JP4094954B2 - 油圧回路に接続する作動デバイスのための制御デバイス - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、油圧回路に接続する作動デバイス（装置）のための制御デバイス（装置）に係わり、特別には作動シリンダにより昇降されるフォークリフトの荷重用フォーク用であって且つ負荷状態においてフォークリフトが下降された場合に通常の位置を、前もって決められた最大体積流量が油圧回路において保持される位置に設定するバルブ制御ユニットを有する、制御デバイスに関する。
【０００２】
一定の開口パターンを有するシートバルブは、フォークリフトの荷重用フォークの比例的な荷重降下に関与することがしばしばある。具備されるシートバルブは直接的に又はパイロット（誘導）制御により作動されても良い。シートバルブの使用は、非常に少量だけの漏れが許容可能であって、フォークリフト製造所が所謂「リフト密度（lift-dense）」荷重保持を必要とする場合において、特に必要である。油圧回路における漏れの防止により、荷重用フォークが荷重の有無に係わらず独立して降下出来ないことを確保しており、それは安全上の問題である。荷重とは独立して最大体積流量を抑制する機能は、油圧回路の別の構成要素に直列で接続される定体積流量レギレータ（調整器）により、開示の解決案により実現される。
【０００３】
この目的のために使用される制御デバイスは、空荷の時の荷重用フォークの降下において、可動部のデッドウエイト（許容重量）のみが、特には荷重用フォークのデッドウエイトが、油圧流体を作動シリンダ（プランジャシリンダ）からタンクに還流するために、油圧回路の構成要素として、リフトマストに適用可能であるという欠点を提示する。前記シリンダにおける圧力は、特定のリフトマスト（荷上げ装置）の形態において８バールより小さい値まで低下する可能性がある。
【０００４】
降下において流れが通過しなければならない構成要素の数がより多くなると、形成される体積流量はより低下する。開示される定体積流量レギレータは、少なくとも７バールの制御圧力差を形成しても良いようにレギレータに選択された孔が小さくなければならないので、特に大きな障害（obstacle）となる。より低い制御圧力は、油圧回路において不安定な挙動を生じ、更に安全上の理由から許容できない可能性がある。これとは別の問題は、体積流レギレータに関して使用者により要求される降下特性により提示される。結局、安全性と実用性を考慮すると、降下速度は荷重の増加に伴い減少することが、確保されなければならない。これが、開示される制御デバイスのケースにおいて定体積流量制御ユニットにより実行される一方で、理論においてこれは同様に、油圧回路内の不安定さの増大を生じる。
【０００５】
DE3708143C1は、パワーリフトの制御回路用の安全回路を開示しており、回路において油圧ジャッキの位置は、隣接する制御ライン間の圧力差異の関数として公称値により指定されており、制御ラインにおける圧力は、荷重を受ける要素及び公称値伝達器（transmitter）による動力ラインの圧力レベルにより影響される。圧力媒体供給回路が切り離される場合に、パワーリフトの作動室の駆動部が制御バルブから切り離される制御回路が具備されており、更にこのスイッチ切り替え状態は、公称値伝達器において設定された所望の値が実際の位置の値に達するまで、圧力媒体供給回路の開始後において保持される。これは、トラクターが始動された後において、トラクターに搭載された作動デバイスの意図されない上昇又は降下の信頼可能な防止を確保しており、これは、公称値伝達器の調整が切り離された圧力媒体供給回路により不注意で実施されるからである。損傷及び事故はそれにより排除される。しかし開示の解決案の場合においては、作動デバイスの降下の挙動は、前述したこの分野における技術的解決案の場合のように、好ましくないものである。
【０００６】
