专利名称：混凝土镘刀的操纵系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及混凝土精修整镘刀，尤其涉及一种用于精修整镘刀的操纵系 统，该镘刀在使用时用来承载一操作员，例如乘坐式镘刀。
背景技术：
许多种机器都可用于平整湿混凝土或对湿混凝土做其它精修整。这些机器的 范围从简单的手工镘刀到后部行走式镘刀、自动推进乘坐式镘刀。无论这些镘刀以 何种方式操作，动力式镘刀一般都包括一到三个相对于混凝土的表面转动的转子。 与用手推式或手提导向式或后部行走式精修整镘刀相比，乘坐式精修整镘刀可以更 快更高效地精修整大区域的混凝土。本发明涉及乘坐式精修整镘刀。
更具体地，本发明涉及一种混凝土精修整镘刀，如乘坐式镘刀，该镘刀具有 可倾斜用于操纵系统的转子组件。该类型的乘坐式混凝土精修整镘刀通常包括带有
罩子(cage)的框架，其一般放入两个、有时是三个或更多的转子组件。每个转子 组件包括一驱动杆和多个镘刀刀片，这些镘刀刀片安装在驱动杆的底部端上并从该 驱动杆的底部端径向向外延伸。这些转子组件的驱动杆由一个或多个安装在框架上 的发动机驱动，且通常通过多相应转子组件的变速箱连接到驱动杆。
包括操作员在内的精修整镘刀的重量通过转动的刀片有摩擦地传递到混凝土 表面，由此来磨平混凝土表面。在使用该机器的过程中，单个刀片的倾斜度可以经 由控制杆和/或联接系统的操作相对于驱动杆发生变化。这样的构造就使得操作员 在操作动力式镘刀时可以调节刀片的倾斜度。根据常规的理解，刀片倾斜度的调节 改变了施加在由机器精修整的表面上的压力。这个刀片倾斜度的调节允许机器的精 修整特性也能被调节。例如，在一个理想的精修操作中，操作员首先执行一个最初 的"漂浮式(floating)"操作，其中，刀片以低速(规定为大约30转/分级别) 但高扭矩的方式进行操作。然后，允许以15分钟至一个半小时为间隔来固化混凝 土，机器则以逐渐加快的速度和逐渐增加的刀片倾斜度的情况下进行操作，直到精
修的或"激烈的(burning)"操作的运行达到可能的最高速度——最好在150转/ 分以上并能达到200转/分。
为了达到操纵目的，乘坐式镘刀的转子组件也能相对于垂直方向倾斜。通过 倾斜转子组件，操作员可以利用由混凝土表面施加在刀片上的摩擦力来推进车辆。 一般而言，车辆将会沿着与驱动杆的倾斜方向相垂直的方向行进。特别地，从一侧 至另一侧以及从前方至后方倾斜转子组件分别对车辆在向前/向后和向左/向右的 方向进行操控。根据常规也可理解的是，就带有两个转子组件的乘坐式镘刀而言， 所有转子组件的驱动杆都应该能从一侧至另一侧地倾斜以进行向前/向后的操纵控 制，反之，只有转子组件之一的驱动杆需要向前和后倾斜以进行左/右的操纵控制。
许多操纵组件都是机械化操作。这些组件通常包括两个安装在操作员座位附 近的操纵控制把手，且可分别由操作员的左手和右手接近。每个杆通过机械联接组 件接合在一个相关联的转子组件的可枢转的变速箱上。操作员通过将控制杆从前方 至后方以及从一侧至另一侧倾斜来操纵车辆，以将变速箱分别从一边至另一边以及 从前方至后方地倾斜。该类型的操纵组件均已被公开，如授予Holz的美国专利 No. 4， 046， 484和授予Allen等人的美国专利5， 108, 220。
该类型的机械操作的操纵控制组件在Holz和Allen等人的专利中被公开。而 上述专利却难以实施，这是因为它们要求操作员消耗很大的体力以将把手移动到特 定位置的同时，还得将它们保持在这个位置。该类型的操纵控制把手需要20—40 磅的力以在其前至后方向和一侧至另一侧的方向上来进行操作。许多操作员在施加 这些力时都会感到疲劳，尤其是当考虑到操作员必须持续地或几乎持续地施加这些 力达几个小时而同时几乎没有或得不到休息的情况下。操纵员的疲劳相对于一侧至 另一侧的运动而言尤其成问题，由于机器的人类工程学的缘故， 一侧至另一侧的运 动用于操作员来说与前后方向运动相比是更为困难的。已经提出了多种代替传统的 带有动力致动组件的混凝土精修机器的机械操作的操纵控制组件。例如，加利福尼 亚卡森市的Whiteman工业有限公司已经引入了一种液压操纵的乘坐式镘刀，其商 标为"HTS-Series"。这种机器是由静液力泵来进行流体静力驱动的，该静液力泵 通过机器的发动机来产生动力，并对转子组件的液压发动机和使转子组件的驱动杆 倾斜的液压操纵汽缸提供加压的液压机液体。操纵组件均由安装在操作员平台上且 靠近操作员座位的操纵杆来控制。这些操纵杆比传统的机械杆更易操作。因此操作 员就无需经受传统的机械操纵机器的操作员所经受的疲劳。
