JP2023096568A - ブレーキ制御装置及びこれを備えたクレーン - Google Patents

Abstract

【課題】急ブレーキ操作が行われたときにブレーキ応答時間が長くなることを抑制することが可能なブレーキ制御装置及びこれを備えたクレーンを提供する。【解決手段】ブレーキ制御装置１０は、油圧ポンプ２２と、ウインチドラム１１に対するブレーキ力を発生させるブレーキユニット６と、ブレーキ操作が与えられる操作装置７と、ブレーキ操作の操作量に応じてブレーキユニット６に供給される作動油の圧力が調節されるように開閉する電磁比例減圧弁２と、油圧ポンプ２２とブレーキユニット６との間に介在する切替弁１，１２と、操作装置に急ブレーキ操作が与えられたことを判定する判定条件が満たされた場合にブレーキユニット６が電磁比例減圧弁２を迂回して油圧ポンプ２２に接続されるように切替弁１，１２を切り替えるコントローラ４と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、ブレーキ制御装置及びこれを備えたクレーンに関する。

一般に、クレーンは、自走可能な下部走行体と、下部走行体に旋回可能に支持された上部旋回体と、上部旋回体に起伏可能に取り付けられたブームを含む起伏部材と、起伏部材の先端からロープを介して吊り下げられたフックと、ロープの巻き取り及び繰り出しを行うウインチと、を備える。

特許文献１は、ウインチの作動を制御するウインチ制御装置を開示している。このウインチ制御装置は、ウインチと、状態切替弁（状態切替部）と、圧力制御弁と、ブレーキ力調整部と、を備える。圧力制御弁は、ブレーキ力調整部の指令を、油圧に変換する弁である。圧力制御弁は、ウインチがフリー状態のときに（状態切替弁の切替位置がフリー位置のときに）、ブレーキ力を制御（調整）する弁である。圧力制御弁は、例えば電磁比例減圧弁である。ウインチは、ウインチドラムと、モータと、減速機と、クラッチと、を備える。

クラッチは、モータとウインチドラムとの連結の状態（連結の度合い）を切り替える。クラッチは、ウインチドラムの回転に対してブレーキをかける。クラッチは、ハウジングと、クラッチ板と、クラッチシリンダと、スプリングと、を備える。クラッチシリンダは、クラッチ板を押圧可能なピストンと、圧接室と、離間室と、を備える。ブレーキ力調整部の指令に応じて、圧力制御弁の開度が変わり、圧接室の圧力が変わる。圧接室の圧力に応じて、ウインチの（クラッチの）ブレーキ力が変わる。

特開２０１９－０５５８８０号公報

ところで、圧力制御弁が電磁比例減圧弁である場合、電磁比例減圧弁は、その構造上、静的な圧力の制御を得意とする一方で、大きな流量を供給するような動作には必ずしも向いていない場合がある。また、クラッチ（ブレーキユニット）において十分なブレーキ容量を確保するためには、圧接室及び離間室の受圧面積と、ピストンのストロークと、ピストン容積（受圧面積とストロークの積）と、が大きくなる。従って、オペレータにより急ブレーキ操作が行われたときには、ブレーキユニットにおいて必要とされる作動油の流量（ピストン容量をブレーキ応答時間で割った値）が大きくなる。しかし、電磁比例減圧弁により構成される圧力制御弁による流量制御では、急ブレーキ操作が行われたときにブレーキユニットにおいて必要とされる作動油の流量がブレーキユニットに迅速に供給されない場合がある。この場合、ブレーキ応答時間が長くなることがある。

本開示は、急ブレーキ操作が行われたときにブレーキ応答時間が長くなることを抑制することが可能なブレーキ制御装置及びこれを備えたクレーンを提供することを目的とする。

提供されるブレーキ制御装置は、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油の供給を受けてウインチドラムに対するブレーキ力を発生させることが可能なブレーキユニットと、前記ブレーキ力を調節するためのブレーキ操作が与えられる操作装置と、前記ブレーキ操作の操作量に応じて前記ブレーキユニットに供給される前記作動油の圧力が調節されるように開閉する電磁比例減圧弁と、前記油圧ポンプと前記ブレーキユニットとの間に介在する切替弁と、前記操作装置に急ブレーキ操作が与えられたことを判定するために予め設定された判定条件が満たされた場合に前記ブレーキユニットが前記電磁比例減圧弁を迂回して前記油圧ポンプに接続されるように前記切替弁を切り替えるコントローラと、を備える。

このブレーキ制御装置では、コントローラは、前記判定条件が満たされた場合に、前記ブレーキユニットが前記電磁比例減圧弁を迂回して前記油圧ポンプに接続されるように（すなわち油圧ポンプとブレーキユニットが電磁比例減圧弁を介さずに接続されるように）切替弁の動作を制御するので、操作装置に急ブレーキ操作が与えられたときにブレーキユニットに対して油圧ポンプの２次圧が迅速に伝達される。従って、このブレーキ制御装置では、急ブレーキ操作が行われたときに電磁比例減圧弁に起因する時間的な影響を受けずに大きな流量の作動油をブレーキユニットに迅速に供給することができる。これにより、急ブレーキ操作が行われたときにブレーキ応答時間が長くなることが抑制される。

前記判定条件は、前記ブレーキ操作の前記操作量が予め設定された閾値である操作量閾値を超えたことを含むことが好ましい。急ブレーキ操作における操作量は、通常、操作装置に与えることが可能な最大操作量又はこれに近い大きな操作量になることが多い。従って、この構成では、コントローラは、操作装置に急ブレーキ操作が与えられたか否かを、ブレーキ操作の操作量と操作量閾値とを比較することにより判定することができる。

