专利名称：工作机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工作机，更具体地涉及如下类型的工作机其具有本体、地面接触推进结构以及加载臂组件。
背景技术：
现有技术的工作机中，随着加载臂的提升和下降，工作机的重心会发生显著位移， 由此严重影响到纵向稳定性。以径向臂工作机为例，因载荷是沿弧形上下移动的，所以其重心会随加载臂的提升和下降而发生前后位移，因此为了保持纵向稳定性，就限制其加载臂的提升高度。现有技术为解决上述问题，一般只能将加载臂设计成伸缩式加载臂，通过加载臂在提升和下降的同时进行伸缩，来实现竖直提升，但是这又带来工作机的成本提高的问题。
发明内容
鉴于上述问题，根据本发明，提供一种工作机，其包括本体，具有前端和后端，本体设有地面接触推进结构，由此工作机可在地面上被驱动；加载臂组件，包括加载臂，加载臂在与本体相关的一端被安装，并且加载臂在本体的一侧或朝向本体的一侧向前、超出本体的前端地延伸至第二端，第二端具有用于安装工作执行件的安装部(mounting)，加载臂组件包括用于将加载臂安装到本体的安装结构，安装结构包括第一连杆和第二连杆，第一连杆枢转连接到加载臂的一端或加载臂的一端附近并在第一安装位置枢转连接到本体，第二连杆在加载臂的第一端与第二端之间枢转连接到加载臂并在位于第一安装位置前方的第二安装位置枢转连接到本体；而且工作机包括致动器，该致动器在加载臂与本体之间动作以使加载臂相对于本体提升和降下。因此，第一连杆和第二连杆形成四边形结构(在加载臂沈处于提升状态时能最好地观察到这种结构)的两个相对的侧边，其中，另两个相对的侧边一方面由加载臂的处于枢转安装第一连杆的位置与枢转安装第二连杆的位置之间的长度形成，另一方面由本体的处于第一安装位置与第二安装位置之间的长度形成。第一连杆和第二连杆的几何条件(或几何尺寸，geometries)以及它们枢转连接到本体和加载臂的位置具有以下优点在工作机大体水平时，随着加载臂被提升和降下，在使用中安装有工作执行件的加载臂的第二端大体竖直地上下移动。在实际中，这种运动将不是严格竖直的，但通过仔细选择连杆的设计参数，可实现工作执行件的大体竖直运动。这是非常重要的，因为工作机的重心将不会响应加载臂的上下运动而大幅向前和向后移位。如果工作机并未大体竖直地上下移动，则这可能导致工作机纵向失衡，且由此被允许的加载臂运动范围就需要受到限制以保持工作机稳定。与加载臂仅相对于本体枢转且加载臂沿明确的弧形上下移动的径向臂工作机相比，本发明使加载臂的伸展范围能够达到整个高度。优选地，致动器是可直线伸展的致动器，致动器的一端优选在第一连杆和第二连杆枢转安装到加载臂的位置之间枢转安装到加载臂，致动器的第二端在第一和第二安装位置之间枢转安装到本体。在优选实施例中，与第二连杆在其对加载臂的枢转连接部与其对本体的第二安装位置的枢转连接部之间形成的距离相比，第一连杆在其对加载臂的枢转连接部与其对本体的第一安装位置的枢转连接部之间形成更短的距离。尽管本发明可应用于为数众多的各种工作机构造，但本发明特别适用于工作机为所谓滑移操纵装载机(skid-steer loading machine)的场合，在这种工作机中，地面接触推进结构包括位于本体的两侧的一对车轮或连续式环形履带，并且通过相对于位于本体另一侧的该对车轮中的一个车轮或该对车轮或履带或者相对于部件装载机(component loading machine)，差动式地驱动位于本体的一侧的该对车轮或该车对轮中的至少一个车轮或履带，来实现操纵。此类工作机趋于紧凑，并易于因载荷随着加载臂被提升和降下而移动导致重心位移，由此产生不稳定的具体问题。