JP2005047717A - 油圧ウィンチ - Google Patents

Abstract

【課題】 とくに軽負荷時に確実にかつ十分高速で吊荷をフリーフォールさせる。
【解決手段】 フリーフォール時に、ペダル操作される切換スイッチ７１のオンにより、コントローラ６１からパーキング制御弁５９にフリーフォール増速信号を送り、同弁５９を作動させて油圧モータ３２を巻下回転させることによりフリーフォール増速作用を得る。また、このときにブレーキペダル５１の操作量に応じて巻下速度を変化させるようにした。
【選択図】 図１２

Description

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。

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落下させるように構成されている（たとえば特許文献１参照）。

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２２によって説明する。

図２２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。

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。

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不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。

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。

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。

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。

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。

ブレーキ弁２２は、ブレーキペダル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。

この構成により、次のような作用が得られる。

ｉ. 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。

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）。

ｉｉ. 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。

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）。

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。
特開平９−２１６７９３号公報

ところが、この構成によると、吊荷がフックだけのような軽負荷の場合に、フリーフォールモードで吊荷が降下しにくい、あるいは降下速度が遅いという問題があった。

とくに、制動装置１３において、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場合、インナ、アウタ両プレート１４，１６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）が発生し、これがブレーキ力として作用するため、上記傾向が顕著となっていた。

そこで本発明は、軽負荷時にも吊荷を確実に、かつ、十分高速で降下させることができる油圧ウィンチを提供するものである。

請求項１の発明は、次の要件を具備するものである。

(Ａ) 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すること。

(Ｂ) 上記制動装置は、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伝達モードと、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で、かつ、ブレーキペダルの操作により上記ウィンチドラムにブレーキ力を加えるように構成されていること。

(Ｃ) 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ていること。

(Ｄ) 上記モータ駆動回路は、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下側に回転させ得るように構成されていること。

(Ｅ) 上記指令手段は、動力伝達モードにおいてモータ駆動回路に巻上または巻下方向の回転指令を出す通常指令部と、フリーフォールモードにおいてモータ駆動回路に巻下方向の回転指令を出力するフリーフォール増速指令部から成ること。

(Ｆ) 上記フリーフォール増速指令部は、上記ブレーキペダルの操作量に応じて巻下方向の速度を変化させるように構成されたこと。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、フリーフォールモードを、モータが巻下側に回転する増速フリーフォールモードと、モータが回転しない通常フリーフォールモードとの間で切換えるフリーフォールモード切換手段を具備するものである。

請求項３の発明は、請求項２の構成において、フリーフォールモード切換手段は切換操作部を備え、この切換操作部が足踏み操作されるフートペダルに設けられたものである。

請求項４の発明は、請求項３の構成において、切換操作部が、制動装置を操作するフートペダルに、独立して操作可能な状態で設けられたものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至４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下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。

請求項６の発明は、請求項１乃至４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巻下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。

本発明によると、フリーフォール時に、ウィンチの回転駆動源としての油圧モータをモータ駆動回路によって巻下側に回転させる強制巻下回転作用（フリーフォール増速作用）を働かせることにより、軽負荷時にも吊荷を確実にかつ十分高速で降下させることが可能となる。

しかも、フリーフォール増速指令部によって巻下速度（フリーフォール増速度）を制御できるため、たとえばフリーフォール始動時には増速度を漸増させ、停止時には漸減させることによりショックの発生を防止し、このような機能がない場合と比較して操作性を向上させることができる。

この場合、ブレーキペダルの操作量に応じて巻下速度を変化させるため、制動のかけ具合によって巻下速度を調整するという通常のフリーフォール時の操作感覚通りに速度調整することができる。このため、操作し易く、操作フィーリングが良いものとなる。

請求項２〜４の発明によると、フリーフォールモードを、モータの巻下回転を伴わない「通常のフリーフォール」と、モータを巻下回転させる「フリーフォール増速」の二通りのパターンで切換えることができるため、吊荷の重量等に応じて適正なフリーフォール状態を選択することができる。

