动力机器的通用连接组件 背景技术
动力机器，例如滑动转向转载机、小型工具车、挖掘机或其它动力机器被使用在各种应用场合中，这些应用场合包括，例如，建筑、地面整修和其它应用。动力机器通常使用各种手动杆、操纵杆或其它控制器进行驱动或操作。例如，动力机器可包括有操纵杆进行驾驶、转向及/或操作或控制不同的附属装置或工具。操纵杆可具有不同的操作机器的控制模式。标准的控制模式包括，例如，ISO模式(ISO pattern)或H型控制模式(H-control pattern)。取决于使用者的喜好或训练，不同的使用者可能偏好不同的操作模式，也可能相对于电动控制系统更偏好机械控制系统。本发明解决了这些以及其它问题，与现有电动机器或车辆的操作控制系统相比，本发明具有诸多优点。
【发明内容】
本发明是针对一种通用连接组件，其可适配以用于不同的控制结构或模式。例如，在所揭示的实施例中，连接组件包括第一控制界面和第二控制界面。该第一控制界面可连接至第一操纵杆以操纵左、右驱动马达或其他功能中的一个。该第二控制界面可连接至第一或第二操纵杆其中任意一个以根据所需的控制模式操纵左、右驱动马达或其他功能中的另一个。本发明相较于不能容易地适配不同控制模式的现有连接组件具有诸多优点。
【附图说明】
图1是一个实施例中使用通用连接组件的动力机器的侧视图。
图2是图1中的动力机器的示范操作元件或功能的示意图。
图3-4是图1中所示类型的动力机器或车辆的左、右操纵杆的操作控制模式示意图。
图5是图1中所示类型的动力机器或车辆的左、右操纵杆和左、右脚踏板的操作控制模式示意图。
图6-8示出了一个实施例中通用连接组件适配以实现使用左、右操纵杆和左、右脚踏板的操作控制模式。
图9-11示出了该实施例中图6-8所示的通用连接组件适配以实现图4所示的控制模式。
图12-14示出了该实施例中图6-8所示的通用连接组件适配以实现图3所示的控制模式。
【具体实施方式】
图1示出了一个实施例中的动力机器100，本揭露书中的通用连接机构的各实施例可应用于该动力机器100。如图所示，示范性的动力机器包括一个支撑于底架(图未示)上的机身104。车轮104连接至底架从而动力机器100或车辆可以在使用中在地面上行驶。但是，本发明的应用并不限于所示的轮式车辆或装载机。例如，本发明可应用于依靠轨道而不是车轮移动的动力机器。
如图1所示，示范性的动力机器100包括一个吊杆组件110，该吊杆组件110用于升、降或定位一个作业工具或附属装置112(在所示实施例中为铲斗)。吊杆组件110包括提升臂120(仅有一个在图1中示出)。提升臂120可转动地耦合至机器的机身104以提升或降低附属装置112。液压缸或致动器124(仅有一个在图1中示出)耦合至机身104和提升臂120以提升或降低提升臂120。在图1中，吊杆组件110以其降低位置示出且其提升位置以虚线示出。
附属装置或工具112可转动地耦合至提升臂120从而工具112的朝向可相对于提升臂120进行调整。工具112通过一个倾斜液压缸(图1未示)进行转动调整或倾斜。倾斜液压缸被伸出或收缩以调整附属装置或工具112的朝向或倾斜程度(例如，工具112的翻起或倾倒位置)。
虽然图1中示出了铲斗附属装置或工具，本发明的应用并不仅限于铲斗，其他工具也可根据特定的作业用途被安装至提升臂120或机器。例如，动力机器的提升臂120可支撑机铲(Spade)或其他工具。
在图2以示意方式示出的实施例中，动力机器通过静液压传动(hydrostaticdrive)组件或系统传输动力至动力机器的车轮106以行驶或转向。在所示的实施例中，静液压传动组件包括通过左驱动传输器144传输扭转力或动力至左车轮142(以示意方式示出)的左静液压驱动器140，以及通过右驱动传输器150传输扭转力或动力至右车轮148的右静液压驱动器146。
左、右驱动器140、146包括左、右静液压驱动电机152、154。流体从发动机160操纵的左、右泵156、158通过提供至左、右驱动电机152、154。在所示实施例中，静液压驱动器140、142包括一个可通过控制器(或旋转斜盘(Swashplate))162、164控制的变量泵156、158。控制器162控制从泵156到左驱动马达154的液体流的数量和方向以操作左车轮，控制器(或旋转斜盘)164控制流到右驱动马达152的液体流的数量和方向以操作右车轮148。流体被提供至左、右驱动马达152、154两者以驱动左、右车轮向前或向后运动。液体流被提供至左、右驱动马达152、154其中之一使动力机器转向，从而实现动力机器的滑动转向动作。
