用于使串聯(lián)式軸或履帶式軸與車輛本體之間能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置及方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于使串聯(lián)式軸或履帶式軸與車輛本體之間能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置。
[0002]本發(fā)明還涉及根據(jù)權(quán)利要求8的前序部分所述的用于使串聯(lián)式軸或履帶式軸與車輛本體之間能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置。
[0003]這種類型的解決方案的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域是用于使具有例如鉸接式轉(zhuǎn)向裝置的車輛的艙室的側(cè)傾穩(wěn)定的穩(wěn)定系統(tǒng)。在林業(yè)機(jī)器中發(fā)現(xiàn)了如下這種類型的一個(gè)車組，其駕駛員由于處于搖擺的車輛的工作環(huán)境中而通常接受到已發(fā)現(xiàn)對(duì)健康有害的具有隨機(jī)變化的振幅的許多低頻(0.5Hz至10Hz)振動(dòng)。這種振動(dòng)對(duì)駕駛員的不良影響是疲勞、較低工作效率以及針對(duì)肌肉骨骼系統(tǒng)和脊椎尤其是下背部的應(yīng)力。Griffin(1990)以及Dupruis和Zerlett(1986)等等已經(jīng)討論了這種振動(dòng)對(duì)身體健康的影響。在林業(yè)機(jī)器尤其是傳送器的情況中，已知相對(duì)于機(jī)器的縱向軸線的橫向運(yùn)動(dòng)或側(cè)向搖擺(lateral sway)是最有危害的。搖擺通常是由傳送器的車輪或履帶在一側(cè)上越過(guò)高的障礙物比如巖石或樹(shù)粧而引起的。地形越不平坦并且車輛速度越高，這些搖擺通常就會(huì)越強(qiáng)。
[0004]車輛的搖擺不僅影響駕駛員的舒適性，而且影響車輛的穩(wěn)定性尤其是林業(yè)機(jī)器的地形友好性。通過(guò)抑制搖擺，能夠提高車輛的速度，這直接影響車輛的輸出。
[0005]例如，在本林業(yè)機(jī)器中已經(jīng)以不同的方式解決了上述缺點(diǎn)。簡(jiǎn)單的方式是用特定的搖桿串聯(lián)式軸來(lái)替換雙車輪軸，這是由于搖桿串聯(lián)式軸趨向使由障礙物引起的搖擺大致減半，其中，該搖桿串聯(lián)式軸由于車輪之間的傳動(dòng)效應(yīng)而在一定程度上使車輛的搖擺均衡。另一方面，該解決方案導(dǎo)致獲得兩個(gè)較小的搖擺而不是取決于障礙物的尺寸和形狀的僅一個(gè)搖擺，取決于障礙物的尺寸和形狀的僅一個(gè)搖擺是不受歡迎的。也可以通過(guò)使用例如由汽車工業(yè)開(kāi)發(fā)的主動(dòng)懸架來(lái)降低針對(duì)駕駛員的加速度。然而，這種類型的主動(dòng)懸架不會(huì)消除針對(duì)艙室的并且尤其是根據(jù)研究對(duì)健康最具危害的低頻側(cè)向搖擺。
[0006]林業(yè)機(jī)器大多具有雙本體結(jié)構(gòu)，在這種情況下，前部件和后部件通過(guò)具有兩個(gè)自由度的接頭彼此連接，該接頭使機(jī)器可以轉(zhuǎn)向并且在兩個(gè)部件的軸靜止固定于本體部件的情況下通常還允許這些本體部件相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。另一個(gè)常規(guī)布置為如下的方式:該方式在尚未在位于機(jī)器的本體之間的接頭中實(shí)施允許本體大致相對(duì)于機(jī)器的縱向軸線的旋轉(zhuǎn)的自由度的情況下，將一個(gè)本體的軸布置成搖桿軸。