尽管可通过在提升和降下加载臂的过程中使伸缩式加载臂同时进行伸缩来实现竖直提升装置，但本发明是通过在第一端与第二端之间大体刚性的非伸缩式加载臂来实现竖直提升的。因此，本发明提供了最经济的方案。工作机可包括安装于本体上的驾驶室。驾驶室可朝向本体的第二侧安装，本体的第二侧与加载臂延伸所在的第一侧相对，驾驶室优选安装在本体的前端，因而本体没有部件(part)会在驾驶室的前方显著延伸。加载臂可以是单个加载臂。在本说明书中，“单个加载臂”意味着在加载臂的第一端与第二端之间，加载臂可为封闭制造件(fabrication)或铸件，或者加载臂为多个臂部构成的制造件；至少工作机的本体的各部分都不需要被容纳于加载臂的任何部分之间，从而允许加载臂降到工作执行件处于地面上时的最低状态。加载臂组件的单个加载臂可在加载臂的第二端包括横向构件，横向构件提供在加载臂第二端安装工作执行件的支撑。在每种情况下，加载臂的臂安装结构的第一连杆可包括第一杆腿以及第二杆腿， 第一杆腿供用于在第一安装位置枢转安装到本体，第二杆腿供用于在加载臂的一端或加载臂的一端附近枢转安装到加载臂；第一杆腿和第二杆腿在它们之间相对形成(subtend)钝角，该角的顶点指向工作机的前方。优选地，第二连杆在其对加载臂的枢转安装部与对本体的第二安装位置的枢转安装部之间是平直的。
现在将参照附图描述本发明的实施例，在附图中图1是根据本发明的工作机的从一侧和前端观察到的立体示意图，示出了处于提升状态的加载臂；图2是类似于图1的视图，但示出了处于降下状态的加载臂；图3是图1和图2中的工作机的从第二侧和后端观察到的立体示意图，其中加载臂被降下；
图3A是类似于图3的视图，但图3中关闭的发动机通道门在图3A中打开；图4是类似于图3的视图，但示出了提升的加载臂和处于允许维护状态的驾驶室。图5是前面视图中所示的经过改型的工作机的底部图。
具体实施例方式参照附图，其示出了工作机10包括具有前端12和后端13的本体11，前端12和后端13分别代表工作机10正常行进的正向和反向。本体11包括地面接触推进结构15，在图1至图4的工作机的情况下，地面接触推进结构15包括位于本体11两侧的连续式环形履带16、17，在图5的工作机的情况下，地面接触推进结构15包括位于本体11两侧的一对车轮16a、16b和17a、17b。履带16、17分别由各自的驱动轮19、20驱动，驱动轮19、20依次地由各自的液压马达21、22驱动。然而，履带16、17可通过传动装置，由一个液压马达、发动机或某种其它原动装置驱动。在图5的工作机中，位于本体11 一侧的车轮16a、16b均由第一液压马达21， 经由诸如主动链和/或啮合齿轮(图未示)的传动装置驱动；位于本体12的相对的第二侧的车轮17a、17b在该实例中由第二液压马达22，经由类似的传动装置驱动。可从图5中看出，第一和第二液压马达21、22是偏移的(offset)，即，它们的传动轴相互平行但相互分离。这为组装和维护提供了更大的空间，并使轴向较长的马达21、22 能够以除了马达21、22的传动轴共线的布置以外的方式被使用。工作机10还包括加载臂组件25，加载臂组件25包括单个加载臂沈以及用于相对于本体11安装加载臂26的臂安装结构。加载臂安装结构包括第一连杆观；第一连杆观在位置23处或朝向加载臂沈的一端26a枢转安装，并在第一安装位置27枢转安装于本体11。在该实例中第一连杆观包括第一杆腿28a和第二杆腿28b。第一杆腿28a供用于在位置23枢转安装到加载臂沈的一端26a，而第二杆腿28b供用于在第一安装位置27将第一连杆观枢转安装到本体11。