如前所述，提升功能是通过液压致动器或缸124进行操作。通过操作图2中以示意方式示出的控制或伺服阀168，液压流从由发动机160驱动的泵166被提供至提升液压缸124。通过操作伺服或控制阀172，流体以类似方式从泵166被提供至倾斜液压缸170以调整工具或附属装置的朝向。
提供至左、右驱动马达152、156和提升、倾斜液压缸124、170的液流的数量和方向，是根据动力机器的操作控制器180的输入来控制的。操作控制器180包括多种控制杆，踏板，和/或操纵杆以允许使用者在前进方向、后退方向上移动动力机器或车辆，和/或使机器或车辆转向，同样可以允许使用者控制或操作动力机器的工具或附属装置。在所示的实施例中，操作控制器180包括左、右驱动功能和提升、倾斜控制功能，其操作控制器和/或阀162、164、168、172以提供液压流至不同的致动器或驱动马达。
可选择的静液压驱动组件包括定量泵和变量马达，或者定量泵和马达中的液体流的数量和方向可通过控制阀控制。本发明可选择的实施例中的静液压驱动组件并不限于所描述的变量泵和定量马达。
不同的动力机器有不同的操作控制设计或模式。图3示出了一种使用左、右操纵杆190、192的操作控制模式，其构造成用于动力机器的行驶、转向以及启动提升和倾斜功能。如图所示，左、右操纵杆190、192均可在前进方向194、后退方向196和侧向方向197进行操作。
在图3所示的实施例中，左操纵杆190构造成用于行驶和转向功能，右操纵杆192构造成用于附属装置或工具的提升和倾斜功能。操作左操纵杆190沿向前、向后方向194、196移动可分别控制机器前进、后退，操纵左操纵杆190沿侧向方向187移动可通过操作左、右驱动马达152、154实现向左、向右转向动作。
右操纵杆192设置为向前、向后移动可提升或降低提升臂120，而沿侧向方向197侧向移动可通过倾斜液压缸170调整附属装置或铲斗的倾斜程度。
图4示出了另一种操作控制设计或模式。所示的模式是一种H型控制模式，其中左、右操纵杆190、192均用于协同使动力机器或车辆的行驶和转向。如图所示，左操纵杆190的沿向前、向后方向194、196移动控制左驱动马达152，右操纵杆192的向前、向后移动控制右驱动马达154。
因此，操纵杆190、192均向前、向后移动可使动力机器前进、后退运动。向前或向后移动操纵杆190、192之一可实现转向输入，从而根据转向方向，动力机器的一例(车轮142)或另一侧(车轮148)被驱动或移动。沿侧向方向197移动左操纵杆190用于提升或降低提升臂120，沿侧向方向197移动右操纵杆192用于如前所述那样控制或调整附属装置或铲斗112的倾斜程度。
图5示出了另一种用于左、右操纵杆190、192和左、右脚踏板198、199的操作控制模式。如图所示，左、右操纵杆190、192沿向前、向后方向194、196的移动可以前述图4所示的操作控制模式中的方法，协作以使动力机器行驶和转向。在图5所示的实施例中，提升和倾斜功能是通过左、右脚踏板198、199控制。
特别地，沿箭头198-1所示方向踩下左脚踏板198将降低提升臂120或工具，沿箭头199-1所示方向踩下右脚踏板199将倾倒铲斗或其他工具。沿箭头198-2所示方向释放左脚踏板198将抬起提升臂120或工具，沿箭头199-2所示方向释放右脚踏板199将翻起铲斗或其他工具。
不同的控制模式需要不同的连接机构以连接操作控制器180至不同的机器控制器或阀(例如162、164、168、172)以实现所选择的功能。例如，图3中的行驶和转向功能是通过左操纵杆190控制，而在图4中，操纵杆190、192被共同用于使动力机器或车辆行驶和转向。图6-14中示出了一种通用连接组件200，该通用连接组件200可适配以用于不同的操作控制设计或控制模式，例如图3-5中所示的模式。
图6-8示出了一个实施例中的通用连接组件200，该通用连接组件200适配以连接操纵杆190、192和脚踏板198、199从而操纵动力机器的行驶、转向、提升和倾斜功能。如图所示，通用连接组件200包括一个用于行驶和转向功能的驾驶界面210和用于提升和倾斜功能的动力界面212。在所示的实施例中，通用驾驶界面210包括驱动轴，该驱动轴包括内圆柱体214和可围绕内圆柱体214旋转的外圆柱套216。泵154、156形成于模块218中。
如图所示，通过经由连接部222连接至外圆柱套216的连杆220，外圆柱套216耦合至右控制器(或旋转斜盘)162，从而控制从泵156到左驱动马达1 52的液体流的数量和方向。通过经由连接部230连接至内圆柱体214的连杆228，内圆柱体214耦合至控制器164以控制从泵158到右驱动马达154的液体流的数量和方向。内圆柱体214的旋转将线性移动连杆228以调整控制器164，从而控制自泵158流出的液体流的数量和方向，外圆柱套216的旋转将线性移动连杆220以调整控制器162，从而控制自泵156流出的液体流的数量和方向。