[0007]在機(jī)械動(dòng)力傳輸中，通常使用普通軸和搖桿串聯(lián)式軸兩者。搖桿串聯(lián)式軸通常固定至本體。串聯(lián)式軸將引力和表面壓力更均勻地分布給地形并且在一定程度上使搖擺均衡。在任何情況下，由于較大的接觸表面和較低的表面壓力，因此串聯(lián)式軸通常允許在斜坡地形和差的承載地形條件方面的更好的改進(jìn)。借助于串聯(lián)式軸，也可以在基本不影響地面間隙的情況下使機(jī)器的重心降低，并且這有利地影響機(jī)器的穩(wěn)定性。普通的雙車輪軸可以既固定地又以鉸接的方式緊固至本體，即作為擺動(dòng)軸。第二軸通常是固定軸，而另一個(gè)軸擺動(dòng)。
[0008]在公開(kāi)的專利EP 0 824 413中，車廂的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)由如下裝置控制:在該裝置中，相對(duì)于車輛的縱向軸線大致擺動(dòng)的軸布置至前本體，該前本體以旋轉(zhuǎn)的方式布置至后本體。前本體還具有用于控制該擺動(dòng)軸的至少一個(gè)致動(dòng)器。前本體的重心的沿相對(duì)于前本體的縱向軸線的橫向方向的轉(zhuǎn)移在致動(dòng)器中引起推動(dòng)或牽拉運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)使重心的轉(zhuǎn)移均衡，直到致動(dòng)器中實(shí)現(xiàn)平衡并且前本體處于大致水平位置中為止。以這種方式，可以降低或完全消除由地形不平而引起的前本體的側(cè)傾。由于通過(guò)該類型的裝置所移動(dòng)的質(zhì)量相對(duì)較小，因此裝置中所需的液壓動(dòng)力的需求不會(huì)過(guò)高。
[0009]以上所描述的裝置在控制擺動(dòng)軸時(shí)工作良好，但其不能同樣地應(yīng)用于對(duì)安裝在串聯(lián)式軸上的車輪進(jìn)行控制。由于在林業(yè)機(jī)器中串聯(lián)式軸的使用持續(xù)增長(zhǎng)，因此有關(guān)串聯(lián)式軸的搖擺運(yùn)動(dòng)的控制也變得比以前更重要。
[0010]已知的解決方案確實(shí)能夠使艙室中的駕駛員保持持續(xù)地定向成大致水平。然而，當(dāng)穩(wěn)定軸定位地較高時(shí)，不能夠避免由上述側(cè)向擺動(dòng)或側(cè)傾引起的作用于駕駛員上的側(cè)向平移運(yùn)動(dòng)。這在用于林業(yè)機(jī)器艙室的若干已知的穩(wěn)定裝置中成為問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，本發(fā)明的目的是提供用于避免上述問(wèn)題中的至少主要問(wèn)題的裝置和方法。該目的以下述這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn):用于使串聯(lián)式軸或履帶式軸與車輛本體之間能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置和方法具有根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求中所限定的特征。
[0012]特別地，存在的問(wèn)題可以通過(guò)以組合權(quán)利要求1和8的特征部分中所公開(kāi)的特征的方式來(lái)解決。
[0013]在從屬權(quán)利要求中公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0014]當(dāng)車輛的艙室或其他部分相對(duì)于車輛的主本體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，有利的是將這樣的部分的旋轉(zhuǎn)軸線定位成盡可能地靠近車輛正在行進(jìn)的地形表面，在這種情況下，還能夠使車輛的側(cè)向搖擺的強(qiáng)度減至最小。