JPH0748091A - ウインチ駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウインチの単独動作時の作業性を低下させる
ことなく複合動作時におけるウインチ駆動用油圧モータ
の吐出容量を適切に制御できるウインチ駆動回路を提供
する。 【構成】 ウインチ駆動用の油圧モータ３の負荷圧力が
所定値を越えて増加したときに切換弁１５をＡ位置から
Ｂ位置へ切換えて油圧モータ３の吐出容量を増加させる
とともに、油圧ポンプ１から制御弁３０を介してブーム
俯仰用の油圧モータ３２に導かれた圧油の戻り油を制御
弁４からウインチ駆動用の油圧モータ３へ導く回路にお
いて、油圧ポンプ１の吐出圧がリリーフ弁２０による最
大許容圧力に一定範囲まで接近したことを圧力スイッチ
４０で検出し、これに応答してリレー４３のコイルＲ２
を励磁させて接点４３ｂを開け、切換弁１２をＡ位置に
切換えて切換弁１５をＢ位置に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可変容量形油圧モータ
によりウインチを駆動する回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】可変容量形油圧モータを有するウインチ
駆動回路としては、例えば特開平３−５７０３３号公
報、特開平５−１７９６１号公報、実開平３−１０２５
９１号公報、特開昭６０−１９１９９３号公報に記載さ
れたものが知られている。

【０００３】図３はこの種のウインチ駆動回路の一例を
示すものである。図において１はウインチ駆動用油圧源
としての可変容量形油圧ポンプ、２は各種の制御弁等を
駆動するための油圧ポンプであり、これら油圧ポンプ
１，２は不図示の原動機（例えばディーゼルエンジン）
により駆動される。３はウインチ駆動用の可変容量形の
油圧モータ、４は油圧ポンプ１から油圧モータ３への圧
油の流れを制御する制御弁、５は制御弁４を切換え制御
するパイロット弁である。パイロット弁５の操作レバー
５ａを図示の直立位置から図中矢印方向いずれかの側へ
傾けると、傾けた側のバルブ５ｂまたは５ｃから操作レ
バー５ａの操作量に応じた圧力がパイロット管路６ａま
たは６ｂに出力される。これにより制御弁４がＡ位置側
またはＢ位置側へ切換えられて油圧ポンプ１からの圧油
が油圧モータ３に導かれ、その回転が減速機７を介して
ウインチのドラム８に伝達される。パイロット弁５の操
作レバー５ａが直立位置のときは制御弁４が中立位置に
保持され、油圧ポンプ１からの圧油の全量がタンク９へ
戻される。なお、制御弁４がＡ位置側に切換えられると
ドラム８が吊り荷の巻上げ方向に回転する。

【０００４】操作レバー５ａが操作されてパイロット管
路６ａ，６ｂに圧力が立上がると、その圧力が高圧選択
弁１０を介して切換弁１１のパイロットポートに作用
し、切換弁１１がＡ位置からＢ位置へと切換わって油圧
ポンプ２の吐出圧ＰＳが切換弁１２に導かれる。このと
き、スイッチ１３がオンされて切換弁１２がＢ位置に切
換えられていると、圧力ＰＳが減圧弁１４により所定量
減圧された上で切換弁１５のＡ位置側のパイロットポー
トに作用する。切換弁１５のＡ位置側のパイロットポー
トには管路１６を介して油圧モータ１の巻上げ時におけ
る出口圧力も作用する。一方、切換弁１５のＢ位置側の
パイロットポートには高圧選択弁１７を介して油圧ポン
プ２の吐出圧ＰＳまたは油圧モータ３の入口圧力のいず
れか高い方が作用する。