この場合、請求項３，４の発明によると、フリーフォールモード切換手段の切換操作部を、足踏み操作されるペダルに設けたから、手が他のウィンチ等の操作で塞がっている場合でも容易に操作することができる。

また、請求項４の発明によると、この切換操作部が、制動装置を操作するブレーキペダルに独立操作可能に設けられているため、専用のペダルを新設する必要がなく、その分、運転室内の狭いスペースを有効に利用することができる。

一方、請求項６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下回転するため、コントローラが不要となる。

本発明の実施形態を図１〜図２１によって説明する。

以下に示す油圧ウィンチの基本構成は図２２に示す従来のウィンチ構成と同じである。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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を足踏み操作するブレーキペダルである。

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（通常指令部）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、巻下、巻上の三位置イ，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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

また、巻下側管路６２は、抵抗弁６５（図１では油圧パイロット式のものを例示しているがチェック弁形式のものでもよい）、電磁切換式の選択弁（駆動部選択手段）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。

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。

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下側管路６２にサブポンプ吐出油を供給し、これによってモータ３２が巻下方向に回転する。

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。

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。

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。

コントローラ７１は、フリーフォール検出装置７２の一部とフリーフォールモード切換装置７３の一部を兼ねる要素として設けられている。

フリーフォールモード切換装置７３は、オン操作されてその信号をコントローラ７１に送る切換スイッチ７４を備え、このスイッチ信号と、圧力変換器７０からの圧力信号に基づいてコントローラ７１から選択弁６６に電気パイロット信号であるフリーフォール増速信号（以下、フリーフォール増速信号と記す）が送られる。

切換スイッチ７４は、図４〜図６に示すようにブレーキ弁５１のブレーキペダル５２の裏側に組み込まれ、足踏み操作される切換ペダル７５によってオン・オフ操作される。

すなわち、切換ペダル７５は、ペダル５２の一方の側縁部に設けられた切欠７６に、復帰バネ７７のバネ力によりペダル５２の踏み面５２ａよりも上方に突出して独立操作可能な状態で設けられ、
（ｉ）図６の一点鎖線で示すようにオペレータが足Ｆをこの切換ペダル７５に重ねてブレーキペダル踏み面５２ａ上に置いた状態で同ペダル７５が踏み込まれ、
（ｉｉ）同図の二点鎖線で示すようにオペレータが足Ｆを切換ペダル７５からずらしてブレーキペダル踏み面５２ａ上に置いた状態では、同ペダル７５は踏み込まれない。

そして、この切換ペダル７５が足踏み操作されたときに、図５に示す操作子（ボルト）７８により切換スイッチ７４が操作レバー７４ａを介してオン操作され、操作解除されたときに同スイッチ７４がオフとなる。

図４，５中、７９はペダル５２の踏み力を図１のブレーキ弁５１に伝えるリンクである。

この油圧ウィンチの作用を次に説明する。

（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２４に示す従来のウィンチの場合と同じである。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ここで、図４〜図６に示す切換ペダル７５が操作されていると、切換スイッチ７４がオンとなってこのスイッチ信号（フリーフォールモード切換信号）がコントローラ７１に送られる。

コントローラ７１は、このフリーフォールモード切換信号を受けてフリーフォール増速モードに向けてスタンバイ状態となり、制動シリンダ４１のポジティブ圧力が、同シリンダ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増速信号を強制駆動部Ｂの選択弁６６に送る。

これにより、
(ｉ) 選択弁６６が非作用位置イから作用位置ロに切換わり、
(ｉｉ) 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、
(ｉｉｉ) 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、巻下側管路６２にサブポンプ６７の吐出油が供給されてモータ３２が巻下回転する。

こうしてフリーフォール時にモータ３２が巻下回転すると、遊星歯車機構３３のサンギヤ３４が巻下回転してプラネタリギヤ３５の自転速度が増加し、リングギヤ３６の回転速度が増加する。

