割晒机自动引导液压转向接口的制作方法

割晒机自动引导液压转向接口的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于差速转向农业机器的方向控制机构和一种用于农业机器的方向控制机构。用于差速转向自推进农业割晒机的液压转向系统的自动引导接口，割晒机速度和方向通过对控制输入轴的调节来控制，以便控制一对前后安装的液压驱动泵的输出，并提供用于割晒机的原动力。控制输入轴可旋转和可轴向运动。液压转向马达与输入轴操作连接，以便执行控制输入轴旋转。液压转向马达的旋转由附接在驾驶室安装的方向盘上的转向控制阀来管理，或者通过由自动引导系统管理的比例转向阀来管理。选择器阀控制有效转向输入。紧急情况脱开使得选择器阀定位成恢复由方向盘的人工控制。
【专利说明】割晒机自动引导液压转向接口
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请涉及标题为“Control Group Mounting Relative to ControlledHardware”的美国专利申请(系列号为N0.xx/xxxxxx,申请日为2013年5月30日)和标题为“Windrower Steering System”的美国专利申请(系列号为N0.xx/xxxxxx,申请日为2013年5月30日)。上述申请被本文参引。

【技术领域】
[0003]本发明通常涉及液压动力差速转向农业机器，更特别是涉及一种用于这种机器的液压转向系统的自动引导接口。

【背景技术】
[0004]静液压驱动系统通常设置成有驱动泵，该驱动泵直接附接在发动机上，而没有离合器或其它机构来在发动机运行时停止泵的输出流动。驱动泵排量(输出)和(因此)差速转向机器的速度通过旋转斜盘角度的变化来控制，该旋转斜盘角度通过在泵外部的外部枢轴臂的运动来调节。在大部分泵上，枢轴臂和(因此)旋转斜盘从“零”至“全速”的旋转产生在大约16-18度的相对狭窄范围内。对于这种较小范围的运动，重要的是控制枢轴臂角度的角度位置的组件能够精确地进行角度控制。对于在差速转向农业机器上的静液压地面驱动泵的旋转斜盘角度的精确控制是最重要的，特别是当以较高运行速度来操作机器时，例如需要在田地之间的道路运输时。
[0005]一种普通的机械机构使用输入轴，该输入轴旋转和沿它的纵向轴线前后运动。在输入轴上的螺纹部分(一个右手螺纹和一个左手螺纹)与匹配螺纹从动器接合，该匹配螺纹从动器与在一对泵上的枢轴臂连接，该对泵与输入轴并排地一前一后连接。输入轴的旋转导致从动器沿螺纹部分彼此相向或相互远离地运动。结果是当输入轴旋转时，枢轴臂沿相反方向旋转，从而导致输出至驱动马达的液压泵进行相反变化(即一个增速而另一个减速)。输入轴的旋转由布置在机器的驾驶室中的方向盘来引导。输入轴的前后运动并不调节枢轴臂的相对旋转位置，而是使得枢轴臂沿相同方向旋转相同角度，并用于调节机器的运行速度和在向前和反向方向运动之间选择。
[0006]为了追求不断提高的效率，自动引导系统越来越多地装配至农业机器上。因为自动引导系统在农业机器中变得更普遍，因此割晒机等也装配有自动引导系统。将自动引导系统包含至现有机器中通常涉及添加促动器或其它机械适配器，以便使得自动引导转向促动器能够与已经存在于机器上的人工转向系统交接。这样添加增加了复杂性和成本，且不能提供更成一体的方案的可靠性。


【发明内容】

[0007]有利的是提供一种用于静液压差速转向农业机器的转向控制组件的简化自动引导接口。另外的优点将通过一种自动引导系统接口来实现，该自动引导系统很容易包含在通常用于当前模式静液压驱动差速转向机器上的现有转向控制系统中。其它优点将通过一种与静液压差速转向农业机器上的转向控制组件的自动引导接口来实现，该自动引导接口利用在机器上的现有转向驱动系统。
