JPH0664895A - ウインチの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブレーキドラムの冷却効果が高く、実用化も
容易なウインチの冷却装置を提供する。 【構成】 フリーフォール時にウインチドラム３と連動
して軸線回りに回転する遊星減速機構２のキャリア軸２
ｂにブレーキドラム５を取付ける。ブレーキドラム５の
摩擦面２２ａの内方に空洞部２４を形成する。空洞部２
４とキャリア軸２ｂの軸端から延びる冷媒通過孔２７
ａ，２７ｂとを配管２８ａ，２８ｂにより接続する。キ
ャリア軸２ｂの軸端にロータリージョイント２９を接続
し、冷媒通過孔２７ａ，２７ｂをホース３０ａ，３０ｂ
と接続する。ホース３０ａ，３０ｂをポンプ３１、冷却
器３２、チェック弁３３を介して接続し、冷却器３２で
冷却された冷却水を空洞部２４へ圧送してブレーキドラ
ム５の摩擦面２２ａを冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建設機械のクラムシェ
ルバケット等の昇降やクレーン作業に用いるウインチの
冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械でクラムシェル作業を行なう場
合、クラムシェルバケット昇降用ウインチのウインチド
ラムを自由回転状態とし、重力によりクラムシェルバケ
ットをフリーフォール（自由降下）させることがある。
このフリーフォール時には、ウインチドラムと一体に回
転するブレーキドラムを適宜制動してクラムシェルの降
下速度を調整するが、この制動操作を頻繁に行なうとウ
インチドラムの摩擦面が高温となり、ときには２５０〜
３００゜Ｃにも達してフェード現象が生じたり、ブレー
キドラムの摩擦面にサーマルクラックや線きずが生じて
ブレーキドラムの寿命が短くなるおそれがある。

【０００３】かかるブレーキドラム摩擦面の過熱を防止
する装置として、特開昭５６−１５５１９４号公報に
は、ブレーキドラムをウインチドラムと一体化してこれ
らの内部に空洞部を形成するとともに、この空洞部とウ
インチ外に設けた冷却器とをウインチドラムの駆動軸に
設けた一対の流路を介して接続し、冷却器で冷却された
冷媒を一方の流路から空洞部に供給してブレーキドラム
を冷却し、熱交換後の冷媒を他方の流路から冷却器に戻
す装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した公
報記載の装置では、ウインチドラムの駆動軸とブレーキ
ドラムとの間に設けたクラッチを断状態に切換えて吊り
荷をフリーフォールさせているので、フリーフォール時
にブレーキドラムとウインチドラムの駆動軸が相対回転
する。このため、ウインチドラムの駆動軸に設けた冷媒
流路とブレーキドラムの空洞部を直接配管で結ぶことが
できず、ブレーキドラムの摩擦面近傍まで冷媒を確実に
導くことが難しい。この点、公報記載の装置では、ウイ
ンチドラムからブレーキドラムにかけて広大な空洞部を
形成し、駆動軸の一方の流路からウインチドラム内に冷
媒を吐出させてブレーキドラム側まで導いているが、こ
の構造では冷媒の大半がブレーキドラムに達する以前に
駆動軸の他方の流路から流出するため、ブレーキドラム
の摩擦面付近を冷媒が還流せず、効率的な冷却ができな
い。

【０００５】また、ウインチドラムの鋳造に際しては、
ブレーキドラムの内方まで空洞部を拡大するために中子
が大型化、複雑化する一方で、空洞部を密閉構造とする
必要から中子の支持位置が限られてしまうため、鋳造難
度が極めて高く、実用化が困難である。しかも、ウイン
チドラムの駆動軸にはクラッチ駆動用アクチュエータの
作動油流路を形成する必要があるので、これに追加して
冷媒流路を形成することも困難で、駆動軸の大径化など
の措置が必要となる。

【０００６】本発明の目的は、ブレーキドラムの冷却効
果が高く、実用化も容易なウインチの冷却装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一実施例である図１に対
応づけて本発明を説明すると、本発明は、フリーフォー
ル時にウインチドラム３と連動して軸線回りに回転する
制動軸２ｂにブレーキドラム５を取付けたウインチの冷
却装置であって、ブレーキドラム５の摩擦面２２ａの内
方に空洞部２４を形成するとともに、制動軸２ｂの軸端
から空洞部２４に至る間に、冷媒を空洞部２４へ供給す
る冷媒供給路（２７ａ，２８ａ，２６ａ）と、空洞部２
４の冷媒を排出させる冷媒排出路（２６ｂ，２８ｂ，２
７ｂ）を形成し、これら冷媒供給路および冷媒排出路の
制動軸２ｂ側の端部に、冷媒を循環させる循環手段３１
と、冷媒を冷却する冷却手段３２を接続することにより
上記目的の達成を図っている。請求項２の装置では、空
洞部２４内にフィン２５を形成した。ここで、制動軸２
ｂおよびブレーキドラム５を一体に回転させるウインチ
の一例としては、油圧モータ１と、この油圧モータ１の
出力軸の回転を減速する遊星減速機構２と、この遊星減
速機構２のリングギア２ａと一体のウインチドラム３
と、遊星減速機構２の入力側を制動する第１のブレーキ
装置４と、遊星減速機構２のキャリア軸２ｂと一体にさ
れたブレーキドラム５と、このブレーキドラム５を制動
する第２のブレーキ装置６とを備え、キャリア軸２ｂを
ブレーキドラム５の制動軸としたものがある。

