(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降シリンダ（２）が、降下方向に外力（Ｐ）によって作用可能であり、昇降シリンダ（２）の加圧シリンダ室（１２）及び吸入シリンダ室（１１）が、これら両シリンダ室（１１，１２）を互いに連結する、内部に制御要素（３）が設けられた導管を介して加圧流体の作用を受けており、制御要素（３）が、油圧ポンプ（７）からの加圧流体の両シリンダ室（１１，１２）への供給もしくは両シリンダ室（１１，１２）からの加圧流体の排出及びタンク（２５）内へのオーバーフローを制御する、作業機械の昇降シリンダ（２）を制御するための方法において、
制御要素（３）内の分配器通路（５）が、油圧ポンプ（７）によって作用を受け、制御要素（３）内の制御ピストン（４）を介して加圧シリンダ室（１２）又は吸入シリンダ室（１１）が分配器通路（５）に接続されること、
外力（Ｐ）によって作用を受ける加圧シリンダ室（１２）内の所定の圧力において、この加圧シリンダ室（１２）が、逆止弁（１５）を介してこの分配器通路（５）と連結され、圧力センサ（２０）と関係して切替え弁（９）を介してスイッチ（２２）によって操作可能な遮断弁（８）を介して、分配器通路（５）に対する油圧ポンプ（７）からのポンプ通路（６）が遮断され、分配器通路（５）に吸入シリンダ室（１１）が接続されること、
所定の他の圧力に達した際、逆止弁（１５）が閉鎖し、遮断弁（８）が開放され、従って分配器通路（５）に対する油圧ポンプ（７）からのポンプ通路（６）が、吸入シリンダ室（１１）内の付加的な力の調達をするために開放されることを特徴とする方法。
【請求項２】
昇降シリンダ（２）が、降下方向に外力（Ｐ）によって作用可能であり、昇降シリンダ（２）の加圧シリンダ室（１２）及び吸入シリンダ室（１１）が、これら両シリンダ室（１１，１２）を互いに連結する、内部に制御要素（３）が設けられた導管を介して加圧流体の作用を受けており、制御要素（３）が、油圧ポンプ（７）からの加圧流体の両シリンダ室（１１，１２）への供給もしくは両シリンダ室（１１，１２）からの加圧流体の排出及びタンク（２５）内へのオーバーフローを制御する、作業機械の昇降シリンダ（２）を制御するための装置（１）において、
制御要素（３）内に、油圧ポンプ（７）によって作用可能な分配器通路（５）と、制御ピストン（４）を介して分配器通路（５）と接続可能な加圧側の加圧通路（１３）と吸入側の吸入通路（１４）が設けられており、これら加圧通路と吸入通路が、昇降シリンダ（２）の加圧シリンダ室（１２）もしくは吸入シリンダ室（１１）に対する連結導管と連結されており、加圧通路（１３）と分配器通路（５）との間に逆止弁（１５）が設けられ、分配器通路（５）内に油圧ポンプ（７）からのポンプ通路（６）を遮断する遮断弁（８）が設けられ、加圧通路（１３）と加圧シリンダ室（１２）との間に圧力センサ（２０）が設けられ、この圧力センサ（２０）と関係してバネキャップ（１９）からの導管（２１）を介して起動可能なスイッチ（２２）が、遮断弁（８）を操作するための切替え弁（９）を操作するために設けられていることを特徴とする装置。
【請求項３】
制御ピストン（４）の加圧側及び吸入側の制御縁部に、分配器通路（５）からの加圧流体の加圧シリンダ室（１２）及び吸入シリンダ室（１１）への供給もしくは加圧シリンダ室（１２）及び吸入シリンダ室（１１）からの加圧流体の排出を可能にするそれぞれ１つの制御溝（２６，２７）が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
逆止弁（１５）が、二次圧力制限弁（１６）との統合ユニットを形成することを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
２つの油圧ポンプ（７ａ，７ｂ）が、逆止弁（１５）、別の逆止弁（２９）並びに圧力作用を受ける制御要素（３）内の遮断弁（８ａ）と共に設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