左、右操纵杆190、192分别耦合至内圆柱体214和外圆柱套216，以转动内圆柱体214和外圆柱套216，从而如前所述那样操作控制器162、164。在所示的实施例中，操纵杆190、192可旋转耦合至固定于动力机器底架的支柱240，从而可沿向前、向后方向194、196移动。
左操纵杆190通过连杆242和驱动连接部244耦合至外圆柱套216，右操纵杆192通过连杆246和驱动连接部248耦合至内圆柱体214。操纵杆沿前进、后退方向194、196的向前、向后移动将分别线性移动连杆242、246，从而转动外圆柱套216或内圆柱体214，进而以前述方式控制左、右泵156、158。
相似地，在所示实施例中，动力界面包括一个动力轴，该动力轴包括一个可旋转耦合至底架的内圆柱体250和可围绕内圆柱体250旋转的外圆柱套252，以操作动力机器的提升和倾斜功能。例如，在所示实施例中，内圆柱体250通过连接部254耦合至提升阀，从而通过连接机构(图未示)，内圆柱体250的旋转将提升或降低动力机器的吊杆或臂。外圆柱套252通过连接部256耦合至倾斜阀168，从而通过连接机构(图未示)，外圆柱套252的旋转将调整倾斜程度。
在所示实施例中，通过左、右脚踏板198、199可转动或操作内圆柱体250和外圆柱套252。特别地，如图所示，左踏板198通过连接部260连接至内圆柱体250，右脚踏板199通过连接部262连接至外圆柱套252。
图8是左操纵杆190的侧视图，并示出了操纵杆190和连接至驱动轴的外圆柱套216的连杆242间的互连机构。如图所示，左操纵杆190通过互连装置270连接至连杆242。互连装置270可旋转耦合至支柱240从而可绕轴272旋转。互连装置270通过操纵杆190的向前、向后移动而绕轴272转动。如图所示，连杆242耦合至互连装置270的连接位置与轴272相间隔。因此，操纵杆190的向前、向后移动将转动互连装置270以线性移动连杆242，进而在顺时针或逆时针方向转动外圆柱套216，从而通过连杆220和控制器162可控制泵156而控制输往液压马达152的液体流。
相似地，操纵杆192(图7中未示出)通过互连装置270连接至连杆246，该连杆246以前述方式可旋转耦合至立柱240，从而通过右操纵杆192的向前、向后运动以转动内圆柱体214。
在所示的控制模式中，操纵杆190、192均可沿向前方向移动以实现前进行驶，并均可在向后方向移动以实现后退行驶。在转向情况下，操纵杆190、192相互独立移动以使左、右车轮142、148进行不同的动作。因此，如图6-8所示和所述，操纵杆190、192在向前、向后方向的移动将转动内圆柱体214和外圆柱套216，从而通过连接装置或连杆220、228使动力机器行驶和转向。
图9-11示出了图6-8中所示的通用连接装置200，其适配以提供用于类似图4所示的可选择的控制模式的界面。如前所述，外圆柱套216和内圆柱体214的旋转将控制控制器162、164以操作左、右驱动马达152、154(图未示)，内圆柱体250和外圆柱套252的旋转将操作提升和倾斜功能。与图6-8所示的实施例类似，操纵杆190、192通过连杆242、246转动外圆柱套216和内圆柱体214。
在所示实施例中，动力轴的内圆柱体250和外圆柱套252是通过操纵杆190、192而非脚踏板198、199进行转动或控制。如图所示，左操纵杆190通过连杆280连接至内圆柱体250的连接部282，右操纵杆192通过连杆284连接至外圆柱套252的连接部286。操纵杆190、192沿侧向方向196的侧向移动线性移动连杆280、284以转动内圆柱体250和外圆柱套252，从而操作机器的提升和倾斜功能或者其他功能。
图10是右操纵杆192的侧视图，并示出了操纵杆192与用于行驶的连杆246和用于倾斜的连杆248间的连接。如图10所示，操纵杆192通过浮动支架290耦合至互连装置270。支架290可旋转耦合至装置270以绕轴292旋转。类似地，操纵杆190(图10中未示)通过浮动支架290耦合至装置270。操纵杆190、192的侧向移动使浮动支架290绕轴292转动。如前所述，驱动连杆242、246耦合至模块或互连装置270的连接位置与轴292对齐且与轴270相隔开，因此绕轴272的旋转可线性移动连杆242、246(仅连杆246在图10中示出)，从而通过驱动轴的内圆柱体214和外圆柱套216的转动以控制液体流。
