专利名称：机器、液压系统和用于提供液压动力的方法
技术领域：
本公开内容(本发明)一般涉及机器和具有可运动的液压致动装置的 机器液压系统，更具体地涉及这样一种机器和方法，其中用于向一装置提 供液压动力的液压回路的部件在安装有所述装置的连接器的侧移运动期间 由所述液压回路的枢转刚性支承部段支承。
背景技术：
对于现代社会而言，工程机械尤其是土工机械是不可缺少的。农业、 采矿、建筑和公路建设以及大量其它作业依赖于利用工程机械运输、安置 和处理泥土、岩石和其它材料。尽管多年来已开发出许多成功和重要的机 器和机器构型，特定种类机器的专门化导致它们的使用主要限于虽然重要 但较窄的应用。机动平路机等是适用于特定作业的一类机器的一个示例， 但迄今为止它们在其主要功用以外进行工作的能力仍在某种程度上受到限 制。多年来已证明机动平路机是在各种环境下刮平、分配和平整物料的最 有用和高效的装置。尽管机动平路机有时也用于除雪及相关作业，但它们 往往比所要求的更加经常地闲置。换言之，虽然传统的机动平路机设计在 执行特定类型的工作方面很成功，但机动平路机在特定的基本作业以外进 行应用的适用性往往受到限制。 一段时间以来人们已意识到提供一种使机 动平路机等适应不同的工作环境并用于非传统应用场合的手段的必要性。
一种用于扩大可由机动平路机执行的作业的范围的手段是对用于附装 工作器具如刮土l产的装置和方法加以改进。通常机动平路机具有在工厂内 安装好的器具系统，其通常只在维护或更换器具时进行拆卸。实地调换机 动平路机上的器具向来很少见或未知。但是，某些较新的设计想出不花费 大力气地将在工厂内安装好的器具实地调换成其它装置，使得机动平路机 可进行不同的作业，或甚至在用于传统工作时也可提供更大的柔性。尽管 增加可由机动平路机使用的器具的数量和类型肯定能显著扩大这些较大且 较贵的机器的使用范围，但新的器具类型和使这种柔性得以增添的硬件引 入了新的才兆战。
许多机动平路机包括可操纵性很高的器具系统，例如，允许传统的机 动平路^/L刮土铲左右和上下移动，并且器具作用角和刮土铲的转动位置可 调。在机动平路机要安装和使用特定的器具如液压致动器具的情况下，器 具运动的高柔性度对于在器具的整个运动范围内提供液压动力以及所用的 液压致动连接硬件提出了挑战。因此，有必要提出一种向用于机动平路机 等的器具提供液压动力的改进手段。
由需要在整个运动范围内提供液压动力的液压致动装置等所产生的问 题是其它技术领域先前所认识到的问题。授予Schuck的美国专利No. 4,384,619提出了一种用于侧移犁组件的软管张紧装置。Schuck指出，软 管张紧装置可允许进给或缩回较大量的用于器具控制缸体的液压软管以适 应侧移器具的运动。特别地，Schuck采用了与传送液压流体的柔性软管組 接合的弹簧偏压臂。Sclrnck (的装置)类似于其它已知的软管张紧装置， 通常采用拉簧等或回缩巻轴以允许大量的液压管路在液压致动装置运动或 收置(stow )期间可不碍事地安置。尽管Schuck (的装置)及类似的装置 与完全允许液压管路下垂而可能拖曳在地面上或被其它部件碰撞相比实现 了改进，但较大量的液压管路的进给和收缩在设计起来固有地不便和复杂。
本公开内容致力于克服上述一个或多个问题或缺陷。
发明内容
一方面，本公开内容提供了一种包括框架的机器，所述框架具有纵向 轴线以及一组在前的地面接合元件和至少一组在后的地面接合元件。所述 机器还包括悬于所述框架下方并安置在所述前组和后组地面接合元件之间 的连接器。该连接器构造成将器具安装在其上并可在第一位置和第二位置
