JP5745484B2 - ウインチの制動装置 - Google Patents

Description

本発明は、クレーン等に装備されるウインチの制動装置に関する。

従来、クレーン等に装備されるウインチの制動装置は、要求される制動力が大きいため、操作力軽減の理由から動油圧式の制動装置が採用されている（特許文献１参照）。

特許文献１には、粘弾性体などのダンピング特性を有する反力付与要素をブレーキペダルに設けたウインチの制動装置が記載されている。特許文献１に記載のウインチの制動装置によれば、制動操作中に発生する機械の振動や、オペレータの手足の揺動を効率よく吸収し、安定したブレーキ力を発生させることができる。その結果、ハーフブレーキ操作時のブレーキ力調整が容易となり、また微操作時の停止位置の位置決め精度が向上する。

特開２００３−４８６８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の制動装置では、減圧弁の反力特性が、粘弾性体などの反力付与要素の特性に合成されるため、反力付与要素の有する特性が阻害されてしまうおそれがあるという問題があった。

請求項１に係る発明は、ウインチドラムを制動するブレーキと、車体に対して踏み込み操作可能に配設されるブレーキペダルと、ブレーキペダルに反力を付与する反力付与要素と、ブレーキペダルの踏み込み操作に連動して回動する回動リンクと、回動リンクに連結され、ブレーキペダルの踏み込み操作に応じて、２次圧力をブレーキに作用させるブレーキ弁と、一端が車体の所定位置に取り付けられ、他端が回動リンクに取り付けられ、ブレーキペダルを踏み込み操作方向とは反対の方向に付勢する引張ばねとを備え、ブレーキペダルが踏み込み操作されると、引張ばねが伸長し、かつ、回動リンクの回転中心と引張ばねの中心軸との最短距離が短くなるように構成され、ブレーキペダルの踏み込み操作に応じたブレーキ弁の反力が回動リンクに作用することによって発生するトルク（以下、ブレーキ弁の反力トルクという）の変化特性をブレーキペダルの踏み込み操作に応じた引張ばねの反力が回動リンクに作用することによって発生するトルク（以下、引張ばねの反力トルクという）の変化特性により相殺して、ブレーキ弁の反力トルクと引張ばねの反力トルクとの合計トルクを一定とするように構成され、反力付与要素によるブレーキ反力と、合計トルクによるブレーキ反力との和によってブレーキ踏力が決定されることを特徴とするウインチの制動装置である。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のウインチの制動装置において、ブレーキペダルの踏み込み操作量の増加にしたがって、引張ばねの反力トルクが減少するように構成されていることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、ウインチドラムを制動するブレーキと、車体に対して踏み込み操作可能に配設されるブレーキペダルと、ブレーキペダルに反力を付与する反力付与要素と、ブレーキペダルの踏み込み操作に連動して回動する回動リンクと、回動リンクに連結され、ブレーキペダルの踏み込み操作に応じて、２次圧力をブレーキに作用させるブレーキ弁と、一端が車体の所定位置に取り付けられ、他端が回動リンクに取り付けられ、ブレーキペダルを踏み込み操作方向とは反対の方向に付勢する引張ばねとを備え、ブレーキペダルが踏み込み操作されると、引張ばねが伸長し、かつ、回動リンクの回転中心と引張ばねの中心軸との最短距離が短くなるように構成され、ブレーキペダルの踏み込み操作量の増加にしたがって、引張ばねの反力トルクが減少するように構成されていることを特徴とするウインチの制動装置である。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のウインチの制動装置において、ペダル踏力をブレーキ弁に伝達するリンク機構を備え、リンク機構は、ブレーキペダルの踏み込み操作量の増加にしたがって、ブレーキ弁のバルブストローク量の増加
率が上昇するように構成されていることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のウインチの制動装置において、ペダル踏力をブレーキ弁に伝達するリンク機構を備え、リンク機構は、ブレーキペダルの踏み込み操作量に対して、ブレーキ弁のバルブストローク量の変化率が一定となるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、粘弾性体などの反力付与要素の有する特性を有効に引き出して、ブレーキペダルの操作性を向上することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るウインチの制動装置を搭載したクレーンの外観を示す側面図。 本発明の第１の実施の形態に係るウインチの制動装置の構成を示す油圧回路図。 ブレーキペダルの踏み込み操作前の状態（非操作時）を示す側面模式図。 ブレーキペダルの踏み込み操作後の状態（最大踏込操作時）を示す側面模式図。 ブレーキペダルの踏み込み操作前後の状態を示す側面模式図。 復帰ばねのばね力と、モーメントアーム長との関係を説明する図。 回動リンクに作用する復帰ばねによる反力トルクおよびブレーキ制御弁による反力トルクとの関係を説明する図。 ブレーキペダルのペダル角度と、トルクとの関係を示す図。 ペダル角度と踏力との関係を示す図。 ゴムの粘弾性特性を示す図。 本発明の第２の実施の形態に係るウインチの制動装置の構成を示す油圧回路図。 （ａ）は本発明の変形例に係るブレーキペダル装置の模式図、（ｂ）はペダル角度とバルブストロークとの関係を示す図。

