專利名稱：具有提供提高的穩(wěn)定性的地面工作部件的機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及切割機(jī)，例如體育或市政使用的割草機(jī)。
背景技術(shù)：
這種用途的常規(guī)的乘坐型割草機(jī)具有多個(gè)割草單元，例如，絞轆或旋轉(zhuǎn)刀具的形式的割草單元。切割單元通常集中(centrally)排列，且左右手切割單元(或一對切割單元)橫向固定，以便機(jī)器在地上向前開時(shí)切割連續(xù)的或略微重疊的收割寬度。通常情況下，相對于底盤，左右切割單元是可抬升(IiftabIe)的，可從割草狀態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)輸狀態(tài)，在運(yùn)輸狀態(tài)下，機(jī)器的整個(gè)寬度較小的。在許多情況下，每個(gè)切割單元將結(jié)合滾筒或其它地面工作部件，這些部件在切割 狀態(tài)下運(yùn)作以定位切割刀片或刀片們相對于地面的位置，從而提供切割的所需高度。在很多城市地區(qū)或一些運(yùn)動(dòng)中，需要割除大幅度起伏的地面上的雜草。公認(rèn)的是，出于對駕駛員和附近的人的安全考慮，機(jī)器的設(shè)計(jì)和操作必須非常謹(jǐn)慎以確保在起伏的地面上的穩(wěn)定性。已建議在某些割草機(jī)和其它越野車上安裝傾角儀，且在測量的傾角接近預(yù)設(shè)閾值或臨界值時(shí)發(fā)出警告。然而，我們都知道，由于漫不經(jīng)心或由于比賽的需要，操作者可能忽略提供給他的警告。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，提供一種改進(jìn)的機(jī)器和操作方法，該操作方法在一定條件下實(shí)施其步驟，從而可在不依賴駕駛者的操作的情況下改善機(jī)器的穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種機(jī)器，所述機(jī)器包括具有驅(qū)動(dòng)行走輪(groundengaging wheels)的底盤；至少兩個(gè)安裝于所述底盤上的處于第一方向上的間隔開的位置的地面工作單元，每個(gè)工作單元具有驅(qū)動(dòng)行走部件(ground engaging element),且相對于所述底盤可從工作位置抬升，在所述工作位置上，各個(gè)所述驅(qū)動(dòng)行走部件與地面接觸；用于檢測所述底盤在所述第一方向上相對于水平的傾角的傾角儀；以及用于從所述傾角儀接收傾角值和用于當(dāng)所述傾角值超過定義的臨界值時(shí)借助比其它所述工作單元更高水平的傾角來抬升所述工作單元中的一個(gè)的控制器。所述控制器用于將工作單元從工作位置抬升到升高位置(lifted position)，在所述工作位置上，所述工作單元的大部分重量由地面承擔(dān)，而在所述升高位置上，所述工作單元的大部分重量由所述底盤承擔(dān)。因此，可以看出，本發(fā)明的實(shí)施例可對測量的傾角做出反應(yīng)(不需依賴操作者的參與)以通過預(yù)先確定的方式抬升一些而不是所有的工作單元，從而改進(jìn)所述機(jī)器的穩(wěn)定性。割草單元通常在抬升臂(lift arm)上實(shí)施，所述抬升臂從割草位置旋轉(zhuǎn)到運(yùn)輸位置，在所述割草位置上，所述切割單元是水平的，而在所述運(yùn)輸位置上，所述切割單元是垂直的。所述運(yùn)輸位置通常將降低所述機(jī)器的整個(gè)寬度以沿著道路運(yùn)輸或通過入口。本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，可通過將所述兩個(gè)切割單元中的更高者抬升到穩(wěn)定升高位置，提高所述機(jī)器在從左到右傾斜(即在該方向上所述左手和右手切割單元是分離的)上的穩(wěn)定性。在可提高穩(wěn)定性的旋轉(zhuǎn)方向上的由所述抬升單元施加的力矩在所述穩(wěn)定升高位置大于在所述工作或運(yùn)輸位置。這是由于在所述工作位置上，所述切割單元的重量或重量的大部分由地面承擔(dān)?？紤]到幾何方面的因素，抬升到所述穩(wěn)定升高位置會(huì)涉及通過最低角度旋轉(zhuǎn)所述抬升臂，從而可假定(或確定)將所述單元的幾乎所有重量從地面轉(zhuǎn)移到所述底盤。超出最小角度的旋轉(zhuǎn)可能毫無疑問地對降低施加的力矩毫無幫助。 所述底盤適用于向前進(jìn)方向(forward direction)驅(qū)動(dòng)，并使所述第一方向橫向所述前進(jìn)方向。盡管典型的情況將存在有差別的左和右手單元的抬升(連同抬升或沒有中央單元)，前進(jìn)和后退單元的有差別的抬升可提高前進(jìn)和后退方向的穩(wěn)定性的這種情況也會(huì)發(fā)生。