【０００８】

【作用】本発明では、ブレーキドラム５と一体に回転す
る制動軸２ｂからブレーキドラム５の空洞部２４にかけ
て冷媒供給路（２７ａ，２８ａ，２６ａ）および冷媒排
出路（２６ｂ，２８ｂ，２７ｂ）が形成されるので、制
動軸２ｂから空洞部２４にかけての冷媒の通過経路に相
対回転する部分が存在しない。請求項２の装置では、冷
媒と空洞部２４の接触面積が増加する。

【０００９】なお、本発明の構成を説明する前記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【００１０】

【実施例】以下、図１〜図３を参照して本発明の冷却装
置の一実施例を説明するが、これに先立って冷却装置が
適用されるウインチの駆動部分を説明する。図１に示す
ように、ウインチは、油圧モータ１と、この油圧モータ
１の出力軸の回転を減速する遊星減速機構２と、この遊
星減速機構２のリングギア２ａと一体のウインチドラム
３と、遊星減速機構２の入力側を制動する第１のブレー
キ装置４と、遊星減速機構２のキャリ軸２ｂに連結され
たブレーキドラム５と、このブレーキドラム５を制動す
る第２のブレーキ装置６とを備える。

【００１１】遊星減速機構２は、上述したリングギア２
ａおよびキャリア軸２ｂの他、油圧モータ１の出力軸と
連結されたサンギア２ｃと、このサンギア２ｃおよびリ
ングギア２ａと噛合する複数の遊星ギア２ｄと、これら
遊星ギア２ｄを支持するキャリア軸２ｆと同軸状に接続
されたサンギア２ｅと、このサンギア２ｅおよびリング
ギア２ａと噛合しかつキャリア軸２ｂと接続された複数
の遊星ギア２ｇとを備える。第２のブレーキ装置６でブ
レーキドラム５を制動してキャリア軸２ｂの回転を阻止
し、かつ第１のブレーキ装置４による制動を解除してサ
ンギア２ｃを油圧モータ１で駆動した場合、遊星ギア２
ｄ、キャリア軸２ｆ、サンギア２ｅおよび遊星ギア２ｇ
が回転し、これらの回転数の差分だけリングギア２ａが
回転してウインチドラム３が駆動される。ブレーキドラ
ム５の制動を解除したときは、キャリア軸２ｂの回転が
規制されないのでウインチドラム３が自由回転状態にお
かれて吊り荷がフリーフォールし、ブレーキドラム５お
よびキャリア軸２ｂが一体に回転する。

【００１２】図２および図３により詳しく示すように、
第２のブレーキ装置６はブレーキドラム５の外周に巻き
付けたブレーキバンド６ａを足踏み式のブレーキペダル
７の踏込み操作により周方向に締め上げて、ブレーキバ
ンド６ａの内周に配置したブレーキライニング６ｂをブ
レーキドラム５の摩擦面２２ａに押し付け、ブレーキド
ラム５を制動する。なお、図１において符号８は第１の
ブレーキ装置４を解除させるブレーキ解除シリンダ、８
ａは第１のブレーキ装置４を作動させるばね、９ａ〜９
ｃはそれぞれ軸受である。

【００１３】図１に示すように、油圧モータ１はカウン
タバランス弁１１を介してコントロールバルブ１２に接
続され、コントロールバルブ１２はリモートコントロー
ル弁（以下、リモコン弁）１３から出力されるパイロッ
ト圧で切換え制御され、リモコン弁１３の操作量に比例
した流量の圧油を油圧モータ１に送る。リモコン弁１３
は、操作レバー１３ａと、この操作レバー１３ａの操作
量に比例した圧力の圧油を出力する一対のパイロット弁
１３ｂ，１３ｃとを有する。操作レバー１３ａを巻上げ
方向に操作した場合、パイロット弁１３ｂからの圧油に
よってコントロールバルブ１２およびシャトル弁１４が
Ａ位置に切換わり、圧力源１５の発生圧力がブレーキ解
除シリンダ８に導かれて第１のブレーキ装置４が解放さ
れ、かつ図示せぬ油圧ポンプの吐出油がコントロールバ
ルブ１２を介して油圧モータ１に導かれて油圧モータ１
が正転し、ウインチドラム３が巻上げ方向へ回転する。
操作レバー１３ａを巻下げ方向に操作した場合は、コン
トロールバルブ１２およびシャトル弁１４がＢ位置に切
換わり、油圧モータ１が逆転してウインチドラム３が巻
下げ方向へ回転する。操作レバー１３ａを中立状態にし
たときは油圧モータ１が停止する。なお、図１において
符号１６はタンクである。

