JPH11336134A - 建設機械の旋回体ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブレーキの制動の解除を実際に必要な場合に
行い、ブレーキの磨耗が少なく事故も少ないブレーキ装
置を提供することを課題としている。 【解決手段】 旋回操作を検出したときは該ブレーキを
解除し、旋回操作の終了後一定時間経過後に該ブレーキ
を保持すると共に、メイン油路の油圧が所定圧以上に上
昇したとき或いは所定速度以上で上昇したときは該ブレ
ーキを解除し、該油圧が前記所定圧以下に下降したとき
は一定考慮時間経過後に該ブレーキを保持し、また、走
行を検出し該メイン油路の油圧が一定圧以上に上昇し或
いは一定速度以上で上昇したときは短時間該ブレーキを
解除し、該時間経過後は該ブレーキを保持するように制
御することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、走行車両の上に
上部旋回体を具備した油圧ショベル等の建設機械におけ
る旋回体の旋回を制動するブレーキ装置の技術分野に属
する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベル機等の建設機械において
は、走行車両の上に上部旋回体が設けられており、この
上部旋回体の上側に掘削等の作業をするためのブーム、
アーム、バケットを備えたフロントアタッチメント等が
装着される。この上部旋回体は、旋回用油圧モータと、
この旋回モータに供給する圧油の流量、流れ方向を制御
する切換弁と、この切換弁を遠隔操作するリモコン弁に
よって、その旋回が制御されている。一方、上部旋回体
を旋回操作しないときに、この上部旋回体が作業中又は
走行中などに何らかの外力で自由に旋回すると事故等が
生じかねず、不都合であるので上部旋回体の旋回を制動
するためのメカニカルなブレーキが装着されている。

【０００３】また逆に、メカニカルブレーキが作動して
いる場合に外部からの力により上部旋回体に大きな回転
モーメントが作用すると旋回モータに接続しているブレ
ーキや減速機等を傷めたりするので、この様な場合はブ
レーキの制動を解除する必要がある。従って、上部旋回
体を旋回させる場合の他にも必要に応じてブレーキの制
動を解除する制御方式が従来から採用されている。図３
はブレーキ装置の従来の制御回路を示した例である。以
下、この従来回路について説明する。

【０００４】図３において、油圧ポンプ１の油路２上に
切換制御弁３〜６が設けられており、その下流は油タン
クＴに接続されている。なお、切換制御弁６は左走行用
モータ１４を制御する切換弁である。同様に、油圧ポン
プ７の油路８上に切換制御弁９〜１２が設けられてお
り、その下流は油タンクＴに接続されている。また、切
換制御弁９は旋回モータ１３を制御する切換弁で、切換
制御弁１２は右走行用モータ１９を制御する切換弁であ
る。

【０００５】旋回モータ１３の回転軸１３ａにブレーキ
装置１５が接続されている。ブレーキ装置１５は、ブレ
ーキデスク１６とブレーキシュー１７とブレーキを解除
するための油圧シリンダ１８から構成されている。油圧
シリンダ１８はブレーキシュー１７を常時押し付けて制
動作動するように内部にスプリング１８ａが設けられて
いる。また、制動動作を解除するために上部にポート１
８ｂが設けられており、ポート１８ｂに圧油が供給する
と制動が解除される。ポート１８ｂは油路２０により補
助油圧ポンプ２４に接続されている。

【０００６】油路２０にはチェック弁２１と絞り２２が
並列に挿入されている。補助油圧ポンプ２４は、また油
路２０から分岐した油路２３により切換制御弁３〜５及
び９〜１１の中立油路を連通し、油タンクＴに接続され
ている。従って、中立油路が全て連通状態にあるときは
ブレーキ１５は制動保持しており、何れかの中立油路が
遮断されるとブレーキ１５は制動を解除する。

【０００７】上記従来装置は以上のように構成されてお
り、以下のように機能する。まず、旋回操作をするとき
について説明する。図示省略の旋回用リモコン弁を操作
すると切換制御弁９が旋回方向に切換わり、旋回モータ
１３に作動油が流れ出す。同時に油路２３も遮られるの
で油圧が上昇する。従って、補助ポンプ２４から圧油が
油路２０、チェック弁２１を通ってポート１８ｂに流入
し、ブレーキシュー１７がスプリング１８ａに抗して下
方に押し下げられ、ブレーキが解除される。これによ
り、旋回モータ１３が回転する。

【０００８】また、旋回を停止させるときは旋回用リモ
コン弁を中立状態に戻すと切換制御弁も中立状態に戻
り、旋回モータ１３は慣性のため遅れて停止する。一方
油路２３が油タンクＴと連通するため、圧力が下がり、
油路２０の油圧も下がる。油圧シリンダ１８内の圧油は
ポート１８ｂ、絞り２２を通って流れるのでブレーキシ
ュー１８はゆっくりと上方に移動し、旋回モータが停止
した後にブレーキ１５が作動する。

