(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキペダルと
ブレーキ制御用ピストンを備えた動油圧制御のブレーキ装置と
前記ブレーキ制御用ピストンの動きを制御するために、前記ブレーキペダルのストロークが入力軸により入力されて前記ブレーキペダルのストロークに連動して前記ブレーキ装置に供給される油を制御する手段と
前記ブレーキ制御用ピストンの動きを前記ブレーキペダルのストロークにフィードバックをかけるフィードバック手段と、
前記ブレーキ制御用ピストンの動きに応じてブレーキペダルへのフィードバック量を変化させるフィードバック量変化手段とを備え、
前記フィードバック量変化手段は、前記ブレーキペダルの踏み込みによる前記ブレーキ装置に供給される油を制御する手段の入力軸の移動量と前記フィードバック手段によってフィードバックされる前記制御用ピストンの移動量とがたし合わされて前記ブレーキペダルの移動量に反映されるように構成されて成る建設機械に於けるブレーキ制御装置において、
上記ブレーキ装置に供給される油を制御する手段は、ブレーキを制御する油が給排されるピストンヘッド側油室と、該ピストンヘッド側油室に油を給排する
、ペダル反力を生起するバネ付きの逆比例減圧弁と、該逆比例減圧弁の入力軸と該入力軸と前記ブレーキペダルとを連結するリンクとからなることを特徴とする建設機械に於けるブレーキ制御装置。
【請求項２】
上記フィードバック手段は、上記ブレーキ制御用ピストンの動きによって油が給排されるピストンロッド側油室と、該ピストンロッド側油室から給排される油によって移動するピストンを有した単動シリンダと、該単動シリンダのピストンとブレーキペダルとを連結するリンクとからなる請求項１記載の建設機械に於けるブレーキ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建設機械に於けるブレーキ制御装置に関するものであり、特に、動圧制御のブレーキ装置に於いてブレーキの効き始めを容易に体感できるようにした建設機械に於けるブレーキ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、建設機械の大型化に伴いブレーキ装置に要求される能力が高くなり、ブレーキ装置を作動させるのに必要な力が増大して、これらを人力で直接制御することは困難になった。例えば、ブレーキペダルの踏力を機械式のリンクにてブレーキに伝える構成は知られているが踏力とストロークが限られるため、大きなブレーキ力を発生させることができない。また、油圧を使った踏力を増幅する増幅装置も知られているが、増幅比を上げると摺動抵抗等の影響が大きくなって特性が悪化するため増幅比を上げるのには限界がある。更に、上述のブレーキは、オペレータの足からブレーキが設置されている位置まで、踏力を機械式に伝える方式であり、リンクやトルクチューブを用いて力を伝達するために、それらを配置するための空間的制約があって、配置の自由度が制限されるという不具合があった。
【０００３】
小さな力で大きな出力を発生させるためには、動油圧を使用するのが一般的である。例えば、前述の空間的制約を解消するために、踏力をマスターシリンダで油圧に変換し、この油圧を動油圧に変換することにより増力してブレーキ制御する構成が知られているが、構造が複雑になって制御特性が良好ではなく、コストが高いという欠点があった。また、動油圧を使用すると位置フィードバックがないため、ブレーキの効き始め（ブレーキが接触して摩擦力が発生し始める点）を体感することができず、これがブレーキの微操作を困難にしている。例えば、ペダルで減圧弁を操作し、動油圧でブレーキを制御する構成が知られているが、動油圧を使用すると位置のフィードバックができず、ブレーキの効き始めを体感することができないために制御が難しいという問題点がある。特に、クレーンでは、フックのみをブレーキ制御で下降させるときに、僅かにブレーキを効かせる操作が必要となるが、オペレータはブレーキの効き始めが分からないためこの操作が困難であった。
【特許文献１】特開２００３−１１２８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、建設機械に於ける動圧制御のブレーキ装置であっても、ブレーキの効き始めを体感することができるようにし、軽負荷でもブレーキを使用して、容易に荷を下降できるようにす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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、請求項１記載の発明は、ブレーキペダルとブレーキ制御用ピストンを備えた動油圧制御のブレーキ装置と前記ブレーキ制御用ピストンの動きを制御するために、前記ブレーキペダルのストロークが入力軸により入力されて前記ブレーキペダルのストロークに連動して前記ブレーキ装置に供給される油を制御する手段と
