专利名称：手动叉车用的泵装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据本发明权利要求1或2的手动叉车的提升缸用的泵装置。
背景技术：
手动叉车负载叉的升降，通常是用液压操作的单面提升缸执行。提升缸由活塞泵供液，该活塞泵由杆的泵送作用而机械致动。泵送量与位移量之比通常设计成使负载可以在活塞泵送作用的可以接受的次数内提升，无需操作者为提升整个负载而不得不用过多的动力。因此这种设计，在可接受的泵送作用次数作为一方，与所使用的动力作用另一方之间，呈现一种折衷。然而，在许多情况下，较大的泵送次数是不可接受的，特别是对于较小负载。在绝大多数情况下，负载叉还必须在其从正下方承受负载的重量之前提升某一距离。操作人员希望这段距离更快地提升。
因此，也为这种类型的泵装置计划了一种所谓快速提升方案。在这种情况下，活塞泵和提升缸的传递比减小。当承受某一负载时从快速提升方案切换到更大的传递比是必须的。对此，现在已知有两种不同的解决方案。对于其每一种方案，附加阀都是必须的。一种实施例具有两极提升缸。在第一操作方案中，有限的作用区承受泵压。在第二操作方案中，第一作用区被第二作用区增补，该第二作用区与活塞泵通过导向控制(pilot controlled)单向阀连通。这些情况下的缺点在于，提升缸的工作长度几乎是标准提升缸长度的两倍。
第二种解决方案是使泵的容量进行转换。将一种换向阀安装在活塞腔与活塞泵的环形收集器(annulus collector)之间，并与其并联一个单向阀。换向阀由活塞腔输入管道内的压力控制。如果该压力达到某一值，换向阀开启，使活塞腔与泵的环形收集器连通。泵活塞的有效活塞表面因此减小为活塞腔的有效表面与环形收集器表面之差。在一种流行的解决方案中，所述功能性之成为有效，在于用设置在泵活塞孔内的弹簧，将一种阀元件压贴在密封表面。此孔与活塞腔和具有径向开口的环形收集器连通。如果泵压超过预定值，阀元件开启，介质流入环形收集器。在此所形成的径向间隙极小，于是产生明显的节流损失。结果，力的系统相关损失表征为环形收集器内的反向压力与泵活塞杆表面和底面之差的乘积。既然在这种解决方案中，随着活塞杆的泵送运动换向阀及时开关，与基于所述损失的负载力比较，在正常提升操作中所需要的力较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有两个提升泵比的泵装置，这样，在两个使用泵压或者负载压之间切换是无故障困难的，而且可以最小可能的提升功能损失执行。
此目的通过利用专利权利要求1或2的特征实现。
在如权利要求1所述的泵装置中，阀元件，例如一种滑动阀元件，在弹簧侧提供一种密封，并以恒定压力被压贴在弹簧侧。此压力可以是大气压力、油箱压力，或者可以通过由具有预定压力的封闭弹簧空间提供。这可以是大气压、正压或者真空。由于换向阀具有如此短距离的运动，在封闭弹簧室内的压力不会有任何值得注意的改变。
在根据本发明的解决方案中，换向阀的切换不是由环形收集器与活塞腔的压力差而是由活塞腔的绝对压力造成。这样避免了不希望的动力损失。
根据专利权利要求2所述解决方案，换向阀的控制压力不是泵压，而是负载压力。而为每一个行程利用泵压作为换向阀的控制压力而发生一次切换操作，如果相应的反作用压力已经达到，控制换向阀的负载只切换一次。
即使在此，阀元件上处于与控制压力相反一侧，具有恒定压力，例如环境压力或者在弹簧室或油箱中的某种压力。弹簧室具有这样的优点，当密封被破坏时，油不致流到外面。
为了在两个泵送量之间进行平稳切换，本发明的一个实施例为换向阀设置了节流阀。在快速提升操作中，环形室并不充满压力油，并在每一个泵送行程被抽空。当进行切换时，油以爆发的方式喷入环形收集器，这样，经过泵杆给操作人员带来一种不舒服的感觉，而且也产生噪声。节流阀避免了在环形收集器产生直接的喷入，正常运行功能性没有任何明显的损失。
