巻上ウインチの冷却装置
【課題】冷却専用の油圧源を不要にしてコストの低減化を図り得る巻上ウインチの冷却装置を提供する。
【解決手段】巻上ウインチは、油圧ポンプ３から吐出された圧油により駆動される油圧モータ４と、この油圧モータの回転を減速してウインチドラム２に伝達する減速機５と、この減速機の動力伝達を遮断又は接続状態に切り換えるための湿式クラッチ６とを備える。上記油圧ポンプ又は油圧モータから油をタンク１３に戻す戻し油路１２を、上記湿式クラッチのケース３３内を油路の一部とするように設けるとともに、上記湿式クラッチのケース内に、上記油圧モータによって回転駆動されるインペラ５３を配置し、このインペラの回転によりケース内に導入した油で湿式クラッチの発熱部を冷却する。
【解決手段】巻上ウインチは、油圧ポンプ３から吐出された圧油により駆動される油圧モータ４と、この油圧モータの回転を減速してウインチドラム２に伝達する減速機５と、この減速機の動力伝達を遮断又は接続状態に切り換えるための湿式クラッチ６とを備える。上記油圧ポンプ又は油圧モータから油をタンク１３に戻す戻し油路１２を、上記湿式クラッチのケース３３内を油路の一部とするように設けるとともに、上記湿式クラッチのケース内に、上記油圧モータによって回転駆動されるインペラ５３を配置し、このインペラの回転によりケース内に導入した油で湿式クラッチの発熱部を冷却する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動式クレーンに装備される巻上ウインチの冷却装置に関し、特に、動力伝達を遮断又は接続状態に切り換えるための湿式クラッチを備えるものに係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動式クレーンに装備される巻上ウインチとして、例えば特許文献１に開示されているように、油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される油圧モータと、この油圧モータの回転を減速してウインチドラムに伝達する減速機としての遊星歯車機構と、この遊星歯車機構のキャリア軸に連結された湿式クラッチ（クラッチ・ブレーキともいう）とを備え、通常の巻上・巻下時には湿式クラッチを接続状態にして遊星歯車機構のキャリア軸を固定し，油圧モータの回転を遊星歯車機構を介してウインチドラムに伝達する一方、フリーフォール時には湿式クラッチを遮断状態にして遊星歯車機構のキャリア軸をフリーにし、ウインチドラムのフリー回転を実現するようにしたものは知られている。
【０００３】
そして、この種の巻上ウインチにおいては、フリーフォール時の作業の安全性を確保するために、オペレータがブレーキペダルを操作するとその操作量に応じて湿式クラッチが接続状態になり、ウインチドラムの回転に制動力を付与するようになっている。この場合、湿式クラッチは、インナディスクとアウタディスクとが擦れ合いつつ相対回転することから発熱を生じる。このため、上述の特許文献１にも開示するように湿式クラッチの発熱部であるインナディスクとアウタディスクとの接触部などに対し、油圧源からの圧油を冷却油として供給することで冷却を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２６４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来のものでは、湿式クラッチの発熱部を冷却するための専用の油圧源を必要とするため、その分コストが高くつくという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、特に、フリーフォール時にウインチドラム駆動用の油圧モータが利用されていないことに着目し、この油圧モータを利用して湿式クラッチの発熱部に対し冷却油を供給することにより、冷却専用の油圧源を不要にしてコストの低減化を図り得る巻上ウインチの冷却装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される油圧モータと、この油圧モータの回転を減速してウインチドラムに伝達する減速機と、この減速機の動力伝達を遮断又は接続状態に切り換えるための湿式クラッチとを備えた巻上ウインチにおいて、上記油圧ポンプ又は油圧モータから油をタンクに戻す戻し油路を、上記湿式クラッチのケース内を油路の一部とするように設けるとともに、上記湿式クラッチのケース内に、上記油圧モータによって回転駆動されるインペラを配置し、このインペラの回転によりケース内に導入した油で湿式クラッチの発熱部を冷却するように構成する。
【０００８】
この構成では、湿式クラッチのケース内に配置されたインペラが油圧モータによって回転駆動されることにより、油圧ポンプ又は油圧モータからタンクに戻される油が戻し油路を通して湿式クラッチのケース内に導入され、湿式クラッチの発熱部に対し冷却油として供給されることになり、発熱部の冷却が行われる。しかも、上記油圧モータは、本来ウインチドラムを駆動するためのものであり、冷却専用のものではないので、その分コストを低減することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の巻上ウインチの冷却装置において、上記減速機を、油圧モータの回転軸に沿って並列に配置された２つの遊星歯車機構により構成し、かつ上記インペラの回転軸を、油圧モータの回転軸と同一線上に設ける構成にする。この構成では、油圧モータの回転軸に沿って並列に配置された２つの遊星歯車機構によって減速機が構成され、この油圧モータの回転軸と同一線上にインペラの回転軸が設けられているため、動力伝達が油圧モータの回転軸線上に集約して行われることになり、その分装置のコンパクト化が図られることになる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の巻上ウインチの冷却装置において、上記油圧モータを可変容量形のものにするとともに、フリーフォール時を検出するフリーフォール時検出手段と、上記湿式クラッチの発熱部の温度を検出する温度検出手段と、上記両検出手段からの信号を受け、フリーフォール時に湿式クラッチの発熱部の温度に応じて上記油圧モータの容量を変更する制御手段とを設ける構成にする。