專利名稱：叉車的舉升油缸和柱桿總成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及叉車的一舉升油缸和一柱桿總成。
一典型的叉車具有用于舉升和降低一鏟叉的一些舉升油缸，其中鏟叉由一柱桿總成支承。具有幾種類型的柱桿總成。在一種類型的柱桿總成中，一鏟叉隨內(nèi)柱桿一起被舉升和降低。還有一種全自由型的柱桿總成，其包括一個全自由油缸和一些柱桿油缸。該全自由油缸不用移動內(nèi)柱桿就可舉升和降低鏟叉，而柱桿油缸則舉升和降低內(nèi)柱桿。
柱桿油缸伸張和收縮柱桿總成，并且全自由油缸相對于內(nèi)柱桿舉升和降低固定有鏟叉的一舉升托架。當舉升該鏟叉時，柱桿油缸在全自由油缸到達其最大長度后開始伸張柱桿總成。當降低該鏟叉時，在柱桿油缸收縮到最小長度后全自由油缸開始收縮。
在一典型的叉車中，一駕駛員操縱一高度控制桿來舉升一鏟叉到某一高度。除高度控制桿外，一些叉車(例如日本未審查的專利公開號7-2496中描述的那種)裝備有用于舉升鏟叉的一自動舉升裝置。駕駛員觸摸一控制板來致動該自動舉升裝置，其中該自動舉升裝置又自動地舉升鏟叉到一所需高度。該裝置包括一控制舉升油缸的控制器。該控制器根據(jù)來自于一高度傳感器的一信號檢測鏟叉的高度，并且當鏟叉到達一目標高度時停止舉升油缸。當在室內(nèi)或者有頂篷的地方使用一叉車時，鏟叉粗心的舉升可能損壞頂篷。為避免該問題，一些叉車裝備有一高度限制裝置。該高度限制裝置檢測鏟叉的高度并防止鏟叉被舉升超過一預定高度。
一典型的叉車具有一卷軸型高度傳感器，用于連續(xù)地檢測鏟叉的高度。一卷軸型高度傳感器包括一電線，該電線的一端連接到鏟叉上；纏繞有該電線的一卷軸；和用于檢測該卷軸的轉(zhuǎn)動量的一電位計。
該卷軸增大了高度傳感器的尺寸。而且，暴露的電線會因與外物接觸而被損壞。此外，塵土可能造成電位計失靈。因此，需要頻繁地維修傳感器。特別是，當在靠近海邊的地方或在使用鹽水的條件下使用叉車時，電位計更容易失靈。
在一些叉車中，取代一卷軸型高度傳感器而采用一轉(zhuǎn)動編碼器來檢測一鏟叉的高度。在此情形中，一齒條形成在一柱桿上，并且一齒輪安裝在鏟叉上，以隨鏟叉整體運動。轉(zhuǎn)動編碼器檢測齒輪的轉(zhuǎn)動量，其中當鏟叉舉升或降低時該齒輪轉(zhuǎn)動。該轉(zhuǎn)動編碼器可以是一絕對(值)型的，或者是一增量型的。而絕對型的編碼器昂貴。另一方面，比一絕對型編碼器便宜的一增量型的編碼器則要求精確地檢測鏟叉的一參考位置。如果該參考位置被設為鏟叉的最高位置，則在每次開始操作叉車時，鏟叉必須被舉升到最高位置，這將浪費能量。因此，參考位置最好是鏟叉的最低位置。這樣，就需要用于精確地檢測最低鏟叉位置的一傳感器。
在一典型的叉車中，一車軸用于支承后輪相對于一車架轉(zhuǎn)動，以穩(wěn)定車架。但是，在某些條件下，車軸的傾斜將破壞叉車的穩(wěn)定。為避免該問題，日本未審查的專利公開號58-167215描述了在某些條件下鎖止后軸的一叉車。該機構(gòu)包括一重量檢測器和一高度檢測器。重量檢測器檢測鏟叉上的負荷是否大于一預定閾值，并且高度檢測器檢測鏟叉高度是否大于一預定閾值。當鏟叉上的負荷重量和鏟叉的高度超過所述閾值時，該機構(gòu)鎖止后軸不讓其轉(zhuǎn)動。
在一典型的叉車中，當裝載或卸載鏟叉時，柱桿總成傾斜。根據(jù)鏟叉高度和鏟叉上的負荷重量來限制最大傾斜速度。
在具有一全自由型柱桿總成的一叉車中，將鏟叉的參考高度設置成對應于全自由油缸的最大長度的一高度，以允許后軸轉(zhuǎn)動并且容易和可靠地控制柱桿總成的傾斜速度。用于檢測全自由油缸的最大長度的一傳感器可安裝在該全自由油缸上。但是，由于全自由油缸隨內(nèi)柱桿整體地舉升和降低，因此全自由油缸上的傳感器必須由長的電線連接到一控制器上。此外，當內(nèi)柱桿在最低位置時，必須防止松弛的電線與其它部件干涉。在具有內(nèi)柱桿、中柱桿和外柱桿的一全自由型三重柱桿總成中，長的電線是特別要考慮的。
