连接清理车和滑雪坡积雪清理工具的连结装置以及采用该 连结装置的控制方法 【技术领域】
本发明涉及用于连接清理车 (groomer vehicle) 和滑雪坡积雪清理工具 (ski slope snow grooming implement) 的连结装置 (hitchdevice)。背景技术
清理车通常是动力履带式车， 其包括沿第一轴线延伸的框架 ； 而积雪清理工具通 常是由清理车牵引的旋转式耕雪机 (rotary snowtiller)， 并包括第二框架， 该第二框架主 要交叉于第二轴线并相对于第二轴线对称地延伸， 当沿直线路径行进时， 该第二轴线与第 一轴线对齐， 而当沿曲线路径行进时， 该第二轴线与第一轴线成一角度。
连结装置包括 ： 绕垂直于第一轴线的第三轴线， 并且绕垂直于第一轴线和第三轴 线的第四轴线铰接到第一框架的臂或所称的悬臂 (boom) ； 连接到第一框架和臂以调节臂 绕第三轴线相对于第一框架的位置的第一致动器 ； 以及连接到第一框架和臂以调节臂绕第 四轴线的位置的至少一个第二致动器。 第一致动器实际上是液压缸， 用于抬高和降低臂以相对于积雪选择性地抬高和降 低旋转式耕雪机。 第二致动器设定第一轴线和第二轴线之间的角度 ： 当沿直线路径行进时， 第二致动器使臂保持与第一轴线和第二轴线对齐 ； 并且， 当沿曲线路径行进时， 第二致动器 设定臂以绕第四轴线与第一轴线形成给定的角度。
已知的连结装置已经证明在抬高和降低旋转式耕雪机方面都是高效的， 并且就在 弯曲处周围操纵和稳定耕雪机的位置而言也是高效的。
然而， 在一些滑雪坡清理环境中， 需要旋转式耕雪机在已经清理积雪的带上行进， 而清理车不从上面经过。
已知的连结装置允许完成该操作， 但强制该旋转式耕雪机在相对于行进方向倾斜 的位置操作， 这增加了能量消耗并减小了清理宽度。
此外， 当沿曲线路径行进时， 已知的连结装置并不总能够使旋转式耕雪机定位以 覆盖清理车在积雪中留下的痕迹 (prints)。
发明内容 本发明的目的是提供用于连接清理车和滑雪坡积雪清理工具的连结装置， 该连结 装置设计成消除已知技术的缺点。
根据本发明， 提供了一种连结装置， 用于连接清理车和一种工具， 其中， 该清理车 包括沿第一轴线延伸的第一框架， 该工具 ( 尤其是旋转式耕雪机 ) 用于清理滑雪坡的积雪， 并包括交叉于第二轴线且关于第二轴线对称地延伸的第二框架。 该连结装置包括 ： 臂， 该臂 绕垂直于第一轴线的第三轴线、 并绕垂直于第一轴线和第三轴线的第四轴线铰接到第一框 架； 第一致动器， 用于调节臂绕第三轴线相对于第一框架的位置， 以抬高和降低工具 ； 以及 至少一个第二致动器， 用于调节臂绕第四轴线相对于第一框架的位置。并且该连结装置的
特征在于， 包括 ： 可在臂与第一框架和第二框架中的一个之间活动的活动联轴节 (movable coupling) ； 以及用于调节臂在垂直于第四轴线的平面中的位置的第三致动器。
本发明还涉及一种控制方法。
根据本发明， 提供了一种控制连结装置的方法， 该连结装置用于连接清理车和一 种工具。其中， 该清理车包括沿第一轴线延伸的第一框架， 该工具 ( 尤其是旋转式耕雪机 ) 用于清理滑雪坡的积雪， 并包括交叉于第二轴线且关于第二轴线对称地延伸的第二框架。 该连结装置包括臂， 该臂绕垂直于第一轴线的第三轴线、 并绕垂直于第一轴线和第三轴线 的第四轴线铰接到第一框架。 该方法包括 ： 调节臂绕第三轴线相对于第一框架的位置， 以抬 高和降低工具 ； 以及调节臂绕第四轴线相对于第一框架的位置。 并且该方法的特征在于， 进 一步调节臂在垂直于第四轴线的平面中的位置 ； 该臂通过活动联轴节连接到第一框架和第 二框架中的一个。 附图说明
将参照附图通过实例描述本发明的多个非限制性实施例， 附图中 ：
图 1 示出了通过根据本发明并处于第一操作位置的连结装置连接到积雪清理工 具的清理车的平面图， 为清晰起见略去部分部件 ；