之间运动，所述笫一和第二位置限定所述连接器横向于所迷轴线的运动范 围。所述机器还包括具有液压回路的液压系统，所述液压回路用于向液压 致动装置提供液压动力，所述液压致动装置可与所述连接器一起在所述连 接器横向于所述轴线的运动范围内运动，所迷液压回路包括柔性部段和构
造成将该柔性部段支承在工作表面上方的刚性支承部段。所述刚性支承部 段可在分别与所述连接器的第一和第二位置对应的伸展位置和收置位置
(stowed position )之间枢转。
另一方面，本公开内容提供了一种向机器的液压致动装置提供液压动 力的方法，所述;f几器具有带有前组和后组地面接合元件的框架。所述方法 包括使所述机器的液压回路与液压致动装置相连，所述液压致动装置可经 由所述机器的器具连接器运动，所述连接器悬于所述框架下方并安置在所 述前组和后组地面接合元件之间，所述连接器可横向于所述机器的纵向轴 线在第一位置和第二位置之间运动，所述第一和第二位置限定所述连接器 横向于所述纵向轴线的运动范围。所述方法还包括在至少部分地通过使所 述液压回路的刚性支承部段在分别与所述连接器的第 一和第二位置对应的 收置位置和伸展位置之间枢转而使所述连接器在所述第一和笫二位置之间 运动期间控制所述液压回路的流体管路的定位，并在使所述刚性支承部段 枢转期间用所述刚性支承部段支承所述液压回路的柔性部段。
又一方面，本公开内容提供了 一种用于机器的器具系统的液压系统， 所述机器具有带有前组和后组地面接合元件的框架。所述液压系统包括第 一液压回路部段和第二液压回路部段，所迷第一液压回路部段包括供应通 道和返回通道，所述第二液压回路部段与所迷第一液压回路部段相连并且 也包括分别与所述第一液压回路部段的供应通道和返回通道流体连通的供 应通道和返回通道。所述第一和第二液压回路部段构造成向液压致动装置 提供液压动力，所述液压致动装置可与所迷器具系统的器具连接器一起在 所述连接器横向于所述机器的纵向轴线的运动范围内运动。 一刚性支承件 与所迷第 一液压回路部段连接并与之平行地延伸，所述刚性支承件构造成 在所述连接器在限定所述连接器的所述运动范围的第一位置和第二位置之
间运动期间将所述第二液压回路部段支承在工作表面上方。所述刚性支承 件可在分别与所述连接器的第一和第二位置对应的伸展位置和收置位置之
间枢转。
图l是根据一个实施例的机器的示意性侧视图； 图2是具有根据一个实施例的液压系统的器具组件的图示；以及 图3是根据一个实施例的适用于图1和2的机器和器具系统的液压回 路的一部分的图示。
具体实施例方式
参照图1，示出根据^^开内容的一个实施例的机器10。机器10包括 具有前框架单元14和后框架单元16的框架12,前框架单元14带有一组 地面接合元件15例如与之连接的轮子，后框架单元16具有至少一组与之 连接的地面接合元件17。此处机器10示出为机动平路机器，其中后框架 单元16构造成相对于前框架单元14铰接。但是，本公开内容不限于此， 而是除铰接机器以外还可包括具有非铰接框架的机器。此外，尽管地面接 合元件15和17用轮子表示，但也可使用履带等。机器10可包括构造成在 连接器18的整个运动范围内向至少一个液压致动装置22和42提供液压动 力的液压系统20，所述装置22和42安装在所述连接器18上并可与之一 起运动。
一器具组件50可悬于框架12下方，并可包括联结杆52和环圏54， 一起包括联结杆和环圏组件。连接器18可为器具组件50的一部分并由器 具组件50支承，且安置在前地面接合元件15和后地面接合元件17之间。 在一个实施例中，连接器18可包括轨道43,使得连接器18可横向于机器 IO的纵向轴线在第一侧移位置和第二侧移位置之间大致为进、出图l的纸 面地往复滑动。对于机动平路机器，如本文将进一步叙述，连接器18可具 有多个运动自由度。连接器18还可构造成将具有液压致动装置42的器具