全自由油缸到達其最大長度的時間可不用監(jiān)測該全自由油缸長度的變化來間接地檢測。即，全自由油缸的最大長度可通過測量從柱桿油缸開始伸張時起的時間來檢測。
因此，本發(fā)明的第一目的是提供一用于叉車的舉升油缸，該油缸不會因接觸其它物體而損壞，幾乎不會受到環(huán)境的影響并且能可靠地檢測其活塞是否在最低位置。本發(fā)明的第二目的是提供一具有高度傳感器和根據(jù)第一目的之舉升油缸的柱桿總成。本發(fā)明的第三目的是提供一全自由型柱桿總成，其間接地檢測一全自由油缸的最大伸張，而不需要長電線，不會因接觸其它物體而損壞，并且?guī)缀醪皇墉h(huán)境影響。
為達到上述和其它目的，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，提供一舉升油缸。該舉升油缸包括一油缸體；一活塞；一傳感器裝置和一控制器。活塞可在油缸體內(nèi)并在一有限的運動范圍內(nèi)軸向運動。傳感器裝置在活塞運動范圍外設置在油缸體一端的附近。根據(jù)一電信號，傳感器裝置向隨活塞整體移動的一反射表面發(fā)送一超聲波信號。傳感器裝置接收從反射表面反射的一超聲波信號并且產(chǎn)生對應于該接收到的超聲波信號的一電信號?？刂破鞲鶕?jù)電信號判斷活塞是否完全收縮。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點，可以通過結(jié)合附圖以本發(fā)明原理的示例方式所作的下列描述而變得顯而易見。
通過結(jié)合附圖參照優(yōu)選實施例的下列描述，可以最好地理解本發(fā)明、其目的及優(yōu)點，其中

圖1是表示按照本發(fā)明一實施例的一柱桿油缸的剖視圖；圖2是表示圖1的柱桿油缸的一放大的局部剖視圖；圖3A是一叉車的一局部側(cè)視圖；圖3B是表示圖3A所示叉車的柱桿總成中一些柱桿的概略性側(cè)視圖；圖4是圖3A的柱桿總成的一概略平面圖；圖5是表示圖3A的柱桿總成的一概略剖視圖；圖6是表示用于向圖3A的柱桿總成供油的一油路示意圖；圖7是表示按照另一實施例的一柱桿總成的一概略剖視圖；圖8是具有按照另一實施例的一柱桿總成的一叉車的局部側(cè)視圖；和圖9是表示按照具有一超聲波傳感器的另一實施例的一柱桿油缸的局部剖視圖。
現(xiàn)參照圖1～6描述一按照本發(fā)明一實施例的三重全自由型柱桿總成。
如圖3A所示，一柱桿總成2設置在一叉車1的前面。如圖3B和4所示，柱桿總成2包括一對外柱桿3、一對中柱桿4和一對內(nèi)柱桿5。中柱桿4設置在外柱桿3內(nèi)側(cè)并且相對于外柱桿3舉升和降低。類似地，內(nèi)柱桿5設置在中柱桿4內(nèi)側(cè)并且相對于中柱桿4舉升和降低。一帶有一鏟叉6a的舉升托架6或舉升工具設置在內(nèi)柱桿5內(nèi)側(cè)。舉升托架6被相對于內(nèi)柱桿5舉升和降低。一全自由油缸7位于內(nèi)柱桿5之間，以隨內(nèi)柱桿5一體地運動。全自由油缸7包括一活塞桿7a和支承在該活塞桿7a上的一鏈輪8。一鏈條9與鏈輪8相嚙合。鏈條9的一第一端被固定到舉升托架6上，而其第二端則被固定到全自由油缸7上。全自由油缸7伸張和收縮，從而沿著內(nèi)柱桿5舉升和降低舉升托架6。
一柱桿油缸10設置在每一中柱桿4之后。每一柱桿油缸10具有一活塞桿10a?；钊麠U10a的諸末端由一上梁11相互連接。上梁11將活塞桿10a連接到中柱桿4的上部。一鏈輪12被固定到每一活塞桿10a的末端上。一鏈條13與每一鏈輪12相嚙合。每一鏈條13的一第一端被固定到相應的內(nèi)柱桿5的下部，而每一鏈條13的一第二端則被固定到相應的外柱桿3的頂部。柱桿油缸10伸張和收縮，從而舉升和降低中柱桿4與內(nèi)柱桿5。中柱桿4運動與活塞桿10a相同的距離，而內(nèi)柱桿5則運動活塞桿10a兩倍的距離。