前記ブレーキ制御用ピストンの動きを前記ブレーキペダルのストロークにフィードバックをかけるフィードバック手段と、
前記ブレーキ制御用ピストンの動きに応じてブレーキペダルへのフィードバック量を変化させるフィードバック量変化手段とを備え、
前記フィードバック量変化手段は、前記ブレーキペダルの踏み込みによる前記ブレーキ装置に供給される油を制御する手段の入力軸の移動量と前記フィードバック手段によってフィードバックされる前記制御用ピストンの移動量とがたし合わされて前記ブレーキペダルの移動量に反映されるように構成されて成る建設機械に於けるブレーキ制御装置において、
上記ブレーキ装置に供給される油を制御する手段は、ブレーキを制御する油が給排されるピストンヘッド側油室と、該ピストンヘッド側油室に油を給排する
、ペダル反力を生起するバネ付きの逆比例減圧弁と、該逆比例減圧弁の入力軸と該入力軸と前記ブレーキペダルとを連結するリンクとからなる建設機械に於けるブレーキ制御装置、
及び、請求項２記載の発明は、
上記フィードバック手段は、上記ブレーキ制御用ピストンの動きによって油が給排されるピストンロッド側油室と、該ピストンロッド側油室から給排される油によって移動するピストンを有した単動シリンダと、該単動シリンダのピストンとブレーキペダルとを連結するリンクとからなる請求項１記載の建設機械に於けるブレーキ制御装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明は、ブレーキ制御用ピストンを備えた動油圧制御のブレーキ装置と前記ブレーキ制御用ピストンの動きを制御するために、前記ブレーキペダルのストロークが入力軸により入力されて前記ブレーキペダルのストロークに連動して前記ブレーキ装置に供給される油を制御する手段と前記ブレーキ制御用ピストンの動きを前記ブレーキペダルのストロークにフィードバックをかけるフィードバック手段と前記ブレーキ制御用ピストンの動きに応じてブレーキペダルへのフィードバック量を変化させるフィードバック量変化手段とを備え、前記フィードバック量変化手段は、前記ブレーキペダルの踏み込みによる前記ブレーキ装置に供給される油を制御する手段の入力軸の移動量と前記フィードバック手段によってフィードバックされる前記制御用ピストンの移動量とがたし合わされて前記ブレーキペダルの移動量に反映されるように構成したものであるところ、
ブレーキペダルの踏み込みに連動してブレーキ制御側のピストンが動いたときに、ブレーキペダルのストロークにフィードバックをかけ、ブレーキの効き始めたときにブレーキペダルへのフィードバック量を変化させるようにしたから、この変化によりオペレータはブレーキの効き始めを体感することができる。
例えば、クレーン作業に於いてフックのみを下降するときにおいても、ブレーキの効き始めを足で体感することができ、この時点を基準にブレーキペダルの踏み加減を調節することにより、軽負荷であってもブレーキ制御によって容易に荷を下降させることが可能である。
【０００７】
この発明は、上記ブレーキ装置に供給される油を制御する手段は、ブレーキを制御する油が給排されるピストンヘッド側油室と、該ピストンヘッド側油室に油を給排する、ペダル反力を生起するバネ付きの逆比例減圧弁と、該逆比例減圧弁の入力軸と該入力軸と前記ブレーキペダルとを連結するリンクとからなるので、上記の効果に加えて、ブレーキペダルの踏み込みに連動して確実にブレーキ制御用ピストンを動かしてブレーキをかけることができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、上記フィードバック手段は、上記ブレーキ制御用ピストンの動きによって油が給排されるピストンロッド側油室と、該ピストンロッド側油室から給排される油によって移動するピストンを有した単動シリンダと、該単動シリンダのピストンとブレーキペダルとを連結するリンクとからなるので、前記の効果に加えて、リンクやプッシュプルケーブルで構成したものに比べて、正確なブレーキ制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、ブレーキペダルとブレーキ制御用ピストンを備えた動油圧制御のブレーキ装置と前記ブレーキ制御用ピストンの動きを制御するために、前記ブレーキペダルのストロークが入力軸により入力されて前記ブレーキペダルのストロ
ークに連動して前記ブレーキ装置に供給される油を制御する手段と前記ブレーキ制御用ピストンの動きを前記ブレーキペダルのストロークにフィードバックをかけるフィードバック手段と前記ブレーキ制御用ピストンの動きに応じてブレーキペダルへのフィードバック量を変化させるフィードバック量変化手段とを備え、前記フィードバック量変化手段は、前記ブレーキペダルの踏み込みによる前記ブレーキ装置に供給される油を制御する手段の入力軸の移動量と前記フィードバック手段によってフィードバックされる前記制御用ピストンの移動量とがたし合わされて前記ブレーキペダルの移動量に反映されるように構成して、建設機械の動油圧制御のブレーキ装置においても、ブレーキの効き始めを体感することができるようにし、軽負荷でもブレーキを稼動して容易に荷を降下させることを実現した。