【００１４】次に、ウインチの冷却装置に係わる部分を
説明する。図２および図３により詳細に示すように、ブ
レーキドラム５は、遊星減速機構２のキャリア軸２ｂと
スプライン２０を介して嵌合するボス２１と、第２のブ
レーキ装置４のブレーキライニング６ｂが押し付けられ
る摩擦面２２ａを備えたリム２２と、これらリム２２と
ボス２１とを連結するハブ２３とを備えてなるもので、
リム２２の内部には断面矩形状をなす空洞部２４がリム
２２を一周して形成されている。この空洞部２４の内周
面にはブレーキドラム５の径方向中心側へ突出するフィ
ン２５が多数形成されている。

【００１５】リム２２には、空洞部２４と外部とを連通
する冷媒供給口２６ａおよび冷媒排出口２６ｂが周方向
に１８０゜隔てて形成され、これら冷媒供給口２６ａお
よび冷媒排出口２６ｂは、キャリア軸２ｂに形成された
冷媒通過孔２７ａ，２７ｂと配管２８ａ，２８ｂを介し
て接続されている。キャリア軸２ｂの軸端には冷媒通過
孔２７ａ，２７ｂと連通する２つの流路２９ａ，２９ｂ
を備えたロータリージョイント２９が接続され、その流
路２９ａ，２９ｂにはホース３０ａ，３０ｂが接続され
る。図１に示すように、ホース３０ａ，３０ｂはポンプ
３１、冷却器３２およびチェック弁３３を介して接続さ
れる。そして、これらホース３０ａ，３０ｂ等で形成さ
れる流路には、冷媒として冷却水が封入される。なお、
チェック弁３３は、空洞部２４に供給される冷却水の逆
流を防ぐとともに、そのクラッキング圧によって冷却水
の圧力を一定値以上に保つ機能を担っている。

【００１６】以上の構成からなる冷却装置では、冷却器
３２で冷却されてポンプ３１から吐出された冷却水が、
ホース３０ａ、ロータリージョイント２９の流路２９
ａ、冷媒通過孔２７ａ、配管２８ａを介して冷媒供給口
２６ａに導かれ、空洞部２４に流入する。そして、空洞
部２４に流入した冷却水は、図３に矢印で示すようにブ
レーキドラム５の摩擦面２２ａに沿って空洞部２４内を
流れる。このとき、ブレーキドラム５のリム２２と冷却
水との間で熱交換が行なわれ、摩擦面２２ａが冷却され
る。熱交換によって暖められた冷却水は冷媒排出口２６
ｂから排出され、配管２８ｂ、冷媒通過孔２７ｂ、ロー
タリージョイント２９の流路２９ｂ、ホース３０ｂ、チ
ェック弁３３を介して冷却器３２に戻され、再び冷却さ
れる。

【００１７】以上から明らかなように、本実施例ではブ
レーキドラム５と一体に回転するキャリア軸２ｂに設け
た冷媒通過孔２７ａ，２７ｂから配管２８ａ，２８ｂ、
冷媒供給口２６ａ，冷媒排出口２６ｂを介して空洞部２
４に至る流路に相対回転部分がないので、冷媒通過孔２
７ａに導かれた冷媒を確実に冷媒供給口２６ａまで導
き、かつ冷媒排出口２６ｂから排出される冷媒を確実に
冷媒通過孔２７ｂに導くことができる。これにより空洞
部２４内の冷却水はブレーキドラム５の摩擦面２２ａに
沿って円滑に還流し、摩擦面２２ａが効率的に冷却され
る。空洞部２４にフィン２５が形成されて冷却水と空洞
部２４の接触面積が増加しているので、冷却効率が一層
高まる。キャリア軸２ｂと空洞部２４が相対回転しない
ので、冷媒通過孔２７ａ，２７ｂと空洞部２４の接続も
容易である。なお、実施例ではキャリア軸２ｂが回転す
るので冷媒通過孔２７ａ，２７ｂとホース３０ａ，３０
ｂとを相対回転可能に連結する必要があるが、このよう
な回転軸の軸端での接続にはロータリジョイント２９の
ような種々の回転継手が使用でき、実用化を図る上で何
等問題はない。

