JP2017178491A

JP2017178491A - ウインチ装置及びそれを備えた車両

Info

Publication number: JP2017178491A
Application number: JP2016064366A
Authority: JP
Inventors: 多田　洋一; Yoichi Tada; 洋一多田
Original assignee: Teikoku Sen I Co Ltd
Current assignee: Teikoku Sen I Co Ltd
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2016-03-28
Publication date: 2017-10-05

Abstract

【課題】ドラムに巻かれたワイヤの巻層数が変化する状況においても、ワイヤの引張り力を一定に維持することを可能にしたウインチ装置及びそれを備えた車両を提供する。【解決手段】ウインチ装置は、ワイヤ１１と、該ワイヤ１１が巻回されるドラム１２と、該ドラム１２を回転駆動させるモータ１４と、ドラム１２に巻かれたワイヤ１１の巻層数を検知する巻層数検知手段２０と、該巻層数検知手段２０の検知結果に基づいてモータ１４の出力を制御する出力制御手段を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ウインチ装置及びそれを備えた車両に関し、更に詳しくは、ドラムに巻かれたワイヤの巻層数が変化する状況においても、ワイヤの引張り力を一定に維持することを可能にしたウインチ装置及びそれを備えた車両に関する。

救助工作車や消防自動車等の車両には、障害物の移動や人命の救助を行うための装備として、ドラム型のウインチ装置が搭載されている（例えば、特許文献１，２参照）。このようなウインチ装置は、ワイヤと、該ワイヤが巻回されるドラムと、該ドラムを回転駆動させるモータとを備えており、ドラムの周囲にワイヤを多層に巻き付けるように構成されている。

上述のように構成されるドラム型のウインチ装置においては、ワイヤの巻層数が増えると、引張り力が低下するという欠点がある。つまり、ワイヤをドラムから巻き解いて最後まで送り出した状態から巻き始めたときに引張り力が最も大きくなり、ワイヤの巻層数が１層、２層、３層と増加するに伴ってワイヤの位置がドラムの径方向外側に移動するため引張り力が段階的に低下する。そのため、ウインチ装置を用いた作業において、ワイヤの巻層数が多くなった状態では十分な牽引力を発揮することができなくなる恐れがある。

特に、救助工作車や消防自動車等の車両に搭載されたウインチ装置は、緊急事態において使用することが想定されるので、ドラムに巻かれたワイヤの巻層数が変化する状況においても、ワイヤの引張り力を一定に維持することが求められている。

特開２０１５−４８９３９号公報特開２０１５−５４１０２号公報

本発明の目的は、ドラムに巻かれたワイヤの巻層数が変化する状況においても、ワイヤの引張り力を一定に維持することを可能にしたウインチ装置及びそれを備えた車両を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のウインチ装置は、ワイヤと、該ワイヤが巻回されるドラムと、該ドラムを回転駆動させるモータと、前記ドラムに巻かれた前記ワイヤの巻層数を検知する巻層数検知手段と、該巻層数検知手段の検知結果に基づいて前記モータの出力を制御する出力制御手段を備えることを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明の車両は、上述したウインチ装置が搭載されたことを特徴とするものである。

本発明では、ウインチ装置において、ドラムに巻かれたワイヤの巻層数を検知する巻層数検知手段と、該巻層数検知手段の検知結果に基づいてモータの出力を制御する出力制御手段を設けているので、ワイヤの巻層数に応じてモータの出力を制御することができる。即ち、ワイヤの巻層数に比例してモータの出力を大きくすることができる。そのため、ドラムに巻かれたワイヤの巻層数が変化する状況においても、ワイヤの引張り力を一定に維持することができる。そして、このようなウインチ装置を救助工作車や消防自動車等の車両に搭載した場合、緊急事態においてもウインチ装置を用いた作業を円滑に行うことが可能になる。

