专利名称：串联车轮装置的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及串联车轮装置，更特别是，涉及包括两个或更多个以串联构造配 置的车轮的串联车轮装置。
背景技术：
串联车轮装置具有两个或更多个彼此串行配置的车轮。例如运土机对于在颠簸地 形上进行操作的同时需要牵引和稳定性的应用来说使用串联车轮装置。这种机器例如是自 动平地机，该自动平地机是一种通常用来形成地表的平表面或倾斜表面的机器。具有串联 驱动结构的机器或车辆的其它例子包括卡车、火车、运动平台、龙门起重机等。串联车轮装 置可采用液压、电气或机械功率来推进该装置中的一个或多个车轮。这种装置通常具有都 能够优选地以相同的转矩驱动转动的车轮，使得串联装置保持平衡和稳定。用于串联车轮的典型驱动构造包括经由链条为该装置的一个或多个车轮提供动 力的转动链轮。链轮、链条和相关齿轮通常被封闭在封罩或梁内，封罩或梁在靠近链轮的位 置处枢转连接到机器。链条通常配置成为每个从动车轮提供同样大小的转矩，否则，力矩会 施加到串联驱动结构上。此力矩会例如通过相对于串联车轮装置的一部分升高另一部分而 造成不稳定，使得该装置的一个或多个车轮不能完全接合驱动表面。
发明内容
在一个方面，本发明提供一种具有平衡的串联车轮装置的机器。该机器包括框架 部分，框架部分具有枢转连接到框架部分的主连杆和稳定连杆。第一支座和第二支座枢转 连接到主连杆和稳定连杆，使得主连杆、稳定连杆、第一支座和第二支座限定四连杆装置， 该四连杆装置进行操作以便将不平衡的转矩载荷从第一支座和第二支座传递到框架部分。在另一方面，本发明提供一种串联驱动结构，该串联驱动结构枢转连接到机器的 框架。串联驱动结构包括限定第一定子部分和第一转子部分的第一马达。第一支座被连接 到第一定子部分，并且第一组销毂被连接到第一支座。形成在第一组销毂内的第一销开口 平行于第一转子部分相对于第一定子部分的第一转动轴线延伸。主连杆形成靠近主连杆的 第一端部的第一主销开口以及布置在主连杆的中间部分内的承载开口。主连杆被配置成相 对于框架枢转。第一主销布置在第一主销开口内，并且该第一主销开口形成于第一组销毂 内。载荷分担结构与串联驱动结构相关联，使得载荷分担结构通过将不平衡载荷传递到框 架来平衡串联驱动结构内的不平衡载荷。在又一方面，本发明描述一种用于机器的串联驱动结构。串联驱动结构包括形成 第一销开口和第二销开口的第一支座。第二支座形成附加第一销开口和附加第二销开口。 第一杆围绕枢轴枢转地连接到机器的框架，并且形成第一支座销开口和第二支座销开口。 第二杆枢转连接到框架，并形成附加第一支座销开口和附加第二支座销开口。第一销延伸 穿过第一销开口和第一支座销开口以便将第一杆枢转连接到第一支座。第二销延伸穿过附 加第一销开口和第二支座销开口，以便将第一杆枢转连接到第二支座。第三销延伸穿过第二销开口和附加第一支座销开口，以便将第二杆枢转连接到第一支座。第四销延伸穿过附 加第二销开口和附加第二支座销开口，以便将第二杆枢转连接到第二支座。最后，框架销将 第二杆枢转连接到框架。
图IA和图IB分别是根据本发明的自动平地机的侧视和底视外观透视图。图2是根据本发明的用于载荷分担结构的替代实施方式的外观。图2A是根据本发明的用于载荷分担结构的替代实施方式的外观。图3是根据本发明的用于载荷分担结构的又一替代实施方式的外观。图4是图3所示的载荷分担结构的侧视图。图5是根据本发明的用于载荷分担结构的替代实施方式的侧视图。图6是根据本发明的用于载荷分担结构的另一替代实施方式的侧视图。