前記判定条件は、前記ブレーキ操作の操作速度が予め設定された閾値である操作速度閾値を超えたことを含むことが好ましい。急ブレーキ操作における操作速度は、通常、大きな操作速度になることが多い。従って、この構成では、コントローラは、操作装置に急ブレーキ操作が与えられたか否かを、ブレーキ操作の操作速度と操作速度閾値とを比較することにより判定することができる。

前記ブレーキ制御装置のモードをフリーモードとブレーキモードとの間で切り替えるためのモード切替弁をさらに備え、前記切替弁は、前記油圧ポンプと前記ブレーキユニットとの間において前記モード切替弁と並列的に配置された第２切替弁であり、前記第２切替弁は、前記コントローラからの指令信号に対する応答性が前記モード切替弁よりも高い電磁切替弁であってもよい。この構成では、２つの切替弁（モード切替弁と第２切替弁）が油圧回路において並列的に配置されることにより、モード切替弁によるフリーモードとブレーキモードとの切り替え動作と、急ブレーキ時の迅速な対応と、がさらにスムーズに行われる。

提供されるクレーンは、機体と、前記機体に起伏可能に取り付けられた起伏部材と、前記起伏部材から垂れ下がるロープの巻き取り及び繰り出しを行うためのウインチドラムと、前記ウインチドラムに対するブレーキ力を調節することが可能な上述したブレーキ制御装置と、を備える。このクレーンでは、急ブレーキ操作が行われたときにブレーキ応答時間が長くなることを抑制することができる。

本開示によれば、急ブレーキ操作が行われたときにブレーキ応答時間が長くなることを抑制することが可能なブレーキ制御装置及びこれを備えたクレーンが提供される。

本開示の実施形態に係るブレーキ制御装置を備えたクレーンを示す側面図である。 前記実施形態に係るブレーキ制御装置の油圧回路及びコントローラを示す図である。 前記実施形態に係るブレーキ制御装置において、ブレーキ操作の操作量とクラッチ圧との関係の一例を示すグラフである。 前記コントローラによる演算処理の一例を示すフローチャートである。 前記実施形態の変形例１に係るブレーキ制御装置において、ブレーキ操作の操作速度とクラッチ圧との関係の一例を示すグラフである。 前記実施形態の変形例２に係るブレーキ制御装置の油圧回路及びコントローラを示す図である。

以下、図面に基づいて、本開示の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本開示の実施形態に係るクレーン１００を示す側面図である。図１に示すように、クレーン１００は、自走可能な下部走行体１０１と、下部走行体１０１上に軸回りに旋回可能に支持された上部旋回体１０３と、上部旋回体１０３に起伏可能に取り付けられた起伏部材と、起伏部材の先端からロープＲを介して吊り下げられたフック１０５と、上部旋回体１０３に取り付けられたガントリ１０７と、ウインチドラム１１と、を備える。下部走行体１０１及び上部旋回体１０３は、機体の一例である。図１に示すクレーン１００では起伏部材がブーム１０４により構成されるが、起伏部材は、ブーム１０４の先端に取り付けられる図略のジブをさらに含んでいてもよい。また、クレーン１００は、ガントリ１０７に代えてマストを備えたものであってもよい。

ウインチドラム１１は、フック１０５に繋がるロープＲを巻き取り又は繰り出すことにより、フック１０５に吊り荷作業のための昇降動作を行わせる。ロープＲは、ウインチドラム１１から繰り出されて起伏部材の先端を経由し、その起伏部材の先端から垂れ下がるように配置されてフック１０５を吊り下げている。フック１０５には吊り荷１０６が吊り下げられる。ウインチドラム１１は、その回転軸と上部旋回体１０３の幅方向とが一致するように配置されている。本実施形態では、ウインチドラム１１は、上部旋回体１０３に支持されているが、ブーム１０４に支持されていてもよい。

図２に示すように、クレーン１００は、メインポンプ２１と、ウインチモータ２３と、ウインチ制御弁２４と、ウインチ操作装置２５と、減速機２８と、をさらに備える。

メインポンプ２１は、例えばエンジンなどの駆動源（図示省略）により駆動されることにより作動油を吐出する。

ウインチモータ２３は、ウインチドラム１１を回転駆動させるための油圧モータである。本実施形態では、ウインチモータ２３は、メインポンプ２１から作動油の供給を受けて回転する出力軸２３ａを有する。ウインチモータ２３は、第１ポート及び第２ポートを有し、これらの一方のポートへの作動油の供給を受けることにより当該一方のポートに対応する方向に出力軸２３ａが回転するとともに他方のポートから作動油を排出するように作動する。

ウインチ制御弁２４は、メインポンプ２１とウインチモータ２３との間に介在し、ウインチモータ２３を駆動するための作動油をメインポンプ２１からウインチモータ２３の第１ポート及び第２ポートの一方に択一的に導いて当該ウインチモータ２３に供給される作動油の方向を制御するとともに、ウインチモータ２３に供給される作動油の流量を制御する。ウインチ制御弁２４は、第１パイロットポート及び第２パイロットポートを有する。

