叉车用液压回路的制作方法

本发明涉及一种叉车用液压回路，尤其涉及一种防止引擎因提升油缸达到行程极限(End stroke)无法再伸长时瞬间产生冲击压力(Surge pressure)停止的叉车用液压回路。

背景技术：

通常，叉车具备有液压系统和引擎。

液压系统包括液压泵、控制阀、驱动器而配置。液压泵由引擎动力工作，并排出形成有压力的工作油。控制阀控制工作油的流向与流量。驱动器由经由控制阀而提供的工作油工作。叉车所具备的驱动器包括提升油缸。

引擎产生动力。一方面，近来由于引擎小型化(Engine downsizing)趋势，倾向于在与以往类似容量的叉车内装载低于以往输出功率的引擎。

当操作员操纵操作杆时，通过操作杆的操纵生成控制信号。控制信号由上述控制阀的线轴移动。

换言之，当操作员要提升货叉时，通过操纵操作杆来执行提升操作。从而，生成相当于货叉上升的控制信号，通过该控制信号控制阀开放工作，向提升油缸提供工作油，从而最终提升货叉。

一方面，提升油缸的伸长与收缩的行程距离有限，有一个最多可伸长的行程极限(End stroke)支点。

然而，有时操作员无法知晓提升油缸是否已达到行程极限。例如，未能确保操作员对提升油缸的视野时便是如此。

如上所述，有时尽管已经达到提升油缸的行程极限，还要接着进行提升操作，因而继续要求提升油缸的提升运转。在这种情况下，虽然提升油缸是不会再继续伸长，但工作油还是要继续提供，因此提升油缸的内部会形成一种压力瞬间急剧上升的冲击压力(Surge pressure)。

一方面，液压系统设置有用于防止压力非正常上升的安全装置。例如，有安全阀用作安全装置。

安全阀设定有所要限制的设定压力，当该液压管的压力达到所要限制的设定压力时，安全阀将会开放，排出工作油。

然而，从安全阀开放到液压系统的压力得以稳定需要物理时间。此外，上述冲击压力以非常大的急速负荷作用于液压泵。

通常情况下，当急速负荷作用于液压泵时，为应对负荷，会控制增加引擎的输出，与此同时，安全阀开放，以使液压系统的压力得以稳定。

然而，如前所述，如果是急速负荷作用于液压泵的情形，会出现急速负荷大于引擎的输出的状况，届时，将存在引擎不稳定的问题，例如，引擎转速急剧下降或引擎停止等。

尤其，越是输出效率低的引擎，就越存在经受不起冲击压力的问题。

下面，进一步说明引擎因冲击压力停止的情况。

安全阀开放的安全压力被换算为液压泵的驱动转矩。换言之，安全阀开放时增加的压力所引起的冲量L可以视作引擎曲轴的角动量。冲量L可通过对驱动转矩τ相对于时间t做积分求得。

【公式1】

τ：驱动转矩

P：液压泵的排出压力

Q：液压泵的排出流量

【公式2】

L：冲量

τ：驱动转矩

t：时间

t1：冲击发生时间点

t2：引擎停止时间点

【公式3】

Le：冲量

I：惯性力矩

ω：角速度

τ：驱动转矩

t：时间

当在安全阀开放的时间点所发生的冲量L大于引擎曲轴的角动量Le时，引擎转速(rpm)急剧下降或引擎停止。

使引擎稳定免受冲量L影响的方案，可以考虑以下两种。

第一，是增加引擎旋转惯性能量的方案。可以通过增加飞轮的质量或提升引擎旋转速度来增加角动量。然而，这种增加引擎旋转惯性能量的方案存在降低起动性的忧虑，还存在恶化燃料效率的忧虑。