従って、ウィンチドラム３１の巻下速度は、フリーフォール（吊荷重量）で得られる速度に油圧モータ３２の巻下回転によって得られる速度を加えた速度となり、軽負荷時にも吊荷を確実にかつ十分高速で降下させることができる。

また、フリーフォールモード切換装置７３によって、モータ３２を巻下回転させない通常のフリーフォールモードと、モータ３２を巻下回転させる増速フリーフォールモードとに切換え可能に構成したから、モータ３２のアシストが不要な場合（たとえば重負荷時）には通常フリーフォールモードとして降下速度を抑える等、負荷等に応じた適正なフリーフォール運転を行うことができる。

しかも、この切換えを足踏み式の切換ペダル７５によって行うため、複数ウィンチの同時操作等によって両手が塞がっている場合でも、このフリーフォールモードの切換操作を容易に行うことができる。

なお、この後の停止操作としては、ブレーキ弁５１をブレーキペダル５２によって操作するか、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の巻下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。

また、チャタリング防止のため、ブレーキ解放を判断する圧力値にヒステリシス特性を持たせておいてもよい。また、ブレーキ解放を判断する圧力値Ｐ２は、Ｐ１以下でなくてもよく、Ｐ１＝Ｐ２でもよいし、Ｐ１＜Ｐ２としてもよい。

図７に示すウィンチにおいて、図１に示すウィンチ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。

図１に示すウィンチにおいては、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、図７に示すウィンチでは、図７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８０を用いている。

この場合、ポンプ８０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８１を駆動部選択手段として兼用する構成をとっている。

すなわち、選択弁８１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を経由して巻下側管路６２に向かう経路（通常駆動部Ａ）から、抵抗弁６５を経由して巻下側管路６２に向かう経路（強制駆動部Ｂ）に切換わる。

この構成によると、ポンプ３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。

図８に示すウィンチにおいては、図１に示すウィンチの第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の吐出油を高圧選択弁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。

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。

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。

なお、この第２パーキングブレーキ制御弁５９を省略する構成は、図７に示すポンプ共用式のウィンチにおいても採用することができる。

図９に示すウィンチにおいては、
（ｉ）パーキングブレーキ制御弁として、図１に示すウィンチ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８２とを用い、
（ｉｉ）第２パーキングブレーキ制御弁８２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８２の出力圧が高圧選択弁８３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が巻下位置ロに切換わり、モータ３２が巻下回転する
ように構成されている。

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。

図１０に示すウィンチにおいては、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１０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８４を設け、この圧力スイッチ８４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。

こうすれば、図１に示すウィンチのコントローラ７１を省略できるため、構成を簡略化することができる。

図１１に示すウィンチにおいては、強制駆動部Ｂに油圧パイロット式の選択弁８５を用いる一方、切換スイッチ７４と、同スイッチオンで切換わる電磁切換弁８６とによってフリーフォールモード切換装置８７を構成している。

そして、制動シリンダ４１のポジティブ圧力を圧力検出管路８８に取り出し、ポジティブ圧力がブレーキ解放圧以下で、かつ、スイッチ７４がオンの場合に、ポジティブ圧力を選択弁８５に導いて作用位置ロに切換えるように構成している。

この構成によると、コントローラ７４が不要となるため、システム構成が簡略化される。

図１２〜図１９に本発明の実施形態にかかるウィンチを示す。このウィンチにおいては、フリーフォール増速モードで増速度を制御できるように構成している。

ここでは、図９に示すウィンチの構成、すなわち、
（ｉ）パーキングブレーキ制御弁として、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８２とを用い、
（ｉｉ）第２パーキングブレーキ制御弁８２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８２の出力圧が高圧選択弁８３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が巻下位置ロに切換わり、モータ３２が巻下回転する
構成を前提としている。