流体静力操纵的混凝土精修整镘刀虽然在某些方面优胜于机械控制的机器， 但是其也有自己的缺陷和不足。例如，静液力泵、液压发动机、操纵汽缸和相关联 的液压装置使得机器很沉重。因此，即使刀片为了使机器的重量超过一个最大范围 而以其最小的角度来设置，操作员在他或她能执行最初的被称为"漂浮式"的精修 操作之前，也必须让混凝土的长度比别的长。这种延迟阻碍了精修整操作，因为其 留给操作员的时间不足以完成混凝土精修整。此外，由流体静力液压操纵的机器所 需的复杂的液压系统容易发生泄漏。油流在未成型的混凝土上当然是不希望看到 的。最后，流体静力液压操纵的机器由于其体积相对较大且液压发动机和液压阀比 较昂贵而使得其比手动操纵的机器要更加昂贵。
因此，还需要一种乘坐式混凝土精修整镘刀的操纵系统，该系统不会不必要 地增加机器的重量且需要的控制力也比以前所知道的手动式机器要小。进一步期望 的是，提供一种乘坐式镘刀操纵系统，该系统可被实施成为多种机械构造，并且该 构造操作相对简单，生产成本也低且易于维护。
发明内容
本发明提供一种动力式混凝土精修整镘刀，该镘刀克服了上述一个或多个缺 陷。根据本发明的一个方面的一种操纵系统，包括一种相对比较简单、重量轻且廉 价的操纵系统。
本发明的另一方面提供了一种与上述第一方面相配合的动力式混凝土精修整 镘刀，该镘刀能有效地消除或至少能在很大程度上减轻操作员的疲劳。
本发明的又一方面是提供了一种与上述第一方面相配合的动力式混凝土精修 整镘刀，该镘刀不需要用于其操作的加压的或其它用途所要用到的液体，并由此， 与用于其操作所需要加压的液体的系统相比，降低了液体溢流的可能性。
这些方面的一个或多个通过一种用于动力式镘刀的操纵系统来实现，该操纵 系统包括操纵辅助机构，该机构将一预载荷强加在操纵联接装置(linkage)上， 以减少将把手移动至特定位置所需的把手致动力。该操纵辅助机构还减少了将把手 移动到特定位置之后再将其保持在该位置处所需的把手保持力，以使该保持力在把 手的整个操作行程小于约20磅。实际上，系统已经成功地示范了将最大的保持力 减小到小于15磅甚至减小到约10磅。在一个实施例中，偏心连接件与操纵联接装 置啮合并从扭力杆的大致相对两端之间的扭力杆延伸。负载连接件与扭力杆相连并
将预载荷施加在扭力杆上，从而该扭力杆只承受与倾斜转子组件相关联的一部分载 荷。
本发明的另一方面涉及一种具有连接在框架上的第一和第二转子组件的混凝 土精修整镘刀。每个转子组件包括构造成支撑多个刀片的轴。 一发动机驱动该转子 组件的轴从而使每个刀片转动通过混凝土表面。操纵联接装置运行地连接到转子组 件上，以使转子组件相对于框架倾斜。第一和第二把手中的每一个都与相应的转子 组件相连接，可以在从空档位置到最大行程位置的范围内的整个工作行程上运转， 其中相关联的转子的轴在该空档位置中垂直延伸，而最大行程位置处的相关联的转 子组件的轴则倾斜一个可能的最大量。第一和第二操纵辅助机构均连接到相关联的 操纵联接装置，从而在操作把手的整个行程中，使得将把手移动到特定位置后再将
其保持在该位置上所需的保持力减小到小于约15磅。
本发明更进一步的方面公开了一种乘坐式镘刀操纵系统，该操纵系统具有扭 力杆、载荷杆、转向杆和转换开关(transfer lever)。转向杆由镘刀的框架支撑 且相对于该框架可转动。载荷杆与扭力杆相连，转向开关从扭力杆处延伸且被构造 成与转向杆相配合。操纵系统包括设置在转向开关和转向杆之间的联锁组件，用以 可选择地将扭力杆的载荷与转动的转向杆间隔开。
本发明的另一方面在于提供一种手动操纵乘坐式镘刀的方法，其所需的操作 力比以前所知道的乘坐式镘刀的要小。
从以下的具体描述和附图中，本发明的这些和其它方面、优点及特征对于本 领域的普通技术人员来说将变得显而易见。然而，可以理解的是，具体描述和附图 在表明本发明的优选实施例的同时，是通过图解给出的，并且不是限制性的。在不 背离本发明精神的情况下，在本发明的范围内可以做很多改变和修正。因此在此处 公开了包括所有这样的修改的本发明。
本发明的优选实施例均已在附图中阐明，全文用相同的附图标记标注相同的 部件，其中
图1所示为装设有本发明的乘坐式动力镘刀的透视图2所示为图1中的动力式镘刀的正视图，而且镘刀罩的中心部分被剖切图 示以以露出镘刀操纵组件的更多部分；
图3所示为图2中的操纵组件的前透视图； 图4所示为图3中的操纵组件的侧向透视图5所示为沿图4中的线5 — 5截取的操纵系统截面图6为图3中的操纵系统的图示；