一滑輪14被支承在活塞桿10a之一上?；?4的軸線與鏈輪12的軸線對齊(如圖4所示)。一軟管15與滑輪14相嚙合。軟管15的一第一端被連接到限定在全自由油缸7內(nèi)的一底腔7b上，而一第二端則被連接到將在后面描述的一順序閥17上。柱桿3～5彼此對齊，如圖4所示。但是，在圖3B中，柱桿3～5被表示為似乎它們彼此分開，以說明鏈條9、13和滑輪12的位置。此外，為便于觀看，滑輪12、14的方向和位置在圖3B中以與在圖4中不同的方式表示。
全自由油缸7和柱桿油缸10為單動(單向)型的。如圖6所示，全自由油缸7被連接到順序閥17的一第一接口M1上。柱桿油缸10也通過一軟管16連接到順序閥17上。軟管16連接到每一柱桿油缸的底腔10b和順序閥17的一第二接口M2上。一節(jié)流閥18設置在軟管16內(nèi)。順序閥17通過一通道19連接到一控制閥20上。控制閥20可在三個位置之間轉(zhuǎn)換，其包括用于舉升鏟叉6a的位置、降低鏟叉6a的位置和鎖止鏟叉6a的運動的位置。更確切地說，控制閥20根據(jù)連接到閥20上的一舉升操作桿21的位置來在所述三個位置之間切換。操作桿21可在舉升、降低和中立位置之間切換。一液壓泵23通過一管道24連接到控制閥20上。泵23從一油箱22向油缸7、10供油?？刂崎y20通過一管道25連接到油箱上。
當舉升操作桿21位于舉升位置時，控制閥20將通道19與管道24連通。當舉升操作桿21位于下降位置時，閥20將通道19與管道25連通。當操作桿21位于中立位置時，閥20使通道19與管道24、25斷開。
順序閥17可以具有與例如日本未審查專利中請8-143292中公開的順序閥相同的結(jié)構(gòu)。當從控制閥20接收油液時，順序閥17經(jīng)第一接口M1向全自由油缸7供油。當全自由油缸7處于最大伸張位置時，順序閥17被切換到一第二位置。因此，閥17經(jīng)第二接口M2向柱桿油缸10供油，從而使柱桿油缸10伸張。
如圖5所示，一超聲波發(fā)送-接收器(收發(fā)器)、或超聲波傳感器26被安裝在柱桿油缸10之一上?，F(xiàn)參照圖1和2描述帶有超聲波傳感器26的柱桿油缸的結(jié)構(gòu)。柱桿油缸10具有一圓筒形殼體27、用作一頭蓋的一底塊28、一桿蓋29、活塞桿10a及與該活塞桿10a整體形成的一活塞30。柱桿油缸10這樣設置其底塊28位于下端。底塊28被焊接到殼體27上，而桿蓋29被螺紋擰旋到殼體27上?；钊麠U10延伸穿過一形成在桿蓋29上的孔29a，并且被插入殼體27內(nèi)。一密封件31安裝在孔29a內(nèi)。而且，一O型(密封)圈32安裝在殼體27的圓周與桿蓋29的內(nèi)壁之間。一大致圓筒形的止動器33安裝在殼體27的上部，以限制活塞桿10a的伸張。止動器33的下端限定了活塞30的頂部止動中心位置。
殼體27具有一位于止動器33鄰近的空氣出口34。一溢流管35被固定到出口34上。當活塞桿10a伸張或舉升時，由活塞壓縮的空氣和泄漏的油液經(jīng)管子35和一連接到管子35上的軟管36被送到油箱22內(nèi)(參見圖6)。
一止動面38形成在底塊28的頂部。該止動面38通過與活塞30的底面接觸而限制活塞30的運動。一傳感器腔39被設定在底塊28內(nèi)，以容納超聲波傳感器26。而且在腔39的側(cè)壁內(nèi)形成有一接口40。油液經(jīng)接口40被輸送給油缸10和從油缸10排出。在圖1～6的實施例中，傳感器腔39為底腔10b。溫度檢測裝置或一溫度傳感器41設置在腔39內(nèi)。
如圖1和2所示，超聲波傳感器26被固定到底塊28上，從而其發(fā)送部位面向活塞30。超聲波傳感器26包括一振蕩器42、一用于支承該振蕩器42的殼體43和一用于覆蓋該振蕩器42的蓋帽44。振蕩器42也被公稱為一超聲波傳感器，其根據(jù)電信號而振蕩。振蕩產(chǎn)生超聲波。振蕩器42也接收由一物體反射的超聲波，由此而振蕩，并將接收到的超聲波轉(zhuǎn)換為電信號。振蕩器42通過一粘合劑粘接到蓋帽44上。蓋帽44被壓配到殼體43上。一O形圈45a設置在蓋帽44的內(nèi)圓周與殼體43的圓周之間。一傳聲材料46設置在振蕩器43之下。在殼體43上形成有外螺紋43a。通過將殼體43擰裝到一形成在底塊28的底壁內(nèi)的內(nèi)螺紋孔內(nèi)，而將殼體43固定到底塊28上。一O形圈45b設置在底塊28與殼體43之間。在此方式中，超聲波傳感器26被結(jié)合在柱桿油缸10內(nèi)。
