专利名称：负压制动设备、建筑机械以及负压制动方法
技术领域：
本发明涉及负压制动设备、建筑机械以及负压制动方法，所述负压制动设备用于利用液压释放制动器并且通过中断液压使制动器工作。
背景技术：
在相关技术(例如，日本公开专利申请No.H9-216793)中已知配备有这种类型的负压制动设备的起重机。根据该公开文献，在制动器活塞两侧设置油腔，并且在将压力油供给其中一个油腔时解除负压制动，而在根据制动踏板的操作将压力油供给另一个油腔时令液压制动器工作。当切断向用于解除制动使用的油腔供给油时，负压制动由于弹簧的推进力而起作用。
利用上述公开文献中的设备，由于将油腔设置在制动器活塞两侧，并且要控制流向每个油腔的油，因此，制动设备的结构复杂。另外，当在制动操作过程中，由于某些任何原因(异常情况)而切断用于制动操作使用的压力油的供给时，制动器会进入非工作状态(自由状态)。
发明内容
根据本发明的负压制动设备包括一液压源；一负压制动机构，该机构能够响应压力油的供给而解除制动，并且通过中断来自液压源的压力油而导致制动；一控制阀，其用于控制由液压源向负压制动机构供给的压力油的压力；以及一操纵控制阀的制动操作装置。
另外，根据本发明的负压制动设备包括一液压源；一负压制动机构，该机构能够响应由液压源供给的压力油的供给来解除制动，并且根据供给的压力油的压力的减小而增大制动力；一控制阀，其控制由液压源向负压制动机构供给的压力油的压力；以及一操纵控制阀的制动操作装置。
优选地对所述控制阀进行控制，以便沿以制动操作方向操纵制动操作装置时，减小由液压源向负压制动机构供给的压力油的压力。
优选的是，将上述的负压制动机构设置在绞盘处，并且制动操作装置为用于制动绞盘的制动踏板。
根据本发明的负压制动设备包括一液压源；一减压阀，其用于减小来自液压源的液压，以便二次压力根据推杆被压入程度的增大而变大；一负压制动机构，其通过来自减压阀的二次压力解除制动，并且响应二次压力的切断来引起制动以进行操作；一制动踏板，其被设置为能够根据压下操作拉出推杆；以及一弹簧件，其用于推进所述推杆以便在不操作制动踏板时，解除由负压制动机构执行的制动。
以此方式，通过一通用减压阀，能够以简单的方式构成更安全的负压制动机构。
所述减压阀可包括一复位弹簧，其能够使推杆返回至拉出位置并且所述弹簧件能够克服复位弹簧的推进力推进所述推杆。
优选的是，进一步提供一调节装置，其用于调节制动踏板的操作程度与二次压力之间的关系。调节装置可包括一改变机构，该机构用于在不操纵制动踏板时改变压入所述推杆的程度。
通过将所述负压制动设备安装在建筑机械上能够获得显著的优点。特别是，优选地将所述负压制动设备设置在这样的建筑机械中，即，所述建筑机械包括一绞盘卷筒；以及一用于控制绞盘卷筒的自由下落的自由下落开关，并且将所述负压制动设备用于在自由下落时能够制止绞盘卷筒的转动。
根据本发明的制动方法采用一减压阀，该减压阀被设定成能够增大根据推杆的推进所输出的二次压力，并且用于使制动设备基于二次压力而操作。根据所述方法，当制动操纵件处于不工作状态时，将从减压阀输出的二次压力作为制动释放压力输出至制动设备同时减压阀的推杆处于受压状态；在制动操纵件处于操作状态时，将在通过拉出减压阀的推杆而减小之后输出的二次压力输出至制动设备。