连杆280、284(仅连杆284在图10中示出)连接至操纵杆的连接位置与图11所示的轴292相隔开，并与轴272对齐。操纵杆190、192沿侧向方向197的移动从而绕轴292转动互连装置或支架290以线性移动连杆280、284，进而转动动力轴的内圆柱体250和外圆柱套252而操作提升和倾斜功能。
因此，如图9-11所示，操纵杆190、192沿向前、向后方向194、196的移动将绕轴272转动互连装置，进而线性驱动连杆242、246以转动内圆柱体214和/或外圆柱套216其中之一或两者，从而使动力机器行驶和/或转向。操纵杆190、192沿侧向方向197的移动将绕轴292转动互连装置，进而线性驱动连杆280、284以转动内圆柱体250和外圆柱套252其中之一或两者，从而控制提升和倾斜功能。
图12-14示出图6-11中的通用连接组件，其适配以提供用于类似图3所示模式的界面，该模式中行使和转向功能由左操纵杆190控制，提升和倾斜功能由操纵杆192控制。如图11所示，耦合至左操纵杆190的连杆242、246使驱动轴的内圆柱体214和外圆柱套216转动，耦合至右操纵杆192的连杆280、284使动力轴的内圆柱体250和外圆柱套252转动。
在图6-14所示的通用连接机构中，内圆柱体214、250的长度比外圆柱套216、252的长度要长，以形成延伸至圆柱套216、252的一端之外的左部分和延伸至圆柱套216、252的另一端之外的右部分，从而内圆柱体214、250的左、右两侧可都设置有连接部以与左操纵杆190或右操纵杆192连接。
特别地，连杆246可如图6所示的那样连接至内圆柱体214的右部分并被右操纵杆192旋转，或者，连杆246可如图12所示的那样连接至内圆柱体214的左部分并被左操纵杆190旋转。如图所示，外圆柱套216包括左连接部从而通过连杆242连接至左操纵杆190以控制左驱动马达152。耦合至内圆柱体214的连杆246可连接至左操纵杆190使得左、右驱动马达152、154都由同一操纵杆操作，或者连杆246可连接至右操纵杆192使得左、右驱动马达152、154通过分开的操纵杆以图4所示的控制模式来控制。
类似地，连杆280可如图9所示的那样连接至内圆柱体250的左部分并被左操纵杆190旋转，或者，连杆280可如图12所示的那样连接至内圆柱体250的右部分并被右操纵杆1 92旋转。如图所示，外圆柱套252包括右连接部从而通过连杆284连接至右操纵杆192以控制倾斜(相较于左操纵杆190耦合至驱动轴的外圆柱套216)。连杆280可与内圆柱体250的左、右连接部其中任何一个相耦合从而连接至右操纵杆192使得提升和倾斜功能如图3所示的那样都由同一操纵杆操作，或者连接至左操纵杆190使得提升和倾斜功能如图4所示的那样通过分开的操纵杆190、192操作。
虽然在图12中，连杆242、246都耦合至左操纵杆190，连杆280、284都耦合至右操纵杆192，连杆的连接情况并不限于所示的实施例，作为可选择的其它实施方式，连杆242、246可连接至右操纵杆192，连杆280、282可连接至左操纵杆190。
如图12所示，连杆242、246在轴272的前方连接至互连装置，使得操纵杆190沿方向194、196向前、向后运动线性移动连杆242、246以转动内圆柱体214和外圆柱套216两者，从而使动力机器或车辆的向前、向后运动。如图12所示，连杆242、246在与轴292相间隔的位置耦合至互连装置，使得操纵杆190沿方向197的横向运动使支架290转动以驱动连杆242、246其中一个，从而通过内圆柱体214或外圆柱套216的旋转来实现转向运动。
如图13所示，连接至动力轴的内圆柱体250和外圆柱套252的连杆280、284耦合至右操纵杆192以进行提升或倾斜控制。连杆280在与轴272(图13未示出)相间隔的位置连接至互连装置，使得操纵杆192的向前/向后运动使连接装置270绕轴272转动从而转动内圆柱体250以控制倾斜。
如图14所示，连杆284耦合至互连装置并与转动轴292相隔开，使得操纵杆192的横向移动通过互连装置绕轴292的转动而使连杆284产生线性移动从而转动外圆柱套252以控制倾斜。作为可选择的实施方式，左操纵杆190可适用于控制提升和倾斜功能，右操纵杆192可适用于控制行驶和转向功能，本发明的应用并不限于所示的特定连接方式。
虽然本发明的描述集中于示范性实施例，本领域普通技术人员可以理解的是，在不脱离本发明精神和范围情况下，在结构以及细节上的各种变化均是可能的。