従来技術のこの状態の下で本発明は従って、既知の制御デバイスを最適化する課題を追求しており、それにより改善された降下の挙動は、特にはフォークリフトの荷重用フォークの形である、機械装置の作動デバイスに関して実現され、更には油圧回路のための所望の安全性の条件が適合させられる。明示されたこの課題は、請求項１に規定される形態を有する制御デバイスにより実現される。
【０００７】
そこにおいて、請求項１の前文に規定されるように、バルブ制御ユニットは圧力レギレータを具備しており、前記圧力レギレータは、油圧回路における前もって決められた制御圧力差異が制御バルブのためのパイロット制御圧力を制限して、これによりこの制御バルブを最大体積流量を保持するための通常の位置に設定する場合に、主要流れにおける従来の流量制御バルブは、低体積流量だけのために形成される必要のあるパイロット制御回路の圧力レギレータにより置換される。結局、制御システム（装置）は単純で価格効果のある構成要素により形成されても良く、前記構成要素はまた作動において信頼可能であり、安定した制御挙動を可能にする。加えて本発明で請求された解決案により、荷重用フォークの形等の作動デバイスの降下における体積流量は、前記デバイスが無荷重である場合でさえも、かなり増大されても良いので、障害が降下における作動において発生しない。同じパイロット制御圧力における降下時体積流量の減少もまた、荷重増大時のそれのように実現される。これは、フォークリフトの操縦者が、荷重増大時と荷重用フォークの同じ降下速度を達成するためにより大きな調整距離を必要とするように、前記システム（装置）の特性曲線において実現される。オペレータの部分に含まれる漸次減少する制御挙動は、安全上の理由から所望されるものであり、本発明により請求される制御デバイスにより直ちに実現される。
【０００８】
本発明により請求される制御デバイスは、システム（装置）に一体化される最大体積流量制限のための制御孔として、比例式の圧力レジューサ（減圧器）により制御されるパイロット制御式シートバルブを使用する。好適には、作動デバイスの制御ユニットにおいてネジで搭載される式計測用ノズルはオリフィスゲージとして使用されても良く、それ（オリフィスゲージ）は３から４バール(bar)の制御圧力差異で設計されなければならない。計測用ノズルの圧力差異は、説明された前記シートバルブのパイロット制御回路の圧力レギレータにより監視されており、そこではパイロット差異圧力が達成されると、圧力レギレータは開き、それにより前記シートバルブの最大パイロット制御圧力を制限する。シートバルブのそれぞれのリフトはその後、最大体積流量を保持するための通常位置に設定される。
【０００９】
これとは別の有利な実施の形態は別の従属請求項に規定される。
本発明で請求される制御デバイスは、実寸法に合わせて描かれてはいない図面を参照して下記により説明される。
【００１０】
本発明で請求される制御デバイスは、流体と圧力の供給のための油圧ポンプＰと、流体貯蔵のためのタンクＴと、を備える閉鎖（クローズド）式油圧回路１０を有する。全体を１２で指定された作動デバイスが、油圧回路１０に接続されており、その作動デバイスは、図示されない従来設計のフォークリフトの荷重用フォーク１６の昇降用の従来式の作動シリンダ１４を有する。荷重用フォーク１６は、荷重１８をその上部側に具備しても良い。荷重用フォーク１６の昇降方向は、図１において矢印２０で指示される。もしリフトバルブ２２が選択される場合には、それは接続され、油圧媒体は圧力下で作動シリンダ１４に供給されており、その際逆止（return）弁２４は開いており、更に従って荷重用フォーク１６はその荷重１８と共に上昇される。
【００１１】
制御デバイスはバルブ制御ユニットを具備しており、バルブ制御ユニットは、荷重用フォーク１６が荷重１８を支える場合に、通常位置に設定され、その位置において前もって決められた最大体積流量は油圧回路１０内で保持される。バルブ制御ユニットは、この目的で圧力レギレータ（調整器）２６を具備しており、圧力レギレータ２６は、前もって決められた制御差異が油圧回路１０内で達成される場合に、制御バルブ２８のためのパイロット制御圧力を制限するので、このバルブは最大体積流量を保持するための通常位置に設定される。オリフィスゲージ３４の上流部及び下流部に接続するその２つの制御接続部３０と３２を備える圧力レギレータ２６は、油圧回路１０に接続されており、オリフィスゲージ３４は圧力レギレータ２６のオペレーションにおける問題の制御圧力差異を形成（delivering）する。オリフィスゲージ３４自体は、作動デバイス１２と制御バルブ２８との間の油圧回路１０に挿入される。
