(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウィンチドラムと、このウィンチドラムの回転駆動源としての油圧モータと、この油圧モータを駆動するモータ駆動回路と、このモータ駆動回路に上記油圧モータの回転方向と速度の指令を出す指令手段と、上記ウィンチドラムに設けられた制動装置とを具備し、この制動装置は、制動解除時に上記油圧モータと連動して回転する回転摩擦板と回転不能な固定摩擦板が冷却油内で圧接・離間することにより、上記油圧モータの回転力をウィンチドラムに伝える動力運転モードと、ウィンチドラムの自由回転を許容するフリーフォールモードとに切換え可能な湿式ディスクブレーキとして構成され、かつ、この制動装置がフリーフォールモードであって上記各摩擦板が圧接解除・離間状態であることを検出してフリーフォールモード信号を出力するフリーフォールモード検出手段が設けられるとともに、上記モータ駆動回路が、上記フリーフォールモード信号に基づいて上記油圧モータを巻上方向に回転させるように構成されたことを特徴とする油圧ウィンチ。
【請求項２】
請求項１記載の油圧ウィンチにおいて、モータ駆動回路は、、指令手段からのモータ回転指令信号に基づいて油圧モータを巻上側または巻下側に回転させる通常駆動部と、フリーフォールモード検出手段からのフリーフォールモード信号に基づいて油圧モータを巻上側に回転させる強制駆動部とから成ることを特徴とする油圧ウィンチ。
【請求項３】
請求項２記載の油圧ウィンチにおいて、油圧モータを駆動する駆動部を通常駆動部と強制駆動部のうちから選択する選択弁が設けられ、フリーフォールモード検出手段からのフリーフォールモード信号によってこの選択弁が強制駆動部を選択するように構成されたことを特徴とする油圧ウィンチ。
【請求項４】
通常駆動部と強制駆動部が別々の油圧源によって油圧モータを駆動するように構成されたことを特徴とする請求項２または３記載の油圧ウィンチ。
【請求項５】
通常駆動部と強制駆動部が共通の油圧源によって油圧モータを駆動するように構成されたことを特徴とする請求項２または３記載の油圧ウィンチ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の油圧ウィンチにおいて、油圧モータの回転を止めるパーキングブレーキと、このパーキングブレーキの作動を制御するパーキングブレーキ制御装置とを備え、このパーキングブレーキ制御装置は、指令手段からモータ回転指令信号が出されたとき、及びフリーフォールモード検出手段からフリーフォールモード信号が出されたときにパーキングブレーキを解除するように構成されたことを特徴とする油圧ウィンチ。
【請求項７】
請求項６記載の油圧ウィンチにおいて、パーキングブレーキは、油圧シリンダの伸縮作動によってブレーキオン状態とブレーキオフ状態との間で切換わるように構成され、パーキングブレーキ制御装置は、指令手段からのモータ回転指令信号を受けてブレーキオフ方向に切換わる第１パーキングブレーキ制御弁と、フリーフォールモード検出手段からのフリーフォールモード信号を受けてブレーキオフ方向に切換わる第２パーキングブレーキ制御弁と、この両パーキングブレーキ制御弁の出力圧のうち高圧側を選択して上記油圧シリンダにブレーキオフ方向の油圧として導く高圧選択弁とを具備することを特徴とする油圧ウィンチ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の油圧ウィンチにおいて、フリーフォールモード検出手段は、制動装置がフリーフォールモードであって各摩擦板が圧接解除・離間状態であることをセンサで検出し、コントローラによりこのセンサの信号をモータ駆動回路へのモータ巻上回転の指令信号に変換するように構成されたことを特徴とする油圧ウィンチ。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の油圧ウィンチにおいて、フリーフォールモード検出手段として、制動装置がフリーフォールモードであって各摩擦板が圧接解除・離間状態であることを検出して作動するスイッチが用いられ、このスイッチの作動信号をモータ駆動回路にモータ巻上回転の指令信号として直接入力させるように構成されたことを特徴とする油圧ウィンチ。
【請求項１０】
請求項１乃至７のいずれかに記載の油圧ウィンチにおいて、制動装置は、制動シリンダのストローク作動によって動力伝達モードとフリーフォールモードとに切換わるように構成され、上記制動シリンダの圧力を圧力検出管路によりフリーフォールモード信号として直接モータ駆動回路に入力するように構成されたことを特徴とする油圧ウィンチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧モータによってウィンチドラムを駆動する油圧ウィンチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クレーン作業やバケット作業等に使用される油圧ウィンチは、一般に、油圧モータによって負荷（たとえばクレーン作業の場合の吊りフックまたは吊荷）を巻上・巻下駆動する動力運転モードとは別にフリーフォールモードを備え、このフリーフォールモードで、負荷によってウィンチドラムを巻下方向に自由回転させて負荷を自由降下させるように構成されている（たとえば特開平９−２１６７９３号公報参照）。
