JPH0240595B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、負荷の変化に応じて可変容量型液圧
モータの容量を変化させ、ほぼ定馬力出力特性を
持たせた液圧ウインチに適用される制御装置に関
するものである。

（従来技術） ウインチドラムを駆動する可変容量型油圧モー
タの容量を、負荷の増減に応じて増減して、ほぼ
定馬力出力特性を得るようにした油圧ウインチが
従来より知られている。このウインチでは大負荷
時には低速・大トルクが、また小負荷では高速・
小トルク制御特性が得られる。

この種のウインチとして特開昭55−52196号に
示されたものがある。これは第１図に示す回路構
成と、第２図に示す制御特性を有するものであ
り、第１図の油圧源１の圧油は可変容量型油圧モ
ータ２へ方向切換弁３を介して供給され、油圧モ
ータ２の容積は油圧シリンダ４によつて制御され
る。５は定馬力制御弁であり、高圧選択弁６の圧
力がピストン７に導かれ、この高圧選択弁６の圧
力が圧縮ばね８の圧力と平行する。切換弁３の巻
上げ位置ａでは油圧源１の圧油はカウンタバラン
ス弁９の逆止弁、高圧選択弁６を通つてピストン
７およびスプール１０を図上右方向へ移動させ
る。この結果高圧選択弁６の圧力がシリンダ４の
大室４ａに導かれ、モータ２の容積は増加してゆ
き、負荷に見合つた容積になる。ピストン７に加
わる圧力は、モータ２の負荷の大小に応じて増減
するから、大負荷時にモータ２は大容量になり、
この時モータ２は低速・大トルクとなる。すなわ
ち第２図の双曲線で示す定馬力特性が得られる。

このように構成された従来装置では、無負荷状
態で切換弁３が中立位置だと高圧選択弁６の圧力
が低圧になるので、スプール１０はばね８によつ
て左方へ押され高圧選択弁６はシリンダ４の小室
４ｂを連通し、シリンダ４の大室４ａはスプール
１０を介して油圧源１のタンクに連通しているた
め、シリンダ４は図中左方に移動する。すなわち
モータ２は最小容積となつている。この状態で
は、モータ２は最小トルクの位置にあり、油の供
給量が一定であれば最大速度を出し得る状態にあ
る。このため小負荷でモータ２を起動させるべく
切換弁３を制御しても、切換弁３の操作量に対す
るモータ２の回転数変化の割合が大きいため、モ
ータ２はただちに高速で回転してしまい、微速度
制御が非常に困難になるという問題が生じること
になる。

また荷を宙吊りにする場合、切換弁３が中立位
置にあると、油圧モータ２の容量は負荷に見合つ
た容量となつているため、同一負荷のもとでは、
油圧モータ２の容量の２乗に逆比例するサグ量
（ずり落ち量）は油圧モータ２が最大容量にある
場合に比べて大きくなるという問題もあつた。す
なわち、ウインチの速度が操縦者の意志に反して
高速度になつてしまうという問題があつた。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたもので
あり、モータ起動時における微速度制御を安定し
て行うことができる液圧ウインチの制御装置を提
供することを第１の目的とする。またこの第１の
目的に加えて負荷の急激時などに操縦者の意志に
反してウインチ速度が上昇したりすることがな
く、操縦者の意志に従つた速度制御を可能にし、
荷役作業性を向上させることができる液圧ウイン
チの制御装置を提供することを第２の目的とす
る。

（発明の構成） 本発明は、方向切換弁を制御するコントロール
レバーの中立位置付近の所定操作範囲内で、液圧
モータを最大容量とし、かつこの範囲内でコント
ロールレバーの操作量に応じてモータへの供給液
量を増加するように制御することにより、前記第
１の目的を達成した。すなわち第１の目的は、 ウインチドラムを駆動する可変容量型液圧モー
タと液圧源とを、方向切換弁を介して接続し、前
記液圧モータの容量をレギユレータにより負荷に
応じて変化させ、ほぼ定馬力出力特性を持たせた
液圧ウインチにおいて、前記方向切換弁を制御す
るコントロールレバーの中立位置およびこの中立
位置に連続する所定操作範囲内で前記液圧モータ
を最大容量とするように前記レギユレータを作動
させる制御弁を備える一方、前記コントロールレ
バーの前記所定操作範囲内では前記コントロール
レバーの中立位置からの操作量の増加に対応して
前記液圧モータに供給する液量を増加することを
特徴とする液圧ウインチの制御装置、 により達成される。