【０００５】油圧モータ３の入口圧力と出口圧力との差
が所定値よりも小さい範囲では切換弁１５がＡ位置に固
定されるように切換弁１５のパイロットポートの受圧面
積が調整されている。切換弁１５がＡ位置のときは高圧
選択弁１７の出力圧がポンプレギュレータ１８の油室１
８ａに導かれ、反対側の油室１８ｂの圧力が管路１９を
介してタンク９へ開放される。これによりウインチの負
荷が小さいときには油圧モータ３の吐出容量が最小値に
設定され、ドラム８が高速で回転駆動されて作業効率が
高まる。一方、ウインチの負荷が増加して巻上げ時の油
圧モータ３の入口圧力と出口圧力との差が拡大すると切
換弁１５がＡ位置からＢ位置側へ切換わる。これによ
り、油圧モータ３の入口圧力がレギュレータシリンダ１
８の油室１８ｂ側へ導かれて油圧モータ３の吐出容量が
増加し、入口圧力がリリーフ弁２０による最大許容圧力
の範囲内に維持されつつ負荷に見合った巻上げトルクが
確保される。なお、油圧モータ３の入口圧力と出口圧力
との差が油圧モータ３のいわゆる負荷圧力であり、図示
の回路では出口圧力がタンク圧となるので負荷圧力は入
口圧力に略一致する。

【０００６】図４，５は図３の回路での油圧モータ３の
負荷圧力と吐出容量または出力トルクとの関係示すもの
である。これらの図から明らかなように、負荷圧力がＰ
１に達するまでは吐出容量が最小値ｑ_minに維持され、
出力トルクは負荷圧力の増加に比例して上昇する。負荷
圧力がＰ１を越えてＰ２に達する間は負荷圧力の増加に
比例して吐出容量が増加し、負荷圧力と吐出容量の増加
とが相まって出力トルクが急激に増加する。そして、負
荷圧力Ｐ２で最大吐出容量ｑ_maxとなり、以降はリリー
フ圧力まで負荷圧力のみに比例して出力トルクが緩やか
に増加する。なお、図３の回路でスイッチ１３をオフし
たときは、切換弁１１から切換弁１５へ向うパイロット
圧が切換弁１２で阻止されて切換弁１５がＢ位置で固定
され、油圧モータ３の吐出容量がウインチの負荷に関係
なく最大値に固定される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のウインチ駆動回
路は、単独の油圧ポンプ１で単独の油圧モータ３を駆動
するいわゆる１ポンプ−１モータ式の回路を前提として
構成されているので、複数の油圧モータを共通の油圧源
に直列に接続したいわゆるシリーズ回路を構成する場
合、そのまま採用するには不都合がある。その一例を、
上述した図３の回路を基本として構成した図６のシリー
ズ回路により説明する。

【０００８】図６の回路では、油圧ポンプ１と制御弁４
との間に制御弁３０が介在され、制御弁３０が中立位置
のときは油圧ポンプ１の吐出圧がそのまま制御弁４へと
導かれる。制御弁３０がパイロット弁３１の操作に応じ
てＡ位置またはＢ位置側へ切換えられると、油圧ポンプ
１の吐出油が油圧モータ３２へ供給され、減速機３３を
介してブーム俯仰用のドラム３４が回転駆動される。そ
して、油圧モータ３２からの戻り油が制御弁３０を介し
て制御弁４側へと導かれる。この油圧モータ３２の駆動
時には、制御弁４に導かれる圧力が油圧ポンプ１の吐出
圧よりも油圧モータ３２側の消費圧力分だけ低くなる。
したがって、例えばリリーフ弁２０の設定圧力が３０Ｍ
Ｐａ、油圧モータ３２での消費圧力が１５ＭＰａであれ
ば、油圧モータ３の入口圧力は最大でも１５ＭＰａまで
しか上昇できない。この場合、切換弁１５がＡ位置から
Ｂ位置へ切換え動作を開始するときの油圧モータ３の負
荷圧力の設定値（図４の圧力Ｐ１）が１５ＭＰａよりも
大きいと、油圧モータ３，３２の複合動作時に油圧モー
タ３は常に最小吐出容量で駆動される。このため、ウイ
ンチの負荷の増加に対する油圧モータ３の負荷圧力の上
昇率が大きく、リリーフ弁２０が作動して油圧モータ
３，３２が停止するおそれが大きい。