第二，是较低地设定安全阀的设定压力的方案。但是，一旦降低设定压力，虽然可以减少冲量L，但由于提供给提升油缸的工作油的压力会变低，因此存在启动性下降的忧虑。

从而，上述周知的两种方案无法令人满意地解决引擎因冲击压力变得不稳定的问题，因此需要一种新的方案。

技术实现要素：

技术问题

为此，本发明要解决的技术课题是提供一种可以防止引擎因提升油缸的内部所产生的冲击压力变得不稳定的叉车用液压回路。

本发明要达成的技术课题不限于上述技术课题，本发明所属的技术领域的一般的技术人员可以从下面的记载中清楚地理解前面未提及的或其他技术课题。

技术方案

为达成上述技术课题，根据本发明实施例的叉车用液压回路，包括：引擎1，用于产生动力；液压泵2，由所述动力工作，从油箱3吸入工作油后将其排出；控制阀4，通过第一液压管11与所述液压泵2连接，并控制从所述液压泵2排出的工作油的流量和流向；提升油缸5，通过第二液压管12与所述控制阀4连接，由通过所述第二液压管12流入的工作油工作，且通过第三液压管13与所述油箱3连接，使工作油排出至所述油箱3；安全阀6，配备于连接所述第二液压管12和所述第三液压管13的液压管上，且设定有安全压力，当所述第二液压管12上形成高于所述安全压力的异常高压时开放；以及蓄压器7，与所述第一液压管11或所述第二液压管12连接，当所述第一液压管11或所述第二液压管12上产生冲击压力时，吸收所述冲击压力。

此外，提供有多个蓄压器7，所述多个蓄压器7分别与所述第一液压管11和所述第二液压管12连接，当第一液压管11、第二液压管12上产生冲击压力时，所述多个蓄压器7中的任一蓄压器7可以吸收所述冲击压力。

此外，所述蓄压器7可以先行于所述安全阀6的开放时间点吸收所述冲击压力。

此外，所述蓄压器7的自由充压压力(Free charge pressure)可以为所述安全阀6的安全压力的10％～20％。

其他实施例的具体事项包含在发明内容和附图中。

发明的效果

根据如上所述的本发明实施例的叉车用液压回路，在向提升油缸提供工作油的液压管上具备蓄压器，当提升油缸或液压管产生冲击压力时，蓄压器可以迅速吸收冲击压力。

此外，根据本发明实施例的叉车用液压回路，使冲击压力不会对液压泵和引擎产生影响，从而可以防止引擎因冲击压力变得不稳定。

附图说明

图1是示出安全压力线图的图。

图2是为说明根据本发明一实施例的叉车用液压回路的图。

图3是示出被缓冲的安全压力线图的图。

符号说明

1-引擎，2-液压泵，3-油箱，4-控制阀，5-提升油缸，5a、5b-第一端口、第二端口，6-安全阀，7-蓄压器，11、12、13-第一液压管、第二液压管、第三液压管。

具体实施方式

本发明的优点和特征以及达成这些优点和特征的方法，将在参照后面结合附图所详细描述的实施例的过程中变得清楚。

下面参照所附附图对本发明的实施例进行详细说明。可以理解的是，以下说明的实施例仅是为便于理解本发明而做出的示例性描述，可以以不同于此处说明的实施例进行各种变型来实施本发明。但是，当判断说明本发明的过程中所相关的公知功能或构成要素的具体说明多余地使本发明的主旨不清楚时，省略该发明内容和具体图示。此外，为便于发明的理解，所附附图并非按实际缩尺图示，反而部分构成要素的大小被夸张地图示。

一方面，后述的术语是考虑本发明中的功能而设定的术语，有可能因厂商的意图或惯例而异，其定义应基于贯穿本说明书全文的内容而定义。

贯穿说明书全文的相同参考符号指相同构成要素。

首先，参照图1说明安全压力线图与引擎状态的相关关系。图1是示出安全压力线图的图。

图1的第一线图示出了安全压力线图中压力在短时间内急剧上升。当安全压力如第一线图般上升时，会发生引擎停止的不稳定状况。

此外，图1的第二线图示出了较第一线图而言压力以相对更缓慢些的速度上升。即使安全压力如第二线图般上升，也会发生引擎转速急剧下降的不稳定状况。

一方面，图1的第三线图示出了较第二线图而言压力以相对更缓慢些的速度上升。当安全压力如第三线图般上升时，引擎转速不会急剧下降，而是稳定下来。

另一方面，图1的第四线图示出较第三线图而言压力以相对更缓慢些的速度上升。当安全压力如第四线图般上升时，引擎转速维持得良好，引擎得以稳定。

此外，图1所示的第二、第三线图或许看似类似，但当更放慢些或加快些压力上升的速度时，引擎状态会表现出极其鲜明的不同反应。观察图1的安全压力线图便知，有两种情况，即，形成冲击压力导致引擎停止的第一种情况(参照第一、第二线图)和引擎稳定下来的第二种情况(参照第三、第四线图)。第一种情况和第二种情况中，冲量大约有11％的差异。换言之，第二、第三线图可以被理解为可以将引擎稳定化的安全压力的临界线。