また前記第２の目的は、前記制御弁にコントロ
ールレバーの前記所定操作範囲以上での操作量の
増加に応じてレギユレータの作動圧力を減少させ
る機能を負荷し、液圧モータの負荷の増減により
増減するレギユレータ作動圧力と前記コントロー
ルレバーにより決まるレギユレータ作動圧力との
いずれか高圧側のレギユレータ作動圧力により、
液圧モータ容量を増大させる方向にレギユレータ
を作動させる高圧選択弁を設けることにより達成
される。すなわち液圧モータの容量を負荷の増減
により決まる容量とコントロールレバーの操作量
により決まる容量といずれか大きい容量にするよ
うに制御する。

（実施例） 以下図示の実施例に基づき、本発明を詳細に説
明する。以下の実施例は液圧として油圧を用いた
実施例である。

第３図は一実施例の回路図、第４図はその油圧
モータその他の弁の制御特性図である。第３図で
２０は油圧源、２２は４ポート３位置ABR接続
の手動方向切換弁、２４は可変容量型油圧モータ
であり、これらは作動流体である油を循環するよ
うに接続されている。方向切換弁２２は絞り弁付
きもので、そのコントロールレバーの操作角θが
θ₃〜θ₁の小さい間は流量がθにほぼ比例し、θが
この範囲を超えて大きくなると流量は一定となる
流量調整特性を持つ（第４図）。油圧源２０の吐
出口と切換弁２２のＰポートとの間には、外部パ
イロツト型流量調整弁２６が接続され、この流量
調整弁２６は切換弁２２のＡ，Ｂポート間に接続
された高圧選択弁２７から導かれる油圧と流量調
整弁２６直後の液圧との圧力差によつて作動し、
ある流量以上ではウインチに加わる負荷条件の変
化にかかわらずほぼ一定の油量を油圧モータ２４
に供給する。

２８は外部パイロツト型カウンタバランス弁で
あり、モータ２４の巻上げ時の油流入口と切換弁
２２のＡポートとの間に接続され、負荷の巻下げ
時に安定した速度で巻下げができるように作用す
る。このカウンタバランス弁２８のパイロツト圧
力は、モータ２４の巻上げ時の油流出口から取り
出されている。

３０はレギユレータとしての油圧シリンダであ
り、油圧モータ２４の容量を制御する駆動力を発
生する。このシリンダ３０は、圧縮コイルばね３
２によりモータ２４を最小容量にする方向への復
帰習性が付与され、油圧３４の内圧を上げること
によりモータ２４の容量は増大する。この油室３
４には、高圧選択弁としての逆止弁３６，３８を
介して、モータ２４の流入口と流出口の圧力のう
ち高圧側レギユレータ作動圧力として供給されて
いる。

４０は油圧源２０の吐出側と前記油室３４との
間に介在する制御弁としての油圧減圧弁であり、
この減圧弁４０の出力圧力はカム機構４２を介し
て方向切換弁２２に連動して第４図のように変化
する。すなわち切換弁２２の中立位置付近である
θ₁〜θ₃の所定操作範囲内ではモータ２４の最大容
量とすべく油室３４に油圧源２０の圧油を導き、
切換弁２２の操作角θがこのθ₁〜θ₃を超えて増え
るに伴つて減圧量が増え、この圧力はコントロー
ルレバーにより決まるレギユレータ作動圧力とし
て油圧３４に供給される。４４は逆止弁付き流量
調整弁であり、減圧弁４０と油室３４との間に介
在され、この流量調整弁４４に組込まれた逆止弁
４４ａは前記逆止弁３６，３８と協働し、負荷に
より決まるレギユレータ作動圧力とコントロール
レバーにより決まるレギユレータ作動圧力とのい
ずれか大きい方を油室３４に導き、モータ２４の
容量を決める。

