JP2003002588A - ウインチのブレーキ装置、およびこのブレーキ装置を備えたクレーンの巻上装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブレーキ圧を供給する電磁比例減圧弁がステ
ィックした場合でもブレーキを作動させる。 【解決手段】 操作量検出器２１によって検出されたブ
レーキペダル２０の操作量に応じて電磁比例減圧弁１８
の駆動を制御し、油圧シリンダ１５への圧油を調整す
る。ブレーキペダル２０には押付部材２４が連結され、
ブレーキペダル２０が所定量Ｓ2以上操作されると、押
付部材２０が減圧弁１８のばね１８ｂを押動する。これ
により減圧弁１８は強制的に押し戻され、ブレーキが作
動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウインチドラムの
回転を停止させるウインチのブレーキ装置、およびこの
ブレーキ装置を備えたクレーンの巻上装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のブレーキ装置においては、従来
よりブレーキペダルの踏み込み量に応じてブレーキ弁
（減圧弁）を駆動し、このブレーキ弁の駆動量に応じた
ブレーキ圧によってブレーキを作動させるようにしてい
る。この場合に用いられるブレーキ弁としては、ブレー
キペダルの踏み込み量に応じたパイロット圧により駆動
される油圧減圧弁や、ブレーキペダルの踏み込み量を電
気信号に変換し、この電気信号により駆動される電磁比
例減圧弁などがある。ブレーキ弁として電磁比例減圧弁
を用いれば、ブレーキ弁の特性を種々の特性に容易に変
更することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般
に、電気信号により駆動される電磁比例減圧弁は、異物
の噛み込み等によりスティックしやすく、電磁比例減圧
弁がスティックすると、ブレーキが作動しないおそれが
ある。

【０００４】本発明の目的は、ブレーキ圧を供給する電
気式のブレーキ弁がスティックした場合などであっても
ブレーキを作動させることができるウインチのブレーキ
装置およびこのブレーキ装置を備えたクレーンの巻上装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】（１）請求項１の発明に
よるウインチのブレーキ装置は、油圧源と、ウインチド
ラムと、ウインチドラムの回転を制動するブレーキ部材
と、ブレーキ部材を駆動するシリンダ装置と、ウインチ
ドラムの制動を指令する操作部材と、操作部材の操作量
に応じて出力された電気信号による第１の制動指令に応
じて、油圧源からシリンダ装置への圧油を制御する第１
の圧油制御手段と、操作部材の操作量に応じて第１の駆
動指令とは別系統で出力された第２の駆動指令に応じ
て、油圧源からシリンダ装置への圧油を制御する第２の
圧油制御手段とを備えることにより上述した目的を達成
する。 （２）請求項２の発明は、請求項１に記載のウインチの
ブレーキ装置において、第１の圧油制御手段が、油圧源
とシリンダ装置の間に介装された電磁比例減圧弁を有
し、この電磁比例弁を強制的に駆動するように、第２の
圧油制御手段は、操作部材に連結され、操作部材の操作
量に応じて電磁比例減圧弁のスプールを押動する押付部
材を有するものである。 （３）請求項３の発明は、請求項１に記載のウインチの
ブレーキ装置において、第１の圧油制御手段が、油圧源
とシリンダ装置の間に介装された電磁比例減圧弁を有
し、第２の圧油制御手段は、電磁比例減圧弁に並列に設
けられた弁装置を有するものである。 （４）請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項
に記載のウインチのブレーキ装置において、第２の駆動
指令は、少なくとも第１の駆動指令を増減する操作部材
の操作領域よりも大きな操作領域で出力されるものであ
る。 （５）請求項５の発明によるクレーンの巻上装置は、請
求項１〜４のいずれか１項に記載のブレーキ装置を備え
たことにより上述した目的を達成する。

【０００６】

【発明の実施の形態】−第１の実施の形態− 以下、図１〜図３および図６を参照して本発明によるウ
インチのブレーキ装置の第１の実施の形態について説明
する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るブレー
キ装置を有するウインチの油圧回路図であり、図６は、
このブレーキ装置が用いられるクレーンの側面図であ
る。図６に示すように、移動式クレーンは、走行体１０
１と、走行体１０１上に搭載された旋回可能な旋回体１
０２と、旋回体１０２に起伏可能に支持されたブーム１
０３とからなる。そして、旋回体１０２に搭載されたウ
インチドラム１の駆動によりワイヤロープ１０４が巻上
げまたは巻下られ、ワイヤロープ１０４に接続されたフ
ック１０５により吊り荷１０６が吊り上げられる。ま
た、起伏ドラム１０７の駆動により起伏ロープ１０８が
巻上げまたは巻下げられ、ブーム１０３が起伏される。

