JP2004203495A

JP2004203495A - Winch

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Publication number: JP2004203495A
Application number: JP2002328195A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Yamagata; 克己山縣
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: JP3945382B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure free-fall action at the time of a light load while preventing lowering in brake force, without causing a problem such as the generation of random winding and power loss. <P>SOLUTION: In addition to a main clutch switching a power transmission mode and a free-fall mode, an auxiliary clutch 59 is provided between a winch motor 32 and a planetary gear mechanism 33. While the main clutch 43 is in an off state, the auxiliary clutch 59 is turned on/off according to a operation stroke of a brake valve 51, thereby switching a low-speed free fall mode making a sun gear 34 of the planetary gear mechanism 33 free-fall at a low speed while restraining the sun gear 34 of the planetary gear mechanism 33, and a high-speed free-fall mode making the gear free-fall at a high speed while releasing the gear. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

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Ｐ_１）以下になると、ポジティブ圧力もＰ_１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Ｓ_１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Ｓ_３とＳ_１の中間値であるＳ_４になって二次圧がＰ_２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Ｓ_４（二次圧がＰ_２）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 winch drum 1, and a planet that transmits power between the output shaft 2a of the winch motor 2 and the winch drum 1. A gear mechanism 3 is provided.
[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 winch drum 1, 7 is a carrier supporting the planetary gear 5, 8 is a carrier shaft, and the carrier shaft 8 has multiple plates. The winch drum 1 is provided by a multi-disc 9, a pressure plate 10 for operating and releasing the disc 9, a clutch cylinder 11 for driving the pressure plate 10, and a pressure spring 12. A clutch 13 is connected to and separated from the motor output shaft 2a and brakes the free fall rotation of the drum 1.
[0006]
The multi-plate disc 9 is a plurality of inner plates 14 serving as rotating friction plates that are integrally rotatable with respect to the carrier shaft 8 and are movably mounted in the axial direction. And a plurality of outer plates 16 as fixed friction plates attached to the clutch case 15 so that the inner and outer plates 14, 16 are formed between one side wall 15a of the clutch case 15 and the pressure plate 10. The clutch (brake) is turned on when pressed between, and the clutch (brake) is turned off when separated.
[0007]
The pressure spring 12 is provided between the other side wall 15b of the clutch case 15 and the pressure plate 10, and applies a spring force in the brake-on direction to the pressure plate 10.
[0008]
The clutch cylinder 11 has a double rod-type piston 11p, a positive oil chamber 11a that presses the pressure plate 10 in a brake-on direction (right direction in the figure), and a clutch cylinder 11 in a clutch-off direction (left direction in the figure). It has a negative oil chamber 11b to be pressurized, and a negative line 17 connected to the negative oil chamber 11b is directly connected to a hydraulic pressure source 18.
[0009]
On the other hand, a positive line 19 connected to the positive side oil chamber 11a is connected to an output port of an electromagnetic mode switching valve 20, and one input port of the switching valve 20 is connected to a hydraulic power source 18 and the other input port is connected to a brake. It is connected to the hydraulic source 18 or the tank T via a valve (pressure reducing valve) 21.
[0010]
The mode switching valve 20 is switched between a power transmission position a and a free fall position b by operating a mode switching switch (not shown), and the positive side oil chamber 11a is connected to the hydraulic power source 18 at the power transmission position a. They are connected to the tank T at the fall position b.
[0011]
The brake valve 21 is operated by a pedal 22, and a secondary pressure according to the operation amount is supplied to the positive side oil chamber 11 a of the clutch cylinder 11 via the mode switching valve 20.
[0012]
Reference numeral 23 denotes a remote control valve for controlling the hoisting / lowering rotation of the winch motor 2, and reference numeral 24 denotes three positions of neutral, hoisting and lowering by the secondary pressure (remote control pressure) of the remote control valve 23. A winch control valve 25 that is switched and controlled is a hydraulic pump that is a hydraulic source of the winch motor 2.
[0013]
Reference numeral 26 denotes a hydraulic cylinder type parking brake, which is configured as a negative brake that applies a braking force to the motor output shaft 2a by the force of a spring 26a and releases the braking force when hydraulic pressure is introduced, and an oil chamber 26b of the parking brake 26. Is connected to the hydraulic pressure source 18 or the tank T via a hydraulic pilot type parking brake control valve 27.
[0014]
When the remote control valve 23 is not operated (neutral), the parking brake control valve 27 is set to the brake position a shown in the figure, and when operated, the remote control pressure is supplied via the shuttle valve 28 and set to the brake release position b on the right side in the figure. Is done.
[0015]
That is, when the hoisting / lowering operation is performed, the parking brake 26 is released, and the winch drum 1 rotates for hoisting / lowering, and when not operated, the winch drum 1 is actuated and the winch drum 1 stops braking.
[0016]
With this configuration, the following operation is obtained.
[0017]
