用いている。
【０００３】
図５に典型的な湿式クラッチ付きウインチの油圧回路図が示される。この図は、ブレーキモードの状態を示していて、クラッチ電磁弁１は非励磁状態である。この場合、クラッチシリンダ２の左室２ａ  、右室２ｂ  に同圧がかかっているため、内蔵のバネ３によってクラッチ４は図右方向に押し付けられており、減速機８を介してドラム５と油圧モータ６とが連結した状態となっている。
【０００４】
次に、フリーフォールモードに切換えると、クラッチ電磁弁１は励磁され、クラッチシリンダ２の左室２ａ  はフットペダル７に接続される。このフットペダル７が踏まれていれば、クラッチシリンダ２の左室２ａ  、右室２ｂ  には同圧がかかり、内蔵のバネ３力によってドラム５と油圧モータ６とは連結されたままであるが、フットペダル７をリリースする（緩める）と左室２ａ  の圧力は下がるため、右室２ｂ  の圧力がバネ力に押し勝ち、クラッチ４は図左方向に移動する。これによりドラム５は油圧モータ６と分離され、フリーとなる。
【０００５】
ドラム５がフリーになると、吊り荷は自重によって自由落下することになるが、この自由落下の速度はフットペダル７の踏み込み量、即ち、クラッチ４の押し付け力で加減ができる。このときは、クラッチ４を滑らせながら使うことになるため、大量の熱を発生する。そのため、その冷却手段としてクラッチ室には作動油が供給されており、クラッチ４が焼きつかないように常に冷却している。なお、油圧モータ６は、操作レバー９とそのパイロット圧力によって駆動される方向切換弁１０により、回転方向及び速度が調整される。この例では、方向切換弁１０を下から押した場合にウインチは巻下げになるとしている。
【０００６】
湿式クラッチ付きウインチは、その冷却のために作動油を使用しているため、フリーフォールでドラムが回転すると作動油の粘性抵抗により回転とは逆向きのトルクを受ける。作動油の温度が低いときには作動油の粘性が高くなりこの傾向は益々顕著になる。このため、吊り荷がフックだけのような軽負荷の場合、なかなか降下しない、スピードが上がらない等の問題があった。
【０００７】
このような問題に対処するものとして特開昭６０−  ８２５９８号公報に開示された先行技術がある。この先行技術の概要構成は、湿式多板クラッチ付きウインチと、それを駆動する切換弁及び油圧ポンプと、クラッチを作動させるネガティブシリンダに切換弁を通じて圧油を供給する補助ポンプを備えたドラム駆動装置において、クラッチ断の動作に応じて油圧モータを巻下げ側に回転させるようにシーケンス弁を配置したことを特徴とするドラム駆動装置の油圧回路である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
湿式多板クラッチ付きウインチにおいては、前述するようにフリーフォール速度が遅いという問題がある。それに対して上記先行技術は、クラッチを放した状態でウインチを巻下げ側に駆動するという手段を講じているが、クラッチＯＦＦ時に方向切換弁が巻下げ側に操作されると、クラッチがＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことになって非常に危険である。
【０００９】
また、クレーンのウインチではフリーフォール中にブレーキで荷を保持するのが普通であるが、上記先行技術の油圧回路では保持中も油圧モータが回転していて非効率的であるとともに、滑らかなフリーフォールの起動及び制動が困難となる問題がある。また、クラッチシリンダを駆動するポンプと油圧モータを回転させるポンプを共用しているため、大きな増速度を得るためには回路が非効率である。
【００１０】
本発明は、このような問題点の解消を図るために成されたものであり、したがって本発明は、フリーフォール時に油圧モータを巻下げ側に強制回転させ、粘性抵抗により油圧モータの回転をドラムに伝達し該ドラムを連れ回りさせることで、フリーフォールの速度にモータによる動力降下の速度を加え、軽負荷又は寒冷地の場合でも滑らかなかつ効率的なフリーフォールが行えるウインチのフリーフォール増速装置を提供することをその主要な目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため下記に述べる構成としたものである。