JP2004203495A - Winch - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はクレーン作業やバケット作業を行うウィンチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、クレーン作業やバケット作業等に使用されるウィンチは、一般に、油圧モータによって負荷(たとえばクレーン作業の場合の吊りフックまたは吊荷)を巻上・巻下駆動する動力運転モードとは別にフリーフォールモードを備え、このフリーフォールモードで、負荷によってウィンチドラムを巻下方向に自由回転させて負荷を自由降下させるように構成されている(たとえば特許文献1参照)。
【0003】
このフリーフォールモードを備えた従来の油圧ウィンチの構成を図7によって説明する。
【0004】
図7において、1はウィンチドラム、2はこのウィンチドラム1の回転駆動源としてのウィンチモータ(油圧モータ)で、このウィンチモータ2の出力軸2aとウィンチドラム1との間に動力伝達を行う遊星歯車機構3が設けられている。
【0005】
4はこの遊星歯車機構3のサンギヤ、5はプラネタリギヤ、6はウィンチドラム1の内周に設けられたリングギヤ、7はプラネタリギヤ5を支持するキャリア、8はキャリア軸で、このキャリア軸8に多板ディスク9が設けられ、この多板ディスク9と、同ディスク9を作動・作動解除するプレッシャープレート10と、このプレッシャープレート10を駆動するクラッチシリンダ11と、加圧バネ12とにより、ウィンチドラム1をモータ出力軸2aに対して連結・分離しかつ同ドラム1のフリーフォール回転を制動するブレーキ兼用のクラッチ13が構成されている。
【0006】
多板ディスク9は、キャリア軸8に対して一体回転可能で軸方向に移動可能に取付けられた回転摩擦板としての複数枚のインナプレート14…と、この各インナプレート14…に対して接離しうるようにクラッチケース15に取付けられた固定摩擦板としての複数枚のアウタプレート16…とから成り、このインナ、アウタ両プレート14,16がクラッチケース15の一方の側壁15aとプレッシャープレート10との間で圧接してクラッチ(ブレーキ)オン、離間してクラッチ(ブレーキ)オフとなる。
【0007】
加圧バネ12は、クラッチケース15の他方の側壁15bとプレッシャープレート10との間に設けられ、プレッシャープレート10にブレーキオン方向のバネ力を付与する。
【0008】
クラッチシリンダ11は、両ロッド型のピストン11pと、プレッシャープレート10をブレーキオン方向(図の右方向)に加圧するポジティブ側油室11aと、同プレート10をクラッチオフ方向(図の左方向)に加圧するネガティブ側油室11bとを有し、ネガティブ側油室11bに接続されたネガティブライン17が直接、油圧源18に接続されている。
【0009】
一方、ポジティブ側油室11aに接続されたポジティブライン19は電磁式のモード切換弁20の出力ポートに接続され、同切換弁20の一方の入力ポートが油圧源18に、他方の入力ポートがブレーキ弁(減圧弁)21を介して油圧源18またはタンクTにそれぞれ接続される。
【0010】
モード切換弁20は、図示しないモード切換スイッチの操作によって動力伝達位置aとフリーフォール位置bとの間で切換わり作動し、ポジティブ側油室11aが、動力伝達位置aで油圧源18に、フリーフォール位置bでタンクTにそれぞれ接続される。
【0011】
ブレーキ弁21はペダル22によって操作され、その操作量に応じた二次圧がモード切換弁20を介してクラッチシリンダ11のポジティブ側油室11aに供給される。
【0012】
23はウィンチモータ2の巻上・巻下回転を制御するリモコン弁、24はこのリモコン弁23の二次圧(リモコン圧)によって中立、巻上、巻下の三位置イ,ロ,ハ間で切換わり制御されるウィンチ用コントロールバルブ、25はウィンチモータ2の油圧源である油圧ポンプである。
【0013】
また、26は油圧シリンダ式のパーキングブレーキで、バネ26aの力によってモータ出力軸2aに制動力を付与し、油圧導入時に制動力を解除するネガティブブレーキとして構成され、このパーキングブレーキ26の油室26bが、油圧パイロット式のパーキングブレーキ制御弁27を介して油圧源18またはタンクTに接続される。
【0014】
パーキングブレーキ制御弁27は、リモコン弁23の非操作時(中立時)には図示のブレーキ位置aに、操作時にはシャトル弁28経由でリモコン圧を供給されて図右側のブレーキ解除位置bにそれぞれセットされる。
【0015】
すなわち、巻上・巻下操作されたときにパーキングブレーキ26が解除されてウィンチドラム1が巻上・巻下回転し、非操作時に同ブレーキ26が作用してウィンチドラム1が制動停止する。
【0016】
この構成により、次のような作用が得られる。
【0017】
▲1▼ モード切換弁20が動力伝達位置aにセットされた状態では、クラッチシリンダ11の両側油室11a,11bが同圧となるため、同シリンダ11そのものには推力は発生せず、加圧バネ12のバネ力によりクラッチシリンダ11とともにプレッシャープレート10が多板ディスク9側(ブレーキ作用方向)に押されてクラッチオンとなる。
【0018】
この状態では、キャリア軸8が回転不能に固定されるため、ウィンチモータ2の回転力が遊星歯車機構3を介してウィンチドラム1に伝達され、リモコン弁23の操作に応じてウィンチドラム1が巻上または巻下回転する(動力伝達モード)。
【0019】
▲2▼ モード切換弁20がフリーフォール位置bに切換えられると、クラッチシリンダ11のポジティブ側油室11aがタンクTに連通してネガティブ側油室11bとの間に圧力差が生じ、この差圧によるクラッチシリンダ11の推力が加圧バネ12のバネ力を超えることにより、同シリンダ11が多板ディスク9と反対側(ブレーキ解除方向)に押されてクラッチオフとなる。
【0020】
この状態では、キャリア軸8がフリーとなるため、ウィンチドラム1が負荷によって巻下方向に自由回転しうる状態、すなわちフリーフォールが可能な状態となる(フリーフォールモード)。
