JP3213246B2 - ウインチの制動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤが巻回され
たドラムを回転させてワイヤの巻き上げ、繰り出しを行
う際に、ドラムを制動するウインチの制動装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特公平２−４１５０９号公報
にあるように、内周面にライニングが取り付けられたブ
レーキバンドを有し、ブレーキペダルの操作に応じてブ
レーキバンドをブレーキドラムに締付け、ブレーキドラ
ムを制動するようにしたウインチの制動装置が知られて
いる。

【０００３】しかし、このようなものでは、吊下げたハ
ンマグラブ等を落下させて杭穴を掘削する場合のよう
に、ハンマグラブ等を自由落下させ、ブレーキペダルの
踏込により制動をかけると、ブレーキドラムがかなりの
高温になってしまう。そこで、これを解決するために、
特開平６−６４８９６号公報にあるように、ウインチド
ラムと一体にブレーキドラムを形成し、このブレーキド
ラムにブレーキバンドを巻き付け、放熱容量の大きなウ
インチドラムを利用して放熱性を改善したものも提案さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来のものでは、ハンマグラブ等を落下させて掘削す
る際に、ハンマグラブが着地した後直ちにドラムを制動
しないと、ワイヤが飛び出してドラムの乱巻となってし
まい、作業能率が低下すると共に、ワイヤの損傷が激し
いという問題があった。また、着地する前にドラムを制
動してしまうと、ハンマグラブ等の食い込みが少なくな
り作業能率が低下すると共に、ブレーキの発熱が大きく
なり、ライニングの摩耗が激しくなるという問題があっ
た。

【０００５】本発明の課題は、ワイヤの飛び出しを防止
できるウインチの制動装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を達成すべ
く、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即
ち、外力の付与によりワイヤが巻回されたドラムを制動
するブレーキ機構と、該ブレーキ機構に外力を付与する
制動ばねと、導入される流体圧の作用で前記制動ばねの
付勢力に抗して前記制動を解除する解除シリンダとを備
えたウインチの制動装置において、前記ブレーキ機構は
湿式ブレーキ機構で、かつ、前記解除シリンダのシリン
ダロッド体と導入される流体圧の作用により前記ブレー
キ機構に外力を付与する半制動シリンダのシリンダロッ
ド体とを一体的に形成して二段シリンダを構成したこと
を特徴とするウインチの制動装置がそれである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１に示すように、１はドラ
ムで、ドラム１の外周にはワイヤ２を巻回させることが
できるようにされている。ドラム１は遊星減速機４を介
して油圧モータ６により回転駆動され、油圧モータ６は
内蔵ブレーキ８を備えている。

【０００８】また、遊星減速機４は、本実施例では、２
組の遊星歯車列を備えたものであり、油圧モータ６に取
り付けられた第１太陽歯車１０と、第１太陽歯車１０に
噛合された一対の第１遊星歯車１２，１４と、第１遊星
歯車１２，１４に噛合されドラム１の内周に固定された
第１内歯歯車１６とを備えている。第１遊星歯車１２，
１４は第１キャリヤ１８に回転可能に支持されており、
第１キャリヤ１８は油圧モータ６の回転中心の廻りに回
転可能に支承されている。

【０００９】遊星減速機４は、更に、油圧モータ６の回
転中心と同軸上に設けられ、第１キャリヤ１８に固定さ
れた第２太陽歯車２０と、第２太陽歯車２０に噛合され
た一対の第２遊星歯車２２，２４と、第２遊星歯車２
２，２４が噛合されドラム１の内周に固定された第２内
歯歯車２６とを備えている。

【００１０】第２遊星歯車２２，２４は第２キャリヤ２
８に回転可能に支承されており、第２キャリヤ２８は油
圧モータ６の回転中心と同軸上にキャリヤ軸３０を備え
ている。キャリヤ軸３０には、ドラム１が軸受け３２を
介して回転可能に支承されており、ドラム１は図示しな
い本体に軸受け３４を介して回転可能に支承されてい
る。

