JP2004263719A

JP2004263719A - ネガティブブレーキ装置、建設機械、およびネガティブブレーキ方法

Info

Publication number: JP2004263719A
Application number: JP2003027975A
Authority: JP
Inventors: Kohei Honjo; 浩平本庄
Original assignee: Hitachi Sumitomo Heavy Industries Construction Crane Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Construction Crane Co Ltd
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-09-24
Also published as: DE112004000256T5; US20060151265A1; CN1747889A; WO2004069729A1; WO2004069729B1

Abstract

【課題】簡易な構成のネガティブブレーキ装置を提供する。
【解決手段】油圧ポンプ２３からの圧油を可変減圧弁２２で減圧してブレーキケース１１内の油室１５に供給するように油圧回路を形成するとともに、油室１５への圧油の供給によりブレーキを解除し、圧油の遮断によりブレーキが作動するようにネガティブブレーキを形成する。ブレーキペダル２４に戻しばね２７を連結し、ブレーキペダル２４の非操作時に戻しばね２７のばね力により減圧弁２２のプッシャ２５を押し込み、２次圧Ｐを最大としてブレーキを解除する。ブレーキペダル２４の踏み込みによりプッシャ２５を引き出し、２次圧Ｐを減少させてブレーキを作動する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧力によりブレーキを解除し、油圧力の遮断によりブレーキを作動するネガティブブレーキ装置、建設機械、およびネガティブブレーキ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のネガティブブレーキ装置を備えたクレーンが知られている（例えば特許文献１参照）。これによれば、ブレーキピストンの両側に油室を設け、その一方の油室に圧油を供給してネガティブブレーキを解除し、他方の油室にブレーキペダルの操作に応じた圧油を供給して油圧ブレーキを作動する。ブレーキ解除用の油室への圧油の供給が断たれると、ばねの付勢力によりネガティブブレーキが作動する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２１６７９３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報記載の装置では、ブレーキピストンの両側に油室を設け、各油室への油の流れをそれぞれ制御するため、ブレーキ装置の構造が複雑になる。また、ブレーキ操作中に何らかの原因（異常）によりブレーキ作動用の油圧源が遮断されると、ブレーキは非作動状態（フリー状態）となり、安全性上好ましくない。
【０００５】
本発明は、安全で簡易な構成のネガティブブレーキ装置および建設機械を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるネガティブブレーキ装置は、油圧源と、プッシャの押し込み量の増加に伴い２次圧が大きくなるように油圧源からの油圧力を減圧する減圧弁と、減圧弁からの２次圧によりブレーキを解除し、２次圧の遮断によりブレーキを作動するネガティブブレーキ機構と、踏み込み操作に応じてプッシャを引き出すように設けられるブレーキペダルと、ブレーキペダルの非操作時にネガティブブレーキ機構によるブレーキを解除するようにプッシャを押し込むばね部材とを備えることを特徴とする。
また、本発明による建設機械は、上述したネガティブブレーキ装置を備える。
さらに本発明によるネガティブブレーキ方法は、プッシャの押し込みに伴い、出力される２次圧が大きくなるように設定された減圧弁を用い、この２次圧に基づいてブレーキ装置を作動させるブレーキ方法であって、ブレーキ操作部材の非操作状態で、減圧弁のプッシャを押し込み状態として、そのとき減圧弁から出力された２次圧をブレーキの解除圧力としてブレーキ装置へ出力し、ブレーキ装置部材の操作状態で、減圧弁のプッシャが引き出され、これにより減少されて出力される２次圧をブレーキの作動圧力としてブレーキ装置で出力することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を参照して本発明によるネガティブブレーキ装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るネガティブ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を搭載したクレーンの側面図である。図６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が巻上または巻下られ、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が巻上または巻下られ、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、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、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、ウインチドラム１に内蔵され、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。