杆腿28a、28b在它们之间相对形成钝角，该角的顶点四指向工作机10的前端12。杆腿28a、28b可为一体的或相互连接，但在每种情况下，第一连杆28在加载臂沈的枢转连接部23与本体11的枢转连接部27之间设定固定的距离。加载臂安装结构包括第二连杆32 ；第二连杆32在本实例中大体为直的且刚性的； 第二连杆32在一端，在位置3 处枢转安装到加载臂沈；位置3 沿着加载臂沈位于加载臂沈的一端26a与加载臂沈的第二端26b之间；加载臂沈的第二端^b向前超出了本体11。加载臂沈从一端^a向前延伸到第二端^b ；加载臂沈在端部26a通过第一连杆 28安装到本体11 ；在所示的使用状态下，第二端26b安装有工作执行件，该工作执行件例如为装载斗35或装载叉。第二连杆32还在第二端32b，在第二安装位置36处枢转安装到本体11 ；其中第二端32b与枢转安装到加载臂沈的第一端3 相对，第二安装位置36在第一安装位置27的前方。在此设计中，与第一连杆28在位置23对加载臂端部的枢转连接部(pivotal connection)与第一连杆28对本体11的第一安装位置27的枢转连接部之间形成的距离相比，第二连杆32更长。在第一连杆28与第二连杆32之间，伸缩式直线伸展致动器40在本体11与加载臂26之间伸展；在加载臂沈的对第一连杆观和第二连杆32的枢转连接部26a与枢转连接部3 之间的位置40a，伸缩式直线伸展致动器40的一端枢转连接到加载臂沈，而伸缩式直线伸展致动器40的另一端在第一和第二安装位置27、36之间(但位于下方)连接到本体11。第一连杆28和第二连杆32形成四边形(在加载臂沈处于提升状态时能最好地看到)的两个相对的侧边，其中，另两个相对的侧边一方面由加载臂26的处于对第一连杆 28和第二连杆32的枢转连接部23与枢转连接部3 之间的长度形成，而另一方面由本体 11的处于第一安装位置27与第二安装位置36之间的长度形成。随着致动器40伸展和收缩，加载臂沈将被提升和降下，更确切地说，加载臂沈的第二端26b将相对于本体11被提升和降下，由此提升和降下由工作执行件承载的载荷。随着加载臂沈被降至其最低状态，如图2所示，可看到第二连杆32将在加载臂沈下方，邻近本体11的处于第一和第二安装位置27、36之间的长度，大体沿本体11延伸，并与加载臂沈的至少大部分长度平行。第一连杆观从图1所示的位置向后枢转。所述几何条件的效果在于，随着加载臂沈被提升和降下，在第二端26b承载的工作执行件35将大体竖直地上下移动(假设工作机10是水平的)，由此使得工作机10的重心向前方及后方的位移最小化。尽管实际上在提升和降下过程中，工作执行件35和载荷将朝向和远离本体11略微移动，但这种移动将沿浅弧形(shallow arc)进行，所以重心将只有轻微和缓和的位移，这应该不会严重影响工作机10的纵向稳定性。更重要的是，与载荷沿弧形上下移动的所谓径向臂工作机相比，大体竖直提升的几何条件允许达到更高的高度。单个臂沈还提供了更好的可视性，特别是在工作机10后部的可视性。在本实例中，加载臂沈包括横向构件42，横向构件42位于加载臂沈的第二端 26b,横向构件42提供对工作执行件35的支撑。加载臂沈在其第一端^a与第二端26b 之间是大致刚性的。工作执行件被枢转安装于加载臂沈的外侧第二端以围绕图5中附图标记A 处示出的枢转轴线运动。通过直线伸展的第二致动器30来实现工作执行件35与加载臂沈之间的枢转运动，第二致动器30分别枢转安装到加载臂沈和工作执行件35。