JP2004224509A - ウインチのブレーキ装置、ブレーキ装置の冷却方法、およびブレーキ装置を備えたクレーン - Google Patents

Abstract

【課題】湿式多板式ブレーキのディスク部材に供給する冷却油量を増加する。
【解決手段】複数のインナディスク１２とアウトディスク１３をブレーキケース１１内に配置し、油圧モータ２のドレン油をドレン管路３２を介してポンプ吐出側管路３１に導き、油圧ポンプ２５の吐出油に合流するとともに、この合流油を管路３１を介してブレーキケース１１内に導く。これによりディスク１２，１３に供給される冷却油量が増加し、ディスク１２，１３を十分に冷却することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスク部材の圧接によってウインチドラムの回転を制動するウインチのブレーキ装置、ブレーキ装置の冷却方法、およびブレーキ装置を備えたクレーンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のブレーキ装置として、湿式多板ブレーキ装置が知られている（例えば特許文献１参照）。これは回転可能に支持された複数の回転ディスクと回転不能に支持された複数の固定ディスクをブレーキケース内に軸方向移動可能に交互に配置し、これらディスク同士を圧接して回転ディスクにブレーキ力を作用させるものである。この種のブレーキ装置では、ディスクの摩擦による発熱を抑えるために、ブレーキケース内に冷却油を供給するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２８３１９９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ウインチドラムのフリーフォールを停止する場合等、ディスクに作用するブレーキ力が大きくなるほど摩擦熱が増加する。その結果、ディスク温度が著しく上昇し、ブレーキ力の低下やディスクの摩耗を招来するおそれがある。したがって、ディスクの過剰な温度上昇を回避するため、冷却油量を増加して冷却能力を高める必要がある。この場合、冷却油量を増加するために油圧ポンプを大型化すると、コスト高となるばかりか、ブレーキケースに常に多量の冷却油が供給され、効率的でない。
【０００５】
本発明は、ブレーキ冷却用油圧ポンプを大型化することなく効率的に冷却油を供給することができるウインチのブレーキ装置、ブレーキ装置の冷却方法、およびブレーキ装置を備えたクレーンを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるウインチのブレーキ装置は、ウインチドラム駆動用の油圧モータと、ウインチドラムの回転に応じて回転する回転板およびこの回転板に並設された固定板を有するディスク部材と、回転板と固定板を圧接してウインチドラムの回転を制動する制動手段と、ディスク部材に冷却油を供給する油圧ポンプと、油圧ポンプの吐出油に油圧モータのドレン油を合流する合流手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明によるブレーキ装置の冷却方法は、ウインチ駆動用の油圧モータを可変容量油圧モータとするとともに、油圧モータの傾転を制御する傾転制御手段と、フリーフォールモードを指令するフリーフォールモード指令手段とを備え、少なくともフリーフォールモード時に吊り荷を巻上げるとき、油圧モータを小傾転側に切り換えることを特徴とする。
さらに、本発明によるクレーンは上述したブレーキ装置を備える。
【０００７】
【発明の実施の形態】
−第１の実施の形態−
以下、図１、２を参照して本発明によるブレーキ装置の第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２はこのブレーキ装置を搭載した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１０１と、走行体１０１上に搭載された旋回可能な旋回体１０２と、旋回体１０２に起伏可能に支持されたブーム１０３とを有する。旋回体１０２にはウインチドラム１が搭載され、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げられ、吊り荷（バケット等）１０６が昇降する。また、旋回体１０２には起伏ドラム１０７が搭載され、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。
【０００８】
図１に示すように、巻上ウインチは、ウインチドラム１と、ウインチドラム１を巻上または巻下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可変油圧ポンプ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の回転を制動する湿式多板式のブレーキ装置１０とを有する。方向制御弁４は操作レバー６の操作に応じたパイロット圧により切り換えられる。