【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】
遊星減速機構５の側方にはブレーキケース１１が配設されている。キャリア軸５４はブレーキケース１１の側壁を貫通し、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は軸方向交互に配置されている。これらディスク１２，１３の側方には、ブレーキピストン１４がブレーキケース１１内を軸方向に摺動可能に配設されている。ブレーキピストン１４の軸方向片側（ディスク１２，１３側）には油室１５が形成され、軸方向反対側にはばね１６が介装されている。
【００１１】
ばね１６はブレーキピストン１４に常時付勢力を及ぼし、このばね１６の付勢力によりブレーキピストン１４は図示ａ方向に移動し、ディスク１２，１３同士を互いに圧接する。これによりインナディスク１２の回転が阻止され、ブレーキが作動する。一方、油室１５に油圧力が作用するとブレーキピストン１４はばね１６の付勢力に抗して図示ｂ方向に移動し、ディスク１２，１３に作用する圧接力が除去される。これによりインナディスク１２の回転が許容され、ブレーキが解除される。ここで、ディスク１２，１３，ピストン１４，油室１５，およびばね１６は、油圧力によりブレーキを解除し、油圧力の遮断によりブレーキを作動するいわゆるネガティブブレーキ機構を形成する。なお、図示は省略するがブレーキケース１１内には冷却油が流れ、ディスク１２，１３が冷却される。
【００１２】
油室１５は、電磁切換弁２１、減圧弁２２を介して油圧ポンプ２３に接続されている。電磁切換弁２１は、フリーフォールスイッチ２１ａの操作により切り換えられ、油室１５への圧油の流れを許容または禁止する。減圧弁２２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、減圧弁２２は、調圧ばね２２ａと２次圧供給管路２２ｂにより供給される２次圧Ｐとのバランスにより油圧力を減圧制御し、また調圧ばね２２ａのばね力はプッシャ２５の駆動量により可変されるものであり、ブレーキペダル２４の踏み込み量に応じてプッシャ２５を駆動させ、調圧ばね２２ａのばね力を調整する。
【００１３】
減圧弁２２の構成につき、さらに詳しく説明する。図２は、復帰ばね２５ａとプッシャ２５の関係を示す模式図である。図示のようにプッシャ２５は復帰ばね２５ａのばね力によって中立状態で最大に引き出される。復帰ばね２５ａのばね力に抗して外力Ｆが作用するとプッシャ２５は外力Ｆに応じて押し込まれる。中立状態からのプッシャ２５の押し込み量（ストロークＳ）と減圧弁２２の２次圧Ｐとの関係は図３（ａ）に示す通りであり、ストロークＳの増加に伴い２次圧Ｐは比例的に増加する。
【００１４】
このように構成された減圧弁２２は構成が容易であり、汎用性が高く、入手性もよい。この減圧弁２２を用いてブレーキペダル２４の踏み込み操作によりネガティブブレーキを作動するためには、図３（ｂ）に示すようにペダル操作量Ａの増加に伴い２次圧Ｐを減少させる必要がある。これを実現するため、本実施の形態では、以下のように減圧弁２２のプッシャ２５をブレーキペダル２４に連結する。
【００１５】
図１に示すように、ブレーキペダル２４の踏み込み部２４ａと回動軸２４ｂの間にはリンク２６の一端が連結され、リンク２６の他端はプッシャ２５に連結されている。回動軸２４ｂの下方のブレーキペダル２４の下端部には戻しばね２７の一端が連結され、戻しばね２７の他端は車体フレームに設けたブラケット２８に連結されている。
【００１６】
戻しばね２７は引張ばねであり、戻しばね２７のばね力（引張力）はブレーキペダル２４，リンク２６，プッシャ２５を介して復帰ばね２５ａに圧縮力として付加される。中立状態における戻しばね２７のばね力は復帰ばね２５ａのばね力よりも大きく設定され、これによりブレーキペダル２４の非操作時に復帰ばね２５ａが縮退し、図４（ａ）に示すようにプッシャ２５が最大に押し込まれる。その結果、２次圧Ｐが最大となり、ブレーキが解除される。ブレーキペダル２４を踏み込み操作すると、図４（ｂ）に示すように戻しばね２７のばね力に抗してプッシャ２５が引き出される。これにより２次圧Ｐが減少し、ブレーキが作動する。
【００１７】
次に、本実施の形態の動作をより具体的に説明する。
（１）フリーフォールスイッチオフ
フリーフォールスイッチ２１ａがオフのときは、図１に示すように電磁切換弁２１は位置ロに切り換えられ、油室１５はタンクに連通する。これによりばね１６の付勢力によってブレーキピストン１４が図１のａ方向に押動し、インナディスク１２とアウタディスク１３は互いに圧接する。この圧接によりインナディスク１２に摩擦力が作用し、ディスク１２の回転が阻止される（ブレーキ作動）。
【００１８】
このようにしてブレーキ装置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して方向切換弁４を切り換えると、油圧ポンプ３から油圧モータ２に圧油が供給され、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。操作レバー６を中立位置に戻し操作すると油圧モータ２への圧油の供給が阻止され、油圧モータ２の回転が停止する。
【００１９】
（２）フリーフォールスイッチオン
フリーフォールスイッチ２１ａをオン操作すると、電磁切換弁２１が位置イに切り換えられ、減圧弁２２と油室１５が連通する。ここで、吊り荷を空中に保持した状態で操作レバー６を中立位置に操作し、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２２通過後の２次圧Ｐは最大となり、ブレーキピストン１４に作用する油圧力がばね１６の付勢力に打ち勝ってブレーキピストン１４は図１のｂ方向に押動する。これによりディスク１２，１３に作用する圧接力が除去され、インナディスク１２は回転可能となる（ブレーキ解除）。