图1为绞盘的液压回路图，所述绞盘具有本发明的一个实施例的负压制动设备；图2为本发明的一个实施例的减压阀中主要部件的示意图；图3(a)和图3(b)为图2中减压阀的各特征曲线图；图4(a)为表示在制动踏板未工作时的动作的视图，以及图4(b)为表示压下制动踏板时动作的视图；图5为表示在连杆脱落时的操作的视图；图6为应用了本发明的起重机的侧视图；图7为另一种减压阀的示意图；图8为表示出本发明中一个实施例的负压制动设备的变型例的视图；图9为表示出在未采用图8的制动设备时制动力的特征曲线图；图10为表示出采用图8的制动设备时制动力的特征曲线图；图11为表示出采用图8的制动设备时减压阀的特征曲线图。
具体实施例方式
下面，参照本发明中负压制动设备的一个实施例的图1～图11进行说明。
图1为绞盘的液压回路图，所述绞盘具有本发明的一个实施例的负压制动设备；图6为安装有所述制动设备的起重机的侧视图。如图6所示，起重机包括一行走体101，一安装在行走体101上的能够转动的旋转上部结构102，以及一支承在旋转上部结构102上的能够升/降的悬臂103。将绞盘卷筒1安装在旋转上部结构102上，从而由于通过驱动绞盘卷筒1卷绕或开绕钢丝绳索104而升/降提升载荷(铲斗等)106。另外，在旋转上部结构102上安装有一起重卷筒107，并且通过起重卷筒107的驱动卷起和放开起重绳索108，以便升/降悬臂。
如图1所示，起重绞盘包括一绞盘卷筒1；一用于驱动绞盘卷筒1进行卷起和放开的液压马达2；一用于向液压马达2供给用于驱动的压力油的变排量液压泵3；一根据操纵杆6的操作通过导控压力操纵的方向控制阀4，其用于控制压力油从变排量液压泵3向液压马达2的流动；一内置于绞盘卷筒1中的行星齿轮减速机构5，其用于将液压马达2的驱动力传递至绞盘卷筒1；以及一用于制止绞盘卷筒1转动的湿式多盘式制动设备10。
使液压马达2的输出轴2a与行星齿轮减速机构5的太阳齿轮51相联接。行星齿轮52与太阳齿轮51啮合，并且设置在绞盘卷筒1内周面的内啮合齿轮53与行星齿轮52啮合。行星齿轮52由承载轴54支承。
制动器箱体11设置在行星齿轮减速机构5的侧部。承载轴54穿过制动器箱体11的侧壁，并且多个内制动盘12以能够沿轴向运动的方式通过花键装配在承载轴54的一端。由于通过花键装配在制动器箱体11的内周面上，多个外制动盘13以能够沿轴向运动的方式结合。外制动盘13和内制动盘12沿轴向交替地设置。制动器活塞14以能够在制动盘12和13一侧沿轴向滑动的方式设置在制动器箱体11内。沿制动器活塞14的轴向在一侧(制动盘12和13的侧面)形成一个油腔15，并且沿轴向相对侧设置弹簧16。
弹簧16始终在制动器活塞14上施加推进力，由于弹簧16的该推进力，制动器活塞14沿图中所示的方向“a”运动，并且由于该压力的作用，将制动盘12和13压在一起。由此防止内制动盘12的转动，从而使制动器工作。另一方面，当液压作用于油腔15中时，制动器活塞14抵抗弹簧16的推进力，以便沿图中所示的方向“b”运动，并且解除作用于制动盘12和13上的压力。于是允许内制动盘12转动，从而释放制动器。制动盘12和13、活塞14、油腔15以及弹簧16形成一种所谓的负压制动机构，该机构能够利用液压释放制动器并且通过中断液压执行制动操作。冷却油在制动器箱体11内流动(图中省略)，以便冷却制动盘12和13。
油腔15通过一电磁线圈控制的方向控制阀21和一减压阀22与液压泵23相连。电磁线圈控制的方向控制阀21通过自由下落开关21a的操作进行切换，从而允许或禁止压力油流向油腔15。减压阀22为一种可变式减压阀，并且减小的程度可根据制动踏板24的压下程度而改变。也就是说，减压阀22利用调节弹簧22a与由一二次压力供给管道22供给的二次压力P之间的平衡来控制液压的减小。调节弹簧22a的弹力根据推杆25的驱动程度变化，并且根据制动踏板24的压下程度驱动所述推杆，以便调节调节弹簧22a的弹力。
