JP2001247293A - クレーンの油圧ウインチ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウインチの急停止の際のサージ圧を低減させ
る。 【解決手段】 ドラム巻下駆動時に操作レバー５の戻し
操作によって切換弁１７を位置（ロ）切り換え、アキュ
ムレータ１３のバネ室１３ｂを管路Ｌ３に連通させる。
アキュムレータ１３のバネ１４のセット圧Ｐ１をリリー
フ弁１２のセット圧Ｐ２の0.6〜0.9倍に設定する。これ
により、ウインチの急停止の際に保持管路Ｌ２内の圧油
が油室１３ａに導かれ、バネ力に抗して油室１３ａの容
積が増加してモータ慣性トルクが吸収され、サージ圧が
低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウインチの急停止
の際のサージ圧を低減するようにしたクレーンの油圧ウ
インチ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、油圧ウインチ回路においては、
吊り荷を保持するためのカウンタバランス弁が巻上側管
路に設けられるとともに、保持管路と巻下側管路の間に
は高圧油をリリーフさせるオーバーロードリリーフ弁が
設けられる。オーバーロードリリー弁のクラッキング圧
（セット圧）は、通常、ポンプ圧力を規制するメインリ
リーフ弁のセット圧よりも高い値に設定されている。レ
バー巻下により吊り荷を高速で巻き下げている時に操作
レバーを急に戻し操作すると、モータの慣性トルクによ
って油圧モータが回転され、その影響で保持管路内の圧
力が急激に増加する（サージ圧の発生）。そして、保持
管路内の圧力がオーバーロードリリーフ弁のセット圧に
達すると、オーバーロードリリーフ弁が開いて保持管路
内の圧油は巻下側管路にリリーフし、これによって、保
持管路内の圧力はオーバーロードリリーフ弁のセット圧
以下に保たれる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オーバ
ーロードリリーフ弁の弁特性には、通常、遅れ（応答遅
れ）が存在するので、吊り荷の急停止の際に、保持管路
内の圧力はオーバーロードリリーフ弁のセット圧を越え
るおそれがある。その結果、油圧モータやカウンタバラ
ンス弁に高圧のサージ圧が作用して油圧機器の耐久性が
低下するなどの問題が生じる。オーバーロードリリーフ
弁の遅れが問題とならない場合であっても、サージ圧の
発生は油圧機器の耐久性等に悪影響を及ぼすので、サー
ジ圧の値をできるだけ抑えるようにすることが望まし
い。

【０００４】ところで、旋回用モータは巻上用モータに
比べて常用回転レンジが低いので、モータの慣性トルク
によるサージ圧の発生はさほど問題とならず、むしろモ
ータの慣性回転時のショックを緩和して乗り心地を向上
させることが必要になる。このようなショックレス機能
を与えるようにした旋回用油圧回路は、例えば特開平９
−６００４５号公報に開示されている。この公報記載の
回路では、油圧モータと方向切換弁の間にアキュムレー
タ機能を有する一対のオーバーロードリリーフ弁を設
け、モータの慣性回転時にアキュムレータのバネ室を補
助切換弁を介してタンクに連通する。これによって、モ
ータ流出側管路内の圧油をバネのセット圧で低圧リリー
フさせることができ、停止時の衝撃を緩和することがで
きる。

【０００５】上述した公報記載の回路においては、モー
タ慣性回転時のショックを緩和することを目的としてい
るため、アキュムレータのバネ圧は比較的小さめの値
（例えばリリーフ弁のセット圧の５０％以下）に設定さ
れる。その結果、上述した公報記載の回路を巻上用モー
タ回路に適用したとしても、アキュムレータではモータ
の慣性トルクを十分に吸収することができず、サージ圧
の影響を効果的に低減することができない。