本発明において、巻層数検知手段は、ワイヤの送り出し量を測定するワイヤ送り出し量測定装置を含むことが好ましい。ワイヤの送り出し量を測定する場合、ワイヤの送り出し量と、ワイヤの直径と、ドラムの外径と、ドラムの軸長との演算に基づいてワイヤの巻層数を把握することが可能となる。

また、巻層数検知手段は、ドラムの外周面に向かって付勢されたプレスローラと、ドラムの外周面に対するプレスローラの相対的な位置を検出するローラ位置検出装置を含むことが好ましい。ドラムの外周面に対するプレスローラの相対的な位置はワイヤの巻層数に比例して変化するため、プレスローラの位置を検出することにより、ワイヤの巻層数を把握することが可能となる。

モータが油圧モータである場合、該油圧モータを駆動する油圧回路に少なくとも１つの切換弁を介してリリーフ圧が異なる複数のリリーフ弁が接続されており、出力制御手段が巻層数検知手段の検知結果に基づいて切換弁を切り換えることで油圧モータの出力を制御することが好ましい。この場合、多段階に設定されたリリーフ圧に基づいて油圧モータの出力をワイヤの巻層数に応じて制御することができる。

また、モータが油圧モータである場合、該油圧モータを駆動する油圧回路に比例制御リリーフ弁が接続されており、出力制御手段が巻層数検知手段の検知結果に基づいて比例制御リリーフ弁のリリーフ圧を調整することで油圧モータの出力を制御することが好ましい。この場合、比例制御されたリリーフ圧に基づいて油圧モータの出力をワイヤの巻層数に応じて制御することができる。

本発明の実施形態からなるウインチ装置が搭載された車両を示す平面図である。図１の車両におけるウインチ装置を拡大して示す平面図である。図２のウインチ装置の基本構造を示す斜視図である。図２のウインチ装置のプレスローラを示す斜視図である。図４のウインチ装置のドラムとプレスローラを示し、（ａ）は１層目のワイヤが巻かれた状態を示す側面図であり、（ｂ）は２層目のワイヤが巻かれた状態を示す側面図である。巻層数検知手段の変形例を示す側面図である。複数のリリーフ弁を設けた場合の油圧回路を示す回路図である。比例制御リリーフ弁を設けた場合の油圧回路を示す回路図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜図８は本発明の実施形態からウインチ装置が搭載された車両及びその要部を示すものである。

図１に示すように、この車両はフレーム１と該フレーム１の前後に配設された複数の車輪２を備えている。フレーム１の前部には運転席を含む車体３が搭載されている。一方、フレーム１の後部には用途に応じて任意の積載構造物が搭載されるようになっている。例えば、消防車であれば消防用機材が搭載され、救助工作車であれば救助用機材を収納するための収納庫が搭載されるが、ここでは積載構造物を除外した状態が描写されている。

フレーム１の後端部には、ウインチ装置１０が搭載されている。このウインチ装置１０は、図２及び図３に示すように、ワイヤ１１と、ワイヤ１１が巻回されるドラム１２と、ドラム１２を支持する支持フレーム１３と、ドラム１２を回転駆動させる油圧モータ１４と、ドラム１２の回転軸と油圧モータ１４との間の連結状態を解除するクラッチ１５を備えている。支持フレーム１３には油圧シリンダ１６が搭載されており、この油圧シリンダ１６のプランジャーロッドがリンク板１７を介してクラッチ１５に連結されている。油圧シリンダ１６のプランジャーロッドが押し出されると、クラッチ１５がドラム１２の軸方向外側に引っ張られてドラム１２の回転軸と油圧モータ１４との間の連結状態が解除されるように構成されている。また、ワイヤ１１はフレーム１に配設された滑車１８及び排出部１９を介して車体３の前方側に排出されるようになっている。

ウインチ装置１０は、ドラム１２に巻かれたワイヤ１１の巻層数を検知する巻層数検知手段２０と、巻層数検知手段２０の検知結果に基づいて油圧モータ１４の出力を制御する出力制御手段３０（図７及び図８参照）を具備している。