【０００９】ここで、複合動作時の油圧モータ３の負荷
圧力を下げるには、図４の圧力Ｐ１の設定を低圧側に変
更して油圧モータ３の吐出容量が増加するタイミングを
早めればよい。しかし、この場合には、油圧モータ３側
を単独で動作させるときでもウインチの負荷の上昇に対
する吐出容量の増加のタイミングが早くなってドラム８
の回転速度が相対的に低下し、作業性が低下する。図６
の回路で複合動作するときだけスイッチ１３をオフする
ことも考えられるが、複合動作と単独動作でスイッチ１
３をいちいち切換える操作は極めて煩わしい。

【００１０】本発明の目的は、ウインチ駆動用の油圧モ
ータを他の油圧アクチュエータとシリーズ接続した場合
でも、ウインチ側の単独動作時の作業性を低下させるこ
となく複合動作時におけるウインチ駆動用油圧モータの
吐出容量を適切に制御できるウインチ駆動回路を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１に対
応付けて説明すると、本発明は、油圧源１からの圧油で
駆動される可変容量形のウインチ駆動用油圧モータ３
と、このウインチ駆動用油圧モータ３の負荷圧力が所定
の設定値を越えるときその吐出容量を増加させる吐出容
量制御手段１５と、油圧源１からの圧油で駆動される油
圧アクチュエータ３２とを備え、油圧源１からの圧油が
油圧アクチュエータ３２を経由してウインチ駆動用油圧
モータ３側へ導かれるウインチ駆動回路に適用される。
そして、油圧アクチュエータ３２での消費圧力とウイン
チ駆動用油圧モータ３の負荷圧力との合計圧力が回路の
最大許容圧力に対して一定範囲まで接近したときに、ウ
インチ駆動用油圧モータ３の負荷圧力が吐出容量制御手
段１５の設定値以下であってもウインチ駆動用油圧モー
タ３の吐出容量を増加させる容量切換点変更手段１２，
４０〜４３を設けることにより、上述した目的を達成す
る。請求項２の回路では、油圧アクチュエータ３２での
消費圧力とウインチ駆動用油圧モータ３の負荷圧力との
合計圧力の上昇に伴って容量切換点変更手段１２，４０
〜４３がウインチ駆動用油圧モータ３の吐出容量の増加
を開始するときの前記合計圧力の値を、当該合計圧力の
低下に伴って容量切換点変更手段１２，４０〜４３が吐
出容量の増加を中止するときの前記合計圧力の値よりも
大きく設定した。

【００１２】

【作用】ウインチ駆動用油圧モータ３と他の油圧アクチ
ュエータ３２との複合動作時には、吐出容量制御手段１
５の設定値に関係なく、油圧アクチュエータ３２での消
費圧力とウインチ駆動用油圧モータ３の負荷圧力との合
計圧力が回路の最大許容圧力に達する以前にウインチ駆
動用油圧モータ３の吐出容量が増加する。ウインチ駆動
用油圧モータ３を単独で動作させるときは、吐出容量制
御手段１５によりウインチ単独の作業に適した線図にし
たがってウインチ駆動用油圧モータ３の吐出容量を変化
させることができる。

【００１３】請求項２の回路では、容量切換点変更手段
１２，４０〜４３によるウインチ駆動用油圧モータ３の
吐出容量の増加に応答してその負荷圧力が低下しても、
直ちには吐出容量が低下せず、吐出容量が切換わる頻度
が減少する。