【００２０】
このようにしてブレーキ装置１０が解除すると、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し、吊り荷がフリーフォールする。この状態でブレーキペダル２４を踏み込み操作すると、ペダル操作量Ａの増加に伴い２次圧Ｐが減少し、ブレーキピストン１４に作用する油圧力がばね１６の付勢力よりも小さくなる。これによりブレーキピストン１４はブレーキペダル２４の操作量に応じてａ方向に押動し、ディスク１２，１３同士が圧接され、ウインチドラム１の回転が停止する（ブレーキ作動）。
【００２１】
（３）異常事態
例えば油圧ポンプ２３と油室１５を接続する油圧回路に油漏れが発生し、油室１５への圧油の供給が断たれると、ばね１６の付勢力によりブレーキピストン１４がａ方向に押動し、ネガティブブレーキが作動する。これにより吊り荷を空中に保持した状態で油漏れが発生した場合でも吊り荷の落下を防ぐことができる。
【００２２】
また、図５に示すようにリンク２６が脱落し、ブレーキペダル２４とプッシャ２５との連結が断たれると、戻しばね２７のばね力がプッシャ２５に伝達されず、プッシャ２５は復帰ばね２５ａのばね力によって引き出され、中立位置に戻される。戻しばね２７やブレーキペダル２４が脱落したときも同様にプッシャ２５が中立位置に戻される。これにより２次圧Ｐが最小となり、ネガティブブレーキが作動し、異常事態に安全に対処することができる。
【００２３】
このように本実施の形態によると、ブレーキペダル２４に戻しばね２７を連結し、ブレーキペダル２４の非操作時に戻しばね２７のばね力によってプッシャ２５を押し込み、ブレーキペダル２４の踏み込み量の増加に伴い戻しばね２７のばね力に抗してプッシャ２５を引き出すようにした。これによりブレーキペダル２４の操作量の増加に伴い２次圧Ｐが減少し、ネガティブブレーキ装置を簡易に構成することができる。すなわちブレーキピストン１４の片側にばね１６を介装するとともに反対側に油室１５を設け、ブレーキペダル２４の非操作時に油室１５に２次圧Ｐを導いてネガティブブレーキを解除し、ブレーキペダル２４の踏み込みにより２次圧Ｐを遮断してブレーキを作動するように構成することができる。
【００２４】
中立状態で復帰ばね２５ａによりプッシャ２５を引き出して２次圧を最小とするような汎用性の高い減圧弁２２を用いるので、ブレーキ装置１０を安価に構成することができる。また、リンク２６の脱落等によりプッシャ２５に作用する外力が除去された場合には、プッシャ２５が引き出されて２次圧Ｐは最小となり、ネガティブブレーキが作動するので、安全性上好ましい。これに対してプッシャ２５のストロークＳの増加に伴い２次圧Ｐが減少するようないわゆる逆比例形の減圧弁を用いる場合は、本実施の形態の減圧弁２２に比べて構造が複雑となるばかりか、リンク２６の脱落時に２次圧Ｐは最大となるので、安全性上好ましくない。また、例えば図７に示すように中立状態で復帰ばね２５ａによりプッシャ２５を押し込むタイプの減圧弁を用いる場合も、リンク２６の脱落時に２次圧Ｐは最大となるので、安全性上好ましくない。
【００２５】
なお、上記実施の形態では、ばね部材としてブレーキペダル２４の下端部に戻しばね２７を連結したが、他の箇所（例えば踏み込み部２４ａと回動軸２４ｂの間）に連結してもよい。この場合、ブレーキペダル２４の非操作時にプッシャ２５を押し込むようにばね連結用のブラケット２８をプッシャ２５側に設ければよい。または、戻しばね２８を引張ばねではなく圧縮ばねとすればよい。ネガティブブレーキ機構の構成は上述したものに限らない。減圧弁２２と油室１５の間に電磁切換弁２１を設けたが、油圧回路の構成もこれに限らない。
【００２６】
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。また、ブレーキ装置１０をクレーンの巻上ウインチに適用したが、クレーン以外の他の建設機械に適用してもよい。すなわち、本発明の特徴である、プッシャの押し込みに伴い出力される２次圧が大きくなるように設定された減圧弁を、非操作状態（通常状態）でプッシャを押し込み状態にし、操作状態でその押し込まれたプッシャを引き出して、操作量の増加に伴って、減圧弁から出力される２次圧力を減じるようにして使用することは、上記実施の形態のブレーキ装置に限定されるものではなく、減圧弁を使用する全てのものへの適用が可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、ブレーキペダルの非操作時にばね部材によって減圧弁のプッシャを押し込み、ブレーキペダルの踏み込み操作によりプッシャを引き出すようにしたので、汎用性の高い減圧弁を用いてネガティブブレーキ装置を安全かつ簡易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるネガティブブレーキ装置を有するウインチの油圧回路図。
【図２】本発明の実施の形態に係わる減圧弁の要部模式図。
【図３】図２の減圧弁の特性図。
【図４】本発明の実施の形態に係わるネガティブブレーキ装置の一動作を示す図。
【図５】本発明の実施の形態に係わるネガティブブレーキ装置の別の動作を示す図。
【図６】本発明が適用されるクレーンの側面図。
【図７】他の減圧弁の模式図。
【符号の説明】
１ウインチドラム１０ネガティブブレーキ装置
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油室１６ばね
２２可変減圧弁２３油圧ポンプ
２４ブレーキペダル２５プッシャ
２５ａ復帰ばね２６リンク
２７戻しばね