實(shí)際的情況可能需要根據(jù)測量的從左到右傾斜和測量的前后傾斜來選擇最佳的策略。每個(gè)工作單元可安裝于在所述第一方向上延伸的抬升臂上，所述抬升臂相對于所述底盤圍繞在所述前進(jìn)方向上延伸的軸線旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，所述抬升臂相對與所述底盤從工作位置(所述工作單元基本上是水平的)旋轉(zhuǎn)到運(yùn)輸位置(所述工作單元基本上是垂直的)，所述控制器用于當(dāng)所述傾角值超過定義的閾值時(shí)旋轉(zhuǎn)所述工作單元中的一個(gè)的抬升臂到所述工作和傳輸位置之間的穩(wěn)定升高位置。優(yōu)選地，由所述工作單元施加在所述底盤上的力矩在所述穩(wěn)定升高位置大于在所述傳輸位置。所述工作單元將通常包括割草單元，每個(gè)割草單元適當(dāng)包括與固定刀片協(xié)同工作的驅(qū)動(dòng)刀盤。有用地，所述定義的閾值可設(shè)置為所述測量的穩(wěn)定角度的60%到90%的范圍或優(yōu)選地70%到80%的范圍，所述閾值是所述底盤在所述第一方向相對于水平的最大傾角，在該最大傾角時(shí)，所述機(jī)器仍保持穩(wěn)定。另一方面，本發(fā)明包括操作機(jī)器的方法，所述機(jī)器包括具有驅(qū)動(dòng)行走輪的底盤；至少兩個(gè)安裝于所述底盤上的處于第一方向上的間隔開的位置的地面工作單元，且相對于所述底盤可從工作狀態(tài)抬升；所述方法包括以下步驟測量所述底盤在所述第一方向上相對于水平的傾角；并根據(jù)所述測量的傾角，啟動(dòng)對所述工作單元的有差別地抬升以增加由所述工作單元在旋轉(zhuǎn)方向上施加在所述底盤上的力矩以提高所述底盤相對于所述傾角的穩(wěn)定性。有差別地抬升所述工作單元的步驟包括，將工作單元從工作位置抬升到穩(wěn)定升高位置，在所述工作位置上，所述工作單元的大部分重量(substantial proportion of theweight)由地面承擔(dān)，而在所述穩(wěn)定升高位置上，所述工作單元的大部分重量由所述底盤承擔(dān)。其中所述工作單元可進(jìn)一步從所述穩(wěn)定升高位置抬升到運(yùn)輸位置，可選擇所述穩(wěn)定升高位置以使得由所述工作單元在所述穩(wěn)定升高位置上施加在所述底盤上的力矩大于在所述運(yùn)輸位置上。所述測量的傾角可與一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的傾角閾值做比較，并在每個(gè)閾值可選地提供明顯的視覺或聽覺的警告。


現(xiàn)在通過示例結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述，在所述附圖中圖I是割草機(jī)的側(cè)視圖；圖2是示于圖I中的所述機(jī)器的前視圖；圖3是在傾斜的地面上的所述機(jī)器的示圖；圖4是與圖3相似但示出了本發(fā)明的示例的操作的示圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明示例的機(jī)器的控制機(jī)器的流程圖；示于圖中的割草機(jī)是一般的常規(guī)結(jié)構(gòu)，且機(jī)器的工作部件的物理布局不再詳細(xì)描 述。在(10)示出的割草機(jī)包括在前輪(14)和后輪(16)上支撐的底盤(12)。駕駛員座椅單元(18)設(shè)置在所述底盤上。該機(jī)器帶有三軸切割單元在底盤下懸掛的中央切割單元(20)和排列在前輪
(14)前的兩個(gè)前切割單元(駕駛員視角下的左22和右24)。每個(gè)前切割單元(22，24)安裝于抬升臂(26)。在內(nèi)端(inward end)，每個(gè)抬升臂安裝于底盤，可繞水平軸(28)面向本機(jī)的車頭到車尾方向旋轉(zhuǎn)。在外端(outward end),抬升臂通過套筒(30)支持切割單元,這種設(shè)置可提供抬升臂的外端的相對轉(zhuǎn)動(dòng)，且圍繞軸線(32)的切割卷軸平行于軸線(28)。液壓油缸(未顯示)通過突耳(Iug) (34)連接每個(gè)抬升臂(26)。因此，將液壓油引進(jìn)到油缸可使上將比圍繞軸線(28)旋轉(zhuǎn)，以抬升相關(guān)切割單元。可以看到，每個(gè)切割單元包括地面滾子(36)。這個(gè)延伸平行于切割卷軸的軸線且是定位的(positioned)，以使得在切割方向滾筒與地面的接合可用于控制切割的高度。在切割方向，切刀單元相對于底盤浮動(dòng)(floats)，可圍繞平行軸(28) (32)做相對轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而可適應(yīng)地面輪廓。圖I和圖2示出了在運(yùn)輸位置的切割單元。通過相應(yīng)的油缸的擴(kuò)展，將每個(gè)抬升臂(26)抬升到最大程度。在運(yùn)輸位置，左和右切割單元鎖定在垂直方向，且該機(jī)的整個(gè)寬度大大減小。