图7所示为图3中的操纵组件的侧视图8所示为根据本发明的用于乘坐式动力式镘刀的操纵组件的另一实施例示
意图9所示为根据本发明的用于乘坐式动力式镘刀的操纵组件的又一实施例示
意图10所示为根据本发明的用于乘坐式动力式镘刀的操纵组件的再一实施例示
意图11所示为将图2 — 7和9中的操纵组件的操作与其它已知类型的操纵组件 相比较的图表图示；
图12所示为将图2 — 7中的操纵组件所需的保持力与其它已知类型的辅助操 纵系统相比较的图表图示。
具体实施例方式
图1示出了一种装有本发明的操纵系统22的自动推进乘坐式混凝土精修整镘 刀20。在无需由机器操作员强加易使其疲劳的驱动力的情况下，操纵系统22通过 将机器20的转子组件24、 26的驱动杆倾斜来操纵机器20。操纵系统22包括一个、 最好为两个控制杆或把手28、 30，该把手延伸超过镘刀20的护罩或罩32。位于座 位34处的操作员操作把手28和30相对于镘刀20进行定向。
把手28和30操作地连接至转子组件24和26上，从而把手28和30的操作 将转子组件24和26分别操作至相对于镘刀20的框架36的位置上。在这个典型的 例子中，通过使至少一个转子组件的变速箱围绕两轴线枢转从而在横向操纵机器， 把手28和30中的至少一个被构造成既在前后的方向上也在一侧至另一侧的方向上 可移动。尽管以常规的便于理解的乘坐式镘刀进行了说明，仍希望本发明能用于任 何通过将一个或多个转子组件相对于镘刀的框架倾斜以进行操纵的动力式混凝土 精修整镘刀。可以想象得到，后部行走式镘刀能以这种方式及其类似的方式操纵。
参照附图l一7，尤其是回到最初的图1，与本发明的优选实施例相适应的混凝土精修整镘刀20包括作为主要构件的刚性金属框架36、安装在框架36上的顶 部盖板38、位于盖板上的操作员平台或基架40以及左右转子组件24、 26，所述转 子组件分别从盖板38处向下延伸并将精修整机器20支撑在将要精修整的表面上。 转子组件24和26分别朝向操作员方向，或顺时针或逆时针转动以执行精修整操作。 罩子32定位在机器20的外周处并从框架36向下延伸到将要精修整的表面附近。 基架40 —般定位在位于其后部的盖板38的纵向上的中心位置处，并由此承载操作 员座位34。在邻近基架40的左侧设有油箱44,而在基架40的右侧上设有水箱46。 如图1最佳地所示，提升罩部件48连接到位于基架40和座位34之下的盖板38 的上表面上。
参照图l、 3和6，每个转子组件24和26均包括变速箱58、从变速箱向下延 伸的驱动杆60和多个以圆周间隔分布的刀片62，该刀片经由径向的支撑臂64支 撑在驱动杆60上，并从驱动杆60的底部端径向向外延伸以便于固定在混凝土表面 上。每个变速箱58都安装在盖板38的下表面上，从而为了下述的原因而能相对于 盖板38和框架36可倾斜。
左右转子组件24和26的每个刀片62的倾斜度可以通过专用刀片倾斜度调节 件70单独进行调节。每个刀片倾斜度调节件70包括基本垂直的立杆72和安装在 立杆72的顶端上的曲柄74，且其可以在位于座位34的操作员的操作下转动从而 改变镘刀刀片62的倾斜度。在该通常设置中，推力环(图中未示出)与轭架78 相协作，该轭架78能移动从而将推力环76推入一个围绕一垂直于驱动杆60的轴 线延伸的轴线枢转镘刀刀片62的位置。张拉电缆80从曲柄74处延伸，穿过立杆 72，并到达轭架78，以将轭架78和曲柄74进行互连。曲柄74的转动调节轭架的 角度，以使推力环76向上或向下移动，藉此提供镘刀刀片的倾斜度调节的期望角 度。刀片62的倾斜度经常随着精修整材料而变化，并提高了刀片的使用耐久性。 一种具有该类型的刀片倾斜度调节件的动力式混凝土精修整镘刀已经被授予
Whiteman的美国专利No. 2， 887， 934所公开，其公开内容在此处被引用以作为参考。 转子组件24和26以及精修整镘刀20的其它动力构件都由动力源(例如安装 在操作员座位34下方的内燃机42)驱动。内燃机42的尺寸随着机器20的尺寸和 由机器驱动的转子组件的数量而改变。图示的双转子机器48"通常使用约为35hp 的机器。转子组件24和26与发动机42相连接并可经由操纵系统22为了操纵目的 而进行倾斜(如图2 — 7)。 由于该类型的乘坐式混凝土精修整镘刀具有代表性，通过倾斜所有转子组件
