JPS625097B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は入力スラストを倍力して出力し得るよ
うにした増圧装置に関する。

例えば、ホイールクレーンのごとき建設機械に
おける主巻、補巻ブレーキ（バンドブレーキ）の
ロツド制御部や自動車のデイスク制御部には圧力
制御弁が使用される。

圧力制御弁を使用したブレーキ制御機構を第１
図により説明すると、フートペダルａを踏むこと
によりレバーｂが時計方向に回転し、ロツドｃが
右側へ引張られてフオークd₁が反時計方向に回転
すると、スプリングｇが撓み、撓みに比例した力
がロツドｈ、リンクｉを介してロツドｊに伝達さ
れ、レバーｋ，ｌを反時計方向に回動させること
により、ブレーキｍが引張られブレーキ作用が生
じる。図中ｅは圧力制御弁、ｆは入力軸、d₂はフ
オークである。

ペダルａの踏代が大きい場合、圧力制御弁ｅの
入力軸ｆが押し込まれ、その出力反力が大きくな
つて前記スプリングｇの撓みによる力に追加する
方向に作用しブレーキ力が増大する。なお入力軸
ｆの入力変位と出力反力の関係を第２図に示す。

しかるに従来の装置にあつては、 ばねを介したリンク機構を多用しているた
め、初期調整に特殊技能を必要とする。

部品点数が多くなりコスト高につながる。

クレーン車のシリーズ機に対応して必要ブレ
ーキ力が異なるため各シリーズ機ごとにリンク
比を変えたシステムが必要となる。

又、前記圧力制御弁を使用する以外のものとし
ては、油圧倍力装置が使用され、油圧倍力装置に
は、特公昭52−50344号に示すものがあるが、該
装置にあつてはボーによりシールを行つているた
め高圧用としては不適当であり、又段付部の加工
が複雑なため量産には不向きであり、更にはクレ
ーン車のシリーズ機にあつてはシリーズ化への対
応が難しい。

本発明は従来手段の有する前述の欠点を除去す
ることを目的としてなしたもので、シリンダ体内
にピストンを摺動自在に嵌合せしめ、該ピストン
の一端側に該ピストンの最大外径よりわずかに小
さい外径を有する出力軸を取付け、該出力軸の外
周とシリンダ内周との間に高圧油を供給する間隙
を設け、ピストンの反出力軸側に設けた中空部
に、出力軸側端部の受圧面積が反出力軸側端部の
受圧面積よりも大きい中間スプールを軸方向へ摺
動し得るよう嵌合せしめ、該中間スプール外周の
出力軸側に低圧溝を又反出力軸側に高圧溝を軸方
向へ所要の間隔をへだてて並設し、前記中間スプ
ールの高圧溝に前記間隙より高圧油を送給し得る
よう前記ピストンに油孔を設け、前記中間スプー
ルの中空部に入力軸を軸方向へ摺動自在に嵌合せ
しめ、該入力軸に、前記シリンダ体に設けた低圧
ポートと連通する油孔を前記中間スプールの低圧
溝と連通し得るよう穿設し、前記ピストン中空部
に中間スプール及び入力軸により囲まれ形成され
た第１のチヤンバーを設け、前記シリンダ体内の
入力軸側にピストン及び中間スプールにより包囲
された第２のチヤンバーを設け、該第１及び第２
のチヤンバーを前記ピストンに穿設され中途部が
前記中間スプール外周の高圧溝と低圧溝との間で
中間スプール外周に向つて開口した油孔により連
通せしめ、前記第１のチヤンバー内に入力軸を反
出力軸側へ摺動させる弾撥体を収納すると共に第
２のチヤンバー内に、入力軸が出力軸側に押され
たときに、前記中間スプールの低圧溝と連通して
いる、第１、第２のチヤンバーを連通させている
油孔が中間スプールの高圧溝と連通するよう、前
記中間スプールを出力軸側へ摺動させる弾撥体を
収納し、前記第１、第２のチヤンバー内の圧力を
中間スプール両端部の前記受圧面積差により入力
軸の押し込み力により圧力制御し得るようにする
と共に前記ピストンの側端部に掛かる制御圧力に
より出力軸に発生するスラスト力を入力軸変位対
応させて制御し得るようにし、シリンダ最大出力
スラスト量を調整するための最大入力軸変位を拘
束する手段を所要位置に設けたことを特徴とする
ものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。

中空状の後部カバー１の先端段付部外周に中空
状のシリンダチユーブ２を固着して該シリンダチ
ユーブ２及び前記後部カバー１によつてシリンダ
体を形成し、後部カバー１外周にタンクと連なる
低圧ポート３を穿設し、後部カバー１軸心部に前
記低圧ポート３と連なるチヤンバー４及び前記シ
リンダチユーブ２中空部に向いて開放されたチヤ
ンバー５を穿設し、後部カバー１軸心部にチヤン
バー４，５を貫通させる摺動穴を設ける。