【００１４】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【００１５】

【実施例】以下、図１および図２を参照して本発明の一
実施例を説明する。なお、上述した図３，図６の回路と
の共通部分には同一符号を付し、説明を省略する。図１
に示すように、本実施例では図６に示す回路に対して、
油圧ポンプ１の吐出圧に応じてオン・オフする上限側圧
力スイッチ４０および下限側圧力スイッチ４１が追加さ
れている。上限側圧力スイッチ４０は、図２（ａ）に示
すように油圧ポンプ１の吐出圧がリリーフ弁２０（図１
参照）の設定圧よりも幾らか低い設定圧Ｐｓ２に達する
まではオフ信号を出力し、設定圧Ｐｓ２を越えるとオン
信号を出力する。また、下限側圧力スイッチ４１は、図
２（ｂ）に示すように油圧ポンプ１の吐出圧が上限側圧
力スイッチ４０の設定圧Ｐｓ２よりも低い設定圧Ｐｓ１
に達するまではオン信号を出力し、設定圧Ｐｓ１を越え
るとオフ信号を出力する。なお、設定圧Ｐｓ２は図４の
圧力Ｐ２よりも高く設定される。

【００１６】図１に示すように、上限側圧力スイッチ４
０の出力信号はラッチリレー４２のセット側端子４２ａ
へ入力され、下限側圧力スイッチ４１の出力信号はラッ
チリレー４２のリセット側端子４２ｂへ入力される。セ
ット側端子４２ａにオン信号が入力されると内部接点４
２ｓが閉成して信号Ｓ２が出力され、リセット側端子４
２ｂにオン信号が入力されると内部接点４２ｓが開いて
信号Ｓ２の出力が阻止される。セット側端子４２ａ、リ
セット側端子４２ｂのいずれにもオン信号が入力されな
いときは内部接点４２ｓが従前の状態に保持される。こ
のため、油圧ポンプ１の吐出圧が上限側圧力スイッチ４
０の設定圧Ｐｓ２を越えてリリーフ弁２０の設定圧付近
まで上昇し、この後、下限側圧力スイッチ４１の設定圧
Ｐｓ１以下まで低下するサイクルを考えた場合、図２
（ｃ）に矢印で示すように区間１〜２では信号Ｓ２が出
力されず、区間２〜６では信号Ｓ２が連続して出力され
ることになる。

【００１７】ラッチリレー４２からの出力信号Ｓ２はリ
レー４３のリレーコイルＲ２に入力される。リレー４３
は、リレーコイルＲ１の励磁により閉成するリレー接点
４３ａと、リレーコイルＲ２の励磁解除により閉成する
リレー接点４３ｂとを電源Ｅと切換弁１２のソレノイド
との間に直列に接続したもので、リレーコイルＲ１は上
述したスイッチ１３と接続されている。

【００１８】以上の回路においてスイッチ１３をオンし
た場合には、リレー４３のリレーコイルＲ１の励磁によ
りリレー接点４３ａが閉成し、ラッチリレー４２から信
号Ｓ２が出力されない限りリレーコイルＲ２が非励磁状
態に保持されてリレー接点４３ｂも閉成する。この状態
では、切換弁１２のソレノイドが励磁されて切換弁１２
がＢ位置へ切換わり、油圧ポンプ２から切換弁１１，１
２および減圧弁１４を経て切換弁１５のＡ位置側のパイ
ロットポートに所定のパイロット圧が導かれる。このと
き、油圧モータ３の吐出容量は、上述した図４の線図に
したがって変化しようとする。

【００１９】ここで、操作レバー３１の操作によりブー
ム俯仰用の油圧モータ３２が駆動されると、油圧モータ
３へ導かれる圧力は油圧モータ３２での消費圧力分だけ
油圧ポンプ１の吐出圧よりも低くなる。換言すれば、油
圧モータ３，３２を複合動作させた時の油圧ポンプ１の
吐出圧は油圧モータ３２での消費圧力と油圧モータ３の
負荷圧力との合計圧力に等しい。この合計圧力が上昇し
て上限側圧力スイッチ４０の設定圧Ｐｓ２に達すると、
上限側圧力スイッチ４０からオン信号が出力されてラッ
チリレー４２からリレー４３へ信号Ｓ２が出力され、リ
レーコイルＲ２が励磁される。これにより切換弁１２の
ソレノイドの電源が遮断され、切換弁１２がＡ位置に固
定される。すると、切換弁１１から切換弁１５へ向うパ
イロット圧が切換弁１２で阻止されて切換弁１５がＢ位
置に固定され、レギュレータ１８の油室１８ａの圧力が
タンク９に開放される。このため、油圧モータ３の吐出
容量は、その負荷圧力が図４の設定圧Ｐ１，Ｐ２以下で
あっても最大値に固定される。