【０００３】
このフリーフォールモードを備えた従来の油圧ウィンチの構成を図１１によって説明する。
【０００４】
図１１において、１はウィンチドラム、２はこのウィンチドラム１の回転駆動源としての油圧モータ（以下、単にモータという）で、このモータ２の出力軸２ａとウィンチドラム１との間に動力伝達を行う遊星歯車機構３が設けられている。
【０００５】
４はこの遊星歯車機構３のサンギヤ、５はプラネタリギヤ、６はウィンチドラム１の内周に設けられたリングギヤ、７はプラネタリギヤ５を支持するキャリア、８はキャリア軸で、このキャリア軸８に多板ディスク９が設けられ、この多板ディスク９と、同ディスク９を作動・作動解除するプレッシャープレート１０と、このプレッシャープレート１０を駆動する制動シリンダ１１と、加圧バネ１２とにより、ウィンチドラム１をモータ出力軸２ａに対して連結・分離し、かつ、同ドラム１のフリーフォール回転を制動するクラッチ兼用の制動装置１３が構成されている。
【０００６】
多板ディスク９は、キャリア軸８に対して一体回転可能で軸方向に移動可能に取付けられた回転摩擦板としての複数枚のインナプレート１４…と、この各インナプレート１４…に対して接離しうるように軸方向移動可能でかつ回転不能な状態でブレーキケース１５に取付けられた固定摩擦板としての複数枚のアウタプレート１６…とから成り、このインナ、アウタ両プレート１４，１６がブレーキケース１５の一方の側壁１５ａとプレッシャープレート１０との間で圧接してブレーキ（クラッチ）オン、離間してブレーキ（クラッチ）オフとなる。
【０００７】
加圧バネ１２は、ブレーキケース１５の他方の側壁１５ｂとプレッシャープレート１０との間に設けられ、プレッシャープレート１０にブレーキオン方向のバネ力を付与する。
【０００８】
制動シリンダ１１は、両ロッド型のピストン１１Ｐと、プレッシャープレート１０をブレーキオン方向（図の右方向）に加圧するポジティブ側油室１１ａと、同プレート１０をブレーキオフ方向（図の左方向）に加圧するネガティブ側油室１１ｂとを有し、ネガティブ側油室１１ｂに接続されたネガティブライン１７が直接、ブレーキ油圧源１８に接続されている。
【０００９】
一方、ポジティブ側油室１１ａに接続されたポジティブライン１９は、高圧選択弁（シャトル弁）２０を介して二つに分岐され、一方の分岐ラインが電磁式のモード切換弁２１を介して油圧源１８またはタンクＴに、他方の分岐ラインがブレーキ弁（減圧弁）２２を介して油圧源１８またはタンクＴにそれぞれ接続される。
【００１０】
モード切換弁２１は、図示しないモード切換スイッチの操作によって動力伝達位置（ブレーキ位置）ａとフリーフォール位置（ブレーキ解除位置）ｂとの間で切換わり作動し、ポジティブ側油室１１ａが、ブレーキ位置ａで油圧源１８に、フリーフォール位置ｂでタンクＴにそれぞれ接続される。
【００１１】
ブレーキ弁２２は、ペダル２３によって操作され、その操作量に応じた二次圧が高圧選択弁２０を介して制動シリンダ１１のポジティブ側油室１１ａに供給される。
【００１２】
この構成により、次のような作用が得られる。
【００１３】
▲１▼  モード切換弁２１がブレーキ位置ａにセットされた状態では、制動シリンダ１１の両側油室１１ａ，１１ｂが同圧となるため、同シリンダ１１そのものには推力は発生せず、加圧バネ１２のバネ力により制動シリンダ１１とともにプレッシャープレート１０が多板ディスク９側（ブレーキ作用方向）に押されてブレーキオンとなる。
【００１４】
この状態では、キャリア軸８が回転不能に固定されるため、ウィンチモータ２の回転力が遊星歯車機構３を介してウィンチドラム１に伝達され、図示しないリモコン弁の操作に応じてウィンチドラム１が巻上または巻下回転する（動力伝達モード）。
【００１５】
▲２▼  モード切換弁２１がフリーフォール位置ｂに切換えられると、制動シリンダ１１のポジティブ側油室１１ａがタンクＴに連通してネガティブ側油室１１ｂとの間に圧力差が生じ、この差圧による制動シリンダ１１の推力が加圧バネ１２のバネ力を超えることにより、同シリンダ１１が多板ディスク９と反対側（ブレーキ解除方向）に押されてブレーキオフとなる。
【００１６】
この状態では、キャリア軸８がフリーとなるため、ウィンチドラム１が負荷にによって巻下方向に自由回転しうる状態、すなわちフリーフォールが可能な状態となる（フリーフォールモード）。
【００１７】
そして、このときブレーキ弁２２が操作されることにより、その操作量に応じた二次圧によって多板ディスク９がオンとなり、ウィンチドラム１にブレーキ力が作用する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の油圧ウィンチによると、バケット作業のフリーフォール時に、バケットが掘削面に到達（着床）した後もウィンチドラム１が慣性回転を続けるため、その間、同ドラム１に巻かれたワイヤロープが余分に繰り出される過繰り出し現象が生じ、これによってドラム１での乱巻が発生するという問題があった。
【００１９】
なお、この過繰り出しは、オペレータがフリーフォール終期にブレーキ弁２２をペダル操作してブレーキ力を調整しながら加えることによって防止することは可能であるが、この微妙なペダル操作が面倒で、かつ不正確となっていた。
【００２０】