傾角儀(38 )安裝于底盤，方便地處于駕駛員座椅單元(18 )的下方。這可提供輸入到該機(jī)器的控制系統(tǒng)，該輸入提供向前和向后的傾斜值(即圖I中的左右水平方向)和一側(cè)到另一側(cè)的傾角(即圖2中的左右水平方向)。傾角儀(38)可采用數(shù)字輸出的市售加速度計(jì)的形式?，F(xiàn)在介紹控制系統(tǒng)利用這些傾斜值的方式。圖3示出了處在與水平成22°的斜坡的機(jī)器。如圖所示的該機(jī)處在斜披上，它的切割單元比較低，該切割單元可上升到運(yùn)輸位置。中央切割單元和位于斜坡上的切割單元都處于切割位置，也就是說，這兩個(gè)單元中的每個(gè)的滾筒與地面接觸，且該單元相對于底盤浮動(dòng)。之所以選擇這個(gè)方向來進(jìn)行描述，是因?yàn)檩^之于所有三個(gè)切割單元處于切割位置的情況來說，它對穩(wěn)定性構(gòu)成更大的風(fēng)險(xiǎn)。取這個(gè)方向，可能發(fā)生一個(gè)切割卷軸位于傳輸位置的情況，例如，在一個(gè)與道路好其它障礙相鄰的斜坡上割草時(shí)。盡管選擇了這個(gè)方向來解釋，應(yīng)了解，穩(wěn)定性上的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)發(fā)生在其它方向上。在圖3所示的位置，從切割單元的圖示方向看，該機(jī)的重心(圖中的40)偏離該機(jī)的中心線。也就是說，處在運(yùn)輸位置的切割卷軸的重量由底盤承擔(dān)，且產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。相比之下，處于割草位置的兩個(gè)切割單元具有的重量基本上由各自的地面滾筒承，從而不會(huì)產(chǎn)生任何轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。圖3中示出的垂線代表前輪(14)的地面接觸的外緣,這是任何翻車都可能發(fā)生的邊緣。應(yīng)了解，如圖3所示，如果(40)所示的重心移動(dòng)到垂線(42)的左邊(在圖中)，則該機(jī)將失去穩(wěn)定并翻車。根據(jù)本發(fā)明，在左右方向上的超過預(yù)定臨界值(在該示例中為22)的傾角的監(jiān)測，可導(dǎo)致相對與斜坡更高水平的切割單元的抬升移動(dòng)。這個(gè)抬升移動(dòng)不是指將切割單元轉(zhuǎn)到運(yùn)輸位置，而是指足夠地抬升該單元的地面滾筒的兩端使其脫離地面。然后，抬升的切割單元的重量施加在底盤上且形成轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。該機(jī)的重心轉(zhuǎn)移到圖4中的位置(44)。隨著切割單元相對于底盤正常地浮動(dòng)，有利于通過驅(qū)動(dòng)液壓油缸來控制抬升，也就是說，通過引入限定量的液壓油的值到該油缸。限定量的液壓油應(yīng)該是足夠的，以將驅(qū)動(dòng)行走滾軸(groundengaging roller) (36)的右手端抬離所有地面接觸(圖4中的幾何尺寸)。圖5示出了優(yōu)選的控制過程的流程圖。可以看出，在開啟任何抬升/降低功能前，受限確定駕駛員是否就位，其次確定是否傾斜角度小于第一閾值(在該示例中為16° )。為了方便起見，相同的閾值應(yīng)用于測量的 前和后坡度以及測量的左和右坡度。在一些情況中，分開的臨界值可能是有用的。預(yù)確定該第一臨界值的方法之一是測量該機(jī)的實(shí)際穩(wěn)定性，也就是說，測試在喪失穩(wěn)定前遇到的最大傾斜角度。第一臨界值可選擇為最大穩(wěn)定角度的比例，例如大約50%。如果駕駛員就位且測量的斜坡角度小于該示例的16°的臨界值，則啟動(dòng)控制電磁閥以使選擇的單元抬升或降低，且運(yùn)行刀具控制系統(tǒng)正常地驅(qū)動(dòng)切割滾軸。如果檢測斜坡角度超過了第一臨界值，則確定是否需要在第一、第二或第三級采取行動(dòng)。在一優(yōu)選的示例中，與第一、第二和第三級相關(guān)的角度為
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器，其特征在于，所述機(jī)器包括 具有驅(qū)動(dòng)行走輪的底盤； 至少兩個(gè)安裝于所述底盤上的處于第一方向上的間隔開的位置的地面工作單元，每個(gè)工作單元具有驅(qū)動(dòng)行走部件，且相對于所述底盤可從工作位置抬升，在所述工作位置上，各個(gè)所述驅(qū)動(dòng)行走部件與地面接觸； 用于檢測所述底盤在所述第一方向上相對于水平的傾角的傾角儀；以及 