用于控制做功机械的装置的制作方法

本发明涉及一种用于控制做功机械、尤其轮式装载机的装置，所述装置具有：至少一个手动控制器，所述手动控制器尤其构成为操纵杆或转向盘；至少一个呈一个或多个弹簧组的形式的复位装置，所述复位装置与手动控制器连接，使得当弹簧组不位于其中间位置中时，通过弹簧组将复位力施加到手动控制器上。

背景技术

从现有技术中已知的是，为了转向装置或做功装备、如例如铲斗等的驱动的可控制性，当在执行器、如例如液压缸上的手动的操作预设和反应彼此不同或不一致时，将用户可感觉到的反馈提供给手动控制器。这例如能够在如下情况下出现：做功机械的铲斗在材料堆中由于过大的外部负荷开始停滞并且不再能遵循操作杆预设。在此情况下，为了控制做功装备，能够提高操作杆上的复位力。由此为用户说明，存在过载情况，也就是说铲斗不再可能遵循操作杆的偏转。

不言而喻，所述情况不局限于对做功工具的操作，而是例如也能够在转向时出现。在此也可考虑的是，当做功机械的转向不再能够遵循手动控制器的偏转、转动等时，到手动控制器、如例如到转向盘或到操纵杆的复位力提高，或完全禁止运动。

de112014000302t5描述一种用于力反馈的构造，其中电驱动器替代已知的弹簧机械装置，这尤其能够用于轮式装载机和平路机的转向。所述设计提出对控制安全性的最高要求，因为必须排除，电驱动器由于控制故障引起不期望的杆偏转，所述杆偏转在其方面可能造成不期望的转向运动，这能够引起危险情况。从us8,066,567b2中已知一种用于操作杆的制动装置，所述制动装置尤其具有磁粉制动器。所述原理从大型拖拉机领域中在电转向盘和“线控转向(steer-by-wire)”转向装置的应用领域中已知。由于在构造中缺少灵活性，在该设计中存在在关闭和打开制动器时的“粘滑(stick-slip)”效应的危险，这通过在手动控制器上的震颤的和不均匀的运动表现出来，并且随后将不期望的且不可用的效应施加到驱动器的控制表现上。

图10示出传统的从现有技术中已知的弹簧复位机械装置，所述弹簧复位机械装置具有操纵杆6，所述操纵杆位于初始位置中并且位于操纵杆以角度α偏转的位置中(位置7)。操纵杆6能够围绕转动点或转动轴线5转动。

附图标记3、4示出两个弹簧元件，所述弹簧元件朝操纵杆的两侧延伸并且将所述操纵杆根据偏转沿相反方向用弹力加载。在示出的实施例中，操纵杆6逆时针枢转，这造成：弹簧3拉伸并且弹簧4压缩。因此，弹簧3将复位力施加在操纵杆上，偏转的角度越大，所述复位力越增加。弹簧3、4以其一端设置在操纵杆或与其连接的连杆上。

附图标记1、2是固定的支承点，弹簧以其另一端固定在所述支承点上。

图8从侧面示出根据图10的装置，其中在图8中附加地示出传感器20，所述传感器测量操纵杆的偏转，也就是说角度α。附图标记8表示例如由两个弹簧构成的弹簧组，所述弹簧组可能具有减震元件，并且附图标记10、11表示用于操纵杆的支承部位，所述支承部位在操纵杆偏转时经受转动运动。

图9说明与图8类似的实施方案。所述实施方案与根据图8的实施方案的不同之处在于，借助附图标记8除了弹簧组和减震元件以外还表示摩擦元件。

技术实现要素：

本发明基于的目的是，如下改进开头提出类型的装置：能够避免在操纵控制器上的上述不均匀的运动，使得不会发生对驱动器的控制性能的不期望的效应。

所述目的通过具有权利要求1的特征的装置来实现。

据此提出，所述装置具有至少一个调整装置，所述调整装置作用于弹簧组，使得借助于调整装置可执行弹簧组的中间位置的移位。

因此，根据本发明保留从现有技术中已知的弹簧复位机械装置，然而通过弹簧组的移位能够实现弹簧特征曲线的零点在传感器测量范围之内的移位。

在此处要指出的是，术语“弹簧组”一般性地理解并且每个都具有带有刚好一个弹簧、两个弹簧或多于两个弹簧的装置以及如下装置，所述装置除了至少一个弹簧之外具有一个或多个其他元件、如减震器或摩擦元件。