そこで、この点の対策として、特開平９−８６８８７号公報に示されているように、多板ディスク９のプレート間隔を調整し得る半制動機構を設け、このプレート間隔調整作用によりブレーキ力を調整し得るようにしたものが提案された。
【００２１】
しかし、このような半制動機構を制動装置１３に追加すると、装置構造が複雑化、大形化し、とくに制動装置１３をドラム１に内蔵させるタイプのウィンチには不適となる。
【００２２】
一方、制動装置１３において、多板ディスク９の摩擦熱によるブレーキ力低下（所謂フェード現象）を防止するために多板ディスク９に冷却油（潤滑油）を導入・循環させる湿式のブレーキ方式を採用したものが公知となっている。
【００２３】
この湿式ブレーキ方式によると、フリーフォール時に、多板ディスク９におけるインナ、アウタ両プレート１４，１６の圧接を解除した（あるいはさらに進んで両プレート間にクリアランスを確保した）場合でも、両プレート間に介在する冷却油の粘性抵抗によって両プレート１４，１６間に流体摩擦（ドラグトルク）が発生するため、これがブレーキ力として作用してロープ過繰り出しの防止に役立つと考えられる。
【００２４】
ここで、上記ドラグトルクは、流体中の両プレートの相対速度が大きいほど大きくなることが知られているが、従来装置では、このプレート間の相対速度が小さいためにドラグトルクの絶対値が小さく、しかも、多板ディスク９の回転速度が低下するとそれに伴ってドラグトルクも小さくなることから、ウィンチドラム１の慣性回転を有効に制動し、ロープの過繰り出しを防止するには不十分であり、オペレータのペダル操作による調整が必要であった。
【００２５】
そこで本発明は、湿式ディスクブレーキ方式を前提として、面倒なペダル操作を行う必要も、半制動機構のような余分な機構を付加する必要もなく、制動装置でのドラグトルクを有効利用してロープの過繰り出しを防止することができる油圧ウィンチを提供するものである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ウィンチドラムと、このウィンチドラムの回転駆動源としての油圧モータと、この油圧モータを駆動するモータ駆動回路と、このモータ駆動回路に上記油圧モータの回転方向と速度の指令を出す指令手段と、上記ウィンチドラムに設けられた制動装置とを具備し、この制動装置は、制動解除時に上記油圧モータと連動して回転する回転摩擦板と回転不能な固定摩擦板が冷却油内で圧接・離間することにより、上記油圧モータの回転力をウィンチドラムに伝える動力運転モードと、ウィンチドラムの自由回転を許容するフリーフォールモードとに切換え可能な湿式ディスクブレーキとして構成され、かつ、この制動装置がフリーフォールモードであって上記各摩擦板が圧接解除・離間状態であることを検出してフリーフォールモード信号を出力するフリーフォールモード検出手段が設けられるとともに、上記モータ駆動回路が、上記フリーフォールモード信号に基づいて上記油圧モータを巻上方向に回転させるように構成されたものである。
【００２７】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、モータ駆動回路は、指令手段からのモータ回転指令信号に基づいて油圧モータを巻上側または巻下側に回転させる通常駆動部と、フリーフォールモード検出手段からのフリーフォールモード信号に基づいて油圧モータを巻上側に回転させる強制駆動部とから成るものである。
【００２８】
請求項３の発明は、請求項２の構成において、油圧モータを駆動する駆動部を通常駆動部と強制駆動部のうちから選択する選択弁が設けられ、フリーフォールモード検出手段からのフリーフォールモード信号によってこの選択弁が強制駆動部を選択するように構成されたものである。
【００２９】
請求項４の発明は、請求項２または３の構成において、通常駆動部と強制駆動部が別々の油圧源によって油圧モータを駆動するように構成されたものである。
【００３０】
請求項５の発明は、請求項２または３の構成において、通常駆動部と強制駆動部が共通の油圧源によって油圧モータを駆動するように構成されたものである。
【００３１】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかの構成において、油圧モータの回転を止めるパーキングブレーキと、このパーキングブレーキの作動を制御するパーキングブレーキ制御装置とを備え、このパーキングブレーキ制御装置は、指令手段からモータ回転指令信号が出されたとき、及びフリーフォールモード検出手段からフリーフォールモード信号が出されたときにパーキングブレーキを解除するように構成されたものである。
【００３２】
請求項７の発明は、請求項６の構成において、パーキングブレーキは、油圧シリンダの伸縮作動によってブレーキオン状態とブレーキオフ状態との間で切換わるように構成され、パーキングブレーキ制御装置は、指令手段からのモータ回転指令信号を受けてブレーキオフ方向に切換わる第１パーキングブレーキ制御弁と、フリーフォールモード検出手段からのフリーフォールモード信号を受けてブレーキオフ方向に切換わる第２パーキングブレーキ制御弁と、この両パーキングブレーキ制御弁の出力圧のうち高圧側を選択して上記油圧シリンダにブレーキオフ方向の油圧として導く高圧選択弁とを具備するものである。
【００３３】