以下、図面を参照して、本発明に係るウインチの制動装置の一実施の形態について説明する。
−第１の実施の形態−
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るウインチの制動装置を搭載したクレーン１００の外観を示す側面図である。以下では、図示するように、図１の姿勢を基準に上下および前後方向を定義する。クレーン１００は、走行体１０１と、旋回輪を介して走行体１０１上に旋回可能に設けられた旋回体１０３と、旋回体１０３に回動可能に軸支されたブーム１０４とを有する。旋回体１０３の前部には運転室１０７が設けられ、旋回体１０３の後部にはカウンタウエイト１０９が取り付けられている。旋回体１０３には巻き上げ用のウインチドラムである巻上ドラム１０５と、ブーム起伏用のウインチドラムである起伏ドラム１０６が搭載されている。

巻上ドラム１０５には巻上ロープ１０５ａが巻回され、巻上ドラム１０５の回転により巻上ロープ１０５ａが巻き取られまたは繰り出され、フック１１０が昇降する。起伏ドラム１０６には起伏ロープ１０６ａが巻回され、起伏ドラム１０６の駆動により起伏ロープ１０６ａが巻き取られまたは繰り出され、ブーム１０４が起伏する。巻上ドラム１０５は巻上用の油圧モータ１５０（図１において不図示、図２参照）の駆動により回転し、起伏ドラム１０６は起伏用の油圧モータ（不図示）の駆動により回転する。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係るウインチの制動装置の構成を示す油圧回路図である。油圧モータ１５０は、図示しない油圧ポンプから駆動圧油が供給されて回転する。油圧モータ１５０には、モータ出力軸の回転を制動するモータ多板ブレーキ１５９が装備されている。油圧モータ１５０の回転は、サンギア１５１、プラネタリギア１５２、リングギア１５３からなる遊星減速機構を介して巻上ドラム（ウインチドラム）１０５に伝達される。プラネタリギア１５２はキャリア軸１５６によって支持されている。キャリア軸１５６は、ブレーキケース１６１の側壁を貫通してブレーキケース１６１内に達している。ウインチの制動装置は、キャリア軸１５６を制動することにより巻上ドラム１０５の自由回転を阻止する。

制動装置は、ネガティブ型の湿式多板式のブレーキ１６０と、ブレーキ１６０にブレーキ制御圧を供給するブレーキ回路１８０と、作業者が制動指令を入力するブレーキペダル装置１４０とを有する。

ブレーキ１６０は、ブレーキケース１６１内に収容された複数枚のインナディスク１６４、複数枚のアウタディスク１６５、ブレーキディスク１６７、およびばね１６９を含んで構成されている。インナディスク１６４は、スプライン結合によりキャリア軸１５６に軸方向に移動可能に係合され、インナディスク１６４とキャリア軸１５６は一体に回転可能となっている。アウタディスク１６５は、スプライン結合によりブレーキケース１６１の内周面に軸方向に移動可能に係合されている。

アウタディスク１６５とインナディスク１６４は、軸方向に交互に配置されている。キャリア軸１５６の端部の軸方向側方には、ブレーキディスク１６７が配置されている。ブレーキディスク１６７とブレーキケース１６１との間にはばね１６９が配置されている。

ブレーキディスク１６７には常にインナディスク１６４とアウタディスク１６５とを圧接するように、ばね１６９の付勢力が作用している。ブレーキケース１６１内ではブレーキディスク１６７と油室１６８とばね１６９とにより、ブレーキディスク１６７をピストンとするブレーキシリンダが形成されている。油室１６８に油圧力が作用していない状態では、ブレーキディスク１６７はばね１６９の付勢力により図示Ａ方向に押動される。これによりインナディスク１６４の表面に摩擦力が作用し、インナディスク１６４の回転が阻止される。

ブレーキ回路１８０から油室１６８に圧油が供給されると、ブレーキディスク１６７にはばね１６９の付勢力に対抗した油圧力（ブレーキ解除圧）が作用し、ブレーキディスク１６７は図示Ｂ方向に押動される。これによりインナディスク１６４とアウタディスク１６５との圧接力が除去され、キャリア軸１５６が回転可能となる。

ブレーキ回路１８０は、パイロットポンプ１１３とブレーキ制御弁１２２と電磁切換弁１２４を互いに直列に接続して構成される。ブレーキ制御弁１２２は減圧弁であって、ブレーキペダル装置１４０の操作量に応じてストロークするプッシュロッド１２８を備えている。ブレーキ制御弁１２２を通過する圧油の２次圧力、すなわちブレーキ解除圧は、プッシュロッド１２８がブレーキ制御弁１２２に押し込まれるほど小さくなる。

電磁切換弁１２４は図示しないフリーフォールスイッチの操作により切り換えられ、フリーフォールスイッチがオンすると位置（ａ）に、オフすると位置（ｂ）に切り換わる。電磁切換弁１２４が位置（ａ）に切り換わった状態では、パイロットポンプ１１３から油室１６８に圧油（動油圧）が供給可能となり、位置（ｂ）に切り換わった状態では、油室１６８に常にタンク圧が作用する。