ウインチ操作装置２５は、ウインチ操作レバー２５ａと、パイロット弁２５ｂ（リモコン弁）と、を有する。ウインチ操作レバー２５ａは、当該ウインチ操作レバー２５ａに対してオペレータからウインチ操作が与えられることによりその向きに回動する。パイロット弁２５ｂは、図示されていないパイロットポンプに接続される入口ポートと、一対の出口ポートと、を有する。当該一対の出口ポートは、パイロットラインを介してウインチ制御弁２４の第１パイロットポート及び第２パイロットポートにそれぞれ接続されている。パイロット弁２５ｂは、第１，第２パイロットポートのうち、ウインチ操作レバー２５ａに与えられるウインチ操作の向きに対応するパイロットポートに対してウインチ操作の大きさに対応したパイロット圧が前記パイロットポンプから供給されることを許容するように開弁する。なお、前記パイロットポンプは、後述するコントロールポンプ２２であってもよく、コントロールポンプ２２とは別のポンプであってもよい。

ウインチ制御弁２４は、第１，第２パイロットポートの何れにもパイロット圧が入力されないときは中立位置（図２の中央位置）に保持される。この中立位置では、メインポンプ２１とウインチモータ２３との間が遮断されてセンターバイパスラインが開通することによりメインポンプ２１からの作動油がセンターバイパスラインを通じてそのままタンク２７に戻る。

ウインチ制御弁２４は、第１パイロットポートに一定以上のパイロット圧が供給されるとそのパイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置から第１駆動位置（図２の上側位置）にシフトする。この第１駆動位置では、メインポンプ２１からの作動油が前記ストロークに対応した流量でウインチモータ２３の第１ポートに供給されるとともに、第２ポートから作動油が排出される。これにより、ウインチモータ２３の出力軸２３ａが第１方向に回転する。排出された作動油はタンク２７に戻る。

ウインチ制御弁２４は、第２パイロットポートに一定以上のパイロット圧が供給されるとそのパイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置から第２駆動位置（図２の下側位置）にシフトする。この第２駆動位置では、メインポンプ２１からの作動油が前記ストロークに対応した流量でウインチモータ２３の第２ポートに供給されるとともに、第１ポートから作動油が排出される。これにより、ウインチモータ２３の出力軸２３ａが第２方向に回転する。排出された作動油はタンク２７に戻る。

減速機２８は、ウインチモータ２３の出力軸２３ａとウインチドラム１１との間に介在してウインチモータ２３の動力をウインチドラム１１に伝達するためのものである。減速機２８は、例えば遊星歯車機構によって構成されている。減速機２８のキャリア軸には、後述するブレーキユニット６におけるプレート６ｅが接続されている。

クレーン１００は、ブレーキ制御装置１０を備える。図２に示すように、ブレーキ制御装置１０は、コントロールポンプ２２と、ブレーキユニット６と、ブレーキ操作装置７と、操作量センサ５と、モード切替弁１と、電磁比例減圧弁２と、緊急ブレーキ切替弁３と、リリーフ弁９と、コントローラ４と、を備える。

コントロールポンプ２２は、例えばエンジンなどの駆動源（図示省略）により駆動されることにより作動油を吐出する。コントロールポンプ２２は、本開示における油圧ポンプの一例である。

ブレーキユニット６は、コントロールポンプ２２から吐出される作動油の供給を受けてウインチドラム１１に対するブレーキ力を発生させることが可能なように構成される。

ブレーキユニット６は、ウインチモータ２３の動力がウインチドラム１１に伝達されるクラッチオン状態と、ウインチドラム１１がウインチモータ２３から切り離されてウインチドラム１１の自由回転を許容するクラッチオフ状態との間で切り替え動作可能に構成されている。

ブレーキユニット６は、ピストン６ａと、バネ６ｄと、インナープレート及びアウタープレートを含む複数のプレート６ｅと、これらを収容するユニットケース６ｆと、を有する。ユニットケース６ｆ内は、ポジティブクラッチ室６ｂと、ネガティブクラッチ室６ｃと、複数のプレート６ｅが配置されたプレート室と、に区画されている。ピストン６ａは、その軸方向にユニットケース６ｆに対して変位することが可能である。前記軸方向は、ピストン６ａが複数のプレート６ｅに近づく方向又はピストン６ａが複数のプレート６ｅから遠ざかる方向である。

ピストン６ａが前記軸方向に移動することにより、ブレーキユニット６の状態が、前記クラッチオン状態（ブレーキがかかる状態）と、前記クラッチオフ状態（ブレーキが解除される状態）と、の間で切り替わる。具体的には、ピストン６ａは、複数のプレート６ｅに近づく方向に移動することにより、複数のプレート６ｅにおけるインナープレートとアウタープレートが接するように複数のプレート６ｅに押圧力を加える。その結果、ブレーキユニット６の状態がクラッチオン状態となる。一方、ピストン６ａが複数のプレート６ｅから遠ざかる方向に移動することにより、インナープレートとアウタープレートが離間する。その結果、ブレーキユニット６の状態がクラッチオフ状態となる。バネ６ｄは、ブレーキユニット６の状態がクラッチオン状態になる方向、すなわちピストン６ａが複数のプレート６ｅに近づく方向にピストン６ａを付勢する。

本実施形態では、ポジティブクラッチ室６ｂの圧力とネガティブクラッチ室６ｃの圧力とが同じ場合には、バネ６ｄの付勢力によりブレーキユニット６の状態がクラッチオン状態になる。一方、ネガティブクラッチ室６ｃの圧力がポジティブクラッチ室６ｂの圧力よりも大きくなり、かつ、これらの差圧に起因して発生する力（すなわちピストン６ａを複数のプレート６ｅから遠ざける方向の力）がバネ６ｄの付勢力よりも大きくなると、ブレーキユニット６の状態がクラッチオフ状態になる。

ブレーキ操作装置７は、ウインチドラム１１に対するブレーキ力を調節するためのブレーキ操作がオペレータによって与えられる。ブレーキ操作装置７は、本開示における操作装置の一例である。ブレーキ操作装置７は、操作部材としてのブレーキペダル７ａ（フットペダル）を有する。