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかの構成において、フリーフォールモード検出手段は、制動装置がフリーフォールモードであって各摩擦板が圧接解除・離間状態であることをセンサで検出し、コントローラによりこのセンサの信号をモータ駆動回路へのモータ巻上回転の指令信号に変換するように構成されたものである。
【００３４】
請求項９の発明は、請求項１乃至７のいずれかの構成において、フリーフォールモード検出手段として、制動装置がフリーフォールモードであって各摩擦板が圧接解除・離間状態であることを検出して作動するスイッチが用いられ、このスイッチの作動信号をモータ駆動回路にモータ巻上回転の指令信号として直接入力させるように構成されたものである。
【００３５】
請求項１０の発明は、請求項１乃至７のいずれかの構成において、制動装置は、制動シリンダのストローク作動によって動力伝達モードとフリーフォールモードとに切換わるように構成され、上記制動シリンダの圧力を圧力検出管路によりフリーフォールモード信号として直接モータ駆動回路に入力するように構成されたものである。
【００３６】
上記構成によると、フリーフォール時（フリーフォールモード検出手段が、フリーフォールモードあって各摩擦板が圧接解除・離間状態であることを検出したとき）に、油圧モータが巻上回転し、これと連動して制動装置の回転摩擦板が回転する。これにより、回転、固定両摩擦板間の相対速度が増加し、これに対応してドラムの回転に対抗するドラグトルクが増加する。
【００３７】
また、ウィンチドラムの減速に関係なく回転摩擦板は油圧モータとともに回転し続け、ドラグトルクが残るため、ウィンチドラム停止後も所謂タグラインと同様のロープ巻取力が働く。
【００３８】
この二点の作用により、面倒なペダル操作を行う必要も、また半制動機構のような余分な機構を付加する必要もなく、制動装置でのドラグトルクを有効利用してロープの過繰り出しを防止することができる。
【００３９】
ここで、請求項２〜５の構成によると、動力伝達モードでの通常運転時は、指令手段からのモータ回転指令信号に基づく通常駆動部の作用によって油圧モータが巻上または巻下方向に回転し、フリーフォール時にはフリーフォールモード検出手段からのフリーフォール信号に基づく強制駆動部の作用によって油圧モータが巻上回転する。
【００４０】
この場合、請求項３の構成によると、油圧モータを駆動する駆動部が通常・強制両駆動部のうちから選択され、フリーフォール時には選択弁によって強制駆動部が選択されるため、両駆動部が油圧モータに対して逆方向に同時に作動してしまうおそれがない。
【００４１】
また、請求項５の構成によると、通常・強制両駆動部が一つの油圧源を共用するため、システム構成が簡単で設備コストが安くてすむ。
【００４２】
請求項６，７の構成によると、パーキングブレーキを備えたウィンチにおいてフリーフォール時に、パーキングブレーキブレーキが自動的に解除されて上記のようにモータが巻上回転する。
【００４３】
一方、請求項９の構成によると、フリーフォールモード検出手段としてのスイッチの作動によって直接モータが巻上回転するため、コントローラが不要となる。
【００４４】
また、請求項１０の構成によると、制動シリンダの圧力が圧力検出管路によりそのままフリーフォールモード信号としてモータ駆動回路に入力されるため、この圧力ラインがフリーフォールモード検出手段となり、センサもコントローラも不要となる。このため、構成が簡単でコストが安くてすむ。
【００４５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１〜図１０によって説明する。
【００４６】
第１実施形態（図１〜図４参照）
以下の各実施形態における油圧ウィンチの基本構成は図１１に示す従来のウィンチ構成と同じである。
【００４７】
すなわち、図１において、３１はウィンチドラム、３２は同ドラム３１を駆動する油圧モータ（以下、単にモータという）、３３はモータ３２の出力軸３２ａとウィンチドラム３１との間で動力伝達を行う遊星歯車機構、３４はこの遊星歯車機構３３のサンギヤ、３５はプラネタリギヤ、３６はリングギヤ、３７はキャリア、３８はキャリア軸、３９はこのキャリア軸３８に設けられた多板ディスクで、この多板ディスク３９と、同ディスク３９に対して圧接・離間するプレッシャープレート４０と、このプレッシャープレート４０を駆動する制動シリンダ４１と、加圧バネ４２とにより、ウィンチドラム３１をモータ出力軸３２ａに対して連結・分離し、かつ、同ドラム３１のフリーフォール回転を制動するクラッチ兼用の制動装置４３が構成されている。
【００４８】
４４…は多板ディスク３９を構成する複数のインナプレート（回転摩擦板）、４５はブレーキケース、４６はこのブレーキケース４５に固定された複数のアウタプレート（固定摩擦板）である。
【００４９】
また、この制動装置４３は、多板ディスク３９のフェード現象を防止するために、図示しない冷却油ポンプからの冷却油を多板ディスク３９内に供給し循環させる湿式ブレーキ方式が採用されている。
【００５０】
制動シリンダ４１は、両ロッド型のピストン４１Ｐと、プレッシャープレート４０をブレーキオン方向に加圧するポジティブ側油室４１ａと、同プレート４０をブレーキオフ方向に加圧するネガティブ側油室４１ｂとを有し、ネガティブ側油室４１ｂに接続されたネガティブライン４７が、従来ウィンチ同様、直接、ブレーキ油圧源４８に接続されている。