ブレーキ制御弁１２２のプッシュロッド１２８には、ブレーキペダル１４１が踏み込まれたときに発生するペダル踏力をブレーキ制御弁１２２に伝達する平行リンク機構が接続されている。プッシュロッド１２８は、ブレーキペダル１４１の踏み込み操作に連動してストロークし、ストローク量に応じてブレーキ制御弁１２２の減圧度が決定される。したがって、ブレーキペダル１４１を踏み込むと、操作量に応じた２次圧力がブレーキ１６０に作用し、操作量に応じたブレーキ力が発生する。

図３〜図６を参照して、ブレーキペダル装置１４０の構成について説明する。図３はブレーキペダル１４１の踏み込み操作前の状態（非操作時）を示す側面模式図であり、図４はブレーキペダルの踏み込み操作後の状態（最大踏込操作時）を示す側面模式図である。以下では、図示するように上下および前後方向を定義する。

図３および図４に示すように、ブレーキペダル装置１４０は、ブレーキペダル１４１と、支持部材１４２と、連結部材１４３と、リンクロッド１４４と、回動リンク１４５と、水平ロッド１４６と、復帰ばね１４７と、ゴム１４８とを含んで構成される。

支持部材１４２は、車体に固定される車体固定部１４２ｂと、車体固定部１４２ｂの前端から斜め前上方に延在する斜め部材１４２ａとを有している。車体固定部１４２ｂは、運転室１０７の床面１７１の下方において、床面１７１に沿って延在し、ボルト等の締結部材（不図示）により車体フレーム（不図示）に固定されている。斜め部材１４２ａは、床面１７１から斜め前上方に突出している。

斜め部材１４２ａの上端部には回動軸１４２ｃが設けられている。車体固定部１４２ｂの後端近傍にはばね保持部材１４２ｄが固着され、車体固定部１４２ｂの前端近傍には回動軸１４２ｅが設けられている。

ブレーキペダル１４１は、レバー部１４１ａと、レバー部１４１ａの後端部に設けられた足踏み部１４１ｂとを有し、車体に対して踏み込み操作可能に配設されている。レバー部１４１ａの前端部には固定軸１４３ａが設けられている。ブレーキペダル１４１は、レバー部１４１ａの前端部において回動軸１４２ｃに回動自在に連結されている。

連結部材１４３は、略三角形状の板部材であって、斜め部材１４２ａの上端部に設けられた回動軸１４２ｃに回動自在に連結されるとともにレバー部１４１ａの前端部に設けられた固定軸１４３ａによりブレーキペダル１４１に固着されている。このため、ブレーキペダル１４１と連結部材１４３とは、回動軸１４２ｃを回動支点として一体的に回動する。

リンクロッド１４４は、棒状部材であって、一端に設けられる連結軸１４４ａが連結部材１４３に回動可能に連結され、他端に設けられる連結軸１４４ｂが回動リンク１４５に回動可能に連結されている。回動リンク１４５は、後上端部が回動軸１４２ｅに回動可能に連結され、ほぼ中央下部においてリンクロッド１４４の連結軸１４４ｂが連結されている。

復帰ばね１４７は、引張コイルばねであって、一端がばね保持部材１４２ｄに取り付けられ、他端が回動リンク１４５の前端部に取り付けられている。復帰ばね１４７は、自然長から所定長さだけ伸長された状態で取り付けられており、ブレーキペダル装置１４０の操作に拘わらず、常にブレーキペダル１４１を踏み込み操作方向とは反対の方向に付勢している。

水平ロッド１４６は、一端が回動リンク１４５の回転中心Ｏの直下付近において回動可能に連結され、他端がブレーキ制御弁１２２のプッシュロッド１２８に回動可能に連結されている。水平ロッド１４６の中心軸と、プッシュロッド１２８および弁ばね１２７（図７参照）の中心軸とは、ほぼ一致するように配置されている。このため、回動リンク１４５が回動しても、水平ロッド１４６およびプッシュロッド１２８は、ほぼ水平に移動する。

斜め部材１４２ａの上端部近傍には、ゴム１４８を保持するゴム保持板が設けられ、ゴム１４８がゴム保持板上において固定されている。ブレーキペダル１４１のレバー部１４１ａの上部には、ゴム１４８と係合する係合板１４１ｃが設けられている。

ブレーキペダル１４１が踏み込み操作されると、ブレーキペダル１４１と一体的に連結部材１４３が回動し、リンクロッド１４４が斜め前に引き上げられる。リンクロッド１４４に連動して回動リンク１４５が図３および図４において反時計方向に回動し、水平ロッド１４６およびプッシュロッド１２８が前方に移動する。

ブレーキペダル１４１が踏み込み操作されると、図４に示すように、係合板１４１ｃがゴム１４８を圧縮する。ゴム１４８の圧縮量は、ブレーキペダル１４１の操作量の増加にしたがって大きくなる。このため、ブレーキペダル１４１の踏み込み操作中は、ブレーキペダル１４１にゴム１４８の圧縮量に応じた反力が付与される。