泵的活塞腔在吸入行程过程经过单向阀供油，这样，油可以吸出储油器之外。当从吸入行程切换到泵送行程时，在单向阀可以关闭之前，压力油可以回流到储油器。这发生在泵活塞运动的死区(dead-space)。因此，本发明的一个实施例具有利用弹簧张力使第二单向阀保持封闭位置状态的优点。这使得实现所希望的切换压力的距离最小。
本发明的另一个实施例设计成这样，换向阀切换这样发生以便在换向阀切换以及使活塞腔与环形收集器连通之前，环形收集器与油箱连通。这种解决方案的优点在于，当进行切换时环形收集器不被抽空，因此不要求流体在在环形收集器内形成压力。在这种解决方案中，当进行换向切换时，可以避免将杠杆突然向下插入中心位置。
在本发明的另一个实施例中，泵活塞设计成具有一个轴向孔，阀元件的引导部沿孔的轴向运动并密封在其中。密封元件设置在引导部，阀元件在其另一端具有环形阀座，此阀座与一个密封表面协同工作。被密封表面所封闭的区域，经过设置在泵活塞上的通道，以及在阀元件和与环形收集器连通的孔壁之间的轴向间隙，与活塞腔连通。当阀表面从密封表面上升时，活塞腔与环形收集器连接。在另一个实施例中，阀球被弹簧迫使贴靠封闭区域中轴向孔部的端部。泵活塞中的一个通道设置成处于阀球下方。当阀球被开启时，在泵室之间建立另一种连接。这是在泵装置的吸入形成过程中，用于从环形收集器使压力油返回到活塞腔。
如上所述，控制阀设计成既使泵从油箱吸油，并根据泵的位置在泵送行程将其送入提升缸。在下降操作中，压力油从提升活塞返回进入油箱。在中立位置，泵与油箱连通。对于这种类型的控制阀装置，我们知道，单向阀设置在两个相反设置的梃杆之间，此单向阀使泵在泵送操作过程中可以从泵吸入压力油并将其送入提升缸。一个梃杆与阀元件连接，此阀元件在泵压作用下开启，并与提升缸连接，另一个梃杆与控制阀的一种致动装置连接，并在中立位置使阀球与阀座保持一段距离。在下降操作中，此梃杆压阀球，使其贴靠另一个梃杆，以使弹簧施压的阀元件进入开启位置，这样，压力油可以从提升缸进入油箱。所述阀装置通常是垂直装置或者水平装置。在泵送操作中，阀球因此距阀座一段距离。这必须在泵装置和油箱之间的管道被阻挡之前设置旁路。根据本发明，要求与阀元件连接的梃杆用弹簧迫使并初步充填阀，即单向阀的初步充填操作是稳定地保持与阀座压贴。这就保证对于相应的泵或者负载压力实现较快的速度以致动换向阀，如果不采取这种方法，在杆的致动中，操作人员将经历某种死区，直至阀球正常地与阀座接触，因此，将存在大的被抽空的环形收集器，而这个空间必须在切换之后填充。这将随之导致另外不希望的死区。
作为示例的实施例的附图更详细地对其给予说明图1为根据本发明泵装置的方块图。
图2示出了根据本发明泵装置第二实施例的方块图。
图3示出了根据本发明泵装置第三实施例的方块图。
图4示出了根据本发明的活塞泵在泵送行程过程中的剖视示意图。
图5示出了与图4所示装置相同的剖视图，但该装置是处于吸入行程过程中。
图6示出了标准结构的控制阀装置的剖视图。
图7示出了根据图6所示控制阀装置的部分改变。
图8示出了根据本发明的泵装置的活塞泵的一个替换实施例的方块图。
图9示出了与图8类似的方块图，不过是处于另一种操作状态。
具体实施例方式
在图1中，提升缸10用于手动叉车(hand fork-lift truck)。本发明之集成于手动叉车是没有示出的和已知的。单面提升缸(single-sidelift cylinder)10的活塞腔通过管道12与控制阀装置14连通。过压阀16也与油箱18连通。管道20连接至油箱并与提升缸10的环形收集器连接。油箱的第三管道22与控制阀装置14连接。活塞泵24具有活塞腔26和环形收集器28，环形收集器的空间由活塞30分隔。复位弹簧32使泵上升到上死点位置。活塞杆34用合适的运动方式(cinematic)与手动叉车的杆(bar)(未示出)连接。按照标准，这种类型的活塞泵24是用在杆上的泵送作用致动的。