下面，参照图2说明根据本发明一实施例的叉车用液压回路。图2是为说明根据本发明一实施例的叉车用液压回路的图。

如图2所示，根据本发明的叉车用液压回路，引擎1与液压泵2连接，液压泵2由从引擎1产生的动力工作。

液压泵2从油箱3吸收工作油，并将其排出至控制阀4侧。液压泵2和控制阀4通过第一液压管11连接。

控制阀4的线轴通过控制信号移动，以向提升油缸5提供工作油或停止提供工作油。控制阀4和提升油缸5通过第二液压管12连接。提升油缸5具备头部端口5a和杆端口5b。

控制信号是操作员操纵操作杆时产生的信号。例如，当要提升货叉时，如果对操作杆实施提升操作，则会产生该控制信号，以使控制阀4的线轴朝着向提升油缸5提供工作油的方向运转。

提升油缸5通过所提供的工作油升降货叉。更详细而言，提升油缸5的头部端口5a与控制阀4连接，当向头部端5a提供工作油时，提升油缸5的杆会伸长，由此提升货叉。相反，提升油缸5的杆端口5b与控制阀4连接，当向杆端口5b提供工作油时，提升油缸5的杆会收缩，由此降低货叉。

当货叉上升时，提升油缸5的工作油从杆端口5b排出，并返回至油箱3。提升油缸5的杆端口5b和油箱3通过第三液压管13连接。

一方面，安全阀6具备于第二液压管12与第三液压管13之间。安全阀6设定有安全压力，以限制第二液压管12的压力。换言之，安全阀6在第二液压管12上形成异常高压时开放，由此向第三液压管13侧排出第二液压管12的部分工作油，以使第二液压管12维持一定的压力。

另一方面，蓄压器7可以配备于第一液压管11或第二液压管12上。蓄压器7在安全阀6开放前吸收冲击压力，以起到缓冲的作用。

若是蓄压器7与第一液压管11连接的构成，则接近液压泵2而配置，因此能够更迅速些地吸收由液压泵2产生的工作油的异常高压。此外，蓄压器7可以吸收控制阀4迅速关闭时可能会产生的工作油的冲击压力。

若是蓄压器7与第二液压管12连接的构成，在提升油缸5不能再收容工作油的瞬间可能产生冲击压力，此时产生的冲击压力有可能会被吸收。

再一方面，可以提供有多个蓄压器7，蓄压器7可以分别与第一液压管11和第二液压管12连接而构成。若具备有多个蓄压器7，其效果是，即使液压马达2和提升油缸5中的任一方上很短时间内突然产生冲击压力也能非常迅速地缓和冲击压力。

又一方面，蓄压器7的自由充压压力(Free charge pressure)为安全阀6的安全压力的10％～20％。例如，若安全阀6的安全压力为250bar，则蓄压器7的自由充压压力可以被设定为约25bar～50bar的规格。

若设定安全阀6的安全压力为250bar，蓄压器7的自由充压压力为35bar，则蓄压器7在形成于第一液压管11或第二液压管12的压力为35bar至240bar的范围内吸收冲击压力。

一方面，若蓄压器7的自由充压压力设得过低，存在液压启动性能下降的忧虑，若蓄压器7的自由充压压力设得过高，则又存在吸收冲击压力的时间点滞后，无法在适宜的时间点吸收冲击压力的忧虑。因此，蓄压器7的自由充压压力要相对于安全阀6的安全压力适当设定。

本发明的实施例所公开的蓄压器7的自由充压压力为安全阀6的安全压力的10％～20％时，液压工作性能良好，可以在适宜的时间点有效吸收冲击压力。

下面详细说明根据本发明一实施例的叉车的液压回路的作用。

首先，由液压泵2提供工作油，操作员通过操纵操作杆，使控制阀4将第一液压管11与第二液压管12连接。工作油经由控制阀4被提供至提升油缸5，提升油缸5由所提供的工作油工作，最终叉车的货叉工作。