巻層数検知手段２０は、図２に示すように、ドラム１２の外周面に向かって付勢されたプレスローラ２１を備えている。図４に示すように、プレスローラ２１の回転軸には一対のアーム部材２２が揺動自在に連結され、これらアーム部材２２の各々がブラケット２３に対して揺動自在に連結されている。また、一対のアーム部材２２は連結板２４により互いに連結されている。ブラケット２３は支持板２５を介して支持フレーム１３に固定されている。更に、アーム部材２２は不図示のバネ部材等によりドラム１２の外周面側に弾性的に付勢されている。連結板２４により連結された一対のアーム部材２２は、プレスローラ２１がワイヤ１１を押圧する際に、プレスローラ２１をドラム１２の回転軸に対して平行に保持する。

また、巻層数検知手段２０は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、ドラム１３の外周面に対するプレスローラ２１の相対的な位置を検出するローラ位置検出装置２５を備えている。より具体的には、ローラ位置検出装置２５はアーム部材２２の傾斜角度を検出し、その傾斜角度に基づいてドラム１３の外周面に対するプレスローラ２１の相対的な位置を検出するように構成されている。例えば、図５（ａ）のようにワイヤ１１の巻層数が１層であるときのアーム部材２２の傾斜角度θ１に比べて、図５（ｂ）のようにワイヤ１１の巻層数が２層であるときのアーム部材２２の傾斜角度θ２の方が大きくなる。そのため、アーム部材２２の傾斜角度という形でドラム１３の外周面に対するプレスローラ２１の相対的な位置を検出することにより、ワイヤ１１の巻層数を把握することができる。アーム部材２２の傾斜角度θ２に基づいてワイヤ１１の巻層数を求める演算は出力制御手段３０において行われる。

他の手法として、巻層数検知手段２０は、図６に示すように、ドラム１３の外周面に対するプレスローラ２１の相対的な位置を検出する機構が異なる他のローラ位置検出装置２５を備えていても良い。より具体的には、ローラ位置検出装置２５は互いに異なる位置に配設された複数の近接センサ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを備え、これら近接センサ２５Ａ〜２５Ｃに基づいてアーム部材２２の位置を検出し、それに基づいてドラム１３の外周面に対するプレスローラ２１の相対的な位置を検出するように構成されている。例えば、ワイヤ１１の巻層数が増加すると、アーム部材２２の変位に伴って近接センサ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが順次オン状態又はオフ状態になり、アーム部材２２の位置が検出される。そのため、アーム部材２２の位置という形でドラム１３の外周面に対するプレスローラ２１の相対的な位置を検出することにより、ワイヤ１１の巻層数を把握することができる。近接センサ２５Ａ〜２５Ｃの検知結果に基づいてワイヤ１１の巻層数を求める演算は出力制御手段３０において行われる。

更に他の手法として、巻層数検知手段２０は、図１に示すように、ワイヤ１１の送り出し量を測定するワイヤ送り出し量測定装置２６を含む構成としても良い。ワイヤ送り出し量測定装置２６はワイヤ１１に対して滑りを生じることなく当接するように配置されたメジャーリングローラから構成されている。ワイヤ送り出し量測定装置２６は滑車１８と排出部１９との間に配設されている。ワイヤ１１は滑車１８と排出部１９との間では実質的に振れを生じることなく通過位置が安定しているので、ワイヤ送り出し量測定装置２６は当該部位に配置することが望ましい。ワイヤ送り出し量測定装置２６を用いてワイヤ１１の送り出し量を測定する場合、例えば、ワイヤ１１が完全に巻きとられた状態を基準状態とし、その基準状態に対するワイヤ１１の送り出し量を測定する。このようにして測定されたワイヤ１１の送り出し量と、ワイヤ１１の直径と、ドラム１２の外径と、ドラム１２の軸長との演算に基づいてワイヤ１１の巻層数を把握することができる。これらパラメータからワイヤ１１の巻層数を求める演算は出力制御手段３０において行われる。