【０００６】本発明の目的は、ウインチの急停止の際の
サージ圧の影響を効果的に低減するようにしたクレーン
の油圧ウインチ回路を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（１） 一実施の形態を
示す図１を参照して説明すると、請求項１の発明は、油
圧ポンプ１と、油圧ポンプ１から吐出される圧油により
駆動する巻上用油圧モータ２と、油圧ポンプ１から油圧
モータ２に供給される圧油の流れを制御する制御弁３
と、油圧モータ２の巻下方向戻り側管路Ｌ１に介装され
たカウンタバランス弁８と、油圧モータ２とカウンタバ
ランス弁８との間の保持管路Ｌ２からの圧力が設定圧Ｐ
２を越えるとリリーフするリリーフ弁１２とを備えたク
レーンの油圧ウインチ回路に適用される。そして、少な
くとも設定圧Ｐ２の６０〜９０％の圧力以上の圧力で所
定容量分だけ圧油を吸収する圧力吸収弁１３と、巻下指
令に伴うモータ巻下回転時に、保持管路Ｌ２の圧力で圧
力吸収弁１３が作動せず、停止指令に伴うモータ慣性回
転時に、保持管路Ｌ２の圧力で圧力吸収弁１３を作動さ
せるよう、圧力吸収弁１３と保持管路Ｌ２の接続、およ
び圧力吸収弁１３と巻下方向送り側管路Ｌ３との接続を
切り換える切換弁１７とを備えることにより上述した目
的は達成される。 （２） 請求項２の発明は、切換弁１７が、操作レバー
５からの操作指令によって切り換えられるものである。 （３） 請求項３の発明は、図４に示すように、圧力吸
収弁１３が、可動隔壁１５を介して内部にバネ室１３ｂ
と所定容量分だけ圧油を吸収する油室１３ａとを有し、
停止指令に伴うモータ慣性回転時に、バネ室１３ｂから
巻下方向送り側管路Ｌ３への圧油の流れを遅延させるよ
うに、切換弁１７に絞り１７ａを設けるものである。

【０００８】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。 −第１の実施の形態− 図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる油圧ウイン
チ回路の構成を示す回路図であり、図２は、その油圧ウ
インチ回路を有するクレーンの側面図である。図２に示
すように、クレーンは、走行体４１と、走行体４１上に
旋回装置４２を介して旋回可能に搭載された旋回体４３
と、旋回体４３の先端部に起伏可能に取り付けられたブ
ーム４４とを有し、巻上ロープ４５の巻回されたウイン
チドラム４６を巻上または巻下駆動することで、ブーム
先端からフック４７を介して吊り下げられた吊り荷４８
が昇降する。

【００１０】図１に示すように、油圧ウインチ回路は、
原動機Ｍによって駆動される可変容量型の油圧ポンプ１
と、油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動する
巻上用油圧モータ２と、油圧ポンプ１から油圧モータ２
に供給される圧油の流れを制御する方向制御弁３と、油
圧モータ２からの駆動トルクによって巻上巻下駆動され
るウインチドラム４６と、オペレータがウインチドラム
４６の巻上巻下指令を入力する操作レバー５と、操作レ
バー５により操作されるパイロット弁６Ａ,６Ｂと、パ
イロット弁６Ａ,６Ｂに圧油を供給するパイロット油圧
源７と、油圧モータ２の巻上側管路Ｌ１に保持管路Ｌ２
を形成して保持管路Ｌ２から管路Ｌ１への流れを規制す
るカウンタバランス弁８と、保持管路Ｌ２内の所定の高
圧油をリリーフするオーバーロードリリーフ弁９と、方
向制御弁１のセンターポートと巻下側管路Ｌ３の間に接
続されたチェック弁１０と、ポンプ吐出油の最高圧を規
制するメインリリーフ弁１１とを有している。オーバー
ロードリリーフ弁９は保持管路Ｌ２内からの圧油を巻下
管路Ｌ３にリリーフするリリーフ弁１２と、保持管路Ｌ
２内からの圧油を畜圧するアキュムレータ１３とを有し
ている。

【００１１】アキュムレータ１３にはピストン１５を介
して油室１３ａとバネ室１３ｂとが形成され、バネ室１
３ｂにはバネ１４が介装されている。油室１３ａはリリ
ーフ弁１２のバネ側パイロット室に接続されるととも
に、絞り１６を介して保持管路Ｌ２側に接続され、バネ
室１３ｂは油圧パイロット切換弁１７を介して巻下側管
路Ｌ３または保持管路Ｌ２に接続される。切換弁１７の
パイロットポートは操作レバー５の巻下パイロット管路
Ｌ４に接続され、操作レバー５が巻下操作されると切換
弁１７は位置（イ）に切り換えられ、中立または巻上操
作されると位置（ロ）に切り換えられる。切換弁１７
は、操作レバー５がわずかでも巻下操作されると位置
（イ）に切り換えられるようにバネ圧が設定されてい
る。

【００１２】アキュムレータ１３のバネ１４のセット圧
をＰ１、リリーフ弁１２のクラッキング圧（セット圧）
をＰ２とすると、アキュムレータ１３のセット圧Ｐ１
は、少なくとも、0.6×Ｐ２≦Ｐ１≦0.9×Ｐ２（好まし
くはＰ１＝0.9×Ｐ２）を満たすように設定されてい
る。なお、セット圧Ｐ２はメインリリーフ弁１１のセッ
ト圧よりも高く設定されている。