この構成では、フリーフォール時には、その時点をフリーフォール時検出手段によって検出するとともに、湿式クラッチの発熱部の温度を温度検出手段によって検出し，この両検出手段からの信号を受ける制御手段によって、油圧モータの容量ひいては油圧モータから戻し油路を通して湿式クラッチのケース内ないし発熱部に導入される油量が、発熱部の温度に応じて変更されることになり、発熱部の冷却を効率良く行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明における巻上ウインチの冷却装置によれば、湿式クラッチのケース内に配置されたインペラを油圧モータによって回転駆動し、油圧ポンプ又は油圧モータからタンクに戻される油を戻し油路を通して湿式クラッチのケース内に導入して発熱部に供給することにより、発熱部の冷却を行うことができる上、冷却専用の油圧源を必要としないので，その分コストの低減化を図ることができる。
【００１２】
特に、請求項２に係る発明では、油圧モータの回転軸に沿って並列に配置された２つの遊星歯車機構によって減速機が構成され、この油圧モータの回転軸と同一線上にインペラの回転軸が設けられているため、構成要素の集約化により装置のコンパクト化を図ることができるという効果をも奏するものである。
【００１３】
また、請求項３に係る発明では、フリーフォール時に油圧モータの容量ひいては油圧モータから戻し油路を通して湿式クラッチのケース内ないし発熱部に導入される油量が、発熱部の温度に応じて変更されるため、発熱部の冷却を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施形態に係る巻上ウインチの油圧回路図である。
【図２】図２は図１のＸ区画の拡大図である。
【図３】図３はコントローラの制御内容を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態である実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態に係る巻上ウインチの油圧回路を示す。この巻上ウインチは、ワイヤ１を巻き取るウインチドラム２と、原動機（図示せず）により駆動される油圧ポンプ３と、この油圧ポンプ３から吐出された圧油により駆動される油圧モータ４と、この油圧モータ４の回転を減速して上記ウインチドラム２に伝達する減速機５と、この減速機５の動力伝達を遮断又は接続状態に切り換えるための湿式クラッチ６とを備えている。
【００１７】
上記油圧ポンプ３から吐出された圧油は、方向切換弁１１を介して油圧モータ４に供給される。方向切換弁１１は、油圧モータ４を巻上方向に回転させるための巻上位置であるイ位置と、油圧ポンプ３からの圧油を戻し油路１２を介してタンク１３に戻す中立位置であるロ位置と、油圧モータ４を巻下方向に回転させるための巻下位置であるハ位置とに切換可能なものであり、この方向切換弁１１の両端の圧力室は、それぞれパイロット油路１４，１５を介してリモコンバルブ１６に接続されている。リモコンバルブ１６には操作レバー１７が連結されており、この操作レバー１７の操作によりリモコンバルブ１６を介して方向切換弁１１の位置切換が行われるようになっている。
【００１８】
上記減速機５は、図２に拡大詳示するように、油圧モータ４の回転軸４ａに沿って並列に配置された２つの遊星歯車機構２１，２６、つまり油圧モータ４寄りの第１の遊星歯車機構２１と湿式クラッチ６寄りの第２の遊星歯車機構２６とからなる。第１の遊星歯車機構２１は、油圧モータ４の回転軸４ａ上に相対回転自在に設けられたサンギヤ２２と、ウインチドラム２に固定されたリングギヤ２３と、このリングギヤ２３及びサンギヤ２２に共に噛合しかつキャリア２４を介してギヤケースなどに固定された複数（例えば３つ）のプラネタリギヤ２５，２５，…とを有している。また、第２の遊星歯車機構２６は、油圧モータ４の回転軸４ａと回転一体に設けられたサンギヤ２７と、このサンギヤ２７と噛合しかつキャリア２８を介して上記第１の遊星歯車機構２１のサンギヤ２２と一体に公転するように設けられた複数のプラネタリギヤ２９，２９，…と、この各プラネタリギヤ２９と噛合するリングギヤ３０とを有している。このリングギヤ３０は、油圧モータ４の回転軸４ａと同一線上に延びる後述のインペラシャフト５５の外周に相対回転自在に設けられた連結シャフト３１の一端に回転一体に連結されており、この連結シャフト３１の他端は、湿式クラッチ６のケース３３の側壁部３３ａを貫通してケース３３内にまで挿入されている。
【００１９】
上記湿式クラッチ６は、中心部がそれぞれ連結シャフト３１に回転一体にかつ軸方向に摺動可能にスプライン結合された複数枚のインナディスク３４（図では１枚のみ示す）と、このインナディスク３４の周縁部と軸方向に沿って交互に配置されかつケース３３に軸方向に移動可能に支持された複数枚のアウタディスク３５（図では１枚のみ示す）と、このアウタディスク３５及びインナディスク３４をケース３３の側壁部３３ａとの間に押圧するピストン３６とを有している。そして、ピストン３６が両ディスク３４，３５をケース３３の側壁部３３ａとの間に押圧する押圧方向に移動したときには、上記減速機５の第２の遊星歯車機構２６のリングギヤ３０を連結シャフト３１を介して固定状態にすることにより、減速機５において、油圧モータ４の回転を第２の遊星歯車機構２６のサンギヤ２７、プラネタリギヤ２５、第１の遊星歯車機構２１のサンギヤ２２、プラネタリギヤ２５及びリングギヤ２３を順次介してウインチドラム２に伝達する動力伝達の接続状態に切り換える一方、ピストン３６が反押圧方向に移動したときには、減速機５の上記動力伝達を遮断状態に切り換えるようになっている。
【００２０】
上記湿式クラッチ６は、更に、上記ピストン３６を押圧方向に移動させるように常時付勢するバネ３７と、ピストン３６をそれぞれ押圧方向及び反押圧方向に移動させるためにピストン３６とケース３３との間に形成された第１及び第２の制御室３８，３９とを有している。第２の制御室３９には、油圧源４１の圧油が常に供給される一方、第１の制御室３８には、油圧源４１の圧油が電磁式の２位置切換弁４２を介して供給されるとともに、油圧源４３の圧油がブレーキバルブ４４及び上記２位置切換弁４２を介して供給されるようになっている。
