(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウインチを制動するためのブレーキを備え、該ブレーキをシリンダアッセンブリによって作動させるように構成されて成る建設機械のウインチブレーキ装置に於て、前記シリンダアッセンブリのシリンダ内を摺動するピストンの摺動部に全周に及んで環状凹形状の油室を形成し、該油室に圧送される圧油により前記ピストンを前記シリンダから浮かせるように構成したことを特徴とする建設機械のウインチブレーキ装置。
【請求項２】
ウインチを制動するためのブレーキを備え、該ブレーキをシリンダアッセンブリによって作動させるように構成されて成る建設機械のウインチブレーキ装置に於て、前記シリンダアッセンブリのピストンロッドを摺動させるシリンダの摺動部に全周に及んで環状凹形状の油室を形成し、該油室に圧送される圧油により前記ピストンロッドを前記シリンダから浮かせるように構成したことを特徴とする建設機械のウインチブレーキ装置。
【請求項３】
ウインチを制動するためのブレーキを備え、該ブレーキをシリンダアッセンブリによって作動させるように構成されて成る建設機械のウインチブレーキ装置に於て、前記シリンダアッセンブリのシリンダ内を摺動するピストンの摺動部に全周に及んで環状凹形状の油室を形成し、且つ、前記シリンダアッセンブリのピストンロッドを摺動させるシリンダの摺動部に全周に及んで環状凹形状の油室を形成し、前記各油室に圧送される圧油により前記ピストン及び前記ピストンロッドを夫々前記ブレーキシリンダから浮かせるように構成したことを特徴とする建設機械のウインチブレーキ装置。
【請求項４】
上記油室に供給される圧油は上記ブレーキ操作を補助するため上記シリンダアッセンブリに供給されるアシスト圧油であることを特徴とする請求項１，２又は３記載の建設機械のウインチブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建設機械のウインチブレーキ装置に関するものであり、特に、クレーン等に使用されるウインチのブレーキ装置に於て、ブレーキを作動させるためのシリンダアッセンブリの摩擦抵抗を減少させた建設機械のウインチブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の此種建設機械のウインチブレーキ装置を図５乃至図１０に従って説明する。図５に於て、１は建設機械のウインチブレーキ装置であり、該ウインチブレーキ装置１はドラム２を備え、該ドラム２にバンド３が掛け回されてブレーキ４が構成され、該バンド３にレバー５が接続され、該レバー５は支点６回りに揺動自在であり、且つ、該レバー５は初期状態に於て前記バンド３が緩む方向にバネ７によって付勢されており、該レバー５の他端はブレーキシリンダアッセンブリ８のピストンロッド９に接続されている。
【０００３】
更に、該ブレーキシリンダアッセンブリ８はボトム側がシリンダアッセンブリ１０のボトム側に接続され、該シリンダアッセンブリ１０のピストンロッド１１はリンク１１ａを介してレバー１２に接続され、該レバー１２は支点１３回りに揺動自在に設けられ、該レバー１２の他端にブレーキペダル１４が固着されている。
【０００４】
一方、前記シリンダアッセンブリ１０のロッド側は減圧弁１５の主管路に接続されると共に、該減圧弁１５のバネ側のパイロットポート１５ａに接続され、且つ、該シリンダアッセンブリ１０のボトム側が該減圧弁１５の他方のパイロットポート１５ｂに接続され、該減圧弁１５は圧力調整弁１６を介して油圧ポンプ１７に接続され、該油圧ポンプ１７は原動機１８に接続されている。
【０００５】
而して、前記ブレーキペダル１４を操作すると、前記レバー１２が前記支点１３回りに揺動して前記ピストンロッド１１を押動し、該ピストンロッド１１に接続されたピストン１９がボトム側に摺動し、該ボトム側の圧油が前記ブレーキシリンダアッセンブリ８のボトム側に圧送される。
【０００６】
従って、該ブレーキシリンダアッセンブリ８の前記ピストンロッド９が押動され、該ピストンロッド９により、前記レバー５が揺動し、該レバー５が前記バンド３を引っ張ることにより前記ドラム２にブレーキがかかる。
