用于受限空間的裝運(yùn)卸車輛的制作方法
【專利摘要】一種用于諸如地下礦山的受約束空間的裝運(yùn)卸(LHD)車輛。LHD包括前輪軸和后輪軸，和前輪軸與后輪軸之間的車輛中的鉸接件。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)定位在后輪軸的后方，且向液壓泵供能。液壓馬達(dá)定位在鉸接件的前方，且由液壓泵液壓地驅(qū)動(dòng)。通常在車輛的前方底盤上的傳送器由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，且經(jīng)由相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸來驅(qū)動(dòng)前輪軸和后輪軸。
【專利說明】用于受限空間的裝運(yùn)卸車輛
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本專利申請(qǐng)請(qǐng)求享有2012年5月24日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.US 61/651, 181號(hào)的權(quán)益，該申請(qǐng)通過引用并入本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于在受限空間中使用的具有鉸接底盤的裝運(yùn)卸(loadhaul dump)車輛。具體而言,本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及用于此類車輛的傳動(dòng)系設(shè)計(jì)。

【背景技術(shù)】
[0003]裝運(yùn)卸車輛(LHD)為中等尺寸的地下采礦車輛，通常達(dá)到大約60噸重。LHD通常用于裝、運(yùn)和卸從空?qǐng)龉ぷ髅?open stope)到破碎機(jī),或等待的卡車以運(yùn)輸至地面的破碎的鉆屑或礦石。LHD具有輪，輪沿側(cè)向固定，且改為通過前輪軸和后輪軸之間的底盤中的由液壓轉(zhuǎn)向缸等控制的鉸接件來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。
[0004]在煤礦中，有限的頂板高度要求定制設(shè)計(jì)的機(jī)器來配合礦井頭的范圍。礦井頭高度由煤層高度來設(shè)置。軟巖截煤機(jī)具有有限的能力來切割頂板或底板的石頭。澳大利亞煤層中的典型井頭高度的范圍從1800_到3500_。通常，礦用設(shè)施如管路、線纜和傳送器結(jié)構(gòu)進(jìn)一步限制了可用的行進(jìn)高度間隙。老工作區(qū)或受限的巷道或罐籠通路也可限制機(jī)器尺寸。類似的高度約束通常應(yīng)用于除煤礦之外的礦。
[0005]常規(guī)地表裝載機(jī)通常具有發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)直接地聯(lián)接到扭矩變換器/傳送器，該扭矩變換器/傳送器具有將軸輸出推進(jìn)至輪軸的分動(dòng)箱(drop box)。在該布置中，發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系定位在輪軸上方，因?yàn)椴淮嬖趯?duì)車輛高度的迫切限制。艙居中地位于傳送器頂部上，具有面向前的座位。該布局對(duì)于地下煤應(yīng)用是不可能的。
[0006]地下采礦車輛具有截然不同的設(shè)計(jì)要求，以滿足地下采礦環(huán)境的需要和約束。尺寸是一個(gè)此類約束。LHD的任務(wù)還要求高牽引力，以便地下LHD對(duì)所有四個(gè)輪不變地提供驅(qū)動(dòng)，且因此具有跨過鉸接件的驅(qū)動(dòng)軸，且還通常要求除前輪軸和后輪軸中的各個(gè)上的差速器之外的牽引協(xié)助裝置。