[0008]在本发明的第一实施例中包括一种静液压驱动差速转向机器，它有一前一后安装在发动机上的左侧和右侧驱动泵，各驱动泵有:角度可调节的旋转斜盘，该旋转斜盘可通过枢轴转动的枢轴臂来运动；以及控制连杆，用于使得枢轴臂同时运动。枢轴臂可在从全速向前至全速反向的范围内运动，具有中间的零位置，以便能够进行机器的向前和反向运行以及转向。控制连杆设置成通过控制连杆的线性运动而使得枢轴臂共同运动，并通过控制连杆的旋转运动而使得枢轴臂相反地运动。向控制连杆的第一输入是通过液压转向马达来使得控制连杆旋转，用于通过调节左侧和右侧轮的差速来转向机器。与方向盘连接的转向控制阀管理用于使得液压转向马达旋转的输入。转向控制阀选择成产生转向增益(即转向马达的转动速率大于方向盘的转动速率)，从而能够增加在控制连杆和枢轴臂之间的接口中的精度。向控制连杆的第二输入是线性促动器，该线性促动器的运动由机器驾驶员可接近的向前-零-反向(FNR)操纵杆来管理，以便均匀地调节轮的速度。线性促动器在一端处与控制连杆连接，且在相对端处与托架(该托架与驱动泵连接)连接，因此，线性促动器和泵共用公共锚固件，即弹性安装发动机和液压泵，从而进一步提高了转向精度和灵敏性。
[0009]自动引导系统提供于机器上。系统使得机器的运行位置和方向与编程或计算的轨迹比较，并产生信号，该信号可以由转向控制装置用于调节机器的运行方向，以便与合适轨迹匹配。自动引导转向信号导向比例转向阀，该比例转向阀通过启动歧管而与在人工转向控制阀和转向驱动马达之间的液压管线液压连接。歧管允许人工转向控制阀或自动引导转向阀提供用于转向驱动马达的方向输入，而不需要在机器上的另外转向驱动器或机构。
[0010]在另一实施例中，提供了一种用于差速转向自推进农业割晒机的液压转向系统的自动引导接口。割晒机的速度和方向通过对控制输入轴的调节来控制，以便控制一对前后安装的液压驱动泵的输出，并提供用于割晒机的原动力。控制输入轴能够旋转和轴向运动。液压转向马达与输入轴操作连接，以便执行控制输入轴旋转。液压转向马达的旋转由附接在驾驶室安装的割晒机方向盘上的转向控制阀或由自动引导系统管理的比例转向阀来选择地管理。选择器阀控制有效转向输入。紧急情况脱开使得选择器阀定位成恢复由方向盘的人工控制。

【专利附图】

【附图说明】
[0011]通过下面的本发明详细说明，特别是当结合附图时，将清楚本发明的优点，附图中:
[0012]图1是已知差速转向农业割晒机的侧视图，本发明用于这种类型的农业割晒机；
[0013]图2是用于图1的割晒机的静液压控制系统的局部左侧视图，表示了驱动泵控制机构、安装件和液压接口 ；以及
[0014]图3是液压转向控制线路的第一实施例的视图，该液压转向控制线路有用于图1的割晒机的自动引导接口。

【具体实施方式】
[0015]在本发明中使用的很多紧固、连接、处理以及其它装置和部件为所述发明的领域中广泛已知和使用，且它们的确切性质或类型并不必须由本领域技术人员理解和用于本发明，因此它们将不会特别详细地说明。还有，这里对术语“左侧”或“右侧”的任何描述都只是用于方便，并通过站立在机器后面面对它的正常运行方向来确定。而且，对于本发明的特殊应用，这里所示或所述的多种部件能够如本发明预期地变化或改变，且任何元件的特殊实际应用可以是已经由本领域技术人员广泛知道和在本领域中使用，因此它们同样并不特别详细地说明。
[0016]图1表示了农业机器5，本发明用于这种农业机器5。机器5表示为公知和自推进的农业割晒机，该农业割晒机利用驱动轮的差速来使得机器横过土地转向。机器包括主框架10，该主框架10有从前至后的纵向水平轴线，由在其前部部分的一对驱动轮13和靠近其后端的一对转向脚轮11来支承。主框架10支承:驾驶室17，以便提供环境控制位置，机器可以从该环境控制位置舒适地操作；以及向前布置的收割台19。收割台19可以有多种设计，但是通常包括切割机构(切割器杆或旋转切刀)、供给器机构和(在一些模式中的)调节棍。