ポンプ調整器（２８）が、加圧シリンダ室（１２）内の圧力に依存して油圧ポンプ（７）の吐出量を調整するために設けられていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
制御溝（２６，２７）が、加圧通路（１３）もしくは吸入通路（１４）を、油圧タンク（２５）内への加圧流体のオーバーフローのために付設されたタンク通路（２３，２４）と連結するために設けられていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１もしくは２に記載の種類の昇降シリンダを制御するための方法及び装置に関する。
【０００２】
作業機械の油圧式の昇降シリンダは、外力の下にある場合、付加的なエネルギ供給を行なうことなく降下させることができ、ピストン側もしくは加圧側、即ち加圧シリンダ室内にも、ロッド側もしくは吸入側、即ち吸入シリンダ室内にも、加圧流体の充填を行なうことが通常である。
【０００３】
作動機械の昇降シリンダにおいては、外力によって押し出された加圧流体が、制御ユニットによって、又は自由にタンクに導かれ、一方、油圧ポンプは、キャビテーションを回避するために、加圧流体を吸入シリンダ室に移送することによって、この昇降シリンダを降下させることが公知である。この場合、吸入シリンダ室の充填をするために付加的なエネルギを使用しなければならないことが欠点である。
【０００４】
他の解決策は、吸入シリンダ室をタンクと連結する点にあり、従って、吸入シリンダ室の加圧流体がタンクから吸入されるが、吸入シリンダ室とタンクとの間の導管抵抗を克服しなければならず、これが吸入シリンダ室の不完全な充填に通じてしまうという欠点を伴う。これには、タンク還流路内の絞りによって対処されるが、もっともこれらの絞りは熱を発生させ、この熱は冷却によって導出しなければならない。
【０００５】
エネルギ節約の基本から、移送は、エネルギの供給を行なうことなく制御されるようにシリンダを降下させることができるようにする点に、即ち、加圧シリンダ室から流出する加圧流体のエネルギを吸入シリンダ室の充填のために、絞りを回避する下に利用する点にある。このため、加圧の下に存在する流出する加圧流体を制御要素によって吸入シリンダ室へと導くことが公知であり、例えば別個の降下弁が吸入シリンダ室と主制御弁との間に設けられており、この主制御弁は、降下工程の際、必要な部分量を吸入シリンダ室へと導くために、主すべり弁の替わりに操作され、一方、残量は、主すべり弁を迂回する下にタンク内へと流出させることができる。
【０００６】
更に別の解決策が公知であり、この解決策は、昇降シリンダのための主制御すべり弁を中空ピストンとして形成する点にあり、この中空ピストンは、降下位置において、加圧シリンダ室から吸入シリンダ室への移行部を形成し、中空ピストン内に逆止弁が配設されており、昇降シリンダが油圧ポンプによって操作される標準運転の際の連結を中断する。この様式の中空ピストンを主制御すべり弁内の制御ピストンとして製造することは費用がかかり、重力の下に降下させるための相応の切替えが、昇降シリンダによって降下方向の付加的な力を何ら調達することができないという欠点を有する。降下方向にも作用を得るためには、重力の下に降下させるための切替えが遮断されなければならない。
【０００７】
上記公知の解決策に対し、本発明の課題は、降下工程の際に全ての圧力比の下で制御すべり弁を調節する下に吸入シリンダ室を十分に充填し、降下方向の付加的なシリンダ力が必要となったら直ぐに、自動的にシリンダの標準運転への切替えが行なわれる方法様式もしくは装置を提供する点にある。
【０００８】
冒頭で説明した様式の方法でもって、この課題は、本発明によれば、
制御要素内の分配器通路が、油圧ポンプによって作用を受け、制御要素内の制御ピストンを介して加圧シリンダ室又は吸入シリンダ室が分配器通路に接続されること、
外力（Ｐ）によって作用を受ける加圧シリンダ室内の所定の第１の圧力において、この加圧シリンダ室が、逆止弁を介してこの分配器通路と連結され、圧力センサと関係して切替え弁を介してスイッチによって操作可能な遮断弁を介して、分配器通路に対する油圧ポンプからのポンプ通路が遮断され、分配器通路に吸入シリンダ室が接続されること、