本実施の形態によるウインチの制動装置の動作を説明する。
（１）フリーフォールスイッチオフ
フリーフォールスイッチ（不図示）がオフのときは、図２に示す電磁切換弁１２４は位置（ｂ）に切り換えられ、ブレーキケース１６１内の油室１６８はタンク１１９に連通する。この状態では油室１６８にパイロットポンプ１１３からのブレーキ解除圧が作用しないため、ブレーキディスク１６７はばね１６９の付勢力により図示Ａ方向に押動される。これによりインナディスク１６４とアウタディスク１６５とが圧接され、インナディスク１６４の回転が阻止されて、ブレーキ作動状態となる。

このようにして制動装置が作動すると、キャリア軸１５６の回転が阻止され、油圧モータ１５０の回転はサンギア１５１、プラネタリギア１５２、リングギア１５３を介して巻上ドラム１０５に伝達可能となる。ここで、図示しない操作レバーを操作して図示しない油圧ポンプから油圧モータ１５０へ圧油を供給すると、油圧モータ１５０が回転して巻上ドラム１０５が巻上または巻下駆動され、フック１１０に吊り下げられた吊り荷を昇降することができる。油圧モータ１５０の回転は、モータ多板ブレーキ１５９により停止することができる。

（２）フリーフォールスイッチオン
油圧モータ１５０の回転を停止し、吊り荷を空中で保持した状態でフリーフォールスイッチ（不図示）をオン操作すると、図２に示す電磁切換弁１２４が位置（ａ）に切り換えられる。これにより、パイロットポンプ１１３からの圧油がブレーキ制御弁１２２、電磁切換弁１２４を介して油室１６８に作用する。このため、パイロットポンプ１１３からの油圧力（ブレーキ解除圧）によりブレーキディスク１６７は図示Ｂ方向に押動され、ばね１６９が縮退する。その結果、インナディスク１６４およびアウタディスク１６５に作用する圧接力が除去され、インナディスク１６４は回転可能となって、ブレーキ解除状態となる。このように制動装置が解除された状態では、キャリア軸１５６の回転が許容され、巻上ドラム１０５は吊り荷の負荷によって自由回転状態となり、吊り荷をフリーフォールすることができる。

フリーフォール時に、ブレーキペダル１４１を踏み込み操作すると、その操作量に応じてブレーキ制御弁１２２のプッシュロッド１２８が前方に移動する（図４参照）。これによりパイロットポンプ１１３からの圧油がブレーキ制御弁１２２で減圧され、油室１６８に作用する油圧力が減少する。圧油によるブレーキディスク１６７を図示Ｂ方向に押し付ける力が、ばね１６９によるブレーキディスク１６７を図示Ａ方向に押し付ける力よりも小さくなると、ブレーキディスク１６７が図示Ａ方向に押動される。これによりインナディスク１６４とアウタディスク１６５とが圧接され、インナディスク１６４の回転が阻止されて、巻上ドラム１０５がブレーキ１６０により制動されたブレーキ作動状態となる。その結果、フリーフォールする吊り荷を停止することができる。

図５はブレーキペダル１４１の踏み込み操作前後の状態を示す側面模式図である。図６は復帰ばね１４７のばね力Ｆｒと、モーメントアーム長Ｌｒとの関係を説明する図であり、回動リンク１４５の回転中心Ｏと、復帰ばね１４７の取付位置Ｐ，Ｑとの関係について模式的に示したものである。図５および図６では、便宜上、復帰ばね１４７の中心軸ＣＬのみを記載し、ばねの外形については図示を省略している。

なお、図５および図６では、復帰ばね１４７の一端の取付位置を固定位置Ｑとし、ブレーキペダル１４１の踏み込み非操作時における復帰ばね１４７の他端の取付位置を第１位置Ｐ１とし、ブレーキペダル１４１の最大踏み込み操作時における復帰ばね１４７の他端の取付位置を第２位置Ｐ２として図示している。

本実施の形態のブレーキペダル装置１４０では、ブレーキペダル１４１が踏み込み操作されると、復帰ばね１４７が伸長し、かつ、回動リンク１４５の回転中心Ｏと復帰ばね１４７の中心軸ＣＬとの最短距離、すなわちモーメントアーム長Ｌｒが短くなるように、回転中心Ｏに対する固定位置Ｑおよび取付位置Ｐが決定されている。

図６（ａ）に示すように、非操作時の復帰ばね１４７の長さはＸｒ（１）であり、最大踏込操作時の復帰ばね１４７の長さはＸｒ（１）よりも長いＸｒ（２）である。復帰ばね１４７の全長は、踏み込み操作後では、踏み込み操作前に比べてΔＸｒだけ伸長している（Ｘｒ（２）−Ｘｒ（１）＝ΔＸｒ，Ｘｒ（１）＜Ｘｒ（２））。復帰ばね１４７は、ブレーキペダル１４１の非操作状態から最大踏込操作状態の間において、ブレーキペダル１４１の踏み込み操作量が大きくなるにしたがって徐々に伸長される。

図６（ｂ）に示すように、非操作時のモーメントアーム長ＬｒはＬｒ（１）であり、最大踏込操作時のモーメントアーム長ＬｒはＬｒ（２）である。モーメントアーム長Ｌｒは、踏み込み操作後では、踏み込み操作前に比べてΔＬｒだけ短くなっている（Ｌｒ（１）−Ｌｒ（２）＝ΔＬｒ，Ｌｒ（１）＞Ｌｒ（２））。モーメントアーム長Ｌｒは、ブレーキペダル１４１の非操作状態から最大踏込操作状態の間において、ブレーキペダル１４１の踏み込み操作量が大きくなるにしたがって徐々に短くなる。