泵管道36使活塞腔26与控制阀装置14连接。分路管道38通过单向阀40，使管道36与环形收集器28连接，此单向阀可反抗弹簧力开启而与管道36连通。换向阀42设置在管道36、38之间，当通过节流阀44开启时，使管道36、38连通，从而使26、28两腔(spaces)连通。未示出的阀元件用管道36内的压力由控制管道46增压。弹簧48压贴另一侧。阀元件被密封在弹簧侧，弹簧-腔连接蓄能器50。这种设置在弹簧-腔生成一种恒定压力。可以用也保证恒定压力的大气来实现直接与弹簧-腔的连接，取代蓄能器50。
控制阀装置14的致动元件52，由在此未示出的杆的头部致动，并可以使控制阀装置14设置在三个位置。图1所示是活塞腔26与油箱18连通，在提升缸10的活塞腔中的液压油，被控制阀装置14中的单向阀54阻挡。对于泵的运行，推动致动元件52向下，使单向阀56与管道12连通，第三单向阀58与管道22连通。这样，当活塞30上升，就允许活塞泵24经过单向阀58从油箱18吸取压力油，并经过单向阀45将其压入处于泵送行程的提升缸10的活塞腔内。
如果致动元件32向上提升，在控制阀装置14中的节流阀60与提升缸10的活塞腔连通，通流通道62经过通流管道22与油箱18连通。这样就允许压力油10经过节流阀60流到油箱18，允许形成提升缸10内的活塞以具有缓冲的方式向下运动。所述的功能性通常是知道的。
如果在管道36中的泵压达到预定值，换向阀42反抗弹簧48和恒压50而开启，使活塞腔26与环形收集器28连通。先前，只有大活塞表面保持在压力油中，这使得较大量的油流入提升缸10，从而带来所谓快速提升。可以理解，这种形式的快速提升只可能承受小的或者中等的负载。值得关注的重负载通过提升泵压导致切换换向阀42。这只是利用在活塞腔26中位移量和环形收集器28获得的位移量之差所生成的油量。活塞泵24的提升因此导致可察觉的提升缸10的较短提升距离，但相对于更大的传递比而言，所需要的动力小得多。所述换向阀42的结构避免了不希望的动力损失。
在所述快速提升操作中，活塞泵24的环形收集器中压缩和抽空之间是交替进行的。如果现在在泵送行程中，换向阀42开启，压力油以爆发的方式流入环形收集器28。这一方面产生噪声，另一方面，当将杆向下推时，操作人员感到振动。节流阀44减小流入环形收集器28中时的振动并改善人机工学效果。
只要在图2中的元件与图1中的元件相同，也采用相同的附图标记表示。图1和图2的区别在于换向阀42的输入控制是经过图2中的管道64与管道12连接。因此对换向阀42的控制压力，不是随活塞泵24脉冲改变的泵压，而是在管道12中形成的负载压力。而在图1所示实施例中，换向阀42随着各自的反压连续开启和关闭，当达到某种负载压力时，换向阀42致动一次。在负载压力过载或者至少达到限定值之前，换向阀42仍旧处于切换状态。
只要在图3中的元件与根据图1和图2所示装置所用的元件相同，也采用相同的附图标记表示。换向阀70的结构没有说明，该换向阀具有经过管道72与管道12连续连接的第一控制输入。在另一侧的第二控制输入，经过管道74和管道22与油箱永久连接。预应力弹簧76在压在相同一侧。分路管道78也从管道74引为换向阀70的一个输入。如果在管道12内的负载压力达到或者超过预定值换向阀开启。在这种情况下，在活塞腔26与环形收集器28之间，如上所述，为具有大传递比的提升操作建立一种连接。在快速提升操作中，环形收集器28与油箱18是永久地连接，因此是充以压力油。这就保证在从快速提升切换到正常运行时，环形收集器28不致抽空的优点，从而不要求压力油流量，以在环形收集器28内形成压力。这还避免在切换到杆的中间位置时杆向下突进(plunging)。