蓋帽44可以由任何材料制造。但是，蓋帽44的厚度影響頻率匹配，或傳聲阻抗。因此，蓋帽44的厚度必須根據(jù)所選材料來確定。當由金屬形成蓋帽44時，鐵和鋁是優(yōu)選的，因為它們?nèi)菀讬C加工并具有足夠的強度。在圖1-6的實施例中，蓋帽44由鋁制造。殼體43也由金屬制造。
超聲波傳感器26電連接到一發(fā)送-接收電路47上。發(fā)送接收電路47電連接到一控制器48上并包括一超聲波產(chǎn)生器(未示出)。電路47根據(jù)來自于(form)控制器48的信號而向傳感器26輸送一具有一定頻率的超聲波信號。電路47還包括一放大器和一檢測器(都未示出)，用于放大從傳感器26輸入的模擬信號和將該模擬信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號。然后電路47向控制器48輸出脈沖信號。
控制器48包括一中央處理單元(CPU)49，其用作一判斷裝置；一計數(shù)器50，其用作一時間測量裝置；和一存儲器51。計數(shù)器50測量超聲波的傳播時間，或從輸出超聲波信號到接收一反射的超聲波信號所經(jīng)歷的時間。存儲器51儲存控制程序和用于計算鏟叉6a位置的數(shù)據(jù)。具體地說，存儲器51儲存表示油溫與一超聲波傳播時間的一閾值(一預定時間ts)之間關(guān)系的一公式或圖表。溫度傳感器41設置在腔39內(nèi)。因此，由傳感器41檢測到的溫度并不必然等于在超聲波從超聲波傳感器26發(fā)送途中的油溫。因此，檢測到的油溫與聲波傳播時間的閾值ts之間的關(guān)系是由測試來確定的。
溫度傳感器41電連接到控制器48上。CPU49根據(jù)從溫度傳感器41檢測到的信號計算柱桿油缸10內(nèi)的油溫。CPU49測量從發(fā)送一超聲波到接收到反射的超聲波的時間t并將測量到的該時間與閾值ts比較。如果測量到的時間t比閾值ts短，則CPU49判斷活塞30處于最低位置。如果測量到的時間t比閾值ts大，則CPU49判斷活塞30不是處于最低位置。CPU49用作一開/關(guān)閘，以判斷活塞30是否處于最低位置。
現(xiàn)描述柱桿總成2的操作。
當舉升操作桿21在中立位置時，通道19與導管24、25斷開。因此，通道19既不向順序閥17供油，也不從順序閥17排油，這就鎖止了活塞桿7a和10a。
當舉升操作桿21移向舉升位置時，控制閥20被轉(zhuǎn)換到一供油位置，以使通道19與導管24相連，并將經(jīng)通道19向順序閥17供給從泵23排出的油液。全自由油缸7由此而伸張，這將舉升鏟叉6a。此時，內(nèi)柱桿5相對于中柱桿4不移動。油液僅供給全自由油缸7，直到該全自由油缸7最大地伸張為止。如果當全自由油缸7完全伸張時舉升操作桿21仍然處于舉升位置，則順序閥17向柱桿油缸10供油，從而使油缸10伸張。這會舉升中柱桿4和內(nèi)柱桿5。因此，鏟叉6a被進一步舉升。
另一方面，當舉升操作桿21被轉(zhuǎn)換到一下降位置時，控制閥20就被切換到一排油位置，以使通道19與導管25相連。結(jié)果，基于活塞桿10a、中柱桿4、內(nèi)柱桿5和鏟叉6a的重量的力則超過因油壓作用于活塞30上的力。在此狀態(tài)下，油液僅經(jīng)第二接口M2進入順序閥17，直到每一柱桿油缸10的活塞30到達最低位置為止。因此，柱桿油缸10收縮，并且中柱桿4和內(nèi)柱桿5連同鏟叉6a下降。
當活塞30到達最低位置時，順序閥打開第一接口M1。然后油液經(jīng)第一接口M1進入順序閥17。這就從全自由油缸7排出油液并開始收縮活塞桿7a。因此，鏟叉6a沿內(nèi)柱桿5進一步降低。