【００２１】
上記ブレーキバルブ４４は、油圧源４３の圧油を減圧して２次圧として油路４５に供給するものであり、その２次圧は、ブレーキペダル４６の非操作時には最小でタンク４７内の圧力つまりタンク圧であり、ブレーキペダル４６の操作時にはその踏み込み量の増加に伴い増加するようになっている。
【００２２】
そして、本発明の特徴点として、上記戻し油路１２は、タンク１３に戻る途中で分岐しかつ一端が湿式クラッチ６のケース３３内に連通された分岐油路１２ａと、湿式クラッチ６のケース３３に設けた排油孔５１からケース３３内の油をタンク１３に戻す油路１２ｂとを有し、湿式クラッチ６のケース３３内を油路の一部とするように設けられている。
【００２３】
一方、上記湿式クラッチ６のピストン３６にはその中心線上に沿って延びる空洞部５２が形成されているとともに、この空洞部５２内には上記油圧モータ４により回転駆動されるインペラ５３が配置されている。また、ピストン３６の一端は、ケース３３外にまで延出されているとともに、その一端面に設けた給油孔５４には上記分岐油路１２ａの一端が接続されている。そして、上記インペラ５３の回転により、分岐油路１２ａから空洞部５２内ひいてはケース３３内に油を導入し、その油を湿式クラッチ６の発熱部であるインナディスク３４とアウタディスク３５の接触部などに供給して冷却し、その後排油孔５１から油路１２ｂを通して排出するようになっている。
【００２４】
上記インペラ５３は、油圧モータ４の回転軸４ａと同一軸線上に配置されかつ回転軸としてのインペラシャフト５５を介して一体的に回転するように連結されている。上記油圧モータ４は、可変容量形のものであり、その容量調整部４ｂは、制御手段としてのコントローラ６１により制御される。また、上記油圧源４１の圧油は、フリーフォール時操作レバー１７の操作位置に拘わらず油圧モータ４を巻下方向に回転させるために、コントローラ６１により共に制御される２つの２位置切換弁４２，６２、高圧選択弁６３及びパイロット油路１４などを介して方向切換弁１１の一方の圧力室に供給されるようになっている。
【００２５】
上記コントローラ６１には、オペレータがフリーフォールモードを選択するときのモード切換スイッチ（フリーフォールスイッチともいう）６５の信号、操作レバー１７の操作位置を検出する位置センサ６６の検出信号及び上記湿式スイッチ６の発熱部であるインナディスク３４とアウタディスク３５の接触部又はその周辺の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ６７の検出信号がそれぞれ入力されるようになっている。コントローラ６１の制御は、図３に示すフローチャートに従って行われる。
【００２６】
すなわち、図３において、ステップＳ１で各種信号を読み取った後、ステップＳ２でモード切換スイッチ６５がオンであるか否かを判定するとともに、ステップＳ３で位置センサ６６の信号に基づいて操作レバー１７が中立位置であるか否かを判定する。フリーフォール運転は、モード切換スイッチ６５がオンでかつ操作レバー１７が中立位置のときになされることから、ステップＳ２，Ｓ３によりフリーフォール運転ないしフリーフォール時か否かを判定している。また、この判定に信号が利用されるモード切換スイッチ６５及び位置センサ６６は、フリーフォール時を検出するフリーフォール時検出手段を構成している。
【００２７】
そして、上記ステップＳ２，Ｓ３の判定が共にＹＥＳのフリーフォール時には、ステップＳ４で２位置切換弁４２をイ位置に、２位置切換弁６２をロ位置にそれぞれ切り換える。続いて、ステップＳ５で温度センサ６７の信号に基づいて現時点の湿式クラッチ６の発熱部の温度を判定し、この温度に応じて、油圧モータ４の容量を変更するように油圧モータ４の容量調整部４ｂを制御する。すなわち、油圧モータ４の最小容量と最大容量との間では、温度の増加に比例して油圧モータ４の容量を増加させる。しかる後、リターンする。
【００２８】
一方、上記ステップＳ２，Ｓ３のいずれかの判定がＮＯのとき、例えば通常の巻上・巻下時には、ステップＳ６で２位置切換弁４２をロ位置に、２位置切換弁６２をイ位置にそれぞれ切り換えるとともに、ステップＳ７で油圧モータ４の容量を負荷圧に応じて制御する容量制御を行い、リターンする。
【００２９】
次に、上記巻上ウインチの動作を説明するに、通常の巻上・巻下時には、コントローラ６１の制御によって、２位置切換弁４２はロ位置に、２位置切換弁６２はイ位置にそれぞれ切り換えられる（図３のＳ６参照）。また、ブレーキペダル４６は操作されない。
【００３０】
この状態では、湿式クラッチ６の２つの制御室３８，３９に、油圧源４１の圧油が共に供給されるため、湿式クラッチ６のピストン３６は、バネ３７の付勢力によってインナディスク３４及びアウタディスク３５をケース３３の側壁部３３ａとの間に押圧する押圧方向に移動して、減速機５の第２の遊星歯車機構２６のリングギヤ３０を固定状態にし、減速機５の動力伝達を接続状態にする。このときオペレータが操作レバー１７を巻上又は巻下に操作すると、その操作によりリモコンバルブ１６を介して方向切換弁１１が中立のロ位置から巻上のイ位置又は巻下のハ位置に切り換わり、油圧モータ４が油圧ポンプ３から吐出された圧油により駆動される。この油圧モータ４の回転は、減速機５を介してウインチドラム２に伝達されることにより、ウインチドラム２が回転してワイヤ１の巻上又は巻下が行われる。
【００３１】
一方、オペレータが操作レバー１７を中立位置に戻しかつモード切換スイッチ６５をオンにしてフリーフォール運転を行うフリーフォール時には、コントローラ６１の制御によって、２位置切換弁４２はイ位置に、２位置切換弁６２はロ位置にそれぞれ切り換えられる（図３のＳ４参照）。
【００３２】
この状態では、湿式クラッチ６の２つの制御室３８，３９のうち、第２の制御室３９に油圧源４１の圧油が供給される。第１の制御室３８は、２位置切換弁４２及び油路４５などを介してブレーキバルブ４４に連通する。このとき、ブレーキペダル４６が操作されていないと上記制御室３８内はタンク圧になるため、湿式クラッチ６のピストン３６は反押圧方向に移動して、減速機５の第２の遊星歯車機構２６のリングギヤ３０を回転フリー状態にし、減速機５の動力伝達を遮断状態にする。これにより、ウインチドラム２がフリー回転し、フリーフォール運転が実現される。