後部カバー１の摺動穴に、一端側が後部カバー
１後方に突出し他端側がシリンダチユーブ２中空
部に突入した入力軸６をその軸線方向に摺動し得
るよう嵌入せしめ、入力軸６のシリンダチユーブ
２側端部に段部を設けて小径部を形成し、該入力
軸６の小径部外周に、中間スプール７を摺動自在
に嵌合せしめ、中間スプール７と入力軸６小径部
との間にチヤンバー８を形成せしめ、前記入力軸
６に前記チヤンバー４と連通する油孔９及びチヤ
ンバー８と連通する油孔１０を設け、油孔９と１
０を入力軸６に穿設した別の油孔１１で連結し、
入力軸６のチヤンバー５内部に位置する部分の外
周にストツパ１２を固着し、該ストツパ１２と前
記中間スプール７側端部との間に入力軸６の外周
に位置するコイルバネによるコンペンスプリング
１３を配設し、中間スプール７のコンペンスプリ
ング１３に近い側の外周に高圧溝１４を設け、又
中間スプール７のコンペンスプリング１３から離
れた側に、前記チヤンバー８に油孔１５を介して
連通する低圧溝１６を設ける。

中間スプール７の外周に、シリンダチユーブ２
内周に嵌合せしめられ最大外径部の直径がd₁のピ
ストン１７を摺動自在に嵌合せしめ、該ピストン
１７の後部カバー１側端部を後部カバー１の端部
に当接し得るようにし、ピストン１７の反後部カ
バー側端部に三段の段部を設け、段部のうち最先
端の最も小径の部分の外周に雄ねじを設け、該雄
ねじに、最大外径部の直径がd₂で且つd₂がわずか
にd₁より小さい出力軸１８を螺着し、ピストン１
７軸心部に設けたボルト穴に緩く挿通せしめたボ
ルト１９を前記入力軸６の端部に固着し、前記入
力軸６のボルト１９固着側端部にストツパ２０を
固着し、該ストツパ２０とピストン１７のチヤン
バー２１内側端との間に入力軸６をもとの位置に
戻す復帰用のスプリング２２を配設する。

ピストン１７に油孔２３，２４を穿設し、油孔
２３の一端を高圧溝１４に、又他端をシリンダチ
ユーブ２内のピストン１７端部と出力軸１８端部
並にシリンダチユーブ２内周と出力軸１８外周と
で形成される間隙２５に連通せしめ、該間隙２５
をシリンダチユーブ２外周に設けた高圧ポート２
６に連通せしめ、油孔２４の一端を前記チヤンバ
ー５に、又他端を前記チヤンバー２１に連通せし
め、油孔２４の中途部に設けたバルブ部２７を前
記高圧溝１４若しくは低圧溝１６に連通し得るよ
う構成する。

なお、図中２８はピストン１７が反後部カバー
側へ摺動した場合のシリンダチユーブ２のストツ
パ部、２９は調整用スペーサ、d₃は入力軸６太径
部の直径である。

次に本発明の作用について説明する。

本増圧装置が作動を開始する前は、高圧力Ｐ_s
の高圧油が高圧ポート２６より間隙２５内に供給
され、ピストン１７が力F₁＝π／４（d₁ ²−d₂ ²）Ｐ_s で後部カバー１側（左方向）へ押されて端部が後
部カバー１に当接し、又入力軸６はスプリング２
２により後部カバー１側へ押されてボルト１９の
頭がピストン１７の内側部に当接すると共にスト
ツパ２０が中間スプール７の端部に当接し、低圧
ポート３はチヤンバー４、油孔９，１１，１０、
チヤンバー８、油孔１５、低圧溝１６、バルブ部
２７、油孔２４を介してチヤンバー５及びチヤン
バー２１に連通し、又中間スプール７の高圧溝１
４には、間隙２５及び油孔２３を通して高圧油が
作用している（第３図参照）。

今、入力軸６を第３図の矢印方向へ押すと、該
入力軸６はスプリング２２の力に抗して第３図の
右方向に移動し、しかして入力軸６によりストツ
パ１２及びコンペンスプリング１３を介して中間
スプール７も右方向へ押され、低圧溝１６とバル
ブ部２７とが遮閉される一方高圧溝１４が油孔２
３及びバルブ部２７と連通し、高圧溝１４がチヤ
ンバー５，２１に連通した状態になる。