【００１８】本実施例では、ブレーキドラム５がウイン
チドラム３と別体であるため、ウインチドラム３の製造
方法に拘束されることなくブレーキドラム５の製造方法
を自由に選択でき、例えば溶接構造など空洞部２４の形
成に適した製造方法を採用して、空洞部２４を容易に形
成することができる。フィン２５のような複雑形状も簡
単に製造できる。ブレーキドラム５とキャリア軸２ｂを
クラッチで断接する必要もないので、キャリア軸２ｂに
冷媒通過孔２７ａ，２７ｂ以外の流路を形成する必要が
なく、この点でも実用化が容易である。

【００１９】本実施例では、空洞部２４の冷媒供給口２
６ａおよび冷媒排出口２６ｂを各１箇所設けたが、本発
明はこれに限ることなく２以上設けても構わない。ま
た、空洞部２４も複数の室に区切って良い。図４は空洞
部２４内に２枚の仕切板４０を形成して空洞部２４を２
つの室２４ａ，２４ｂに区分するとともに、各室２４
ａ，２４ｂの端部のうち、フリーフォール時のブレーキ
ドラム５の回転方向（図中矢印Ｙ方向）前方の端部に冷
媒排出口２６ｂを、反対側の端部に冷媒供給口２６ａを
設けたものである。この例によれば、冷媒供給口２６ａ
から冷媒排出口２６ｂに向う冷却水の流れ方向とフリー
フォール時のブレーキドラム５の回転で冷却水に生じる
慣性の方向とが空洞部２４の全周で一致するので、冷却
水が一層円滑に流れる。

【００２０】以上の例では、キャリア軸２ｂの冷媒通過
孔２７ａ，２７ｂを配管２８ａ，２８ｂで空洞部２４と
接続したが、ブレーキドラム５のハブ２３を太くしてこ
の内部に流路を形成しても良い。また、ハブ２３をファ
ン状に形成する等して送風による冷却機構を付加しても
良い。冷媒は水に限らず、油や不活性ガス等種々の冷媒
を用いて良い。ウインチ駆動部分の構成も実施例に限定
されない。

【００２１】以上の実施例では、キャリア軸２ｂがウイ
ンチドラム３の制動軸を、冷媒通過孔２７ａ，配管２８
ａおよび冷媒供給口２６ａが冷媒供給路を、冷媒排出口
２６ｂ，配管２８ｂおよび冷媒通過孔２７ｂが冷媒排出
路を、ポンプ３１が循環手段を、冷却器３２が冷却手段
を構成する。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ブレーキドラムと一体に回転する制動軸の軸端から
ブレーキドラムの空洞部にかけて冷媒供給路および冷媒
排出路を形成したので、空洞部内の冷媒を円滑に還流さ
せて冷却効果を高めることができるとともに、冷媒供給
路、冷媒排出路および空洞部の製造上の制約を解消して
容易に実用化を図ることができる。請求項２の装置で
は、冷媒とブレーキドラムの接触面積が増えて冷却効率
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る冷却装置をウインチに
組込んだ状態を示す図。

【図２】図１のブレーキドラム付近を拡大して示す図。

【図３】図２のIII−III線における断面図。

【図４】図３の変形例を示す図。

【符号の説明】

１ 油圧モータ ２ 遊星減速機構 ２ａ 遊星減速機構のリングギア ２ｂ 遊星減速機構のキャリア軸 ３ ウインチドラム ４ 第１のブレーキ装置 ５ ブレーキドラム ６ 第２のブレーキ装置 ２２ａ ブレーキドラムの摩擦面 ２４ ブレーキドラムの空洞部 ２５ 空洞部内のフィン ２６ａ 冷媒供給口 ２６ｂ 冷媒排出口 ２７ａ，２７ｂ 冷媒通過孔 ２８ａ，２８ｂ 配管 ３１ ポンプ ３２ 冷却器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フリーフォール時にウインチドラムと連
   動して軸線回りに回転する制動軸にブレーキドラムを取
   付けたウインチの冷却装置において、 前記ブレーキドラムの摩擦面の内方に空洞部を形成する
   とともに、 前記制動軸の軸端から前記空洞部に至る間に、冷媒を前
   記空洞部へ供給する冷媒供給路と、前記空洞部の冷媒を
   排出させる冷媒排出路を形成し、 これら冷媒供給路および冷媒排出路の前記制動軸側の端
   部に、前記冷媒を循環させる循環手段と、前記冷媒を冷
   却する冷却手段を接続したことを特徴とするウインチの
   冷却装置。
2. 【請求項２】 前記空洞部内にフィンを形成したことを
   特徴とする請求項１記載のウインチの冷却装置。