【０００７】
更に、前記ブレーキペダル１４の操作力Ｆが大きくなり、前記シリンダアッセンブリ１０のボトム側の圧力Ｐｓとロッド側の圧力Ｐａとの差が所定圧（前記減圧弁１５のクラッキング圧力Ｐｖ）以上になると、該圧力Ｐｓ，Ｐａがパイロットポート１５ａ，１５ｂを介して伝達される前記減圧弁１５を切換え、前記油圧ポンプ１７の圧油が該減圧弁１５を介して前記シリンダアッセンブリ１０のロッド側にアシスト圧力Ｐａとして圧送され、前記ボトム側の吐出圧力Ｐｃは加圧される。
【０００８】
即ち、該吐出圧力Ｐｃ及びアシスト圧力Ｐａは、図６に示す前記ピストンロッド１１の押力をＦｃ、前記ピストン１９の投影面積（押圧面積）をＡｃ、前記ピストンロッド１１の投影面積をＡｒとすると次のとおりとなる。
【０００９】
Ｐｃ＝Ｆｃ／Ａｃ＋Ｐａ×（Ａｃ−Ａｒ）／Ａｃ
Ｐａ＝Ｐｓ−Ｐｖ
従って、前記ブレーキペダル１４の操作力Ｆはアシストされて前記ブレーキシリンダアッセンブリ７に伝達され、前記ドラム２に更に強いブレーキがかかることになる。
【００１０】
図７は前記シリンダアッセンブリ１０に於て、前記ピストンロッド１１の押力Ｆｃと前記シリンダアッセンブリ１０のボトム側吐出圧力Ｐｃとの関係が理論上の特性を示すグラフである。
【００１１】
然しながら、実際のシリンダアッセンブリ１０が発生するボトム側吐出圧力Ｐｃの特性には図８に示す如く、大きなヒステリシスが発生する。
【００１２】
即ち、このヒステリシスは運転者のブレーキ操作力Ｆによるピストンロッド１１の押力Ｆｃに対する前記吐出圧力Ｐｃが常に一定ではなく、例えば、図に示したピストンロッド押力Ｆｃが力ｆｒ一定である場合に於て、ボトム側吐出圧力Ｐｃはブレーキ踏み込み時に圧力Ｐｆｕとなり、ブレーキ戻し時に圧力Ｐｆｄとなり、該圧力ＰｆｕとＰｆｄとに比較的大きな差圧Ｐｆが発生する。
【００１３】
一方、ボトム側吐出圧力Ｐｃが圧力Ｐｆｕ一定である時、ブレーキペダル踏み込み時のピストンロッド押力Ｆｃは力ｆｒであり、ブレーキペダル戻し時のピストンロッド押力Ｆｃは力ｆｅである。即ち、ボトム側吐出圧力Ｐｃが圧力Ｐｆｕである時の理論上のピストンロッド押力Ｆｃを力ｆとして、該力ｆと前記力ｆｒとの差はＲｒであり、該力ｆと前記力ｆｅとの差はＲｅであり、該差Ｒｒ及びＲｅは比較的大きい値となる。
【００１４】
図９は前記シリンダアッセンブリ１０のピストンロッド押力Ｆｃとボトム側吐出圧力Ｐｃの実測値を示すグラフである。図に於て、例えば、前記ブレーキペダル１４を踏んだ時のピストン押力５０ｋｇｆ時に於て前記吐出圧力Ｐｃは約２０ｋｇｆ／ｃｍ２となり、前記ブレーキペダル１４を戻す時のピストン押力５０ｋｇｆ時に於て前記吐出圧力Ｐｃは約２５ｋｇｆ／ｃｍ２となり、同じ押力５０ｋｇｆに於て５ｋｇｆ／ｃｍ２の差が発生する。
【００１５】
これは運転者が吊り荷の重さに応じた適当と思われる制動感とその意識から操作する操作力に対し、実際は運転者がブレーキペダルを「踏んでいたか」、「戻していたか」によりヒステリシスの影響を受け、異なる制動力となることを示している。
【００１６】
そして、このことは、例えば、ブレーキペダルを軽く踏んだ時に、その操作感に比較して制動力が不足し、吊り荷を落とす危険があることを示している。
【００１７】
又、前記ヒステリシスは吊り荷を高所よりゆっくりと降下させようとする時に、操作力を緩めてもなかなか制動力が低下（吐出圧力Ｐｃが低下）せず不要な遊びが多くなることを示し、それによって操作感が鈍り、運転者に多大な疲労を強いることとなり、ついには、注意力が散漫となり事故が生じる虞がある。
【００１８】
更に、前記ヒステリシスの発生原因について考察すると、該ヒステリシスは、前記シリンダアッセンブリ１０に於て、図１０に示す如く、前記ピストン１９と該シリンダアッセンブリ１０のシリンダ２０との摺動部及び前記ピストンロッド９と該シリンダ２０との摺動部に発生する摩擦抵抗が主な要因であると考えられる。
【００１９】