図７は、回動リンク１４５に作用する復帰ばね１４７による反力トルクＴｒおよびブレーキ制御弁１２２による反力トルクＴｖとの関係を説明する図である。なお、復帰ばね１４７の反力トルクＴｒとは、復帰ばね１４７の反力が回動リンク１４５に作用することによって発生するトルクであり、ブレーキ制御弁１２２の反力トルクＴｖとは、ブレーキ制御弁１２２の反力が回動リンク１４５に作用することによって発生するトルクである。図７（ａ）は、ブレーキペダル１４１の非操作時を示しており、図７（ｂ）はブレーキペダル１４１の最大踏込操作時を示している。

復帰ばね１４７のばね力Ｆｒは、復帰ばね１４７のばね定数をＫｒ、復帰ばね１４７の自然長をＸｒ０とすると、下記（１）式のようになる。ｎは１または２の整数であり、ｎ＝１のときは非操作状態、ｎ＝２のときは最大踏込操作状態を表す。
Ｆｒ（ｎ）＝Ｋｒ×（Ｘ（ｎ）−Ｘｒ０） （ｎ＝１，２） （１）
このとき、復帰ばね１４７による回動リンク１４５のトルクＴｒ（ｎ）は、回動リンク１４５の回転中心Ｏと復帰ばね１４７の中心軸ＣＬとの最短距離、すなわち回転中心Ｏと復帰ばね１４７の反力Ｆｒの作用線を結んだ垂線であるモーメントアームの長さをＬｒとすると、下記（２）式のようになる。
Ｔｒ（ｎ）＝Ｆｒ（ｎ）×Ｌｒ（ｎ） （ｎ＝１，２） （２）

図７では、ブレーキ制御弁（減圧弁）１２２の構成を簡略的に記載している。ブレーキ制御弁１２２は、スプール１２９と、圧力設定用の圧縮コイルばね（以下、弁ばね１２７と記す）と、プッシュロッド１２８とを備えている。ペダル非操作時では、プッシュロッド１２８が押し込まれており、スプール１２９は図示左側において保持されている。スプール１２９には、ブレーキ制御弁１２２で減圧された圧油の圧力が作用し、弁ばね１２７のばね力と釣り合っている。このとき、プッシュロッド１２８には弁ばね１２７のばね力Ｆｖが作用している。弁ばね１２７のばね力Ｆｖは、プッシュロッド１２８のストローク量に依存する。

弁ばね１２７のばね力Ｆｖは、弁ばね１２７のばね定数をＫｖ、弁ばね１２７の自然長をＸｖ０とすると、下記（３）式のようになる。
Ｆｖ（ｎ）＝Ｋｖ×（Ｘｖ（ｎ）−Ｘｖ０） （ｎ＝１，２） （３）
このとき、弁ばね１２７による回動リンク１４５のトルクＴｖ（ｎ）は、回動リンク１４５の回転中心Ｏと弁ばね１２７の中心軸との最短距離、すなわち回転中心Ｏとブレーキ制御弁１２２の反力Ｆｖの作用線を結んだ垂線であるモーメントアームの長さをＬｖとすると、下記（４）式のようになる。
Ｔｖ（ｎ）＝Ｆｖ（ｎ）×Ｌｖ（ｎ） （ｎ＝１，２） （４）

トルクＴｒ（ｎ）とトルクＴｖ（ｎ）とは、反対方向に作用しているため、回動リンク１４５に作用する合計トルクＴ（ｎ）は、下記（５）式のようになる。
Ｔ（ｎ）＝Ｔｒ（ｎ）−Ｔｖ（ｎ） （ｎ＝１，２） （５）

図８は、ブレーキペダル１４１のペダル角度（ペダル操作量）と、トルクとの関係を示す図である。なお、図８は理想値を示す特性を模式的に示したものであって、合計トルクＴをできるだけ一定にするように、ブレーキペダル装置１４０の各部材の特性、配置が決定される。

（Ａ）本実施の形態のブレーキペダル装置１４０は、復帰ばね１４７が伸長するにしたがってモーメントアーム長Ｌｒが短くなるように構成されている。このため、踏み込み操作によりばね力Ｆｒが増加するにしたがって、復帰ばね１４７の反力トルクＴｒを減少させることができる。

（Ｂ）さらに、本実施の形態のブレーキペダル装置１４０は、水平ロッド１４６の一端を回転中心Ｏの直下付近で連結し、水平ロッド１４６およびプッシュロッド１２８がほぼ水平方向に移動するように構成されているので、モーメントアーム長Ｌｖの変化がわずかである。このため、ブレーキ制御弁１２２の反力トルクＴｖを、踏み込み操作量の増加にしたがって緩やかに上昇させることができる。

上記（Ａ）および（Ｂ）により、ペダル操作量に応じたブレーキ制御弁１２２の反力トルクＴｖの変化特性をペダル操作量に応じた復帰ばね１４７の反力トルクＴｒの変化特性により相殺して合計トルクＴ（ｎ）を一定にすることができる。