[0017]机器的动力由发动机12来提供，该发动机12通过绝缘体122而与主框架10弹性连接，以便降低由发动机12传递至主框架10中的振动。现代的差速转向农业机器的总体操作模式是有一前一后的静液压泵14、16，一个静液压泵用于两个驱动轮13中的一个，各泵有悬挂枢轴臂，这样，枢轴臂相对于零点位置的向前和向后运动使得在相连静液压泵中的旋转斜盘枢轴转动，从而能够调节流速和流动方向，因此使得相连的驱动马达23和轮旋转。静液压驱动泵14、16 —前一后地直接安装在发动机12上。驱动泵由驾驶室17的控制通过驾驶员从方向盘18的输入(转向控制)来实现，向前-零-向后(FNR)速度选择器22与驱动泵14、16附近的驱动控制机构30操作连接。差速转向农业机器的详细说明在Osborne等的美国专利N0.7207581中提供，该文献整个被本文参引。
[0018]车辆自动引导系统300提供为包括驾驶员界面、GPS接收器和计算机。该系统将当前位置与合适轨迹比较，并产生一个或多个转向校正信号，表示转向车辆和将它的位置保持在合适轨迹上所需的转向输入。这种系统通常包括驾驶员界面，以便使得机器驾驶员能够监测自动引导系统，确定或记住机器要跟随的合适轨迹，对轨迹进行运行轨道调节，并接合或脱开系统。大部分系统将在机器驾驶员进行人工调节(例如转动方向盘)时脱开，以便提高操作安全性。农业自动引导系统的操作为公知，且并不详细说明，除了系统起动转向信号(该转向信号表示合适的转向输入)的能力。本发明接收由自动引导系统起动的转向输入信号，并通过与车辆上的人工液压转向系统的接口来执行车辆转向。本发明还包括用于响应某些驾驶员动作而自动脱开自动引导控制和返回人工转向的接口。
[0019]下面参考图1和2，示例静液压控制系统表示为包括在驾驶室17内部的普通方向盘18。当然，驾驶室将包括另外的部件(未示出)，例如座位、用于机器操作的电和机械控制、空调单元等。方向盘18附接在可旋转转向轴182上，该转向轴182与转向控制阀185连接，该转向控制阀185将增压液压流体流导向转向驱动马达187。增压液压流体通过液压泵15而提供给转向控制阀。如这里使用的，泵15介绍了向控制装置(例如瞬时转向控制阀)提供增压流体的特殊流动和使得装置能够起作用所需的液压泵、释放阀、连接管线、孔(oriffi)和储存器(储罐151)的组合。来自转向驱动马达的输出轴189再通过万向接头188和滑动连接件184而与驱动控制机构30连接。
[0020]驱动控制机构30包括控制输入轴311，该控制输入轴311通过内螺纹块144、164而与枢轴臂142、162接合，以便使得控制输入轴与相应左侧和右侧静液压驱动泵14、16操作连接。枢轴臂块144、164与在控制输入轴上的驱动螺纹314、316接合。驱动螺纹314、316相互反向(一个有右手螺纹，另一个有左手螺纹)，因此输入轴311的旋转使得块144、164沿相反方向运动，根据输入轴311的旋转方向而彼此相向或相互远离地运动。该相反运动再使得枢轴臂142、164沿相反方向旋转，当从侧部看时，一个枢轴臂沿顺时针方向旋转，另一枢轴臂沿逆时针方向旋转，且以相反方式改变驱动泵的排量(例如，增加一个的输出流量，同时降低另一个的输出流量)，从而能够通过方向盘18的运动来使得机器转向。当机器运动时，这使得一个驱动泵增加流量，另一驱动泵降低流量，从而使得机器转向；不过，当系统已经在机械零位时，转动方向盘18将增加两个泵的流量，但是沿相反方向-机器绕其自身转动，其中，一个驱动轮13向前，一个确定了反向运行。
[0021]控制输入轴311也可轴向运动，以便控制驱动泵14、16。转向驱动马达输出轴189包括滑动连接件，该滑动连接件包括套筒184和花键端部312，该花键端部312用于与控制输入轴311连接。花键接口允许控制输入轴311相对于输出轴189纵向运动。当控制输入轴轴向运动时，枢轴臂块144、164向前或向后运动，从而使得枢轴臂142、162沿相同方向旋转(顺时针或逆时针)。FNR操纵杆22在驾驶室17中，该FNR操纵杆22可连续和选择地运动，以便能够沿向前或向后方向改变机器的速度。来自FNR操纵杆22的输出221控制液压阀24，该液压阀24使得FNR促动器330伸出或缩回。