【００１１】また、キャリヤ軸３０の端は図示しない本
体に軸受け３６を介して回転可能に支承されている。キ
ャリヤ軸３０は気密に形成されたケース３８を貫通する
と共に、一対の軸受け４０，４２を介して回転可能に支
承されており、ケース３８は図示しない本体に固定され
ている。

【００１２】キャリヤ軸３０には、多数の回転板４４が
軸方向には移動できるが一体的に回転するように取り付
けられており、回転板４４に対向して回転板４４の間に
交互に介装された固定板４６が軸方向には移動できる
が、軸廻りの回転はケース３８に伝達されるようにケー
ス３８に取り付けられている。これにより、外力が付与
されて固定板４６が軸方向に押圧されると、固定板４６
と回転板４４との間の摩擦力により、キャリヤ軸３８が
制動されるように構成されている。

【００１３】ケース３８には、供給孔４８と排出孔５０
とが形成されており、供給孔４８から供給される冷却油
が回転板４４と固定板４６とを冷却した後、排出孔５０
から排出されるように構成されており、このケース３
８、回転板４４、固定板４６により湿式ブレーキ機構５
２が構成されている。

【００１４】また、ケース３８内には、回転板４４、固
定板４６と対向して、これらに向かってシリンダロッド
体５４，５６を突き出すように、解除シリンダ５８，６
０が設けられている。解除シリンダ５８，６０のシリン
ダチューブ６２，６４内には、制動ばね６６，６８がシ
リンダロッド体５４，５６を突き出す方向に付勢するよ
うに収納されている。解除シリンダ５８，６０に作動油
が供給されたときには、シリンダロッド体５４，５６を
制動ばね６６，６８の付勢力に抗して引くように構成さ
れている。

【００１５】シリンダロッド体５４，５６には、それぞ
れ半制動シリンダ７０，７２のシリンダロッド体７４，
７６が接続されており、半制動シリンダ７０，７２のシ
リンダチューブ７８，８０はケース３８内で移動できる
ように構成されている。シリンダチューブ７８，８０内
にはシリンダロッド体７４，７６に挿着されたコイルば
ね８２，８４が収納されている。

【００１６】解除シリンダ５８，６０及び半制動シリン
ダ７０，７２に作動油が供給されていない状態のときに
は、図３に示すように、制動ばね６６，６８の付勢力
が、シリンダロッド体５４，５６、シリンダロッド体７
４，７６、シリンダチューブ７８，８０を介して湿式ブ
レーキ機構５２に外力として付与されるように構成され
ている。

【００１７】後述するドラム１の回転でワイヤ２を巻き
上げる際に、キャリヤ軸３０は回転しないように保持す
る必要があり、巻き上げによる大きな反力が湿式ブレー
キ機構５２に加わる。湿式ブレーキ機構５２はこのとき
大きな制動力を必要とし、付加される外力も大きい必要
がある。よって、制動ばね６６，６８の付勢力は非常に
大きく、従って、解除シリンダ５８，６０も大きな推力
が得られるようにシリンダ径が大きなものが用いられ
る。

【００１８】解除シリンダ５８，６０及び半制動シリン
ダ７０，７２に作動油が供給された状態のときには、図
５に示すように、解除シリンダ５８，６０では制動ばね
６６，６８の付勢力に抗してシリンダロッド体５４，５
６が引かれ、半制動シリンダ７０，７２ではコイルばね
８２，８４の付勢力に抗してシリンダチューブ７８，８
０が湿式ブレーキ機構５２に向かって移動され、供給さ
れる作動油圧に応じた外力が付与されるように構成され
ている。

【００１９】この状態のときに、湿式ブレーキ機構５２
はドラム１の慣性による回転を制動できる程度の制動力
を得られればよく、これに応じて、半制動シリンダ７
０，７２への供給作動油圧、半制動シリンダ７０，７２
のシリンダ径が設定されており、前述した巻き上げ時の
外力と比べ、小さな外力で十分である。