24和26或其一部分来操纵机器20，从而使刀片62的转动产生推进机器20的水平 力。操纵方向通常与转子组件倾斜的方向相垂直。因此，转子组件在一侧至另一侧 或前后的方向上的倾斜使机器20分别向前/向后和向左/向右移动。能最快地影响 操纵控制所需的倾斜度的方法是倾斜整个转子组件24和26，包括变速箱58。因此， 以下将讨论一优选实施例，其中整个变速箱58倾斜，可以理解的是，本发明同样 可用于因操纵控制的需要而将转子组件24和26的其它构件都倾斜的系统。
更特别地，机器20被操纵成通过将变速箱58在横向上倾斜而向前移动，以 增加作用在每个转子组件24和26的内部刀片上的压力，并被操纵成通过将变速箱 58在横向上倾斜而向后移动，以增加作用在每个转子组件24和26的外部刀片上 的压力。侧向或一侧至另一侧的操纵仅仅需要将一个变速箱倾斜(在该实施例中为 右侧转子组件24的变速箱)，将右侧转子组件24向前倾斜以增加作用在转子组件 24的前部刀片上的压力，从而操纵机器20向右。类似地，将右侧转子组件24向 后倾斜以增加作用在转子组件24的后部刀片上的压力，从而操纵机器20向左。
操纵系统22响应于操作员对把手28和30实施的操作而倾斜左右侧的转子组 件24和26的变速箱58。参照附图2 — 4，操纵系统22 —般包括左侧转子操纵联接 装置82和右侧转子操纵联接装置84。最好如图2所示(除了右侧操纵联接装置包 括能左/右操纵的辅助构件以外)，左侧和右侧转子操纵联接装置82和84 —般互相 成镜像设置。每个操纵杆86、 88都包括旋转地连接到机器20的框架36上的第一 端90和第二端92。轴承94支撑着操纵杆86、 88的大致相对两端，从而使得操纵 杆能相对于框架36旋转。 一臂96—般从每个操纵杆86、 88处向后延伸，从而相 应操纵杆的转动使臂96绕着相应操纵杆86、 88的轴线枢转。
在操纵杆86和88后面的位置处，连接件98连接至每个操纵臂96。连接件 98包括一个具有枢转部102的第一端100，该枢转部用于将连接件98的第一端100 可枢转地连接至操纵臂96。另一枢转部104可枢转地将连接件98的第二端106连 接到摇臂108上。优选地，连接件98包括用来调节连接件98长度的调节器110， 从而能减小操纵系统22中的运动(play)并便于预设。最好如图3和6所示，枢 转部112将摇臂108固定在框架36上以便于摇臂108能绕着枢转部112旋转。枢 转销114将另一连接件116连接到摇臂108的通常与连接件98相对的那一端上。 连接件116包括与每个变速箱58相关联的枢轴组件120相连接的轴颈118。如图6
所示，把手28在前后方向上的平移(如箭头122所示)将一旋转力(如箭头124 所示)传递到操纵杆88上。旋转124使臂96绕着操纵杆88的轴线126进行枢转。 上述运动使连接件98通常垂直地平移，如箭头128所示。连接件98的运动通过摇 臂108来转化，从而当连接件98上升或下降时，摇臂108绕着枢轴112转动以抬 高或降低枢轴连接件116。
连接件116的顶端枢转地与横向延伸的杆117的外端相连接。杆117的相对 两端被轴颈支承在连接至变速箱58上表面的座架轴承(pillow block bearing) 119中。杆117的中心部分被焊接或以其它方式附贴到纵向延伸的杆121上，该杆 121具有轴颈支承在座架轴承123中的相对两端。轴座架承123被螺栓固定到框架 的下侧上。
按照这种设置，连接件116沿箭头130所示方向的平移使变速箱58围绕枢转 杆件120的纵轴线132倾斜。因此，把手28向前的平移使变速箱58在箭头134 所示方向上倾斜，从而使刀片62与正在被精修整的材料相接触而使机器向前移动。 以相同的方法，把手28向后的平移使变速箱58在箭头136所示的方向上倾斜，从 而使刀片62与正在被精修整的材料相接触而使机器向后移动。杆121在座架轴承 123中转动以与上述动作相适应。
参照图3、 5和6，操纵系统22另外还包括侧向或横向操纵联接装置200。横 向操纵联接装置200只延伸到转子组件24和26中的一个且被构造成沿围绕一基本 对准机器20的纵轴的轴线转动转子组件24和26中的一个，如箭头202 (图6)所 示。这样的结构使得把手28和30相对于框架36刚作横向的或一侧至另一侧的动 作时，刀片62就将横向、侧向或一侧至另一侧的力传递到机器20上。如图3所示， 横向操纵联接装置200包括变速箱连接件206和把手连接件208 。变速箱连接件206 在把手28或30之中的一个和相应的转子组件24或26之间延伸。只有当一个变速 箱围绕一通常与机器20的纵轴对准的轴线倾斜时，把手连接件208才能将把手28 和30固定住，从而才能在把手28或30的横向平移的协助下完成机器20的横向运 动。