換言之，能夠抑制作用在駕駛員上的旋轉(zhuǎn)并且甚至還能夠完全消除與位置較高的穩(wěn)定軸相關(guān)的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)車輛具有控制輪對(duì)的擺動(dòng)軸時(shí)，該解決方案實(shí)施起來(lái)非常簡(jiǎn)單。在配備有串聯(lián)式軸或履帶式軸的機(jī)器中，該問(wèn)題的解決方案明顯更具挑戰(zhàn)性。理論上，能夠通過(guò)用新型的搖桿串聯(lián)式軸替換擺動(dòng)軸來(lái)將類似解決方案應(yīng)用于車輛。則這種類型的搖桿串聯(lián)式軸可以被應(yīng)用于相對(duì)于車輛的縱向軸線擺動(dòng)并且同時(shí)相對(duì)于車輛的主本體擺動(dòng)。然而，這種搖桿串聯(lián)式軸的接頭構(gòu)造將由于其需求而變得較大且昂貴。該結(jié)構(gòu)的昂貴性通過(guò)以下事實(shí)加以解釋:由于其至地形表面的彼此分開(kāi)比較遠(yuǎn)的四個(gè)接觸點(diǎn)，因此當(dāng)使用鉸接式轉(zhuǎn)向裝置使車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，與不會(huì)沿側(cè)向方向破壞地面的更常規(guī)的雙車輪擺動(dòng)軸相比，搖桿串聯(lián)式軸將引起對(duì)本體結(jié)構(gòu)的相當(dāng)大的力。在具有鉸接式轉(zhuǎn)向裝置的車輛中比如林業(yè)機(jī)器中，這種現(xiàn)象尤其突出。
[0015]由于其較大的結(jié)構(gòu)，因此機(jī)器的主要尺寸和重量也將會(huì)增加，這將削弱車輛的操作及輸運(yùn)性能。
[0016]在本方案中，已經(jīng)通過(guò)為車輛提供單獨(dú)的輔助本體來(lái)避免這些問(wèn)題。該輔助本體進(jìn)而大致同心地鉸接至車輛的主本體，該主本體具有配備有差速齒輪的普通的串聯(lián)式軸或履帶式軸。當(dāng)將該方案應(yīng)用于具有鉸接式轉(zhuǎn)向裝置的車輛時(shí)，因此，主本體以已知的方式將具有鉸接式轉(zhuǎn)向裝置的車輛的轉(zhuǎn)向接頭與串聯(lián)式軸或履帶式軸連接，所述串聯(lián)式軸或履帶式軸剛性地布置至主本體。因此，像之前一樣，應(yīng)力從轉(zhuǎn)向接頭傳遞至緊固串聯(lián)式或履帶式軸的螺栓而無(wú)需在其間具有如擺動(dòng)軸或履帶式軸所需的重型的承載系統(tǒng)。
[0017]由于本發(fā)明的方案不需要將搖桿串聯(lián)式軸單獨(dú)地鉸接至承受由于地形和動(dòng)力傳輸所產(chǎn)生的力的車輛本體，其還主要能夠防止車輛的靜負(fù)載增加。同時(shí)，已經(jīng)能夠保持車輛的鉸接機(jī)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，并且車輛的液壓裝置或轉(zhuǎn)向裝置基本不會(huì)變得比以前更復(fù)雜。
[0018]當(dāng)將艙室安裝于可移動(dòng)的輔助本體上時(shí)，在艙室的常規(guī)的抗側(cè)傾和穩(wěn)定方案中，艙室與輔助本體之間的加熱、通風(fēng)和控制裝置線纜和管道不會(huì)被指向其的連續(xù)摩擦損壞。因此，與能夠僅僅調(diào)節(jié)艙室的水平位置的結(jié)構(gòu)相比，車輛的操作可靠性得到大大改善。
[0019]本發(fā)明還提供了其他可觀的優(yōu)點(diǎn)。因此，除了提高駕駛員的舒適性和的人體工程性能，還能夠以較高的速度驅(qū)動(dòng)車輛，這提高了生產(chǎn)率。由于相對(duì)于主本體支承艙室的輔助本體或者安置在該主本體上的一些其他輔助本體可以保持在比之前更直的位置中，因此例如越過(guò)相當(dāng)高以及所謂“矮的”障礙物比如地形中的巖石或樹(shù)粧的能力顯然比現(xiàn)有技術(shù)的解決方案更好。當(dāng)能夠在車輛的前本體與后本體兩者中利用串聯(lián)式軸結(jié)構(gòu)時(shí)，車輪的表面壓力比之前分布在基部上的壓力更均勻，由此，在更容易地在軟的基部上移