【0021】
そして、このときブレーキ弁21が操作されることにより、その操作量に応じた二次圧によって多板ディスク9がオンとなり、ウィンチドラム1にブレーキ力が作用する。
【0022】
このようなウィンチにおいて、クラッチ13を構成する多板ディスク9の摩擦熱によるブレーキ力低下(所謂フェード現象)を防止するために、多板ディスク9に冷却油を導入して循環させる湿式のディスククラッチ方式を採用したものが公知である(たとえば特許文献2参照)。
【0023】
ところが、このような湿式ディスククラッチ方式をとると、フリーフォール運転時に、多板ディスク9におけるインナ、アウタ両プレート14,16の圧接を解除した(あるいはさらに両プレート間にクリアランスを確保した)場合でも、両プレート間に介在する冷却油の粘性によって両プレート14,16間に連れ回り抵抗(ドラグ抵抗)がブレーキ力として作用する。
【0024】
この連れ回り抵抗は、回転数が一定の場合、冷却油の粘性抵抗にほぼ比例し、この粘性抵抗(動粘度)は冷却油の温度が低いほど大きくなる。
【0025】
このため、冬期等、冷却油の温度が低い状態で、軽負荷(たとえばフックのみ)のフリーフォール速度が低下し、あるいは降下不能になって作業能率が悪くなるという問題があった。
【0026】
一方、このような問題を解決する技術として、特許文献3に示されているように、フリーフォール中にウィンチモータ2を巻下回転させることにより、フリーフォール速度+モータ2による巻下速度を得て、高速でフリーフォールさせることを可能とする技術が提案されている。
【0027】
【特許文献1】
特開2000−16772号公報
【特許文献2】
特開平9−100093号公報
【特許文献3】
特開2002−37588号公報
【0028】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献3の技術では、ウィンチモータ2の速度成分があるため、本来のフリーフォールではなく、いわゆる「吊荷追従機能(=荷重が作用すれば巻下回転し、荷重が作用しなければ巻下回転しない)」が失われる。つまり、荷重が0でも巻下回転してしまうことになり、バケット作業等、ウィンチ負荷(荷重)が0になる状態が多い作業時にワイヤロープの過繰り出しによる乱巻が発生し易くなるという弊害が生じる。
【0029】
また、別の技術として、冷却油を加熱する(クラッチを暖機する)ことによって粘性抵抗自体を減少させる技術も提案されているが、加熱のための動力損失(燃料消費)が大きいとともに、加熱による冷却油の劣化が激しい等の弊害が大きく、得策でない。
【0030】
そこで本発明は、ブレーキ力低下を防止しながら、軽負荷時のフリーフォール作用を確保することができ、しかも乱巻の発生や動力損失等の弊害が生じないウィンチを提供するものである。
【0031】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、ウィンチドラムと、このウィンチドラムの回転駆動源としてのウィンチモータと、このウィンチモータの回転力を上記ウィンチドラムに伝達する遊星歯車機構と、この遊星歯車機構の回転を制御するブレーキ兼用のクラッチとを備え、このクラッチのオン動作時に、上記モータの巻下回転力を上記遊星歯車機構を介して上記ウィンチドラムに伝える動力伝達モードとし、クラッチのオフ動作時に、上記遊星歯車機構の入力歯車を拘束した状態でウィンチドラムを自由回転させるフリーフォールモードとするように構成されたウィンチにおいて、上記クラッチオフの状態で遊星歯車機構の入力歯車を解放してウィンチドラムを高速で自由回転させるフリーフォール切換手段が設けられたものである。
【0032】
請求項2の発明は、請求項1の構成において、クラッチを操作する操作手段を備え、この操作手段の操作量に応じてフリーフォールモードと高速フリーフォールモードの間で自動的に切換えるように構成されたものである。
【0033】
請求項3の発明は、請求項1または2の構成において、フリーフォール切換手段は、クラッチのオフ動作時のみに作用するように構成されたものである。
【0034】
請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかの構成において、フリーフォール切換手段は、遊星歯車機構の入力歯車を解放する補助クラッチを有し、クラッチ及び上記補助クラッチとして、それぞれウィンチドラムと連動してフリーフォール回転可能な回転摩擦板と回転不能な固定摩擦板から成るディスククラッチが用いられ、上記クラッチは両摩擦板が冷却油中で圧接・離間する湿式クラッチ、補助クラッチは、両摩擦板が空気中で圧接・離間する乾式クラッチとしてそれぞれ構成されたものである。
【0035】
請求項5の発明は、請求項4の構成において、補助クラッチは、クラッチのオフ動作時のみにオフとなって遊星歯車機構の入力歯車を解放するように構成されたものである。
【0036】
請求項6の発明は、請求項1乃至3のいずれかの構成において、ウィンチモータとして、シリンダブロックが静止した状態でモータケース内が加圧されることによりケーシングが自由回転してフリーホイール作用を行うマルチストローク・ラジアルピストン型の油圧モータが用いられ、フリーフォール切換手段は、上記ウィンチモータの入口及び出口をタンクに連通させるとともにモータケース内を加圧することによってフリーフォールモードから高速フリーフォールモードに切換えるように構成されたものである。
【0037】
請求項7の発明は、請求項1乃至3のいずれかの構成において、フリーフォール切換手段は、ウィンチモータの入口と出口をバイパスさせることによってフリーフォールモードから高速フリーフォールモードに切換えるバイパス回路を有するものである。
【0038】
上記構成によると、フリーフォール切換手段により、動力伝達手段を構成する遊星歯車機構の入力歯車を拘束した状態で低速で自由降下させるフリーフォールモードと、同歯車を解放して高速で自由降下させる高速フリーフォールモードの二種類の間で切換えることができる。