在图4和图5中，可以在根据图1至图3中用作活塞泵24的活塞泵80的使用方式用图形示出。活塞82被导向和密封在缸84中，并将缸84分为活塞腔86和环形收集器88。活塞腔的密封件以及其与提升缸的连接并未详细示出。活塞杆90在并未详细示出的壳体92的导向通道中运动，并与同样并未详细示出的手动叉车的一个杆链接。活塞杆90具有轴向孔94，阀元件98的引导部96在该孔中运动。密封100保证阀元件98上方的区域密封，在该区域设置了弹簧102。杆94具有径向孔104，设置在活塞92上方，而这些径向孔保证了与阀元件和孔94的壁之间的轴向环形收集器106的连接。这些孔也连接在阀元件98中的横向通道108，此横向通道与阀元件98中的轴向通道部110连接。此轴向通道部向下直达阀元件98的端部。阀表面由一个轴向环形颈圈112构成，如果颈圈112如图5所示贴靠密封表面，此颈圈与孔94的表面保持密封。在图4中，阀元件98上升至弹簧102上方。在轴向颈圈内有一个阀球114，在弹簧116的作用下密封贴靠孔部110的边沿。弹簧116设置在活塞82的轴向凹入部120中的盲孔118中。盲孔118经过成角度的通道122与活塞腔86连通。
图4示出了轴向颈圈112在泵送行程中从密封表面提升，这样，在泵送行程过程中，即如图4所示活塞82向下的行程中，压力油可以流经通道122和环形间隙106，通过径向孔104和横向通道108进入环形收集器88。这一操作在图1至图3中称为正常运行，即较大传递比和重负载。使阀元件上升所需的压力，根据阀元件98的有效表面和反抗在阀元件98上设定压力的弹簧102确定。或者，在弹簧-腔内的压力保持恒定，如图所示，此弹簧-腔与大气隔离。在所述阀元件98的调节过程中，发生气体引入量的最小压缩，不过就有效压力而言，这是可以忽略的。重要之处在于使弹簧-腔保持处于恒定压力状态下，如果弹簧-腔已经通过用虚线表示的孔124与大气连通，这种恒压状态也可以实现。封闭的弹簧-腔具有这样的优点，当密封100泄漏时，所泄漏的油可以流入弹簧-腔而不流到外面。
环形间隙106的横截面是经过优化的。一方面它导致节流效应，就像在图1和2所示设置节流阀44那样。另一方面，不会存在过度的节流效应，以便避免在泵送的过程中任何不必要的损失。
在返回行程或者吸入行程过程中，如图5所示，阀球14开启，并使从环形收集器88回流的压力油流入活塞腔86。在本例中，具有其阀座的阀球相当于根据图1和2的单向阀40。
图6示出了一种标准控制阀装置130，可以用于例如根据图1至3所示的控制阀装置14。在并未详细示出的壳体132中，设置了相继的台阶孔，在其上部经过横向通道134与泵装置的油箱连接。在其下面的第二横向通道136与活塞泵连接，对于活塞泵并未详细示出。第三横向通道138与在此并未示出的提升缸连接。阀元件140设置在横向通道136和138之间，并被弹簧142压贴在此处并未示出的密封表面。梃杆114也与阀元件140连接，该阀元件与阀球协同工作。阀球146与密封座148相互作用，而第二梃杆150穿过密封座148延伸，并与引导部152连接，此引导部被引导通过孔部且在孔部中密封，并由弹簧154施压就位。引导部152由手动叉车的杆上的一种致动元件致动，在此并未示出该杆。阀球145在梃杆144和150端部之间具有相对自由的运动，并在如图6所示梃杆150所处位置状态，不与阀座148接触。此位置相当于根据图1至图3控制阀装置14的位置(中立位置)。如果梃杆150向下运动，使阀球146压住梃杆144，阀元件140随之向下，这就导致横向通道136、138之间连接。这样使得从活塞泵和提升缸与活塞装置的油箱连通，提升缸可以向下运动。如果梃杆150向上运动，如果生成相应的差压，阀球146可以贴靠密封座148，这是在如果压力是由泵生成的情况，压力反抗弹簧142调节阀元件140，这样活塞可以在提升缸内上升。图7示出了梃杆144的修改。
在图7中，梃杆144根据图5被标识为144a。正如可以看见的那样，梃杆具孔156，孔内设置了弹簧158。弹簧推在与阀球146接触的另一个梃杆160上。阀球于是与密封座148保持永久贴靠，除非阀球被梃杆150使其从密封座离开。所示设置对于根据图1至5所示的换向阀允许达到切换压力的距离最小。