具体实施例方式自动平地机在以下的说明中用作描述可以用于具有串联驱动结构的机器上的多 种驱动器和载荷分担结构的例子。可以理解到，具有串联驱动结构的任何其它车辆可得益 于这里描述的优点。机器100(在此例子中为自动平地机101)的侧视图在图IA中表示。术语“机器” 笼统地用来描述任何机器，这些机器具有至少一个驱动车轮，例如通过使用电气或静液压 功率，驱动车轮通过连接到车轮的马达直接驱动。为了说明，这里描述的是具有用于使得机 器在地形上运动的静液压操作推进回路以及操作用于执行多种机器任务的执行器的静液 压操作执行回路的机器，但是也考虑到驱动机器的任何其它模式，例如通过使用电操作马 达和/或致动器。例如，机器100的替代实施方式可包括发电机或能够产生替代形式的能 量(例如电能)的另一装置。图1所示的自动平地机101总体包括由发动机框架102和执行器部分104构成的 两件式框架。替代地，自动平地机101可包括单件式框架。所示实施方式中的发动机框架 102通过枢轴(未示出)被连接到执行器部分104。执行器部分104包括操作者驾驶室106 和接触地面的两个空转轮108(只有一个可见)。铲片或铲刀110沿着执行器部分104的 中间部分悬挂。铲刀110可被选择性地调节，以便以多种高度和角度接合地面，从而在自动 平地机101操作的同时实现所需倾斜度或轮廓。铲刀110的位置的调节通过在图IA中总 体标示为112的致动器系统实现，而用于铲110在操作过程中所经历的载荷的支承通过杆 114来实现，杆114将执行器部分104枢转地连接到铲刀110。发动机框架102支承通过发动机盖116保护而不受元件影响的发动机(未示出)。 发动机提供推进自动平地机101以及操作自动平地机101的多种致动器和系统所需的功 率。可以理解到，其它机器可具有不同的构造和/或与其相关的多种其它的执行器。在静液压操作机器中，发动机框架102内的发动机可以与静液压泵(未示出)相 联，静液压泵可以是操作自动平地机101的推进系统的液压系统的一部分。在所示的实施 方式中，自动平地机101通过两组驱动车轮118(只有一组可见)驱动，每组均包括沿着梁 120以串联构造配置的两个车轮118。可以在作为自动平地机101的发动机框架102的底视透视图的图IB中更加地容易看到，两个梁120在相应枢转接头或轴承123处枢转连接在 杆或轴122的端部，一个梁120布置在自动平地机101的一侧。任选的轴122经由两个安装板IM和两个稳定杆被连接到自动平地机101的发动 机框架102，使得驱动车轮118可以有效地推进自动平地机101。在替代实施方式中，轴122 可以被省略，并且梁120可以替代地直接枢转连接到发动机框架102。梁120上的两个驱动 车轮118的至少一个或两个可以通过相应的马达1 主动地转动或驱动。在只有一个车轮 118被驱动时，另一车轮118可以空转，或者换言之可以相对于梁120自由转动。在图IB所 示的实施方式中，例如附图的右手侧表示的驱动车轮118通过马达1 驱动，而附图左手侧 表示的驱动车轮118空转，并因此没有与其相联的马达128。两个马达1 可以分别连接在 两个梁120的相应端部处。一组导管130(只有一组可见)可以将每个马达1 连接到自 动平地机101的供应功率以便操作马达128的适当回路。作为串联驱动构造的一部分使用的四连杆装置202的一种实施方式在图2中表 示，而替代实施方式在图2A中表示。为了简明，省略了不是四连杆装置202的部分的机器 组成部件。四连杆装置202包括两个支座204。每个支座204位于四连杆装置202的端部 上，并且可用来安装例如连接到从动车轮的静液压马达或电马达、或者连接到空转车轮的 未被驱动结构的多种或其它组成部件或系统。每个支座204形成可以接收马达的定子部分 或用于空转车轮的支承件的开口 206。每个支座204还形成两组销毂208，每组销毂208具 有形成在销毂中并平行于开口 206延伸的销开口 210。支座204可有利地彼此对称成形，使 其可以在四连杆装置202中互换使用。两个杆或连杆212用来完成四连杆装置202。每个连杆212形成靠近连杆的端部 的销开口 214，并且可以进一步形成配置成将每个连杆212枢转连接到底座218的框架销开 口 216。如此附图所示，框架销开口 216靠近每个连杆212的中点布置，但是这种放置方式 是任选的。框架销开口 216总体上可以是形成在沿着主连杆212的任何位置的销开口。底 座218可以被刚性连接到自动平地机101的发动机框架102 (图1)，并且可使得每个连杆相 对于自动平地机101(图1)围绕框架销开口 216枢转运动。