{Circle around (1)} When the mode switching valve 20 is set to the power transmission position a, the oil chambers 11a and 11b on both sides of the clutch cylinder 11 have the same pressure, so that no thrust is generated in the cylinder 11 itself and the pressure is increased. The pressure plate 10 is pushed together with the clutch cylinder 11 by the spring force of the spring 12 toward the multi-disc disk 9 (braking action direction), and the clutch is turned on.
[0018]
In this state, since the carrier shaft 8 is fixed so as not to rotate, the rotational force of the winch motor 2 is transmitted to the winch drum 1 via the planetary gear mechanism 3, and the winch drum 1 is wound in accordance with the operation of the remote control valve 23. Rotate up or down (power transmission mode).
[0019]
{Circle around (2)} When the mode switching valve 20 is switched to the free fall position b, the positive side oil chamber 11a of the clutch cylinder 11 communicates with the tank T to generate a pressure difference between the positive side oil chamber 11b and the negative side oil chamber 11b. When the thrust of the clutch cylinder 11 exceeds the spring force of the pressure spring 12, the cylinder 11 is pushed to the opposite side (brake release direction) from the multiple disc 9 and the clutch is turned off.
[0020]
In this state, the carrier shaft 8 is free, so that the winch drum 1 can freely rotate in the lowering direction due to a load, that is, a state in which free fall is possible (free fall mode).
[0021]
When the brake valve 21 is operated at this time, the multi-disc disk 9 is turned on by the secondary pressure according to the operation amount, and a braking force acts on the winch drum 1.
[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 multiple discs 9 constituting the clutch 13, a wet disc clutch for introducing cooling oil to the multiple discs 9 and circulating the same. A system adopting the system is known (for example, see Patent Document 2).
[0023]
However, when such a wet disc clutch system is employed, even when the pressure contact between the inner and outer plates 14, 16 in the multi-disc disc 9 is released (or clearance is further secured between the two plates) during the free fall operation. The drag (drag resistance) between the plates 14, 16 acts as a braking force due to the viscosity of the cooling oil interposed between the plates.
[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 winch motor 2 downward during free fall, the free fall speed + the lowering speed by the motor 2 is obtained. Thus, a technology that enables free fall at high speed has been proposed.
[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 winch motor 2, it is not an original free fall, but a so-called "suspended load following function (= if a load is applied, it rotates downward and if the load is not applied, No rotation during winding down) "is lost. In other words, even if the load is 0, the lowering will be caused to rotate downward, and during work such as bucket work where the winch load (load) is often 0, turbulence due to excessive feeding of the wire rope is likely to occur. Occurs.
[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 claims 4 and 5, a hydraulic motor with a freewheel function in claim 6, and a bypass circuit for bypassing the inlet and outlet of the winch motor in claim 7). , A light load high-speed free fall becomes possible.
[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 claim 6, the winch motor itself has a freewheel function, and according to the configuration of claim 7, it is only necessary to provide the winch motor with a bypass circuit. Compared with the items 4 and 5), the configuration can be simplified and downsized, and space saving and cost reduction can be realized.
[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 drum 31, 33 is a planetary gear mechanism for transmitting the rotational force of the winch motor 32 to the winch drum 31, and 34 is this planetary gear. A sun gear as an input gear of the mechanism 33, 35 is a planetary gear, 36 is a ring gear as an output gear, 37 is a carrier, 38 is a carrier shaft, and 39 is a multi-disc disk provided on the carrier shaft 38. And a pressure plate 40 that presses and separates from the disk 39, a clutch cylinder 41 that drives the pressure plate 40, and a pressure spring 42, which is a disk type that also serves as a brake that controls the rotation of the planetary gear mechanism 33. A clutch (hereinafter, referred to as a main clutch) 43 is configured.
[0049]
44 are a plurality of inner plates (rotating friction plates) constituting the multi-plate disc 39, 45 is a brake case, and 46 is a plurality of outer plates (fixed friction plates) fixed to the brake case 45.
[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 multi-disc disk 39 in order to prevent the multi-disc disk 39 from fading.
[0051]
A clutch cylinder (hereinafter referred to as a main clutch cylinder) 41 includes a double rod-type piston 41P, a positive oil chamber 41a that presses the pressure plate 40 in a brake-on direction, and a negative oil chamber 41a that presses the plate 40 in a brake-off direction. A negative line 47 having an oil chamber 41b and connected to the negative oil chamber 41b is directly connected to a hydraulic power source 48, similarly to a conventional winch.
[0052]
On the other hand, a positive line 49 connected to the positive oil chamber 41a is connected to an output port of an electromagnetic mode switching valve 50, and one input port of the switching valve 50 is connected to a hydraulic power source 48 and the other input port is connected to a brake. It is connected to a hydraulic source 48 or a tank T via a valve (pressure reducing valve) 51.
[0053]
Next, the configuration of the free fall switching means will be described.
[0054]
An auxiliary clutch 59 is provided between the output shaft 32a of the winch motor 32 and the input shaft 33a of the planetary gear mechanism 33.
[0055]
As shown in FIG. 2, the auxiliary clutch 59 is basically a multi-disc disk including a plurality of inner plates (rotating friction plates) 60 and outer plates (fixed friction plates) 61. 62, a pressure plate 63 for operating and releasing the disk 62, and an auxiliary clutch cylinder 64 for driving the pressure plate 63. Unlike the main clutch 43 which is a wet clutch, the multi-plate disk 62 It is configured as a dry clutch that operates.