この場合、上記（ｉｉｉ）の構成において、高圧選択弁８３とコントロールバルブ５４のパイロットポートとの間に電磁比例減圧弁（以下、単に比例弁という）８９が設けられ、第２パーキングブレーキ制御弁８２の出力圧が高圧選択弁８３からこの比例弁８９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るように構成されている。

比例弁８９に電気パイロット信号を送る電気パイロットライン９０は、コントローラ７１に接続され、フリーフォールモード切換装置７３の切換スイッチ７４がオンで、かつ、ブレーキ解放状態となったときにコントローラ７１からの信号によって比例弁８９が作動し、その二次圧によってコントロールバルブ５４が巻下位置ロに切換わる。

この比例弁８９の指令電流／二次圧の関係を図１３に、コントロールバルブ５４のパイロット圧力／制御流量の関係を図１４にそれぞれ示し、このような設定下で、図１５，１６に示すようにポジティブ圧力に応じて比例弁指令電流・同二次圧が変化する（ポジティブ圧力の増加に対して指令電流が減少する）ように比例弁８９を設定している。

このような設定により、コントロールバルブ５４がポジティブ圧力に応じてストローク制御され、モータ３２への供給流量が制御されてフリーフォール増速モードでのウィンチ巻下速度が制御される。

図１７には、通常フリーフォール時とフリーフォール増速時、それに動力巻下時の三通りにおけるポジティブ圧力／ウィンチ速度の関係を示している。

この構成とすれば、図１８に示す速度制御機能がない場合と比較して、巻下速度がブレーキペダル５２の操作量に応じて変化するため、たとえばフリーフォール始動時には増速度を漸増させ、停止時には漸減させることによりショックの発生を防止し、このような機能がない場合と比較して操作性を向上させることができる。

また、ブレーキペダル５２の操作量（制動のかけ具合）によって巻下速度を調整するという通常のフリーフォール時の操作感覚通りに速度調整できるため、操作し易く、操作フィーリングが良いものとなる。

なお、コントロールバルブ５４に圧力補償機能付きのものを用いれば流量制御をより確実に行うことができる。

また、この実施形態のようにコントロールバルブ５４をストローク制御することによってフリーフォール増速モードでの速度を制御する構成に加えて、モータ３２に可変容量型モータを用い、図１９に示すようにポジティブ圧力に応じてこのモータ容量を制御することによってモータ巻下速度（ウィンチ速度）を制御するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、フリーフォール開始後にモータ３２を巻下回転させるようにしたが、逆に、モータ３２の巻下回転が開始した後、フリーフォールによる降下回転が加わるようにしてもよい。

図２０に示す別の実施形態にかかるウィンチは、大半の構成が図１２〜図１９に示すウィンチと同じで、相違点は、
（イ）同ウィンチの第２パーキングブレーキ制御弁８２がパーキングブレーキ５６とコントロールバルブ５４の双方を制御する弁として構成されているのに対し、このウィンチでは同制御弁８２に対応する制御弁９１はコントロールバルブ制御専用弁として用いられ、パーキングブレーキ制御はパーキングブレーキ制御弁５８のみによって行われる点、
（ロ）リモコン弁５３の両側パイロット圧を高圧選択せず、その代わりに、コントロールバルブ５４の両側パイロット圧を高圧選択弁９２で選択してパーキングブレーキ制御弁５８のパイロットポートに導く点
の二点である。

この構成によると、上記（イ）の構成により、図１２〜図１９に示すウィンチの高圧選択弁５７を省略することができるため、コストが安くてすむ。

図２１に示すまた別の実施形態にかかるウィンチでは、図２０に示すウィンチにおける電磁切換式の制御弁９１に代えて比例弁９３を用いるとともに、図１２〜図１９に示すウィンチにおける比例弁８９を省略し、コントローラ７１からのフリーフォール増速信号に基づく比例弁９３の二次圧によってコントロールバルブ５４をストローク制御する構成をとっている。