下面，将对减压阀22的构造作更详细的说明。图2为表示出一复位弹簧25a与推杆25的关系的示意图。如图所示，通过复位弹簧25a的弹力，将推杆25抽出至最大程度处于中立状态。当外力F抵抗减压弹簧22a的弹力进行作用时，通过外力F推进推杆25。推杆25从中立位置的压下程度(冲程S)与减压阀22的二次压力P之间的关系如图3(a)所示，其中二次压力P根据冲程S的增大而成正比地增加。
因此，能够以简单的方式构成以此方式构成的减压阀22，能够增加有效性，并且可利用率也良好。如果利用减压阀22响应制动踏板24的压下进行负压制动操作，则如图3(b)所示的那样，必须根据踏板操作程度A的增加而减小二次压力P。为了实现这一目的，在本实施例中，采用以下方式使减压阀22的推杆25与制动踏板24相连。
如图1所示，使连杆26的一端联接到制动踏板24的压下部分24a与转动轴24b之间，并且使连杆26的另一端与推杆25联接。使复位弹簧27的一端与制动踏板24的位于转动轴24b下方的下端联接，并且使复位弹簧27的另一端与设置在主体框架上的支架28联接。
复位弹簧27为拉簧，并且通过制动踏板24、连杆26以及推杆25将复位弹簧27的弹力(扩展力)作为压缩力施加至复位弹簧25a上。将在中立状态下产生的复位弹簧27的弹力设定成大于复位弹簧25a的弹力，从而如图4(a)所示那样在制动踏板24未处于工作状态并且将推杆25推进至最大程度时，压缩复位弹簧25a。结果，二次压力P变为最大，并且释放制动器。在随后踏下制动踏板24时，如图4(b)所示，抽出推杆25以便克服复位弹簧27的弹力。结果，减小了二次压力P，从而使制动器工作。
下面，将对本实施例的操作进行具体说明。
(1)自由下落开关断开当自由下落开关21a断开时，如图1所示，将电磁线圈控制的方向控制阀21切换至位置(B)，并且油腔15与一储液器连通。随后，通过弹簧16的推进力，沿图1的方向“a”推动制动器活塞14，并且通过该压力将内制动盘12和外制动盘13相互压靠在一起。这样由于该压力的作用，摩擦力作用于内制动盘12上，从而防止制动盘12的转动(制动操作)。
当制动设备10以此方式工作时，防止承载轴54的转动，并且能够通过太阳齿轮51、行星齿轮52以及内啮合齿轮53将液压马达2的转动传递至绞盘卷筒1。当操纵操纵杆6以执行升或降以便切换方向切换阀4时，从液压泵3向液压马达2供给压力油，并且使液压马达2沿卷起或放开的方向转动。结果，驱动绞盘卷筒1进行卷起/放开，以便进行诸如提升起提升载荷这样的操作。当操纵操纵杆6返回至中立位置时，阻止压力油向液压马达2的供给，并且停止液压马达2的转动。
(2)自由下落开关接通当自由下落开关21a接通时，将电磁线圈控制的方向控制阀21切换至位置(A)，并且减压阀22和油腔15借助电磁线圈控制的方向控制阀21彼此连通。在使操纵杆6置于中立位置以便在提升载荷保持在空中的情况下，停止液压马达2的旋转和制动踏板24的操作，二次压力P在通过减压阀22之后变为最大。结果，作用于制动器活塞14上的液压超过弹簧16的推进力，并且制动器活塞14沿图1中的方向“b”加压。因此，解除作用于制动盘12和13上的压力，从而使内制动盘12能够转动(制动解除)。
在释放制动设备10时，允许承载轴54的转动，并且绞盘卷筒1由于提升载荷的负载能够自由地转动，从而使提升载荷进入自由下落的状态。当在此状态下压下制动踏板24时，根据踏板操作程度的增加减小二次压力P，从而作用于制动器活塞14上的液压变得小于弹簧16的推进力。结果，根据踏板24的操作程度沿方向“a”推动制动器活塞14，将制动盘12和13压在一起，从而使绞盘卷筒1的转动停止(制动操作)。