尽管把手连接件208连接把手28和30的操作用以横向运动，把手连接件208 仍相对于把手28和30枢转，以使每个把手28和30能不依靠另一个把手而向前和 向后移动。这样的构造使得把手28和30控制机器20的横向运动且每个把手28 和30控制转子组件24和26向前和向后倾斜行进。根据机器的尺寸和所需的倾斜
度，提供期望的变速箱倾斜度所需要的力是相当可观的。
参照图2 — 4，操纵系统22包括与每个把手28和30相关的辅助系统140。每 个辅助系统140被构造成克服与倾斜的变速箱58相关联的载荷的至少一部分。每 个辅助系统140包括操作地连接到相应的操纵杆86和88上的偏心装置。在图l一 6所示的实施例中，该偏心装置包括扭力杆142。最好如图4所示，扭力杆142的 外端144穿过形成在框架36中的开口 146，并将扭力杆142松动地固定在相对于 框架36的位置上。锚杆(anchor bar) 148的顶端被刚性地固定到扭力杆142靠 近开口 146的外端144上。锚杆148的顶端150包括夹子152，该夹子固定锚杆148 相对于扭力杆142的取向。锚杆148包括调节器154，该调节器位于接近于锚杆148 的相对底端156。调节器154包括配合锚杆148与框架36的螺纹杆158，从而可以 调节锚杆148相对于框架36的位置。调节器154和锚杆148的位置决定了扭力杆 142的预载荷。另外，扭力杆142的内侧端160由连接到框架36上的鞍部162松 动地支撑。这种构造使扭力杆142能不依靠框架36而移动并为扭力杆142提供了 可变载荷，从而该可变载荷可选择地连通到把手28和30。
刚性杆164刚性地连接到通常位于端部144和160之间的扭力杆142上。该 刚性杆164的第一端166固定到扭力杆142上，从而刚性杆164非得依靠扭力杆 142才能转动。最好如图3所示，连接件168和170将锚杆连接件164的前端连接 到轴86和88上。顶部连接件168包括顶端固定在操纵杆86或88上的U形夹 (clevis)。底部连接件170包括一螺旋扣，该螺旋扣的顶端枢转连接到顶部连接 件168的底部，而底端则枢转连接到杆164。操纵杆86或88的转动引起顶部连接 件168的摆动，导致底部连接件170在扭力杆142中强加的预载荷的辅助下围绕其 顶端越过中心(over-center)运动。这样的构造可选择地将扭力杆142的预载荷 连通到操纵系统22的相应把手28和30上，以辅助克服转子组件倾斜期间由于转 子组件24和26的重力载荷而作用在把手28和30上的力。因此，通过枢转锚杆 148而使扭力杆142发生扭转从而将预载荷施加到杆164上，杆164帮助操作员克 服一部分的力，否则就得倾斜转子组件24和26来帮助来完成机器20的操纵。
图5和7示出了把手28和30的各种位置。为了清楚起见，只有把手28的位 置作了改变。如图7所示，当把手28和30被定位在如箭头180所示的空档位中时， 固定连接件168和可调节连接件170均定向在相对于操纵杆86和88下部中心的位 置上。当把手28和30被定向在空档位180处时，这样的定位将把手28和30与扭
力杆142的偏离隔离开。把手28和30朝向前位置沿箭头182所示方向的平移转化 为固定连接件168向后平移到空挡位180，从而扭力杆142的预载或偏压(如箭头 184所示)通过刚性杆164和固定及可调节连接件168和170从扭力杆142传递到 操纵杆86和88。类似地，把手28朝向后位置沿箭头186所述方向的平移转化为 固定连接件168向前平移到空档位180。这样的定向也使扭力杆142的预载荷184 转化到操纵杆86和88。因此，扭力杆142的载荷传递到操作杆86和88，用于把 手28和30向前和向后的平移，从而辅助机器20和转子组件24和26分别向前和 向后的操纵。即，，辅助系统140有助于克服与倾斜的转子组件24和26相关联的 载荷，用于机器20的向前和向后行进。同样的预载荷阻止把手28和30返回到其 空档位，但是仅仅克服重力是不够的。因此，预载荷延缓了把手28和30返回到其 空档位。