即ち、本発明に係る請求項１の発明は、油圧モータとドラムとが湿式クラッチを介して連結され、かつフリーフォールモードとブレーキモードが任意に切換え可能であるウインチにおいて、操作レバーの操作位置を検出する位置検出手段と、フリーフォールモードとブレーキモードとを切換えるモード切換手段と、油圧モータを巻下げ方向に回転させる巻下げ駆動手段と、フリーフォールモードをフリー通常とフリー増速とに区分し切換えるフリー切換手段と、フットペダルを踏み込み／開放したときの湿式クラッチのクラッチ圧力を検出する圧力検出手段とを備えると共に、位置検出手段がレバー中立を検出し、かつモード切換手段がフリーフォールモードに切換えられているときにおいて、フリー切換手段がフリー増速を選択し、かつフットペダルが開放で圧力検出手段が低圧域のクラッチ圧を検出した場合にのみ、巻下げ駆動手段を作動させる制御手段とを備えてなることを特徴とするウインチのフリーフォール増速装置である。
【００１２】
また、本発明に係る請求項２の発明は、上記請求項１の発明に関して、前記圧力検出手段に対して、フットペダルを踏み込んだときの検出圧力のしきい値と解放したときの検出圧力のしきい値との間に前者を大とした差が存するヒステリシス特性を持たせてなることを特徴とするウインチのフリーフォール増速装置である。
【００１３】
また、本発明に係る請求項３の発明は、上記請求項１の発明に関して、フリー増速の際に巻下げ駆動手段により回転させる油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプとして通常のウインチ駆動用油圧ポンプを共用させてなることを特徴とするウインチのフリーフォール増速装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るウインチのドラム駆動装置の油圧回路を示す説明図である。
【００１５】
図１において、１はクラッチ電磁弁、２はクラッチシリンダ、３はバネ、４はクラッチ板、５はドラム、６は油圧モータ、７はフットペダル、８は減速機、９はウインチの巻上げ・下げを切換える操作レバー、１０は操作レバー９により切換え操作される方向切換弁であり、それら各部材について並びにそれら相互を接続して形成される油圧回路に関しては、図５に基づいて説明した構成と同じであるので、ここでは重複を避けて構成の説明を省略する。なお、フリーフォールモードとブレーキモードの動きに関しても、図５に基づいて説明した内容と基本的に同様であるのでこれもまた説明を省略し、異なる構成並びに作用の点について以下に詳述する。
【００１６】
図１に示される実施形態は上記各部材に加えて、フリーフォールモードとブレーキモードとに切換えるためのフリーフオール切換スイッチ１１で実現されるモード切換手段、圧力スイッチ１２、操作レバーの操作位置を検出するための巻上げ側レバー圧力センサ１３及び巻下げ側レバー圧力センサ１４の２つのセンサ要素により実現される位置検出手段、コントローラ１５、フットペダルを踏み込み／解放したときの湿式クラッチのクラッチ圧力を検出するための圧力センサ１６で実現される圧力検出手段、フリーフォールモードをフリー通常とフリー増速とに区分し切換えるためのフリー増速スイッチ１７からなるフリー切換手段、シャトル弁１８、フリー増速電磁弁１９を備えていて、図示のような油圧・電気回路を構成している。
【００１７】
モード切換手段としてのフリーフオール切換スイッチ１１は、スイッチＯＮでフリーフォールモード信号、ＯＦＦでブレーキモード信号を出力し、コントローラ１５にフリーフォールモードとブレーキモードとのいずれかに切換えられたことを入力するように設けられる。
【００１８】
圧力スイッチ１２は、フットペダル７の踏み込み／解放の操作を油圧の変化として検出して作動するスイッチ要素であって、フットペダル７を踏み込んでスイッチ閉成、解放で開放に切換わって、コントローラ１５に踏み込みと解放のいずれかに切換えられたことを入力するように設けられる。
【００１９】
位置検出手段の要素としての巻上げ側レバー圧力センサ１３は、操作レバー９を巻上げ側に操作することによって方向切換弁１０に加える巻上げ側パイロット圧力を検出する圧力センサであって、この検出したパイロット圧力をコントローラ１５に入力するようになっている。
【００２０】
同じく位置検出手段の要素としての巻下げ側レバー圧力センサ１４は、操作レバー９を巻下げ側に操作することによって方向切換弁１０に加える巻下げ側パイロット圧力を検出する圧力センサであって、この検出したパイロット圧力をコントローラ１５に入力するようになっている。
【００２１】
圧力検出手段としての圧力センサ１６は、フットペダルを踏み込み、又は解放したときのクラッチシリンダ２における左室２ａ  のクラッチ圧力を検出する圧力センサであって、この検出した圧力をコントローラ１５に入力するように設けられる。