【００２０】半制動シリンダ７０，７２には、作動油が
供給される供給管８６，８８が接続されており、シリン
ダチューブ７８，８０と共に移動するように設けられて
いる。供給管８６，８８には、ケース３８内に開口した
ノズル９０，９２が接続されており、ノズル９０，９２
はシリンダロッド体７４，７６の軸方向と平行に設けら
れ、湿式ブレーキ機構５２と反対側に開口されている。

【００２１】このノズル９０，９２に対向して、ノズル
９０，９２を開放・閉塞可能な弁体９４，９６が設けら
れており、弁体９４，９６はノズル９０，９２から吐出
される作動油の作用力を受けると共に、図２に示すよう
に、操作者のブレーキペダル９８の踏込により、作動油
を吐出するマスタシリンダ１００からの作動油圧の作用
力を逆方向に受けるように構成されている。

【００２２】本実施例では、湿式ブレーキ機構５２に供
給される冷却油と、解除シリンダ５８，６０、半制動シ
リンダ７０，７２に供給される作動油とは同じ流体で兼
用しており、共にタンク１０２に蓄えられる。このタン
ク１０２から冷却用ポンプ１０４により汲み上げられ
て、フィルタ１０６、冷却器１０８が介装された冷却通
路１０９を介して供給孔４８からケース３８内に冷却油
が供給されるように構成されている。尚、フィルタ１０
６には、チェック弁１１０が並列に接続されている。

【００２３】また、タンク１０２から作動用ポンプ１１
２により汲み上げられ加圧された作動油は、解除弁１１
４、チェック弁１１６が介装された解除通路１１７を介
して解除シリンダ５８，６０に供給されるように接続さ
れている。尚、チェック弁１１６には絞り１１８が並列
に接続されている。

【００２４】解除弁１１４は、励磁信号が入力されない
ときには作動用ポンプ１１２と解除シリンダ５８，６０
との連通を遮断し解除シリンダ５８，６０とタンク１０
２とを連通する遮断位置１１４ａ、励磁信号が入力され
たときには作動用ポンプ１１２と解除シリンダ５８，６
０とを連通する連通位置１１４ｂを備えている。

【００２５】また、作動用ポンプ１１２と半制動シリン
ダ７０，７２とが、絞り１２０、供給通路１２１、供給
管８６，８８を介して接続されており、供給通路１２１
はリリーフ弁１２２を介してタンク１０２に接続されて
いる。作動用ポンプ１１２の吐出側は、タンク１０２に
リリーフ弁１２６を介して接続されている。リリーフ弁
１２６は作動用ポンプ１１２からの吐出圧力を設定圧に
維持し、リリーフ弁１２２の設定圧はリリーフ弁１２６
の設定圧よりも低く設定されている。尚、リリーフ弁１
２２にはチェック弁１２４が並列に接続されている。

【００２６】前述したノズル９０，９２、弁体９４，９
６は半制動シリンダ７０，７２に供給される作動油を制
御する制御弁１３０，１３２を構成し、図２ではＪＩＳ
記号で示す。制御弁１３０，１３２は、このような構成
に限らず、マスタシリンダ１００から半制動シリンダ７
０，７２に直接作動油を供給し、その作動油圧の最大圧
をリリーフ弁で制御するようにしてもよい。尚、ケース
３８の排出孔５０は戻り通路１３４を介してタンク１０
２に接続されており、冷却通路１０９と戻り通路１３４
とはチェック弁１３６により接続されている。

【００２７】次に、前述した本実施例のウインチの制動
装置の作動について説明する。まず、ワイヤ２を巻き上
げる場合には、解除弁１１４には励磁信号を出力するこ
となく、遮断位置１１４ａとする。よって、解除シリン
ダ５８，６０は絞り１１８、解除弁１１４を介してタン
ク１０２と連通され、制動ばね６６，６８の付勢力によ
りシリンダロッド体５４，５６が突き出される。

【００２８】これにより、シリンダロッド体７４，７６
が押されて、半制動シリンダ７０，７２ではノズル９
０，９２からケース３８内に作動油が吐出される。そし
て、図３に示すように、シリンダチューブ７８，８０を
介して湿式ブレーキ機構５２に制動ばね６６，６８の付
勢力に応じた外力を付与する。よって、湿式ブレーキ機
構５２は、回転板４４と固定板４６とが圧接され、キャ
リヤ軸３０の回転が規制される。