【００３３】
一方、オペレータがブレーキペダル４６を操作するとブレーキバルブ４４の２次圧が油路４５及び２位置切換弁４２などを介して湿式クラッチ６の第１の制御室３８に導かれるため、湿式クラッチ６のピストン３６が押圧方向に移動して、インナディスク３４とアウタディスク３５とが接触し合うことになり、ウインチドラム２の回転に対し制動力が作用する。その際、インナディスク３４とアウタディスク３５の接触により発熱が生じる。
【００３４】
また、フリーフォール時には、油圧源４１の圧油が２位置切換弁４２，６２、高圧選択弁６３及びパイロット油路１４などを介して方向切換弁１１の一方の圧力室に供給され、方向切換弁１１が巻下のハ位置に切り換えられる。これにより、油圧モータ４が油圧ポンプ３から吐出された圧油により駆動されるため、この油圧モータ４の回転軸４ａとインペラシャフト５５を介して連結されかつ湿式クラッチ６のケース３３内に配置したインペラ５３が油圧モータ４の回転軸４ａと一体に回転する。このインペラ５３の回転に伴い吸い込み力が作用することから、油圧モータ４からタンク１３に戻される油が戻し油路１２の分岐油路１２ａを通して湿式クラッチ６のケース３３内に導入され、湿式クラッチ６の発熱部であるインナディスク３４とアウタディスク３５の接触部などに冷却油として供給される。ケース３３内に導入した油は、両ディスク３４，３５の接触部を通過した後、油路１２ｂを通してタンク１３に戻される。
【００３５】
このように、フリーフォール時には、オペレータがブレーキペダル４６を操作すると湿式クラッチ６のインナディスク３４とアウタディスク３５の接触により発熱が生じるが、湿式クラッチ６のケース３３内に配置したインペラ５３が油圧モータ４と一体に回転し、油圧モータ４からタンク１３に戻される油が戻し油路１２を通して湿式クラッチ６のケース３３内に導入されて上記両ディスク３４，３５の接触部などの発熱部に供給されるため、発熱部の冷却を行うことができる。しかも、上記油圧モータ４は、本来ウインチドラム２を駆動するためのものであり、冷却専用のものではないので、その分コストを低減することができる。
【００３６】
特に、上記実施形態の場合、フリーフォール時の油圧モータ４の容量は、コントローラ６１の制御によって、上記両ディスク３４，３５の接触部又はその周辺の温度に応じて変更される（図３のＳ５参照）ため、油圧モータ４から戻し油路１２を通して湿式クラッチ６のケース３３内ないし発熱部に導入される油量も発熱部の温度に応じて調整されることになり、発熱部の冷却を効率良く行うことができる。
【００３７】
また、フリーフォール時以外に、通常の巻上・巻下時にも上記インペラ５３は油圧モータ４の回転に伴い回転し、油圧モータ４からタンク１３に戻される油が戻し油路１２を通して湿式クラッチ６のケース３３内に導入されて発熱部に供給されるため、発熱部の冷却を十分に行うことができる。
【００３８】
さらに、上記減速機５が油圧モータ４の回転軸４ａに沿って並列に配置された２つの遊星歯車機構２１，２６により構成され、この油圧モータ４の回転軸４ａと同一線上にインペラシャフト５５が設けられているため、減速機５の動力伝達及びインペラ５３への動力伝達が油圧モータ４の回転軸４ａの軸線上に集約して行われることになり、その分装置のコンパクト化を図ることができる。
【００３９】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，その他種々の形態を包含するものである。例えば上記実施形態では、油圧モータ４の回転を減速してウインチドラム２に伝達する減速機５として、２つの遊星歯車機構２１，２６により構成してなるものを用いた場合について述べたが、本発明は、この場合に限らず、１つ又は３つの遊星歯車機構からなる減速機、あるいはギヤ又はベルトを用いてなるその他種々の形式の減速機を用いた場合にも同様に適用することができる。
【００４０】
また、上記実施形態では、湿式クラッチ６のケース３３内にインペラ５３を配置するに当たり、ピストン３６の中心線上に空洞部５２を形成し、この空洞部５２内にインペラ５３を配置するように構成したが，本発明は、ケース３３内に空隙がある場合、その空隙にインペラ５を配置するように構成しても良い。
【符号の説明】
【００４１】
２ ウインチドラム
３ 油圧ポンプ
４ 油圧モータ
４ａ 回転軸
４ｂ 容量調整部
５ 減速機
６ 湿式クラッチ
１２ 戻し油路
１２ａ 分岐油路
１２ｂ 油路
１３ タンク
２１，２６ 遊星歯車機構
３３ ケース
３４ インナディスク（発熱部）
３５ アウタディスク（発熱部）
３６ ピストン
５２ 空洞部
５３ インペラ
５５ インペラシャフト（回転軸）
６１ コントローラ（制御手段）
６５ モード切換スイッチ（フリーフォール時検出手段）
６６ 位置センサ（フリーフォール時検出手段）
６７ 温度センサ（温度検出手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動式クレーンに装備される巻上ウインチの冷却装置に関し、特に、動力伝達を遮断又は接続状態に切り換えるための湿式クラッチを備えるものに係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動式クレーンに装備される巻上ウインチとして、例えば特許文献１に開示されているように、油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される油圧モータと、この油圧モータの回転を減速してウインチドラムに伝達する減速機としての遊星歯車機構と、この遊星歯車機構のキャリア軸に連結された湿式クラッチ（クラッチ・ブレーキともいう）とを備え、通常の巻上・巻下時には湿式クラッチを接続状態にして遊星歯車機構のキャリア軸を固定し，油圧モータの回転を遊星歯車機構を介してウインチドラムに伝達する一方、フリーフォール時には湿式クラッチを遮断状態にして遊星歯車機構のキャリア軸をフリーにし、ウインチドラムのフリー回転を実現するようにしたものは知られている。