所定の第２の圧力に達した際、逆止弁が閉鎖し、遮断弁が開放され、従って分配器通路に対する油圧ポンプからのポンプ通路が、吸入シリンダ室内の付加的な力の調達のために開放されることによって解決される。
【０００９】
装置によれば、上記の課題は、
制御要素内に、油圧ポンプによって作用可能な分配器通路と、制御ピストンを介して分配器通路と接続可能な加圧側の加圧通路と吸入側の吸入通路が設けられており、これら加圧通路と吸入通路が、昇降シリンダの加圧シリンダ室もしくは吸入シリンダ室に対する連結導管と連結されており、加圧通路と分配器通路との間に逆止弁が設けられ、分配器通路内に油圧ポンプからのポンプ通路を遮断する遮断弁が設けられ、加圧通路と加圧シリンダ室との間に圧力センサが設けられ、この圧力センサと関係してバネキャップからの導管を介して起動可能なスイッチが、遮断弁を操作するための切替え弁を操作するために設けられていることによって解決される。
【００１０】
本発明による方法様式によって、制御要素を介して、加圧シリンダ室から来る加圧流体を吸入シリンダ室に対して導くことが認めることができ、加圧シリンダ室内の圧力コントロール並びに相応の逆止弁の調節並びに制御弁の切替えは、外力の調達を行なうことのない降下を保証する。
【００１１】
この場合、例えば、昇降シリンダを介して作業機器を完全に降下させる際、加圧シリンダ室内の圧力が低下するか、もしくは完全にシステム圧力に適合し、逆止弁が閉鎖し、場合によっては遮断弁を開放することができる。これはまた、加圧の下で降下させる際にも問題なく可能であり、ここでは、遮断弁を介して、油圧ポンプによる作用が可能にされ、この作用は、降下方向に作用させることができる。制御要素内の制御ピストンが切り替えられる場合、油圧ポンプはストローク方向に加圧シリンダ室に加圧流体を作用させることができる。
【００１２】
例えば外力によって２０バールより高い圧力が、圧力スイッチに通報された場合、加圧流体が、分配器通路内の遮断弁を閉鎖し、従って加圧流体の供給路を油圧ポンプから遮断するように制御弁が切り替えられ、従って加圧流体は、シリンダの加圧シリンダ室から逆止弁を介して吸入シリンダ室内へと流れ、過剰な加圧流体は、場合によってはタンク内へとフィードバックさせることができる。
【００１３】
例えば圧力が、加圧シリンダ室内の外力を除去することによって降下した場合は、逆止弁が閉鎖する。自動的に、圧力センサを介して制御信号が切替え弁に付与され、この切替え弁が切り替わり、これにより遮断弁が圧力を失わされ、従ってこの遮断弁は、自動的に開放し、油圧ポンプを介して吸入シリンダ室への加圧流体の供給を可能にし、従って降下方向の昇降シリンダの加圧が可能にされる。
【００１４】
上昇させるべきである場合は、制御ピストンの制御側が徐荷され、従ってバネ作用を受けたこのピストンは移動し、これにより、加圧シリンダ室に対する加圧流体の供給路が開放される。
【００１５】
本発明の別の形態は、従属請求項から明らかである。
【００１６】
例えば、制御ピストンの加圧側及び吸入側の制御縁部に、分配器通路からの加圧流体の加圧シリンダ室及び吸入シリンダ室への供給もしくは加圧シリンダ室及び吸入シリンダ室からの加圧流体の排出を可能にするそれぞれ１つの制御溝が設けられていることは、特に有利である。
【００１７】
更に、逆止弁が、二次圧力制限弁との統合ユニットを形成することから有効かつコンパクトな構造様式が得られる。
【００１８】
また本発明は、２つの油圧ポンプの使用も可能とし、更に、システム内に少なくとも１つの制御される遮断弁及び少なくとも１つの制御される逆止弁を設けることは有効である。
【００１９】
本発明の更なる詳細、特徴及び利点は、以下の説明に基づいて、並びに図面によって明らかである。
【００２０】
２で指示された昇降シリンダの運動を制御するための、全ての図において一般に１で指示された装置は、拡大して断面で示されており、本質的に、内部に摺動可能な制御ピストン４を有する制御要素３から成り、更に以下で詳細に説明される種々の通路を介して、開放され、閉鎖され、もしくは互いに連結されているようにすることができる。
【００２１】