操作量センサ５は、ブレーキ操作装置７のブレーキペダル７ａに対してオペレータによるブレーキ操作（ペダル操作）が与えられると、当該ペダル操作の操作量を検出し、検出した操作量に応じた検出信号であるブレーキ検出信号をコントローラ４に入力する。

モード切替弁１は、コントロールポンプ２２とブレーキユニット６との間に介在する。モード切替弁１は、コントロールポンプ２２とブレーキユニット６が電磁比例減圧弁２を介して接続される第１状態（図２の右側位置）と、コントロールポンプ２２とブレーキユニット６が電磁比例減圧弁２を迂回して（電磁比例減圧弁２を介さずに）接続される第２状態（図２の左側位置）とを切り替える。本実施形態では、モード切替弁１の状態が第１状態であるときには、コントロールポンプ２２、電磁比例減圧弁２、モード切替弁１、及びブレーキユニット６がこの順に接続される。モード切替弁１の状態が第２状態であるときには、コントロールポンプ２２、モード切替弁１、及びブレーキユニット６がこの順に接続され、コントロールポンプ２２とモード切替弁１との間に電磁比例減圧弁２が介在しない。モード切替弁１は、本開示に係る切替弁の一例である。

モード切替弁１は、コントローラ４からのモード指令信号に応じて、第１状態と第２状態とを切り替える電磁切替弁である。具体的には、本実施形態では、モード切替弁１のソレノイドが非励磁状態であるときには、モード切替弁１の状態は第２状態（図２の左側位置）となり、モード切替弁１のソレノイドが励磁状態であるときには、モード切替弁１の状態は第１状態（図２の右側位置）となる。

電磁比例減圧弁２は、後述するフリーモードにおいて、ブレーキ操作（ペダル操作）の操作量に応じてブレーキユニット６に供給される作動油の圧力が調節されるように開閉する。具体的には、本実施形態では、コントローラ４は、ブレーキ操作（ペダル操作）の操作量に応じて電磁比例減圧弁２にブレーキ指令信号を出力し、電磁比例減圧弁２は、コントローラ４からのブレーキ指令信号に応じて、ブレーキユニット６のポジティブクラッチ室６ｂに供給される作動油の圧力が調節されるように開閉する。

電磁比例減圧弁２は、その構造上、大きな流量を供給するような動作には必ずしも向いていない。その理由の一つとしては、例えば、電磁比例減圧弁２において作動油が流れる流路の断面積が、モード切替弁１において作動油が流れる流路の断面積及び緊急ブレーキ切替弁３において作動油が流れる流路の断面積よりも小さいことが挙げられる。

緊急ブレーキ切替弁３は、コントロールポンプ２２からの作動油がネガティブクラッチ室６ｃに供給されることを許容する供給位置（図２の右側位置）と、ネガティブクラッチ室６ｃ内の作動油がネガティブクラッチ室６ｃからタンク２７に排出されることを許容する排出位置（図２の左側位置）とに切り替え可能に構成されている。本実施形態では、緊急ブレーキ切替弁３は、電磁弁（電磁切替弁）によって構成されている。本実施形態では、緊急ブレーキ切替弁３のソレノイドは通常時には図２に示すように励磁状態であり、緊急ブレーキ切替弁３のスプールは供給位置にセットされている。モード切替弁１の状態が第１状態（ソレノイドが励磁状態）のときに、例えば断線などの故障が発生して電磁比例減圧弁２の２次圧が低下した場合、コントローラ４は、緊急ブレーキ切替弁３を非励磁の状態に切り替える。これにより、緊急ブレーキ切替弁３のスプールは、供給位置から排出位置に切り替わり、ネガティブクラッチ室６ｃはタンク２７に接続される。これにより、ウインチドラム１１に対するブレーキ力が発生した状態、すなわちウインチドラム１１に対するブレーキがかかった状態となる。ブレーキ制御装置１０は、電磁比例減圧弁２の２次圧を検出する図略の圧力センサをさらに備えていてもよく、コントローラ４は、当該圧力センサから入力される圧力検出信号と、前記ブレーキ検出信号と、に基づいて、断線などの故障が発生したか否かを判定してもよい。

モード切替弁１の状態が第２状態（ソレノイドが非励磁状態）であるときには、ポジティブクラッチ室６ｂ及びネガティブクラッチ室６ｃの両方にコントロールポンプ２２の２次圧に対応する圧力が供給されるので、バネ６ｄの付勢力によりブレーキユニット６の状態がクラッチオン状態になる。以下では、モード切替弁１の状態が第２状態（ソレノイドが非励磁状態）であるときのブレーキ制御装置１０のモードをブレーキモードと称することがある。

このブレーキモードでは、ウインチドラム１１に対するブレーキ力が常に発生した状態、すなわちウインチドラム１１に対するブレーキがかかった状態（クラッチオン状態）となる。このクラッチオン状態では、ウインチモータ２３の動力がウインチドラム１１に伝達される。従って、ウインチ操作レバー２５ａに与えられるオペレータによるウインチ操作に応じて、ウインチドラム１１がウインチモータ２３の動力により回転し、ロープＲの巻き取り又は繰り出しが行われる。

モード切替弁１の状態が第１状態（ソレノイドが励磁状態）であるときには、電磁比例減圧弁２の２次圧がポジティブクラッチ室６ｂに印加される。以下では、モード切替弁１の状態が第１状態（ソレノイドが励磁状態）であるときのブレーキ制御装置１０のモードをフリーモードと称することがある。