【０００７】図１に示すように、ウインチは、ウインチ
ドラム１と、ウインチドラム１を駆動する油圧モータ２
と、油圧モータ２に駆動圧油を供給する油圧ポンプ３
と、油圧ポンプ３から油圧モータ２への圧油の流れを制
御する方向制御弁４と、油圧モータ２の駆動力をウイン
チドラム１に伝達する遊星減速機構５と、ウインチドラ
ム１の駆動を停止するブレーキ装置１０とを有する。

【０００８】油圧モータ２の出力軸２ａは遊星減速機構
５のサンギア５１に連結されている。サンギア５１には
プラネタリギア５２が歯合され、プラネタリギア５２に
はウインチドラム１の内側に設けられたリングギア５３
が歯合されている。プラネタリギア５２はキャリア軸５
４により支持され、キャリア軸５４はブレーキケース１
１の側壁を貫通してケース１１内に達している。

【０００９】ブレーキ装置１０はいわゆる湿式多板式ブ
レーキ装置であり、キャリア軸５４に軸方向に移動可能
に係合された複数枚のインナディスク１２と、ブレーキ
ケース１１の内周面に軸方向に移動可能に係合された複
数枚のアウタディスク１３と、これらディスク１２,１
３同士を互いに圧接させるブレーキディスク１４と、ブ
レーキディスク１４を駆動するブレーキシリンダ１５と
を有する。ブレーキシリンダ１５のボトム室１５ａには
ばね１６が介装され、ロッド室１５ｂは管路１７,電磁
比例減圧弁１８（以下、減圧弁と呼ぶ）を介して油圧源
１９またはタンクに接続されている。なお、ブレーキケ
ース１１には図示しない給油口、排油口が設けられ、こ
の給油口、排油口を介してケース１１内にディスク冷却
用の油が流れる。

【００１０】ブレーキペダル２０にはペダル操作量を検
出するポテンショメータなどの操作量検出器２１が設け
られている。コントローラ２２には、操作量検出器２１
からの信号と、フリーフォールを指令するフリーフォー
ルスイッチ２３からの信号が入力され、この入力信号に
応じて減圧弁１８のソレノイド１８ａに制御信号を出力
する。

【００１１】コントローラ２２には操作量検出器２１か
らの信号に対する制御信号の関係が予め設定されてお
り、フリーフォールスイッチ２３がオンのとき、操作量
検出器２１からの信号に応じた制御信号を減圧弁１８の
ソレノイド１８ａに出力する。これにより、減圧弁１８
通過後の２次圧Ｐ2が図２のように制御される。すなわ
ち、ブレーキペダル２０の非操作時に２次圧Ｐ2は最大
とされ、ストローク量の増加に伴い２次圧Ｐ2が減少さ
れ、ストローク量が所定値Ｓ1に達すると２次圧Ｐ2は最
小（タンク圧）とされる。なお、図２では、ペダルスト
ロークが小さい領域でブレーキ力の微調整を可能にする
とともに、ペダルストロークが大きい領域でブレーキを
確実に効かせるようにブレーキ特性の傾きを途中から大
きくしている。

【００１２】フリーフォールスイッチ２３がオフのとき
は、コントローラ２２から減圧弁１８に制御信号が出力
されず、減圧弁１８は非通電状態となる。その結果、減
圧弁１８のスプールはばね力によって図１に示すように
非通電位置に戻され、減圧弁１８通過後の２次圧Ｐ2は
タンク圧になる。

【００１３】ブレーキペダル２０には、ペダル操作量に
応じて移動する押付部材２４が連結されている。ブレー
キペダルが所定量Ｓ2以上操作されると、押付部材２４
は、減圧弁１８に戻り力を及ぼすばね１８ｂに当接し
（図３参照）、減圧弁１８のスプールを戻り方向（非通
電位置方向）に押動する。これにより、減圧弁１８が強
制的に非通電位置に戻される。押付部材２４が減圧弁１
８に当接する際のペダル操作量Ｓ2は、図２のペダル操
作量Ｓ1よりも大きな値に設定されている。