调节器154和锚杆148均被构造成提供扭力杆142的可变载荷。这样的结构 使操纵系统22能又快又高效地适应各种机器和机器构造。调节器154也允许辅助 系统140根据操作员的喜好而具有独特的构造。g卩，辅助系统140可以构造成根据 操作员的意愿允许那样多的将要传递到把手28和30上的抵抗转子倾斜的阻力。可 理解地是，在转子倾斜的操作中，可以预见到操纵辅助系统140通过操纵杆86和 88支持共同传递到把手28和30上的大部分载荷(如果不是全部)。因此，可以预 见的是，辅助系统140被构造成能支持50 — 800或更多磅。可以理解的是，上述这 些数值的大小只取决于操作员所需的用以克服的阻力的大小和由倾斜操作所产生 的阻力的总和。可以预见的是，辅助系统140和扭力杆142可以被构造成能提供任 何大小的操作辅助数值。
图8 — 10为与本发明的乘坐式镘刀20 —起使用的操纵辅助系统的替代实施例 的简图。如图8所示，本发明的另一实施例的操纵辅助系统220包括转动地连接到 操纵把手224上的操纵杆222。臂226从操纵杆222处延伸，从而杆222的转动使 臂226围绕杆222的轴线227转动。连接件228固定在摇臂230与臂226之间。摇 臂230被构造成绕一连接到机器框架上的枢转销232转动。摇臂230与枢转杆件 234连接，从而使摇臂230的运动操纵变速箱236做基本类似于摇臂108的运转。 偏压杆或扭力杆238包括与机器的框架相连的第一端240和具有从其延伸的臂244 的另一端242。连接件246将臂244与操作杆222的臂226连接起来。连接件246 为可调的以限定转动的相对角度或扭力杆238的加载，如箭头248所示。连接件
246通常排列在操纵杆222的轴线227的中心的下方，以便于把手224在向前或向 后方向的操纵中能使扭力杆238的载荷传递到操纵杆222上。另外，可以想到的是， 扭力杆142和238要么采用拉伸弹簧的形式要么采用其它构造的元件来保持转动的 动力。
图9示出了本发明的操纵辅助系统260的另一个实施例。操纵杆222与枢转 杆件之间的连接大致类似于上面已经叙述的关于操纵辅助系统140和220中的连 接。辅助系统260包括固定在操纵杆222上的第一连接件262和可枢转地固定在框 架36上的另一连接件264。每个连接件262和264均包括由杆270相互连接的第 一臂266和268。每个连接件262和264的第二臂272和274与偏压连接件或压縮 弹簧276相啮合。臂266包括多个被构造成与连接件270相啮合的孔278，从而压 縮弹簧276的预载能由连接件270和臂266的连接的操作进行操控。当把手224 位于空挡位时，臂272和274通常都与操纵杆222的轴线对准。把手224沿向前或 者向后方向的旋转都会扰乱压縮弹簧276和操纵杆222的过中心定位，从而将压縮 弹簧276上的预载荷传递到操纵杆222上。因此，操纵辅助系统260也能辅助操作 员克服与转子组件24和26相关联的力。
图10示出了本发明的操纵辅助系统280的又一实施例。把手224连接在操纵 杆222上且与枢转杆件234相连，转子组件24和26通常类似于系统220和260。 臂226从操纵杆222处开始延伸且经由连接件228与摇臂230相连。辅助系统280 包括被构造成能绕枢转件284转动的连接件282，该枢转件284具有相对于摇臂230 固定的位置。偏压连接件或拉伸弹簧286在连接件282和一固定位置288之间延伸。 可调节连接件290在臂226与连接件282之间延伸。连接件290与连接件282通常 在拉伸弹簧286与枢转件284之间啮合。连接件290通常定向在操纵杆222的中心 上方，从而把手224在前后方向上的操作都将拉伸弹簧286上的载荷沿操纵杆的转 动方向传递到操纵杆222上。可调节连接件290使辅助系统280也可被构造成能为 拉伸弹簧286提供多种预载条件，从而操作员可以又快又高效地设定辅助系统以提 供所需的操纵辅助水平。
每个操纵辅助系统140、 220、 260和280都提供有帮助操作员克服与平移操 作把手以倾斜到转子组件的阻力的动力式镘刀操纵辅助系统。操纵辅助系统帮助操 作员将机器的每个操纵把手向前和向后进行平移。进一步地，参照图11，可以确 定的是，几乎没有动力式镘刀操纵辅助系统能提供相对统一且显著的帮助，以便在这种装置的把手运动的大部分范围之外克服转子组件的反倾斜力。
图11用图表示出了装有本发明的第二优选实施例的操辅助系统的乘坐式镘