即ち、前記ピストン１９及び前記ピストンロッド９と前記シリンダ２０との間には円滑な摺動が行われるように夫々隙間Ｓｐ、Ｓｒが設けられているが、該ピストン１９及び該ピストンロッド９の下面と該シリンダ２０の内面下部が互いに接触し、且つ、前記ピストンロッド９の押力Ｆｃ作用点が前記ピストン１９及びピストンロッド９の中心点に対して偏心し、バランスを取る方向に片寄りが生じることにより、図に示す山形状の面圧分布Ｍｐ、Ｍｒを持つ摩擦抵抗が発生し、該摩擦抵抗が前記ヒステリシスを発生させると考えられる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例の建設機械のウインチブレーキ装置は、ブレーキを作動させるためのシリンダアッセンブリに於て、ピストンと該シリンダアッセンブリのシリンダの摺動部及びピストンロッドと該シリンダの摺動部とが摺動する時、摩擦抵抗が発生し、該摩擦抵抗によって前記シリンダアッセンブリの出力にヒステリシスが発生する。
【００２１】
これは運転者が操作する一定の操作力に対し、異なる制動力が発生することを示しており、このことは、ブレーキペダルを軽く踏んだ時に、その操作感に比較して制動力が不足し、吊り荷を落とす危険があり、又、吊り荷を高所よりゆっくりと降下させようとする時に、操作力を緩めてもなかなか制動力が低下せず、運転者に多大な疲労を強いることとなり、これによって注意力が散漫となり事故を生じる虞があった。
【００２２】
そこで、建設機械のウインチブレーキ装置に於て、ブレーキの操作感及び制動感の向上を図り、吊り荷落下防止等のブレーキの安全性向上を図るために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、ウインチを制動するためのブレーキを備え、該ブレーキをシリンダアッセンブリによって作動させるように構成されて成る建設機械のウインチブレーキ装置に於て、前記シリンダアッセンブリのシリンダ内を摺動するピストンの摺動部に全周に及んで環状凹形状の油室を形成し、該油室に圧送される圧油により前記ピストンを前記シリンダから浮かせるように構成した建設機械のウインチブレーキ装置、
及び、ウインチを制動するためのブレーキを備え、該ブレーキをシリンダアッセンブリによって作動させるように構成されて成る建設機械のウインチブレーキ装置に於て、前記シリンダアッセンブリのピストンロッドを摺動させるシリンダの摺動部に全周に及んで環状凹形状の油室を形成し、該油室に圧送される圧油により前記ピストンロッドを前記シリンダから浮かせるように構成した建設機械のウインチブレーキ装置、
及び、ウインチを制動するためのブレーキを備え、該ブレーキをシリンダアッセンブリによって作動させるように構成されて成る建設機械のウインチブレーキ装置に於て、前記シリンダアッセンブリのシリンダ内を摺動するピストンの摺動部に全周に及んで環状凹形状の油室を形成し、且つ、前記シリンダアッセンブリのピストンロッドを摺動させるシリンダの摺動部に全周に及んで環状凹形状の油室を形成し、前記各油室に圧送される圧油により前記ピストン及び前記ピストンロッドを夫々前記ブレーキシリンダから浮かせるように構成した建設機械のウインチブレーキ装置、
並びに、上記油室に供給される圧油は上記ブレーキ操作を補助するために上記シリンダアッセンブリに供給されるアシスト圧油である建設機械のウインチブレーキ装置を提供するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図４に従って詳述する。図１に於て、２１はシリンダアッセンブリであり、該シリンダアッセンブリ２１は従来例の建設機械のウインチブレーキ装置（図５に於て１）に配設されるシリンダアッセンブリ（図５に於て１０）に代えて設けられるものであり、該シリンダアッセンブリ２１のシリンダ２２と該シリンダ２２内を摺動するピストン２３との摩擦抵抗を減少するため、該ピストン２３の前記シリンダ２２との摺動部に全周に及んで環状凹形状の油室２４を形成し、該油室２４に圧送される圧油により前記ピストン２３を前記シリンダ２２から浮かせるように構成してある。
【００２５】