【0039】
ここで、クラッチは、重負荷時のフリーフォール用として機能すればよいため、同クラッチとして摩擦熱に耐え得る熱容量の大きいもの(たとえば請求項4の湿式ディスククラッチ)を用いてブレーキ力の低下を防止できる。
【0040】
一方、フリーフォール切換手段(請求項4,5では補助クラッチ、請求項6ではフリーホイール機能付き油圧モータ、請求項7ではウィンチモータの入口及び出口をバイパスさせるバイパス回路を用いる)によって高速フリーフォールモードに切換えれば軽負荷の高速フリーフォールが可能となる。
【0041】
すなわち、ブレーキ作用を確保しながら、全負荷でのフリーフォールが可能となり、しかも乱巻の発生や動力損失等の弊害が生じない。
【0042】
また、請求項2の構成によると、低・高速のフリーフォールモードが操作手段の操作量に応じて自動的に切換わるため、わざわざ切換操作を行う煩わしさがなく、操作性が良いものとなる。
【0043】
請求項3の構成によると、クラッチオフ動作時のみにフリーフォール切換手段が切換作用を行うため、クラッチオン状態で切換作用を行う場合のような余分な発熱がない。
【0044】
また、請求項4,5の構成によると、フリーフォール切換手段を構成する補助クラッチはクラッチのオフ動作時のみにオフとなり、回転抵抗が小さくて摩擦熱も少ないため、熱容量の小さいもの(たとえば請求項4のように小形、安価な乾式クラッチ)を用いることができる。
【0045】
一方、請求項6の構成によると、ウィンチモータそのものがフリーホイール機能を有し、請求項7の構成によるとウィンチモータにバイパス回路を設けるだけでよいため、ウィンチドラムに補助クラッチを設ける場合(請求項4,5)と比較して、構成をより簡素化、小形化して省スペース化及びコストダウンを実現することができる。
【0046】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図1〜図6によって説明する。
【0047】
第1実施形態(図1〜図4参照)
以下の各実施形態における油圧ウィンチの基本構成は図7に示す従来のウィンチ構成と同じである。
【0048】
すなわち、図1において、31はウィンチドラム、32は同ドラム31を駆動するウィンチモータ(油圧モータ)、33はウィンチモータ32の回転力をウィンチドラム31に伝達する遊星歯車機構、34はこの遊星歯車機構33の入力歯車としてのサンギヤ、35はプラネタリギヤ、36は出力歯車としてのリングギヤ、37はキャリア、38はキャリア軸、39はこのキャリア軸38に設けられた多板ディスクで、この多板ディスク39と、同ディスク39に対して圧接・離間するプレッシャープレート40と、このプレッシャープレート40を駆動するクラッチシリンダ41と、加圧バネ42とにより、遊星歯車機構33の回転を制御するブレーキ兼用のディスク式クラッチ(以下、メインクラッチという)43が構成されている。
【0049】
44…は多板ディスク39を構成する複数のインナプレート(回転摩擦板)、45はブレーキケース、46はこのブレーキケース45に固定された複数のアウタプレート(固定摩擦板)である。
【0050】
また、このメインクラッチ43は、多板ディスク39のフェード現象を防止するために、図示しない冷却油ポンプからの冷却油を多板ディスク39内に供給し循環させる湿式クラッチとして構成されている。
【0051】
クラッチシリンダ(以下、メインクラッチシリンダという)41は、両ロッド型のピストン41Pと、プレッシャープレート40をブレーキオン方向に加圧するポジティブ側油室41aと、同プレート40をブレーキオフ方向に加圧するネガティブ側油室41bとを有し、ネガティブ側油室41bに接続されたネガティブライン47が、従来ウィンチ同様、直接、油圧源48に接続されている。
【0052】
一方、ポジティブ側油室41aに接続されたポジティブライン49は電磁式のモード切換弁50の出力ポートに接続され、同切換弁50の一方の入力ポートが油圧源48に、他方の入力ポートがブレーキ弁(減圧弁)51を介して油圧源48またはタンクTにそれぞれ接続される。
【0053】
次にフリーフォール切換手段の構成を説明する。
【0054】
ウィンチモータ32の出力軸32aと、遊星歯車機構33の入力軸33aとの間に補助クラッチ59が設けられている。
【0055】
この補助クラッチ59は、図2にも示すように、基本的にはメインクラッチ43同様、複数のインナプレート(回転摩擦板)60…とアウタプレート(固定摩擦板)61…を備えた多板ディスク62と、同ディスク62を作動・作動解除するプレッシャープレート63と、このプレッシャープレート63を駆動する補助クラッチシリンダ64とを備え、湿式クラッチであるメインクラッチ43と異なり、多板ディスク62が空気中で作動する乾式クラッチとして構成されている。
【0056】
補助クラッチシリンダ64は、加圧バネ65のバネ力によりプレッシャープレート63を押してクラッチオンとし、油室64aが加圧されることによりクラッチオフとするネガティブシリンダとして構成され、同シリンダ64によるクラッチオンで出力軸(インナプレート取付体)66が固定、同オフで出力軸66が解放されるように構成されている。
【0057】
この出力軸66は、遊星歯車機構33の入力軸33aに連結され、この入力軸33aに取付けられた入力歯車であるサンギヤ34が、補助クラッチオンで固定、同オフで解放状態となる。
【0058】
遊星歯車機構33のサンギヤ34が解放されると、固定された状態と比較してプラネタリギヤ35の自転速度が大幅に増加するため、メインクラッチ43のオフによるフリーフォール回転の速度が増加する。
【0059】
すなわち、メインクラッチ43がオフの状態で、補助クラッチ59がオンのときは相対的に低速のフリーフォールモードとなり、補助クラッチオフで高速のフリーフォールモードとなる。
【0060】