40安装在其上。装置42可例如包括构造成向器具40提供动力的液压马达 或线性致动器，器具40可包括斜角清扫机(angled broom)、割草机、冷 铣刨机、多种非液压致动的平路机刮土伊之一，或某种其它器具。这样， 尽管器具40可包括液压致动装置，但其不必包括并且可能不包括运动部 件，虽然在所有实施例中器具40本身可与连接器18—起运动。液压致动 装置22可包括液压致动器，同样如本文将进一步叙述，该液压致动器构造 成使器具40经由可运动元件与连接器18接合。在其它实施例中，连接器 18可能不包括液压致动装置。因此，本文所述的可与连接器18—起运动 的液压致动装置应当理解成是指装置22和42中的任一者或两者，因为液 压系统20构造成在连接器18在其相应的侧移位置之间的整个运动范围内 向装置22和42中的任一者或两者提供动力。
再参照图2，示出器具组件50，连接器18用实线示出为大致处在第一 侧移位置和向前倾斜位置，并用虚线示出为大致处在第二侧移位置，且定 向在无倾斜位置。连接器18可经由器具系统50的致动器(未示出)而在 其相应的侧移位置之间运动，并且可经由器具系统50的其它致动器(也未 示出)在图2所示的两个位置之间倾斜。连接器18也可经由联结杆52绕 机器10的纵向轴线A的旋转而左右摆动，并且可经由环圈54的旋转而旋 转。在一个实施例中，连接器18可包括在共同待审和共同转让的专利申请 No. 11/443,066中所教导类型的快速连接器装置。
在图2中，液压系统20也示出为与连接器18的第一和第二侧移位置 相对应的两种不同的构型/位置。液压系统20的部件在其如图2所示的相 应的位置/构型之间的运动使得在连接器18相对于机器10的纵向轴线A的 整个运动范围内可向装置22和/或装置42提供液压动力，所述运动范围大 致如图2所示地由连接器18的第一和第二侧移位置限定。如上所暗指，装 置22可包括器具连接机构，该器具连接机构包括与液压致动安装元件30 例如销连接的液压致动器27，所述液压致动安装元件构造成与器具例如器 具40上的相配结构接合。
液压系统20可包括具有第一部段26和第二部段24的液压回路21、
在其中包括流体通道的第一流体管路35和同样在其中包括流体通道的第 二流体管路37。流体管路35和37的每一个可从例如安装在环圏54上的 第一组液压接头53延伸到例如安装在连接器18上的第二组液压接头51。 在连接器18本身不包括液压致动装置的实施例中，流体管路35和37可直 接延伸到具有装置42的器具如器具40。第一部段26可由刚性支承部段构 成，该刚性支承部段包括用于第二部段24的刚性支承件，第二部段24可 包括柔性部段。笫一部段26构造成在连接器18在其第一和第二侧移位置 之间运动期间将第二部段24支承在工作表面上方，防止液压回路21下垂 以及可能拖曳在地面上或被机器10的其它部件碰撞。与不同机器环境中的 较早的管路布置策略相比，本公开内容尤其适合于机动平路机的环境，这 是因为在该环境中管路35和37靠近地面，且要进行通常较大量的侧移运 动。即使对于机动平路机而言，从复杂性和对器具组件部件的运动范围的 作用来说，依赖于大量竖直软管段的某些较早的策略或不同于此处所示的 管路布置也相对更差。