【００２９】一方、油圧モータ６に高圧作動油が供給さ
れ、内蔵ブレーキ８が解除されて第１太陽歯車１０が回
転される。よって、第１遊星歯車１２，１４は第１太陽
歯車１０の廻りを自転しながら公転し、第１キャリヤ１
８を介して第２太陽歯車２０が回転する。そして、第２
遊星歯車２２，２４が回転して、第１内歯歯車１６、第
２内歯歯車２６を介してドラム１が回転し、ワイヤ２が
巻き上げられる。尚、油圧モータ６を逆回転させること
により、ワイヤ２を繰り出すことができる。

【００３０】ワイヤ２を巻き上げ、図示しないハンマグ
ラブを所定高さにまで吊り上げたあと、自由落下させる
場合には、解除弁１１４に励磁信号を出力して、連通位
置１１４ｂに切り換える。これにより、解除シリンダ５
８，６０に作動用ポンプ１１２から解除弁１１４、チェ
ック弁１１６を介して高圧作動油が供給される。

【００３１】図４に示すように、解除シリンダ５８，６
０は、制動ばね６６，６８の付勢力に抗してシリンダロ
ッド体５４，５６を引き、シリンダロッド体７４，７
６、コイルばね８２，８４を介してシリンダチューブ７
８，８０を湿式ブレーキ機構５２から離間する方向に移
動する。

【００３２】よって、湿式ブレーキ機構５２への外力の
付与が解除されるので、キャリヤ軸３０は自由に回転で
きるようになる。これにより、内蔵ブレーキ８が制動状
態にあっても、第１遊星歯車１２，１４、第２遊星歯車
２２，２４が自由に回転できる状態にあるので、ドラム
１が自由に回転できる。これにより、ワイヤ２が引き出
され、ハンマグラブが自重により落下する。

【００３３】この状態で、操作者がブレーキペダル９８
を踏み込むと、マスタシリンダ１００から作動油が制御
弁１３０，１３２に供給される。これにより、弁体９
４，９６が作用力を受けて、ノズル９０，９２に向かっ
て移動する。よって、ノズル９０，９２の開口面積が減
少して、供給管８６，８８内の圧力が上昇し、半制動シ
リンダ７０，７２に作動油が供給される。

【００３４】図５に示すように、シリンダチューブ７
８，８０がコイルばね８２，８４の付勢力に抗して湿式
ブレーキ機構５２に向かって押し出されて変位する。そ
の際、供給管８６，８８も移動して、弁体９４，９６と
ノズル９０，９２との間隔が大きくなる。そして、ノズ
ル９０，９２から吐出される作動油による弁体９４，９
６への作用力が減少し、マスタシリンダ１００からの作
動油による弁体９４，９６への作用力が上回るので、弁
体９４，９６はノズル９０，９２に追従して移動する。

【００３５】弁体９４，９６へのノズル９０，９２から
の作動油による作用力とマスタシリンダ１００からの作
動油による作用力との釣り合いにより、供給管８６，８
８内の作動油圧が決まる。ブレーキペダル９８が強く踏
み込まれると、供給管８６，８８内の作動油圧も大きく
なり、ブレーキペダル９８が軽く踏まれると供給管８
６，８８内の作動油圧も小さくなる。

【００３６】そして、この供給管８６、８８内の作動油
圧に応じて半制動シリンダ７０，７２が湿式ブレーキ機
構５２に外力を付与する。湿式ブレーキ機構５２は、こ
の外力に応じて固定板４６を回転板４４に押し付けて、
キャリヤ軸３０を半制動する。キャリヤ軸３０の半制動
により、ドラム１も半制動されるが、その制動力はドラ
ム１自身の慣性により回転を制動する程度である。