このフリーモードでは、電磁比例減圧弁２からの出力に応じてポジティブクラッチ室６ｂの圧力とネガティブクラッチ室６ｃの圧力とのバランスが変化し、ピストン６ａがその軸方向にユニットケース６ｆに対して変位する。ブレーキ操作の操作量に応じたブレーキ検出信号が操作量センサ５からコントローラ４に入力されると、コントローラ４は、ブレーキ検出信号に応じたブレーキ指令信号を電磁比例減圧弁２に出力し、電磁比例減圧弁２は、コントローラ４から入力されるブレーキ指令信号に応じた２次圧を出力する。すなわち、電磁比例減圧弁２は、ブレーキ操作の操作量に応じた２次圧を出力する。具体的には、電磁比例減圧弁２は、ブレーキ操作の操作量が大きくなるほど大きな２次圧を出力する。電磁比例減圧弁２の出力（２次圧）が大きくなるとウインチドラム１１に対するブレーキ力も大きくなり、ウインチドラム１１に対するブレーキがかかった状態となる。電磁比例減圧弁２の出力（２次圧）が小さくなるとウインチドラム１１に対するブレーキ力も小さくなり、ウインチドラム１１に対するブレーキが解除された状態となる。従って、オペレータは、フリーモードにおいて、ブレーキ操作の操作量を調節することにより、ウインチドラム１１に対してブレーキをかけた状態とブレーキを解除した状態とを切り替えることができる。フリーモードにおいてブレーキが解除された状態では、吊り荷１０６は自重によって自由落下することが可能になる。この自由落下の速度はブレーキペダル７ａの操作量に応じて増減可能である。

クレーン１００は、モード切替スイッチ３０をさらに備えていてもよい。モード切替スイッチ３０は、ブレーキ制御装置１０のモードをブレーキモードとフリーモードとの間で切り替えるためのスイッチである。モード切替スイッチ３０は、例えばクレーンのキャブ内に設けられることによりオペレータによって操作可能に構成されている。

モード切替スイッチ３０は、オペレータによるフリーモード操作を受けると、フリーモード信号をコントローラ４に入力し、コントローラ４は、モード切替弁１の状態が第１状態（図２の右側位置）になるようにモード切替弁１の動作を制御する。これにより、ブレーキ制御装置１０のモードがフリーモードに切り替えられる。一方、モード切替スイッチ３０は、オペレータによるブレーキモード操作を受けると、ブレーキモード信号をコントローラ４に入力し、コントローラ４は、モード切替弁１の状態が第２状態（図２の左側位置）になるようにモード切替弁１の動作を制御する。これにより、ブレーキ制御装置１０のモードがブレーキモードに切り替えられる。

リリーフ弁９は、コントロールポンプ２２に接続された吐出ライン（コントロールポンプ２２から作動油が吐出される吐出ライン）の圧力が所定の値を超えると、作動油の少なくとも一部をタンク２７に流すように開弁する。

インナープレートとアウタープレートとの間に生じる摩擦に起因する複数のプレート６ｅの焼き付きを防止するために、図２に示すように、ブレーキユニット６は、冷却油がプレート室に供給されるように構成されている。

コントローラ４は、ＭＰＵなどの演算処理装置と、メモリと、を含むコンピュータを備える。コントローラ４は、ブレーキ操作装置７に急ブレーキ操作が与えられたことを判定するために予め設定された判定条件が満たされた場合にモード切替弁１が第１状態から第２状態に切り替わるようにモード切替弁１の動作を制御する。

本実施形態では、判定条件は、ブレーキ操作の操作量が予め設定された閾値である操作量閾値を超えたという条件（第１判定条件）である。急ブレーキ操作における操作量は、通常、ブレーキ操作装置７のブレーキペダル７ａに与えることが可能な最大操作量又はこれに近い大きな操作量になることが多い。従って、本実施形態では、コントローラ４は、ブレーキペダル７ａに急ブレーキ操作が与えられたか否かを、ブレーキ操作の操作量と操作量閾値とを比較することにより判定することができる。

図３は、本実施形態に係るブレーキ制御装置１０において、ブレーキ操作の操作量とクラッチ圧との関係の一例を示すグラフである。図３では、横軸は、最大操作量を１００としたときにブレーキペダル７ａに対して与えられるブレーキ操作の操作量（ペダル操作量）の割合（単位：％）であり、縦軸は、クラッチ圧（単位：ＭＰａ）である。クラッチ圧は、ブレーキユニット６のポジティブクラッチ室６ｂに供給される圧力である。図３においてクラッチ圧は実線で示されている。図３において破線で示される横向きの直線は、ウインチドラム１１の回転を停止させるのに十分なブレーキ力を発生させることができるクラッチ圧のレベルを示している。図３において一点鎖線で示される縦向きの直線は、操作量閾値を示している。

図３に示すように、ペダル操作量が操作量閾値以下である場合、クラッチ圧は、電磁比例減圧弁２の２次圧に対応する値であり、ペダル操作量に応じて次第に増加し、ペダル操作量がある値以上では一定値（電磁比例減圧弁２の２次圧の最大値）となる。電磁比例減圧弁２は、その構造上、静的な圧力の制御を得意とする一方で、圧力を迅速に増加させたり、大きな流量を供給したりするような動作には必ずしも向いていない。