CPU49以預定的時間間隔向發(fā)送接收電路47輸出一用于檢測活塞30位置的指令信號。根據(jù)該指令信號，發(fā)送接收電路47向超聲波傳感器26輸送一具有一預定頻率的電信號。超聲波傳感器26根據(jù)該電信號發(fā)送一超聲波。超聲波經(jīng)油液傳播。當從活塞30的底部反射的一回聲到達超聲波傳感器26時，傳感器26就向發(fā)送接收電路47輸送一對應于接收到的超聲波的電信號。發(fā)送接收電路47放大來自于傳感器26的信號并將該信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號。然后發(fā)送接收電路47向控制器48輸出該脈沖信號。
聲音在油液中的速度近似為1400m/sec(米/秒)，并且當活塞30在最低位置時從超聲波傳感器26到活塞30底部的一距離L為幾厘米。例如，如果該距離L為2.8cm(厘米)，一超聲波傳播到活塞30和從活塞30返回所需的時間周期則近似為20μsec(微秒)。根據(jù)油液的類型和傳感器26的類型，當超聲波的頻率在0.1～5MHz(兆赫茲)之間時為最優(yōu)。
CPU49使用計數(shù)器50來測量從CPU49向發(fā)送接收電路47輸送指令信號時起的時間。當從發(fā)送接收電路47接收一脈沖信號時，CPU49停止對時間的測量。計數(shù)器50經(jīng)一門電路從一時鐘振蕩器(未示出)接收一時鐘信號，該門電路僅當CPU49輸出指令信號時才打開，直到CPU49接收到脈沖信號為止。CPU49根據(jù)計數(shù)器50的計數(shù)值來計算從發(fā)送超聲波到接收反射的波的時間t。然后，CPU49將時間t與閾值ts比較。如果時間t小于閾值ts，則CPU49判斷活塞30處于最低位置。如果時間t大于值ts，則CPU49判斷活塞30未處于最低位置。
用活塞30是否處于最低位置來控制后軸的轉(zhuǎn)動和柱桿總成2的傾斜速度。即，如果活塞30不在最低位置，則全自由油缸7最大地伸張。鏟叉6a至少與對應于全自由油缸7之最大長度的一位置一般高。因此，在當鏟叉6a比對應于油缸7最大長度的位置高時鎖止后軸的一叉車中，用活塞30是否處于最低位置來確定是否鎖止后軸。類似地，用活塞30是否在最低位置來確定是否降低柱桿總成2的傾斜速度。
由振蕩器42產(chǎn)生的超聲波不但向活塞30傳播，而且向相反方向傳播。從一壁、例如從底塊28的內(nèi)壁反射的波相當于噪聲并影響活塞30的位置檢測精度。但是，指向振蕩器42底部的超聲波被位于振蕩器42下的傳聲材料46吸收了。這消除了從傳感器26向發(fā)送接收電路47輸送的信號中的噪聲，由此改善了檢測精度。
如果超聲波傳感器26用來連續(xù)地檢測活塞30相對于其最低位置的位置，則必須降低超聲波的噪聲和衰減。但是，在本發(fā)明中，傳感器26僅檢測活塞30是否在最低位置。因此超聲波的衰減和噪聲不會影響傳感器26的功能。
假設超聲波傳感器26設置在柱桿油缸10的外側(cè)并且一反射件被連接到活塞桿10a上，以隨桿10a整體地運動。在此情形中，傳感器26向反射件發(fā)送超聲波，其中該反射件隨活塞桿10a一起舉升和下降，從而根據(jù)由該反射件反射的超聲波可檢測活塞10a的位置。但是，該結(jié)構(gòu)將允許外部超聲波到達傳感器26。而且，外部物體會在傳感器26與反射件之間阻擋超聲波，這可能造成傳感器26錯誤的檢測或者可能防止傳感器26正常地工作。然而在本發(fā)明中，超聲波傳感器26位于柱桿油缸10內(nèi)。因此，本發(fā)明避免了將傳感器26設置在柱桿油缸10外側(cè)所帶來的問題。
此外，由于超聲波傳感器26位于柱桿油缸10內(nèi)，故傳感器26不會暴露于外側(cè)空氣中。因此，即使是在諸如靠近海邊或有鹽水的地方之類的苛刻的環(huán)境中使用叉車，也不會影響傳感器26。
因此，所示的實施例具有下列優(yōu)點(1)是根據(jù)從位于柱桿油缸10內(nèi)的超聲波傳感器26輸出的信號來檢測活塞30是否位于最低位置。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)不同，其中一傳感器位于一油缸外側(cè)，所示的本實施例則防止了由外物損壞傳感器26。所示的實施例還保護傳感器26可不受環(huán)境的影響。傳感器26精確地檢測活塞30的位置，即使是在一苛刻的環(huán)境中使用叉車。該結(jié)構(gòu)還進一步防止傳感器26受環(huán)境噪聲的影響。