ペダル操作量（ペダルストローク）に対するブレーキ踏力は、ＴｒおよびＴｖの合計トルクＴによるブレーキ反力と、ゴム１４８の粘弾性特性に応じたブレーキ反力との和によって決定される。本実施の形態では、上記したように、合計トルクＴがペダル操作量に対して一定とされるため、ペダル操作量に対するブレーキ踏力は、ゴム１４８の粘弾性特性に依存して変化する。これにより、たとえば、図９に示すように、踏み込み操作量が増えるにつれて、踏力が増加し、操作途中から急激に反力が増す特性を容易に得ることができる。

本実施の形態では、図１０に示す粘弾性特性を有するゴム１４８を採用した。図１０は、ゴム１４８の粘弾性特性（弾性Ｅ’および粘性Ｅ”）を示す図である。図１０（ａ）は応力とひずみ速度との関係を示す図であり、図１０（ｂ）はひずみ速度と、粘性と弾性との比率とを示す図である。図１０では、ゴム１４８の粘弾性特性と比較するために、ばねの弾性特性Ｓの一例と、ダンパーの粘性特性Ｄの一例を示している。

図１０に示すように、反力付与要素としてのゴム１４８は、ひずみ速度が変化しても大きく減衰力が変化しない減衰領域を有し、かつ、適度な弾性を有している。本実施の形態で用いたゴム１４８は、ばねとダンパーとの組み合わせた構成に比べて減衰特性が速度に影響されにくいため、良好なペダル操作性を得ることができる。本実施の形態では、このような反力付与要素の特性が、復帰ばね１４７やブレーキ制御弁１２２の反力によって阻害されることが防止されている。つまり、本実施の形態によれば、反力付与要素の特性を有効に引き出すことができる。

図８には、比較例に係るブレーキペダル装置の復帰ばねによる反力トルクの特性を二点鎖線で示している。比較例に係るブレーキペダル装置では、ペダル操作量の増加にしたがって、復帰ばね１４７の反力トルクＴｒｃが増加しているため、復帰ばね１４７による反力トルクＴｒｃがブレーキペダル１４１に付与される反力に大きな影響を与えてしまい、ゴム１４８の特性を有効に引き出せない。

以上説明した第１の実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ブレーキペダル１４１が踏み込み操作されると、復帰ばね１４７が伸長し、かつ、回動リンク１４５の回転中心Ｏと復帰ばね１４７の中心軸ＣＬとの最短距離、すなわちモーメントアーム長Ｌｒが短くなるようにブレーキペダル装置１４０を構成した。これにより、反力付与要素としてのゴム１４８の粘弾性特性を有効に引き出すことができ、ブレーキペダル１４１の操作性を向上することができる。

（２）水平ロッド１４６を回動リンク１４５の回転中心Ｏの直下付近において回動可能に連結し、水平ロッド１４６をほぼ水平に移動できるように構成した。さらに、プッシュロッド１２８および弁ばね１２７の中心軸を水平ロッド１４６の中心軸とほぼ一致させるように構成した。これにより、弁ばね１２７と回動リンク１４５との間のモーメントアーム長Ｌｖが操作量に応じて大きく変化することを防止して、より容易にブレーキ制御弁１２２の反力トルクＴｖの変化特性を復帰ばね１４７の反力トルクＴｒの変化特性により相殺するとともに、合計トルクＴを一定とすることができる。

―第２の実施の形態―
図１１を参照して、第２の実施の形態に係るウインチの制動装置について説明する。図１１は、本発明の第２の実施の形態に係るウインチの制動装置の構成を示す油圧回路図である。図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。

第１の実施の形態では、吊り下げ式のブレーキペダル装置１４０とネガティブ型のブレーキ１６０とを有する制動装置を例について説明した。これに対して、第２の実施の形態に係る制動装置は、図１１に示すように、オルガン式のブレーキペダル装置２４０とポジティブ型のブレーキ２６０とを有する。

つまり、第１の実施の形態では、ばね１６９によりブレーキディスク１６７を付勢して摩擦板を圧接するようにしたが（図２参照）、第２の実施の形態に係る制動装置では、図１１に示すように、ブレーキペダル２４１を操作することにより油室２６８に圧力を加えることで摩擦板を圧接する。なお、第２の実施の形態では、フリーフォールモード切換弁としての電磁切換弁１２４（図２参照）は省略されている。

このような構成のウインチの制動装置では、次のようにして、吊り荷を動力巻上げし、動力降下し、自由降下する。ブレーキペダル２４１の踏み込みにより遊星減速機構のキャリア軸１５６を制動した状態で、油圧モータ１５０を正転、逆転して吊り荷の動力巻上と動力降下を行う。また、油圧モータ１５０を停止した状態でブレーキペダル２４１の踏み込みを緩めて吊り荷を自重で自由落下させる。