[0056]
The auxiliary clutch cylinder 64 is configured as a negative cylinder that presses the pressure plate 63 by the spring force of the pressure spring 65 to turn on the clutch, and presses the oil chamber 64a to turn off the clutch. The output shaft (inner plate mounting body) 66 is fixed, and the output shaft 66 is released when the output shaft is turned off.
[0057]
The output shaft 66 is connected to the input shaft 33a of the planetary gear mechanism 33, and the sun gear 34, which is an input gear attached to the input shaft 33a, is fixed when the auxiliary clutch is on and released when the auxiliary clutch is off.
[0058]
When the sun gear 34 of the planetary gear mechanism 33 is released, the rotation speed of the planetary gear 35 greatly increases as compared with the fixed state, so that the speed of the free fall rotation due to the turning off of the main clutch 43 increases.
[0059]
That is, when the main clutch 43 is off and the auxiliary clutch 59 is on, a relatively low speed free fall mode is set, and when the auxiliary clutch is off, a high speed free fall mode is set.
[0060]
A hydraulic oil line 67 is connected to the oil chamber 64a of the auxiliary clutch cylinder 64, and the hydraulic oil line 67 is connected to the hydraulic source 48 or the tank T via a hydraulic pilot type free fall switching valve 68.
[0061]
The pilot port of the free fall switching valve 68 is connected to the output port of the mode switching valve 50 in parallel with the positive line 49 connected to the main clutch cylinder 41.
[0062]
This free fall switching valve 68 is set to the low speed free fall position b on the left side of the figure when the mode switching valve 50 is in the power transmission position a, and the mode switching valve 50 is switched to the free fall position b (free fall). State), the mode is switched between the low-speed freefall position b and the high-speed freefall position a in accordance with the operation amount (secondary pressure) of the brake valve 51.
[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 mode switching valve 50 is set at the power transmission position a, both the oil chambers 41a and 41b of the main clutch cylinder 41 are connected to the hydraulic pressure source 48 to have the same pressure. No thrust is generated, and the pressure force of the pressure spring 42 pushes the pressure plate 40 toward the multi-disc disk 39, so that the clutch is turned on.
[0066]
As a result, the rotational force of the motor 32 is transmitted to the winch drum 31 via the planetary gear mechanism 33, and the winch drum 31 rotates up or down in accordance with the operation of the remote control valve 53.
[0067]
(II) Free fall action
When the mode switching valve 50 is set to the free fall position b, the positive side oil chamber 41a of the main clutch cylinder 41 communicates with the tank T via the brake valve 51 and a pressure difference between the positive side oil chamber 41a and the negative side oil chamber 41b. When the pressure difference exceeds the spring force of the pressure spring 42, the cylinder 41 is pushed to the side opposite to the multiple disc 39, and the main clutch is turned off.
[0068]
Thereby, the winch drum 31 enters a free fall state in which the winch drum 31 can freely rotate in the lowering direction due to the load.
[0069]
When the brake valve 51 is operated by the pedal at this time, the multi-disc disk 39 is turned on by a pressure corresponding to the pedal operation stroke, and a braking force acts on the winch drum 31.
[0070]
The relationship between the pedal operation stroke of the brake valve 51 and the secondary pressure thereof is shown in FIG. 3, and the pressure of the positive side oil chamber 41a of the main clutch cylinder 41 (hereinafter, referred to as positive pressure) and the pressure contact force of the multi-plate disc 39 ( FIG. 4 shows the relationship of the main clutch cylinder stroke).
[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 multi-disc disc 39 becomes smaller than the load, the inner plate 44 Then, the carrier shaft 38 starts rotating and free fall is started.
[0072]
Further, the pedal operation stroke of the brake valve 51 is reduced, and this pedal operation stroke is reduced to a predetermined value S3 (secondary pressure P ₁ ) Positive pressure also becomes P ₁ In the following, the main clutch cylinder 41 starts to stroke toward the clutch off side, and a clearance is generated between the plates of the multi-disk 39.
[0073]
From this time, the rotational resistance of the multi-disc disk 39 changes from the solid frictional force due to the pressure contact between the plates to the fluid frictional force due to the cooling oil, and the rotational resistance decreases, so that the free fall descending speed increases.
[0074]
When the pedal operation amount becomes 0, the stroke of the main clutch cylinder 41 becomes the minimum value S. ₁ As a result, the clearance between the plates of the multi-disk 39 becomes maximum (free-fall resistance is minimum).
[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 fall switching valve 68 switches from the low speed free fall position b to the right high speed free fall position a.
[0077]
In this state, the auxiliary clutch cylinder 64 is connected to the hydraulic pressure source 48 to operate, and the auxiliary clutch 59 is turned off, so that the sun gear 34 of the planetary gear mechanism 33 is released from its fixed state and rotates freely.
[0078]
Thereby, the rotation speed of the planetary gear 35 increases as described above, and the free rotation of the winch drum 31 is increased.
[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 pedal 52 of the brake valve 51 is depressed, and the pedal operation stroke is equal to S in FIG. ₄ (Secondary pressure is P ₂ ), The free fall switching valve 68 is switched to the low speed free fall position b and the auxiliary clutch 59 is turned on.