【０００３】
そして、この種の巻上ウインチにおいては、フリーフォール時の作業の安全性を確保するために、オペレータがブレーキペダルを操作するとその操作量に応じて湿式クラッチが接続状態になり、ウインチドラムの回転に制動力を付与するようになっている。この場合、湿式クラッチは、インナディスクとアウタディスクとが擦れ合いつつ相対回転することから発熱を生じる。このため、上述の特許文献１にも開示するように湿式クラッチの発熱部であるインナディスクとアウタディスクとの接触部などに対し、油圧源からの圧油を冷却油として供給することで冷却を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２６４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来のものでは、湿式クラッチの発熱部を冷却するための専用の油圧源を必要とするため、その分コストが高くつくという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、特に、フリーフォール時にウインチドラム駆動用の油圧モータが利用されていないことに着目し、この油圧モータを利用して湿式クラッチの発熱部に対し冷却油を供給することにより、冷却専用の油圧源を不要にしてコストの低減化を図り得る巻上ウインチの冷却装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される油圧モータと、この油圧モータの回転を減速してウインチドラムに伝達する減速機と、この減速機の動力伝達を遮断又は接続状態に切り換えるための湿式クラッチとを備えた巻上ウインチにおいて、上記油圧ポンプ又は油圧モータから油をタンクに戻す戻し油路を、上記湿式クラッチのケース内を油路の一部とするように設けるとともに、上記湿式クラッチのケース内に、上記油圧モータによって回転駆動されるインペラを配置し、このインペラの回転によりケース内に導入した油で湿式クラッチの発熱部を冷却するように構成する。
【０００８】
この構成では、湿式クラッチのケース内に配置されたインペラが油圧モータによって回転駆動されることにより、油圧ポンプ又は油圧モータからタンクに戻される油が戻し油路を通して湿式クラッチのケース内に導入され、湿式クラッチの発熱部に対し冷却油として供給されることになり、発熱部の冷却が行われる。しかも、上記油圧モータは、本来ウインチドラムを駆動するためのものであり、冷却専用のものではないので、その分コストを低減することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の巻上ウインチの冷却装置において、上記減速機を、油圧モータの回転軸に沿って並列に配置された２つの遊星歯車機構により構成し、かつ上記インペラの回転軸を、油圧モータの回転軸と同一線上に設ける構成にする。この構成では、油圧モータの回転軸に沿って並列に配置された２つの遊星歯車機構によって減速機が構成され、この油圧モータの回転軸と同一線上にインペラの回転軸が設けられているため、動力伝達が油圧モータの回転軸線上に集約して行われることになり、その分装置のコンパクト化が図られることになる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の巻上ウインチの冷却装置において、上記油圧モータを可変容量形のものにするとともに、フリーフォール時を検出するフリーフォール時検出手段と、上記湿式クラッチの発熱部の温度を検出する温度検出手段と、上記両検出手段からの信号を受け、フリーフォール時に湿式クラッチの発熱部の温度に応じて上記油圧モータの容量を変更する制御手段とを設ける構成にする。この構成では、フリーフォール時には、その時点をフリーフォール時検出手段によって検出するとともに、湿式クラッチの発熱部の温度を温度検出手段によって検出し，この両検出手段からの信号を受ける制御手段によって、油圧モータの容量ひいては油圧モータから戻し油路を通して湿式クラッチのケース内ないし発熱部に導入される油量が、発熱部の温度に応じて変更されることになり、発熱部の冷却を効率良く行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明における巻上ウインチの冷却装置によれば、湿式クラッチのケース内に配置されたインペラを油圧モータによって回転駆動し、油圧ポンプ又は油圧モータからタンクに戻される油を戻し油路を通して湿式クラッチのケース内に導入して発熱部に供給することにより、発熱部の冷却を行うことができる上、冷却専用の油圧源を必要としないので，その分コストの低減化を図ることができる。
【００１２】
特に、請求項２に係る発明では、油圧モータの回転軸に沿って並列に配置された２つの遊星歯車機構によって減速機が構成され、この油圧モータの回転軸と同一線上にインペラの回転軸が設けられているため、構成要素の集約化により装置のコンパクト化を図ることができるという効果をも奏するものである。
【００１３】
また、請求項３に係る発明では、フリーフォール時に油圧モータの容量ひいては油圧モータから戻し油路を通して湿式クラッチのケース内ないし発熱部に導入される油量が、発熱部の温度に応じて変更されるため、発熱部の冷却を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施形態に係る巻上ウインチの油圧回路図である。
【図２】図２は図１のＸ区画の拡大図である。
【図３】図３はコントローラの制御内容を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態である実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態に係る巻上ウインチの油圧回路を示す。この巻上ウインチは、ワイヤ１を巻き取るウインチドラム２と、原動機（図示せず）により駆動される油圧ポンプ３と、この油圧ポンプ３から吐出された圧油により駆動される油圧モータ４と、この油圧モータ４の回転を減速して上記ウインチドラム２に伝達する減速機５と、この減速機５の動力伝達を遮断又は接続状態に切り換えるための湿式クラッチ６とを備えている。