刀，如趋势300所示，只需要操作员最少的作用力就能使把手行进通过约十英寸。 装有根据本发明的第二优选实施例的操纵辅助系统的乘坐式镘刀，如趋势304所 示，只需要操作员较少的作用力就能使把手通过整个行程。如曲线302所示，上述 作用力与由Allen工程技术公司制造的手动操纵的镘刀的操作要求相符。Allen工 程技术系统通过使用特殊设计的具有高机器优点的联接装置来实现上述较低的致 动力。然而，由于Allen工程技术系统缺乏能储存势能并释放该势能以辅助操纵的 操纵辅助机构，将操纵把手移动到特定位置后再将其保持在该位置上所需的力与将 把手移动到那个位置所需的力相当。然而，如下面将要结合图12讨论的，由于有 创造性的操纵辅助系统使用了释放的势能来帮助操纵，所以在把手到达特定位置后 将其保持在该位置所需的力相对较低。
以上所提及的有创造性的系统所需的操作员的作用力远小于操作由Wacker公 司生产的现有技术的镘刀所需的力，除了有创造性的操纵辅助机构外，还具有与此 处所描述的那些系统很相似的操纵系统。将曲线300或304与曲线306进行比较。
以上所提及的有创造性的系统所需的操作员的作用力也可比得上或小于由 Whiteman销售并且已在美国专利US5899631中描述的现有技术的操纵辅助系统所 需的力，，如将曲线300或304与曲线306进行比较所示，该辅助系统通过把手行 程的第一个8"。其后，由于该系统是根据本发明来构造的，所以其所需的力也仅 仅是逐渐增加。相反的，由于Whiteman的操纵辅助机构急剧地将辅助减小超出行 程之外(请注意曲线310中的断点312)， Whiteman系统在把手行程的第一个8"" 之后所需的致动力急剧增加。实际上，在超过大约9%"的行程时，Whiteman系统 比Wacker的无辅助系统需要更大的作用力。如图12所示，在特定的把手位置处， Whiteman致动力曲线310中的断点312也被反映在撤销的保持力曲线316中的断 点318。由曲线314可以看出，在大约超过最后一个3"或把手行程的25%处，以 上所提及的按照本发明的第一优选实施例而构造的镘刀所需的保持力和有创造性 的镘刀所需的保持力都小于Whiteman操纵辅助镘刀所需的力。上述有创造性的镘 刀所需的保持力的最大值约为10磅。其明显小于Whiteman操纵辅助系统所需的接 近于35磅的最大保持力，且大大小于众所周知的的无辅助机构的系统所需的与致 动力相当的保持力。这个区别是很重要的，因为在大的工作面上，操作员必须长时 间的将把手保持在一特定位置上才能以一个所需的、恒定的速度将机器向前推进， 这就造成了操作员的疲劳。
因此，在整个操纵杆的操作行程中，有创造性的系统降低了操作员驱动和保 持操纵的力。
可以理解的是，在不背离本发明的精神下，可以对其进行多种变化和修改。 其中一些如以上所描述过的变化，运用到具有两个以上转子的乘坐式精修整镘刀和 其它自推式动力式精修整镘刀。其它变化将在所附的权利要求中得以阐明。所有的 变化和/修改均意味着被结合进所附的权利要求中。
权利要求
1、一种用于乘坐式动力镘刀的操纵系统，该镘刀具有至少一个包括可转动的轴和多个刀片的转子组件，该转子组件可被倾斜以操纵动力镘刀，包括至少一个可被操作员操作的把手，该把手具有从空档位置至最大行程位置的操作行程，其中，在空档位置，转子的轴至少大致竖直地延伸，在最大行程位置，转子组件的轴倾斜至最大可能值；将至少一个把手连接到转子组件的操纵联接装置，该联接装置将在操作把手时倾斜转子组件；以及操纵辅助机构，该机构将预载荷强加到操纵联接装置上，以减少将把手移动到特定位置所需的把手致动力，其中，在把手的整个操作行程中，该操纵辅助机构将在把手移动到上述特定位置后再将该把手保持在该位置上所需的把手保持力减少到小于约20磅。
2、 如权利要求1所述的操纵辅助系统，其其特征在于，在把手的整个操作行 程中，该操纵辅助机构将把手保持力减少到小于约15磅。
3、 如权利要求l所述的操纵辅助系统，其其特征在于，在把手的整个操作行 程中，该操纵辅助机构将把手保持力减少到不超过约10磅。
4、 如权利要求l所述的操纵系统，其其特征在于，该操纵辅助机构包括扭力 杆，在把手移动远离空档位置时，该扭力杆将一载荷强加到把手上以辅助把手远离 空档位置。
5、 如权利要求4所述的操纵系统，其特征在于，还包括与操纵联接装置相啮 合的偏压连接件，所述偏压连接件在扭力杆的基本相对的两端之间从该扭力杆延 伸；以及连接到扭力杆上且将预载荷施加在该扭力杆上的载荷连接件。
6、 如权利要求5所述的操纵系统，其特征在于，还包括与载荷连接件相啮合 且可操作以调节预载荷数值的调节器。
7、 如权利要求5所述的操纵系统，其特征在于，该预载荷在约50到约750 磅之间可调节。