在图2A所示的用于四连杆装置202的替代实施方式中，为了简明，使用以前使用 的相同附图标记描述和说明与图2所示的实施方式描述的类似或近似的组成部件。因此， 如图2A所示，两个连杆212的每个连杆被连接到头部部件220。每个头部部件220形成两 组销毂208，每个销毂208具有形成在销毂内的销开口 210，销开口容纳连接到两个连杆212 的销(未示出)。如同图2的实施方式中一样，两个头部部件220可对称地成形，使其可以 在四连杆装置202中互换地使用。每个头部部件220如图2A所示具有形成在头部部件的与两个连杆212的连接部 相对的端部处的平部分222。每个平部分222形成螺纹接收紧固件的多个螺纹紧固件开口。 在图2A的实施方式中，静液压或电马达2M被表示成连接到头部部件220之一上。马达 224形成有围绕马达224的定子部分2 整体形成或连接到马达224的定子部分228的安 装块226。安装块2 可替代地连接到未被驱动或空转车轮安装装置(未示出)的定子部 分。每个安装块2 形成与头部部件220的平部分222之一配合的平表面230，使得相应的 马达224与头部部件220对准。紧固件232将安装块2 连接到头部部件220的端部。用于四连杆装置302的替代实施方式的外观视图在图3中表示，而侧视图在图4中表示。四连杆装置302在结构上类似于图2所示的四连杆装置202，但是结合了对于适用 于重型应用的结构的改进，例如用于采矿的较大型运土机或者军用机器。如前面的附图一 样，为了简明，省略了不是四连杆装置302的一部分的机器组成部件。四连杆装置302包括两个支座304。每个支座304位于或靠近四连杆装置302的 端部。支座304可用来安装通过马达驱动或者空转(指的是其转动不通过马达驱动)的车 轮。每个支座304形成开口 306和第一组销毂308，每个销毂308具有形成在销毂内并平 行于开口 306延伸的销开口 310。每个支座304还形成第二组销毂309，每个销毂309具有 形成在销毂内并平行于销开口 310延伸的销开口 311。在此实施方式中，不同于相对于图2 描述的支座204，支座304彼此镜像，并且不能在四连杆装置302中互换使用。主杆或主连杆312形成邻近主连杆的任一端部的主销开口 314以及靠近主连杆 的中点的轴承开口 316。主连杆312被配置成将两个支座304的每个枢转连接到框架轴承 318。框架轴承318可以连接到自动平地机101的发动机框架102(图1)，并且使得主连杆 312相对于自动平地机101 (图1)枢转运动，或者替代地，框架轴承318可被连接到驱动轴， 例如图IB所示的轴122。尽管框架轴承318被表示成靠近主连杆312的中间部分布置，但 是这种布置是任选的。框架轴承318可总体上沿着主连杆312定位在任何位置。两个主销 320将主连杆312枢转连接到支座304。每个主销320穿过主连杆312内的相应主销开口 314，并穿过销毂308内的相应销开口 310。稳定杆或稳定连杆322形成邻近稳定连杆的任一端部的稳定销开口 324以及靠近 稳定连杆的中点的销开口 326。销开口可沿着稳定连杆322的长度形成在任何位置处。销 开口 3 被配置成将两个支座304的每个枢转连接到框架销328。此实施方式的稳定连杆 322具有“V”形形状，以便容纳框架轴承318的较大直径。框架销3 可被连接到自动平地 机101的发动机框架102 (图1)，并且使得稳定连杆322相对于自动平地机101 (图1)枢转 运动。两个稳定销330将稳定连杆322枢转连接到支座304。每个稳定销330穿过稳定连 杆322中的相应稳定销开口 324，并穿过第二组销毂309中的相应销开口 311。如图4所示，主连杆312可相对于框架轴承318的轴承中心点402枢转。同样可 以理解到被安装的用于从动车轮的马达装置或用于空转车轮的空转接合装置将具有相对 于安装到开口 306内的定子部分转动的转子部分。每个车轮的转动可相对于中心点404进 行，该中心点404可以位于开口 306的中心点，或靠近开口 306的中心点定位。在图4所示 的实施方式中，与中心点404相同，轴承中心点402离开地面相同的竖直高度HI。