【０００９】次に、他のアクチュエータを操作する場合
について説明する。油路２３は、旋回モータ用の切換制
御弁９の他に切換制御弁３〜５及び１０、１１の中立油
路を連通しているので、これらの切換制御弁３〜５及び
１０、１１の２次側ポートに接続されているアクチュエ
ータを操作する場合にも油路２３が遮られる。従って、
これらの場合にもブレーキ装置の制動は解除される。な
お、これらの切換制御弁によって制御されるアクチュエ
ータとしては、例えば特許公報第平４−４４６５０号に
開示されているように、ブーム用シリンダ、アーム用シ
リンダ、バケット用シリンダ等がある。なお、上記公報
に開示されているブレーキ装置も殆ど同じ構成であり、
同様に機能する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように上
記従来装置においては、何も操作を行っていない場合や
走行のみの操作をしている場合はブレーキ装置の制動は
解除されない。しかし、走行操作のみであっても、バケ
ット内に土砂を積んだまま移動することはよく起こるこ
とであり、この場合にステアリングを急に切ると非常に
大きな慣性力が作用し、制動力が慣性力に負けて滑り出
す場合がある。この様な事態を繰り返すと摩擦板の磨耗
度が大きくなり、制動力が失われて事故を起こす原因と
もなり、課題であった。

【００１１】また、掘削作業等をせずにアームやバケッ
トを空中で操作する場合等にもブレーキの制動を解除し
てしまうため、傾斜地では旋回モータ等の油リークによ
りブームの位置が作業位置から知らないうちにずれてし
まうという不具合も可能であり、課題であった。この発
明は、上述のような背景の下になされたもので、前記課
題を解決し、ブレーキの制動の解除を実際に必要な場合
に行い、ブレーキの磨耗が少ないブレーキ装置を提供す
ることを課題としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は以下の手段を採用している。即ち、請求項１
記載の発明は、上部旋回体を有する建設機械における該
旋回体の旋回を制動保持及び制動解除可能なブレーキ装
置において、走行を検出する第１検出手段と、油圧ポン
プのメイン油路の油圧を検出する第２検出手段と、旋回
操作を検出する第３検出手段と、該旋回体の旋回を制動
するメカニカルブレーキと、該メカニカルブレーキの制
動を解除する制御手段とを具備し、該制御手段は、旋回
操作を検出したときは該ブレーキを解除し、旋回操作の
終了後一定時間経過後に該ブレーキを保持すると共に、
メイン油路の油圧が所定圧以上に上昇したとき或いは所
定速度以上で上昇したときは該ブレーキを解除し、該油
圧が前記所定圧以下に下降したときは一定考慮時間経過
後に該ブレーキを保持し、また、走行を検出し該メイン
油路の油圧が一定圧以上に上昇し或いは一定速度以上で
上昇したときは短時間該ブレーキを解除し、該時間経過
後は該ブレーキを保持するように制御することを特徴と
している。

【００１３】請求項１の発明は第１〜第３の検出手段を
設け、これらの検出結果に基づいて所定の場合につきブ
レーキの制動保持及び制動解除する制御手段を設けたこ
とを主な特徴とする。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
発明において、前記第１及び第３検出手段を圧力スイッ
チで構成し、前記第２検出手段を圧力センサーで構成
し、前記メカニカルブレーキは油圧シリンダにスプリン
グ及び油流入ポートを設け、該スプリングにより常時制
動保持し、該ポートに油圧を作用させたときに制動解除
するように構成し、前記制御手段は該ポートに電磁弁を
介して補助油圧ポンプに連結し、該電磁弁のソレノイド
に前記第１〜３検出手段の信号に基づいてソレノイド電
流を出力するコントローラを設けたことを特徴としてい
る。

【００１５】

【発明の実施形態】図１は本発明の実施形態の回路構成
を示す。図２は本実施形態の走行状態における油圧ポン
プの圧力変化を示す。以下、図面を参照してこの発明の
実施形態について説明する。なお、従来装置で述べたも
のと同一の構成要素については同一の番号を付して詳細
な説明は省略し、異なる要素について詳細に説明する。

【００１６】図１において、旋回モータ１３を制御する
切換制御弁９の両パイロットポートに油路３０、３１を
介してリモコン弁３３に接続されている。油路３０、３
１に分岐油路によりシャトル弁３４の入力ポートが接続
され、シャトル弁３４の出力ポートは圧力スイッチ３５
が接続され、圧力スイッチ３５の出力端はコントローラ
３６の入力端に接続されている。また、油圧ポンプ１、
７の油路２、８に、分岐油路により、シャトル弁３８の
入力ポートが接続されている。シャトル弁３８の出力ポ
ートは圧力センサー３９に接続され、圧力センサー３９
の出力端はコントローラ３６の入力端に接続されてい
る。