(2)根據(jù)從超聲波傳感器26輸出的信號來檢測活塞30是否位于最低位置。因此僅當活塞30相對地靠近傳感器26時，才需精確地檢測一超聲波離開傳感器26和返回到該傳感器26的時間t。這樣，傳感器26的檢測幾乎不受超聲波內(nèi)衰減和噪聲的影響。
(3)CPU49檢測油溫和根據(jù)檢測到的溫度來調(diào)節(jié)閾值。因此CPU49精確地檢測了活塞30是否在最低位置。
(4)根據(jù)活塞30是否在最低位置來判斷全自由油缸7是否最大地伸張。與一傳感器設置在全自由油缸鄰近的一結(jié)構(gòu)相比，圖1～6的實施例中用于連接傳感器26與控制器48的電線較短。特別是，柱桿總成2是一全自由型三重柱桿，即具有內(nèi)柱桿5、中柱桿4和外柱桿3。因此，如果用于檢測全自由油缸7的最大伸張的一傳感器被裝到油缸7上，則用于連接該傳感器與控制器48的電線將非常長。因此圖1～6的實施例非常有利。
(5)溫度傳感器41設置在腔39內(nèi)。因此，無需形成一用于容納傳感器41的空間或腔室。
(6)傳聲材料46設置在振蕩器42下。這降低了從超聲波傳感器26向發(fā)送接收電路47輸出的信號中的噪聲。
(7)活塞30的底表面可反射超聲波。因此活塞30不需一單獨的反射件。
對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，顯然本發(fā)明可以具體化為許多其它特定的形式而不致于脫離本發(fā)明的實質(zhì)或范圍。特別是，應當理解本發(fā)明可以具體化為如下形式。
圖7表示按照另一實施例的一柱桿總成。在圖7的實施例中，圖1～6的全自由型三重柱桿總成2由不帶中柱桿4的一雙柱桿總成2代替。上梁11被連結(jié)到內(nèi)柱桿5上。圖7的柱桿總成沒有連接到順序閥17上以向全自由油缸7供油的軟管15。而是，在一柱桿油缸10的活塞桿10a內(nèi)形成一通道52。該通道52由一軟管53連接到全自由油缸7上。此外，圖7的柱桿總成沒有順序閥17。而是，全自由油缸7內(nèi)的活塞之承壓面積相對于柱桿油缸10內(nèi)的活塞30的承壓面積之比如此確定，以致于在全自由油缸7最大地伸張后，柱桿油缸10才開始伸張。圖7的柱桿總成具有比圖1～6的柱桿總成2更簡單的結(jié)構(gòu)。
順序閥17可以用于圖7的柱桿總成中。在此情形中，順序閥17這樣工作，以致于柱桿油缸10在全自由油缸7最大地伸張后才伸張。
本發(fā)明可以用于一具有一普通柱桿總成的叉車中。即，本發(fā)明可以用在一柱桿總成中，其中鏟叉6a隨內(nèi)柱桿整體地下降和舉升。圖8表示一具有這樣柱桿總成的叉車。圖8的叉車具有一些舉升油缸54和一設置在這些舉升油缸54之一上部的傳感器55。帶有傳感器55的舉升油缸54的活塞桿54a包括一些檢測部件。這些檢測部件以預定的間隔(例如1厘米)設置在活塞桿54a上。舉升油缸54包括如圖1所示的超聲波傳感器26。傳感器55被連接到一位于控制器48內(nèi)的計數(shù)器56上。傳感器55每次檢測到每一檢測部件時，輸出一接通(ON)信號。CPU49被電連接到傳感器55和舉升操作桿位置傳感器(未示出)上。CPU49計算從傳感器55輸出的接通信號ON的數(shù)目。當舉升操作桿21位于舉升位置時，CPU49當從傳感器55接收一接通信號時就向計數(shù)器56的計數(shù)值加1。當舉升操作桿21位于下降位置時，CPU49當從傳感器55接收一接通信號時就從計數(shù)器56的計數(shù)值減1。通過將計數(shù)器56的計數(shù)值乘以一預定的系數(shù)來計算鏟叉6a離最低位置的當時高度。在圖8的叉車1中，該系數(shù)等于相鄰檢測件之間的間隔乘以2。傳感器55和計數(shù)器56用作一鏟叉高度傳感器。當CPU49判斷活塞30位于最低位置時，CPU49重新設置計數(shù)器56。在此情形中，精確地檢測到活塞30的最低位置，該位置是鏟叉6a的參考位置。通過在啟動叉車時僅將鏟叉6a設置在最低位置就可精確地檢測鏟叉6a的位置。