次に動作を説明する。先ずコントロールレバー
２２ａの操作角θが０のときには切換弁２２は中
立位置にあり、油圧源２０の圧油が減圧弁４０お
よび逆止弁４４ａを通つて油室３４に導かれる。
この時、減圧弁４０の発生する圧力は油圧モータ
２４を最大容量に保持するために要する圧力より
充分高いので、油圧モータ２４は最大容量となつ
ている。減圧弁４０が発生する圧力が油圧モータ
２４の容量を最大に保持するのは、コントロール
レバー２２ａの操作角θがθ₁〜θ₃の間であり、こ
の範囲では油圧モータ２４は常に最大容量に固定
されている。このため操作角θが0゜の時、すなわ
ち切換弁２２が中立のときに荷を宙吊りにしても
同一負荷に対するサグ量（荷のずり落ち量）は最
小となり、油圧ウインチの起動停止が最も安定し
た状態で行われることになる。さらにコントロー
ルレバー２２ａの操作角θがθ₁〜θ₃の間では、油
圧モータ２４の容量は最大で変わらないため、油
圧モータ２４の速度は切換弁２２を通過する液量
に比例する。すなわち切換弁２２を通過する油量
を、コントロールレバー２２ａのθ₁〜θ₃の操作範
囲内で操作角θにほぼ比例するようにすれば、ウ
インチの速度はコントロールレバー２２ａの操作
角θによつて微妙に制御でき、微速度制御が安定
して行える。本発明の第１の目的は以上のように
して達成される。

コントロールレバー２２ａの操作角θがθ₁〜θ₃
の範囲外まで大きくなると、減圧弁４０が発生す
る圧力は操作角θが大きくなるのに伴つて減少し
（第４図参照）、レギユレータ作動圧力として油圧
モータ２４のレギユレータ３０の油室３４に作用
し、油圧モータ２４の容量を減少する圧力になつ
てくる。すなわちコントロールレバー２２ａの操
作角θが大きくなるのに伴つて油圧モータ２４の
容量は小さくなる。従つて同一供給液量に対して
は油圧モータ２４の回転速度は増加し、ウインチ
の速度も増加する。一方油圧モータ２４に加わる
負荷によつてこのモータ２４に発生する油圧は、
同一負荷であれば油圧モータ２４の容量に反比例
するため、コントロールレバーの操作角θを大き
くして油圧モータ２４の容量を小さくしてゆく
と、負荷により発生する油圧が上昇する。この時
の油圧が減圧弁４０の発生する圧力より高くなる
と、逆止弁３６または３８の一方より選択された
高圧側圧力がレギユレータ作動圧力として油室３
４に導かれ、油圧モータ２４の容量はコントロー
ルレバー２２ａの操作角θに優先して負荷によつ
て決定される。従つてこの時には速度は負荷によ
つて決まり、第４図に示すようなほぼ定馬力出力
特性となる。

すなわち、この油圧ウインチの制御回路では、
減圧弁４０が発生するレギユレータ作動圧力が優
先して油圧モータ２４の容量を決定する範囲で
は、負荷により油圧モータ２４に発生する油圧よ
り減圧弁４０により発生する油圧が高いので、負
荷の変動にかかわりなくウインチ速度とトルクと
をコントロールレバー２２ａにより決定すること
ができる。またそれ以外の範囲すなわち負荷によ
り油圧モータ２４に発生するレギユレータ作動圧
力が優先する範囲では負荷が大きいので、減圧弁
４０により発生する油圧より油圧モータ２４に発
生する油圧が高くなり、高速選択弁としての逆止
弁３６または３８を介しシリンダ３０に負荷によ
り発生する油圧がレギユレータ作動圧力として作
用する。この場合は、負荷に応じて、ウインチ速
度とトルクが決定され、ほぼ定馬力出力特性が得
られる。このようにしてウインチの速度制御が安
定し、制御性と作業性が向上し、本発明の前記第
２の目的が達成される。

なお第４図では、便宜上切換弁２２の油量制御
範囲θ₁〜θ₃と、ウインチの巻上げ・巻下げの範囲
θ₁〜θ₂，θ₃〜θ₄をθ₁とθ₃で切換えるようにしたが
、
本発明は両制御範囲が重複しても或は離れても不
都合はなくこのような場合も包含する。

第５図は本発明の他の実施例の回路図であり、
この実施例は方向切換弁２２Ａおよび油圧減圧弁
４０Ａをコントロールレバー５０によつて油圧制
制御するものである。

減圧弁４０Ａは油圧源の吐出側と切換弁５２と
の間に介在する制御弁としての油圧減圧弁であ
り、この減圧弁４０Ａの出力圧力は、コントロー
ルレバー５０からの出力圧力により、第４図の制
御弁４０の制御特性と同じように変化する。また
方向切換弁２２Ａはコントロールレバー５０から
の出力圧力により、第４図の方向切換弁２２の流
量調整特性と同じように変化する。