[0022]促动器330在第一端332处与肘接头318上的心轴319连接，该肘接头318安装在控制输入轴311上。肘接头318允许输入轴311旋转，同时保持在轴上的固定轴向位置。促动器330的相反第二端331通过与托架320连接而相对于驱动泵14、16固定。当促动器330通过FNR操纵杆22的用户可选输入而伸出或缩回时，控制输入轴311向前或向后运动。稳定连杆提供为引导肘接头318的运动，以避免输入轴311偏离它的纵向轴线，并进一步改进了控制输入轴311的运动。零偏压元件350连接在控制输入轴311和托架320之间，以便将控制输入轴311偏压至零位置，该零位置是当转向控制对齐成用于直线向前运行时驱动泵输出流量基本为零的位置。
[0023]下面参考图2和3，转向输入轴30的旋转通过转向驱动马达189来实现。转向驱动马达187与主框架10连接，并定位在转向输入轴30附近。来自转向驱动马达的输出轴189通过万向接头188和滑动连接件184而与驱动控制机构30连接。该连接允许在转向驱动马达187和驱动控制机构30之间的很小轴向错配，而不会导致在马达或机构中的粘附或过大磨损。由泵15提供的增压流体源通过供给管线152而由转向控制阀185来计量，并使得转向驱动马达187旋转，旋转的方向取决于方向盘18的旋转。这样的阀为差动转向静液压驱动农业车辆领域中公知。根据方向盘18的转向输入，转向控制阀185通过液压管线186而将增压流体导向转向驱动马达187。例如，将方向盘向右转动将沿使得车辆向右转向所需的方向引导使得转向驱动马达旋转所需的增压流体。方向盘18的稳定定位(例如不需要方向变化)导致并不将流体流导向转向驱动马达，因此控制输入轴并不运动，机器将继续以相同的相对驱动泵排量而沿相同轨迹运行。从转向控制阀185释放的流量通过返回管线154而返回流体储存器(储罐)151。来自转向驱动马达的输出轴189通过万向接头188和滑动连接件184而与驱动控制机构30连接。
[0024]方向盘每单位转圈输入的、来自转向控制阀185的流体传送速率的选择使得方向盘转圈与控制输入轴转圈的比率能够变化，以便获得用于机器的合适转向特征。经验显示，通过使用相对较小螺纹节距来用于驱动螺纹314、316和枢轴臂块144、164，将获得更大的转向精度。不过，当螺纹节距减小时，用于执行转向所需的方向盘转圈数增加。对于驾驶员来说，用于使得机器的路线反向(例如完成U形转向)将需要方向盘转多个完整圈的转向系统很烦人。
[0025]启动阀210和自动引导转向阀220液压连接至转向控制线路中，以便提供用于自动引导系统300的转向接口。连接大致平行于人工转向控制阀185。启动阀210是普通的闭塞阀，它可在使得相连液压线路使用或停用的位置之间转换。当使用时，来自泵15的增压液压流体导向自动引导转向阀220。自动引导转向阀是比例转向阀，功能上与人工转向控制阀185类似，也就是，它接收来自自动引导系统300的转向输入信号，并根据输入信号来将增压液压流体导向转向驱动马达187，以便管理机器的运行方向。从自动引导转向阀220导向转向驱动马达187的液压流体输出使得转向输入轴30旋转，具有与前面对于人工转向所述相同的效果。自动引导转向阀220控制转向驱动马达187，该转向驱动马达187已经存在于机器中，因此转向输入轴不需要附加的促动器或机械接口。
[0026]当启动阀210转换至停用位置时，阻止由泵15供给增压流体，从而防止自动引导转向控制阀将增压液压流体导向转向驱动马达187。人工转向系统并不受到阻塞的自动引导接口的影响。当车辆通过自动引导来转向时，可以很容易地包含安全脱开特征。通过由方向盘传感器301检测方向盘的运动，自动引导系统发出用于使得启动阀210转换至停用位置的信号，并使得输入信号与自动引导控制阀220隔离。这些步骤使得车辆运行方向的控制通过方向盘而返回驾驶员，而没有方向控制的任何干涉或暂时损失，以便提高机器的操作安全性。