高圧溝１４とチヤンバー５，２１とが連通する
と、高圧溝１４からチヤンバー５，２１内に高圧
油が作用して中間スプール７両端に圧力が作用す
るが、第３図の右端面の受圧面積が左端面の受圧
面積より大きいため、中間スプール７はコンペン
スプリング１３を撓ませながら後部カバー１側へ
移動し、高圧溝１４とバルブ部２７との開口面積
が減少し、チヤンバー５，２１内の圧力により中
間スプール７を後部カバー１側へ押す力とコンペ
ンスプリング１３の撓みによる抗力とがバランス
した位置で中間スプール７は停止する。つまり、
チヤンバー５，２１内の圧力は高圧力Ｐ_sから前
記バランスした圧力Ｐ_Rに減圧制御される。

そして、圧力Ｐ_Rと前記ピストン１７の左側の
有効受圧面積π／４d₁ ²とが掛け合わされた力F₂＝π／
４ d₁ ²P_Rがピストン１７を右方向へ押し、高圧力Ｐ_s
によりピストン１７を左方向へ押す力F₁＝π／４ （d₁ ²−d₂ ²）Ｐ_sより大きくなれば、ピストン１７
及び出力軸１８は第３図の右方向に移動する。こ
の場合、入力軸６の右端側には、チヤンバー２１
内の減圧された圧力Ｐ_Rが受圧面積π／４d₂ ³に掛か り、力F₃＝π／４d₂ ³P_Rが反力として入力軸６に作用 する。

今、出力軸１８に負荷（例えばブレーキに必要
とする張力）が掛からない場合は、ピストン１７
及び出力軸１８は第３図の右側へピストン１７の
最大外径部右端部がシリンダチユーブ２のストツ
パ部２８に衝突するまで、すなわちストロークエ
ンドまで移動する。ストローク途中であつても入
力軸６の右方向への力が減少すれば、前記反力
F₃及びスプリング２２の合力によつて入力軸６
は左方に押し戻される。そうすると、バルブ部２
７と低圧溝１６が連通することにより低圧ポート
３とチヤンバー５，２１とが連通してチヤンバー
５，２１内が低圧になり、又ピストン１７の右端
部にはF₁＝π／４（d₁ ²−d₂ ²）Ｐ_sが作用するため、 該ピストン１７は左方に押し戻される。

今、入力軸６を押す力をFin、出力軸１８に発
生するスラスト力をFoutとすると Fout＝F₂−F₁−Ｆ_１＝π／４d₁ ²P_R−π／４ （d₁ ²−d₂ ²）Ｐ_s−Ｆ_１となり、 だけ 力が倍加することになる。

ただし、Ｆ_１；ピストン部摩擦力 Ｆ_２；入力軸及び中間スプール部の 摩擦力 例えば出力軸１８にある負荷（ブレーキ力）が
掛かり、出力軸１８が変位しなくなつた場合（ブ
レーキドラムがバンドに巻き付いた状態）、入力
軸６を前記力F₃＝π／４d₂ ³P_R（反力）に打勝つて更 に第３図の右方向に押込むと（すなわち入出力軸
６，１８の相対変位が生じると）、チヤンバー
５，２１内の圧力はそれに伴つて上昇し、入力軸
６の押し込み力に対応した出力軸１８のスラスト
力及び入力軸６の反力（力F₃）が生じる。この間
の関係を示したのが第４図のイ〜ロ間の直線であ
り、そのときのチヤンバー５，２１の圧力は第５
図の直線ニ〜ホ間にある。そして相対変位が大き
くなつて入力軸６先端が調整用スペーサ２９に当
接すると、以降は入力軸６と出力軸１８とは一体
となつて作動し、入力と出力の増減量は等しくな
る。このときの作動を示したのが第４図の直線ロ
〜ハであり、そのときのチヤンバー５，２１の圧
力はホに相当する。

なお、第４図において横軸は入力、縦軸は出力
であり、第５図において横軸は入出力軸相対変
位、縦軸はチヤンバー５，２１の圧力である。又
第４図においてロ′〜ハ′、ロ″〜ハ″は調整用スペ
ーサ２９の厚さを変更した場合の関係を示す。更
に第４図のロにおける入力及び出力の具体的な設
計例としては入力が80Kg、出力が400Kgの場合等
が考えられる。

第６図は本発明の増圧装置３０を組込んだブレ
ーキ回路の例を示し、図中３１はフートペダル、
３２，３３はリンク、３４はロツド、３５はレバ
ー、３６はブレーキである。

フートペダル３１を踏むとリンク３２により増
圧装置３０の入力軸６が変位し、増圧装置３０で
は入力軸６の変位に対応した油圧により増大され
たスラスト力が出力され、リンク３３、ロツド３
４、レバー３５の順に力が伝達され、ブレーキバ
ンドに張力が掛かり、ブレーキが作動する。

ここで本増圧装置は入力軸６が変位し、出力軸
１８にスラスト力が発生した場合、入力軸６にも
出力であるスラスト力に対応した反力が油圧によ
り発生するので、フードペダル３１を踏む運転者
は、ペダル反力によりブレーキ負荷力を感知する
ことができる。