【００２０】上限側圧力スイッチ４０が一旦オンする
と、図２（ｃ）に示すように油圧ポンプ１の吐出圧が下
限側圧力スイッチ４１の設定圧Ｐｓ１よりも低下しない
限り、ラッチリレー４２から信号Ｓ２が出力され続け、
油圧モータ３の吐出容量は最大値に固定されたままとな
る。そして油圧ポンプ１の吐出圧が設定圧Ｐｓ１より低
下したときに、ラッチリレー４２からリレー４３への信
号Ｓ２の出力がなくなってリレー接点４３ｂが閉成し、
これにより切換弁１２がＢ位置に切換わって油圧モータ
３の吐出容量が図４の線図の通り制御される。

【００２１】なお、スイッチ１３をオフしたときはリレ
ー接点４３ａが開くため、切換弁１２がＡ位置に固定さ
れて圧力スイッチ４０，４１のオン・オフに関係なく油
圧モータ３の吐出容量が最大値に固定される。

【００２２】以上から明らかなように、本実施例ではス
イッチ１３をオンして油圧モータ３の吐出容量をウイン
チの負荷に応じて制御するときに、油圧モータ３２が駆
動されてその消費圧力により油圧モータ３の負荷圧力が
切換弁１５による吐出容量の切換点として設定した圧力
Ｐ１より低く制限された場合でも、油圧ポンプ１の吐出
圧が上限側圧力スイッチ４０の設定圧Ｐｓ２に達すると
油圧モータ３の吐出容量が最大値に切換えられる。この
ため、ウインチの負荷に応じた油圧モータ３の出力トル
クを確保しつつ、油圧ポンプ１の吐出圧をリリーフ弁２
０の設定圧以下に維持して油圧モータ３，３２の停止を
防止できる。油圧モータ３２が駆動されないときは、油
圧ポンプ１の吐出圧が上限圧力スイッチ４０の設定圧Ｐ
ｓ２に達するよりも先に油圧モータ３の負荷圧力が図４
の設定値Ｐｓ１，Ｐｓ２に達するので、ウインチの単独
動作時を基準に設定した図４の線図の通りに油圧モータ
３の吐出容量が変化する。したがって、ウインチの単独
動作時の作業性は何等劣化しない。

【００２３】本実施例では、特に一対の圧力スイッチ４
０，４１を設けて油圧モータ３の吐出容量が増加を開始
するときの設定圧Ｐｓ２を、吐出容量の増加を中止する
ときの設定圧Ｐｓ１よりも大きくしたので、吐出容量の
増加により油圧モータ３の負荷圧力が低下しても直ちに
切換弁１２が元のＢ位置側へ復帰しないので、複合動作
時の油圧モータ３の吐出容量の切換え頻度が減少してウ
インチドラム８の回転速度の変化が滑らかになる。仮に
設定圧Ｐｓ１，Ｐｓ２が等しければ、吐出容量の増加に
よる負荷圧力の低下で直ちに吐出容量が減少し、ドラム
８の回転速度が頻繁に増減する。

【００２４】本実施例の回路は、図６の回路に圧力スイ
ッチ４０，４１を接続し、かつこれらの検出信号を処理
するリレー４２，４３を追加しただけなので、油圧機器
を変更することなく既設の回路に簡単に接続することが
できる。