【００１７】
上記油圧ポンプ３から吐出された圧油は、方向切換弁１１を介して油圧モータ４に供給される。方向切換弁１１は、油圧モータ４を巻上方向に回転させるための巻上位置であるイ位置と、油圧ポンプ３からの圧油を戻し油路１２を介してタンク１３に戻す中立位置であるロ位置と、油圧モータ４を巻下方向に回転させるための巻下位置であるハ位置とに切換可能なものであり、この方向切換弁１１の両端の圧力室は、それぞれパイロット油路１４，１５を介してリモコンバルブ１６に接続されている。リモコンバルブ１６には操作レバー１７が連結されており、この操作レバー１７の操作によりリモコンバルブ１６を介して方向切換弁１１の位置切換が行われるようになっている。
【００１８】
上記減速機５は、図２に拡大詳示するように、油圧モータ４の回転軸４ａに沿って並列に配置された２つの遊星歯車機構２１，２６、つまり油圧モータ４寄りの第１の遊星歯車機構２１と湿式クラッチ６寄りの第２の遊星歯車機構２６とからなる。第１の遊星歯車機構２１は、油圧モータ４の回転軸４ａ上に相対回転自在に設けられたサンギヤ２２と、ウインチドラム２に固定されたリングギヤ２３と、このリングギヤ２３及びサンギヤ２２に共に噛合しかつキャリア２４を介してギヤケースなどに固定された複数（例えば３つ）のプラネタリギヤ２５，２５，…とを有している。また、第２の遊星歯車機構２６は、油圧モータ４の回転軸４ａと回転一体に設けられたサンギヤ２７と、このサンギヤ２７と噛合しかつキャリア２８を介して上記第１の遊星歯車機構２１のサンギヤ２２と一体に公転するように設けられた複数のプラネタリギヤ２９，２９，…と、この各プラネタリギヤ２９と噛合するリングギヤ３０とを有している。このリングギヤ３０は、油圧モータ４の回転軸４ａと同一線上に延びる後述のインペラシャフト５５の外周に相対回転自在に設けられた連結シャフト３１の一端に回転一体に連結されており、この連結シャフト３１の他端は、湿式クラッチ６のケース３３の側壁部３３ａを貫通してケース３３内にまで挿入されている。
【００１９】
上記湿式クラッチ６は、中心部がそれぞれ連結シャフト３１に回転一体にかつ軸方向に摺動可能にスプライン結合された複数枚のインナディスク３４（図では１枚のみ示す）と、このインナディスク３４の周縁部と軸方向に沿って交互に配置されかつケース３３に軸方向に移動可能に支持された複数枚のアウタディスク３５（図では１枚のみ示す）と、このアウタディスク３５及びインナディスク３４をケース３３の側壁部３３ａとの間に押圧するピストン３６とを有している。そして、ピストン３６が両ディスク３４，３５をケース３３の側壁部３３ａとの間に押圧する押圧方向に移動したときには、上記減速機５の第２の遊星歯車機構２６のリングギヤ３０を連結シャフト３１を介して固定状態にすることにより、減速機５において、油圧モータ４の回転を第２の遊星歯車機構２６のサンギヤ２７、プラネタリギヤ２５、第１の遊星歯車機構２１のサンギヤ２２、プラネタリギヤ２５及びリングギヤ２３を順次介してウインチドラム２に伝達する動力伝達の接続状態に切り換える一方、ピストン３６が反押圧方向に移動したときには、減速機５の上記動力伝達を遮断状態に切り換えるようになっている。
【００２０】
上記湿式クラッチ６は、更に、上記ピストン３６を押圧方向に移動させるように常時付勢するバネ３７と、ピストン３６をそれぞれ押圧方向及び反押圧方向に移動させるためにピストン３６とケース３３との間に形成された第１及び第２の制御室３８，３９とを有している。第２の制御室３９には、油圧源４１の圧油が常に供給される一方、第１の制御室３８には、油圧源４１の圧油が電磁式の２位置切換弁４２を介して供給されるとともに、油圧源４３の圧油がブレーキバルブ４４及び上記２位置切換弁４２を介して供給されるようになっている。
【００２１】
上記ブレーキバルブ４４は、油圧源４３の圧油を減圧して２次圧として油路４５に供給するものであり、その２次圧は、ブレーキペダル４６の非操作時には最小でタンク４７内の圧力つまりタンク圧であり、ブレーキペダル４６の操作時にはその踏み込み量の増加に伴い増加するようになっている。
【００２２】
そして、本発明の特徴点として、上記戻し油路１２は、タンク１３に戻る途中で分岐しかつ一端が湿式クラッチ６のケース３３内に連通された分岐油路１２ａと、湿式クラッチ６のケース３３に設けた排油孔５１からケース３３内の油をタンク１３に戻す油路１２ｂとを有し、湿式クラッチ６のケース３３内を油路の一部とするように設けられている。
【００２３】
一方、上記湿式クラッチ６のピストン３６にはその中心線上に沿って延びる空洞部５２が形成されているとともに、この空洞部５２内には上記油圧モータ４により回転駆動されるインペラ５３が配置されている。また、ピストン３６の一端は、ケース３３外にまで延出されているとともに、その一端面に設けた給油孔５４には上記分岐油路１２ａの一端が接続されている。そして、上記インペラ５３の回転により、分岐油路１２ａから空洞部５２内ひいてはケース３３内に油を導入し、その油を湿式クラッチ６の発熱部であるインナディスク３４とアウタディスク３５の接触部などに供給して冷却し、その後排油孔５１から油路１２ｂを通して排出するようになっている。
【００２４】
上記インペラ５３は、油圧モータ４の回転軸４ａと同一軸線上に配置されかつ回転軸としてのインペラシャフト５５を介して一体的に回転するように連結されている。上記油圧モータ４は、可変容量形のものであり、その容量調整部４ｂは、制御手段としてのコントローラ６１により制御される。また、上記油圧源４１の圧油は、フリーフォール時操作レバー１７の操作位置に拘わらず油圧モータ４を巻下方向に回転させるために、コントローラ６１により共に制御される２つの２位置切換弁４２，６２、高圧選択弁６３及びパイロット油路１４などを介して方向切換弁１１の一方の圧力室に供給されるようになっている。
【００２５】