[0007]與地表裝載機(jī)相反，典型的地下機(jī)器具有低定位發(fā)動(dòng)機(jī)，其定位在后輪軸的后方，具有傳遞箱，以將傳動(dòng)線路提升在后輪軸上方。圖1示出了一個(gè)此類上述類型的地下LHD的傳動(dòng)系。來自柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3 (僅部分地示出)的功率經(jīng)分級(jí)箱(step box)7和傳遞軸8傳送至功率轉(zhuǎn)換傳送器4。傳送器經(jīng)由后驅(qū)動(dòng)軸9將功率傳遞至后輪軸5。功率經(jīng)由前驅(qū)動(dòng)軸10傳送至前輪軸6，前驅(qū)動(dòng)軸10鉸接以便穿過LHD車輛的中央鉸接件。
[0008]如可看到那樣，在圖1的傳動(dòng)系中，傳送器4定位在后輪軸5的前方，利用分動(dòng)器(drop)將軸輸出推進(jìn)至驅(qū)動(dòng)軸9和10。如圖2中所示，在實(shí)踐中，該構(gòu)造需要駕駛艙202必須位于機(jī)器的一側(cè)，在一個(gè)后輪的前方。這至少是不利的，因?yàn)槿ネ{駛艙的通路通過機(jī)器的鉸接區(qū)204。由于可能要求執(zhí)行大量的LHD倒車，故圖2中所示類型的LHD有時(shí)構(gòu)造成以便操作者的座位面對(duì)成與車輛交叉；且在此布置中，駕駛員必須花費(fèi)大量時(shí)間使車頭調(diào)轉(zhuǎn)(主要是到一側(cè))。
[0009]具體而言，已知由于夾點(diǎn)擠壓危險(xiǎn)，機(jī)器的鉸接區(qū)域204為危險(xiǎn)區(qū)域。具有通向鉸接區(qū)域的艙門的常規(guī)LHD試圖通過提供控制器來緩和該風(fēng)險(xiǎn)，該控制器改善了去往駕駛艙的安全通路。然而，在蓄電池備用轉(zhuǎn)向的情況下，且由于方向盤被用作進(jìn)入或離開駕駛艙的把手的風(fēng)險(xiǎn)，仍存在機(jī)器將鉸接且擠壓正進(jìn)入機(jī)器的駕駛員的危險(xiǎn)。
[0010]例如由于艙202的位置，常規(guī)LHD還要求駕駛員必須花費(fèi)大量時(shí)間來將車頭轉(zhuǎn)到左或右，這可引起疲勞、不適且甚至是姿勢(shì)損傷。
[0011]另一個(gè)問題在于LHD機(jī)器由于其作用而經(jīng)歷相當(dāng)大的制動(dòng)需求。這通常導(dǎo)致過早的制動(dòng)器磨損，從而要求用于制動(dòng)器更換的昂貴停機(jī)時(shí)間。由于封閉式的浸油制動(dòng)器通常用于此類重載輪軸設(shè)計(jì)中，故制動(dòng)器僅可在涉及相當(dāng)大的時(shí)間和成本的輪軸拆卸的情況下更換。
[0012]其他地下車輛，諸如木垛搬運(yùn)車，具有顯著不同的操作要求，諸如機(jī)動(dòng)性和牽引要求。
[0013]已經(jīng)包括在本說明書中的文獻(xiàn)、法案、材料、裝置、制品等的任何論述僅用于提供本發(fā)明的背景的目的。其不被看作是承認(rèn):任何或所有這些材料形成現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)的部分，或者為關(guān)于本發(fā)明的領(lǐng)域中的普通常識(shí)，因?yàn)槠浯嬖谟诒旧暾?qǐng)的各項(xiàng)權(quán)利要求的 優(yōu)先權(quán)日:期之前。
[0014]本說明書各處的詞語“包括(comprise) ”或變型如“包括(comprises) ”或“包括(comprising) ”將理解為暗示包含指定的元件、整體或步驟,或元件、整體或步驟的集合,但并不排除任何其它元件、整體或步驟，或元件、整體或步驟的集合。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種用于在受約束空間中操作的裝運(yùn)卸車輛，該車輛包括:
前輪軸和后輪軸；
車輛中的鉸接件，其在前輪軸與后輪軸之間；
馬達(dá)，其定位在后輪軸的后方；
液壓泵，其由馬達(dá)供能；
液壓馬達(dá)，其定位在鉸接件的前方，液壓馬達(dá)由液壓泵液壓地驅(qū)動(dòng)；和傳送器，其由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，傳送器經(jīng)由相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸來驅(qū)動(dòng)前輪軸和后輪軸。