ペダル操作量が操作量閾値を超えた場合、すなわち前記判定条件が満たされた場合、コントローラ４は、モード切替弁１が第１状態から第２状態に切り替わるようにモード切替弁１の動作を制御する。これにより、コントロールポンプ２２とブレーキユニット６のポジティブクラッチ室６ｂが電磁比例減圧弁２を介さずに接続され、クラッチ圧は、コントロールポンプ２２の２次圧に対応する値に切り替わる。図３に示すように、コントロールポンプ２２の２次圧は、ウインチドラム１１の回転を停止させるのに十分なブレーキ力を発生させることができる圧力である。本実施形態では、コントロールポンプ２２の２次圧は、電磁比例減圧弁２の２次圧の最大値よりも大きな圧力である。図３に示すように、モード切替弁１が第１状態から第２状態に切り替わると、クラッチ圧が電磁比例減圧弁２の２次圧からコントロールポンプ２２の２次圧に迅速に増加する。

ペダル操作量が操作量閾値以下であるときには、電磁比例減圧弁の２次圧は、ペダル操作量の増加に応じて比例的に増加し、ペダル操作量が操作量閾値に達する前にウインチドラム１１の回転を停止させるのに十分なブレーキ力を発生させることができるクラッチ圧（吊り荷が下降しないように停止させることができるクラッチ圧）になる。

ペダル操作量が緩やかに増加するような場合、図３に示すようにクラッチ圧は、電磁比例減圧弁２の２次圧の最大値に達した状態からコントロールポンプ２２の２次圧に切り替わる。この場合、クラッチ圧の急増はあまりない。

一方、オペレータがブレーキペダル７ａを速く深く踏み込むような急ブレーキ操作を行う場合、ペダル操作の開始とほぼ同時にペダル操作量は操作量閾値を超え、モード切替弁１は第１状態から第２状態に切り替わる。これにより、ブレーキ操作装置７のブレーキペダル７ａに急ブレーキ操作が与えられたときにブレーキユニット６に対してコントロールポンプ２２の２次圧が迅速に伝達される。従って、急ブレーキ操作が行われたときに電磁比例減圧弁２に起因する時間的な影響を受けずに大きな流量の作動油をブレーキユニット６のポジティブクラッチ室６ｂに迅速に供給することができる。これにより、急ブレーキ操作が行われたときにブレーキ応答時間が長くなることが抑制される。

次に、図４を参照しながら、本実施形態に係るブレーキ制御装置１０の動作について説明する。図４は、コントローラ４による演算処理の一例を示すフローチャートである。

ブレーキ制御装置１０のモードがブレーキモードに設定されているとき、すなわちモード切替弁１の状態が第２状態であるときに、コントローラ４は、モード切替スイッチ３０に対してオペレータによる操作が与えられたか否かを判定する（ステップＳ１）。モード切替スイッチ３０からフリーモード信号が入力されると（ステップＳ１においてＹＥＳ）、コントローラ４は、モード切替弁１の状態が第２状態から第１状態に切り替わるように（すなわちモード切替弁１のソレノイドが励磁状態となるように）、モード切替弁１の動作を制御してブレーキ制御装置１０のモードをフリーモードに切り替える（ステップＳ２）。

次に、コントローラ４は、操作量センサ５から入力される検出信号に基づいて、ブレーキ操作装置７のブレーキペダル７ａに与えられるブレーキ操作の操作量が操作量閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ３）。ブレーキ操作の操作量が操作量閾値以下である場合（ステップＳ３においてＮＯ）、モード切替弁１の状態は第１状態に維持される（ステップＳ５）。なお、ステップＳ３及びステップＳ５の処理が繰り返し行われているときに、フリーモードがブレーキモードに切り替わると、コントローラ４は、図４に示す処理を終了する。

一方、ブレーキ操作の操作量が操作量閾値を超えた場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、コントローラ４は、モード切替弁１が第１状態から第２状態に切り替わるように（すなわちモード切替弁１のソレノイドが非励磁状態となるように）、モード切替弁１の動作を制御する（ステップＳ４）。

図５は、本実施形態の変形例１に係るブレーキ制御装置１０において、ブレーキ操作の操作速度とクラッチ圧との関係の一例を示すグラフである。この変形例１に係るブレーキ制御装置１０では、判定条件が図３に示すブレーキ制御装置１０の判定条件と異なる。変形例１に係るブレーキ制御装置１０のその他の構成は、図２に示すブレーキ制御装置１０と同様である。以下、変形例１について図２及び図５を参照して説明する。

変形例１では、判定条件は、ブレーキ操作の操作速度が予め設定された閾値である操作速度閾値を超えたという条件（第２判定条件）である。急ブレーキ操作における操作速度（すなわち急ブレーキ操作においてブレーキペダル７ａを踏み込むペダル操作スピード）は、通常、大きな操作速度になることが多い。従って、この変形例１では、コントローラ４は、ブレーキ操作装置７のブレーキペダル７ａに急ブレーキ操作が与えられたか否かを、ブレーキ操作の操作速度と操作速度閾値とを比較することにより判定することができる。具体的には、例えば、オペレータが操作量閾値を超えるようなブレーキ操作を行ったつもりでも、実際にはブレーキペダル７ａに対して十分な踏み込みがなされていない場合もあり得る。この場合、前記判定条件が第１判定条件（操作量閾値を用いた条件）であると、モード切替弁１の状態は第１状態のまま維持される。一方、この変形例１では、前記判定条件が第２判定条件（操作速度閾値を用いた条件）であるので、操作量が操作量閾値を超えていなくても、ペダル操作速度が操作速度閾値を超えれば、モード切替弁１の状態が第１状態から第２状態に切り替わる。従って、変形例１における第２判定条件は、オペレータが瞬時にブレーキをきかせたい場面でオペレータが行うことが多いブレーキ操作（速いペダル操作）に、より対応した条件となる。よって、変形例１では急ブレーキ操作が与えられたか否かをより適切に判定することができる。