【００２５】以上の実施例と請求項との対応において、
油圧ポンプ１が油圧源を、油圧モータ３がウインチ駆動
用油圧モータを、切換弁１５が吐出容量制御手段を、油
圧モータ３２が油圧アクチュエータを、切換弁１２、圧
力スイッチ４０，４１、ラッチリレー４２およびリレー
４３が容量切換点変更手段を構成し、リリーフ弁２０の
設定圧が回路の最大許容圧力に相当する。なお、実施例
において図４の設定圧Ｐ１と設定圧Ｐ２を等しくしても
よい。また、油圧源は複数の油圧ポンプで構成してもよ
い。減圧弁１４を可変形に変更し、圧力スイッチ４０が
オンしたときに減圧弁１４の減圧度を増加させた場合で
も、切換弁１５がＢ位置側に固定されて実施例と同様の
効果が得られる。実施例ではラッチリレー４２とリレー
４３との組合わせで切換弁１２を切換え制御したが、油
圧ポンプ１の吐出圧を検出する圧力センサと、その検出
結果に応じて切換弁１２を制御するソフトウエアを備え
たマイクロコンピュータとを設けて同様に切換え制御を
してもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ウインチ駆動用油圧モータと他の油圧アクチュエータと
の複合動作時には、吐出容量制御手段の設定値に関係な
く油圧アクチュエータの消費圧力とウインチ駆動用油圧
モータの負荷圧力との合計圧力が回路の最大許容圧力に
達する前にウインチ駆動用油圧モータの吐出容量が増加
するので、ウインチ駆動用油圧モータを単独で動作させ
るときの作業性を低下させることなく、複合動作時にウ
インチ駆動用油圧モータの吐出容量を適切に制御でき
る。請求項２の回路によれば、複合動作時にウインチ駆
動用油圧モータの吐出容量が切換わる頻度が減少し、吐
出容量の増減に伴うウインチの回転速度の変化が滑らか
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路図。

【図２】図１の油圧ポンプ１の吐出圧と圧力スイッチ４
０，４１の出力信号との関係を示す図。

【図３】ウインチ駆動用油圧モータ３の吐出容量をウイ
ンチの負荷に応じて変更する回路の一例を示す図。

【図４】図３の回路でのウインチ駆動用油圧モータ３の
負荷圧力とその吐出容量との関係を示す図。

【図５】図３の回路でのウインチ駆動用油圧モータ３の
負荷圧力とその出力トルクとの関係を示す図。

【図６】図３の油圧ポンプ１とウインチ駆動用油圧モー
タ３との間に他の油圧モータ３２を直列接続してシリー
ズ回路を構成した例を示す図。

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ ３ ウインチ駆動用の油圧モータ １２ 切換弁 １５ 切換弁 ２０ 回路の最大許容圧力を設定するリリーフ弁 ３２ ブーム俯仰用の油圧モータ ４０ 上限側圧力スイッチ ４１ 下限側圧力スイッチ ４２ ラッチリレー ４３ リレー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧源からの圧油で駆動される可変容量
   形のウインチ駆動用油圧モータと、該ウインチ駆動用油
   圧モータの負荷圧力が所定の設定値を越えるときその吐
   出容量を増加させる吐出容量制御手段と、前記油圧源か
   らの圧油で駆動される油圧アクチュエータとを備え、前
   記油圧源からの圧油が前記油圧アクチュエータを経由し
   て前記ウインチ駆動用油圧モータ側へ導かれるウインチ
   駆動回路において、 前記油圧アクチュエータでの消費圧力と前記ウインチ駆
   動用油圧モータの負荷圧力との合計圧力が回路の最大許
   容圧力に対して一定範囲まで接近したときに、前記ウイ
   ンチ駆動用油圧モータの負荷圧力が前記吐出容量制御手
   段の前記設定値以下であっても当該ウインチ駆動用油圧
   モータの吐出容量を増加させる容量切換点変更手段を設
   けたことを特徴とするウインチ駆動回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載のウインチ駆動回路におい
   て、 前記合計圧力の上昇に伴って前記容量切換点変更手段が
   前記ウインチ駆動用油圧モータの吐出容量の増加を開始
   するときの前記合計圧力の設定値が、当該合計圧力の低
   下に伴って前記容量切換点変更手段が前記吐出容量の増
   加を中止するときの前記合計圧力の設定値よりも大きく
   定められていることを特徴とするウインチ駆動回路。