[0081]
As a result, the sun gear 34 is restrained, so that the mode returns to the low speed free fall mode, and the winch drum 31 performs low speed free rotation receiving the drag resistance of the main clutch 43.
[0082]
Thereafter, when the pedal 52 is further depressed, the main clutch 43 is turned on, a braking force is applied to the winch drum 31, and the free fall rotation is decelerated and stopped.
[0083]
As described above, according to this winch, the conventional free fall mode (low speed free fall mode) in which the sun gear 34, which is the input gear of the planetary gear mechanism 33, is freely lowered at a low speed while being restrained, and the sun gear 34 is released. It is possible to switch between two types of high-speed free fall mode in which the vehicle freely descends at high speed.
[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 auxiliary clutch 59 is turned off only when the main clutch 43 is turned off. In this state, only the drag resistance of the main clutch 43 acts as a rotation resistance, so that little heat is generated. Therefore, a clutch having a small heat capacity (small, inexpensive dry clutch as in this embodiment) can be used as the clutch 59.
[0087]
Further, since the low / high speed free fall mode is automatically switched in accordance with the pedal operation amount of the brake valve 51 as the operating means, the troublesome switching operation is not performed, and the operability is improved.
[0088]
Modification of the first embodiment
{Circle around (1)} The auxiliary clutch 59 is not limited to a dry clutch, and a small wet disc clutch may be used as long as it has a small rotational resistance when the clutch is off.
[0089]
{Circle around (2)} A configuration may be adopted in which the auxiliary clutch 59 is made inoperable as required, for example, a configuration in which the auxiliary clutch line 67 is shut off by a switch and a solenoid valve. In this way, unnecessary operation of the clutch 59 can be avoided and its durability can be improved.
[0090]
{Circle around (3)} The specific configuration of the planetary gear mechanism 33 is not limited to that of the first embodiment, and can be changed within a range where the same operation can be obtained.
[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 winch motor 32.
[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 winch motor 32, and a hydraulic pilot-type first motor control valve 69 is provided between the tank T and the pipes on both sides of the motor 32 as shown in FIG.
[0095]
The first motor control valve 69 is connected to a pressure oil line 67 having a free fall switching valve 68, and when the free fall switching valve 68 is switched to the high speed free fall position a, the tank communication from the illustrated block position a is performed. Switch to position b. Thereby, the inlet and the outlet of the winch motor 32 communicate with the tank T.
[0096]
On the other hand, a case pressurizing line 70 for pressurizing the inside of the motor case is provided, a second motor control valve 72 is provided between the line 70 and the hydraulic pressure source 71, and the free fall switching valve 68 is moved to the high speed free fall position a. Is switched from the tank position a shown to the pressurizing position b.
[0097]
As a result, the inside of the motor case is pressurized to perform a freewheel action, and the sun gear 34 of the planetary gear mechanism 33 is released, whereby a high-speed freefall mode is set.
[0098]
In FIG. 5, reference numeral 73 denotes a pressure reducing valve for pressurizing the inside of the motor case at a low pressure.
[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 bypass circuit 75 including a hydraulic pilot type bypass valve 74 is provided between both side pipes of the winch motor 32 composed of a normal hydraulic motor.
[0101]
When the free-fall switching valve 68 is switched to the high-speed free-fall position a, the bypass valve 74 is switched from the cut-off position a to the communication position b by the pilot pressure from the pressure oil pipeline 67, and in this state, the winch The inlet and outlet of the motor 32 are bypassed.
[0102]
As a result, the winch motor 32 rotates with a higher rotational resistance than in the case of the second embodiment, but in a state close to free rotation. Therefore, the winch motor 32 is in a state close to the release of the restraint of the sun gear 34, and a high-speed free fall state is established. can get.
[0103]
According to both the second and third embodiments, since the winch motor 32 itself has a freewheel function or only the bypass circuit 75 needs to be provided, the configuration is smaller than that of the first embodiment in which the auxiliary clutch 59 is provided. Can be further simplified and downsized to achieve space saving and cost reduction.
[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 claims 4 and 5, a free wheel mechanism of a motor is used in claim 6, and a bypass circuit of a winch motor is used in claim 7). It is configured to switch between a free fall mode in which the input gear of the planetary gear mechanism constituting the means is freely lowered at a low speed while being restrained, and a high-speed free fall mode in which the gear is released and the free fall is performed at a high speed. Therefore, free fall at a sufficiently high speed can be ensured even under a light load while preventing a decrease in braking force by using a clutch having a large heat capacity (for example, a wet disc clutch of claim 4) as the clutch.
[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 claim 6, the motor itself has a freewheel function, and according to the invention of claim 7, it is only necessary to provide a bypass circuit in the winch motor. , 5), the configuration can be simplified and downsized, and space saving and cost reduction can be realized.
[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