只要在图8和9中所示元件对应于在图1至3中的元件，均用相同字符表示。在图8和9中可以看出，活塞泵具有单件差动活塞，该活塞具有大直径的上活塞部200和具有较小直径的下活塞部202。差动活塞设置在具有对应结构的泵缸204内，在泵缸内设置了环形收集器206和活塞腔208。在活塞部200、202之间，泵缸204内设置了密封圈210、212。为活塞部200指向上的端部，也在邻近泵缸204的上开口端设置一种擦拭环214，此擦拭环与在此未示出的杆-杠杆装置(bar-lever)一起操作工作。
换向阀42a具有两个位置。一个在图8中示出，另一个在图9中示出。换向阀42a的滑阀的一侧受弹簧48a的作用，另一侧受提升缸10中压力的作用。在图8所示位置，换向阀42a使两个缸腔206、208与提升缸连接。按照双向箭头所示致动泵24a的提升缸，导致提升缸10的活塞快速向上运动。这是因为活塞部200的环形表面以及活塞部202的活塞表面两者影响提升缸10的活塞。如果按照图9所示，由于负载215的缘故提升缸内的压力从P1增加至作为某一预定值的P2，使换向阀42a切换至图9所示位置，其中，环形收集器206与油箱18连通，而活塞腔208与提升缸10连通，这样，活塞部202生成具有提高了的压力P2的输出油量以致动提升缸10。这就使提升缸的速度降低，不过活塞泵24a的致动动力降低。
在第二阶段的动力损失非常低，这是由于工作介质从环形收集器206流进或流出油箱没有压力。
权利要求
1.手动叉车提升缸用的泵装置，具有下列特征-活塞泵(24，80)，此活塞泵用一在手动叉车上的杆致动，并具有活塞腔(26，86)和环形收集器(28，88)；-三位控制阀(14，130)，此控制阀在下降的提升缸(10)位置与油箱(18)连通，在中立的活塞腔(26，86)设置位置，与一个油箱连通，而在泵送设置位置，使活塞腔(26，86)经过第一单向阀(56)与提升缸(10)连通，并经过第二单向阀(58)与油箱连通；-第三单向阀(40)，设置在活塞腔和环形收集器(26，28)之间，此单向阀向活塞腔开启；-换向阀(42，98)，设置在活塞腔与环形收集器(26，28，86，88)之间，此换向阀使其阀元件由弹簧(48，102)压至关闭位置，而在相反一侧由活塞腔(26，86)的压力施压，以此，如果活塞腔(26，86)中的压力达到某一预定值，换向阀(42，98)的阀元件(98)开启，由此，-阀元件(98)密封在弹簧(48，102)的一侧，并以一种标准的恒定压力被压靠。
2.手动叉车提升缸用的泵装置，具有下列特征-活塞泵(24，80)，此活塞泵用一在手动叉车上的杆致动，具有活塞腔(26，86)和环形收集器(28，88)；-三位控制阀(14，130)，此控制阀在下降的提升缸(10)的位置与油箱(18)连通，在中立的活塞腔(26，86)设置位置与一个油箱(18)连通，而在泵送设置位置使活塞腔(26，86)经过第一单向阀(56)与提升缸(10)连通，并经过第二单向阀(58)与油箱(18)连通；-换向阀(70)，设置在活塞腔与环形收集器(26，28)之间，此换向阀的阀元件上有由弹簧(76)沿一个方向施加的压力，且在相反一侧，由提升缸(10)中的压力施压，以此，如果在提升缸(10)中的压力达到某一预定压力值，换向阀(70)的阀元件开启，由此，-阀元件密封在弹簧(76)的一侧，并以一种标准的恒定压力被压靠。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，恒定压力是大气压力或者油箱压力。
4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，恒定压力由蓄能器(50)生成。
5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，节流阀(42)设置在换向阀(42)内。
6.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，张力通过弹簧施加在第二单向阀(58)上，弹簧将其压入封闭位置。