出力制御手段３０は、巻層数検知手段２０の検知結果に基づいて油圧モータ１４の出力を制御するように構成されている。図７に示す油圧回路において、油圧ポンプ４１はオイルタンク４２のオイルを油圧モータ１４に送給し、油圧モータ１４を駆動する。油圧ポンプ４１から油圧モータ１４までの油圧回路には３つの切換弁４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃを介してリリーフ圧が異なる４つのリリーフ弁４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄが接続されている。より具体的には、切換弁４３Ａの入口は油圧ポンプ４１と油圧モータ１４との間の分岐点Ｐ１に接続され、切換弁４３Ｂ，４３Ｃの入口は切換弁４３Ａの２つの出口に接続され、リリーフ弁４４Ａ，４４Ｂの入口は切換弁４３Ｂの２つの出口に接続され、リリーフ弁４４Ｃ，４４Ｄの入口は切換弁４３Ｃの２つの出口に接続されている。そして、切換弁４３Ａ〜４３Ｃは出力制御手段３０により制御される。切換弁４３Ａ〜４３Ｃを適宜切り換えることにより、リリーフ弁４４Ａ〜４４Ｄのいずれか１つが分岐点Ｐ１に接続された状態となる。そのため、出力制御手段３０が巻層数検知手段２０の検知結果に基づいて切換弁４３Ａ〜４３Ｃを切り換えることで油圧モータ１４の出力を制御することができる。例えば、リリーフ弁４４Ａのリリーフ圧は２０ＭＰａに設定し、リリーフ弁４４Ｂのリリーフ圧は２２ＭＰａに設定し、リリーフ弁４４Ｃのリリーフ圧は２４ＭＰａに設定し、リリーフ弁４４Ｄのリリーフ圧は２６ＭＰａに設定することができる。

図８に示す油圧回路において、油圧ポンプ４１はオイルタンク４２のオイルを油圧モータ１４に送給し、油圧モータ１４を駆動する。油圧ポンプ４１から油圧モータ１４までの油圧回路には比例制御リリーフ弁４５が接続されている。より具体的には、比例制御リリーフ弁４５の入口は油圧ポンプ４１と油圧モータ１４との間の分岐点Ｐ１に接続されている。そして、比例制御リリーフ弁４５のリリーフ圧は出力制御手段３０により制御される。出力制御手段３０は、ワイヤ１１の巻層数を電圧（又は電流又はパルス）に変換し、それを比例制御リリーフ弁４５に送り、そのリリーフ圧を調整する。そのため、出力制御手段３０が巻層数検知手段２０の検知結果に基づいて比例制御リリーフ弁４５のリリーフ圧を調整することで油圧モータ１４の出力を制御することができる。例えば、比例制御リリーフ弁４５のリリーフ圧は２０ＭＰａ〜２６ＭＰａの範囲で調整可能とすることができる。

上述したウインチ装置１０を備えた車両では、ウインチ装置１０において、ドラム１２に巻かれたワイヤ１１の巻層数を検知する巻層数検知手段２０と、該巻層数検知手段２０の検知結果に基づいて油圧モータ１４の出力を制御する出力制御手段３０を設けているので、ワイヤ１１の巻層数に応じてモータ１４の出力を制御することができる。即ち、ワイヤ１１の巻層数に比例してモータ１４の出力を大きくすることができる。そのため、ドラム１２に巻かれたワイヤ１１の巻層数が変化する状況においても、ワイヤ１１の引張り力を一定に維持することができる。特に、救助工作車や消防自動車等の車両の場合、緊急事態においてもウインチ装置１０を用いた作業を円滑に行うことができるという利点がある。

巻層数検知手段２０がドラム１２の外周面に向かって付勢されたプレスローラ２１とドラム１２の外周面に対するプレスローラ２１の相対的な位置を検出するローラ位置検出装置２５を含む構造を有する場合、プレスローラ２１の位置を検出することにより、ワイヤ１１の巻層数を把握することができる。