期望的是，在加载臂提升和降下的过程中，第二致动器30在操作者的控制下、或者优选在控制器(该控制器对加载臂26的运动敏感)的自动控制下操作以维持工作执行件35的水平面，并相应地调节工作执行件35相对于加载臂沈的高度。在实际中，如图所示，本实例中的单个臂沈由一对邻近地分隔开的平行板44、45 组成，第一连杆观包括作为整体部件联结在一起的一对连杆板(即位于板44、45各自侧面的那一对连杆板)，但第二连杆32是整体构件。在另一实例中，加载臂沈可为整体件(例如铸造成型件)，或以其它方式即作为箱形段来制造和/或以纵向段的方式制造。不过在每种情况下，在工作机10的一侧仅设置单个加载臂，并且在加载臂26包括例如一对板44、45 的情况下当加载臂26被完全降下时，本体11没有任何部分需被容纳于所述板或臂的其它部分之间来实现加载臂26的完全降下，以便将执行件35降至地面。本体11上安装操作者的驾驶室50，驾驶室50从工作机10的中心朝向第二本体侧 (第二本体侧与设有加载臂组件25的第一侧相对)偏移开。驾驶室50恰好设置在本体11的前端12 ；并且本体11优选没有部件向驾驶室50的前方显著延伸，即延伸不超过60mm，且优选小于50mm。
驾驶室50具有前部52，其为基本完整的，本实例中有挡风玻璃52a(但可以为局部装玻璃的和/或根据需要敞开)；第一至少局部装玻璃的侧部53，其位于加载臂组件25 旁边，但屏障可通过线网(wire mesh)形成；以及完全敞开的第二相对侧部54，其被驾驶室框架55限定，并为操作者进入和离开驾驶室50提供基本无阻碍的开口。驾驶室框架55上安装操作者通道门56，当操作者通道门56关闭时，敞开的驾驶室侧部54即被关闭。如可从图3中看到的，通道门56大体为在前部52与后部49之间在第二驾驶室侧部54的驾驶室全长，并且大体为从驾驶室顶58到驾驶室底板60在驾驶室50的第二侧部54的驾驶室全高。可替换地，通道门56可按需要仅延伸用于驾驶室的一部分。驾驶室底板60所在水平面恰好低于图1至图4实施例中的履带17的上水平面，且恰好低于图5实施例中的车轮 17a、17b的高度。在本实例中，通道门56并未延伸到底板60，因而通道门56可在履带17 或车轮上方枢转打开以允许工作机操作者在限制最小的情况下进入和离开驾驶室50。在通道门大体为驾驶室全高的实例中，通道门56至少为局部装玻璃的，但可在其全部范围内大体为玻璃面板；在每种情况下，通道门56可通过铰接件56a枢转至驾驶室框架55的后柱55a，在其它的实例中，通道门56可通过其它方式铰接。优选地，驾驶室框架55由一对倒置的大体U形的框架57a、57b形成，至少在敞开的驾驶室侧部54没有插入的框架部分。U形框架57a、57b可具有附接到U形框架以形成顶 58、驾驶室侧部53以及驾驶室后部59的面板；而且框架55包括横向框架构件，所述横向框架构件连接框架57a与框架57b，以提供对底板60的支撑，底板60可为模制结构或装配式钢结构。如从图4中将认识到的，为了维护目的，驾驶室50可从前面图示的“使用中”状态相对于本体11移动到允许进入驾驶室50下方的状态。例如，驾驶室50的下方可装设有液压驱动马达或多个马达21、22(如果有的话) 和/或传动部件。液压泵以及控制部件(如图5中附图标记62所示)可至少部分装设在驾驶室50的下方。在此实例中，驾驶室50可通过借助铰接装置12a、12b安装到本体11的前端12而成为可动的，因此驾驶室50可向前枢转。在驾驶室50能够这样枢转之前，需要如图4所示提升加载臂26，以便不阻碍驾驶室50，因而使得工作执行件35等和/或横向构件42避开驾驶室50将要枢转到的位置。