【００１２】
制御バルブ２８は比例式圧力レジューサ（減圧器）３６により操作されても良く、圧力レジューサの出口３８は制御バルブ２８のパイロット制御回路４０に接続される。圧力レギレータ２６の目的は、通常の圧力差異がオリフィスゲージ３４において達成される場合に、パイロット制御圧力を制限することである。加えて、比例式圧力レジューサ３６の入口４２は油圧回路１０の接続点４４で接続されており、接続点４４はオリフィスゲージ３４と作動デバイス１２との間の油圧回路１０において接続する。作動バルブ２２を備える油圧ポンプＰもまた、油圧回路１０に対してこの接続点４４で接続しても良く、あるいは図１に示されるように、接続点４４と作動デバイス１２との間の上流の地点において接続しても良い。比例式圧力レジューサ３６の出口３８内にはまた、図１に示されるように、これとは別の孔４６が導入されており、更に比例式圧力レジューサ３６の特性は調整されても良く、そのレジューサは、図１に示されるその切り替え位置において、出口３８とタンク接続部４８との間に流体連絡（conducting）接続部を形成しており、加えてその別の切り替え位置において、入口４２と出口３８との間に流体連絡接続部を形成する。更に図１に示されるその切り替え位置において、圧力レギレータ２６はブロック（閉止）位置に設定されており、そこではパイロット制御回路４０は別のタンク接続部５０によりブロック（閉止）される。圧力レギレータ２６に関係する別の切り替え位置において流体連絡接続部が、パイロット制御回路４０と別のタンク接続部５０との間に形成される。加えてフォークリフトの緊急ドレーン（排水）機能は従来のブロック（閉止）ユニット５２により実施される。
【００１３】
パイロットバルブ２８は、パイロット制御圧力の機能として連続的に可変な孔断面を有するパイロット制御式シートバルブ５４により形成されており、バルブは図１において、切り替え記号及びその実際の内部構造の両者により示される。パイロット制御は、伝達ピストン５８を有する強制伝達器（transmitter ）５６により実施される。
【００１４】
この強制伝達器５６は、リフト（荷上げ）が荷重（荷重圧力＜概略８バール）なしで、従って最低実施可能流れ抵抗で降下される場合に、制御バルブ２８の全開状態を実現するために必要である。これにより、荷重降下機能がポンプを稼動させないで実施されなければならないという要求、即ち比例式圧力レジューサ３６の第１の圧力供給が単に荷重圧力のタップ（作用させること）によって実施可能であるという要求を可能にする。結局、パイロット制御圧力は荷重重なしでの降下において、現在のリフト（荷上げ）圧力に比べてより高くなくても良い。強制伝達器のピストン５８側がパイロット制御回路４０に接続されるので、流体が導入され、且つロッド側がタンクに接続されるので、流体が導入される。更に、強制伝達ピストン５８は、作動接続のその制御ロッドにより、シートバルブの別の切り替え（スイッチ）要素に接続される。これらの別の切り替え要素には、強制伝達ピストン５８の方向に反対の方向において圧力バネ６０が作用しており、その圧力バネ６０の事前張力作用（pretensioning）は、プラグネジ６２により設定される。その様なパイロット制御式シートバルブ５４に関するそれぞれの形態は従来式であるので、それはここでは詳細に記述しない。図に示される切り替え位置においてパイロット制御式シートバルブ５４は、タンク接続部Ｔからの漏洩がない状態に作動デバイス１２をシールしており、シートバルブの状態において、その目的のために、別の切り替え位置において、パイロット制御圧力の関数（function）として連続的に可変な孔の値を有する制御孔６４は、比例的に可変な特性の絞り曲線を有するそれぞれの接続部を形成する。