また、巻層数検知手段２０がワイヤ１１の送り出し量を測定するワイヤ送り出し量測定装置２６を含む構造を有する場合、ワイヤ１１の送り出し量と、ワイヤ１１の直径と、ドラム１２の外径と、ドラム１２の軸長との演算に基づいてワイヤ１１の巻層数を把握することができる。

油圧モータ１４を駆動する油圧回路に少なくとも１つの切換弁４３Ａ〜４３Ｃを介してリリーフ圧が異なる複数のリリーフ弁４４Ａ〜４４Ｄを接続した場合、出力制御手段３０が巻層数検知手段２０の検知結果に基づいて切換弁４３Ａ〜４３Ｃを切り換えることにより、油圧モータ１４の出力をワイヤ１１の巻層数に応じて制御することができる。

また、油圧モータ１４を駆動する油圧回路に比例制御リリーフ弁４５を接続した場合、出力制御手段３０が巻層数検知手段２０の検知結果に基づいて比例制御リリーフ弁４５のリリーフ圧を調整することにより、油圧モータ１４の出力をワイヤ１１の巻層数に応じて制御することができる。

上述した実施形態では、巻層数検知手段２０として、プレスローラ２１及びローラ位置検出装置２５を含む構造と、ワイヤ送り出し量測定装置２６を含む構造について例示したが、本発明では、ワイヤ１１の巻層数を検知可能であれば、他の構造を採用することも可能である。

また、上述した実施形態では、出力制御手段３０として、少なくとも１つの切換弁４３Ａ〜４３Ｃ及びリリーフ圧が異なる複数のリリーフ弁４４Ａ〜４４Ｄを含む構造と、比例制御リリーフ弁４５を含む構造について例示したが、本発明では、油圧モータ１４の出力をワイヤ１１の巻層数に応じて制御可能であれば、他の構造を採用することも可能である。

更に、上述した実施形態では、油圧モータ１４を用いた場合について説明したが、油圧モータ１４に替えて電動式のモータを使用しても良い。

１フレーム
２車輪
３車体
１０ウインチ装置
１１ワイヤ
１２ドラム
１３支持フレーム
１４油圧モータ
２０巻層数検知手段
２１プレスローラ
２５ローラ位置検出手段
２６ワイヤ送り出し量測定装置
３０出力制御手段
４１オイルポンプ
４２オイルタンク
４３Ａ〜４３Ｃ切換弁
４４Ａ〜４４Ｄリリーフ弁
４５比例制御リリーフ弁

Claims

ワイヤと、該ワイヤが巻回されるドラムと、該ドラムを回転駆動させるモータと、前記ドラムに巻かれた前記ワイヤの巻層数を検知する巻層数検知手段と、該巻層数検知手段の検知結果に基づいて前記モータの出力を制御する出力制御手段を備えることを特徴とするウインチ装置。
前記巻層数検知手段が、前記ワイヤの送り出し量を測定するワイヤ送り出し量測定装置を含むことを特徴とする請求項１に記載のウインチ装置。
前記巻層数検知手段が、前記ドラムの外周面に向かって付勢されたプレスローラと、前記ドラムの外周面に対する前記プレスローラの相対的な位置を検出するローラ位置検出装置を含むことを特徴とする請求項１に記載のウインチ装置。
前記モータが油圧モータであり、該油圧モータを駆動する油圧回路に少なくとも１つの切換弁を介してリリーフ圧が異なる複数のリリーフ弁が接続されており、前記出力制御手段が前記巻層数検知手段の検知結果に基づいて前記切換弁を切り換えることで前記油圧モータの出力を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のウインチ装置。
前記モータが油圧モータであり、該油圧モータを駆動する油圧回路に比例制御リリーフ弁が接続されており、前記出力制御手段が前記巻層数検知手段の検知結果に基づいて前記比例制御リリーフ弁のリリーフ圧を調整することで前記油圧モータの出力を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のウインチ装置。
請求項１〜５のいずれかに記載のウインチ装置が搭載されたことを特徴とする車両。