上記コントローラ６１には、オペレータがフリーフォールモードを選択するときのモード切換スイッチ（フリーフォールスイッチともいう）６５の信号、操作レバー１７の操作位置を検出する位置センサ６６の検出信号及び上記湿式スイッチ６の発熱部であるインナディスク３４とアウタディスク３５の接触部又はその周辺の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ６７の検出信号がそれぞれ入力されるようになっている。コントローラ６１の制御は、図３に示すフローチャートに従って行われる。
【００２６】
すなわち、図３において、ステップＳ１で各種信号を読み取った後、ステップＳ２でモード切換スイッチ６５がオンであるか否かを判定するとともに、ステップＳ３で位置センサ６６の信号に基づいて操作レバー１７が中立位置であるか否かを判定する。フリーフォール運転は、モード切換スイッチ６５がオンでかつ操作レバー１７が中立位置のときになされることから、ステップＳ２，Ｓ３によりフリーフォール運転ないしフリーフォール時か否かを判定している。また、この判定に信号が利用されるモード切換スイッチ６５及び位置センサ６６は、フリーフォール時を検出するフリーフォール時検出手段を構成している。
【００２７】
そして、上記ステップＳ２，Ｓ３の判定が共にＹＥＳのフリーフォール時には、ステップＳ４で２位置切換弁４２をイ位置に、２位置切換弁６２をロ位置にそれぞれ切り換える。続いて、ステップＳ５で温度センサ６７の信号に基づいて現時点の湿式クラッチ６の発熱部の温度を判定し、この温度に応じて、油圧モータ４の容量を変更するように油圧モータ４の容量調整部４ｂを制御する。すなわち、油圧モータ４の最小容量と最大容量との間では、温度の増加に比例して油圧モータ４の容量を増加させる。しかる後、リターンする。
【００２８】
一方、上記ステップＳ２，Ｓ３のいずれかの判定がＮＯのとき、例えば通常の巻上・巻下時には、ステップＳ６で２位置切換弁４２をロ位置に、２位置切換弁６２をイ位置にそれぞれ切り換えるとともに、ステップＳ７で油圧モータ４の容量を負荷圧に応じて制御する容量制御を行い、リターンする。
【００２９】
次に、上記巻上ウインチの動作を説明するに、通常の巻上・巻下時には、コントローラ６１の制御によって、２位置切換弁４２はロ位置に、２位置切換弁６２はイ位置にそれぞれ切り換えられる（図３のＳ６参照）。また、ブレーキペダル４６は操作されない。
【００３０】
この状態では、湿式クラッチ６の２つの制御室３８，３９に、油圧源４１の圧油が共に供給されるため、湿式クラッチ６のピストン３６は、バネ３７の付勢力によってインナディスク３４及びアウタディスク３５をケース３３の側壁部３３ａとの間に押圧する押圧方向に移動して、減速機５の第２の遊星歯車機構２６のリングギヤ３０を固定状態にし、減速機５の動力伝達を接続状態にする。このときオペレータが操作レバー１７を巻上又は巻下に操作すると、その操作によりリモコンバルブ１６を介して方向切換弁１１が中立のロ位置から巻上のイ位置又は巻下のハ位置に切り換わり、油圧モータ４が油圧ポンプ３から吐出された圧油により駆動される。この油圧モータ４の回転は、減速機５を介してウインチドラム２に伝達されることにより、ウインチドラム２が回転してワイヤ１の巻上又は巻下が行われる。
【００３１】
一方、オペレータが操作レバー１７を中立位置に戻しかつモード切換スイッチ６５をオンにしてフリーフォール運転を行うフリーフォール時には、コントローラ６１の制御によって、２位置切換弁４２はイ位置に、２位置切換弁６２はロ位置にそれぞれ切り換えられる（図３のＳ４参照）。
【００３２】
この状態では、湿式クラッチ６の２つの制御室３８，３９のうち、第２の制御室３９に油圧源４１の圧油が供給される。第１の制御室３８は、２位置切換弁４２及び油路４５などを介してブレーキバルブ４４に連通する。このとき、ブレーキペダル４６が操作されていないと上記制御室３８内はタンク圧になるため、湿式クラッチ６のピストン３６は反押圧方向に移動して、減速機５の第２の遊星歯車機構２６のリングギヤ３０を回転フリー状態にし、減速機５の動力伝達を遮断状態にする。これにより、ウインチドラム２がフリー回転し、フリーフォール運転が実現される。
【００３３】
一方、オペレータがブレーキペダル４６を操作するとブレーキバルブ４４の２次圧が油路４５及び２位置切換弁４２などを介して湿式クラッチ６の第１の制御室３８に導かれるため、湿式クラッチ６のピストン３６が押圧方向に移動して、インナディスク３４とアウタディスク３５とが接触し合うことになり、ウインチドラム２の回転に対し制動力が作用する。その際、インナディスク３４とアウタディスク３５の接触により発熱が生じる。
【００３４】
また、フリーフォール時には、油圧源４１の圧油が２位置切換弁４２，６２、高圧選択弁６３及びパイロット油路１４などを介して方向切換弁１１の一方の圧力室に供給され、方向切換弁１１が巻下のハ位置に切り換えられる。これにより、油圧モータ４が油圧ポンプ３から吐出された圧油により駆動されるため、この油圧モータ４の回転軸４ａとインペラシャフト５５を介して連結されかつ湿式クラッチ６のケース３３内に配置したインペラ５３が油圧モータ４の回転軸４ａと一体に回転する。このインペラ５３の回転に伴い吸い込み力が作用することから、油圧モータ４からタンク１３に戻される油が戻し油路１２の分岐油路１２ａを通して湿式クラッチ６のケース３３内に導入され、湿式クラッチ６の発熱部であるインナディスク３４とアウタディスク３５の接触部などに冷却油として供給される。ケース３３内に導入した油は、両ディスク３４，３５の接触部を通過した後、油路１２ｂを通してタンク１３に戻される。
【００３５】
このように、フリーフォール時には、オペレータがブレーキペダル４６を操作すると湿式クラッチ６のインナディスク３４とアウタディスク３５の接触により発熱が生じるが、湿式クラッチ６のケース３３内に配置したインペラ５３が油圧モータ４と一体に回転し、油圧モータ４からタンク１３に戻される油が戻し油路１２を通して湿式クラッチ６のケース３３内に導入されて上記両ディスク３４，３５の接触部などの発熱部に供給されるため、発熱部の冷却を行うことができる。しかも、上記油圧モータ４は、本来ウインチドラム２を駆動するためのものであり、冷却専用のものではないので、その分コストを低減することができる。
【００３６】