Claims

油圧源と、
プッシャの押し込み量の増加に伴い２次圧が大きくなるように前記油圧源からの油圧力を減圧する減圧弁と、
前記減圧弁からの２次圧によりブレーキを解除し、２次圧の遮断によりブレーキを作動するネガティブブレーキ機構と、
踏み込み操作に応じて前記プッシャを引き出すように設けられるブレーキペダルと、
前記ブレーキペダルの非操作時に前記ネガティブブレーキ機構によるブレーキを解除するように前記プッシャを押し込むばね部材とを備えることを特徴とするネガティブブレーキ装置。
請求項１に記載のネガティブブレーキ装置において、
前記減圧弁は、前記プッシャを引き出し位置に戻す復帰ばねを有し、前記ばね部材は、前記復帰ばねの付勢力に抗して前記プッシャを押し込むことを特徴とするネガティブブレーキ装置。
請求項１または２に記載のネガティブブレーキ装置を備えた建設機械。
プッシャの押し込みに伴い、出力される２次圧が大きくなるように設定された減圧弁を用い、この２次圧に基づいてブレーキ装置を作動させるブレーキ方法であって、
ブレーキ操作部材の非操作状態で、前記減圧弁のプッシャを押し込み状態として、そのとき前記減圧弁から出力された２次圧をブレーキの解除圧力としてブレーキ装置へ出力し、
前記ブレーキ装置部材の操作状態で、前記減圧弁のプッシャが引き出され、これにより減少されて出力される２次圧をブレーキの作動圧力としてブレーキ装置で出力することを特徴とするネガティブブレーキ方法。