【００２２】
フリー切換手段としてのフリー増速スイッチ１７は、スイッチＯＮでフリー増速信号、ＯＦＦでフリー通常信号を出力し、コントローラ１５にフリー増速とフリー通常とのいずれかに切換ったことを入力するようになっており、操作レバー９の立面図が示される図３を併せ参照して、このフリー増速スイッチ１７は操作レバー９の上端部のノブに取付けられて、操作レバー９を操作しながら同時にスイッチの開閉操作が簡単に行えるようになっている。
【００２３】
シャトル弁１８は、高圧側の入口を共通の出口に切換えて接続させる弁に形成され、一方の入口を操作レバー９の巻下げ側パイロット圧力ラインに接続し、他方の入口を後述するフリー増速電磁弁１９の負荷側ポートに接続して、油圧回路中に設けられる。
【００２４】
フリー増速電磁弁１９は、コントローラ１５が出力するパイロット圧力で切換え作動するように油圧回路中に設けられた切換弁であって、パイロット圧力が印加されることによって、所定の油圧力を負荷側ポートを介してシャトル弁１８の他方の入口に付与し、パイロット圧力が消されることによって、前記負荷側ポートをタンクに連通させるようになっている。
【００２５】
コントローラ１５は、ウインチの運転制御を司る制御装置であって、フリーフオール切換スイッチ１１、圧力スイッチ１２、巻上げ側レバー圧力センサ１３、巻下げ側レバー圧力センサ１４、圧力センサ１６及びフリー増速スイッチ１７の各出力を制御信号要素として受けて、油圧モータ６の駆動・停止並びにクラッチ電磁弁１、方向切換弁１０、フリー増速電磁弁１９の切換え作動をコントロールする。
【００２６】
次いで、本実施形態における作用を説明する。前述するようにフリーフォールモードとブレーキモードの動きに関しては説明を省略し、フリーフォールモードへの切換え並びにフリー増速の動きについて図１、図３及びフリー増速の作動を説明するフローチャートを示す図４を参照しながら以下に説明する。
【００２７】
〈フリーフォールモードへの切換え〉
フリーフオール切換スイッチ１１がＯＮ、かつフットペダル７踏み込み即ち圧力スイッチ１２がＯＮの操作によって、ブレーキモードからフリーフォールモードに切り替わる。再度同じ動作をするとブレーキモードへ戻る。フリーフォールモードになると、操作レバー９が中立で両レバー圧力センサ１３、１４が共にパイロット圧力０を検出していて、方向切換弁１０が中立である場合、コントローラ１５がクラッチ電磁弁１を励磁する。
【００２８】
〈フリー増速〉
今、運転者が上述するフリーフォールモードへ切換えたとする。吊り荷をフリーフォールしている途中、つまり、操作レバー９が中立で両レバー圧力センサ１３、１４が共にパイロット圧力０を検出していて、かつ、圧力センサ１６がクラッチ圧力の低圧を検出している状態で、フリー増速スイッチ１７をＯＮ操作すると（図４でｓｔｅｐＳ１  〜ｓｔｅｐＳ４  ）、コントローラ１５がパイロット圧力を出力するように働き、フリー増速電磁弁１９を励磁する（ｓｔｅｐＳ４  ）。
【００２９】
この励磁によって、シャトル弁１８を介してパイロット圧が方向切換弁１０に作用するため、該切換弁１０は巻下げ側に切換えられ、油圧モータ６が巻下げ方向に回転する。その結果、フリーフォール時に油圧モータを巻下げ側に強制回転させ、粘性抵抗により油圧モータの回転をドラムに伝達し該ドラムを連れ回りさせることで、フリーフォールの速度にモータによる動力降下の速度を加えてなるフリー増速を行わせることができる。
【００３０】
フリー増速スイッチ１７をＯＦＦ操作するか（ｓｔｅｐＳ３  →ｓｔｅｐＳ７  ）、又はフットペダル７を踏み込むと（ｓｔｅｐＳ４  →ｓｔｅｐＳ６  ）、フリー増速電磁弁１９は非励磁となり（ｓｔｅｐＳ７  ）、通常のフリーフォール状態となる。この他、操作レバー９を中立以外にした（ｓｔｅｐＳ２  →ｓｔｅｐＳ７  ）場合もフリー増速電磁弁１９を非励磁にする。
【００３１】
このようにコントローラ１５を含む制御手段の作用によって、位置検出手段１３，１４がレバー中立を検出し、かつモード切換手段１１がフリーフォールモードに切換えられているときにおいて、フリー切換手段１７がフリー通常を選択し、又はフリー切換手段１７がフリー増速を選択しかつフットペダル７が踏み込まれて圧力検出手段１６が高圧域のクラッチ圧力を検出するのに応じて巻下げ駆動手段６を非作動とする一方、フリー切換手段１７がフリー増速を選択し、かつフットペダル７が解放で圧力検出手段１６が低圧域のクラッチ圧力を検出するのに応じて、巻下げ駆動手段６を作動させるようになるのである。