【００１５】
パイロット制御回路４０における問題の圧力レギレータ２６は、例えば約１l/min.のオーダー（程度）の低体積流量で設計される。加えて、オリフィスゲージ３４、特には計測用ノズルの形のものにおける圧力低下は、圧力レギレータ２６により監視されており、それ（圧力レギレータ２６）は、パイロット圧力差異が達成される場合に、シートバルブ５４のタンク接続部へのパイロット制御ラインの接続を形成して、それにより降下時体積流量の更なる増加を防止する。最大降下時体積流量は、オリフィスゲージの直径を変化することにより変化されても良い。加えて、制御バルブ２８の制御孔６４として選択された最大孔断面積は、圧力レギレータ２６のパイロット制御圧力限度に対して非常に大きい。特には、制御バルブ２８の制御孔６４のための孔断面積は、パイロット制御回路４０のパイロット制御圧力が同じ圧力に保持され、降下時体積流量が作動デバイス１２上の荷重１８の増加と共に減少するように形成される。加えて、上記の比例式圧力レジューサ３６で説明された出口３８と圧力レギレータ２６の出口６６の両者は、制御バルブ２８のパイロット制御回路４０に接続される。更に比例式圧力レジューサ３６の入口４２と制御接続部３０は、油圧回路１０の分岐点６８により、相互接続されて、圧力レギレータ２６のための入力をトリガ（作動）する際に流体を流す。
【００１６】
本発明で請求される制御デバイスは、油圧回路１０において必要な最大体積流量抑制のための比例式圧力レジューサ３６により制御される制御孔６４を備えるパイロット制御式シートバルブ５４を使用する。計測用ノズルの形のオリフィスゲージ３４は、定格体積流量において３から４バールの制御差異圧力で設計される。オリフィスゲージ３４における問題の制御差異圧力は、シートバルブ５４のパイロット制御回路４０の圧力レギレータ２６により監視される。前もって決められた制御差異圧力が達成される場合に、圧力レギレータ２６は、流体の流れを可能にするその切り替え位置において開き、それによりシートバルブ５４の最大パイロット制御圧力を制限する。シートバルブのリフトは、最大体積流量を保持する目的のために通常の位置に設定される。それぞれの配置（レイアウト）は、荷重なしでの降下時の体積流量の増加を可能にするので、オペレーションに対する障害（obstacles）は、荷重用フォーク１６の降下時において発生しなくても良い。図１に示されるように、それぞれの降下運動において油圧ポンプＰは、ブロック（閉止）位置に切り替えられた作動バルブ２２により油圧回路１０から分離される。
【００１７】
ピストン位置の調整が圧力レギレータ２６のパイロット制御圧力抑制により実施されるので、その制御孔６４を備えるシートバルブのために選択された最大孔断面積は、非常に大きくても良い。これは同様に降下速度の追加の増大を生じる。
【００１８】
加えて、シートバルブ５４の幾何学的形状は、流れの力が、同じリフトを実現するために、荷重圧力の増加と共に、パイロット制御圧力におけるかなりの増加を必要とするように形成される。その結果、降下時の体積流量は、同じパイロット制御圧力下において荷重の増加と共に低下する。結果として、システム（装置）の特性は、フォークリフトのオペレータが荷重増加の際に、同じ降下速度に達するためにより大きな調整距離を必要とするように形成されても良い。問題のそれぞれの漸次減少する挙動は、良好なオペレーションを生じ、更に安全な形態を可能にする。一定のパイロット制御圧力Ｐs（等圧（isobars））における降下の体積流量Ｖs は図２に示されており、矢印７０で示されていて図２に示される線の頂部の線は、圧力レギレータ２６による最大抑制を反映する。
【００１９】
常時開くシートバルブのその当初の機能の他に、制御バルブ２８の制御孔６４は従って、最大降下速度の抑制のために、オリフィスゲージ３４と圧力レギレータ２６と正確にはこの制御孔６４とにより形成される定流量制御バルブの制御孔の追加的機能を具備する。これにより、降下機能の主要体積流量に存在する機能的な表面の減少、及び従って荷重なしでのより低い速度における増加を生じる。