[0027]应当知道，在本发明的原理和范围内，本领域技术人员通过阅读本说明书将清楚和对这里所述和所示部件的细节、材料、步骤和结构进行变化。前述说明书示例说明了本发明的优选实施例，不过，在不脱离本发明范围的情况下，基于本说明书的概念可以在其它实施例中实施。因此，下面的权利要求将广义地以及以所示特殊形式地保护本发明。
【权利要求】
1.一种用于差速转向农业机器的方向控制机构，包括: 右侧和左侧驱动马达； 右侧和左侧液压驱动泵，该右侧和左侧液压驱动泵一前一后地与发动机连接和由该发动机驱动，各驱动泵有排量控制机构，该排量控制机构包括在第一和第二位置之间能旋转的枢轴臂，该枢轴臂的旋转改变来自各驱动泵的液压流体流速，以便控制相应驱动马达的速度和方向； 控制输入轴，该控制输入轴与左侧和右侧枢轴臂连接，该轴绕它的纵向轴线能旋转和沿它的纵向轴线能平移，轴的旋转使得枢轴臂沿相反方向同时旋转，轴的平移使得枢轴臂沿相同方向同时旋转； 转向驱动马达，该转向驱动马达与控制输入轴连接，以便使得轴旋转，从而管理右侧和左侧液压泵的相关排量； 方向盘，该方向盘连接成使得液压转向阀向中心位置的右侧和左侧旋转，该转向阀根据方向盘从中心位置旋转的角度和方向而将一定容积的增压液压流体引导至转向驱动马达，从而使得控制输入轴与方向盘的旋转角度成比例地旋转； 自动转向控制装置，该自动转向控制装置接收来自车辆引导系统的、表示右侧和左侧方向输入的角度和大小的信号，以便使得机器沿预定轨迹转向，该自动转向控制装置将一定容积的增压液压流体引导至转向驱动马达，该容积取决于通过为了实现所需方向和大小的机器方向变化而需要使得控制输入轴旋转，从而使得机器转向所需的方向变化的角度和大小；以及 选择器阀，该选择器阀可定位在第一和第二位置之间，该第一位置使得机器能够通过方向盘来转向，该第二位置使得机器能够通过车辆引导系统来转向。
2.根据权利要求1所述的机构，其中:选择器阀位置由车辆引导系统来管理。
3.根据权利要求2所述的机构，还包括:传感器，用于检测方向盘的运动和将表示它的脱开信号传输给车辆引导系统，该车辆引导系统在接收到脱开信号时将选择器阀定位在第一位置，以便能够通过方向盘来转向。
4.一种用于农业机器的方向控制机构，包括: 控制输入轴，该控制输入轴与控制右侧和左侧液压驱动泵的输出的左侧和右侧枢轴臂连接，输入轴绕它的纵向轴线能旋转和沿它的纵向轴线能平移，轴的旋转使得枢轴臂沿相反方向同时旋转，轴的平移使得枢轴臂沿相同方向同时旋转； 转向驱动马达，该转向驱动马达与控制输入轴连接，以便使得轴旋转； 第一液压转向阀，该第一液压转向阀通过方向盘而能人工旋转至中心位置的右侧和左侦牝该第一转向阀将变化容积的增压液压流体导向转向驱动马达，该变化取决于从中心位置旋转的角度和方向，第一转向阀的旋转使得转向驱动马达和连接的控制输入轴与方向盘的旋转角度成正比地旋转； 第二液压转向阀，该第二液压转向阀通过由机器自动引导系统起动的转向信号定位，该第二转向阀将变化容积的增压液压流体导向转向驱动马达，第二转向阀的输出使得转向驱动马达和连接的控制输入轴与转向信号输入成正比地旋转；以及 选择器阀，该选择器阀能够选择通过方向盘来转向控制或者通过机器自动引导系统来转向控制。
5.根据权利要求4所述的机构，其中:选择器阀位置由车辆引导系统来管理。
6.根据权利要求5所述的机构，还包括:传感器，用于检测方向盘的运动和将表示它的脱开信号传输给车辆引导系统，该车辆引导系统在接收到脱开信号时将选择器阀定位成能够通过方向盘来转向。
【文档编号】B62D5/09GK104210540SQ201410211915
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2013年5月30日
【发明者】T·B·皮尔斯, P·J·埃尔哈特, M·D·莱顿, Or.萨德布拉克 申请人:凯斯纽荷兰(上海)机械研发有限公司