補助クラッチシリンダ64の油室64aには圧油管路67が接続され、この圧油管路67が油圧パイロット式のフリーフォール切換弁68を介して油圧源48またはタンクTに接続される。
【0061】
フリーフォール切換弁68のパイロットポートは、メインクラッチシリンダ41に接続されたポジティブライン49と並列状態でモード切換弁50の出力ポートに接続されている。
【0062】
このフリーフォール切換弁68は、モード切換弁50が動力伝達位置aにある状態では図左側の低速フリーフォール位置bにセットされ、モード切換弁50がフリーフォール位置bに切換わった状態(フリーフォール状態)で、ブレーキ弁51の操作量(二次圧)に応じて低速フリーフォール位置bと高速フリーフォール位置aの間で切換わる。
【0063】
この点の作用を含めたこのウィンチの作用を説明する。
【0064】
(I)通常巻上・巻下作用
このウィンチの通常巻上・巻下作用は図7に示す従来のウィンチの場合と同じである。
【0065】
すなわち、モード切換弁50が動力伝達位置aにセットされた状態では、メインクラッチシリンダ41の両側油室41a,41bがともに油圧源48に接続されて同圧となるため、同シリンダ41そのものには推力は発生せず、加圧バネ42のバネ力によりプレッシャープレート40が多板ディスク39側に押されてクラッチオンとなる。
【0066】
これにより、モータ32の回転力が遊星歯車機構33を介してウィンチドラム31に伝達され、リモコン弁53の操作に応じてウィンチドラム31が巻上または巻下回転する。
【0067】
(II)フリーフォール作用
モード切換弁50がフリーフォール位置bにセットされると、メインクラッチシリンダ41のポジティブ側油室41aがブレーキ弁51を介してタンクTに連通してネガティブ側油室41bとの間に圧力差が生じ、その差圧が加圧バネ42のバネ力を超えることにより、同シリンダ41が多板ディスク39と反対側に押されてメインクラッチオフとなる。
【0068】
これにより、ウィンチドラム31が負荷によって巻下方向に自由回転し得るフリーフォール状態となる。
【0069】
そして、このときブレーキ弁51がペダル操作されることにより、そのペダル操作ストロークに応じた圧力によって多板ディスク39がオンとなり、ウィンチドラム31にブレーキ力が作用する。
【0070】
このブレーキ弁51のペダル操作ストロークとその二次圧の関係を図3に、また、メインクラッチシリンダ41のポジティブ側油室41aの圧力(以下、ポジティブ圧力という)と多板ディスク39の圧接力(メインクラッチシリンダストローク)の関係を図4にそれぞれ示している。
【0071】
両図に示すように、ペダル操作ストロークを少なくしていくに従ってブレーキ弁二次圧及び多板ディスク圧接力が低下し、多板ディスク39の保持力が負荷よりも小さくなった時点からインナプレート44及びキャリア軸38が回転し始めてフリーフォールが開始される。
【0072】
さらに、ブレーキ弁51のペダル操作ストロークを減らしていき、このペダル操作ストロークが所定の値S3(二次圧P1)以下になると、ポジティブ圧力もP1以下となって、メインクラッチシリンダ41がクラッチオフ側にストロークし始め、多板ディスク39のプレート間にクリアランスが生じる。
【0073】
このときから、多板ディスク39の回転抵抗はプレート同士の圧接による固体摩擦力から冷却油による流体摩擦力に変わり、回転抵抗が小さくなるため、フリーフォール降下速度が増していく。
【0074】
そして、ペダル操作量が0となると、メインクラッチシリンダ41のストロークは最小値S1となって多板ディスク39のプレート間クリアランスが最大(フリーフォール抵抗が最小)となる。
【0075】
但し、この状態では上記のように冷却油の粘性抵抗に基づくドラグ抵抗が作用するため、フリーフォール回転は相対的に低速となり、軽負荷の場合は降下速度が遅くなり過ぎたり降下しなかったりする可能性がある。
【0076】
ここで、ペダル操作ストロークが図3中のS3とS1の中間値であるS4になって二次圧がP2になった時点でフリーフォール切換弁68が図の低速フリーフォール位置bから右側の高速フリーフォール位置aに切換わる。
【0077】
この状態では補助クラッチシリンダ64が油圧源48に接続されて作動し、補助クラッチ59がオフとなるため、遊星歯車機構33のサンギヤ34がそれまでの固定状態から解放されて自由回転する。
【0078】
これにより、前記のようにプラネタリギヤ35の自転速度が増してウィンチドラム31の自由回転が増速される。
【0079】
すなわち、低速フリーフォールモードから高速フリーフォールモードに自動的に切換わり、軽負荷でも確実に、そして十分高速でフリーフォールさせることができる。
【0080】
(III)フリーフォール停止作用
上記高速フリーフォールモードでブレーキ弁51のペダル52を踏み込み、ペダル操作ストロークが図3のS4(二次圧がP2)を超えると、フリーフォール切換弁68が低速フリーフォール位置bに切換わって補助クラッチ59がオンに転じる。
【0081】
これにより、サンギヤ34が拘束されるため、低速フリーフォールモードに戻り、ウィンチドラム31が、メインクラッチ43のドラグ抵抗を受ける低速自由回転を行う。
【0082】
この後、さらにペダル52を踏み込んでいくと、メインクラッチ43がオンとなってウィンチドラム31にブレーキ力が作用し、フリーフォール回転が減速・停止する。
【0083】
上記のようにこのウィンチによると、遊星歯車機構33の入力歯車であるサンギヤ34を拘束した状態で低速で自由降下させる旧来通りのフリーフォールモード(低速フリーフォールモード)と、サンギヤ34を解放して高速で自由降下させる高速フリーフォールモードの二種類の間で切換えることができる。
【0084】
ここで、メインクラッチ43は、重負荷時のフリーフォール用として機能すればよいため、同クラッチ43として摩擦熱に耐え得る熱容量の大きいもの(この実施形態では湿式ディスククラッチ)を用いてブレーキ力の低下を防止できる。
【0085】