【００２０】
定流量式コントローラに一般的に指定されていた７バールより大きい制御差異との対照において、オリフィスゲージ３４と圧力レギレータ２６と単に３から４バールの制御圧力差異を有する制御孔６４とにより形成される定流量コントローラは安定した降下を確保可能である。これは、より大きな計測用孔の直径を実現し、荷重なしでの降下速度の増加を生じる。
【００２１】
制御バルブ２８は、強制伝達器により作動されており、強制伝達器は基本的にバルブ要素５６と、ピストン５８とにより形成される。油圧ポンプのスイッチが切られた（特にバッテリ駆動デバイスの場合において、エネルギの保存）状態でさえも、荷重の降下を可能にするために、比例式圧力レジューサの第１の接続部には、リフト機能の荷重圧力が供給される。強制伝達器５６は、非常に低いパイロット制御圧力（リフトマストの設計によって７バールより小さい）が、無荷重での降下における制御バルブ２８の開放に適用可能であるという問題を排除する。単に強制伝達器５６の使用は、全ての環境下での制御バルブの全開を可能にしており、従ってまた無荷重での降下における非常に低い流動抵抗を可能にする。
【００２２】
制御デバイスの修正された実施の形態が、図３を参照して以下で示される。同じ構成要素は、図１に示される実施の形態と同様に採用されており、同じ参照番号により指定されており、その一方で前述の説明はまた図３に示される修正された実施の形態にも適用される。加えて、図３に示す実施の形態は、それが図１に示す実施の形態から著しく相違する範囲についてのみ説明される。
【００２３】
図３に示される実施の形態の場合において、オリフィスゲージ３４は、制御バルブ２８の接続ラインＴとタンクＴとの間で、タンク接続ラインに接続する。加えて、第１の制御接続部３０は、圧力レギレータ２６と制御バルブ２８のタンク接続部Ｔとの間において連続的に設置される。図１に示される実施の形態のように、第２の制御接続部３２は圧力レギレータ２６に接続されており、それの別の自由端は、オリフィスゲージ３４からタンクＴに向かう接続ラインへの流体流れの方向において示されるように伸張する。それぞれの形態は、圧力レギレータ２６の全ての接続部が消費するデバイス１２から切り離されたバルブシート６４を通り伸張するので、比例式圧力レジューサバルブ３６だけが、漏洩の可能性のある地点として留まるが、しかしそれ（レジューサバルブ３６）は、このバルブ３６からの漏洩が、必要なリフト密度（lift density）からかなり離れて小さいような方法で寸法決めされても良い、という利点を提供する。図３に示される形態は結局、ほとんど漏れのないオペレーションと、更に全体としてデバイスのための非常に良好な制御挙動を可能にする。
【００２４】
本発明で請求されるデバイスは、フォークリフトに限定される必要はなく、匹敵する課題に適用されても良い。更に油圧はまた、空圧手段の使用を含むように解釈されても良い。
【００２５】
ほとんど粘性に依存しないオリフィスゲージ３４はまた、圧力レギレータ２６に必要な制御圧力差異を提供する調整可能な断面積を有する対応するオリフィス又は絞りにより置換されても良い。
【００２６】
本発明で請求される制御デバイスは、非常に価格効果があって信頼可能な可動システム（装置）を提供しており、そのシステムを使用してにより特定の降下運動が作動デバイスにより実施されても良く、更に起動挙動が安定であると認識されても良い。加えて、制御デバイスのオペレーションにおいて、荷重の増加と共に降下速度がより遅くなる形態を実現可能である。これはより厳しい安全上の要求に対応する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、回路系統に基づく制御デバイスの回路を示す。
【図２】 図２は、一定パイロット制御圧力Ｐs(isobars)におけるそれぞれの降下時の体積流量Ｖsのパターンである。