【００５１】
一方、ポジティブ側油室４１ａに接続されたポジティブライン４９は、電磁切換弁であるモード切換弁５０およびブレーキ弁（減圧弁）５１を介して、ネガティブ側油室４１ｂと共通のブレーキ油圧源４８およびタンクＴに接続されている。
【００５２】
モード切換弁５０は、ブレーキ位置ａとフリーフォール位置ｂとの間で切換わり作動し、このモード切換弁５０のブレーキ位置ａで制動シリンダ４１のポジティブ側油室４１ａが油圧源４８に接続される。
【００５３】
一方、モード切換弁５０がフリーフォール位置ｂに切換わると、ポジティブ側油室４１ａが同切換弁５０を介してブレーキ弁５１の二次側に接続され、ブレーキ弁５１の操作量に応じた二次圧がポジティブ側油室４１ａに供給される。５２はブレーキ弁５１の操作ペダルである。
【００５４】
５３はレバー操作されてモータ３２の巻上・巻下回転を制御する指令手段としてのリモコン弁、５４はこのリモコン弁５３の二次圧（リモコン圧）によって中立、巻上、巻下の三位置イ，ロ，ハ間で切換わり制御されるウィンチ用コントロールバルブ、５５はモータ３２の油圧源である油圧ポンプである。
【００５５】
また、５６は油圧シリンダ式のパーキングブレーキで、バネ５６ａの力によってモータ出力軸３２ａに制動力を付与し、油室５６ｂへの油圧導入時に制動力を解除するネガティブブレーキとして構成されている。
【００５６】
このパーキングブレーキ５６の油室５６ｂは、高圧選択弁５７、油圧パイロット式の第１及び第２パーキングブレーキ制御弁５８，５９を介してブレーキ油圧源４８及びタンクＴに接続されている。
【００５７】
第１パーキングブレーキ制御弁５８は、リモコン弁５３の非操作時（中立時）には図示のブレーキ位置ａに、操作時にはリモコン圧を供給されて図右側のブレーキ解除位置ｂにそれぞれセットされる。
【００５８】
すなわち、巻上・巻下操作されたときにパーキングブレーキ５６が解除されてウィンチドラム３１が巻上・巻下回転し、非操作時に同ブレーキ５６が作用してウィンチドラム３１が制動停止する。
【００５９】
６０はリモコン圧を取出して第１パーキングブレーキ制御弁５８に供給するための高圧選択弁である。
【００６０】
一方、モータ３２を回転駆動するためのモータ駆動回路とその制御系は次のように構成されている。
【００６１】
モータ３２の巻上側及び巻下側両管路６１，６２は、ウィンチ用コントロールバルブ５４を介して油圧ポンプ５５に接続され、通常運転時にはこのコントロールバルブ５４と油圧ポンプ（以下、メインポンプという）５５を備えた通常駆動部Ａによってモータ３２が巻上・巻下方向に回転駆動される。６３は巻上側管路６１に設けられたカウンタバランス弁、６４は通常駆動部Ａのリリーフ弁である。
【００６２】
また、巻上側管路６１は、油圧パイロット式の抵抗弁６５、電磁切換式の選択弁６６、油圧ポンプ（以下、サブポンプという）６７を備えた強制駆動部Ｂに接続されている。６８はこの強制駆動部Ｂのリリーフ弁である。
【００６３】
選択弁６６は、電気パイロット信号が入力されないときは非作用位置イにあってサブポンプ６７からの圧油をタンクＴに戻し、電気パイロット信号が入力されたときに作用位置ロに切換わって圧油を抵抗弁６５に導く。
【００６４】
抵抗弁６５は、このサブポンプの吐出圧によって図左のブロック位置イから右側の開通位置ロに切換わって巻上側管路６１にサブポンプ吐出油を供給し、これによってモータ３２が巻上方向に回転する。
【００６５】
また、選択弁６６の出口側は第２パーキングブレーキ制御弁５９のパイロットポートに接続され、選択弁６６が作用位置ロに切換わったときに第２パーキングブレーキ制御弁５９が図左側のブレーキ位置ａから右側のブレーキ解除位置ｂに切換わる。
【００６６】
選択弁６６に電気パイロット信号を送る電気パイロットライン６９は、フリーフォール検出装置７２に接続されている。
【００６７】
このフリーフォール検出装置７２は、制動シリンダ４１のポジティブ側油室４１ａの圧力を電気信号に変換する圧力変換器７０と、この電気信号に基づいて選択弁６６に電気パイロット信号であるフリーフォール信号を送るコントローラ７１とによって構成されている。
【００６８】
このフリーフォール検出装置７２、強制駆動部Ｂの作用を含めたこの油圧ウィンチの作用を次に説明する。
【００６９】
（Ｉ）通常巻上・巻下作用
このウィンチの通常巻上・巻下作用は図１１に示す従来のウィンチの場合と同じである。
【００７０】
すなわち、モード切換弁５０がブレーキ位置ａにセットされた状態では、制動シリンダ４１の両側油室４１ａ，４１ｂがともに油圧源４８に接続されて同圧となるため、同シリンダ４１そのものには推力は発生せず、加圧バネ４２のバネ力によりプレッシャープレート４０が多板ディスク３９側に押されてブレーキ（クラッチ）オンとなる。
【００７１】
これにより、モータ３２の回転力が遊星歯車機構３３を介してウィンチドラム３１に伝達され、リモコン弁５３の操作に応じてウィンチドラム３１が巻上または巻下回転する。
【００７２】
（ＩＩ）フリーフォール作用
モード切換弁５０がフリーフォール位置ｂにセットされると、制動シリンダ４１のポジティブ側油室４１ａがブレーキ弁５１を介してタンクＴに連通してネガティブ側油室４１ｂとの間に圧力差が生じ、その差圧が加圧バネ４２のバネ力を超えることにより、同シリンダ４１が多板ディスク３９と反対側に押されてブレーキ（クラッチ）オフとなる。