この変形例１では、コントローラ４は、第２判定条件が満たされた場合にモード切替弁１が第１状態から第２状態に切り替わるようにモード切替弁１の動作を制御する。

図５では、横軸は、ブレーキ操作の操作速度（ペダル操作スピード）を示し、縦軸は、クラッチ圧（単位：ＭＰａ）である。クラッチ圧は、ブレーキユニット６のポジティブクラッチ室６ｂに供給される圧力である。図５において破線で示される折れ線は、モード切替弁１の状態（第１状態又は第２状態）を示している。図５において一点鎖線で示される縦向きの直線は、操作速度閾値を示している。

図５に示すように、ペダル操作速度が操作速度閾値以下である場合、クラッチ圧は、電磁比例減圧弁２の２次圧に対応する値、すなわちペダル操作量に応じた値になる。

一方、ペダル操作速度が操作速度閾値を超えた場合、すなわち第２判定条件が満たされた場合、コントローラ４は、モード切替弁１が第１状態から第２状態に切り替わるようにモード切替弁１の動作を制御する。これにより、コントロールポンプ２２とブレーキユニット６のポジティブクラッチ室６ｂが電磁比例減圧弁２を介さずに接続され、クラッチ圧は、コントロールポンプ２２の２次圧に対応する値に切り替わる。図５に示すように、モード切替弁１の状態が第１状態から第２状態に切り替わると、クラッチ圧が電磁比例減圧弁２の２次圧からコントロールポンプ２２の２次圧（図５におけるポンプ圧）に迅速に増加する。

図６は、本実施形態の変形例２に係るブレーキ制御装置１０の油圧回路及びコントローラ４を示す図である。この変形例２に係るブレーキ制御装置１０は、切替弁１２（急ブレーキ時専用切替弁１２）と、逆止弁８と、をさらに備える点で、図２に示すブレーキ制御装置１０と相違する。変形例２に係るブレーキ制御装置１０のその他の構成は、図２に示すブレーキ制御装置１０と同様である。急ブレーキ時専用切替弁１２は、本開示における切替弁（第２切替弁）の一例であり、コントロールポンプ２２とブレーキユニット６との間に介在する。

図２に示すブレーキ制御装置１０では、モード切替弁１は、フリーモードとブレーキモードとを切り替える役割と、ブレーキペダル７ａに急ブレーキ操作が与えられたときにコントロールポンプ２２の２次圧をブレーキ制御装置１０のポジティブクラッチ室６ｂに迅速に供給する役割と、を兼ねている。一方、この変形例２では、上記２つの役割は、モード切替弁１と急ブレーキ時専用切替弁１２とで分担されている。すなわち、モード切替弁１は、フリーモードとブレーキモードとを切り替える役割を担い、急ブレーキ時専用切替弁１２は、ブレーキペダル７ａに急ブレーキ操作が与えられたときにコントロールポンプ２２の２次圧をブレーキ制御装置１０のポジティブクラッチ室６ｂに迅速に供給する役割を担う。

急ブレーキ時専用切替弁１２は、コントローラ４からの指令信号に対する応答性がモード切替弁１よりもさらに高い電磁切替弁である。フリーモードとブレーキモードとを切り替える役割のために、モード切替弁１のスプールのサイズ及びコイルのサイズは、急ブレーキ時専用切替弁１２のスプールのサイズ及びコイルのサイズよりも大きい。急ブレーキ時専用切替弁１２は、急ブレーキ時の対応に特化された構造を有し、コントローラ４からの指令信号に対する応答性がモード切替弁１よりもさらに高められている。これらの切替弁１，１２が油圧回路において並列的に配置されることにより、モード切替弁１によるフリーモードとブレーキモードとの切り替え動作と、急ブレーキ時の迅速な対応と、が図２に示すブレーキ制御装置に比べてさらにスムーズになる。

切替弁１２は、コントロールポンプ２２とブレーキユニット６のポジティブクラッチ室６ｂとの間において、モード切替弁１と並列的に配置されている。切替弁１２とポジティブクラッチ室６ｂとを接続するラインには、逆止弁８が配置されている。逆止弁８は、切替弁１２からポジティブクラッチ室６ｂに向かう作動油の流れを許容する一方で、ポジティブクラッチ室６ｂから切替弁１２に向かう作動油の流れを阻止する。切替弁１２のソレノイドが非励磁状態（図６の左側位置、第１状態）のときには、切替弁１２は、タンク２７に接続されている。切替弁１２のソレノイドが励磁状態（図６の右側位置、第２状態）のときには、切替弁１２は、コントロールポンプ２２とブレーキユニット６のポジティブクラッチ室６ｂとが電磁比例減圧弁２を介さずに接続されるように切り替わる。逆止弁８は、切替弁１２が非励磁状態のときにポジティブクラッチ室６ｂがタンク２７に連通しないようにすることでポジティブクラッチ室６ｂの圧力がタンク２７の圧力になることを防止する。

コントローラ４は、前記判定条件が満たされた場合にコントロールポンプ２２とブレーキユニット６のポジティブクラッチ室６ｂが電磁比例減圧弁２を介さずに接続されるように切替弁１２を切り替える。これにより、ブレーキ操作装置７のブレーキペダル７ａに急ブレーキ操作が与えられたときにブレーキユニット６に対してコントロールポンプ２２の２次圧が、図２に示すブレーキ制御装置１０よりもさらに迅速に伝達される。その結果、急ブレーキ操作が行われたときにブレーキ応答時間が長くなることがさらに抑制される。なお、変形例２では、判定条件は、第１判定条件及び第２判定条件の何れであってもよい。