图 2 示出了图 1 中的清理车、 积雪清理工具和处于第二位置的连结装置的平面图， 为清晰起见略去部分部件 ；
图 3 示出了处于第三操作位置的图 1 中的连结装置的示意性放大平面图， 为清晰 起见略去部分部件 ；
图 4 示出了根据本发明第二实施例的连结装置的示意性平面图， 为清晰起见略去 部分部件 ；
图 5 示出了根据本发明第三实施例的连结装置的示意性平面图， 为清晰起见略去 部分部件。 具体实施方式
图 1 和图 2 中的标号 1 表示作为整体的连结装置， 该连结装置用于连接清理车 2 和用于清理滑雪坡的积雪 M 的工具 3( 尤其是旋转式耕雪机 )。清理车 2 被驱动， 并且沿滑 雪坡牵引工具 3， 同时该连结装置根据由要执行的耕雪操作的类型所施加的条件提供对工 具 3 的控制。
清理车 2 包括主要沿中心轴线 A1 延伸的框架 4、 平行于轴线 A1 的两条履带 5、 以 及连接到框架 4 前部的铲 6， 并且该清理车通过连接到框架 4 的连结装置 1 连接到工具 3。
工具 3 具有中心轴线 A2， 交叉于中心轴线 A2 而延伸， 并包括框架 7， 该框架又包括 垂直于轴线 A2 的杆 8、 以及刚性地连接到杆 8 的弧形支架 (arc-shaped bracket)9， 该弧形 支架设置在工具 3 的中心线上， 并且面向清理车 2。
参照图 3， 连结装置 1 在对应的中心轴线 A1 和 A2 处连接至框架 4 和框架 7， 并包 括： 绕轴线 A3 铰接到框架 4 的臂 10 ； 以及致动器 11( 在所示实例中是液压缸 )， 其连接到框 架 4 和臂 10， 以使臂 10 绕轴线 A3 旋转， 从而选择性地相对于积雪 M 抬高和降低臂 10 和工 具 3。臂 10 绕垂直于轴线 A1 和 A3 的轴线 A4 铰接到框架 4， 并包括两个致动器 12( 在所 示实例中是两个液压缸 )， 每个致动器都连接到框架 4 和臂 10， 以控制臂 10 绕轴线 A4 的旋 转。致动器 12 对称地设置在臂 10 的相对侧。
连结装置 1 包括位于臂 10 和框架 4 之间的万向接头 13， 从而允许绕轴线 A3 和 A4 的旋转 ； 并且臂 10 绕平行于轴线 A4 的轴线 A5 铰接到 ( 在所示实例中， 通过铰链 14) 框架 7。
更具体地， 臂 10 包括直杆 15 和刚性连接到杆 15 一端的板 16。万向接头 13 设置 在杆 15 的与板 16 相对的一端， 并且铰链 14 沿板 16 设置。
致动器 11 设置在杆 15 之上， 并铰接到框架 4 和杆 15 ； 并且每个致动器 12 都设置 在杆 15 旁边， 并且铰接到框架 4 和板 16。
连结装置 1 包括两个致动器 17， 每个致动器都铰接到臂 10 和框架 7， 从而控制框 架 7 相对于臂 10 绕轴线 A5 的旋转。在所示实施例中， 致动器 17 将支架 9 连接到板 16， 并 且相对于轴线 A2 对称。
连结装置 1 包括控制装置 18， 该控制装置又包括 ： 液压回路 19， 该液压回路连接到 致动器 11、 12、 17， 并配备有阀组件 20， 从而沿未示出的软管选择性地向致动器 11、 12、 17 供 给； 控制单元 21 ； 与致动器 12 相关联的线性传感器 22 ； 以及与致动器 17 相关联的线性传 感器 23。 液压回路 19 包括清理车 2 上的泵 P， 从而对回路 19 供压。
控制单元 21 接收来自线性传感器 22 和 23 的表示框架 7 相对于框架 4 的期望位 置 ( 即致动器 12 和 17 的期望位置 ) 的目标信号和表示致动器 12 和 17 实际位置的实际位 置信号， 并向阀组件 20 提供调整信号， 该调整信号由控制单元 21 根据目标信号和实际位置 信号之间的差异来计算。