此外，对 于两个连杆中心点404来说，轴承中心点402和两个中心点404之一之间的水平距离Dl是 相同的。在这种配置中，稳定连杆322进行操作以便平衡趋于使得主连杆312相对于轴承 中心点402转动的不平衡载荷或净转矩。主销320和稳定销330相对于轴承中心点402的相对位置可以被调节，使得一定 的预载荷被施加到销，从而对操作过程中施加的载荷进行反作用。随后图5和图6所示的实 施方式在相对位置上结合了这种变型。在随后的描述中，为了简明，所描述的每个四连杆装 置的与前面已经描述的元件相同或类似的元件通过前面所使用的相同的附图标记来标示。四连杆装置502的替代实施方式在图5中表示。四连杆装置502具有连接到主连 杆512的两个支座304。主连杆512具有类似于相对于图3和图4给出的实施方式描述的主 连杆312的许多特征，但是不同之处在于轴承开口 516的中心点Cl布置在比每个开口 306的中心点404低的竖直距离或高度H2处。以此方式，归因于机器重量的竖直力Fw可帮助 抵消由于转矩不平衡而趋于使得主连杆512相对于中心点Cl转动的力Ft。在图5所示的 示例性状况中，施加到附图右侧的竖直力Fw将抵消力Ft，使得位于四连杆装置502右侧的 从动车轮(未示出)保持接触地面。以此方式抵消力还可减小来自四连杆装置502的力， 继而减小主销320和稳定销330中所造成的剪切应力。用于四连杆装置602的替代实施方式在图6中表示。四连杆装置602包括连接到 主连杆612上的两个支座304。主连杆612具有类似于相对于图3和图4给出的实施方式 描述的主连杆312的许多特征，但是不同之处在于轴承开口 616的中心点C2布置在比每个 开口 306的中心点404低的竖直距离或高度H3处。同样在此实施方式中，中心点C2定位 在离开每个中心点404的不同水平距离处。因此，中心点C2定位在离开附图右侧的中心点 404的水平距离D2处，以及定位在离开附图左侧的中心点404的不同水平距离D3处。如可 以在图6中更清楚看到那样，距离D3大于距离D2。在此配置中，针对在操作过程中由具体情况造成的转矩不平衡，四连杆装置602 可被调整成更有效地减小主销320和稳定销330中的应力。例如，与机器减速时相比，或者 与串联装置包括一个驱动车轮和一个空转车轮时相比，四连杆装置602在机器加速时可更 有效地减小转矩不平衡。为了说明，机器行驶方向在图6中通过水平实线箭头表示。在此 行驶方向上，机器的加速会产生使得主连杆612在逆时针方向上转动的转矩T，继而趋于使 得连接到附图右侧的驱动车轮(未示出)升高离开地面。为了抵消转矩T，将施加由于机器 重量在主连杆612上造成的反作用力Fw而得到的转矩。在此配置中，与反作用力Fw对另 一侧的作用相比，反作用力Fw以较长的杠杆臂(距离D3)作用在主连杆612的一侧上，从 而更加容易抵消转矩T。工业实用性本发明适用于使用串联驱动构造的运土或其它类型的重型机器，并且可以指的是 任何机器，这些机器进行与例如采矿、建造、农业、运输的产业相关或者与本领域公知的任 何其它产业相关的一些类型的操作。例如，运土机器可以是轮式装载机、挖掘机、翻斗卡车、 反铲挖掘机、自动平地机、材料处理装置或类似物。可采用任何执行器，并用于包括例如装 载、压实、提升、刷擦的多种任务，这些执行器包括例如铲斗、压实机、叉式提升装置、刷擦装 置、抓斗、切割器、剪切器、铲片、破碎器或重锤、螺旋钻和其它装置。另外，尽管相对于马达 的使用描述了串联驱动装置，但是可以理解到这里描述的用于平衡载荷的装置和方法同样 适用于使用不同形式的动力装置的驱动装置，例如电马达、气动装置等或者各种组合，或者 连接到单个梁的从动车轮和空转车轮，并且甚至可以适用于其它产业，例如用于与轨道车 辆等相关的卡车的电驱动车轮。不管所使用机器的类型或者所采用的执行器的类型，这里 描述的方法能够通过增加燃料经济性有利地改善任何机器的性能，并通过确保机器的所有 驱动车轮接触实际表面、同等地分担其载荷并减小驱动装置的多个组成部件中的应力，来 减小具有串联驱动装置的机器的停止距离。
权利要求