以下、第１の実施の形態との相違点について詳しく説明する。
ブレーキペダル装置２４０は、ブレーキペダル２４１と、回動リンク２４５と、水平ロッド２４６と、復帰ばね２４７と、ゴム２４８とを備える。ブレーキペダル２４１は、床面に沿って配置される水平部と、水平部の一端から床面上方に突出する突出部と、突出部の先端に設けられる足踏み部とを有している。

回動リンク２４５は、車体フレームに固着された回動軸に回動可能に連結されている。回動リンク２４５には、ブレーキペダル２４１の水平部の端部が固定されており、ブレーキペダル２４１と回動リンク２４５は、回転中心Ｏまわりに一体的に回転する。

水平ロッド２４６は、一端が回動リンク２４５における回転中心Ｏの直下付近に回動可能に連結され、他端がプッシュロッド２２８に連結されている。復帰ばね２４７は、一端がブレーキペダル２４１の下方において車体フレームに固着され、他端が回動リンク２４５に取り付けられている。

ゴム２４８は、ブレーキペダル２４１の水平部の下方に配置されており、操作量に応じて圧縮され、操作量に応じた反力をブレーキペダル２４１に付与する。

ブレーキペダル２４１が踏み込み操作されると、回動リンク２４５がブレーキペダル２４１と一体的に回動し、回動リンク２４５に連動して水平ロッド２４６がプッシュロッド２２８を押し込む。

ブレーキ制御弁２２２は、プッシュロッド２２８が押し込まれることにより、減圧度が小さくなる、すなわち２次圧力が増加する。プッシュロッド２２８が押し込まれると、パイロットポンプ１１３からの圧油が油室２６８に供給され、ブレーキディスク２６７が押圧される。ブレーキディスク２６７が図示Ａ方向に押圧されることで、摩擦板が係合し、摩擦力が発生する。すなわち、ブレーキペダル２４１を操作することにより、ブレーキ作動状態となる。

第２の実施の形態に係るブレーキペダル装置２４０は、第１の実施の形態と同様に、ブレーキペダル２４１が踏み込み操作されると、復帰ばね２４７が伸長し、かつ、回動リンク２４５の回転中心Ｏと復帰ばね２４７の中心軸との最短距離、すなわちモーメントアーム長が短くなるように構成されている。

これにより、ペダル操作量に応じたブレーキ制御弁２２２の弁ばね２２７の反力トルクの変化特性をペダル操作量に応じた復帰ばね２４７の反力トルクの変化特性により相殺するとともに、合計トルクを一定として、反力付与要素としてのゴム２４８の粘弾性特性を有効に引き出すことができ、ブレーキペダル２４１の操作性を向上することができる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
［変形例］
（１）上記した実施の形態では、平行リンク機構を用いてペダル踏力をブレーキ制御弁１２２に伝達する構成としたが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図１２（ａ）において模式的に示すように、非平行リンク機構を用いてペダル踏力をブレーキ制御弁１２２に伝達する構成としてもよい。このブレーキペダル装置３４０は、ブレーキペダル３４１と一体的に回動する連結部材３４３と、ブレーキペダル３４１の踏み込み操作に連動して回転中心Ｏまわりに回動する回動リンク３４５と、回動リンク３４５と連結部材３４３とのそれぞれに回動可能に連結されるリンクロッド３４９と、回動リンク３４５に回動可能に連結される弁側ロッド３４６とを含んで構成されている。弁側ロッド３４６には、ブレーキ制御弁１２２のプッシュロッド１２８が回動可能に連結されている。

本変形例のように、非平行リンク機構を用いることで、図１２（ｂ）において実線で模式的に示すように、ペダル角度（踏み込み操作量）に対するバルブストロークの特性を変更することができる。非平行リンク機構を用いて、２次曲線的な特性、すなわち、ブレーキペダル３４１の踏み込み操作量の増加にしたがって、ブレーキ制御弁１２２のバルブストローク量の増加率が上昇する特性を得ることができる。本変形例に係る非平行リンク機構は、ブレーキペダル３４１の踏み込み操作量が少ない領域では、バルブストローク量の増加率の上昇は小さく、ブレーキペダル３４１の踏み込み操作量が多い領域では、バルブストローク量の増加率が急激に上昇するように構成されている。これにより、負荷が異なる場合でもブレーキのフィーリングの変化を小さくすることができる。なお、上記した実施の形態のように、平行リンク機構を用いた場合には、図１２（ｂ）において破線で模式的に示すように、ブレーキペダル１４１の踏み込み操作量に対して、ブレーキ制御弁１２２のバルブストローク量の変化率が一定となる特性が得られる。

（２）上記した実施の形態では、反力付与要素としてゴム１４８，２４８を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。オイルダンパーとばねとを組み合わせた機械要素を反力付与要素として設けた場合にも本発明を適用することができる。

（３）上記した実施の形態では、巻上ドラム１０５を制動する制動装置に本発明を適用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ブーム起伏用のウインチドラムなど、種々のウインチドラムの制動装置に本発明を適用することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。