コントロールレバー５０の操作角θが０の時に
は、切換弁２２Ａは中立位置にあり、油圧源の圧
油を減圧弁４０Ａおよび流量調整弁４４Ａを通つ
て切換弁５２に導き、切換弁を左方に移動させ
る。またこの時、油圧源の圧油は切換弁５２を通
つて油室３０Ａに導かれる。減圧弁４０Ａの発生
する圧力は、油圧モータ２４Ａを最大容量に保持
するために要する切換弁５２の切換圧力より充分
高いので油圧モータ２４Ａは最大容量になつてい
る。

中立位置からレバー５０を右に倒せば、切換弁
２２Ａは右へ移動し油圧モータ２４Ａは巻上げ方
向に回転する。この時レバー５０の操作が小さく
所定操作範囲内であれば減圧弁４０Ａの出力であ
るレギユレータ作動圧力は高圧になるので、レギ
ユレータ３０Ａのピストンは右へ移動する。従つ
てモータ２４Ａの容量は最大になる。

レバー５０の所定操作範囲内では、その操作量
の増加につれて切換弁２２Ａを通る液量も増加
し、液圧モータ２４Ａもこのレバー５０の操作量
に対応して増速する。すなわち微速度制御が可能
である。

レバー５０をさらに大きく倒し前記の所定操作
範囲外にすれば、減圧弁４０Ａのレギユレータ作
動圧は減り切換弁５２は右へ移動して、モータ２
４Ａの容量は減る。レバー５０の左への操作時は
モータ２４Ａが逆転し制御系は前記とほぼ同じで
あり、また制御特性も前記第３図のものとほぼ同
一であるからその説明は繰り返さない。なお第５
図では第３図と同一部分に同一符号に“Ａ”を付
して示した。

以上の実施例では作動流体として油圧を用いる
が、本発明では油圧以外の水などの流体を用いる
ものも含むものである。またモータ２４の容量を
制御するレギユレータは、本実施例では油圧シリ
ンダ３０とし、制御弁は油圧減圧弁４０として制
御系を油圧で構成したが、本発明におけるレギユ
レータや制御弁は空気圧制御や電気的制御を行う
ものであつてもよい。なお方向切換弁、制御弁な
どのタイプは本実施例に限定されるものでないこ
とも勿論である。

（発明の効果） 本発明の第１の発明は以上のように、コントロ
ールレバーの中立位置付近の所定操作範囲内で液
圧モータを最大容量とし、方向切換弁により液圧
モータへの作動液の流量を制御するようにしたの
で、負荷の変動にかかわらず微速度の制御性が良
好になり速度制御が安定して行える。

また、荷の宙吊り状態のように、液圧モータに
負荷によつて圧力が発生している場合には、モー
タの容量が最大なので制動力も最大となり、荷の
ずり落ち量が他に比べて最小になり作業性が良く
なる。