【００７３】
これにより、フリーフォール状態、すなわち、ウィンチドラム３１が負荷によって巻下方向に自由回転し得る状態となる。
【００７４】
そして、このときブレーキ弁５１がペダル操作されることにより、そのペダル操作ストロークに応じた圧力によって多板ディスク３９がオンとなり、ウィンチドラム３１にブレーキ力が作用する。
【００７５】
このブレーキ弁５１のペダル操作ストロークとその二次圧の関係を図２に、また、制動シリンダ４１のポジティブ側油室４１ａの圧力（以下、ポジティブ圧力という）と多板ディスク３９の圧接力（制動シリンダストローク）の関係を図３にそれぞれ示している。
【００７６】
両図に示すように、ペダル操作ストロークを少なくしていくに従ってブレーキ弁二次圧及び多板ディスク圧接力が低下し、多板ディスク３９の保持力が負荷よりも小さくなった時点からインナプレート４４及びキャリア軸３８が回転し始めてフリーフォールが開始される。
【００７７】
さらに、ブレーキ弁５１のペダル操作ストロークを減らしていき、このペダル操作ストロークが所定の値Ｓ３（二次圧Ｐ１）以下になると、ポジティブ圧力もＰ１以下となって、制動シリンダ４１がブレーキオフ側にストロークし始め、多板ディスク３９のプレート間にクリアランスが生じる。
【００７８】
このときから、多板ディスク３９の回転抵抗はプレート同士の圧接による固体摩擦力から冷却油による流体摩擦力に変わり、回転抵抗が小さくなるため、フリーフォール降下速度が増していく。
【００７９】
そして、ペダル操作量が０となると、制動シリンダ４１のストロークは最小値Ｓ１となって多板ディスク３９のプレート間クリアランスが最大（フリーフォール抵抗が最小）となる。
【００８０】
フリーフォール検出装置７２のコントローラ７１は、上記ポジティブ圧力を圧力変換器７０で検出し、ポジティブ圧力が、上記制動シリンダ４１のブレーキオフ側へのストローク開始圧力Ｐ１以下のある値Ｐ２を下回ると、ブレーキ解放とみなしてフリーフォール信号を強制駆動部Ｂの選択弁６６に送る。
【００８１】
これにより、
▲１▼  選択弁６６が非作用位置イから作用位置ロに切換わり、
▲２▼  抵抗弁６５が入力側圧力をパイロット圧としてブロック位置イから開通位置ロに切換わり、
▲３▼  第２パーキングブレーキ制御弁５９がパイロット圧を供給されてブレーキ解除位置ｂに切換わるため、パーキングブレーキ５６がブレーキ解除されるとともに巻上側管路６１にサブポンプ６７の吐出油が供給されてモータ３２が巻上回転する。
【００８２】
こうしてフリーフォール時にモータ３２が巻上回転すると、遊星歯車機構３３のサンギヤ３４も巻上方向に回転し始める。
【００８３】
このとき、リングギヤ３６はウィンチドラム３１とともに巻下方向に回転しており、プラネタリギヤ３５はリングギヤ３６と噛み合って回転（自転しながら公転）していたが、サンギヤ３４が巻上方向に回転することにより、プラネタリギヤ３５の自転速度が増加する。
【００８４】
ここで、キャリア３７を増速回転させてプラネタリギヤ３５の公転速度を増加させるのに必要なトルクと、リングギヤ３６の回転を減速させてウィンチドラム３１の巻下回転を増速させるのに必要なトルクを比較すると、ウィンチドラム３１にバケット等の負荷がある場合は、多板ディスク３９のドラグトルクに相当する前者より、ウィンチドラム３１の負荷の制動トルクに相当する後者のトルクの方が圧倒的に大きい。
【００８５】
このため、プラネタリギヤ３５の自転増速に伴って、増速トルクの小さいキャリア３７が増速し、プラネタリギヤ３５の公転速度が増加する。
【００８６】
これにより、このプラネタリギヤ３５にキャリア３７及びキャリア軸３８を介して連結されたインナプレート４４も増速し、このインナプレート４４とアウタプレート４６の相対速度が大きくなる。
【００８７】
こうなると、前記したように、多板ディスク３９のプレート間の流体摩擦（ドラグトルク）が増加してウィンチドラム３１の制動力も増加する。
【００８８】
このウィンチドラム回転速度と流体摩擦による制動力の関係を図４に示している。
【００８９】
フリーフォール時にモータ３２を巻上回転させない従来ウィンチの場合、同図の実線で示すように、ウィンチドラム回転速度ｃで負荷が着床したとすると、ウィンチドラムの回転に対して制動力Ｃ′で制動する。
【００９０】
この制動力Ｃ′によってウィンチドラム回転速度は減少するが、それに伴って制動力も低下し（図においてｂ：Ｂ、ａ：Ａ）、ドラム回転速度が０付近になると制動力も殆どなくなる。このため、ウィンチドラムの慣性回転がなかなか止まらず、負荷（バケット等）の着床後、ドラムの余剰回転によってロープの過繰り出しが生じる。
【００９１】
これに対し、この油圧ウィンチによると、
（ｉ）ドラグトルクの絶対値が増加する。
【００９２】
（ｉｉ）ウィンチドラム３１が減速していっても、多板ディスク３９にはモータ回転によるインナプレート４４の回転分が残るため、一定の制動力が保持される。
【００９３】
このため、図４の一点鎖線で示すようにウィンチドラム回転速度ｃで着床したとすると、まずウィンチドラム３１の慣性回転に対し制動力Ｃ（＞Ｃ′）にて制動し、ドラム回転速度ａで制動力はＢ（＞Ａ）が確保され、ドラム回転速度０でも制動力はＡだけ確保される。