(3)异常情况例如，在连接液压泵23和油腔15的液压回路中发生漏油从而切断压力油向油腔15的供给时，通过弹簧16的推进力沿方向“a”推动制动器活塞14，并且负压制动器工作。因此，即使在提升载荷保持在空中时发生漏油的情况下，仍能够防止提升载荷下落。
另外，在如图5所示的那样连杆26脱落从而破坏了制动踏板24与推杆25的联接时，不会将复位弹簧27的弹力传递至推杆25，推杆25由复位弹簧25a的弹力抽出并返回中立位置。在复位弹簧27或制动踏板24脱落时，推杆25同样返回中立位置。结果，二次压力P变为最小，并且负压制动器工作，从而能够实现稳定异常情况的防范措施。
根据该实施例，使复位弹簧27与制动踏板24联接，在不操纵制动踏板24时，通过复位弹簧27的弹力推进推杆25，并且根据制动踏板24下压程度的增大，抵抗复位弹簧27的弹力，从而抽出推杆25。以此方式，可以根据制动踏板24操作程度的增大而减小二次压力P，并能够简化用于负压制动设备的结构。也就是将弹簧16设置在制动器活塞14的一侧，而将油腔15设置在相对侧。因此，二次压力P在不操纵制动踏板24时到达油腔15，以便释放负压制动器，通过压下制动踏板24阻断二次压力P，从而能够使制动器工作。
此外，可采用通用减压阀22，其能够在中立状态下，通过复位弹簧25a抽出推杆25，以便使二次压力P达到最小，从而能够廉价地构造制动设备10。另外，在由于连杆26等的脱落而解除作用于推杆25上的外力的情况下，推杆25被抽出，从而使二次压力P变为最小，因此，负压制动器起动以便改善了稳定性。与此相反，如果使用根据推杆25的冲程S的增加而减小二次压力P的所谓反比型减压阀，则与本实施例的减压阀22相比，其结构复杂，并且，在连杆26脱落时，二次压力P会变为最大，其从安全观点来看是不可取的。另外，在其中例如如图7所示在中立状态下通过复位弹簧25a推进推杆25的减压阀类型的情况中，二次压力P在连杆26脱落时变为最大，因此，稳定性不适当。
在以上内容中，虽然使复位弹簧27作为弹性件与制动踏板24的下端部分联接，但是，也可以将复位弹簧27联接至另一个位置(例如，在压下部分24a与转动轴24b之间)。在这种情况下，可以以如下方式将用于弹簧联接的支架28设置在推杆25的侧面，即，在不操纵制动踏板24时推进推杆25，或者作为可选择的方案，复位弹簧27可以采用压缩弹簧而不是拉簧。另外，虽然可以将推杆25和减压阀22设置在复位弹簧27的相对侧上，但是，也可以将它们设置在复位弹簧27的一侧(例如，参见图8)。在这种情况下，可以使连杆26联接至转动轴24b的下方。负压制动机构的结构绝不应局限于上述内容。虽然将电磁线圈控制的方向控制阀21设置在减压阀22和油腔15之间，但是液压回路的结构绝不应受这一方面的限制。
——改型例——当将弹簧16作用于制动器活塞14上的推进力作为B1、将抵抗该推进力的油腔15的液压作为B2、并且作用于卷筒1上的制动力作为B时，B1，B2和B与踏板操作程度之间的关系例如如图9所示。也就是在液压B2根据减压阀22的特征曲线(图3(b)的特征曲线)变化的同时，与踏板的操作程度无关地，推进力B1固定。
此处，当由于零部件的制造公差以及装配误差等而造成弹簧16的初始长度偏离适当值时，弹簧的特征曲线会移动，例如从图9的特征曲线B1(实线)移动至特征曲线B1a(虚线)。结果，制动力特征曲线从B(实线)移动到Ba(虚线)。结果，由于制动器使用的开始点从Sa变为Sb，因此，制动力相对于之前描述的踏板操作量变得不同，从而可操作性变差。为了避免这种情况，优选地例如形成一种如下所述那样的配备有用于调节制动力的机构的负压制动设备。