在圖1～8的柱桿總成中，超聲波傳感器26設置成使其軸線與活塞30的移動方向?qū)R。但是，傳感器26可以相對于活塞30的移動方向橫向地設置。圖9表示傳感器26的這種布置的一例子。圖9的底塊28具有腔39、57，它們相互連接。一傳感器孔28a形成在上腔57的側(cè)壁內(nèi)。超聲波傳感器26被螺紋擰旋到傳感器孔28a內(nèi)。傳感器26被固定到底塊28上，以沿垂直于柱桿油缸10之軸線的方向發(fā)送超聲波。溫度傳感器41和一反射板58設置在腔57內(nèi)。反射板58將來自于傳感器26的超聲波反射到活塞30上，并且也將由活塞30反射的超聲波反射到傳感器26上。反射板58設置在腔57的中央并且板58的反射表面傾斜45度角。反射板58例如是由金屬制成。一節(jié)流閥59設置在腔39內(nèi)，其中腔39在腔57之下。軟管16被連接到閥59上。
在圖9的實施例中，從超聲波傳感器26發(fā)送的超聲波被反射板58反射，這改變波的前進方向90度。然后波被活塞30反射。反射的波又被反射板58反射并被傳感器26接收。因此，圖9的實施例具有類似于圖1～8的實施例的(1)～(7)的優(yōu)點。如果不從叉車1上拆卸柱桿油缸10的話，則要拆卸圖2的位于底塊28底部的傳感器26是困難的，這使得傳感器26的維修保養(yǎng)麻煩。圖9的結(jié)構(gòu)便于拆卸傳感器26，以對其進行維修保養(yǎng)，其中在圖9的結(jié)構(gòu)中，傳感器26被固定到柱桿油缸10的側(cè)面上。
溫度傳感器41可以設置在除腔39、57內(nèi)以外的位置上。例如，傳感器41可以設置在油缸殼體27或軟管16內(nèi)。
柱桿油缸10可以是多動(多向)油缸。
柱桿油缸10的數(shù)目不限于2個。例如，可以僅有一個柱桿油缸10。
所示實施例的超聲波傳感器26為發(fā)送和接收超聲波的一單個裝置。但是，傳感器26可以由一超聲波傳感器來代替，其具有用于發(fā)送超聲波的一裝置和用于接收超聲波的一獨立裝置。
當CPU49判斷活塞30位于最低位置時發(fā)亮的一燈100(圖3A)可以設置在叉車1內(nèi)。該燈100位于駕駛員座椅鄰近，從而駕駛員可容易看見該燈100。該燈100提醒駕駛員全自由油缸7已最大地伸張。
手動操作的控制閥20可以由一電磁控制閥取代。采用一電磁控制閥具有下列優(yōu)點。例如，當叉車1在一倉庫與外側(cè)之間搬運負荷時，鏟叉6a的高度受到倉庫入口大小的限制。因此，叉車1最好是在鏟叉6a保持對應于全自由油缸7最大長度的一位置下移動，從而鏟叉6a不會碰觸入口。如果當鏟叉6a從最低位置舉升時CPU49判斷活塞30未在最低位置，則CPU49將電磁控制閥轉(zhuǎn)換到一中立位置，以停止舉升鏟叉6a。當鏟叉6a舉升一負荷時，這就自動保持鏟叉6a在對應于全自由油缸7最大長度的位置。因此，駕駛員可緊接著立即開始移動叉車1。
本發(fā)明可以應用到其它類型的工程車輛中，例如具有一液壓控制平臺的并用于高舉升作業(yè)的一車輛或具有一液壓鏟斗的一反鏟挖掘機(鏟車)。在這些情形中，超聲波傳感器26設置在液壓油缸內(nèi)。車輛可以具有根據(jù)傳感器26的信號判斷油缸的活塞是否在最低位置的判斷裝置。由于傳感器不接觸活塞，因此傳感器不會被損壞。此外，傳感器不受環(huán)境影響。
這些例子和實施例應當被認為是示例性的而不是限制性的，并且本發(fā)明不限于在此所給出的細節(jié)，而可以在所附權(quán)利要求書的范圍與等同概念內(nèi)修改。
權(quán)利要求