なお、本発明は前述の実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々変更を加え得ること、等は勿論である。

本発明の増圧装置によれば、下記のごとき種々
の優れた効果を奏し得る。

構造が簡単で且つ入力と出力との比を高める
ことができ、出力側を高圧にしても油の漏洩が
少ないため、高圧の使用に適している。

ブレーキ制御系統に利用した場合、該ブレー
キ制御系統がシンプルとなり、安価となる。

現行のブレーキ制御回路に要する煩雑な初期
調整が不要となる。

クレーン車のシリーズ機（各々の機械により
所要のブレーキ力が異なる）に対し、調整用の
スペーサの厚さの増減によつて容易にブレーキ
出力が変えられるため、油圧倍力装置としては
１種類で対処が可能である。

本装置では入力軸と出力軸の相対変位に比例
して第１のチヤンバー、第２のチヤンバー内の
圧力制御を行うことができるため、吊荷の位置
決めに使用する場合は出力であるスラストカの
微妙な制御ができてインチングの性能が向上
し、又車両のブレーキとして使用する場合には
オペレータは押し込み力（ペダル反力）と共に
ペダル変位によつても出力の大きさを知ること
ができるため操作性が良好である。

入力軸の相対変位は最大入力軸変位を拘束す
る手段によつて拘束できるため、出力軸のスラ
スト出力の上限値（油圧で増幅された出力）を
容易に規制でき、装置に対する安全性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧力制御弁を使用したブレーキ
制御系統の説明図、第２図は第１図の圧力制御弁
の入力変位と出力反力との関係を示すグラフ、第
３図は本発明の増圧装置の説明用縦断面図、第４
図は第３図の増圧装置の入力と出力との関係を示
すグラフ、第５図は同入出力軸相対変位とチヤン
バー内の圧力との関係を示すグラフ、第６図は本
発明の増圧装置を使用したブレーキ制御系統の説
明図である。 図中１は後部カバー、２はシリンダチユーブ、
３は低圧ポート、５，２１はチヤンバー、６は入
力軸、７は中間スプール、１３はコンペンスプリ
ング、１４は高圧溝、１６は低圧溝、１７はピス
トン、１８は出力軸、２２はスプリング、２６は
高圧ポート、２７はバルブ部、３０は増圧装置を
示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダ体内にピストンを摺動自在に嵌合せ
   しめ、該ピストンの一端側に該ピストンの最大外
   径よりわずかに小さい外径を有する出力軸を取付
   け、該出力軸の外周とシリンダ内周との間に高圧
   油を供給する間隙を設け、ビストンの反出力軸側
   に設けた中空部に、出力軸側端部の受圧面積が反
   出力軸側端部の受圧面積よりも大きい中間スプー
   ルを軸方向へ摺動し得るよう嵌合せしめ、該中間
   スプール外周の出力軸側に低圧溝を又反出力軸側
   に高圧溝を軸方向へ所要の間隔をへだてて並設
   し、前記中間スプールの高圧溝に前記間隙より高
   圧油を送給し得るよう前記ピストンに油孔を設
   け、前記中間スプールの中空部に入力軸を軸方向
   へ摺動自在に嵌合せしめ、該入力軸に、前記シリ
   ンダ体に設けた低圧ポートと連通する油孔を前記
   中間スプールの低圧溝と連通し得るよう穿設し、
   前記ピストン中空部に中間スプール及び入力軸に
   より囲まれ形成された第１のチヤンバーを設け、
   前記シリンダ体内の入力軸側にピストン及び中間
   スプールにより包囲された第２のチヤンバーを設
   け、該第１及び第２のチヤンバーを前記ピストン
   に穿設され中途部が前記中間スプール外周の高圧
   溝と低圧溝との間で中間スプール外周に向つて開
   口した油孔により連通せしめ、前記第１のチヤン
   バー内に入力軸を反出力軸側へ摺動させる弾撥体
   を収納すると共に第２のチヤンバー内に、入力軸
   が出力軸側に押されたときに、前記中間スプール
   の低圧溝と連通している、第１、第２のチヤンバ
   ーを連通させている油孔が中間スプールの高圧溝
   と連通するよう、前記中間スプールを出力軸側へ
   摺動させる弾撥体を収納し、前記第１、第２のチ
   ヤンバー内の圧力を中間スプール両端部の前記受
   圧面積差により入力軸の押し込み力により圧力制
   御し得るようにすると共に前記ピストンの側端部
   に掛かる制御圧力により出力軸に発生するスラス
   ト力を入力軸変位対応させて制御し得るように
   し、シリンダ最大出力スラスト量を調整するため
   の最大入力軸変位を拘束する手段を所要位置に設
   けたことを特徴とする増圧装置。