图8为主视图，其表示出具有制动力调节机构的负压制动设备的主要部件。制动踏板24以可转动的方式设置，并且以在地板29下方的转动轴24b作为支轴。将弹簧27的一端联接至制动踏板24下端的附近，而将另一端通过支架33固定在底板34上。复位弹簧27这样的方式推压制动踏板24，即，使制动踏板24以转动轴24b为支轴沿逆时针方向(方向B)转动。
将减压阀22设置在复位弹簧27的上方，并且将减压阀22固定至地板29的底侧。该减压阀22的结构与图2所示的结构相同，并且，将推杆25装配至减压阀22的阀柱的一端。
在推杆25的一端形成内螺纹25b。将螺栓30的一端拧入内螺纹25b内，并且利用螺母31将其固定。在制动踏板24的转动轴24b的下方以可转动的方式联接螺栓30的另一端。结果，当压下制动踏板24时，制动踏板24以转动轴24b为支轴沿顺时针方向(方向A)转动，并且由于这种转动，借助螺栓30抽出推杆25。结果，二次压力P被减小，制动器工作。另一方面，当使脚离开制动踏板24时，由于复位弹簧27的推进力，制动踏板24沿逆时针方向(方向B)转动，并且在减压阀22内推动推杆25，结果，增大了二次压力P，从而释放制动器。
在底板34上设置一个止动件35，制动踏板24的下端与该止动件35接触，从而限制制动踏板24的初始位置。在地板29上设置一个止动件36，制动踏板24的后表面接触该止动件36，从而限制制动踏板24的最大冲程。通过螺母35a和36a固定止动件35和36，并且可以通过放松螺母35a和36a来调节止动件35和36的位置。
为了调节制动力，放松螺母31，使推杆25转动，从而改变螺栓30的拧入程度。结果，改变了从推杆25至制动踏板24的长度L。例如，当长度L变长时，推杆25的推进程度增大，并且增大在中立状态下发生的减压弹簧22a的压缩程度，从而导致减压阀22的特征曲线如图11中虚线所示地移动。结果，如图10所示，作用于制动器活塞14上的液压作用力从B2(实线)移动至B2a(虚线)，对于踏板操作程度Sa而言，推进力B1a和液压B2a变为相同。结果，制动力特征曲线变得与特征曲线F相同，从而能够获得优越的可操作性。在这种情况下，需要弹簧16具有足以将制动盘12和13相互压靠在一起的推进力。因此，弹簧16的弹簧常数较大，从而难以通过调节弹簧16的初始长度来调节制动力。但是，在该实施例中，由于不必调节弹簧16的初始长度，因此，制动力的调节很简单。
例如，可以在组装制动设备10时对上述制动力进行调节。即，将检测相对于制动器设备10的踏板操作量的制动力，并且以所检测值变为适当值的方式调节螺栓30的拧入程度。制动力的检测不仅可以在组装时进行，也可以周期性地进行。结果，能够以简易的方式实现对制动力的特征曲线因某些原因(例如，制动盘12和13的摩擦)而改变的情况的适应性。
虽然在上述实施例中，制动设备和离合器设备共同使用了行星齿轮减速机构5，但是，该实施例也可同样适用于没有行星齿轮减速机构5的制动器专用设备。在上述实施例中，虽然以这样的方式设定减压阀22，即，根据推杆25的推进输出的二次压力变大在非工作状态(正常状态)下，使推杆25处于推进状态，在工作状态抽出已推进的推杆25，并且根据操作程度的增加减小由减压阀22输出的二次压力，但是制动设备的结构不应受这一方面的限制。也可以使用能够在负压制动设备中控制压力的各种控制阀(如反比型减压阀)以及二次压力P根据推杆25压缩程度的增大而变大的卸压阀。