[0016]在一些實(shí)施例中，馬達(dá)為燃機(jī)，諸如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。在其它實(shí)施例中可利用電動(dòng)馬達(dá)。
[0017]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，操作艙在車輛的后底盤上基本定位在車輛的中央，由此操作艙的覆蓋區(qū)至少部分地穿過車輛的中央縱軸線橫向地延伸。例如，在一些此類實(shí)施例中，操作艙的覆蓋區(qū)面積的至少25%位于車輛的中央縱軸線的各相應(yīng)側(cè)上。在此種實(shí)施例中，操作艙的覆蓋區(qū)面積的至少40%位于車輛的中央縱軸線的各相應(yīng)側(cè)上，且例如，在一些實(shí)施例中，操作艙的覆蓋區(qū)相對(duì)于LHD車輛的中央縱軸線的各側(cè)相等地設(shè)置。例如，操作艙可定位在后輪軸上方，并且/或者在后輪軸如方和后驅(qū)動(dòng)軸上方。在此種實(shí)施例中，?呆作艙可設(shè)有去往后輪軸后部的通路。
[0018]在一些實(shí)施例中，操作艙還包括旋轉(zhuǎn)座位，該旋轉(zhuǎn)座位能夠在至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)位置之間旋轉(zhuǎn)。例如，座位可在以下中的至少兩者之間旋轉(zhuǎn):面向前方位置、面向橫向位置，和面向后方位置。在此種實(shí)施例中，操作者控制器可適于維持由座位的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)位置限定的操作者的視角。
[0019]操作艙可為傾斜式艙，且還可具有豎直高度控制器。
[0020]可提供液壓軟管來通過液壓泵實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)。此種液壓軟管可在液壓馬達(dá)與車輛的鉸接區(qū)之間為剛性的或非柔性的。液壓軟管可跨過鉸接區(qū)為柔性的。
[0021]因此，本發(fā)明的實(shí)施例可提供具有改善的傾角的車輛，因?yàn)榍安堪惭b的傳送器的構(gòu)件布局形成平衡的機(jī)器，其具有由質(zhì)量分布引起的基本穩(wěn)定性。
[0022]在其它實(shí)施例中，車輛可具有一個(gè)或更多個(gè)流體靜力車輛減速操作模式，它們通過提供流體靜力傳送器來促進(jìn)。車輛減速可包括多階段過程，該多階段過程包括以下中的兩個(gè)或更多個(gè):(i)初始發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)；(ii)附加流體靜力制動(dòng)的應(yīng)用；(iii)液壓馬達(dá)自動(dòng)應(yīng)用至最大排量；和/或(iv)濕式盤式制動(dòng)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種向用于在受約束空間中操作的裝運(yùn)卸(LHD)車輛供能的方法包括:
利用定位在LHD車輛的后輪軸后方的馬達(dá)向液壓泵供能；
液壓泵液壓地驅(qū)動(dòng)定位在LHD車輛的鉸接件前方的液壓馬達(dá)；
液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)傳送器；并且
傳送器經(jīng)由相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸來驅(qū)動(dòng)LHD車輛的前輪軸和后輪軸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]現(xiàn)在將參照附圖來描述本發(fā)明的實(shí)例，在附圖中:
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)LHD車輛的傳動(dòng)系；
圖2示出了圖1的現(xiàn)有技術(shù)LHD車輛中的艙位置；
圖3示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳動(dòng)系；
圖4示出了圖3的實(shí)施例中的艙位置和布局；
圖5a-5c示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的LHD車輛；