【００３２】
ところで、油圧モータ６を回転させたままでフットペダル７を踏み込むとドラム５が回転してしまうため、フットペダル７を踏んだらフリー増速電磁弁１９を非励磁にする必要がある。本実施形態では、「フットペダル７の踏み込み／解放」の検出を圧力センサ１６により行っているが、踏み込んだときの検出圧力のしきい値と解放したときの検出圧力のしきい値との間に余り差がないか、同じである場合、フットペダル７の踏み方によってはフリー増速電磁弁１９か頻繁に励磁／非励磁を繰り返すためにハンチング現象により運転操作が非常にしずらい状態となるものである。
【００３３】
そこでこの両しきい値に図２のフットペダル７の操作とクラッチ圧力の間の関係線図で表されるように、フットペダル７を踏み込んだときの検出圧力のしきい値、例えば２５ｋｇ／ｃｍ２と、解放したときの検出圧力のしきい値、例えば１５ｋｇ／ｃｍ２と、両者の間に前者を大とした差が存するヒステリシス特性を持たせることが好ましい。このようにヒステリシス特性を持たせたことによって、図４におけるｓｔｅｐＳ４  →ｓｔｅｐＳ５  とｓｔｅｐＳ４  →ｓｔｅｐＳ６  →ｓｔｅｐＳ７  とのように明確な差が存する判断結果に基づく励磁／非励磁の安定した動作が行われる。
【００３４】
また、図１に示される実施の形態では、フリー増速の際に巻下げ駆動手段により回転させる油圧モータ６に圧油を供給する油圧ポンプとして通常のウインチ駆動用油圧ポンプを共用させており、このようにすることによって油圧回路の簡略化はもとより大きな増速率を得ることが可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３６】
本発明に係る請求項１の発明では、通常のフリーフォールに加えて、クラッチが離れた状態で油圧モータを空回しし作動油の粘性抵抗を利用して油圧モータの動力を伝えることで、通常のフリーフォールよりも速い降下速度が得られるモードを設定し、これを通常のフリーフォールと任意に選択可能としたため、作業内容や作動油の状態によって任意に切換えができて頗る効率的である。また、フリーフォール中に「フリー通常」と「フリー増速」が簡単に切換えできるため、フリーにしてから遅いと感じてからでも切換え可能で、臨機応変の操作が簡単に行え、更に、「フリー増速」→「フリー通常」→「停止」の順の操作ができて停止ショックを軽減できる利点もある。
【００３７】
また、請求項２の発明では、クラッチ圧（ブレーキ圧）の判定にヒステリシス特性を持たせたことにより、フットペタルの踏力が微小に変化した場合にフリー増速がＯＮ／ＯＦＦを繰り返す、所謂ハンチングするのを防ぐことができて安定した動作を可能とする。
【００３８】
また、請求項３の発明では、フリー増速のために油圧モータを回転させるポンプを通常のウインチ駆動用ポンプで共用させることによって、低コストで大きな増速率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るウインチのドラム駆動装置の油圧回路を示す説明図である。
【図２】図１図示の実施形態におけるフットペダル７の操作とクラッチ圧力の間の関係線図である。
【図３】図１図示の実施形態における操作レバー９の立面図である。
【図４】図１図示の実施形態におけるフリー増速の作動を説明するフローチャートである。
【図５】従来のウインチのドラム駆動装置の油圧回路を示す説明図である。
【符号の説明】
１…クラッチ電磁弁                ２…クラッチシリンダ
３…バネ                          ４…クラッチ板
５…ドラム                        ６…油圧モータ
７…フットペダル                  ８…減速機
９…操作レバー                  １０…方向切換弁
１１…フリーフオール切換スイッチ  １２…圧力スイッチ
１３…巻上げ側レバー圧力センサ    １４…巻下げ側レバー圧力センサ
１５…コントローラ                １６…圧力センサ
１７…フリー増速スイッチ          １８…シャトル弁
１９…フリー増速電磁弁
【図１】
0003589051.tif 000002
【図２】
0003589051.tif 000003
【図３】
0003589051.tif 000004
【図４】
0003589051.tif 000005
【図５】
0003589051.tif 000006