如期望的话，工作机10的闭锁机构(该闭锁机构通常将驾驶室50保持在使用状态)可包括一个或多个互锁件，因而直到加载臂26被充分地提升，即达到临界提升位置之前，驾驶室50都不能被释放以向前枢转。如期望的话，可设置诸如一个或多个弹簧之类的弹性装置(图未示出)以协助驾驶室50向前枢转。在驾驶室50处于图4所示的状态的情况下，例如为了维护的目的可容易地接近驾驶室50下方的零件。在附图所示的实例中，驾驶室底板60与驾驶室50的其余部分整合。这意味着整个驾驶室50可在组装到工作机10的其余部分之前作为一个模块或组件(module)进行预制。这便于制造改进的驾驶室50，这种改进的驾驶室50可实现更好的防止灰尘和噪声进入的密封。
本体11上还安装有发动机65 ；发动机65在发动机机壳66中，处于本体的后端13 的位置，通常在本体11上大致居中，位于驾驶室50的后方，并且在本体11的塔部70旁边， 塔部70用于将第一连杆28在第一安装位置27枢转安装到本体11。在此实例中，发动机机壳66的顶部66a为低水平面，因而驾驶室50的结构性后部59包括装玻璃的部分，以使操作者能够从驾驶室50透过发动机机壳66看到外部。在另一实例中， 在发动机65设置在本体11上的其它位置时，驾驶室50可向后枢转，甚至可朝向侧部枢转，而不是如图4所示的向前枢转。但在各种情况下，由于仅在本体 11的一侧设置单个加载臂26，因此，当加载臂26被提升时，加载臂26不会阻碍进入驾驶室 50的下方。可从图3A中看出，发动机机壳66中设有发动机通道门75。在该实例中，发动机通道门75在工作机10的后端13，大体在发动机机壳66的整个宽度上延伸。发动机通道门 75被铰接到机壳66的其余部分以便从侧旁打开。期望地，发动机通道门75使工作机11的大约75%的宽度敞开。对本领域技术人员显而易见的是，可在不背离本发明的范围的情况下对上述内容产生各种其它的变型。在一个变型中，替代具有单个加载臂26的加载臂组件25的是，加载臂组件25可具有多个臂，例如在驾驶室的每侧各有一个臂，其中驾驶室大体位于本体11的中央。上述多个臂可能需要通过横向臂构件相互连接。在以上描述或所附权利要求或附图中，以具体形式表示的特征，或按照用于实现所述功能的装置、或用于实现所述结果的方法或工艺的方式表示的特征，可适当地单独利用或者以这些特征的任意组合形式加以利用，从而以不同的形式实现本发明。
权利要求
1.一种工作机，包括本体，具有前端和后端，所述本体设有地面接触推进结构，由此所述工作机能够在地面上被驱动；加载臂组件，包括加载臂，所述加载臂在与所述本体相关的一端被安装，并且所述加载臂在所述本体的一侧或朝向所述本体的一侧向前延伸、超出所述本体的所述前端地延伸至第二端，所述第二端安装有工作执行件，所述加载臂组件包括用于将加载臂安装到所述本体的安装结构，所述安装结构包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆枢转连接到所述加载臂的所述一端或所述加载臂的所述一端附近并在第一安装位置枢转连接到所述本体，所述第二连杆在所述加载臂的所述第一端与第二端之间枢转连接到所述加载臂并在位于所述第一安装位置前方的第二安装位置枢转连接到所述本体； 而且所述工作机包括致动器，所述致动器在所述加载臂与所述本体之间动作以使所述加载臂相对于所述本体提升及降下。
2.根据权利要求1所述的工作机，其中，所述第一连杆和第二连杆的几何条件以及所述第一连杆和第二连杆枢转连接到所述本体和所述加载臂的位置使得在所述工作机大体水平时，随着所述加载臂被提升及降下，所述加载臂的在使用中安装有所述工作执行件的所述第二端大体竖直地上下移动。