特に、上記実施形態の場合、フリーフォール時の油圧モータ４の容量は、コントローラ６１の制御によって、上記両ディスク３４，３５の接触部又はその周辺の温度に応じて変更される（図３のＳ５参照）ため、油圧モータ４から戻し油路１２を通して湿式クラッチ６のケース３３内ないし発熱部に導入される油量も発熱部の温度に応じて調整されることになり、発熱部の冷却を効率良く行うことができる。
【００３７】
また、フリーフォール時以外に、通常の巻上・巻下時にも上記インペラ５３は油圧モータ４の回転に伴い回転し、油圧モータ４からタンク１３に戻される油が戻し油路１２を通して湿式クラッチ６のケース３３内に導入されて発熱部に供給されるため、発熱部の冷却を十分に行うことができる。
【００３８】
さらに、上記減速機５が油圧モータ４の回転軸４ａに沿って並列に配置された２つの遊星歯車機構２１，２６により構成され、この油圧モータ４の回転軸４ａと同一線上にインペラシャフト５５が設けられているため、減速機５の動力伝達及びインペラ５３への動力伝達が油圧モータ４の回転軸４ａの軸線上に集約して行われることになり、その分装置のコンパクト化を図ることができる。
【００３９】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，その他種々の形態を包含するものである。例えば上記実施形態では、油圧モータ４の回転を減速してウインチドラム２に伝達する減速機５として、２つの遊星歯車機構２１，２６により構成してなるものを用いた場合について述べたが、本発明は、この場合に限らず、１つ又は３つの遊星歯車機構からなる減速機、あるいはギヤ又はベルトを用いてなるその他種々の形式の減速機を用いた場合にも同様に適用することができる。
【００４０】
また、上記実施形態では、湿式クラッチ６のケース３３内にインペラ５３を配置するに当たり、ピストン３６の中心線上に空洞部５２を形成し、この空洞部５２内にインペラ５３を配置するように構成したが，本発明は、ケース３３内に空隙がある場合、その空隙にインペラ５を配置するように構成しても良い。
【符号の説明】
【００４１】
２ ウインチドラム
３ 油圧ポンプ
４ 油圧モータ
４ａ 回転軸
４ｂ 容量調整部
５ 減速機
６ 湿式クラッチ
１２ 戻し油路
１２ａ 分岐油路
１２ｂ 油路
１３ タンク
２１，２６ 遊星歯車機構
３３ ケース
３４ インナディスク（発熱部）
３５ アウタディスク（発熱部）
３６ ピストン
５２ 空洞部
５３ インペラ
５５ インペラシャフト（回転軸）
６１ コントローラ（制御手段）
６５ モード切換スイッチ（フリーフォール時検出手段）
６６ 位置センサ（フリーフォール時検出手段）
６７ 温度センサ（温度検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される油圧モータと、この油圧モータの回転を減速してウインチドラムに伝達する減速機と、この減速機の動力伝達を遮断又は接続状態に切り換えるための湿式クラッチとを備えた巻上ウインチにおいて、
上記油圧ポンプ又は油圧モータから油をタンクに戻す戻し油路は、上記湿式クラッチのケース内を油路の一部とするように設けられており、上記湿式クラッチのケース内には上記油圧モータによって回転駆動されるインペラが配置され、このインペラの回転によりケース内に導入した油で湿式クラッチの発熱部を冷却するように構成されていることを特徴とする巻上ウインチの冷却装置。
【請求項２】
上記減速機は、油圧モータの回転軸に沿って並列に配置された２つの遊星歯車機構からなり、上記インペラの回転軸は、油圧モータの回転軸と同一線上に設けられている請求項１記載の巻上ウインチの冷却装置。
【請求項３】
上記油圧モータは可変容量形のものであり、フリーフォール時を検出するフリーフォール時検出手段と、上記湿式クラッチの発熱部の温度を検出する温度検出手段と、上記両検出手段からの信号を受け、フリーフォール時に湿式クラッチの発熱部の温度に応じて上記油圧モータの容量を変更する制御手段とを設けた請求項１又は２記載の巻上ウインチの冷却装置。
【請求項１】
油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される油圧モータと、この油圧モータの回転を減速してウインチドラムに伝達する減速機と、この減速機の動力伝達を遮断又は接続状態に切り換えるための湿式クラッチとを備えた巻上ウインチにおいて、
上記油圧ポンプ又は油圧モータから油をタンクに戻す戻し油路は、上記湿式クラッチのケース内を油路の一部とするように設けられており、上記湿式クラッチのケース内には上記油圧モータによって回転駆動されるインペラが配置され、このインペラの回転によりケース内に導入した油で湿式クラッチの発熱部を冷却するように構成されていることを特徴とする巻上ウインチの冷却装置。
【請求項２】
上記減速機は、油圧モータの回転軸に沿って並列に配置された２つの遊星歯車機構からなり、上記インペラの回転軸は、油圧モータの回転軸と同一線上に設けられている請求項１記載の巻上ウインチの冷却装置。
【請求項３】
上記油圧モータは可変容量形のものであり、フリーフォール時を検出するフリーフォール時検出手段と、上記湿式クラッチの発熱部の温度を検出する温度検出手段と、上記両検出手段からの信号を受け、フリーフォール時に湿式クラッチの発熱部の温度に応じて上記油圧モータの容量を変更する制御手段とを設けた請求項１又は２記載の巻上ウインチの冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１２１４１（Ｐ２０１２−１２１４１Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４８５０８（Ｐ２０１０−１４８５０８）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（３０４０２０３６２）コベルコクレーン株式会社 (296)
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（３０４０２０３６２）コベルコクレーン株式会社 (296)
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