【００３７】従って、ハンマグラブの自由落下は、わず
かな制動力で制動されるだけなので、自由落下による地
面への食い込みが減少するのは僅かである。ハンマグラ
ブが地面に食い込むと、ドラム１は湿式ブレーキ機構５
２の半制動により、慣性による回転が停止されるので、
ワイヤ２が飛び出すことがなく、ワイヤ２の乱巻が防止
される。

【００３８】解除シリンダ５８，６０は、制動ばね６
６，６８の付勢力に抗するほどの大きな推力が得られる
シリンダ径の大きなものである。従って、図示しないシ
ール部材の摺動抵抗等の摩擦力も大きく、わずかな外力
を得るために、低圧の作動油を供給しても動作が不安定
である。わずかな推力を発生させるのに見合った半制動
シリンダ７０，７２を用いることにより、ドラム１の慣
性による回転を制動する程度の小さな外力を湿式ブレー
キ機構５２に付与することができる。

【００３９】一方、ケース３８内には、冷却用ポンプ１
０４から吐出された作動油が、フィルタ１０６、冷却器
１０８を介して供給され、半制動中の湿式ブレーキ機構
５２を冷却する。そして、排出孔５０から戻り通路１３
４を介してタンク１０２に戻される。

【００４０】このように、本実施例のウインチの制動装
置によると、自由落下時に湿式ブレーキ機構５２により
半制動し、ドラム１の慣性による回転を抑え、ワイヤ２
の乱巻を防止することができ、また、湿式ブレーキ機構
５２を用いたことにより半制動時の発熱を有効に防止で
きる。

【００４１】解除シリンダ５８，６０と半制動シリンダ
７０，７２との両シリンダロッド体５４，５６，７４，
７６を一体的に形成して二段シリンダを構成したので、
ケース３８内への収納が容易になる。また、湿式ブレー
キ機構５２は、油圧モータ６の回転時に、遊星減速機４
のキャリヤ軸３０の回転を制動する手段を兼用して、構
成を簡単にしているが、ドラム１を平歯車を用いた減速
機を介して回転させる場合には、湿式ブレーキ機構５２
は、キャリヤ軸３０に代えて、ドラム１を直接制動する
ように構成すればよい。

【００４２】以上本発明はこの様な実施形態に何等限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々なる態様で実施し得る。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明のウインチの
制動装置は、自由落下時に半制動シリンダにより湿式ブ
レーキ機構に外力を付与して半制動し、ドラムの慣性に
よる回転を抑え、ワイヤの乱巻を防止することができ、
湿式ブレーキ機構を用いたことにより半制動時の発熱を
有効に防止できる。また、解除シリンダと半制動シリン
ダとのシリンダロッド体を一体的に形成して二段シリン
ダとして構成したので、構成が容易となるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としてのウインチの制動装
置の概略構成図である。

【図２】本実施形態の油圧回路図である。

【図３】本実施形態のドラムによる巻き上げ時の状態の
要部概略構成図である。

【図４】本実施形態の自由落下時の状態の要部概略構成
図である。

【図５】本実施形態の半制動時の状態の要部概略構成図
である。

【符号の説明】

１…ドラム ２…ワイヤ ４…遊星減速機 ３０…キャリヤ軸 ５２…湿式ブレーキ機構 ５４，５６，７４，７６…シリンダロッド体 ５８，６０…解除シリンダ ６６，６８…制動ばね ７０，７２…半制動シリンダ ９０，９２…ノズル ９４，９６…弁体 １００…マスタシリンダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B66D 1/00 - 5/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外力の付与によりワイヤが巻回されたド
   ラムを制動するブレーキ機構と、該ブレーキ機構に外力
   を付与する制動ばねと、導入される流体圧の作用で前記
   制動ばねの付勢力に抗して前記制動を解除する解除シリ
   ンダとを備えたウインチの制動装置において、 前記ブレーキ機構は湿式ブレーキ機構で、 かつ、前記解除シリンダのシリンダロッド体と導入され
   る流体圧の作用により前記ブレーキ機構に外力を付与す
   る半制動シリンダのシリンダロッド体とを一体的に形成
   して二段シリンダを構成したことを特徴とするウインチ
   の制動装置。