【００９４】
従って、ウィンチドラム３１の慣性回転を速やかに停止させ、かつ、ドラム停止後もドラム３１にタグライン作用が働いてロープの過繰り出しによる乱巻を確実に防止することができる。
【００９５】
なお、この後は、ブレーキ弁５１をペダル操作するか、モード切換弁５０を動力伝達位置ａに切換えれば、ポジティブ圧力が上昇して強制駆動部Ｂの作動が停止し、モータ３２の回転が停止すると同時にパーキングブレーキ５６が作用する。
【００９６】
また、リモコン弁５３を操作すれば自動的に動力伝達モードに切換わるように構成しておけば、着床後、リモコン弁５３の操作によってそのまま再巻上動作に移ることができる。
【００９７】
第２実施形態（図５参照）
以下の実施形態において、第１実施形態と同じ部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【００９８】
第１実施形態では、モータ駆動回路の通常駆動部Ａと強制駆動部Ｂの油圧源として別々の油圧ポンプ５５，６７を用いたが、第２実施形態では、図５中、二点鎖線で囲んだ通常駆動部Ａと、一点鎖線で囲んだ強制駆動部Ｂに共通の油圧ポンプ７３を用いている。
【００９９】
この場合、ポンプ７３に接続する駆動部を両駆動部Ａ，Ｂのうちから選択する必要があり、フリーフォール時に作用させる選択弁７４を駆動部選択手段として兼用する構成をとっている。
【０１００】
すなわち、選択弁７４は、フリーフォール信号の入力時に図の通常運転位置イからフリーフォール位置ロに切換わり、これによってポンプ吐出油がコントロールバルブ５４を経由して巻上側管路６１に向かう経路（通常駆動部Ａ）から、抵抗弁６５を経由して巻上側管路６１に向かう経路（強制駆動部Ｂ）に切換わる。
【０１０１】
この構成によると、ポンプ７３を共用することにより、システム構成が簡略化され設備コストが安くてすむ。
【０１０２】
第３実施形態（図６参照）
第３実施形態では、第１実施形態の第２パーキングブレーキ制御弁５９を省略し、フリーフォール時にサブポンプ６７の吐出圧を高圧選択弁５７経由でパーキングブレーキ５６の油室５６ｂに導入して同ブレーキ５６を解除する構成をとっている。
【０１０３】
この場合、抵抗弁６５の設定圧力はパーキングブレーキ解除圧力以上の値に設定される。
【０１０４】
この構成によると、第１実施形態と比較して第２パーキングブレーキ制御弁５９を省略できる分、回路構成が簡略化される。
【０１０５】
なお、この第２パーキングブレーキ制御弁５９を省略する第３実施形態の構成は、図５に示すポンプ共用式の第２実施形態においても採用することができる。
【０１０６】
第４実施形態（図７参照）
第４実施形態では、
（ｉ）パーキングブレーキ制御弁として、第１実施形態と同じ油圧パイロット式の第１パーキングブレーキ制御弁５８と、電磁パイロット式の第２パーキングブレーキ制御弁７５を用い、
（ｉｉ）第２パーキングブレーキ制御弁７５がフリーフォール信号の入力によってブレーキ位置ａからブレーキ解除位置ｂに切換わってパーキングブレーキ５６がブレーキ解除され、
（ｉｉｉ）同時に同制御弁７５の出力圧が高圧選択弁７６を介してコントロールバルブ５４のパイロットポートに送られて同バルブ５４が巻上位置ロに切換わり、モータ３２が巻上回転する
ように構成されている。
【０１０７】
この構成によると、コントロールバルブ５４及び油圧ポンプ５５を含む通常駆動部Ａが強制駆動部を兼ねるため、駆動回路の構成が大幅に簡略化される。
【０１０８】
第５、第６実施形態
第１実施形態では、制動シリンダ４１のポジティブ圧力がブレーキ解放圧力となったときにコントローラ７１から強制駆動部Ｂの選択弁６６にフリーフォール信号を送るようにしたが、第５実施形態では、図８に示すようにフリーフォール検出手段として所定（たとえば図３のＰ２）のポジティブ圧力で作動する圧力スイッチ７７を設け、この圧力スイッチ７７の非作動時に選択弁６６の電磁パイロット部に通電してこれを切換わり作動させるようにしている。
【０１０９】
こうすれば、第１実施形態のコントローラ７１を省略できるため、構成を簡略化することができる。
【０１１０】
一方、第６実施形態では、図９に示すように制動シリンダ４１のピストン４１Ｐのストロークを検出するストロークセンサ７８とコントローラ７９とによってフリーフォール検出装置８０を構成し、シリンダストロークによってブレーキ解放を検出して選択弁６６を作動させるようにしている。
【０１１１】
第７実施形態（図１０参照）
第７実施形態においては、強制駆動部Ｂに油圧パイロット式の選択弁８１を用いるとともに、ポジティブ圧力を圧力検出管路８２により直接この選択弁８１に導き、ポジティブ圧力がブレーキ解放圧力以下になると選択弁８１が非作用位置イから作用位置ロに切換わるように構成している。
【０１１２】
この構成によると、回路を油圧のみで構成できるため信頼性が向上する
ところで、上記各実施形態では、遊星歯車機構３３のキャリア軸３８を固定・解放することによってクラッチ作用とフリーフォール時のブレーキ作用とを得る構成をとったが、本発明は、ウィンチドラムと遊星歯車機構のキャリア軸を一体化し、リングギヤの回転を固定・解放することによってクラッチ作用とフリーフォール時のブレーキ作用とを得る構成の油圧ウィンチにも、またクラッチとブレーキが互いに独立して設けられ、別々に制御される構成をとる油圧ウィンチにも適用することができる。