第一部段26可安装在枢轴装置或枢接接头28上，使得第一部段可在 如图2中实线所示的伸展位置和如图2中虚线所示的收置位置之间枢转。 尽管可想到将枢轴装置28安装在框架12和环圏及联结杆组件52、 54之一 上是提供了一种实用的实施策略，但本公开内容不限于此。在其它实施例 中，也可将所示的构型反过来，使枢轴装置28安装在连接器18或甚至器 具40上。第一部段26的收置和伸展位置与连接器18的第一和第二侧移位 置相对应，因此第一部段26往往与连接器18大体一致地运动。
转到图3，更详细地示出第一部段26。第一部段26可包括平行于第一 流体管路35的一部分35a和第二流体管路37的一部分37a延伸并至少部 分地包围相应的管路部分的刚性壳体33。壳体33可具有类似于管路部分 35a和37a的长度，但不是必须的。管路部分35a和37a的每一个通常构 造成与第二部段24的相应的供应部分和返回部分流体连通。在一个实施例 中，管路部分35a和37a可包括用设置在壳体33的相对端部附近的第一支 承块39a和第二支承块39b支承在壳体33中的刚性管部件。在其它实施例
中，管路部分35a和37a可包括安装在壳体33之内或之上的柔性管路。枢 轴装置28也示出为与壳体33的一端连接，并包括构造成支承壳体33以及 限定枢转轴线的枢销41。可设置偏压部件29，其构造成将壳体33朝第一 部段26的收置位置偏压，所述收置位置通常是壳体33定向成基本与机器 10的纵向轴线A平行的位置。
本领域技术人员应理解，壳体33、管路部分35a和37a、枢轴装置28 等的多种构型都是可能的，本说明书仅为例示性的。此外，所选择的特定 构型至少部分地取决于实施了根据本公开内容的液压系统的机器和器具系 统。尽管第一部段26和第二部段24示出为具有大致相等的长度，但是在 其它实施例中根据要提供液压动力的运动范围它们各自的长度也可不同。 通常希望避免将柔性的第二部段24弯曲成超出制造商所推荐的软管半径 下限。在当前的情况下例如在向多个液压致动装置提供液压动力时，也可 使用多于一个的流体供应管路和流体返回管路。另外，尽管可想到使用壳 体33作为第 一部段26的刚性支承件是提供了 一种实用的实施策略，但本 公开内容不限于此，除了专门的壳体结构以外，也可使用构造成经由枢轴 装置28枢转的刚性的供应管路和返回管路作为刚性支承件。
工业实用性
总体参照附图，当机器10执行特定操作、例如使连接器18沿横向于 轴线A的方向运动时，安装在连接器18之上或之内以及安装在器具40之 上或之内的任何液压致动装置的相对位置将相对于;bL器10的其余部分改 变。特别地，接头53和51之间的距离往往随着连接器18相对于包括联结 杆52和环圏54的环圏和联结杆组件的侧移运动而改变。连接器18的其它 调整也往往会影响该相对距离。因此，由液压回路21的部段26和24跨越 的距离也会改变。
要在其上提供液压动力的变化的距离将通过第一部段26绕枢轴装置 28的枢转而被调节。例如，当连接器18大致向左并相对于图2的紙面向 外运动时，第一部段26将趋于逆着偏压部件29的偏压由第二部段24对其
的拉动驱使离开其平行于轴线A的收置位置。当连接器18沿相反的方向、 即大致向右并相对于图2的纸面向里运动时，偏压部件29将趋于驱使第一 部段26朝其收置位置返回。由于第一部段26从枢轴装置28刚性地延伸， 所以其趋于提升相对更柔性的第二部段24,而非允许第二部段24朝工作 表面下垂并承受由于在液压回路21中产生管路松弛而受损的风险。
本公开内容与用于释放和缩回管路的已知系统相比提供了显著的优 点，并且为机动平路机和类似机器提供了增加的利用、应用和通用性。液 压系统20并不需要笨重的巻轴或其它昂贵、庞大和复杂的巻紧装置，而是 通过仅仅适度量的附加硬件构造而成，并主务农赖于使用液压回路本身的 简单的刚性支承部分来控制回路的其它部件的定位。当前所公开的策略还 尤其适合于机动平路机环境，尽管并不严格地受限于此。