工业实用性除了起重机以外，本发明还适用于建筑机械。
本申请基于日本专利申请No.2003-27975，该申请的内容在本申请中引入作为参考。
权利要求
1.一种负压制动设备，其包括一液压源；一负压制动机构，该机构响应压力油的供给而解除制动，并且通过中断来自液压源的压力油而引起制动以进行操作；一控制阀，其控制由液压源向负压制动机构供给的压力油的压力；以及一操纵控制阀的制动操作装置。
2.一种负压制动设备，其包括一液压源；一负压制动机构，该机构响应由液压源供给的压力油的供给来解除制动，并且根据所供给压力油的压力的减小而增大制动力；一控制阀，其控制由液压源向负压制动机构供给的压力油的压力；以及一操纵控制阀的制动操作装置。
3.根据权利要求1或2所述的负压制动设备，其特征在于控制所述控制阀，以便在沿制动操作方向操纵制动操作装置时，减小由液压源向负压制动机构供给的压力油的压力。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的负压制动设备，其特征在于将负压制动机构设置在绞盘处，并且制动操作装置为用于制动绞盘的制动踏板。
5.一种负压制动设备，其包括一液压源；一减压阀，其减小来自液压源的液压，以便使二次压力根据推杆被推进的程度的增大而加大；一负压制动机构，其通过来自减压阀的二次压力解除制动，并且响应二次压力的切断来引起制动以进行操作；一制动踏板，其被设置成根据压下操作抽出推杆；以及一弹簧件，其用于推进所述推杆，以便在不操作制动踏板时解除由负压制动机构执行的制动。
6.根据权利要求5所述的负压制动设备，其特征在于所述减压阀包括一复位弹簧，该复位弹簧使推杆返回抽出位置，并且所述弹簧件抵抗复位弹簧的推进力推进所述推杆。
7.根据权利要求5或6所述的负压制动设备，进一步包括一调节装置，其用于调节制动踏板的操作程度与二次压力之间的关系。
8.根据权利要求7所述的负压制动设备，其特征在于所述调节装置包括一改变机构，该机构在不操纵制动踏板时改变压入所述推杆的程度。
9.一种建筑机械，其包括根据权利要求5～8中任意一项所述的负压制动设备。
10.根据权利要求9所述的建筑机械，其包括一绞盘卷筒；以及一自由下落开关，其用于控制绞盘卷筒的自由下落，其中所述负压制动设备在自由下落时能够制止绞盘卷筒的转动。
11.一种制动方法，该方法使用了一减压阀，该减压阀被设定为增大根据推杆的推进所输出的二次压力，该方法用于基于二次压力操纵制动设备，基包括以下步骤当制动操纵件处于不工作状态时，将从减压阀输出的二次压力作为制动释放压力输出至制动设备，并且减压阀的推杆处于被推压状态；在制动操纵件处于操作状态时，将在通过抽出减压阀的推杆而被减小之后输出的二次压力输出至制动设备。
全文摘要
一种负压制动装置包括一液压源(23)；一减压阀(22)，其减小来自液压源(23)的压力，从而使二次压力(P)随推杆(25)的推进量的增大而加大；一负压制动机构(10)，其通过来自减压阀(22)的二次压力(P)释放制动器，并且通过二次压力(P)的切断来起动制动器；一制动踏板(24)，其被设置根据在踏板上的踏下操作抽出推杆(25)；以及一弹簧件(27)，其用于在不操纵制动踏板(24)时推进所述推杆(25)，以便释放由负压制动机构(10)致动的制动器。
文档编号B66D1/44GK1747889SQ20048000369
公开日2006年3月15日 申请日期2004年2月5日 优先权日2003年2月5日
发明者本庄浩平, 伊达谦一郎, 星野浩之 申请人:日立住友重机械建机起重机株式会社