将“弹簧组的中间位置”理解为弹簧组的如下位置，在该位置中，弹簧特性曲线穿过零点，也就是说手动控制器位于“中立位置”中，在所述中立位置中，所述手动控制器不承受通过弹簧组造成的复位力。

在本发明的一个优选的设计方案中提出，在弹簧组和调整装置之间存在至少一个自锁的传动装置，所述传动装置优选构成为蜗轮蜗杆传动装置。

可考虑的是，调整装置构成为，使得用于弹簧组的中间位置的移位的参考变量由至少一个通过做功机械的转向执行器运动的部件的位置变化或通过至少一个转向执行器本身的位置变化形成。

部件例如能够是转向几何结构并且尤其能够是做功机械的转向装置的一个或多个部件的位置或地点。

用于弹簧组的移位的调整装置能够主动地或被动地构成。将主动的调整装置理解为具有至少一个驱动元件的调整装置。在被动的调整装置中缺少这种驱动元件，更确切地说在那里弹簧组的移位通过用户本身引起，也就是说通过手动控制器的运动引起。

手动控制器例如能够是转向盘、操纵杆、杆或其他任意的要由用户操作的控制元件。所述控制元件能够用于：控制或调节任意功能，如例如做功装备、例如铲斗的运动，做功机械的转向装置或其他元件。

如所描述那样，调整装置能够被动地构成，其中弹簧组的中间位置的移位通过手动地操作手动控制器来进行。在此情况下，弹簧组通过手动地操作手动控制器、也就是说通过操作者“带动”。

也可考虑的是，调整装置构成为是主动的，其中中间位置的移位通过至少一个调整驱动器、尤其通过至少一个发动机、如例如至少一个电动机来进行，所述电动机可能具有传动装置。

调整驱动器能够构成用于将弹簧组固定在移位的位置中，这带来如下优点：不需要单独的制动元件，以便将弹簧组保持在其移位的位置中。

所述装置能够具有至少一个制动器、尤其是磁粉制动器和/或具有至少一个离合器，所述离合器构成用于：将弹簧组固定在移位的位置中。因此，弹簧组在达到新的目标中间位置时能够通过离合器或制动器固定保持。

在使用驱动器的情况下，驱动器能够将弹簧组固定保持在目标中间位置中。无需操作者的作用，驱动器也能够将弹簧组自主地移动。

优选地，存在至少一个传感器，所述传感器检测手动控制器的状态或基于其的数值，如例如操纵杆的偏转或转向盘的转动角度。

弹簧组的弹簧行程能够包括传感器的整个测量范围，或者弹簧组的弹簧行程能够通过一个或多个止挡限界，其中止挡优选选择为，使得手动控制器从中间位置起对称地朝向两个止挡的偏转是可能的，然而也可考虑不对称的实施方案并且包含不对称的实施方案。

如上文所描述，弹簧组能够具有一个或多个弹簧并且可选地具有一个或多个减震器和/或具有一个或多个摩擦元件。

原则上，如果存在错误地操作调整装置进而错误地追踪弹簧组，那么也保证做功机械的转向能力。这归因于，在没有追踪或在错误锁定地追踪的情况下，相应的弹簧行程例如也能够通过操作操纵杆而经过。因此，沿两个方向的转向是可能的。

为了保证这在弹簧组的追踪已经经过最大调整路径时也适用，根据本发明的另一设计方案提出，调整机构构成为，使得弹簧组构成为，使得在占据弹簧组的或其调整装置的最大位置时，手动控制器的超出其的偏转通过做功机械的用户是可能的。

因此，在弹簧组的或其调整装置的最大位置处，沿两个方向、也就是说向右和向左的转向运动的实施也是可能的，也就是说保留做功机械的可转向性，即使弹簧组或其调整装置已经错误地占据最大位置并且可能在那里停住也如此。这通过偏航角(vorhaltewinkel)实现，也就是说通过手动控制器以弹簧偏转的程度超出弹簧组的调整装置的所述最大位置偏转的可能性。