この構成によっても、基本的に各実施形態と同じ作用が得られ、しかも弁の数を節減できるため、設備コストが安くてすむ。

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。

本発明の実施形態に関連する油圧ウィンチの第１例の全体構成を示す図である。 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。 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。 同ウィンチに使用されるブレーキペダルの斜視図である。 同ペダルの側断面図である。 同ペダルの平面図である。 本発明の実施形態に関連する油圧ウィンチの第２例の一部構成を示す図である。 本発明の実施形態に関連する油圧ウィンチの第３例の一部構成を示す図である。 本発明の実施形態に関連する油圧ウィンチの第４例の一部構成を示す図である。 本発明の実施形態に関連する油圧ウィンチの第５例の一部構成を示す図である。 本発明の実施形態に関連する油圧ウィンチの第６例の全体構成を示す図である。 本発明の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。 同ウィンチに使用される比例弁の指令電流と二次圧の関係を示す図である。 同比例弁からコントロールバルブに送られるパイロット圧とコントロールバルブによる制御流量の関係を示す図である。 制動シリンダのポジティブ圧力と同比例弁への指令電流の関係を示す図である。 同ポジティブ圧力と同比例弁の二次圧の関係を示す図である。 同ポジティブ圧力とウィンチ速度の関係を示す図である。 同ポジティブ圧力とウィンチ速度の関係を示す図である。 ポジティブ圧力に応じてモータ容量を制御する方式をとった場合のポジティブ圧力とウィンチ速度の関係を示す図である。 本発明の別の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。 本発明のまた別の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。 従来の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
５２ フートペダル
５３ 指令手段の通常指令部としてのリモコン弁
５４ コントロールバルブ
５５ 油圧ポンプ
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 フリーフォール増速指令部を構成する第２パーキングブレーキ制御弁
６１ フリーフォールモード検出手段、フリーフォールモード切換手段及びフリーフォール増速指令部を構成するコントローラ
６３ フリーフォール増速指令部を構成する電磁比例減圧弁
６８ 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）
６９ 同装置を構成する圧力変換器
７０ フリーフォールモード切換装置（フリーフォールモード切換手段）
７１ 同装置の切換スイッチ
７２ 切換ペダル（切換操作部）
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
７８ フリーフォール増速指令部を構成する制御弁
８０ 同電磁比例減圧弁

Claims (6)

1. 次の要件を具備することを特徴とする油圧ウィンチ。
   (Ａ) 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すること。
   (Ｂ) 上記制動装置は、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伝達モードと、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で、かつ、ブレーキペダルの操作により上記ウィンチドラムにブレーキ力を加えるように構成されていること。
   (Ｃ) 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ていること。
   (Ｄ) 上記モータ駆動回路は、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下側に回転させ得るように構成されていること。
   (Ｅ) 上記指令手段は、動力伝達モードにおいてモータ駆動回路に巻上または巻下方向の回転指令を出す通常指令部と、フリーフォールモードにおいてモータ駆動回路に巻下方向の回転指令を出力するフリーフォール増速指令部から成ること。
   (Ｆ) 上記フリーフォール増速指令部は、上記ブレーキペダルの操作量に応じて巻下方向の速度を変化させるように構成されたこと。
2. 請求項１記載の油圧ウィンチにおいて、フリーフォールモードを、モータが巻下側に回転する増速フリーフォールモードと、モータが回転しない通常フリーフォールモードとの間で切換えるフリーフォールモード切換手段を具備することを特徴とする油圧ウィンチ。
3. 請求項２記載の油圧ウィンチにおいて、フリーフォールモード切換手段は切換操作部を備え、この切換操作部が足踏み操作されるフートペダルに設けられたことを特徴とする油圧ウィンチ。
4. 請求項３記載の油圧ウィンチにおいて、切換操作部が、制動装置を操作するブレーキペダルに、独立して操作可能な状態で設けられたことを特徴とする油圧ウィンチ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項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下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。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項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巻下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。

Images