【００１３】次に、本発明の第１の実施の形態の動作に
ついて説明する。図１の油圧回路において、操作レバー
５を中立位置から巻上操作すると、その操作量に応じて
パイロット弁６Ａが駆動され、パイロット油圧源７から
の圧油はパイロット弁６Ａを介して方向制御弁３のパイ
ロットポートに供給される。このパイロット圧の供給に
より方向制御弁３は位置Ａ側に切り換えられ、油圧ポン
プ１からの圧油は方向制御弁３、管路Ｌ１、カウンタバ
ランス弁８、保持管路Ｌ２を介して油圧モータ２に供給
される。これによって、油圧モータ２は巻上方向に回転
し、モータ２からの駆動トルクによってドラム４６は巻
上駆動され、吊り荷４８が上昇する。

【００１４】一方、操作レバー５を中立位置から巻下操
作すると、その操作量に応じてパイロット弁６Ｂが駆動
され、パイロット油圧源７からの圧油はパイロット弁６
Ｂ、巻下パイロット管路Ｌ４を介して方向制御弁３のパ
イロットポートに供給される。このパイロット圧の供給
により方向制御弁３は位置Ｂ側に切り換えられ、油圧ポ
ンプ１からの圧油は方向制御弁３、管路Ｌ３を介して油
圧モータ２へ供給され、また、管路Ｌ３内の圧油はカウ
ンタバランス弁８のパイロットポートに供給される。こ
れによって、カウンタバランス弁８は開放され、油圧モ
ータ２は巻下方向に回転し、モータ２からの駆動トルク
によってドラム４６は巻下駆動され、吊り荷４８が下降
する。

【００１５】操作レバー５の巻下操作時においては、巻
下パイロット管路Ｌ４からのパイロット圧は切換弁１７
のパイロットポートにも供給される。この圧油の供給に
より、切換弁１７は位置（イ）側に切り換えられ、管路
Ｌ２からの圧油は切換弁１７を介してアキュムレータ１
３のバネ室１３ｂに導かれるとともに、絞り１６を介し
て油室１３ａに導かれる。これによって、油室１３ａと
バネ室１３ｂ内の圧力はほぼ同等となり、ピストン１５
に作用する力はバネ室１３ｂにおける方がバネ力の分だ
け大きくなる。その結果、ピストン１５はバネ１４の付
勢力によって移動し、油室１３ａの容積は最小となる。

【００１６】ドラム４６の巻下駆動時に操作レバー５を
急に中立位置に戻し操作すると、パイロット弁６Ｂは中
立位置に戻され、方向切換弁３のパイロットポートおよ
び切換弁１７のパイロットポートに作用するパイロット
圧は、パイロット弁６Ｂを介してそれぞれタンクに回収
される。これによって、方向切換弁３は中立位置に切り
換えられ、管路Ｌ３内の圧力は減少してカウンタバラン
ス弁８は閉じられるとともに、切換弁１７は位置（ロ）
に切り換えられ、アキュムレータ１３のバネ室１３ｂは
切換弁１７を介して管路Ｌ３に連通される。

【００１７】この場合、操作レバー５の戻し操作に伴
い、吊り荷４８の自重やドラム４６の慣性力により油圧
モータ２には巻下方向の慣性トルクが作用するので、モ
ータ２のポンプ作用によりチェック弁１０を介して圧油
が吸い込まれ、保持管路Ｌ２に吐出される。これによっ
て、図３の実線に示すように、保持管路Ｌ２内の圧力Ｐ
が急激に増加してサージ圧が発生し、その圧力は絞り１
６を介してアキュムレータ１３の油室１３ａに作用す
る。アキュムレータ１３のバネ室１３ｂは吸い込み側管
路Ｌ３に連通しているのでバネ室１３ｂ内の圧力は無視
できるほど小さく、油室１３ａに作用する圧力がバネ１
４のセット圧Ｐ１以上になると、バネ力に抗してピスト
ン１５は移動を開始する（時間ｔ1）。このピストン１
５の移動によって保持管路Ｌ２内の圧力Ｐをセット圧Ｐ
１相当に保ちながらサージ圧を吸収しつつモータ慣性ト
ルクを吸収し、保持管路内の圧力は低下する（時間ｔ
2）。これによって、サージ圧の値をリリーフ弁１２の
セット圧Ｐ２よりも低減させることができる。