【図３】 図３は、図１に示す制御デバイスの修正された実施の形態の回路である。

Claims (10)

1. 特別には作動シリンダ（１４）により荷重用フォーク（１６）を昇降するために油圧回路（１０）に接続する作動デバイス（１２）のための制御デバイスにおいて、この制御デバイスが、
   前記荷重用フォーク（１６）に荷重（１８）が作用されている場合でさえも、前記荷重用フォーク（１６）の降下時において、前もって決められた最大体積流量が前記油圧回路（１０）において保持されるような通常の位置に設定される、バルブ制御ユニットを有しており、
   前記バルブ制御ユニットは圧力レギレータ（２６）を具備しており、前記圧力レギレータ（２６）は、前もって決められた制御圧力差異が前記油圧回路（１０）において達成された場合に、制御バルブ（２８）が最大体積流量を保持するための通常の位置に設定されるような方法で、制御バルブ（２８）のためのパイロット制御圧力を制限しており、
   前記圧力レギレータ（２６）は、前もって決められた断面積の孔の上流及び下流の２つの制御接続部（３０，３２）により前記油圧回路（１０）に接続しており、その孔は前記圧力レギレータ（２６）を作動させるための制御圧力差異を形成することを特徴とする制御デバイス。
2. 前記孔はオリフィスゲージ（３４）又は絞りである請求項１に記載の制御デバイス。
3. 前記オリフィスゲージ（３４）は、前記作動デバイス（１２）と前記制御バルブ（２８）との間で前記油圧回路（１０）に接続するか、あるいは
   前記オリフィスゲージ（３４）は、前記制御バルブ（２８）とタンク（Ｔ）との間で前記タンクの接続ラインに接続する
   請求項２に記載の制御デバイス。
4. 前記制御バルブ（２８）は比例式圧力レジューサ（３６）により作動可能であり、前記比例式圧力レジューサ（３６）は、その出口（３８）により前記制御バルブ（２８）のパイロット制御回路（４０）に接続し、その入口（４２）により前記油圧回路（１０）の接続点（４４）に接続しており、その接続点（４４）は前記制御バルブ（２８）と前記作動デバイス（１２）との間に配置される請求項３に記載の制御デバイス。
5. 前記制御バルブ（２８）はパイロット制御式シートバルブ（５４）であり、該シートバルブ（５４）はその切り替えられた位置の１つにおいて、前記作動デバイス（１２）を分離して、タンク接続部（Ｔ）からの漏洩がない状態にしており、更に
   該シートバルブ（５４）はその別の切り替えられた位置において、制御孔（６４）により前記それぞれの接続を形成する
   請求項１から４のいずれか一項に記載の制御デバイス。
6. 前記パイロット制御回路（４０）の圧力レギレータ（２６）は、低体積流量、特別には１l/minのオーダーの流量のためにもっぱら形成される請求項１から５のいずれか一項に記載の制御デバイス。
7. 前記オリフィスゲージ（３４）は、その圧力差異が前記圧力レギレータ（２６）により監視される、計測用ノズルの形で形成される請求項５または６に記載の制御デバイス。
8. 前記制御バルブ（２８）の制御孔（６４）のために選択された最大孔断面積は、非常に大きくても良く、これは、前記圧力レギレータ（２６）を使用して最大体積流量により実現されるパイロット圧力限度により可能になる請求項５から７のいずれか一項に記載の制御デバイス。
9. 前記制御バルブ（２８）の制御孔（６４）について決定された孔断面積は、形成された降下時の体積流量が、前記作動デバイス（１２）への荷重の増加と共に減少し、前記パイロット制御圧力は同じ状態にとどまる請求項８に記載の制御デバイス。
10. 前記圧力レギレータ（２６）の出口（６６）と前記比例式圧力レジューサ（３６）の出口（３８）は共に、前記制御バルブ（２８）の前記パイロット制御回路（４０）に接続しており、更に
    前記圧力レギレータ（２６）と比例式圧力レジューサ（３６）との入口（３０，３２）は、内部接続されて流体を流す請求項４から９のいずれか一項に記載の制御デバイス。

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