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ことを特徴とするウィンチ。A winch drum, a winch motor as a rotary drive source of the winch drum, a planetary gear mechanism for transmitting the rotational force of the winch motor to the winch drum, and a clutch also serving as a brake for 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 restraining the input gear of the planetary gear mechanism when the clutch is off. In a winch configured to be in a free fall mode in which the winch drum is freely rotated in a state, the free fall switching means for releasing the input gear of the planetary gear mechanism in the clutch off state and freely rotating the winch drum at a high speed is provided. A winch characterized by being provided.

請求項１記載のウィンチにおいて、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ことを特徴とするウィンチ。2. The winch according to claim 1, further comprising an operating means for operating the clutch, wherein the winch is automatically switched between a free fall mode and a high speed free fall mode in accordance with the amount of operation of the operating means. Winch to do.

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ことを特徴とする請求項１または２記載のウィンチ。3. The winch according to claim 1, wherein the free fall switching means is configured to operate only when the clutch is off.

請求項１乃至３のいずれか１項に記載のウィンチにおいて、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ことを特徴とするウィンチ。The winch according to any one of claims 1 to 3, wherein the free fall switching means has an auxiliary clutch for releasing an input gear of the planetary gear mechanism, and each of the free fall switching means interlocks with a winch drum as the clutch and the auxiliary clutch. A disk clutch composed of a rotating friction plate that can rotate freely and a fixed friction plate that cannot rotate is used.The above-mentioned clutch is a wet clutch in which both friction plates are pressed and separated in cooling oil. A winch configured as a dry clutch that presses and separates in the air.

請求項４記載のウィンチにおいて、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ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のウィンチ。4. The winch according to claim 4, wherein 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. The winch according to claim 1.

請求項１乃至３のいずれか１項に記載のウィンチにおいて、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ことを特徴とするウィンチ。The winch according to any one of claims 1 to 3, wherein the winch motor is a multi-stroke in which the casing is freely rotated by pressurizing the inside of the motor case while the cylinder block is stationary, so that the casing freely rotates. A radial piston type hydraulic motor is used, and the free fall switching means switches 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. A winch characterized by being configured.

請求項１乃至３のいずれか１項に記載のウィンチにおいて、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ことを特徴とするウィンチ。4. The winch according to claim 1, wherein 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 an inlet and an outlet of the winch motor. And winch.