1.一种机器(100)，包括 框架部分(102)；轴(122)，所述轴(12 连接到所述框架部分(102)；主连杆(312)，所述主连杆(31 靠近所述轴(12 的端部枢转连接到所述轴(122)； 稳定连杆(322)，所述稳定连杆(32 被枢转连接到所述框架部分(102)； 第一支座(304)，所述第一支座(304)被枢转连接到所述主连杆(31 和所述稳定连杆 (322)；第二支座(304)，所述第二支座(304)被枢转连接到所述主连杆(31 和所述稳定连杆 (322)；其中所述主连杆(312)、所述稳定连杆(322)、所述第一支座(304)和所述第二支座 (304)限定四连杆装置，所述四连杆装置进行操作以便将不平衡的转矩载荷从所述第一支 座(304)和所述第二支座(304)传递到所述框架部分(102)。
2.根据权利要求1所述的机器(100)，还包括第一开口(306)，所述第一开口(306)形成于所述第一支座(304)内； 第一马达(1 )，所述第一马达(1 )限定第一定子部分； 其中所述第一定子部分能够接合地布置在所述第一开口(306)内； 第一转子部分，所述第一转子部分被限定在所述第一马达(128)上并且能够转动地连 接到所述第一定子部分；以及第一驱动车轮(118)，所述第一驱动车轮(118)被连接到所述第一转子部分并能够在 从所述第一马达(1 )向所述第一驱动车轮施加第一转矩时推进所述机器(100)。
3.根据权利要求1所述的机器(100)，还包括框架轴承开口(316)，所述框架轴承开口(316)形成在所述主连杆(312)内，并具有相 对于所述框架部分(10 布置在第一竖直位置和第一水平位置的轴承中心点G02)；第一开口，所述第一开口形成在所述第一支座(304)内，并具有相对于所述框架部分 (102)布置在第二竖直位置和第二水平位置的中心点G04)；第二开口，所述第二开口形成在所述第二支座(304)内，并具有相对于所述框架部分 (102)布置在第三竖直位置和第三水平位置的附加中心点004)。
4.根据权利要求3所述的机器(100)，其中在所述机器(100)布置在平表面上时，所述 第一竖直位置、所述第二竖直位置和所述第三竖直位置距离所述平表面第一高度。
5.根据权利要求3所述的机器(100)，其中在所述机器(100)布置在平表面上时 所述第一竖直位置距离所述平表面第一高度；所述第二竖直位置和所述第三竖直位置距离所述平表面第二高度； 其中所述第一高度小于所述第二高度。
6.根据权利要求3所述的机器(100)，其中第一水平距离将所述第一水平位置与所述 第二水平位置分开，第二水平距离将所述第一水平位置与所述第三水平位置分开，并且所 述第一水平距离等于所述第二水平距离。
7.根据权利要求3所述的机器(100)，其中第一水平距离将所述第一水平位置与所述 第二水平位置分开，第二水平距离将所述第一水平位置与所述第三水平位置分开，并且所 述第一水平距离大于所述第二水平距离。
8.根据权利要求1所述的机器(100)，其中所述稳定连杆(32 具有V形形状。
9.根据权利要求1所述的机器(100)，其中所述第一支座(304)和所述第二支座(304)能够互换。
10.根据权利要求1所述的机器(100)，其中所述机器(100)是自动平地机(101)。
全文摘要
机器(100)包括框架部分(102)和串联车轮装置，串联车轮装置包括枢转连接到框架部分(102)上的主连杆(312)和稳定连杆(322)。第一支座(304)和第二支座(304)枢转连接到主连杆(312)和稳定连杆(322)，使得主连杆(312)、稳定连杆(322)、第一支座(304)和第二支座(304)限定四连杆装置(202)，该四连杆装置进行操作以便将不平衡的转矩载荷从第一支座(304)和第二支座(304)传递到框架部分(102)。
文档编号B60G17/00GK102089168SQ200980126646
公开日2011年6月8日 申请日期2009年7月7日 优先权日2008年7月10日
发明者D·瑟吉森, N·P·汤姆森, S·A·丹尼尔, W·C·斯威克 申请人:卡特彼勒公司