3.根据权利要求1或2所述的工作机，其中，所述致动器是可直线伸展的致动器，所述致动器的一端枢转安装到所述加载臂，所述致动器的另一端枢转安装到所述本体。
4.根据权利要求3所述的工作机，其中，所述致动器优选在所述第一连杆枢转安装到所述加载臂的位置与所述第二连杆枢转安装到所述加载臂的位置之间，枢转安装到所述加载臂。
5.根据权利要求3和4中任一项所述的工作机，其中，所述致动器的第二端在所述第一安装位置与所述第二安装位置之间枢转安装到所述本体。
6.根据前述权利要求中任一项所述的工作机，其中，与所述第二连杆在其对所述加载臂的枢转连接部与其对所述本体的所述第二安装位置的枢转连接部之间形成的距离相比， 所述第一连杆在其对所述加载臂的枢转连接部与其对所述本体的所述第一安装位置的枢转连接部之间形成更短的距离。
7.根据前述权利要求中任一项所述的工作机，其中，所述工作机为滑移操纵装载机，其中，所述地面接触推进结构包括位于所述本体的每一侧的一对车轮或连续式环形履带，并且通过相对于位于所述本体的另一侧的该对车轮中的一个车轮或该对车轮或所述履带，差动式地驱动位于所述本体的一侧的该对车轮或该对车轮中的至少一个车轮或所述履带，来实现操纵。
8.根据前述权利要求中任一项所述的工作机，所述工作机包括驾驶室，所述驾驶室朝向所述本体的第二侧安装于所述本体上，所述本体的第二侧与所述加载臂延伸的第一侧相对。
9.根据权利要求8所述的工作机，其中，所述驾驶室安装在所述本体的前端，使得所述本体没有部件在所述驾驶室的前方显著地延伸。
10.根据前述权利要求中任一项所述的工作机，其中，所述加载臂为单个臂。
11.根据权利要求10所述的工作机，其中，在所述加载臂的所述第二端，所述加载臂组件的所述单个加载臂包括横向构件，所述横向构件在所述加载臂的所述第二端提供用于安装所述工作执行件的支撑。
12.根据前述权利要求中任一项所述的工作机，其中，所述加载臂组件的臂安装结构的所述第一连杆包括第一杆腿以及第二杆腿，所述第一杆腿供用于在所述第一安装位置枢转安装到所述本体，所述第二杆腿供用于在所述加载臂的所述一端或所述加载臂的所述一端附近枢转安装到所述加载臂，所述第一杆腿和第二杆腿在它们之间相对形成钝角，该角的顶点指向所述工作机的前方。
13.根据前述权利要求中任一项所述的工作机，其中，所述第二连杆在其对所述加载臂的枢转安装部与其对所述本体的所述第二安装位置的枢转安装部之间是平直的。
14.一种大体如上文参照附图描述和/或如附图所示的工作机。
15.本文所描述和/或如附图所示的任何新的特征或特征的任何新组合。
全文摘要
一种工作机(10)，包括具有前端(12)和后端(13)的本体(11)；地面接触推进结构(15)，由此工作机可在地面上被驱动；包括加载臂(26)及第一连杆(28)和第二连杆(32)的加载臂组件(25)，加载臂在与本体相关的一端(26a)被安装，并在本体的一侧或朝向本体的一侧向前、超出本体的前端地延伸至装有工作执行件的第二端(26b)，第一连杆枢转连接到加载臂的一端或附近并在第一安装位置(27)枢转连接到本体，第二连杆在加载臂的第一端与第二端之间枢转连接到加载臂并在位于第一安装位置前方的第二安装位置枢转连接到本体，工作机包括在加载臂与本体之间动作以使加载臂相对于本体提升和降下的致动器(40)。
文档编号E02F9/16GK102155031SQ20111003818
公开日2011年8月17日 申请日期2011年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者加里·梅杰, 马丁·莫尔瑟姆 申请人:J.C.班福德挖掘机有限公司