【０００９】
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が噛合され、プラネタリギア５２にはウインチドラム１の内周面に設けられたリングギア５３が噛合されている。プラネタリギア５２はキャリア軸５４により支持されている。
【００１０】
キャリア軸５４はブレーキケース１１の側壁１１ａを貫通し、その先端には複数枚のインナディスク１２がスプライン結合により軸方向に移動可能に係合されている。ブレーキケース１１の内周面には複数枚のアウタディスク１３がスプライン結合により軸方向に移動可能に係合されている。アウタディスク１３とインナディスク１２は軸方向に交互に配置され、ディスク１２，１３の軸方向両端部にはアウタディスク１３が位置している。ディスク１２，１３の側方にはブレーキピストン１４が配設され、ブレーキピストン１４はブレーキケース１１内を軸方向に摺動可能となっている。
【００１１】
ブレーキピストン１４は油圧シリンダ１５のピストン１６に結合され、ブレーキピストン１４とブレーキケース１１の間には、軸方向（図のａ方向）に付勢力を及ぼすばね１７が介装されている。油圧シリンダ１５のロッド室１５ａは、減圧弁２１、電磁切換弁２２を介して油圧ポンプ２３に接続されている。減圧弁２１は可変減圧弁であり、その減圧度はブレーキペダル２４の踏み込み量に応じて変更される。すなわち、ペダル非操作時に減圧度は最小（２次圧は最大）であり、ペダルストロークの増加に伴い減圧度は増加（２次圧は減少）し、ペダル２４を最大に踏み込み操作すると減圧度は最大（２次圧はタンク圧）になる。なお、図はブレーキペダル２４を最大に踏み込んだ状態を示している。
【００１２】
油室１５ａがタンク圧のとき、ピストン１６はばね１７の付勢力によって伸長する。これによりインナディスク１２とアウタディスク１３はブレーキピストン１４によって図示ａ方向に押圧され、ディスク１２，１３間に圧接力が作用し、ブレーキ作動状態となる。一方、ロッド室１５ａ内に最大２次圧が作用するとピストン１６はばね１７の付勢力に抗して縮退する。これによりディスク１２，１３間に作用する圧接力が除去され、ブレーキ解除状態となる。
【００１３】
電磁切換弁２２のソレノイドはフリーフォールスイッチ４１に接続されている。フリーフォールスイッチ４１は運転室での操作によって切り換えられる。フリーフォールスイッチ４１がオンのとき、電磁切換弁２２は図示のように位置ロに切り換えられ、油圧ポンプ２３から減圧弁２１へ圧油が供給される。フリーフォールスイッチ４１がオフのとき、電磁切換弁２２は位置イに切り換えられ、油圧ポンプ２３から減圧弁２１への圧油の供給が阻止される。
【００１４】
ブレーキケース１１には給油孔１１ｂと排油孔１１ｃが設けられている。給油孔１１ｂは管路３１を介して油圧ポンプ２５に接続され、排油孔１１ｃはフィルタ２６、オイルクーラ２７を介してタンクに接続されている。管路３１には油圧モータ２からのドレン油を導くドレン管路３２と、リリーフ弁２８がそれぞれ接続されている。ドレン管路３２には油の逆流を阻止するためのチェック弁３３が設けられている。なお、油圧ポンプ２５はエンジンにより駆動され、エンジン回転数に応じた冷却油量を吐出する。
【００１５】
以上のように構成した第１の実施の形態の主要な動作を説明する。
（１）フリーフォールスイッチオフ
巻上作業を行うときはフリーフォールスイッチ４１をオフし、作業モードを動力巻上モードに切り換える。これにより電磁切換弁２２は位置イに切り換えられ、油圧シリンダ１５のボトム室１５ａはブレーキペダル２４の操作に拘わらずタンク圧となり、ブレーキピストン１４はばね１７の付勢力によってディスク１２，１３側（図１のａ方向）に押動される。これによってアウタディスク１３とインナディスク１２が互いに圧接され、ディスク１２，１３間の摩擦力によってインナディスク１２の回転が阻止される（ブレーキ作動）。
【００１６】
ブレーキ装置１０が作動すると、キャリア軸５４の回転が阻止され、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。ここで、操作レバー６を巻上または巻下操作すると、方向切換弁４が中立位置から切り換えられ、油圧ポンプ３からの圧油によって油圧モータ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る。操作レバー６を中立位置に戻し操作すると、方向切換弁４が中立位置に戻され、油圧ポンプ３から油圧モータ２への圧油の供給が停止する。これによりウインチドラム１の回転が停止する。なお、操作レバー６の中立操作によらず、ブレーキ装置１０とは別のブレーキ装置（不図示）によりウインチドラム１の回転を停止させてもよい。