【００１４】以上のように構成された本実施の形態の動
作を説明する。 （１）フリーフォールスイッチオフ フリースイッチ２３がオフのときは、減圧弁１８は非通
電状態となり、油圧シリンダ１５のロッド室１５ｂはタ
ンク圧になる。これにより、シリンダ１５はばね１６の
付勢力によって伸長し、ブレーキディスク１４が図１の
ａ方向に押動される。このディスク１４の押動により、
アウタディスク１３とインナディスク１２が圧接されて
インナディスク１２に摩擦力が作用し、インナディスク
１２の回転が阻止される。そして、インナディスク１２
の回転が停止されると、キャリア軸５４の回転が停止さ
れ、油圧モータ２の回転はサンギア５１、プラネタリギ
ア５２、リングギア５３を介してウインチドラム１に伝
達可能となる。この場合、ブレーキ装置１０は油圧モー
タ２の回転をウインチドラム１に伝達／非伝達するクラ
ッチ装置として機能する。

【００１５】ここで、不図示の操作レバーを巻上または
巻下操作して方向切換弁４のパイロットポートにパイロ
ット圧油を作用させると、方向切換弁４が中立位置から
切り換えられ、油圧モータ２が巻上または巻下方向に回
転する。これにより、ウインチドラム１が巻上または巻
下駆動され、吊り荷の巻上作業などを行うことができ
る。なお、ウインチドラム１は、ブレーキ装置１０とは
別に設けられた不図示のブレーキ装置（例えばディスク
ブレーキ）により停止される。

【００１６】（２）フリーフォールスイッチオン 操作レバーを中立位置に操作して方向切換弁４を中立位
置に切り換えると、油圧モータ２への圧油の供給が遮断
され、油圧モータ２の回転が停止する。この状態でフリ
ーフォールスイッチ２３をオン操作すると、コントロー
ラから減圧弁に制御信号が出力され、シリンダのロッド
室にはペダル操作量に応じた圧力が作用する。ここで、
ペダル非操作時には、減圧弁は単なる開放弁となって油
圧シリンダのロッド室に最大圧力が作用し、油圧シリン
ダはばね力に抗して縮退し、ブレーキディスクが図１の
ｂ方向に移動する。その結果、ディスク１２,１３に作
用する圧接力が除去され、インナディスク１２はアウタ
ディスク１３から離れて回転可能となる（ブレーキ解
除）。このようにしてブレーキ解除されると、キャリア
軸５４の回転が許容され、ウインチドラム１は吊り荷の
負荷によって自由回転状態となり、吊り荷をフリーフォ
ールすることができる。

【００１７】この状態でブレーキペダル２０を踏み込み
操作すると、図２の特性に従ってペダルストローク量の
増加に伴いボトム室２０ａ内の圧力が減少する。これに
よりペダルストローク量の増加に伴いブレーキディスク
がａ方向に押動され、ディスク１２,１３同士が圧接さ
れ、インナディスクの回転が阻止される（ブレーキ作
動）。その結果、ウインチドラム１の回転が停止し、吊
り荷を所定位置で保持することができる。なお、この場
合、ブレーキペダルが所定量踏み込まれると、最大ブレ
ーキ力が作用する。

【００１８】ゴミの噛み込み等により減圧弁がスティッ
クした場合には、ブレーキペダル２０を前述した所定量
Ｓ1よりも大きく踏み込む。これにより図３に示すよう
に押付部材２４が減圧弁１８のばね１８ｂに当接し、ス
プールが非通電位置に押し戻される。その結果、シリン
ダ１５のロッド室１５ｂがタンク圧になってブレーキデ
ィスク１４が図３のａ方向に押動され、ウインチドラム
１の回転が阻止される。

【００１９】このように第１の実施の形態によると、ペ
ダル操作量に応じたコントローラ２２からの電気信号に
よって減圧弁１８を駆動するとともに、ブレーキペダル
２０に押付部材２４を連結し、ブレーキペダル２０が所
定量Ｓ2以上操作されると押付部材２４を介して減圧弁
１８のスプールを押動するようにした。すなわち、ブレ
ーキペダル２０の操作量に応じてブレーキ信号を二系統
出力し、その一方はコントローラ２２を介して減圧弁１
８のソレノイド１８ａに出力されるとともに、他方は押
付部材２４を介して減圧弁１８のばね１８ｂに出力され
るようにした。これによりフリーフォール作業中に減圧
弁１８がスティックした場合であっても、減圧弁１８の
スプールを強制的に非通電位置に押し戻すことができ
る。その結果、ブレーキが作動して吊り荷の自由落下を
防止することができ、ブレーキ装置１０の信頼性が向上
する。