【００１８】モータ慣性トルクが上述したより過大でピ
ストン１５がバネ室１３ｂの端部まで移動すると、モー
タ慣性トルクがアキュムレータ１３で吸収しきれずに、
保持管路Ｌ２内の圧力は図３の点線で示すように上昇す
る（時間ｔ3）。しかしながら、時間ｔ1〜ｔ2において
サージ圧はアキュムレータ１３により吸収されているの
で、時間ｔ3におけるモータ慣性トルクは時間ｔ1におけ
る値よりも小さい。これにより、モータ慣性回転時の保
持管路Ｌ２内の圧力の急激な増加は抑えられ、すなわ
ち、時間ｔ2からｔ3における圧力増加の傾きは緩やかと
なり、サージ圧の影響を緩和することができる。保持圧
がリリーフ弁１２のセット圧Ｐ２に達すると、リリーフ
弁１２が開放されて保持管路Ｌ２内の圧油は低圧側管路
Ｌ３にリリーフされる。以降、モータ慣性トルクの減少
により保持管路Ｌ２内の圧力が低下する。

【００１９】上述したように本実施の形態では、アキュ
ムレータ１３のバネ１４のセット圧Ｐ１を0.6×Ｐ２≦
Ｐ１≦0.9×Ｐ２の範囲で設定したが、バネ１４のセッ
ト圧Ｐ１を例えば0.5×Ｐ２、0.95×Ｐ２に設定すると
以下のような問題が生じる。図４は、バネ１４のセット
圧Ｐ１が0.5×Ｐ２、0.95×Ｐ２のときの保持管路内の
圧力波形を示す図である。セット圧Ｐ１＝0.5×Ｐ２の
ときは、図４の実線に示すように、巻下急停止時のサー
ジ圧はピストン１５がストロークエンドに達するまでの
間（時間ｔ1〜ｔ2）にアキュムレータ１３によって吸収
されるが、アキュムレータ１３のセット圧Ｐ１が低いた
めサージ圧の吸収量は十分ではない。その結果、時間ｔ
3で高圧のサージ圧が発生しやすくなるとともに、時間
ｔ1〜ｔ2における油圧ブレーキ力は小さくなり、ドラム
４６を素早く停止させることが困難となる。また、セッ
ト圧Ｐ１＝0.95×Ｐ２のときは、図４の点線に示すよう
に、セット圧0.95×Ｐ２付近でサージ圧は吸収される
が、巻下急停止直後（時間ｔ1）のサージ圧はアキュム
レータ１３のピストン１５の応答遅れにより、リリーフ
弁１２のセット圧Ｐ２を越えるおそれがある。したがっ
て、アキュムレータ１３のバネ１４のセット圧Ｐ１は、
少なくとも0.6×Ｐ２≦Ｐ１≦0.9×Ｐ２にセットするこ
とが望ましい。

【００２０】このように第１の実施の形態によると、オ
ーバーロードリリーフ弁９にアキュムレータ１３を設
け、アキュムレータ１３のバネ１４のセット圧Ｐ１をリ
リーフ弁１２のセット圧Ｐ２の0.6〜0.9倍で設定すると
ともに、レバー中立時に切換弁１７の切換によりアキュ
ムレータ１３のバネ室１３ｂを吸い込み側管路Ｌ３に連
通するようにしたので、アキュムレータ１３の油室１３
ａは保持管路Ｌ２内の圧力に応じて容積が増加し、この
容積の増加によりサージ圧を吸収しつつモータ慣性トル
クが吸収され、サージ圧の影響が緩和される。また、切
換弁１７を操作レバー５からのパイロット圧によって切
り換えるようにしたので、切換弁１７の切換の応答性が
向上し、レバー戻し操作時に応答遅れのない適切なアキ
ュムレータ性能を発揮することができる。

【００２１】−第２の実施の形態− 図５は、本発明の第２の実施の形態に係わる油圧ウイン
チ回路の構成を示す図である。なお、図１と同一の箇所
には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明
する。図５に示すように、第２の実施の形態では、切換
弁１７の位置（ロ）側の管路に絞り１７ａが設けられて
いる。これによって、操作レバー５の戻し操作に伴うバ
ネ室１３ｂから管路Ｌ３への圧油の排出量が規制され
て、ピストン１５の移動速度が調整され、その結果、図
３の時間ｔ1〜ｔ2の長さが変更され、最適なアキュムレ
ータ性能を得ることができる。