在此可考虑的是，手动控制器在弹簧组的或其调整装置的最大位置中的偏转相对于其中间位置是对称的。在此情况下，手动控制器进而转向装置可在相同的范围内沿两个方向偏转或操作。

然而也可考虑的是，弹簧组构成为，使得手动控制器在弹簧组的最大位置中的偏转相对于其中间位置是不对称的，其中超出最大位置的所述剩余偏转比沿相反方向更小。因此，将剩余弹簧行程保持得小，所述剩余弹簧行程在无干扰的运行中不会造成转向运动。

优选地，所述装置构成为，使得手动控制器的偏转仅在该装置的传感器范围之内是可能的。

如果弹簧组的追踪由于所述追踪例如独立自主而是错误的，优选提出，在追踪的所述运动中，不得出偏转的改变或不得出手动控制器的调整或弹簧组的偏转，使得不发生做功机械的转向运动。

本发明还涉及一种做功机械，尤其轮式装载机，所述做工机械构成为具有至少一个根据权利要求1至16中任一项所述的装置。所述装置例如能够用于控制或转向或操控做功工具。

附图说明

根据在附图中示出的实施例详细阐述本发明的其他细节和优点。附图示出：

图1示出具有离合器的根据本发明的装置的示意图；

图2示出具有制动器的根据本发明的装置的示意图；

图3示出具有驱动器的根据本发明的装置的示意图；

图4、5示出在弹簧组的移动之前和之后的弹簧特征曲线；

图6、7示出在对称的和不对称的弹簧行程的情况下在停止追踪时的弹簧特征曲线；以及

图8至10示出现有技术中的装置的示意图。

具体实施方式

在图1至3中，相同的或功能相同的部件设有与在图8至10相同的附图标记。

如从图1中得知的那样，在支承点10和弹簧组8之间存在离合器9。

所述离合器在弹簧组8移动时由用户断开。如果弹簧组已经占据其理论位置，那么离合器9闭合，使得弹簧组8固定在新的目标中间位置中。

图2示出与图1相对应的装置，唯一的区别是，离合器9由制动器12替换。功能在如下范围内与在离合器中相同：制动器12在弹簧组8的移位期间是断开的，并且在达到新的中间位置时闭合。

根据图2的构造也能够具有2个制动器，分别用于每个方向，所述制动器分别设有空程，使得各个制动器分别仅能够沿一个方向作用。

制动器12例如能够是磁粉制动器。

图3示出另一根据本发明的实施方案。在所述实施方案中，弹簧组8的移位不是被动的，也就是说不通过用户的手动操作来进行，而是借助于发动机13来进行。所述发动机同时也构成为，使得其将弹簧组8保持在新的目标中间位置中，使得——如从图3中可见——不需要制动或离合元件。发动机13能够是电动机，所述电动机经由传动装置实施弹簧组8的移位运动。

图4和5在纵坐标上示出复位力矩，所述复位力矩通过弹簧组施加到手动控制器上，并且在横坐标上示出手动控制器的偏转或转动角等α。线15表示在弹簧组未移位的情况下的弹簧/减震特征曲线。在此情况下，弹簧特征曲线穿过坐标系的零点，也就是说在不存在偏转(α＝0)的情况下，没有复位力作用到手动控制器上。弹簧组的弹簧构成为，使得在沿两个方向偏转时，复位力作用，如这能够从线15中推出。附图标记14和18表示弹簧组的行程偏转的止挡。在此，止挡优选选择为，使得手动控制器的偏转关于相应的中间位置或零点对称地受弹簧组限制。

原则上然而本发明也包括，弹簧行程对应于整个传感装置测量范围，所述传感装置测量范围在图4和5中用附图标记s说明。

如果弹簧组移动，那么得到新的弹簧特征曲线，所述新的弹簧特征曲线在图4和5中示例性地用附图标记16表示。特征曲线移动由附图标记17说明。新的特征曲线16再次伸展穿过零点，当然不在手动控制器的零偏转的情况下，而是在已经进行偏转α’的情况下。在所述偏转α’的情况下，在手动控制器上产生的复位力为零。在手动控制器从所述新的位置中偏转时，才得到复位力。