すなわち、ブレーキ作用を確保しながら、全負荷でのフリーフォールが可能となる。
【0086】
また、補助クラッチ59は、メインクラッチ43のオフ動作時のみにオフとなり、この状態ではメインクラッチ43のドラグ抵抗のみが回転抵抗として作用するため、発熱も少ない。このため、同クラッチ59として熱容量の小さいもの(この実施形態のように小形、安価な乾式クラッチ)を用いることができる。
【0087】
さらに、低・高速のフリーフォールモードが操作手段としてのブレーキ弁51のペダル操作量に応じて自動的に切換わるため、わざわざ切換操作を行う煩わしさがなく、操作性が良いものとなる。
【0088】
第1実施形態の変形例
▲1▼ 補助クラッチ59として、乾式クラッチに限らず、クラッチオフ時の回転抵抗が小さいものであれば小型の湿式ディスククラッチを用いてもよい。
【0089】
▲2▼ 補助クラッチ59を必要に応じて作動不能とする構成、たとえばスイッチと電磁弁で補助クラッチライン67を遮断する構成をとってもよい。こうすれば、同クラッチ59の不必要な作動を避けてその耐久性を向上させることができる。
【0090】
▲3▼ 遊星歯車機構33の具体構成は第1実施形態のものに限定されず、同様の作用が得られる範囲で変更可能である。
【0091】
第2実施形態(図5参照)
以下の第2及び第3両実施形態においては第1実施形態との相違点のみを説明する。
【0092】
第2実施形態においては、ウィンチモータ32として、マルチストローク(マルチカム)式ラジアルピストン型の油圧モータが用いられている。
【0093】
この油圧モータは、公知のようにピストンをシリンダブロック内に保持し、かつ、モータケース内圧を高めることにより、モータ容量が0となって油の流入がなくても自由回転するフリーホイール作用を行う。
【0094】
この油圧モータがウィンチモータ32として使用されるとともに、図5に示すように同モータ32の両側管路とタンクTとの間に油圧パイロット式の第1モータ制御弁69が設けられている。
【0095】
この第1モータ制御弁69は、フリーフォール切換弁68を備えた圧油管路67に接続され、フリーフォール切換弁68が高速フリーフォール位置aに切換わったときに図示のブロック位置aからタンク連通位置bに切換わる。これにより、ウィンチモータ32の入口及び出口がタンクTに連通する。
【0096】
一方、モータケース内を加圧するケース加圧ライン70が設けられるとともに、同ライン70と油圧源71との間に第2モータ制御弁72が設けられ、フリーフォール切換弁68が高速フリーフォール位置aに切換わったときに図示のタンク位置aから加圧位置bに切換わる。
【0097】
これにより、モータケース内が加圧されてフリーホイール作用が行われ、遊星歯車機構33のサンギヤ34の拘束が解かれることによって高速フリーフォールモードとなる。
【0098】
図5中、73はモータケース内を低圧で加圧するための減圧弁である。
【0099】
この第2実施形態の構成によっても、基本的に第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0100】
第3実施形態(図6参照)
第3実施形態においては、第1実施形態同様、通常の油圧モータからなるウィンチモータ32の両側管路間に、油圧パイロット式のバイパス弁74を備えたバイパス回路75が設けられている。
【0101】
バイパス弁74は、フリーフォール切換弁68が高速フリーフォール位置aに切換わったときに、圧油管路67からのパイロット圧により、図示の遮断位置aから連通位置bに切換わり、この状態でウィンチモータ32の入口と出口がバイパスされる。
【0102】
これにより、ウィンチモータ32が、第2実施形態の場合よりは回転抵抗は大きいが自由回転に近い状態で回転するため、サンギヤ34の拘束が解かれたのに近い状態となり、高速フリーフォール状態が得られる。
【0103】
これら第2及び第3両実施形態によると、ウィンチモータ32そのものがフリーホイール機能を有し、またはバイパス回路75を設けるだけでよいため、補助クラッチ59を設ける第1実施形態と比較して、構成をより簡素化、小形化して省スペース化及びコストダウンを実現することができる。
【0104】
【発明の効果】
上記のように本発明によると、フリーフォール切換手段(請求項4,5では補助クラッチ、請求項6ではモータのフリーホイール機構、請求項7ではウィンチモータのバイパス回路をそれぞれ用いる)により、動力伝達手段を構成する遊星歯車機構の入力歯車を拘束した状態で低速で自由降下させるフリーフォールモードと、同歯車を解放して高速で自由降下させる高速フリーフォールモードの二種類の間で切換えるように構成したから、上記クラッチとして熱容量の大きいもの(たとえば請求項4の湿式ディスククラッチ)を用いてブレーキ力の低下を防止しながら、軽負荷時でも確実にそして十分高速でのフリーフォールが可能となる。
【0105】
すなわち、ブレーキ作用を確保しながら、全負荷でのフリーフォールが可能となり、しかも乱巻の発生や動力損失等の弊害が生じない。
【0106】
また、請求項2の発明によると、低・高速のフリーフォールモードが操作手段の操作量に応じて自動的に切換わるため、わざわざ切換操作を行う煩わしさがなく、操作性が良いものとなる。
【0107】
請求項3の発明によると、クラッチオフ動作時のみにフリーフォール切換手段が切換作用を行うため、クラッチオン状態で切換作用を行う場合のような余分な発熱がない。
【0108】
また、請求項4,5の発明によると、フリーフォール切換手段を構成する補助クラッチはクラッチのオフ動作時のみにオフとなり、回転抵抗が小さくて摩擦熱も少ないため、熱容量の小さいもの(たとえば請求項4のように小形、安価な乾式クラッチ)を用いることができる。
【0109】
一方、請求項6の発明によるとモータそのものがフリーホイール機能を有し、請求項7の発明によるとウィンチモータにバイパス回路を設けるだけでよいため、ウィンチドラムに補助クラッチを設ける場合(請求項4,5)と比較して、構成をより簡素化、小形化して省スペース化及びコストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態にかかるウィンチの回路構成図である。