用于從所述傾角儀接收傾角值和用于當(dāng)所述傾角值超過定義的臨界值時(shí)借助比其它所述工作單元更高水平的傾角來抬升所述工作單元中的一個(gè)的控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)器，其特征在于，所述控制器用于將工作單元從工作位置抬升到升高位置，在所述工作位置上，所述工作單元的大部分重量由地面承擔(dān)，而在所述升高位置上，所述工作單元的大部分重量由所述底盤承擔(dān)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于，所述底盤適用于向前進(jìn)方向驅(qū)動(dòng)，并使所述第一方向橫向所述前進(jìn)方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器，其特征在于，每個(gè)工作單元安裝于在所述第一方向上延伸的抬升臂上，所述抬升臂相對于所述底盤圍繞在所述前進(jìn)方向上延伸的軸線旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)器，其特征在于，所述抬升臂相對與所述底盤從工作位置旋轉(zhuǎn)到運(yùn)輸位置，其中所述工作單元在所述工作位置中是基本上水平的，所述工作單元在所述運(yùn)輸位置中是基本上垂直的，所述控制器用于當(dāng)所述傾角值超過定義的閾值時(shí)旋轉(zhuǎn)所述工作單元中的一個(gè)的抬升臂到所述工作位置和運(yùn)輸位置之間的穩(wěn)定升高位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)器，其特征在于，由所述工作單元施加在所述底盤上的力矩在所述穩(wěn)定升高位置大于在所述運(yùn)輸位置。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于，所述工作單元包括割草單J Li o
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器，其特征在于，每個(gè)割草單元包括與固定刀片協(xié)同工作的驅(qū)動(dòng)刀盤。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于，所述機(jī)器具有測量的穩(wěn)定角度，所述穩(wěn)定角度是所述底盤在所述第一方向相對于水平的最大傾角，在所述最大傾角，所述機(jī)器仍保持穩(wěn)定，所述定義的閾值設(shè)置為所述測量的穩(wěn)定角度的60%到90%的范圍，或優(yōu)選地70%到80%的范圍。
10.一種操作機(jī)器的方法，其特征在于，所述機(jī)器包括具有驅(qū)動(dòng)行走輪的底盤；至少兩個(gè)安裝于所述底盤上的處于第一方向上的間隔開的位置的地面工作單元，且所述地面工作單元相對于所述底盤可從工作狀態(tài)抬升；所述方法包括以下步驟測量所述底盤在所述第一方向上相對于水平的傾角，并根據(jù)所述測量的傾角，啟動(dòng)對所述工作單元的有差別地抬升以增加由所述工作單元在旋轉(zhuǎn)方向上施加在所述底盤上的力矩，以提高所述底盤相對于所述傾角的穩(wěn)定性。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，有差別地抬升所述工作單元的步驟包括，將工作單元從工作位置抬升到穩(wěn)定升高位置，在所述工作位置上，所述工作單元的大部分重量由地面承擔(dān)，而在所述穩(wěn)定升高位置上，所述工作單元的大部分重量由所述底盤承擔(dān)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述工作單元可進(jìn)一步從所述穩(wěn)定升高位置抬升到運(yùn)輸位置，可選擇所述穩(wěn)定升高位置以使得由所述工作單元在所述穩(wěn)定升高位置上施加在所述底盤上的力矩大于在所述運(yùn)輸位置上施加在所述底盤上的力矩。
13.根據(jù)權(quán)利要求10到12中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括，將所述測量的傾角與預(yù)定的傾角閾值進(jìn)行比較的步驟。
14.根據(jù)權(quán)力要求13所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將所述測量的傾角與多個(gè)傾角閾值進(jìn)行比較和在每個(gè)閾值提供明顯的視覺和聽覺警告的步驟。
全文摘要
帶有安裝于底盤兩側(cè)的兩個(gè)切割單元的割草機(jī)，其具有可監(jiān)測底盤的左/右傾角的傾角儀器。如果傾角值超過定義的閾值，抬升兩個(gè)切割單元的更高的那個(gè)以提高穩(wěn)定性。
文檔編號A01D34/06GK102753008SQ201180008456
公開日2012年10月24日 申請日期2011年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者克里斯蒂安·迪安·克利福德 申請人:仁森-雅克布森有限公司