货叉上升工作时，当货叉达到不能再上升的位置时，即，油缸已达到行程极限(End Stroke)时，如果操作员继续操纵杆以提升货叉，则提升油缸5的内部的压力会瞬间顿增。与此同时，第一液压管11、第二液压管12的压力也随之上升。

安全阀6在所设置的液压管的压力接近安全压力时开始开放，并向油箱3排出工作油。安全阀6可以自第二液压管12的压力达到安全压力的约85％程度的时间点开始开放。

从提升油缸5的内部压力形成异常高压的时间点到安全阀6开始开放的时间点存在物理时间。该物理时间可以是很短的一瞬间，但蓄压器7就是在该物理时间内安全阀6开放前先吸收工作油的压力。

更具体而言，蓄压器7的自由充压压力的大小为安全阀6的安全压力的大小的10％～20％，因此若假设安全阀6的安全压力为240bar，则可以吸收提升油缸5的内部压力或第一液压管11、第二液压管12的内部压力约为25bar至240bar时的冲击压力。换言之，蓄压器7可以在很短的时间内延迟(Delay)压力急剧上升，进而可以防止因压力急剧上升的瞬间冲击(Surge或Jerk)传至引擎。

之后，安全阀6开放工作后，若控制阀4转为中立或操纵操作杆以使货叉下降，则蓄压器7中收容的工作油排至油箱3。同时，蓄压器7的压力降至设定压力以下。

蓄压器7的规格可以以下面说明的条件选定。引擎停止的时间点取决于引擎设计规格。引擎设计规格包括惯性力矩I、曲轴的角速度ω以及逆负荷(back up torque)。这些可以通过试验测量。计算截至下一个引擎停止时间点的引擎角动量，则可以求出引擎停止临界点值。测量引擎停止发生时的冲量，将其与引擎停止临界点的冲量进行比较，从而可以算出蓄压器7中需吸收的冲量。换言之，可以以蓄压器中需吸收的冲量为基准选定蓄压器7的规格(工作压力和容量)。

【公式4】

L：蓄压器吸收冲量

τ'：蓄压器吸收转矩

t：时间

t1：冲击发生时间点

t2：引擎停止时间点

【公式5】

τ′＝P×Q

τ'：蓄压器吸收转矩

P：液压泵的排出压力

Q：液压泵的排出流量

【公式6】

V＝Q×n×t

V：蓄压器体积

Q：液压泵的排出流量

n：引擎转速(rpm)

t：时间(s)

换言之，蓄压器7的规格可以取决于上述公式4、5、6。

图3是示出被缓冲的安全压力线图的图。图3中，比较例1的线图示出了不具备蓄压器时的压力变化。图3中，临界点线图为引擎不停止，且可维持稳定的引擎转速的压力变化的线图。

根据本发明一实施例的叉车的液压回路被配置为蓄压器7现行于安全阀6的开放时间点吸收冲击压力。从而，蓄压器7可以在开始形成异常高压的时间点到安全阀6开始开放的时间点的期间内吸收冲击压力，从而可以有效防止冲击压力对液压泵2和引擎1造成负面影响。

此外，根据本发明一实施例的叉车的液压回路，蓄压器7在液压系统的压力达到安全阀6的安全压力的85％之前吸收冲击压力。从而，一旦开始形成异常高压，蓄压器7可以在安全阀6开放之前更迅速地吸收冲击压力。

如上所述，在叉车的液压回路中，若第一液压管11、第二液压管12具备蓄压器7，则如图3所示，可以降低第一液压管11、第二液压管12的压力上升率，从而可以避免引擎停止。换言之，蓄压器7吸收冲量，可以使引擎不停止，且维持稳定的状态。

尽管参照以上所附附图对本发明的实施例进行了说明，但本发明所属技术领域的一般的技术人员可以理解，在不改变其技术思想或必需特征的前提下，本发明可以以其他具体形态实施。

因此，可以理解的是，以上所描述的实施例从方方面面而言均为示例性的，而非限定性的，本发明的范围由后述的权利要求体现，由权利要求的意义、范围以及其等值概念中导出的所有变更或变型形态均被解释为包含在本发明的范围。

工业上应用的可能性

根据本发明实施例的叉车用液压回路可用于防止引擎因冲击压力停止的用途。