又、前記シリンダアッセンブリ２１のシリンダ２２と該シリンダ２２の一側部を摺動するピストンロッド２５との摩擦抵抗を減少するため該シリンダ２２の該ピストンロッド２５との摺動部に全周に及んで環状凹形状の油室２６を形成し、該油室２６に圧送される圧油により前記ピストンロッド２５を前記シリンダ２２から浮かせるように構成してある。
【００２６】
そして、前記油室２４，２６に圧送される圧油はブレーキ操作を補助するために前記シリンダアッセンブリ２１のピストンロッド２５側にアシスト圧力Ｐａとして供給される圧油であり、該圧油は連通路２２ａを通って前記油室２４，２６に圧送される。
【００２７】
而して、ブレーキ操作によりアシスト状態となった時、図２（ａ）に示す如く、前記ピストン２３の前記シリンダ２２との摺動部に形成された前記油室２４にアシスト圧力Ｐａにて圧油が供給されると、該圧油は該油室２４の全周に及んで充填され、該圧力Ｐａにて前記ピストン２３を浮かせることにより、該ピストン２３の前記シリンダ２２内での摺動時における面圧分布Ｍｐ′は小さな山形状になり、該面圧分布Ｍｐ′は従来例（面圧分布Ｍｐ）に比較して低い値を示し、従って、摩擦抵抗が減少する。
【００２８】
同様に、ブレーキ操作によりアシスト状態となった時、図２（ｂ）に示す如く、前記シリンダ２２の前記ピストンロッド２５との摺動部に形成された前記油室２６にアシスト圧力Ｐａにて圧油が供給されると、該圧油は該油室２６の全周に及んで充填され、該圧力Ｐａにて前記ピストンロッド２５を浮かせることにより、該ピストンロッド２５の前記シリンダ２２内での摺動時に於ける面圧分布Ｍｒ′は小さな山形状になり、該面圧分布Ｍｒ′は従来例（面圧分布Ｍｒ）に比較して低い値を示し、従って、摩擦抵抗が減少する。
【００２９】
図３は、前記シリンダアッセンブリ２１のピストンロッド押力Ｆｃとボトム側吐出圧力Ｐｃの関係を示し、ピストンロッド押力Ｆｃが力ｆｒ′一定である場合に於て、前記シリンダアッセンブリ２１のボトム側吐出圧力Ｐｃはブレーキ踏み込み時に圧力Ｐｆｕ′となり、戻し時に圧力Ｐｆｄ′となり、該圧力Ｐｆｕ′とＰｆｄ′に於て差圧Ｐｆ′があることを示している。然しながら、該差圧Ｐｆ′は従来例の差圧（図８に於てＰｆ）に比較して小さい値である。
【００３０】
一方、前記シリンダアッセンブリ２１のボトム側吐出圧力Ｐｃが圧力Ｐｆｕ′一定である時、ブレーキペダル踏み込み時のピストンロッド押力Ｆｃは力ｆｒ′であり、戻し時のピストンロッド押力Ｆｃは力ｆｅ′である。即ち、ボトム側吐出圧力Ｐｃが圧力Ｐｆｕ′である時の理論上のピストンロッド押力Ｆｃを力ｆ′として、該力ｆ′と前記力ｆｒ′との差はＲｒ′であり、該力ｆ′と前記力ｆｅ′との差はＲｅ′であり、該差Ｒｒ′及びＲｅ′は従来例の差（図８に於てＲｒ及びＲｅ）に比較して小さい値である。
【００３１】
図４は前記シリンダアッセンブリ２１のピストンロッド押力Ｆｃとボトム側吐出圧力Ｐｃの実測値を示すグラフである。図に於て、例えば、ブレーキペダルを踏んだ時のピストン押力５０ｋｇｆ時に於て前記吐出圧力Ｐｃは約２０ｋｇｆ／ｃｍ２となり、前記ブレーキペダルを戻す時のピストン押力５０ｋｇｆ時に於て前記吐出圧力Ｐｃは約２３ｋｇｆ／ｃｍ２となり、同じ押力５０ｋｇｆに於て３ｋｇｆ／ｃｍ２の差が発生する。然しながら、該数値は従来例（５ｋｇｆ／ｃｍ２）に比較して小さい値である。
【００３２】
斯くして、前記シリンダアッセンブリ２１はブレーキ操作によりアシスト状態となった時、前記各油室２４，２６に圧送される圧油により前記ピストン２３及び前記ピストンロッド２５を夫々前記シリンダ２２から浮かせることが可能となり、これによって、前記シリンダアッセンブリ２１の摩擦抵抗、及び、圧力のヒステリシスを減少させ、ブレーキの操作感及び制動感の向上を図り、吊り荷落下防止等のためのブレーキの安全性向上を図ることができる。
【００３３】
尚、本発明は油圧を発生させる前記シリンダアッセンブリ２１を用いて説明したが、該シリンダアッセンブリ２１に代えて、水圧又は空気圧を発生させるシリンダを用いた場合に於ても同様な効果が期待できる。
【００３４】