【００１７】
巻上作業時には油圧モータ２のドレン油がドレン管路３２を介して管路３１に導かれ、油圧ポンプ２５から吐出した冷却油と合流する。この合流油は給油孔１１ｂからブレーキケース１１内に供給され、ブレーキケース１１内を通過した後、排油孔１１ｃから排出される。これによりディスク１２，１３と冷却油が熱交換し、ディスク１２，１３の表面が冷却される。
【００１８】
（２）フリーフォールスイッチオン
例えばバケットのフリーフォールによる掘削作業時にはフリーフォールスイッチ４１をオンし、作業モードをフリーフォールモードに切り換える。これにより電磁切換弁２２が位置ロに切り換えられ、油圧ポンプ２３からの圧油が電磁切換弁２２を介して減圧弁２１に供給され、ブレーキペダル２５の操作量に応じた２次圧が油室１５ａに作用する。ここで、操作レバー６を中立操作して油圧モータ２の回転を停止するとともに、ブレーキペダル２４を非操作すると減圧弁２１通過後の２次圧は最大となり、ピストン１６に作用する油圧力がばね１７の付勢力に打ち勝って油圧シリンダ１５が縮退する。これによりディスク１２，１３に作用する圧接力が除去され、ディスク１２，１３同士が互いに離間する。その結果、インナディスク１２は回転可能となり（ブレーキ解除）、ウインチドラム１はバケットの負荷によって自由回転し、バケットをフリーフォールすることができる。
【００１９】
フリーフォール時には油圧モータ２に圧油が供給されないので、ドレン油は発生せず、ブレーキケース１１には油圧ポンプ２５からの冷却油のみが供給される。また、フリーフォール時にはディスク１２，１３同士が離間しているので、冷却油が各ディスク１２，１３の表面に行き渡り、ディスク１２，１３の冷却が促進される。
【００２０】
バケットのフリーフォール時（例えばバケットの着地直後）にブレーキペダル２４を踏み込み操作すると、その操作量に応じて２次圧が減少し、最大踏み込み操作時に２次圧はタンク圧となる。その結果、ばね１７の付勢力によってブレーキピストン１４がディスク１２，１３側に押動され、ブレーキピストン１４からの押圧力によってディスク１２，１３同士が圧接される。これによりドラム１の回転を停止することができる。
【００２１】
回転中のドラムを制動するとディスク１２，１３間の摩擦力は大きくなり、巻上時よりもディスク温度は高くなる。したがって、フリーフォール前にディスク１２，１３を十分に冷却しておかなければ、フリーフォール時にディスク温度が耐熱温度を超えるおそれがある。この点、本実施の形態では、前述したように巻上時に冷却油量を増加してディスク１２，１３を十分に冷却しているので、フリーフォール時にブレーキ装置１０を作動してもディスク温度が耐熱温度を超えることは少ない。その結果、ディスク１２，１３の摩耗を抑制することができるとともに、十分なブレーキ力を発揮することができる。フリーフォール後は再びドラム１が巻上駆動され、ディスク１２，１３は同様に冷却される。
【００２２】
以上の第１の実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏する。
（１）油圧モータ２のドレン管路３２を油圧ポンプ２５の吐出側管路３１に接続し、ブレーキケース１１内にポンプ吐出油とドレン油を合流して導くようにしたので、油圧ポンプ２５を大型化しなくてもブレーキケース１１内に供給される冷却油量を増加することができ、ディスク１２，１３を十分に冷却することができる。
（２）油圧モータ２のドレン油を冷却油として用いるので、冷却油供給用の動力を節約することができ、効率的である。
（３）巻上駆動時に発生するドレン油を冷却油として用いるので、巻上駆動時の冷却油量が増加する。その結果、フリーフォール前にディスク１２，１３を十分に冷却することができ、フリーフォール時のブレーキ装置１０のブレーキ力を確保することができる。
【００２３】
−第２の実施の形態−
図３を参照して本発明によるブレーキ装置の第２の実施の形態について説明する。
図３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。第２の実施の形態においては、モータ傾転を変更可能な可変容量式油圧モータ２０を用いる。モータ傾転はレギュレータ２０ａにより例えば大小２段階に切り換えられる。レギュレータ２０ａにはフリーフォールスイッチ４１の操作に応じた制御信号が出力され、モータ傾転はフリーフォールスイッチ４１のオン時に小傾転に、オフ時に大傾転に、それぞれ切り換えられる。
【００２４】
第２の実施の形態において、フリーフォールモード時にドラム１を巻上げる場合には、フリーフォールスイッチ４１をオンするとともにブレーキペダル２４を踏み込み操作し、その状態で操作レバー６を巻上操作する。これによりモータ傾転は小傾転に切り換えられ、空のバケットが高速で上昇し、作業効率が向上する。この場合、油圧モータ２の容積効率はモータ傾転が小さいほど低く、容積効率が低いほどドレン油が多くなる。したがって、小傾転でドラム１を巻上げることで冷却油量が増加し、ディスク１２，１３を効率よく冷却することができる。