【図2】同ウィンチにおける補助クラッチの詳細図である。
【図3】同ウィンチにおけるブレーキ弁のペダル操作ストロークと二次圧の関係を示す図である。
【図4】同ウィンチにおけるメインクラッチシリンダのポジティブ側油室の圧力と多板ディスクの圧接力及び同シリンダストロークの関係を示す図である。
【図5】本発明の第2実施形態にかかるウィンチの回路構成図である。
【図6】本発明の第3実施形態にかかるウィンチの回路構成図である。
【図7】従来のウィンチの回路構成図である。
【符号の説明】
31 ウィンチドラム
32 ウィンチモータ
33 遊星歯車機構
34 遊星歯車機構の入力歯車としてのサンギヤ
35 同プラネタリギヤ
36 同リングギヤ
43 メインクラッチ
39 メインクラッチの多板ディスク
44 多板ディスクのインナプレート
46 同アウタプレート
40 プレッシャープレート
42 加圧バネ
41 メインクラッチシリンダ
50 モード切換弁
59 フリーフォール切換手段を構成する補助クラッチ
62 補助クラッチを構成する多板ディスク
60 多板ディスクを構成するインナプレート
61 同アウタプレート
63 同プレッシャープレート
64 同補助クラッチシリンダ
68 フリーフォール切換手段を構成するフリーフォール切換弁
69 ウィンチモータにフリーホイール作用を行わせるための第1モータ制御弁
70 同ケース加圧ライン
72 同第2モータ制御弁
74 バイパス弁
75 バイパス回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a winch for performing a crane operation and a bucket operation.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, winches used for crane work, bucket work, and the like generally have a free fall separately from a power operation mode in which a load (for example, a hanging hook or a suspended load in the case of crane work) is driven up and down by a hydraulic motor. A mode is provided in which the winch drum is freely rotated in the lowering direction by a load to freely lower the load in the free fall mode (for example, see Patent Document 1).
[0003]
The configuration of a conventional hydraulic winch having the free fall mode will be described with reference to FIG.
[0004]
In FIG. 7, 1 is a winch drum, 2 is a winch motor (hydraulic motor) as a rotary drive source of the
[0005]
4 is a sun gear of the planetary gear mechanism 3, 5 is a planetary gear, 6 is a ring gear provided on the inner periphery of the
[0006]
The
[0007]
The
[0008]
The
[0009]
On the other hand, a
[0010]
The
[0011]
The
[0012]
[0013]
[0014]
When the
[0015]
That is, when the hoisting / lowering operation is performed, the
[0016]
With this configuration, the following operation is obtained.
[0017]
{Circle around (1)} When the
[0018]
In this state, since the
[0019]
{Circle around (2)} When the
[0020]
In this state, the
[0021]
When the
[0022]
In such a winch, in order to prevent a reduction in braking force (a so-called fade phenomenon) due to frictional heat of the
[0023]
However, when such a wet disc clutch system is employed, even when the pressure contact between the inner and
[0024]
The drag resistance is substantially proportional to the viscosity resistance of the cooling oil when the rotation speed is constant, and the viscosity resistance (kinematic viscosity) increases as the temperature of the cooling oil decreases.