制御要素３内には、図１の例において、横断面でほぼＵ字形に図示された分配器通路５が設けられており、この分配器通路５は、ほぼ対称にポンプ通路６によって作用をうけており、このポンプ通路６には、油圧ポンプ７が接続されている。分配器通路５に対するポンプ通路６を介する供給路を遮断するため、ほぼ中心に遮断弁８が設けられており、この遮断弁は、切替え弁９を介してポンプ供給導管１０によって油圧ポンプ７と連結可能である。
【００２２】
昇降シリンダ２は、１１で指示された吸入シリンダ室と、１２で指示された加圧シリンダ室とを備え、この加圧シリンダ室の圧力は、外力（Ｐ）によって発生され、両シリンダ室１１，１２は、導管を介して、これら両シリンダ室１１，１２と同じ圧力を備える制御要素３内の加圧通路１３及び吸入通路１４と連結されており、加圧通路１３及び吸入通路１４は、分配器通路５の両方の部分アームに対して平行に配設されており、これら全ての通路は、制御ピストン４の移動を介して供給もしくは排出可能である。
【００２３】
１５で指示され、かつ図４に拡大されて再現された二次圧力制限弁１６内の逆止弁１５を介して、通路１３内の圧力が十分に高い場合は、加圧流体が、そこから分配器通路５内へと流れることができ、これは、更に以下で詳細に説明する。
【００２４】
説明した要素以外に、装置１、即ち制御要素３は、制御ピストン４の軸の端部に制御接続部１７を備え、この制御接続部を介して、圧力を加えた場合、制御ピストン４は、バネキャップ１９内に収容されているバネ１８に対向して摺動することができる。
【００２５】
加圧シリンダ室１２内、もしくはこの加圧シリンダ室１２から加圧通路１３へと通じる導管内の圧力は、圧力センサ２０を介して測定可能である。バネキャップ１９からの導管２１を介して、スイッチ２２が起動可能であり、このスイッチ２２は、更にまた圧力センサ２０と関連して切替え弁９を切り替える。分配器通路５及び加圧通路１３並びに吸入通路１４以外に、制御要素３内には、平行な別の２つのタンク通路２３もしくは２４が設けられており、これらのタンク通路は、一方では、それぞれ１つの二次圧力制限弁１６によって作用を受けており、他方では、２５で指示されたタンクへの供給導管を形成する。
【００２６】
相応の貫流を可能にするため、制御ピストン４は、相応の位置に制御溝２６もしくは２７を備える。
【００２７】
装置１の機能様式を、以下に、図１ａ及び１ｂの例を基に詳細に説明する。
【００２８】
制御接続部１７を介して、制御すべり弁の制御ピストン４が「降下」（図１）に切り替えられる場合は、制御ピストン４がバネキャップ１９の方向に運動する。外力Ｐは、昇降シリンダ２内で加圧シリンダ室１２内に圧力を発生させ、加圧シリンダ室１２の加圧流体が、加圧通路１３、この例では二次圧力制限弁１６のカートリッジ内に内蔵されている（図４）逆止弁１５を介して分配器通路５内へと流れる。制御溝２７を介して、加圧流体は、昇降シリンダ２の吸入シリンダ室１１へと通じる吸入通路１４内へと到達する。更に加圧シリンダ室１２内の圧力は、圧力センサ２０を切り替え、この圧力センサが、切替え弁９を操作し、これにより油圧ポンプ７の圧力を遮断弁８へと導き、従ってこの遮断弁８は閉鎖する。
【００２９】
同時に制御ピストン４の摺動により、制御溝２６を介してタンク通路２３への連結が形成される。逆止弁１５が開放された際の分配器通路５及び加圧通路１３内の圧力が等しく、従って制御溝２６及び２７の圧力も等しいので、制御溝２６及び２７の形成は、昇降シリンダ２の吸入シリンダ室１１に対し、全ての制御ピストン位置及び圧力比の下に必要な加圧流体の量が任意に使用可能にされ、一方、残量は、タンク２５に供給されるように構成することができる。この場合、タンク２５へと流出する加圧流体の量と昇降シリンダ２の吸入シリンダ室１１へと流出する加圧流体の量との比は一定のままである。加圧シリンダ室１２から吸入シリンダ室１１への加圧流体の流れは、破線で図示されている。
【００３０】
降下工程の開始と同時に、油圧ポンプ７は、吐出量をゼロに制御するか、又は適当な切替え手段によって他の消費装置に導くことができる。これにより、分配器通路５は圧力がなく、遮断弁８は、この場合も自動的に閉鎖する。
【００３１】