【０１１３】
【発明の効果】
上記のように本発明によるときは、フリーフォール時に、油圧モータを巻上回転させることにより、これに連動して回転する制動装置の回転摩擦板と固定摩擦板の相対速度を増加させて、ウィンチドラムの回転に対抗するドラグトルクを増加させるようにしたから、
▲１▼  ウィンチドラムの慣性回転を抑制できること、
▲２▼  ウィンチドラムの減速に関係なく回転摩擦板が油圧ータとともに回転し続けてドラグトルクを保持し、所謂タグラインと同様のロープ巻取力が働くこと
により、面倒なペダル操作を行う必要も、また半制動機構のような余分な機構を付加する必要もなく、制動装置でのドラグトルクを有効利用してロープの過繰り出しによる乱巻を防止することができる。
【０１１４】
この場合、請求項３の発明によると、油圧モータを駆動する駆動部が通常・強制両駆動部のうちから選択され、フリーフォール時には選択弁によって強制駆動部が選択されるため、両駆動部が油圧モータに対して逆方向に同時に作動してしまうおそれがない。
【０１１５】
また、請求項５の発明によると、通常・強制両駆動部が一つの油圧源を共用するため、システム構成が簡単で設備コストが安くてすむ。
【０１１６】
一方、請求項９の発明によると、フリーフォールモード検出手段としてのスイッチの作動によって直接モータが巻上回転するため、コントローラが不要となる。
【０１１７】
また、請求項１０の発明によると、制動シリンダの圧力が圧力検出管路によりそのままフリーフォールモード信号としてモータ駆動回路に入力されるため、この圧力ラインがフリーフォールモード検出手段となり、センサもコントローラも不要となる。このため、構成が簡単でコストが安くてすむ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる油圧ウィンチの全体構成を示す図である。
【図２】同ウィンチに使用されるブレーキ弁のペダルストロークとこれによって発生する二次圧の関係を示す図である。
【図３】同ウィンチに使用される制動装置における制動シリンダのポジティブ圧力と多板ディスクの圧接力の関係を示す図である。
【図４】同ウィンチにおけるウィンチドラムの回転速度と、制動装置の流体摩擦による制動力の関係を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる油圧ウィンチの一部構成を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態にかかる油圧ウィンチの一部構成を示す図である。
【図７】本発明の第４実施形態にかかる油圧ウィンチの一部構成を示す図である。
【図８】本発明の第５実施形態にかかる油圧ウィンチの一部構成を示す図である。
【図９】本発明の第６実施形態にかかる油圧ウィンチの一部構成を示す図である。
【図１０】本発明の第７実施形態にかかる油圧ウィンチの全体構成を示す図である。
【図１１】従来の油圧ウィンチの構成を示す図である。
【符号の説明】
３１  ウィンチドラム
３２  油圧モータ
３３  遊星歯車機構
３４  遊星歯車機構のサンギヤ
３５  同プラネタリギヤ
３６  同リングギヤ
３７  同キャリア
３８  同キャリア軸
４３  制動装置
３９  制動装置を構成する多板ディスク
４１  制動シリンダ
４４  多板ディスクを構成するインナプレート（回転摩擦板）
４６  同アウタプレート（固定摩擦板）
４８  ブレーキ油圧源
５０  動力伝達モードとフリーフォールモードを切換えるモード切換弁
５１  ブレーキ弁
５３  指令手段としてのリモコン弁
Ａ  通常駆動部
５４  通常駆動部を構成するコントロールバルブ
５５  通常駆動部の油圧源としての油圧ポンプ
Ｂ  強制駆動部
６５  強制駆動部を構成する抵抗弁
６６  同選択弁
６７  強制駆動部の油圧源としての油圧ポンプ
７２  フリーフォールモード検出装置（フリーフォールモード検出手段）
７０  同装置を構成する圧力変換器
７１  同コントローラ
５６  パーキングブレーキ
５８  第１パーキングブレーキ制御弁
５９  第２パーキングブレーキ制御弁
５７  高圧選択弁
７３  通常駆動部と強制駆動部の共用油圧源としての油圧ポンプ
７７  フリーフォールモード検出手段としての圧力スイッチ
８０  フリーフォールモード検出装置（フリーフォールモード検出手段）
７８  同装置を構成するストロークセンサ
７９  同コントローラ
８２  圧力検出管路（フリーフォールモード検出手段）
【図１】
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【図２】
0004314677.tif 000003
【図３】
0004314677.tif 000004
【図４】
0004314677.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0004314677.tif 000008
【図８】
0004314677.tif 000009
【図９】
0004314677.tif 000010
【図１０】
0004314677.tif 000011
【図１１】
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