[0025]
For this reason, when the temperature of the cooling oil is low, such as in winter, the free fall speed of a light load (for example, only a hook) is reduced, or it is impossible to descend, resulting in a decrease in work efficiency.
[0026]
On the other hand, as a technique for solving such a problem, as shown in Patent Document 3, by rotating the
[0027]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-16772
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-100093
[Patent Document 3]
JP-A-2002-37588
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technique of Patent Document 3, since there is a speed component of the
[0029]
As another technique, a technique of reducing the viscous resistance itself by heating the cooling oil (warming the clutch) has also been proposed. However, the power loss for heating (fuel consumption) is large, and This is not a good solution, because the adverse effects such as severe deterioration of the cooling oil due to the above are large.
[0030]
Accordingly, the present invention provides a winch that can secure a free fall action under a light load while preventing a reduction in braking force, and that does not cause adverse effects such as generation of turbulence and power loss.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a winch drum, a winch motor as a rotational drive source of the winch drum, a planetary gear mechanism for transmitting the rotational force of the winch motor to the winch drum, and controlling the rotation of the planetary gear mechanism A power transmission mode for transmitting the lowering torque of the motor to the winch drum via the planetary gear mechanism when the clutch is on, and the planetary gear when the clutch is off. In a winch configured to be in a free fall mode in which the winch drum is freely rotated while the input gear of the mechanism is restrained, the input gear of the planetary gear mechanism is released in a state where the clutch is off and the winch drum is freely rotated at a high speed. A free fall switching means for rotating is provided.
[0032]
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, an operating means for operating the clutch is provided, and the mode is automatically switched between a free fall mode and a high-speed free fall mode in accordance with the operation amount of the operating means. It was done.
[0033]
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, the free fall switching means is configured to operate only when the clutch is off.
[0034]
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of any one of the first to third aspects, the free fall switching means has an auxiliary clutch for releasing the input gear of the planetary gear mechanism, and each of the clutch and the auxiliary clutch is a winch drum. A disk clutch composed of a rotating friction plate capable of free fall rotation and a fixed friction plate non-rotatable in conjunction with the clutch is used. The clutch is a wet clutch in which both friction plates are pressed and separated in cooling oil, and the auxiliary clutch is a double clutch. The friction plates are each configured as a dry clutch that is pressed and separated in the air.
[0035]
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the fourth aspect, the auxiliary clutch is configured to be turned off only when the clutch is turned off to release the input gear of the planetary gear mechanism.
[0036]
According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration according to any one of the first to third aspects, as a winch motor, the casing is freely rotated by pressurizing the inside of the motor case in a state where the cylinder block is at rest, so that the freewheel action is achieved. A multi-stroke / radial piston type hydraulic motor is used, and the free-fall switching means switches from the free-fall mode to the high-speed free-fall mode by connecting the inlet and the outlet of the winch motor to the tank and pressurizing the motor case. It is configured to switch.
[0037]
According to a seventh aspect of the present invention, in the configuration of any one of the first to third aspects, the free fall switching means has a bypass circuit for switching from the free fall mode to the high-speed free fall mode by bypassing the entrance and the exit of the winch motor. Things.
[0038]
According to the above configuration, the free fall switching means causes the free fall mode in which the input gear of the planetary gear mechanism constituting the power transmission means is freely lowered at a low speed while being restrained, and the high speed in which the gear is released and the free fall is performed at a high speed. It can be switched between two types of free fall mode.
[0039]
Here, since the clutch only needs to function as a free fall under heavy load, a clutch having a large heat capacity that can withstand frictional heat (for example, a wet disc clutch of claim 4) is used to reduce the braking force. Can be prevented.
[0040]
On the other hand, high-speed free-fall mode is provided by free-fall switching means (an auxiliary clutch in
[0041]
That is, free fall can be performed at full load while securing the braking action, and no adverse effects such as generation of turbulence and power loss occur.
[0042]
According to the second aspect of the present invention, the low / high speed free fall mode is automatically switched in accordance with the operation amount of the operation means, so that there is no need to perform the troublesome switching operation and the operability is improved. .
[0043]
According to the configuration of claim 3, since the free fall switching means performs the switching action only at the time of the clutch off operation, there is no extra heat generation as in the case of performing the switching action in the clutch on state.
[0044]
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, the auxiliary clutch constituting the free fall switching means is turned off only when the clutch is off, and has a small rotational resistance and a small amount of frictional heat. A small, inexpensive dry clutch as described in item 4) can be used.
[0045]
On the other hand, according to the configuration of
[0046]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0047]
First embodiment (see FIGS. 1 to 4)
The basic configuration of the hydraulic winch in each of the following embodiments is the same as the conventional winch configuration shown in FIG.
[0048]
That is, in FIG. 1, 31 is a winch drum, 32 is a winch motor (hydraulic motor) for driving the
[0049]
44 are a plurality of inner plates (rotating friction plates) constituting the
[0050]
The main clutch 43 is configured as a wet clutch that supplies and circulates cooling oil from a cooling oil pump (not shown) into the
[0051]
A clutch cylinder (hereinafter referred to as a main clutch cylinder) 41 includes a double rod-type piston 41P, a
[0052]
On the other hand, a
[0053]
Next, the configuration of the free fall switching means will be described.