本说明书仅用于例述性的目的，不应当解释成以任何方式缩小本公开
内容的范围。因此，本领域技术人员应当认识到，可对当前所公开的实施 例作出各种修改而不会背离^^开内容的期望精神和范围。例如，4^>开
内容已针对铰接机器如机动平路机进行了说明，但不限于此。可想到这样 的实施例，其中，其它机器例如在工地上常用的、具有专门用途如用较大 的旋转刷子清扫路面的已知为斜角清扫机的机器可根据本公开内容进行修 改。换言之，诸如斜角清扫机的先前仅用于一种用途的装置通过以本文所 述的方式修改成^f吏用不同的器具，则可应用于其它工作环境而执行不同的 作业。在考察附图和所附权利要求时可清楚看到其它方面、特征和优点。
权利要求
1、一种机器，包括框架，该框架具有纵向轴线，并包括一组在前的地面接合元件和至少一组在后的地面接合元件；悬于所述框架下方并安置在所述前组和后组地面接合元件之间的连接器，所述连接器构造成将器具安装在其上并可在第一位置和第二位置之间运动，所述第一和第二位置限定所述连接器横向于所述轴线的运动范围；以及包括液压回路的液压系统，所述液压回路用于向液压致动装置提供液压动力，所述液压致动装置可与所述连接器一起在所述连接器横向于所述轴线的运动范围内运动，所述液压回路包括柔性部段和构造成将所述柔性部段支承在工作表面上方的刚性支承部段，所述刚性支承部段可在分别与所述连接器的第一和第二位置对应的伸展位置和收置位置之间枢转。
2、 如权利要求1所述的机器，其特征在于，所述机器包括机动平路机， 并且所述框架包括前框架单元和构造成相对于所述前框架单元铰接的后框 架单元，所述机器还包括安装在所述连接器上的液压致动的器具连接机构， 所述液压回路构造成在所述连接器横向于所述轴线的运动范围内向所述器 具连接机构提供液压动力。
3、 如权利要求2所述的机器，其特征在于，还包括构造成将所述连接 器悬于所述框架下方的联结杆和环圏组件，以及安装在所述联结杆和环圏 组件与所述框架之一上的枢轴装置，所述枢轴装置构造成在枢转期间支承 所述刚性支承部段。
4、 如权利要求3所述的机器，其特征在于， 所述枢轴装置安装在所述联结杆和环圏组件上； 所述刚性支承部段包括安装在所述枢轴装置上的壳体，所述壳体与所述刚性支承部段的流体供应通道和流体返回通道平行地延伸；所述枢轴装置还包括构造成将所述壳体朝所述收置位置偏压的偏压部 件；以及所述刚性支承部段包括刚性的供应管路和刚性的返回管路，所述刚性 的供应管路包括所述供应通道，所述刚性的返回管路包括所述返回通道。
5、 一种向机器的液压致动装置提供液压动力的方法，所述机器具有带 有前组和后组地面接合元件的框架，所述方法包括以下步骤使所述机器的液压回路与液压致动装置相连，所述液压致动装置可经 由所述机器的器具连接器运动，所述连接器悬于所述框架下方并安置在所 述前组和后组地面接合元件之间，所述连接器可横向于所述机器的框架的 纵向轴线在第一位置和第二位置之间运动，所述第一和第二位置限定所述 连接器横向于所述纵向轴线的运动范围；以及在至少部分地通过使所述液压回路的刚性支承部段在分别与所述连接 器的第 一和第二位置对应的收置位置和伸展位置之间枢转而使所述连接器 在所述第一和第二位置之间运动期间控制所述液压回路的流体管路的定回路的柔性部段。 - " ; '、'
6、 如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括用偏压部件将所述 刚性支承部段朝其收置位置偏压的步骤，其中所述控制步骤还包括使所述 刚性支承部段绕安装在所述机器的联结杆和环圏组件上的枢轴装置枢转。