また本発明の第２の発明は、前記第１の発明に
加えて、制御弁にコントロールレバーの所定操作
範囲以上の操作量の増加に応じてレギユレータの
作動圧力を減少させる機能を持たせ、液圧モータ
の液流入口または液流出口のいずれか高圧側液圧
を高圧選択弁で選択し、コントロールレバーによ
り決まるレギユレータ作動圧力と前記高圧選択弁
により選択されたレギユレータ作動圧力とのいず
れか高圧側のレギユレータ作動圧力により、液圧
モータの容量を増大する方向にレギユレータを制
御するものである。従つて前記第１の発明の効果
が得られると共に、次の効果が得られる。すなわ
ち、高圧選択弁により選択されたレギユレータ作
動圧力がレギユレータに作用している時に負荷が
急減すると、液圧モータの液圧が急減し、高圧選
択弁により選択された作動圧力も急減して液圧モ
ータ容量が急減する。従つてモータは急加速しよ
うとするが、この時にはコントロールレバーによ
り制御弁が決めるレギユレータ作動圧力がレギユ
レータに作用する。このためモータ容量の急減が
防止されモータが急加速することがなくなる。す
なわち操縦者の意志に反してウインチ速度が急上
昇したりすることがなくなり、操縦者の意志に従
つた速度制御が可能になり、荷役作業性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は従来装置の回路図とその出力特性
図、第３図は本発明の回路図、第４図はその油圧
モータその他の弁の制御特性図、また第５図は他
の実施例の回路図である。 ２０……油圧源、２２，２２Ａ……方向切換
弁、２２ａ，５０……コントロールレバー、２
４，２４Ａ……油圧モータ、３０，３０Ａ……レ
ギユレータとしての油圧シリンダ、３４……油
室、３６，３８……高圧選択弁としての逆止弁、
４０，４０Ａ……制御弁としての減圧弁、４２…
…カム機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ウインチドラムを駆動する可変容量型液圧モ
   ータと液圧源とを、方向切換弁を介して接続し、
   前記液圧モータの容量をレギユレータにより負荷
   に応じて変化させ、ほぼ定馬力出力特性を持たせ
   た液圧ウインチにおいて、 前記方向切換弁を制御するコントロールレバー
   の中立位置およびこの中立位置に連続する所定操
   作範囲内で前記液圧モータを最大容量とするよう
   に前記レギユレータを作動させる制御弁を備える
   一方、前記コントロールレバーの前記所定操作範
   囲内では前記コントロールレバーの中立位置から
   の操作量の増加に対応して前記液圧モータに供給
   する液量を増加することを特徴とする液圧ウイン
   チの制御装置。 ２ レギユレータは、液圧モータを最小容量側へ
   復帰させる復帰習性を付与された液圧シリンダで
   構成され、この液圧シリンダの液室は前記液圧モ
   ータの液流入口および液流出口に高圧選択弁を介
   して接続されている特許請求の範囲第１項記載の
   液圧ウインチの制御装置。 ３ 制御弁は、液圧源の吐出側と液圧シリンダの
   液室との間に介在する液圧減圧弁で構成されてい
   る特許請求の範囲第２項記載の液圧ウインチの制
   御装置。 ４ 制御弁はコントロールレバーが所定操作範囲
   内にあることをカム機構により検出する特許請求
   の範囲第３項記載の液圧ウインチの制御装置。 ５ レギユレータは空気圧シリンダで形成され、
   制御弁はこの空気圧シリンダに供給される空気圧
   を制御する特許請求の範囲第１項記載の液圧ウイ
   ンチの制御装置。 ６ レギユレータは電動サーボモータで形成さ
   れ、制御弁は方向切換弁の移動を電気的に検出し
   て電動サーボモータを制御する特許請求の範囲第
   １項記載の液圧ウインチの制御装置。 ７ ウインチドラムを駆動する可変容量型液圧モ
   ータと液圧源とを、方向切換弁を介して接続し、
   前記液圧モータの容量をレギユレータにより負荷
   に応じて変化させてほぼ定馬力出力特性を持たせ
   た液圧ウインチにおいて、 前記方向切換弁を制御するコントロールレバー
   の中立位置およびこの中立位置に連続する所定操
   作範囲内で前記液圧モータを最大容量とする方向
   に前記レギユレータを作動させると共に前記コン
   トロールレバーの前記所定操作範囲以上での操作
   量の増加に応じて前記レギユレータの作動圧力を
   減少させる制御弁と、前記液圧モータの液流入口
   および液流出口のいずれか高圧側の液圧を選択し
   てレギユレータ作動圧力とする高圧選択弁とを備
   え、前記コントロールレバーの前記所定操作範囲
   内では前記コントロールレバーの中立位置からの
   操作量の増加に対応して前記液圧モータに供給す
   る液量を増加する一方、前記コントロールレバー
   の前記所定操作範囲外ではコントロールレバーに
   より決まるレギユレータ作動圧力と前記高圧選択
   弁により選択されたレギユレータ作動圧力とのい
   ずれか高圧側のレギユレータ作動圧力により液圧
   モータの容量を増大する方向にレギユレータを制
   御することを特徴とする液圧ウインチの制御装
   置。 ８ レギユレータは液圧モータを最小容量側へ復
   帰させる復帰習性を付与された液圧シリンダで構
   成され、制御弁はコントロールレバーの所定操作
   量以上でその操作量に応じて減圧量が増加する液
   圧減圧弁で構成され、前記液圧減圧弁は液圧源の
   吐出側圧力を減圧してレギユレータ作動圧力とし
   て前記液圧シリンダの液室に供給する一方、液圧
   モータの液流入口および液流出口の高圧側液圧を
   レギユレータ作動圧力として前記液室に供給する
   特許請求の範囲第７項記載の液圧ウインチの制御
   装置。