【実施例１】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施例につき図面に従って詳述する。図１は湿式多板のブレーキ装置１０を備えた一例を示し、回転自在に枢着されているウインチドラム軸１１と、本体に固定されてブレーキ反力を受けるケーシング１２とには夫々制動のための摩擦板１３，１３…が交互に重なり合うように取付けられている。前記ケーシング１２の内部には、前記摩擦板１３，１３…を押圧するピストン１４と、該ピストン１４を摩擦板１３側へ押圧して付勢するバネ１５とが内蔵されている。
【００１１】
該ピストン１４のピストンヘッド１４ａ側は膨拡されており、ケーシング１２とピストンヘッド１４ａとの間に、ブレーキを制御する油が給排されるピストンヘッド側油室１６が設けられている。一方、ピストンロッド１４ｂ側は縮径されており、これに対応してケーシング１２も縮径されて、ケーシング１２とピストンロッド１４ｂとの間にピストンロッド側油室１７が設けられている。尚、符号１８は、油漏れを防止するためのシールである。
【００１２】
符号２０は前記ピストンヘッド側油室１６に油を給排する逆比例減圧弁であり、該逆比例減圧弁２０と前記ピストンヘッド側油室１６は油路２１にて接続されている。該逆比例減圧弁２０はバネを備え、ペダルに反力を生じせしめる。該逆比例減圧弁２０は、入力軸２２に外力が作用していないときには油圧源２３からの油を全圧のまま油路２１へ流入し、入力軸２２に外力が作用したときにその外力の大きさに応じて油圧源２３からの油を減圧して油路２１へ流すように形成されている。
【００１３】
また、符号２５は前記ピストンロッド側油室１７から給排される油によって移動するピストン２４を有した単動シリンダであり、該単動シリンダ２５の油室２６と前記ピストンロッド側の油室１７とは油路２７にて接続されている。従って、前記ピストン１４が図中右方向へ動いて、ピストンロッド側油室１７が狭くなると、該ピストンロッド側油室１７内の油が油路２７を経て単動シリンダ２５の油室２６に流入し、該単動シリンダ２５のピストン２４が外側へ押し出される。これに対して、単動シリンダ２５のピストン２４が図中左方向へ押されると、単動シリンダ２５の油室２６内の油が油路２７を経て前記ピストンロッド側油室１７に流入する。
【００１４】
更に、前記逆比例減圧弁２０の入力軸２２にリンク２８の一端２８ａを回動可能に枢着し、前記単動シリンダ２５のピストン２４にリンク２８の他端２８ｂを回転可能に枢着する。また、符号３０はブレーキペダルであり、該ブレーキペダル３０の基端３０ａが機体フロアに枢着されて、該ブレーキペダル３０が回動可能に形成される。そして、該ブレーキペダル３０の中間部３０ｃと前記リンク２８の中間部２８ｃとをリンク２９にて回動自在に接続する。
【００１５】
尚、リンク２８はその一端２８ａから中間部２８ｃまでの長さと、他端２８ｂから中間部２８ｃまでの長さが等しく、本実施例ではリンク比が１：１に形成されている。また、
ブレーキペダル３０もその基端３０ａから中間部３０ｃまでの長さと、先端３０ｂから中間部３０ｃまでの長さが等しく、本実施例ではリンク比が１：１に形成されている。そして、ピストンロッド側油室１７に於けるピストンロッド１４ｂのピストン径と、単動シリンダ２５の油室２６に於けるピストン２４の径とは同一径であり、本実施例では双方のピストン径比が１：１に形成されている。
【００１６】
本実施例では、ブレーキペダル３０のストロークにフィードバックをかける手段として、ピストンロッド側油室１７と単動シリンダ２５の油室２６とを油路２７で接続し、単動シリンダのピストン２４とブレーキペダル３０とをリンク２８，２９にて接続してあるが、特にこれに限定すべきではなく、ブレーキペダル３０に連動する制御用のピストン１４の動きを、リンク或いはプッシュプルケーブル等で伝達してフィードバックしてもよい。また、制御用のピストン１４の動きをサーボモータや油圧サーボ機構でフィードバックさせることも可能である。
【００１７】
次に、本発明の作用を説明する。図２はブレーキペダル３０を踏んでいない状態を示し、前記逆比例減圧弁２０の入力軸２２には外力が作用していないため、該入力軸２２はストッパに当接するまで突出しており、逆比例減圧弁２０の２次圧（油路２１の圧力）は１次圧（油圧源の圧力）ｐと等しくなっている。この２次圧がピストンヘッド側油室１６に作用してピストン１４をピストンロッド１４ｂ側へ押圧し、この押圧力がバネ１５に打ち勝って、該ピストン１４は図中右方向へストロークエンドまで移動する。然るときは、前記ピストンロッド側油室１７内の油が油路２７に押し出されて、単動シリンダ２５の油室２６に流入し、単動シリンダ２５のピストン２４が外側へ最大量押し出された状態となる。
【００１８】