7、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤经由设置在所述刚性支承部段的壳体内的第 一流体管路向所述液压致 动装置供应液压流体；以及经由同样设置在所述壳体内的第二流体管路使液压流体从所述液压致 动装置返回；其中所述控制步骤还包括使所述壳体绕所述枢轴装置在所述刚性支承 部段的收置位置和伸展位置之间枢转；其中所述液压致动装置包括所述连接器的液压致动的器具连接机构；以及其中供应和接收液压流体的步骤包括向所述器具连接机构供应液压流 体和使液压流体从所述器具连接机构返回。
8、 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述机器包括机动平路机， 所述机动平路机包括框架，该框架带有前框架单元和构造成相对于该前框 架单元铰接的后框架单元，所述前框架单元具有一组地面接合元件，所迷 后框架单元具有至少一组地面接合元件，并且所述连接步骤包括使所述液 压回路与安装在所述连接器上的液压致动器具相连，所述连接器和器具悬 于所述框架下方并设置在所述前框架单元的地面接合元件和所述后框架单 元的地面接合元件之间。
9、 一种用于机器的器具系统的液压系统，所述机器具有带有前组和后 组地面接合元件的框架，所述液压系统包括第一液压回路部段，该第一液压回路部段包括供应通道和返回通道；第二液压回路部段，该第二液压回路部段与所述第一液压回路部段相 连，并且也包括分别与所述第一液压回路部段的供应通道和返回通道流体 连通的供应通道和返回通道；所述第 一和第二液压回路部段构造成向液压致动装置提供液压动力， 所述液压致动装置可经由所述器具系统的连接器在所述连接器横向于所述 机器的纵向轴线的运动范围内运动；一刚性支承件与所述第一液压回路部段连接并与之平行地延伸，所述 刚性支承件构造成在所述连接器在限定所述连接器的所述运动范围的第一 位置和第二位置之间运动期间将所述第二液压回路部段支承在工作表面上 方，所述刚性支承件可在分别与所述连接器的笫一和第二位置对应的伸展 位置和收置位置之间枢转。
10、 如权利要求9所述的液压系统，其特征在于，包括供应管路和返 回管路，所述供应管路包括所述供应通道，所述返回管路包括所述返回通 道，所述刚性支承件包括长度与所述第一液压回路部段的长度大致相等的 壳体，所述壳体与所述供应管路和所述返回管路分离并安装在枢轴装置上， 所述枢轴装置构造成在枢转期间支承所迷刚性支承件，其中所述枢轴装置 还包括构造成将所述刚性支承件朝其收置位置偏压的偏压部件。
全文摘要
本发明涉及机器、液压系统和提供液压动力的方法。所述机器包括具有纵向轴线和前、后组地面接合元件的框架。一连接器悬于框架下方并在第一和第二侧移位置之间运动。用于机器的液压系统包括安装在连接器上的液压致动装置和在连接器的运动范围内向所述装置提供液压动力的液压回路。液压回路包括柔性部段和将柔性部段支承在工作表面上方并安装在枢轴装置上且可在与连接器的侧移位置对应的伸展位置和收置位置之间枢转的刚性支承部段。向液压致动装置提供液压动力的方法包括使液压回路与安装在机器的连接器上的液压致动装置相连，以及在经由液压回路的在所述收置位置和伸展位置之间枢转的刚性支承部段使连接器运动期间控制液压回路的流体管路的定位。
文档编号E02F3/76GK101168964SQ200710167438
公开日2008年4月30日 申请日期2007年10月24日 优先权日2006年10月27日
发明者B·豪森, K·L·马丁 申请人:卡特彼勒公司