7.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，进行切换此换向阀使在换向阀切换并使活塞腔与环形收集器连通之前，使环形收集器与油箱连通。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，泵活塞(82)内设置了轴向孔，其中，阀元件(98)的引导部(96)沿轴向被导向并被密封，弹簧(102)压在引导部(96)上，阀元件(98)在其相反一端具有环形阀表面，此环形阀表面与孔(94)的密封表面协同工作，此密封表面从由该密封表面所封闭的区域经过泵活塞(82)中的通道(22)与活塞腔(86)连通，而在阀元件(98)的密封表面上形成轴向间隙(106)，此轴向间隙经过泵活塞(82)中的径向孔(104)与环形收集器(88)连通。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，阀球(114)由设置在一个封闭区域内的弹簧(116)向其上施加压力，阀球(114)压贴在连接通道的轴向孔部(116)的端部一起工作，该连接通道被密封在阀元件(98)内，并总是与径向孔(104)连通，如果阀球(114)在弹簧作用下从孔部(116)上升，所述径向孔使环形收集器(88)与活塞腔(86)连通。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，弹簧-腔是一个大体上密封的空间。
11.如权利要求1至10所述的装置，其特征在于，控制阀(130)具有第一梃杆(150)，此第一梃杆通过环形阀座(148)施加推力于阀球(146)上；第二梃杆(160)，设置在阀球(148)的相对一侧，并与开关阀的阀元件(140)连接，以此，活塞腔与阀球(146)下方和开关阀(140)上方连通，阀球(146)关闭，而开关阀(140)开启，如果泵压在活塞腔内生成而且是处于下降操作中，第一梃杆(150)通过阀球(146)及第二梃杆(146)将开关阀(140)开启，而第二梃杆(160)被支撑靠在阀元件(140)上的弹簧(158)在其上施压。
12.如权利要求1至11所述的装置，其特征在于，换向阀中的张力弹簧用多孔弹性材料制成，设置在弹簧-腔内。
13.如权利要求1至12所述的装置，其特征在于，泵活塞由具有不同直径的两个活塞部(200，202)构成，所述活塞部均被密封在泵缸(204)的相应缸部内，以此，活塞腔(208)由具有较小直径的活塞部以及具有较大直径的活塞部(200)的环形收集器(206)组成。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，活塞部(200)制成使得在泵缸(204)开口端部具有该较大直径，并且邻近活塞部(200)的泵缸(204)的开口端设有擦拭环(214)。
全文摘要
手动叉车提升缸用的泵装置具有下列特征活塞泵用手动叉车上的一种杆致动，并具有活塞腔和环形收集器；三位控制阀，该控制阀在提升缸处于下降的位置时，使提升缸与油箱连通，在设置成中立位置时，活塞腔与油箱连通，而设置成泵送位置时，使活塞腔经第一过单向阀与提升缸连通，并经过第二单向阀与油箱连通；第三单向阀设置在活塞腔和环形收集器之间，此单向阀向活塞箱开启；换向阀，设置在活塞腔与环形收集器之间，此换向阀的阀元件由弹簧压至关闭位置，阀元件的另一侧由活塞腔的压力施压，因此，如果在活塞腔中的压力达到某一预定值，换向阀的阀元件开启，因此，阀元件密封在具有弹簧的一侧，并以一种几乎是恒定压力施压。
文档编号B66F3/22GK1594062SQ200410077148
公开日2005年3月16日 申请日期2004年9月10日 优先权日2003年9月11日
发明者斯特凡娜·热尔比耶, 恩斯特·P·马根斯, 弗兰克·门肯, 尼斯-格奥尔格·尼森, 马丁·冯·维尔德 申请人:容海因里希股份公司