図３はブレーキペダル３０を踏み込んだ瞬間の状態を示し、ブレーキペダル３０は基端３０ａを中心に回動し、中間部３０ｃに連結されたリンク２９を図中左方へ押圧する。然るとき、このリンク２９が前記リンク２８の中間部２８ｃを押圧するので、前記リンク２８が他端２８ｂを中心に反時計回りに回動し、前記リンク２８の先端２８ａが前記逆比例減圧弁２０の入力軸２２をｘ１だけ押し込む。このため、逆比例減圧弁２０の２次圧がΔｐ１低下してｐ−Δｐ１となる。
【００１９】
図４に示すように、逆比例減圧弁２０の２次圧低下により、ピストン１４がバネ１５によって押し戻されてｙ１だけ移動する。前述したように、リンク２８のリンク比が１：１、ブレーキペダル３０のリンク比が１：１、ピストンロッド側油室１７に於けるピストンロッド１４ｂと単動シリンダ２５の油室２６に於けるピストン２４とのピストン径比が１：１であるから、このとき、ブレーキペダル３０の先端３０ｂの移動量はｘ１＋ｙ１となる。
【００２０】
図５に示すように、ブレーキペダル３０を更に踏み込んでブレーキが効き始める状態では、前記リンク２９を介してリンク２８が押されるため、前記逆比例減圧弁２０の入力軸２２がｘ２だけ押し込まれる。このため、逆比例減圧弁２０の２次圧がΔｐ２低下してｐ−Δｐ２となり、前記ピストン１４がバネ１５によって更に押し戻されてｙ２だけ移動する。従って、ピストンヘッド１４ａにより前記摩擦板１３，１３…が図中左側へ押され、摩擦板１３，１３…が相互に接触してブレーキが効き始める。このとき、ブレーキペダル３０の先端３０ｂの移動量はｘ２＋ｙ２となる。
【００２１】
図６はブレーキペダル３０に位置のフィードバックを行い、ブレーキの効き始めを体感できるようにブレーキ制御している状態を示し、図５に示した状態から更にブレーキペダル３０を踏み込むことにより、前記入力軸２２がｘ３だけ押し込まれて、逆比例減圧弁２０の２次圧がｐ−Δｐ３となるが、既に摩擦板１３，１３…は接触しているのでピストン
１４の移動量は無視できる。従って、ブレーキペダル３０の先端３０ｂの移動量はｘ３＋ｙ２となる。
【００２２】
図７は、ブレーキペダル３０の踏力の変化と、ペダルストロークの変化と、ブレーキ力の変化との関係を示したグラフであり、（ａ）は入力軸２２の移動量、（ｂ）はピストン１４の移動量、（ｃ）はブレーキペダル先端３０ｂの移動量、（ｄ）はブレーキ力を表している。図４にて説明した時点ではブレーキ力が発生する以前であり、この時点では入力軸の移動量ｘがｘ１、ピストン１４の移動量ｙがｙ１で、この移動量がブレーキペダル先端３０ｂの移動量に反映されるため（ｘ１＋ｙ１）、踏力の割にペダルストロークが大きくて体感するバネ定数は低い。
【００２３】
図５乃至図６にて説明したブレーキが効き始める時点では、ピストン１４の移動がほとんど無くなるため、ブレーキダル先端３０ｂの移動量の変化は入力軸２２の移動量の変化と等しくなり、体感上のバネ定数が急激に高くなる。この変化により、オペレータはブレーキの効き始めを足で感じることができるようになる。例えば、クレーン作業に於いてフックのみを下降するときに、ブレーキの効き始めを足で体感でき、この時点を基準にブレーキペダル３０の踏み加減を調節することにより、軽負荷であってもブレーキ制御にて容易に荷を下降させることができる。
【００２４】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】湿式多板のブレーキ装置を備えたブレーキ制御装置の構成を示す回路図。
【図２】ブレーキ制御装置の制御過程を示す解説図。
【図３】ブレーキ制御装置の制御過程を示す解説図。
【図４】ブレーキ制御装置の制御過程を示す解説図。
【図５】ブレーキ制御装置の制御過程を示す解説図。
【図６】ブレーキ制御装置の制御過程を示す解説図。
【図７】ブレーキペダルの踏力とペダルストロークとブレーキ力の関係を示したグラフ。
【符号の説明】
【００２６】
１０          ブレーキ
１３          摩擦板
１４          ピストン
１４ａ        ピストンロッド
１５          ピストンバネ
１６          ピストンヘッド側油室
１７          ピストンロッド側油室
２０          逆比例減圧弁
２１          油路
２２          入力軸
２４          ピストン（単動シリンダ用）
２５          単動シリンダ
２６          油室
２７          油路
２８          リンク
２９          リンク
３０          ブレーキペダル
３０ａ        ブレーキペダル基端
３０ｂ        ブレーキペダル先端
３０ｃ        ブレーキペダル中間部
【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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【図７】
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