1．一舉升油缸(10,54)，其中一活塞(30)可在一油缸體(27,28,29)內(nèi)一有限的范圍內(nèi)軸向運動，該舉升油缸(10,54)的特征在于一傳感器裝置(26)在活塞(30)的運動范圍之外設置在油缸體一端的附近，其中該傳感器裝置(26)根據(jù)一電信號向隨活塞整體移動的一反射表面發(fā)送一超聲波信號，并且該傳感器裝置接收一從反射表面反射的超聲波信號且發(fā)射一對應于接收到的超聲波信號的電信號；以及一用于根據(jù)所述電信號判斷活塞是否完全收縮的控制裝置(48)。
2．如權(quán)利要求1所述的舉升油缸，其特征在于控制裝置(48)產(chǎn)生一測量值，其表示從一超聲波發(fā)送起到由傳感器裝置(26)接收一反射的超聲波信號的時間周期，并且其中該控制裝置(48)將一閾值與該測量值進行比較，以確定活塞(30)是否完全收縮。
3．如權(quán)利要求1所述的舉升油缸，其中油液充滿油缸體并且油壓使活塞在該油缸體內(nèi)移動，所述舉升油缸的特征還在于一溫度傳感器(41)設置在油缸體內(nèi)，以檢測油溫，其中控制裝置根據(jù)油溫與閾值之間的一預定關(guān)系從當時檢測到的油溫推導出一當時的閾值，并且其中控制裝置產(chǎn)生一測量值，其表示從一超聲波發(fā)送起到由傳感器裝置接收一反射的超聲波信號的時間周期，并且其中該控制裝置將當時的閾值與該測量值進行比較，以確定活塞是否完全收縮。
4．如權(quán)利要求1～3之任一所述的舉升油缸，其特征在于傳感器裝置定位成使得沿油缸體的軸向發(fā)射超聲波信號。
5．如權(quán)利要求1～3之任一所述的舉升油缸，其特征在于一反射器裝置(58)設置在油缸體一端附近，以反射在傳感器裝置與反射表面之間傳播的超聲波信號。
6．如權(quán)利要求1～3之任一所述的舉升油缸，其特征在于傳感器裝置包括一執(zhí)行超聲波發(fā)送與接收的單個收發(fā)器(26)。
7．如權(quán)利要求1～3之任一所述的舉升油缸，其特征在于舉升油缸(10,54)是一舉升裝置(2)的一部分，并且舉升油缸被連接到一柱桿(4)上，以抬升和降低該柱桿，并且由該柱桿支承一舉升工具(6a)。
8．如權(quán)利要求7所述的舉升油缸，其特征在于舉升油缸為一第一油缸(10)，并且舉升裝置(2)包括一用于抬升和降低舉升工具(6a)的第二舉升油缸(7)，該第二舉升油缸(7)由柱桿(4)支承，其中第一舉升油缸(10)在第二舉升油缸(7)完全伸張后抬升柱桿(4)，并且第二舉升油缸(7)在第一舉升油缸(10)完全收縮后降低舉升工具(6a)，并且其中如果控制裝置(48)確定第一舉升油缸(10)不在其最大收縮的位置，則確定第二舉升油缸(7)完全伸張。
9．如權(quán)利要求8所述的舉升油缸，其特征在于舉升裝置(2)包括一指示器(100)，用于指示該舉升裝置的一駕駛員第二舉升油缸(7)完全伸張了。
10．如權(quán)利要求7所述的舉升油缸，其特征在于舉升裝置(2)包括一用于檢測舉升工具(6a)的高度的高度傳感器(55,56)，其中該高度傳感器包括一用于計數(shù)在柱桿移動的距離間隔中產(chǎn)生的信號的計數(shù)器(56)，并且其中當控制裝置(48)確定舉升油缸(54)完全收縮時，該計數(shù)器被重新設置(復位)。
全文摘要
一超聲波傳感器(26)檢測一活塞(30)是否在最低位置。該傳感器(26)不會受環(huán)境影響或與其它物體接觸而損壞。其(26)設置在一柱桿油缸(10)的底部,向活塞(30)底部發(fā)送超聲波并接收其(30)反射的超聲波。傳感器(26)電連接到一發(fā)送接收器(47)上,該發(fā)送接收器又電連接到一控制器(48)上?？刂破?48)測量從其輸出超聲波發(fā)送信號到傳感器(26)接收一反射波的時間并將測量到的時間與一閾值比較,由此判斷活塞(30)是否在最低位置。
文檔編號B66F9/20GK1231986SQ99104979
公開日1999年10月20日 申請日期1999年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月10日
發(fā)明者永井勝美, 小川隆希, 成瀨靖彥 申請人:株式會社豐田自動織機制作所