【００１７】補助ポンプ４０の油路４１は絞り４２を介
して走行用切換弁制御弁６、１２の中立油路を連通し、
油タンクＴに接続されている。また、絞り４２の下流に
圧力スイッチ４３が接続され、圧力スイッチ４３の出力
端はコントローラ３６の入力端子に接続されている。コ
ントローラ３６の出力端は配線４５により電磁弁４６の
ソレノイド４６ａに接続されており、電磁弁４６の出力
ポートは油圧シリンダ１８のポート１８ｂに接続され、
電磁弁４６の入力ポートは補助ポンプ４０及び油タンク
Ｔに接続されている。

【００１８】コントローラ３６は、圧力スイッチ３５か
らのオンオフ信号Ｘ３と、圧力センサー３９からの信号
Ｘ２と、圧力スイッチ４３からのオンオフ信号Ｘ１に基
づいて以下の規則によりソレノイド電流Ｙ１を出力す
る。なお、以下の規則で記号Ｖ１、Ｖ２は予め設定又は
定められている値であり、Ｖ１とＶ２は同値であっても
よい。ｔ１、ｔ２、ｔ３も予め設定又は定められている
時間である。

【００１９】 Ｘ１がオン、かつ、Ｘ２＜Ｖ１の場合
は、電流Ｙ１はオフにし、Ｘ１がオン、かつ、Ｘ２≧Ｖ
１の場合は、電流Ｙ１は短時間ｔ１だけオンにする。 Ｘ２≧Ｖ２の場合は、電流Ｙ１はオンにし、Ｘ２＜
Ｖ２になっても時間ｔ２の間はオンを続ける。 Ｘ３がオンの場合は、電流Ｙ１はオンにし、Ｘ３が
オフになっても時間ｔ３の間はオンを続ける。

【００２０】規則は、定常走行中は特別の場合を除き
ブレーキを解除しないことを意味する。即ち、定常走行
中にステアリングを切って方向を変える場合や走行起動
の場合は短時間ｔ１だけブレーキを解除することを意味
する。これは、上部旋回体が走行方向に対して９０度回
転して停止している状態から急発進した場合に上部旋回
体による大きな回転トルクが生じてもブレーキ板の摩擦
による損傷を防止し、また、定常走行中に方向を急変し
て上部旋回体による大きな回転トルクが生じる場合にも
同様にブレーキ板の摩擦による損傷を防止すること等を
目的としている。なお、時間ｔ１は作業機が傾斜地にあ
っても逸走しない短時間と定める。

【００２１】規則は、Ｘ２＜Ｖ２のときはブレーキを
解除せず、Ｘ２が≧Ｖ２になったときにブレーキを解除
し、その後Ｘ２＜Ｖ２になったときは時間ｔ２経過後に
制動解除を停止することを意味する。即ち、例えば掘削
作業機を空中で操作する場合のように大きな回転トルク
が生じない場合はブレーキの制動を解除せず、掘削作業
を開始した場合は上部旋回体に大きな回転トルクが作用
するのでブレーキ制動を解除する。又、掘削作業が繰り
返し連続行われる場合も考慮し、時間ｔ２の考慮時間を
設けてある。

【００２２】規則は、旋回操作をする場合は制動ブレ
ーキを解除し、旋回操作停止後も一定時間ｔ３は解除を
続けることを意味する。旋回操作をするときは制動ブレ
ーキを解除するのは当然であるが、停止後一定時間解除
を続けるのは図１の実施形態の回路では図３にあるチェ
ック弁２１や絞り２２を省略しているためである。即
ち、旋回モータ１３が慣性によって回転している間は制
動ブレーキは解除状態を続けることを意味する。

【００２３】本実施形態は以上のように構成したので、
以下のように機能する。走行時における場合について図
２を参照して説明する。走行起動時においては油圧ポン
プ１、７双方の吐出圧が急上昇する。この場合圧力スイ
ッチ４３の信号Ｘ１はオンになり、圧力センサー３９の
信号Ｘ２は図の如く油圧ポンプ１と７の吐出圧の大きい
油圧となる。従って、規則からＸ２が所定の油圧Ｖ１
より大きくなった瞬間から短時間ｔ１だけＹ１はオンに
なり、ブレーキの制動が解除される。

【００２４】また、定常走行中にステアリングを切って
方向変換したときは油圧ポンプ１、７の吐出圧は一方が
上がり、他方が下がる。従って、信号Ｘ２は図のように
急上昇し、油圧Ｖ１よりも大きくなる。この場合も前記
と同様に短時間ｔ１だけブレーキが解除される。なお、
定常走行を続ける場合は図２に示すように吐出圧Ｘ２は
所定油圧Ｖ１より小さいのでＹ１はオフになり、ブレー
キ１５の制動は保持される。