【００２０】また、ブレーキペダル２０が通常の操作領
域を越えて操作されたときに、押付部材２４を介して減
圧弁１８のスプールを押し戻すようにしたので（Ｓ1＜
Ｓ2）、通常のペダル操作領域では押付部材２４の押付
力を無視することができ、ブレーキ特性の設定が容易で
ある。さらに、ブレーキペダル２０や減圧弁１８、油圧
シリンダ１５等の油圧部品を追加することなく減圧弁１
８へのブレーキ指令だけを２系統設けるようにしたの
で、簡易な構成により二重のブレーキ装置１０を構成す
ることができる。

【００２１】−第２の実施の形態− 図４を用いて本発明の第２の実施の形態について説明す
る。第１の実施の形態では、押付部材３４から減圧弁１
８自体に押付力を及ぼすようにしたが、第２の実施の形
態では、新たに切換弁２５を設け、この切換弁２５に押
付力を及ぼすように構成する。図４は、第２の実施の形
態に係わるブレーキ装置を有するウインチの油圧回路図
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。

【００２２】図４に示すように、シリンダ１５のロッド
室１５ｂに通じる管路１７には、減圧弁１８と並列に切
換弁２５が設けられている。切換弁２５は押付部材２４
からの押付力によって切り換えられる。すなわち、ペダ
ル操作量が所定値Ｓ2以上になると、押付部材２４が切
換弁２５のスプールを押動し、切換弁２５は位置イから
位置ロに切り換えられる。これによって、シリンダ１５
のロッド室１５ｂはタンクに連通し、フリーフォール時
のウインチドラム１の回転が強制的に停止される。な
お、切換弁２５を油圧切換弁として構成し、ペダル操作
量に応じたパイロット圧により油圧切換弁を切り換える
ようにしてもよい。

【００２３】このように第２の実施の形態によると、減
圧弁１８と並列に切換弁２５を設け、ペダル操作による
押付部材２４からの押付力によって切換弁２５を切り換
えるようにしたので、電気系統のトラブル等により減圧
弁１８のスプールが動かなくなったとしても、ブレーキ
を作動させることができる。

【００２４】−第３の実施の形態− 図５を用いて本発明の第３の実施の形態について説明す
る。第３の実施の形態では、切換弁を電磁切換弁２６と
して構成する。図５は、第３の実施の形態に係わるブレ
ーキ装置を有するウインチの油圧回路図である。なお、
図４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。

【００２５】図５に示すように、油圧シリンダのロッド
室に通じる管路１７には、減圧弁１８と並列に電磁切換
弁２６が設けられている。ブレーキペダル２０の近傍に
は、ブレーキペダル２０が所定量Ｓ2以上操作されると
オンするスイッチ２７が設けられ、スイッチ２７からの
信号はコントローラ２２に入力される。スイッチ２７が
オンされると電磁切換弁２６に制御信号が出力され、電
磁切換弁２６が位置イから位置ロに切り換えられる。こ
れによりシリンダ１５のロッド室１５ｂがタンクに連通
し、ブレーキが作動する。

【００２６】このように第３の実施の形態によると、減
圧弁１８と並列に電磁切換弁２６を設け、ブレーキペダ
ル２０が所定量Ｓ2以上操作されると電磁切換弁２６を
切り換えるようにしたので、減圧弁１８がスティックし
たとしても二重の電気系統によりブレーキを作動させる
ことができる。また、電磁切換弁２６としたので、ペダ
ル踏力によって押付部材２４を押動する必要はなく、切
換弁２６を容易に切り換えることができる。

【００２７】以上のように本発明は、ブレーキペダル２
０の操作によって二系統のブレーキ指令を出力し、電磁
比例減圧弁１８がスティックした場合であっても他のブ
レーキ指令により油圧シリンダ１５を駆動し、ブレーキ
を作動させるようにしたことを特徴とするものであり、
それは上記実施の形態に限らず種々の形態で実現するこ
とができる。例えば、上記実施の形態は、湿式多板式ブ
レーキに適用したが、油圧シリンダ１５により作動する
他のブレーキ（例えばディスクブレーキやドラムブレー
キ）にも適用することができる。また、上記実施の形態
では、ブレーキペダル２０の操作によりブレーキ指令を
出力するようにしたが、他の操作部材の操作によりブレ
ーキ指令を出力するようにしてもよい。さらに、ブレー
キペダル２０が通常の操作領域を越えて操作されたとき
にブレーキを強制的に作動させるようにしたが、通常の
操作領域を越える前にブレーキを作動させるようにして
もよい。すなわち、Ｓ1＜Ｓ2となるようにブレーキ特性
を設定したが、Ｓ1≧Ｓ2としてもよい。