昇降シリンダ２のピストンが底部に達した場合、加圧シリンダ室１２内の圧力は、ほぼゼロである。圧力センサ２０は、この状態を検出し、遮断弁８をポンプ圧力から徐荷し、これにより降下工程のために標準運転を形成する。ストローク工程のために遮断弁８の開放を維持するため、スイッチ２２は、圧力センサ２０から切替え弁９への信号を中断し、遮断弁８は、圧力徐荷をされ、開放することができる。
【００３２】
スイッチ２２は、「上昇」（図１ｂ）のための制御信号によって切り替えられ、この制御信号は、ここでは例として、バネキャップ１９からの導管２１を介して取り出される。上昇の際の加圧流体の流れは、図１ｂに同様に破線で図示されている。本発明によるこの装置によって、外力の下で降下する際に回生回路が使用され、一方、標準運転としての油圧ポンプによる機能「降下」及び「上昇」は自動的に行われる。
【００３３】
図２による本発明の第２の形態では、加圧シリンダ室１２の圧力が、切替え弁９を介し、導管を介して、ポンプ調整器２８へと切り替えられ、従って油圧ポンプ７は、吐出量をゼロにセットされる。この構成では、制御される遮断弁の替わりに逆止弁２９を設けることができる。逆止弁２９を有するこの構成は、全てのシステムにおいて使用することができ、これらのシステムにおいては、降下工程の開始の際、昇降シリンダ２のために分配器通路５へのポンプ供給路が中断されている。
【００３４】
本発明の第３の形態は図３に図示されている。この場合、２つの油圧ポンプ７ａ及び７ｂが、制御すべり弁に導入され、油圧ポンプ７ａは、遮断された回生回路における降下のためだけに、また油圧ポンプ７ａ及び７ｂは上昇のために設けられている。この場合、油圧ポンプ７ａのポンプ圧力は、切替え弁９を介して遮断弁８ａに切り替えられる。この例では、油圧ポンプ７ａが、降下の際、他の消費装置によって遮断されているか、又は圧力がないように切り替えられており、従ってこの回路のため逆止弁２９が設けられている。
【００３５】
図４には、逆止弁１５の有利な装置が図示されている。作業機械のための弁ブロックは、二次圧力制限弁１６を任意に使用可能である。有利で経済上より好都合な構成は、逆止弁１５が加圧通路１３を分配器通路５と連結するように、逆止弁１５が二次圧力制限弁１６のハウジング内に配設されている場合である。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】  本発明の第１の実施例を、若干の装置要素の位置「降下」でもって示す。
【図１ｂ】  本発明の第１の実施例を、若干の装置要素の位置「上昇」でもって示す。
【図２】  図１による装置の内容を変更した実施例を示す。
【図３】  ２つの油圧ポンプを有する例を示す。
【図４】  統合された逆止弁と共に内蔵された二次圧力制限弁の拡大図を示す。
【符号の説明】
１            装置
２            昇降シリンダ
３            制御要素
４            制御ピストン
５            分配器通路
６            ポンプ通路
７            油圧ポンプ
８            遮断弁
９            切替え弁
１０          ポンプ供給導管
１１          吸入シリンダ室
１２          加圧シリンダ室
１３          加圧通路
１４          吸入通路
１５          逆止弁
１６          二次圧力制限弁
１７          制御接続部
１８          バネ
１９          バネキャップ
２０          圧力センサ
２１          導管
２２          スイッチ
２３，２４    タンク通路
２５          タンク
２６，２７    制御溝
２８          ポンプ調整器
２９          逆止弁
７ａ，７ｂ    油圧ポンプ
８ａ          遮断弁
Ｐ            外力
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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