【００２５】掘削作業等の作業時においては、作業機の
姿勢を変える等の空中で作業機を低速で動かしている場
合の様に油圧ポンプ１、７のメイン油路の何れにも高い
吐出圧が生じない場合は、即ち両方の油圧がＶ２よりも
低い場合は規則により出力Ｙ１はオフとし、油圧がＶ
２を越えた時点から出力Ｙ１をオンにし、ブレーキ制動
を解除する。また、油圧がＶ２以下に下がっても一定時
間ｔ２は出力Ｙ１はオンとし、ブレーキ制動の解除を続
ける。

【００２６】旋回体の旋回操作時においては、圧力スイ
ッチ３５からの信号Ｘ３はオンになり、規則により出
力Ｙ１はオンになる。また、旋回操作を停止した場合は
一定時間ｔ３は出力Ｙ１はオンを維持する。これによっ
て、制動ブレーキは旋回モータ１３の停止後に制動保持
が行われる。

【００２７】以上説明した構成並びに機能から、本実施
形態は走行起動時、走行中の方向変換時においては短時
間制動を解除し、作業時においては掘削時の様な大きな
回転トルクが作用する場合のみ制動を解除し、旋回操作
時においても必要な時間制動を解除するなどして、ブレ
ーキの摩擦板の磨耗による損傷を防止しているので、ブ
レーキ装置の寿命が永くなると共に、傾斜地で作業機を
空中で操作している場合は制動を保持しているので、油
リーク等による作業位置がずれてしまうという不都合は
生じないので作業が容易になるという効果がある。

【００２８】又、走行中に制動を解除しても短時間であ
り、傾斜地においても作業機が逸走してしまうという不
都合は生じない。なお、本実施形態では走行時並びに作
業機操作時の制動解除条件を定めるために油圧ポンプの
吐出圧を定めているが、この代わりに吐出圧の上昇速度
を採用してもよい。

【００２９】以上、この発明の実施形態、実施例を図面
により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限
られるがものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範
囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、走行時、作業時、及び旋回操作時の大きな回転
モーメントが生じる場合にブレーキの制動を解除し、摩
擦板の磨耗による損傷を防止しているので、ブレーキ装
置の寿命が永くなるという効果が得られる。又、傾斜地
で作業機を空中で操作している場合は制動を保持してい
るので、油リーク等による作業位置がずれてしまうとい
う不都合は生じないので作業が容易になるという効果も
得られる。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の回路構成を示す。

【図２】 走行起動時、方向変換時の状態変化を説明し
た図である。

【図３】 従来装置の回路構成を示した図である。

【符号の説明】 １、７ 油圧ポンプ １３ 旋回モータ １４、１９ 走行モータ １５ メカニカルブレーキ １６ ブレーキデスク １８ ブレーキ解除用油圧シリンダ ３５ 圧力スイッチ（第３検出手段） ３６ コントローラ（制御手段） ３９ 圧力センサ（第２検出手段） ４３ 圧力スイッチ（第１検出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部旋回体を有する建設機械における該
   旋回体の旋回を制動保持及び制動解除可能なブレーキ装
   置において、走行を検出する第１検出手段と、油圧ポン
   プのメイン油路の油圧を検出する第２検出手段と、旋回
   操作を検出する第３検出手段と、該旋回体の旋回を制動
   するメカニカルブレーキと、該メカニカルブレーキの制
   動を解除する制御手段とを具備し、該制御手段は、旋回
   操作を検出したときは該ブレーキを解除し、旋回操作の
   終了後一定時間経過後に該ブレーキを保持すると共に、
   メイン油路の油圧が所定圧以上に上昇したとき或いは所
   定速度以上で上昇したときは該ブレーキを解除し、該油
   圧が前記所定圧以下に下降したときは一定考慮時間経過
   後に該ブレーキを保持し、また、走行を検出し該メイン
   油路の油圧が一定圧以上に上昇し或いは一定速度以上で
   上昇したときは短時間該ブレーキを解除し、該時間経過
   後は該ブレーキを保持するように制御することを特徴と
   する建設機械の旋回体ブレーキ装置。
2. 【請求項２】 前記第１及び第３検出手段を圧力スイッ
   チで構成し、前記第２検出手段を圧力センサーで構成
   し、前記メカニカルブレーキは油圧シリンダにスプリン
   グ及び油流入ポートを設け、該スプリングにより常時制
   動保持し、該ポートに油圧を作用させたときに制動解除
   するように構成し、前記制御手段は該ポートに電磁弁を
   介して補助油圧ポンプに連結し、該電磁弁のソレノイド
   に前記第１〜３検出手段の信号に基づいてソレノイド電
   流を出力するコントローラを設けたことを特徴とする請
   求項１に記載の建設機械の旋回体ブレーキ装置。