【００２８】また、図４,５において、切換弁２５,２６
の代わりに減圧弁１８を設け、一対の減圧弁１８を並列
に配設するようにしてもよい。この場合、ペダル操作に
よって一対の減圧弁１８を同時に駆動し、そのいずれか
低い方の２次圧を選択してシリンダ１５に導くようにす
ればよい。これにより、いずれか一方の減圧弁１８がス
ティックしたとしても他方の減圧弁１８によりブレーキ
を作動させることができる。

【００２９】以上の実施の形態と請求項との対応におい
て、インナディスク１２とアウタディスク１３とブレー
キディスク１４がブレーキ部材を、油圧シリンダ１５が
ブレーキ装置を、ブレーキペダル２０が操作部材を、電
磁比例減圧１８と操作量検出器２１とコントローラ２２
が第１の圧油制御手段を、電磁比例減圧弁１８と押付部
材２４、切換弁２５と押付部材２４、電磁切換弁２６と
スイッチ２７がそれぞれ第２の圧油制御手段を、切換弁
２５と電磁切換弁２６が弁装置を、それぞれ構成する。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、操作部材の操作量に応じてそれぞれ別系統の第１の
制動指令と第２の制動指令を出力し、この制動指令に応
じて油圧源からシリンダ装置への圧油を制御するように
したので、電気式のブレーキ弁がスティックした場合な
どであってもブレーキを作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るブレーキ装置
を有するウインチの油圧回路図。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係わるブレーキ装
置の一特性を示す図。

【図３】図１の油圧回路の動作の一例を示す図。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係るブレーキ装置
を有するウインチの油圧回路図。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係るブレーキ装置
を有するウインチの油圧回路図。

【図６】本発明が適用されるクレーンの側面図。

【符号の説明】

１ ウインチドラム １２ インナディ
スク １３ アウタディスク １４ ブレーキ
ディスク １５ 油圧シリンダ １８ 電磁比例
減圧弁 ２０ ブレーキペダル ２１ 操作量検
出器 ２２ コントローラ ２４ 押付部材 ２５ 切換弁 ２６ 電磁切換
弁 ２７ スイッチ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧源と、 ウインチドラムと、 前記ウインチドラムの回転を制動するブレーキ部材と、 前記ブレーキ部材を駆動するシリンダ装置と、 前記ウインチドラムの制動を指令する操作部材と、 前記操作部材の操作量に応じて出力された電気信号によ
   る第１の制動指令に応じて、前記油圧源から前記シリン
   ダ装置への圧油を制御する第１の圧油制御手段と、 前記操作部材の操作量に応じて前記第１の駆動指令とは
   別系統で出力された第２の駆動指令に応じて、前記油圧
   源から前記シリンダ装置への圧油を制御する第２の圧油
   制御手段とを備えることを特徴とするウインチのブレー
   キ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のウインチのブレーキ装
   置において、 前記第１の圧油制御手段は、前記油圧源と前記シリンダ
   装置の間に介装された電磁比例減圧弁を有し、 この電磁比例弁を強制的に駆動するように、前記第２の
   圧油制御手段は、前記操作部材に連結され、前記操作部
   材の操作量に応じて前記電磁比例減圧弁のスプールを押
   動する押付部材を有することを特徴とするウインチのブ
   レーキ装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のウインチのブレーキ装
   置において、 前記第１の圧油制御手段は、前記油圧源と前記シリンダ
   装置の間に介装された電磁比例弁を有し、 前記第２の圧油制御手段は、前記電磁比例減圧弁に並列
   に設けられた弁装置を有することを特徴とするウインチ
   のブレーキ装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載のウ
   インチのブレーキ装置において、 前記第２の駆動指令は、少なくとも前記第１の駆動指令
   を増減する前記操作部材の操作領域よりも大きな操作領
   域で出力されることを特徴とするウインチのブレーキ装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載のブ
   レーキ装置を備えたクレーンの巻上装置。