又、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は上記一実施の形態に詳述したように、請求項１記載の発明は建設機械のウインチブレーキ装置に於て、シリンダアッセンブリのシリンダ内を摺動するピストンの摺動部に全周に及んで環状凹形状の油室を形成し、該油室に圧送される圧油により前記ピストンを前記シリンダから浮かせるように構成したから、前記油室によって前記シリンダアッセンブリの摩擦抵抗及び出力のヒステリシスを減少させ、ブレーキの操作感及び制動感の向上を図り、吊り荷落下防止等のためのブレーキの安全性向上を図ることができる。
【００３６】
又、請求項２記載の発明は建設機械のウインチブレーキ装置に於て、シリンダアッセンブリのピストンロッドを摺動させるシリンダの摺動部に全周に及んで環状凹形状の油室を形成し、該油室に圧送される圧油により前記ピストンロッドを前記シリンダから浮かせるように構成したから、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
更に、請求項３記載の発明は建設機械のウインチブレーキ装置に於て、シリンダアッセンブリのシリンダ内を摺動するピストンの摺動部に全周に及んで環状凹形状の油室を形成し、且つ、前記シリンダアッセンブリのピストンロッドを摺動させるシリンダの摺動部に全周に及んで環状凹形状の油室を形成し、前記各油室に圧送される圧油により前記ピストン及び前記ピストンロッドを夫々前記ブレーキシリンダから浮かせるように構成したから、前記２つの油室によって前記シリンダアッセンブリの摩擦抵抗及び出力のヒステリシスを減少させ、請求項１又は２記載の発明の効果を更に高めることができる。
【００３８】
更に、請求項４記載の発明は上記油室に供給される圧油が上記ブレーキ操作を補助するために上記シリンダアッセンブリに供給されるアシスト圧油であるから、ブレーキのアシストに対応させて請求項１，２又は３記載の発明の効果を得ることができる等、正に著大なる効果を奏する発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示し、シリンダアッセンブリの縦断面図。
【図２】（ａ）図１に示すピストンのシリンダとの摺動部と面圧分布の説明図。
（ｂ）図１に示すピストンロッドのシリンダとの摺動部と面圧分布の説明図。
【図３】図１のシリンダアッセンブリのピストンロッドの押力Ｆｃとボトム側吐出圧力Ｐｃとの関係を示すグラフ。
【図４】図１のシリンダアッセンブリのピストンロッドの押力Ｆｃとボトム側吐出圧力Ｐｃとの関係の実測値を示すグラフ。
【図５】従来例を示し、建設機械のウインチブレーキ装置。
【図６】従来例を示し、シリンダアッセンブリの縦断面図。
【図７】シリンダアッセンブリのピストンロッドの押力Ｆｃとボトム側吐出圧力Ｐｃとの関係の理論値を示すグラフ。
【図８】図６のシリンダアッセンブリのピストンロッドの押力Ｆｃとボトム側吐出圧力Ｐｃとの関係を示すグラフ。
【図９】図６のシリンダアッセンブリのピストンロッドの押力Ｆｃとボトム側吐出圧力Ｐｃとの関係の実測値を示すグラフ。
【図１０】（ａ）図６に示すピストンのシリンダとの摺動部と面圧分布の説明図。
（ｂ）図６に示すピストンロッドのシリンダとの摺動部と面圧分布の説明図。
【符号の説明】
４          ブレーキ
２１          シリンダアッセンブリ
２２          シリンダ
２３          ピストン
２４，２６    油室
２５          ピストンロッド
【図１】
0003605046.tif 000002
【図２】
0003605046.tif 000003
【図３】
0003605046.tif 000004
【図４】
0003605046.tif 000005
【図５】
0003605046.tif 000006
【図６】
0003605046.tif 000007
【図７】
0003605046.tif 000008
【図８】
0003605046.tif 000009
【図９】
0003605046.tif 000010
【図１０】
0003605046.tif 000011