参照图 1， 在实际使用中， 清理车 2 沿行进方向 D 前进并牵引工具 3。通常， 当沿直 线路径行进时， 轴线 A1 和 A2 是对齐的， 并且臂 10 平行于轴线 A1 和 A2， 如图 3 所示。
当沿曲线路径行进时， 如图 2 所示， 轴线 A1 和 A2 形成除 180°之外的角度， 并且臂 10 以由致动器 12 确定的角度相对于框架 4 倾斜。一些情况下， 为了覆盖清理车 2 的履带 5 留下的痕迹， 需要通过致动器 17 使框架 7 相对于臂 10 旋转。当沿曲线路径行进时， 清理车 2 的转向曲线 (steering curve) 传输到控制单元 21， 该控制单元因此计算致动器 12 和 17 的位置， 从而工具 3 能够清理积雪 M 的其上留有履带 5 留下的痕迹的部分， 如图 2 所示。
控制单元 21 还提供设定轴线 A1 和 A2 之间给定的偏移值 (offset values)， 即沿 直线路径推进清理车 2 和工具 3 时， 轴线 A1 和 A2 偏移且平行， 如图 1 中的操作位置所示。 轴线 A1 和 A2 之间的距离通过绕轴线 A4 的给定旋转、 以及在相反方向上绕轴线 A5 的相同 旋转量来设定。
图 1 到图 3 的每张图中， 工具 3 相对于清理车 2 的位置通过控制单元 21 实现并维 持， 该控制单元将来自传感器 22 和 23 的信号与目标信号进行比较， 并在传感器信号偏离目 标信号时发出调整信号。
在一个变型中， 线性传感器 22 和 23 被除去， 并且控制装置 18 包括两个角度传感 器 24 和 25( 在图 3 中用虚线示出 )， 以分别确定臂 10 和框架 4 之间的绕轴线 A4 的角度以 及臂 10 和框架 7 之间的绕轴线 A5 的角度。
在图 4 的实施例中， 连结装置 1 包括 ： 安装成沿平行于轴线 A3 的滑道 (runner)27 滑动的滑块 (slide)26， 以及用于使滑块 26 沿滑道 27 选择性地移动的致动器 28。臂 10 在 平行于轴线 A2 并与轴线 A2 对齐的位置刚性固定于框架 7， 并且相对于滑块 26 绕轴线 A3 和 A4 铰接。并且在除去致动器 17 时， 致动器 12 直接连接到滑块 26 和臂 10。
除了各致动器 12 的线性传感器 22 之外， 控制装置 18 包括与致动器 28 相关联的 线性传感器 29， 同时除去线性传感器 23。
在第二实施例的变型中， 线性传感器 22 被图 4 中虚线所示出的角度传感器 30 取 代。
当沿直线路径行进时， 第二实施例以与第一实施例相同的方式操作， 臂 10 在直线 路径上保持与轴线 A1 和 A2 对齐， 并且事实上该臂不能相对于轴线 A2 移动。致动器 28 使 整个滑块 26 以与期望的偏移量相等的量沿滑道 27 平移， 由此使轴线 A2 和 A1 偏移。
当沿曲线路径行进时， 通过使臂 10 绕轴线 A4 旋转并可能使滑块 26 相对于框架 4 平移， 来实现工具 3 相对于清理车 2 的位置、 以及轴线 A2 相对于轴线 A1 的位置。
在图 5 的实施例中， 连结装置 1 通过万向接头 13 直接连接于框架 4， 并连接于框架 7， 从而在垂直于轴线 A2 和 A4 的方向上滑动。板 16 与安装成沿框架 7 的支架 9 的滑道 32 滑动的滑块 31 形成一体。并且连结装置 1 包括连接到框架 7 和滑块 31 的两个致动器 33， 从而选择性地将滑块 31 设定在相对于框架 7 的给定位置。 除各致动器 12 的线性传感器 22 之外， 控制装置 18 包括两个线性传感器 34， 每个 线性传感器 34 都与各自的致动器 33 相关联。
代替线性传感器 22， 控制装置 18 可包括图 5 中虚线示出的角度传感器 35。
除了平移发生在臂 10 和框架 7 之间， 而不是发生在臂 10 和框架 4 之间之外， 第三 实施例以与第二实施例相同的方式操作。