１００ クレーン、１０１ 走行体、１０３ 旋回体、１０４ ブーム、１０５ 巻上ドラム、１０５ａ 巻上ロープ、１０６ 起伏ドラム、１０６ａ 起伏ロープ、１０７ 運転室、１０９ カウンタウエイト、１１０ フック、１１３ パイロットポンプ、１１９ タンク、１２２ ブレーキ制御弁、１２４ 電磁切換弁、１２７ 弁ばね、１２８ プッシュロッド、１２９ スプール、１４０ ブレーキペダル装置、１４１ ブレーキペダル、１４１ａ レバー部、１４１ｂ 足踏み部、１４１ｃ 係合板、１４２ 支持部材、１４２ａ 斜め部材、１４２ｂ 車体固定部、１４２ｃ 回動軸、１４２ｄ 保持部材、１４２ｅ 回動軸、１４３ 連結部材、１４３ａ 固定軸、１４４ リンクロッド、１４４ａ 連結軸、１４４ｂ 連結軸、１４５ 回動リンク、１４６ 水平ロッド、１４７ 復帰ばね、１４８ ゴム、１５０ 油圧モータ、１５１ サンギア、１５２ プラネタリギア、１５３ リングギア、１５６ キャリア軸、１５９ モータ多板ブレーキ、１６０ ブレーキ、１６１ ブレーキケース、１６４ インナディスク、１６５ アウタディスク、１６７ ブレーキディスク、１６８ 油室、１７１ 床面、１８０ ブレーキ回路、２２２ ブレーキ制御弁、２２７ 弁ばね、２２８ プッシュロッド、２４０ ブレーキペダル装置、２４１ ブレーキペダル、２４５ 回動リンク、２４６ 水平ロッド、２４７ 復帰ばね、２４８ ゴム、２６０ ブレーキ、２６７ ブレーキディスク、２６８ 油室、３４０ ブレーキペダル装置、３４１ ブレーキペダル、３４３ 連結部材、３４５ 回動リンク、３４６ 弁側ロッド、３４９ リンクロッド

Claims (5)

1. ウインチドラムを制動するブレーキと、
   車体に対して踏み込み操作可能に配設されるブレーキペダルと、
   前記ブレーキペダルに反力を付与する反力付与要素と、
   前記ブレーキペダルの踏み込み操作に連動して回動する回動リンクと、
   前記回動リンクに連結され、前記ブレーキペダルの踏み込み操作に応じて、２次圧力を前記ブレーキに作用させるブレーキ弁と、
   一端が前記車体の所定位置に取り付けられ、他端が前記回動リンクに取り付けられ、前記ブレーキペダルを踏み込み操作方向とは反対の方向に付勢する引張ばねとを備え、
   前記ブレーキペダルが踏み込み操作されると、前記引張ばねが伸長し、かつ、前記回動リンクの回転中心と前記引張ばねの中心軸との最短距離が短くなるように構成され、
   前記ブレーキペダルの踏み込み操作に応じた前記ブレーキ弁の反力が前記回動リンクに作用することによって発生するトルク（以下、ブレーキ弁の反力トルクという）の変化特性を前記ブレーキペダルの踏み込み操作に応じた前記引張ばねの反力が前記回動リンクに作用することによって発生するトルク（以下、引張ばねの反力トルクという）の変化特性により相殺して、前記ブレーキ弁の反力トルクと前記引張ばねの反力トルクとの合計トルクを一定とするように構成され、
   前記反力付与要素によるブレーキ反力と、前記合計トルクによるブレーキ反力との和によってブレーキ踏力が決定されることを特徴とするウインチの制動装置。
2. 請求項１に記載のウインチの制動装置において、
   前記ブレーキペダルの踏み込み操作量の増加にしたがって、前記引張ばねの反力トルクが減少するように構成されていることを特徴とするウインチの制動装置。
3. ウインチドラムを制動するブレーキと、
   車体に対して踏み込み操作可能に配設されるブレーキペダルと、
   前記ブレーキペダルに反力を付与する反力付与要素と、
   前記ブレーキペダルの踏み込み操作に連動して回動する回動リンクと、
   前記回動リンクに連結され、前記ブレーキペダルの踏み込み操作に応じて、２次圧力を前記ブレーキに作用させるブレーキ弁と、
   一端が前記車体の所定位置に取り付けられ、他端が前記回動リンクに取り付けられ、前記ブレーキペダルを踏み込み操作方向とは反対の方向に付勢する引張ばねとを備え、
   前記ブレーキペダルが踏み込み操作されると、前記引張ばねが伸長し、かつ、前記回動リンクの回転中心と前記引張ばねの中心軸との最短距離が短くなるように構成され、
   前記ブレーキペダルの踏み込み操作量の増加にしたがって、前記引張ばねの反力トルクが減少するように構成されていることを特徴とするウインチの制動装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のウインチの制動装置において、
   ペダル踏力を前記ブレーキ弁に伝達するリンク機構を備え、
   前記リンク機構は、前記ブレーキペダルの踏み込み操作量の増加にしたがって、前記ブレーキ弁のバルブストローク量の増加率が上昇するように構成されていることを特徴とするウインチの制動装置。
5. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のウインチの制動装置において、
   ペダル踏力を前記ブレーキ弁に伝達するリンク機構を備え、
   前記リンク機構は、前記ブレーキペダルの踏み込み操作量に対して、前記ブレーキ弁のバルブストローク量の変化率が一定となるように構成されていることを特徴とするウインチの制動装置。

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