【００２２】なお、上記実施の形態では、モータ慣性ト
ルクによる巻下方向のサージ圧を低減させるようにオー
バーロードリリーフ弁９を設けたが、巻上方向のサージ
圧を低減させるように、すなわち、管路Ｌ３内の圧油を
リリーフさせるように設けてもよい。また、切換弁１７
の切換によってバネ室１３ｂを管路Ｌ３に連通させるよ
うにしたが、タンクに連通させるようにしてもよく、さ
らに、切換弁１７を管路Ｌ３からのパイロット圧によっ
て切り換えるようにしてもよい。

【００２３】以上の実施の形態と請求項との対応におい
て、リリーフ弁１２がリリーフ弁を、アキュムレータ１
３が圧力吸収弁をそれぞれ構成する。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、少なくともリリーフ弁の設定圧の６０〜９０％の
圧力以上の圧力で所定容量分だけ圧油を吸収する圧力吸
収弁を設け、巻下指令に伴うモータ巻下回転時に保持管
路の圧力で圧力吸収弁が作動せず、停止指令に伴うモー
タ慣性回転時に保持管路の圧力で圧力吸収弁を作動させ
るよう、圧力吸収弁と保持管路の接続、および圧力吸収
弁と巻下方向送り側管路との接続を切り換えるようにし
たので、サージ圧の影響を効果的に低減することができ
る。また、とくに請求項２の発明によれば、操作レバー
からの操作指令によって圧力吸収弁と保持管路の接続、
および圧力吸収弁と巻下方向送り側管路との接続を切り
換えるようにしたので、レバー戻し操作時に応答性の遅
れなくサージ圧の影響を低減することができる。さら
に、請求項３の発明によれば、絞りにより圧力吸収弁の
バネ室から巻下方向送り側管路への圧油の流れを遅延さ
せるようにしたので、圧力吸収の時間特性を最適にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる油圧ウイン
チ回路の構成を示す油圧回路図。

【図２】本発明が適用されるクレーンの側面図。

【図３】本実施の形態に係わる油圧ウインチ回路を構成
するオーバーロードリリーフ弁の動作特性を説明する図
であり、保持管路内の圧力波形を示す図。

【図４】オーバーロードリリーフ弁を構成するアキュム
レータのセット圧を適切でない値にセットしたときの保
持管路内の圧力波形を示す図。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係わる油圧ウイン
チ回路の構成を示す油圧回路図。

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ ２ 油圧モータ ３ 方向制御弁 ５ 操作レバー ８ カウンタバランス弁 ９ オーバーロー
ドリリーフ弁 １２ リリーフ弁 １３ アキュムレ
ータ １３ａ 油室 １３ｂ バネ室 １５ ピストン １７ 油圧パイロ
ット切換弁 Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３ 管路

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F204 AA04 BA02 CA05 DA04 DA08 FA07 FB05 FD02 3F205 AA07 BA06 CA01 DA02 DA14 KA10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプと、 前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動する巻上
   用油圧モータと、 前記油圧ポンプから前記油圧モータに供給される圧油の
   流れを制御する制御弁と、 前記油圧モータの巻下方向戻り側管路に介装されたカウ
   ンタバランス弁と、 前記油圧モータと前記カウンタバランス弁との間の保持
   管路からの圧力が設定圧を越えるとリリーフするリリー
   フ弁とを備えたクレーンの油圧ウインチ回路において、 少なくとも前記設定圧の６０〜９０％の圧力以上の圧力
   で所定容量分だけ圧油を吸収する圧力吸収弁と、 巻下指令に伴うモータ巻下回転時に、前記保持管路の圧
   力で前記圧力吸収弁が作動せず、停止指令に伴うモータ
   慣性回転時に、前記保持管路の圧力で前記圧力吸収弁を
   作動させるよう、前記圧力吸収弁と前記保持管路の接
   続、および前記圧力吸収弁と巻下方向送り側管路との接
   続を切り換える切換弁とを備えることを特徴とするクレ
   ーンの油圧ウインチ回路。
2. 【請求項２】 前記切換弁は、操作レバーからの操作指
   令によって切り換えられることを特徴とする請求項１に
   記載のクレーンの油圧ウインチ回路。
3. 【請求項３】 前記圧力吸収弁は、可動隔壁を介して内
   部にバネ室と前記所定容量分だけ圧油を吸収する油室と
   を有し、停止指令に伴うモータ慣性回転時に、前記バネ
   室から前記巻下方向送り側管路への圧油の流れを遅延さ
   せるように、前記切換弁に絞りを設けることを特徴とす
   る請求項１または２に記載のクレーンの油圧ウインチ回
   路。