[0054]
An auxiliary clutch 59 is provided between the
[0055]
As shown in FIG. 2, the
[0056]
The auxiliary
[0057]
The
[0058]
When the
[0059]
That is, when the main clutch 43 is off and the
[0060]
A
[0061]
The pilot port of the free
[0062]
This free
[0063]
The operation of this winch including the operation in this respect will be described.
[0064]
(I) Normal hoisting / unwinding action
The normal hoisting / lowering action of this winch is the same as that of the conventional winch shown in FIG.
[0065]
That is, when the
[0066]
As a result, the rotational force of the
[0067]
(II) Free fall action
When the
[0068]
Thereby, the
[0069]
When the
[0070]
The relationship between the pedal operation stroke of the
[0071]
As shown in both figures, as the pedal operation stroke is reduced, the brake valve secondary pressure and the multi-disc disc pressure contact force decrease, and from the time when the holding force of the
[0072]
Further, the pedal operation stroke of the
[0073]
From this time, the rotational resistance of the
[0074]
When the pedal operation amount becomes 0, the stroke of the main
[0075]
However, in this state, the drag resistance based on the viscous resistance of the cooling oil acts as described above, so that the free fall rotation becomes relatively low, and in the case of a light load, the descent speed becomes too slow or does not drop. there is a possibility.
[0076]
Here, the pedal operation stroke is equal to S in FIG. 3 And S 1 S which is the intermediate value of 4 And the secondary pressure is P 2 At this point, the free
[0077]
In this state, the auxiliary
[0078]
Thereby, the rotation speed of the
[0079]
That is, the mode is automatically switched from the low-speed free-fall mode to the high-speed free-fall mode, so that the free-fall can be performed at a sufficiently high speed even with a light load.
[0080]
(III) Freefall stopping action
In the high-speed free fall mode, the
[0081]
As a result, the
[0082]
Thereafter, when the
[0083]
As described above, according to this winch, the conventional free fall mode (low speed free fall mode) in which the
[0084]
Here, since the main clutch 43 only needs to function for free fall under heavy load, the clutch 43 having a large heat capacity capable of withstanding frictional heat (wet disk clutch in this embodiment) is used to reduce the braking force. Drop can be prevented.
[0085]
That is, free fall at full load is possible while securing the braking action.
[0086]
In addition, the
[0087]
Further, since the low / high speed free fall mode is automatically switched in accordance with the pedal operation amount of the
[0088]
Modification of the first embodiment
{Circle around (1)} The
[0089]
{Circle around (2)} A configuration may be adopted in which the
[0090]
{Circle around (3)} The specific configuration of the
[0091]
Second embodiment (see FIG. 5)
In the following second and third embodiments, only differences from the first embodiment will be described.
[0092]
In the second embodiment, a multi-stroke (multi-cam) type radial piston type hydraulic motor is used as the
[0093]
This hydraulic motor performs a freewheeling operation in which the piston is held in a cylinder block and the internal pressure of the motor case is increased, as is well known, so that the motor capacity becomes zero and free rotation without oil inflow. .
[0094]
This hydraulic motor is used as the
[0095]
The first
[0096]
On the other hand, a
[0097]
As a result, the inside of the motor case is pressurized to perform a freewheel action, and the
[0098]
In FIG. 5,
[0099]
According to the configuration of the second embodiment, basically, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
[0100]
Third embodiment (see FIG. 6)
In the third embodiment, as in the first embodiment, a
[0101]
When the free-
[0102]
As a result, the
[0103]
According to both the second and third embodiments, since the
[0104]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, power is transmitted by free fall switching means (an auxiliary clutch is used in
[0105]
That is, free fall can be performed at full load while securing the braking action, and no adverse effects such as generation of turbulence and power loss occur.
[0106]
According to the second aspect of the present invention, the low / high speed free fall mode is automatically switched in accordance with the operation amount of the operation means, so that there is no need to perform the troublesome switching operation and the operability is improved. .
[0107]
According to the third aspect of the present invention, the free fall switching means performs the switching action only during the clutch off operation, so that there is no extra heat generation as in the case of performing the switching action in the clutch on state.
[0108]
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, the auxiliary clutch constituting the free fall switching means is turned off only when the clutch is turned off, and has a small rotational resistance and a small frictional heat. A small, inexpensive dry clutch as described in item 4) can be used.
[0109]
On the other hand, according to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a winch according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed view of an auxiliary clutch in the winch.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a pedal operation stroke of a brake valve and a secondary pressure in the winch.
FIG. 4 is a view showing the relationship between the pressure of a positive side oil chamber of a main clutch cylinder, the pressure contact force of a multi-plate disc, and the cylinder stroke in the winch.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a winch according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a winch according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a conventional winch.
[Explanation of symbols]
31 Winch Drum
32 Winch motor
33 planetary gear mechanism
34 Sun gear as input gear of planetary gear mechanism
35 Same planetary gear
36 Ring gear
43 Main clutch
39 Main disc multi disc
44 Inner plate of multiple discs
46 Outer plate
40 Pressure plate
42 Pressure spring
41 Main clutch cylinder
50 mode switching valve
59 Auxiliary clutch constituting free fall switching means
62 Multi-disc disk constituting auxiliary clutch
60 Inner Plates Constituting Multi-Disc
61 Same outer plate
63 Same pressure plate
64 Auxiliary clutch cylinder
68 Free fall switching valve constituting free fall switching means
69 First motor control valve for causing winch motor to perform freewheel action
70 Case pressure line
72 Second motor control valve
74 bypass valve
75 Bypass circuit
Claims (7)
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-
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