［変形例］
本開示は、以上説明した実施形態に限定されない。本開示は、例えば次のような形態を含む。

（Ａ）判定条件について
前記実施形態では、判定条件は、ブレーキ操作の操作量が操作量閾値を超えたこと（第１判定条件）であり、前記実施形態の変形例１では、判定条件は、ブレーキ操作の操作速度が操作速度閾値を超えたこと（第２判定条件）であるが、本開示に係る判定条件は、第１判定条件と第２判定条件の両方を含み、コントローラは、第１判定条件が満たされ、かつ、第２判定条件が満たされた場合に、前記ブレーキユニットが前記電磁比例減圧弁を迂回して前記油圧ポンプに接続されるように前記切替弁を切り替えるように構成されていてもよい。具体的には、コントローラは、第１判定条件が満たされ、かつ、第２判定条件が満たされた場合に、図２の油圧回路ではモード切替弁１が第１状態から第２状態に切り替わるようにモード切替弁１の動作を制御してもよく、図６の油圧回路では急ブレーキ時専用切替弁１２が第１状態から第２状態に切り替わるように急ブレーキ時専用切替弁１２の動作を制御してもよい。このように判定条件が第１判定条件と第２判定条件の両方を含む場合には、判定条件が第２判定条件である場合に比べて、急ブレーキ操作が与えられたか否かをより適切に判定することができる。具体的には、例えば吊り荷１０６が自重によって自由落下しているときに、吊り荷１０６の落下動作を停止させるための急ブレーキ操作ではなく吊り荷１０６の落下速度を減少させるためのブレーキ操作をオペレータが行う場合がある。このような場合において、例えば、ブレーキ操作の操作量が操作量閾値を超えていなくても（第１判定条件が満たされていなくても）、ブレーキ操作の操作速度が操作速度閾値を超えたとき（第２判定条件が満たされたとき）には、切替弁の状態が第１状態から第２状態に切り替わる。この場合、吊り荷１０６の落下動作を停止させるための急ブレーキがかかり、この急ブレーキは、オペレータの感覚に合わないことがある。一方、判定条件が第１判定条件と第２判定条件の両方を含む場合、第１判定条件及び第２判定条件の両方が満たされた場合にのみ切替弁の状態が第１状態から第２状態に切り替わる。これにより、急ブレーキ操作が与えられたか否かの判定がオペレータの感覚により近いものとなる。

（Ｂ）切替弁について
上述した具体例では、モード切替弁１及び急ブレーキ時専用切替弁１２のそれぞれは、ソレノイドが非励磁状態であるときに当該切替弁の状態が前記第２状態となり、ソレノイドが励磁状態であるときに当該切替弁の状態が第１状態となるように構成されているが、モード切替弁１及び急ブレーキ時専用切替弁１２の少なくとも一方は、ソレノイドが非励磁状態であるときに当該切替弁の状態が前記第１状態となり、ソレノイドが励磁状態であるときに当該切替弁の状態が第２状態となるように構成されていてもよい。

１ ：モード切替弁
２ ：電磁比例減圧弁
３ ：緊急ブレーキ切替弁
４ ：コントローラ
５ ：操作量センサ
６ ：ブレーキユニット
７ ：ブレーキ操作装置
７ａ ：ブレーキペダル
８ ：逆止弁
１０ ：ブレーキ制御装置
１１ ：ウインチドラム
１２ ：電磁切替弁
２２ ：コントロールポンプ
１００ ：クレーン
１０１ ：下部走行体
１０３ ：上部旋回体
１０４ ：ブーム
Ｒ ：ロープ

Claims (5)

1. 油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出される作動油の供給を受けてウインチドラムに対するブレーキ力を発生させることが可能なブレーキユニットと、
   前記ブレーキ力を調節するためのブレーキ操作が与えられる操作装置と、
   前記ブレーキ操作の操作量に応じて前記ブレーキユニットに供給される前記作動油の圧力が調節されるように開閉する電磁比例減圧弁と、
   前記油圧ポンプと前記ブレーキユニットとの間に介在する切替弁と、
   前記操作装置に急ブレーキ操作が与えられたことを判定するために予め設定された判定条件が満たされた場合に前記ブレーキユニットが前記電磁比例減圧弁を迂回して前記油圧ポンプに接続されるように前記切替弁を切り替えるコントローラと、を備えるブレーキ制御装置。
2. 前記判定条件は、前記ブレーキ操作の前記操作量が予め設定された閾値である操作量閾値を超えたことを含む、請求項１に記載のブレーキ制御装置。
3. 前記判定条件は、前記ブレーキ操作の操作速度が予め設定された閾値である操作速度閾値を超えたことを含む、請求項１又は２に記載のブレーキ制御装置。
4. 前記ブレーキ制御装置のモードをフリーモードとブレーキモードとの間で切り替えるためのモード切替弁をさらに備え、
   前記切替弁は、前記油圧ポンプと前記ブレーキユニットとの間において前記モード切替弁と並列的に配置された第２切替弁であり、
   前記第２切替弁は、前記コントローラからの指令信号に対する応答性が前記モード切替弁よりも高い電磁切替弁である、請求項１～３の何れか１項に記載のブレーキ制御装置。
5. 機体と、
   前記機体に起伏可能に取り付けられた起伏部材と、
   前記起伏部材から垂れ下がるロープの巻き取り及び繰り出しを行うための前記ウインチドラムと、
   前記ウインチドラムに対するブレーキ力を調節することが可能な請求項１～４の何れか１項に記載のブレーキ制御装置と、を備えるクレーン。

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