8、 如权利要求5所述的操纵系统，其特征在于，操纵联接装置还包括连接到至少一个把手和偏压连接件的连接组件，该连接组件将偏压连接件的载荷与操纵连 接件的转动轴线对准，从而当至少一个把手位于其空档位置时将该把手与预载荷隔 离开。
9、 如权利要求l所述的操纵系统，其特征在于，操纵辅助机构包括将作用在 移动远离空档位置的把手上的重力作用相抵消的弹簧。
10、 一种混凝土精修整镘刀，包括 一框架；从框架向下延伸的第一和第二转子组件，每个转子组件具有支承多个刀片的 轴，每个第一和第二转子组件都可倾斜以操纵镘刀；一发动机，该发动机驱动转子组件的轴以使刀片平移越过混凝土材料；第一和第二把手，每个把手都与相关联的转子组件相连接，并且具有从空档 位置至最大行程位置的操作行程，其中，在空档位置，相关联的转子的轴至少大致 竖直地延伸，在最大行程位置，相关联的转子组件的轴倾斜至最大可能值；第一和第二操纵联接装置，每个操纵联接装置将相关联的把手连接到相关联 的转子组件，以使相关联的转子组件相对于框架倾斜；第一和第二操纵辅助机构，每个操纵辅助机构被连接到相关联的操纵联接装 置上，且在把手的整个操作行程中，所述操纵辅助机构将在把手移动到上述特定位 置后再将该把手保持在该位置上所需的把手保持力减少到小于约15磅。
11、 如权利要求10所述的镘刀，其特征在于，每个操纵辅助机构包括扭力杆 和一刚性地连接到扭力杆且在扭力杆和操纵联接装置之间延伸的杆。
12、 如权利要求10所述的镘刀，其特征在于，每个操纵辅助机构还包括在偏 压元件和操纵联接装置之间延伸的连接件，在相关联的操作把手位于其空档位置 时，所述连接件将偏压连接件的载荷与相关联的操作把手上隔开。
13、 如权利要求10所述的镘刀，其特征在于，每个操纵辅助机构还包括调节 由操纵辅助机构施加的预载荷的调节器。
14、 如权利要求10所述的镘刀，其特征在于，只有第一和第二转子组件中的 一个相对于一个以上的轴线可倾斜。
15、 一种乘坐式镘刀操作系统，包括 一框架；至少一个从框架向下延伸的转子组件，转子组件具有支承多个刀片的轴，转 子组件相对于框架可倾斜以操纵镘刀；一发动机，该发动机驱动转子组件的轴以使刀片平移越过混凝土材料；可操 作地连接到转子组件上的操纵把手，该操作把手在手动操作时使转子组件倾斜；可操作地连接到操纵把手的扭力杆；连接到扭力杆的载荷杆；由镘刀的框架支承且能相对于其转动的操纵杆； 从扭力杆延伸的并被构造成啮合操纵杆的传递杆；以及 设置在传递杆和操纵杆之间的互锁组件，用于可选择地将扭力杆的载荷与 转动的操纵杆隔离开。
16、 如权利要求15所述的操作系统，其特征在于，互锁组件包括第一连接件， 该第一连接件可枢转地连接到第二连接件，在扭力杆的载荷与操纵杆相隔离期间， 第一和第二连接件被构造成基本对准。
17、 如权利要求16所述的操作系统，其特征在于，载荷杆和传递杆连接到镘 刀的一部分框架的基本相对两侧的扭力杆上。
18、 如权利要求15所述的操作系统，其特征在于，还包括与载荷杆相啮合的 调节器组件，该调节器组件被构造成调节载荷操纵杆相对于传递操纵杆的位置。
19、 一种方法，包括提供一动力式镘刀，该动力式镘刀具有至少一个包括可转动的轴和多个刀片 的转子组件，该转子组件可倾斜以操纵动力镘刀，可被操作员操作的把手，以及将 把手连接到转子组件上的操纵联接装置，该操纵联接装置在操作把手时倾斜转子组 件；通过把手在从空档位置至最大行程位置的操作行程上的移动来操纵镘刀，其 中，在空档位置，转子的轴至少大致竖直地延伸，在最大行程位置，转子组件的轴 倾斜至最大可能值；在操纵步骤中，通过将预载荷强加在操纵联接装置上来辅助操纵，其中，在 把手的整个操作行程中，预载荷将在把手枢转到特定位置后再将该把手保持在该位 置上所需的把手保持力减少到小于约20磅。
20、 如权利要求19所述的方法，其特征在于，辅助步骤包括通过扭转扭力杆 以将预载荷强加到操纵联接装置上。
全文摘要
本发明涉及一种自动推进式混凝土精修整镘刀，该镘刀具有操纵系统，该操纵系统能抵消一部分与操作员对操作把手的操纵相关联的载荷。一操纵联接装置将操纵把手连接到转子组件。一操作辅助机构，优选地包括扭力杆或弹簧，将预载荷强加在操纵联接装置上以减少把手的致动力。在操作把手的整个行程中，该操作辅助机构将在把手移动到特定位置后再将该把手保持在该位置所需的把手保持力减少到小于约20磅。
文档编号B28B11/08GK101357486SQ200810168628
公开日2009年2月4日 申请日期2008年7月25日 优先权日2007年7月25日
发明者R·伯利塔 申请人:威克股份有限公司