【００２５】
このように第２の実施の形態によるとウインチ駆動用モータを可変モータ２０とし、フリーフォールモード時にモータ傾転を小傾転に切り換えるようにした。これによりフリーフォールモード時のドレン油量が動力巻上時よりも増加し、ディスク１２，１３を効率的に冷却することができる。
【００２６】
なお、複数のインナディスク１２とアウタディスク１３をディスク部材として用いたが、ディスク１２，１３の圧接力によりウインチドラム１の回転を制動するのであれば、必ずしもディスク１２を複数とする必要はない。インナディスク１２が１枚のものについては、アウタディスク１３とブレーキピストン１４を一体としてもよい。制動手段として、ばね１７の付勢力によりディスク１２，１３に圧接力を及ぼすようにしたが、油圧力により圧接力を及ぼすようにしてもよい。油圧モータ２のドレン管路３２をチェック弁３３を介して油圧ポンプ２５の吐出側管路３１に接続してドレン油をモータ吐出油に合流するようにしたが、合流手段としての構成はこれに限らない。
【００２７】
傾転制御手段としてフリーフォールスイッチ４１の操作に応じてモータ傾転を制御するようにしたが、これ以外の切換スイッチの操作に応じてモータ傾転を制御してもよい。モータ傾転を大小２段階に切り換えるようにしたが、少なくともフリーフォール作業時にモータ傾転を小傾転側に切り換えるのであれば、モータ傾転を２段階以外に切換可能としてもよい。フリーフォールスイッチ４１によりフリーフォールモードを指令するようにしたが、他の操作部材によりフリーフォールモード指令手段を構成してもよい。上記実施の形態では、遊星減速機構５を用いてブレーキ装置とクラッチ装置を兼用するようにしたが、遊星減速機構５を有しないブレーキ専用装置にも同様に適用することができる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態のブレーキ装置に限定されない。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、ブレーキ冷却用油圧ポンプの吐出油に油圧モータのドレン油を合流してディスク部材に供給するようにしたので、油圧ポンプを大型化することなく冷却油量を増加することができ、ブレーキ装置の冷却能力が向上する。
【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】本発明が適用されるクレーンの側面図。
【図３】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。
【符号の説明】
１ ウインチドラム ２ 油圧モータ
３ 油圧ポンプ １０ ブレーキ装置
１１ ブレーキケース １２ インナディスク
１３ アウタディスク １４ ブレーキピストン
１５ 油圧シリンダ １７ ばね
２０ 油圧モータ ２０ａ レギュレータ
２４ ブレーキペダル ２５ 油圧ポンプ
３１ 管路 ３２ ドレン管路
４１ フリーフォールスイッチ

Claims (3)

1. ウインチドラム駆動用の油圧モータと、
   前記ウインチドラムの回転に応じて回転する回転板およびこの回転板に並設された固定板を有するディスク部材と、
   前記回転板と固定板を圧接して前記ウインチドラムの回転を制動する制動手段と、
   前記ディスク部材に冷却油を供給する油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプの吐出油に前記油圧モータのドレン油を合流する合流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. ウインチドラム駆動用の可変容量油圧モータと、
   前記油圧モータの傾転を制御する傾転制御手段と、
   前記ウインチドラムの回転に応じて回転する回転板およびこの回転板に並設された固定板を有するディスク部材と、
   前記回転板と固定板を圧接して前記ウインチドラムの回転を制動する制動手段と、
   前記ディスク部材に冷却油を供給する油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプの吐出油に前記油圧モータのドレン油を合流する合流手段と、
   フリーフォールモードを指令するフリーフォールモード指令手段とを備え、
   少なくともフリーフォールモード時に吊り荷を巻上げるとき、前記油圧モータを小傾転側に切り換えることを特徴とするブレーキ装置の冷却方法。
3. 請求項１または２に記載のブレーキ装置を備えたクレーン。

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