在弹簧组移动之后，得到新的止挡30和31。

附图标记99表示力矩恒定的范围。

弹簧组能够如所描述的那样由一个或多个弹簧构成。所述弹簧组优选构成为，使得沿手动控制器的两个或所有操作方向产生复位力。

弹簧组除了一个或多个弹簧以外也能够具有一个或多个减震或摩擦元件。

图6示出弹簧特征曲线，其中当弹簧组占据最大位置﹢αmax或-αmax时，具有用于手动控制器的偏航角。

关于特征曲线15以及极限值14和18参照图4和5。

如果现在出现弹簧组的驱动器的错误操作或出现将弹簧组以其他方式错误地调整到最大位置+αmax或-αmax并且弹簧组在那里停住，那么必须维持做功机械的转向能力。为了在所述最大位置+αmax或-αmax的情况下也能够实现沿两个方向±α的转向运动，在本实施方式中也设立偏航角，也就是说手动控制器、如例如操纵杆超出所述最大位置偏转的可能性。因此，超出限制弹簧组的追踪的程度+αmax或-αmax的偏转是可能的。因此，偏航角允许操作杆或其他手动控制器以弹簧组超出弹簧组的或其驱动器的调整范围的最大位置+αmax或-αmax的弹簧偏转的程度来偏转(从而转向运动)。

在此，图6示出如下实施方案，所述实施方案能够实现在追踪的两个端部止挡+αmax或-αmax处抵抗根据曲线16’和16”的力矩m的两侧的完全的弹簧偏转。调整范围的极限值是30’和31’或30”和31”。弹簧组的移动用17’或用17”表示。

在该实施方式中，起干扰作用的能够是，在无干扰的运行中规则地、也就是说无干扰地达到端部止挡+αmax或-αmax和在车辆处相应地达到最大转向运动的情况下，保留从+αmax或-αmax至31’和31”的剩余弹簧行程，所述剩余弹簧行程的经过在无干扰的运行中不造成在车辆处的另外的转向运动。

作为优点提出，弹簧偏转或偏航角、也就是说在弹簧组的追踪的干扰运行中手动控制器从+αmax至31’或-αmax至31”的偏转在传感器测量范围s之内是对称的。

在图7中描述另一实施变型形式，其中弹簧偏转和偏航角为了维持在干扰运行中的转向能力在两个端部止挡+αmax和-αmax处限制为程度32’和32”。

要安装的传感器范围减少到程度s*。此外，所述实施例对应于根据图6的实施例。

根据图7的变型形式具有如下优点，从+αmax或-αmax至32’至32”的剩余弹簧行程小于从+αmax或-αmax至分别另外的极限值30’和30”，使得能够将手动控制器的偏转保持得小，所述偏转在无干扰的运行中不再造成转向运动。

作为缺点提出，做功机械的用户在干扰运行中必须能应对不对称的操作特性，因为手动控制器沿两个方向的可能的操作的范围不是同样大的。

手动控制器例如能够是操纵杆、操作杆、转向盘等。

总而言之，通过本发明优选提供一种具有弹簧特征曲线的零点移动的系统，其中零点移动的特征在于弹簧组或手动控制器的为程度δα的追踪。所述追踪优选与相关联的执行器位置相关地进行，其中执行器优选用于做功机械的转向角的调整。

附图标记列表

1支承点1

2支承点2

3弹簧元件1

4弹簧元件2

5转动点

6处于初始位置的手动控制器、例如操纵杆

7手动控制器、例如操纵杆偏转

8弹簧/减震元件

9离合器

10支承点3

11支承点4

12制动器

13发动机

14止挡1第一位置

15弹簧/减震特征曲线1

16弹簧/减震特征曲线2

16’弹簧/减震特征曲线2

16”弹簧/减震特征曲线2

17特征曲线移动

17’特征曲线移动

17”特征曲线移动

18止挡2第一位置

20传感器

30止挡2第二位置

30’止挡2第三和第五位置

30”止挡1第四和第六位置

31止挡1第二位置

31’止挡1第三位置

31”止挡2第四位置

32’止挡1第五位置

32”止挡2第六位置

α弹簧组的偏转角度

α’角度

δα弹簧组的在s之内的零点移动

+αmax，-αmax：弹簧组的最大偏转

m发动机

+m力矩

-m力矩

s传感器范围

s*传感器范围

99力矩恒定的范围