圖6示出了圖3和4的實(shí)施例中的發(fā)動(dòng)機(jī)和流體靜力減速控制系統(tǒng)；
圖7示出了圖4的實(shí)施例中的操作者的座位可在其間旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)位置；
圖8a和8b為圖4的LHD車輛的后部的局部示圖，示出了艙的豎直高度控制；
圖9為圖4的LHD車輛的后部的局部示圖，示出了艙的傾斜功能；并且圖10為示出圖5的實(shí)施例中的從LHD車輛的后底盤上的液壓泵到前方底盤上的液壓馬達(dá)的液壓軟管連接的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]圖3為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳動(dòng)系的截面視圖。包括240kW柴油機(jī)的馬達(dá)303定位在后輪軸302的后方。發(fā)動(dòng)機(jī)303經(jīng)由泵傳動(dòng)聯(lián)接件307來驅(qū)動(dòng)液壓泵系305。液壓軟管(未示出)將液壓功率從液壓泵305傳遞至液壓牽引馬達(dá)306，該馬達(dá)306驅(qū)動(dòng)傳送器304。傳送器304定位在鉸接組件309的前方，在前方底盤上在前方輪軸301 (也稱為前輪軸)的正后方。傳送器304經(jīng)由前驅(qū)動(dòng)軸310來驅(qū)動(dòng)前輪軸301，且經(jīng)由后驅(qū)動(dòng)軸308來驅(qū)動(dòng)后輪軸302。后驅(qū)動(dòng)軸308包括鉸接組件309。
[0026]因此，柴油機(jī)303直接地驅(qū)動(dòng)液壓泵305，該實(shí)施例中的液壓泵305為可變排量軸向活塞液壓系統(tǒng)。傳送器304定位在鉸接件309前方的前底盤上。對(duì)傳送器304的輸入為可變排量液壓馬達(dá)306，其在該實(shí)施例中為流體靜力軸向活塞馬達(dá)。該實(shí)施例中的傳送器304為三速功率轉(zhuǎn)換傳送器，其具有氣動(dòng)導(dǎo)向齒輪選擇和限滑差速器。
[0027]圖3的實(shí)施例的傳動(dòng)系設(shè)計(jì)解決了與低高度構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)控制相關(guān)聯(lián)的一些關(guān)鍵問題。首先，如圖3中可見，傳動(dòng)系既不閉塞后輪軸302上方的空間，也不閉塞后驅(qū)動(dòng)軸308上方的空間，從而如圖4中所示，允許操作艙402改為定位在該空間中。艙402居中地定位在車輛中，這與側(cè)部安裝艙相反，改善了操作者對(duì)車輛兩側(cè)的可見度。然而，由圖3的傳動(dòng)系構(gòu)造在后輪軸302上方和在后驅(qū)動(dòng)軸308上方產(chǎn)生的可用空間足以容納駕駛艙402，其足夠大以容納操作者的旋轉(zhuǎn)座位。在該實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)座位(未示出)在旋轉(zhuǎn)軸承布置上安裝在艙內(nèi)，該旋轉(zhuǎn)軸承布置允許座位旋轉(zhuǎn)且鎖定在北方、東方和南方(前方、側(cè)方、后方)位置。在該實(shí)施例中，東方或橫向座位位置使操作者相對(duì)于向前行進(jìn)方向面對(duì)車輛的右側(cè)。這允許操作者選擇適用于手邊任務(wù)的座位位置。對(duì)于大多數(shù)時(shí)間，典型的LHD任務(wù)要求操作者查看艙的前方。為了允許操作者座位在所有此種時(shí)間面對(duì)前方，本實(shí)施例提供了提高的舒適性和改善的姿勢(shì)，例如以有助于輔助操作者來耐受由道路引起的加速或沖擊。
[0028]此外，由圖3的傳動(dòng)系在后輪軸302上方產(chǎn)生的可用空間足以容納具有改善的可見特征的操作艙。因此，該實(shí)施例中的艙402構(gòu)造成豎直地移動(dòng)，例如，當(dāng)頂部空隙允許時(shí)且當(dāng)期望更好的可見度時(shí)升高，同時(shí)允許艙豎直向下移動(dòng)，來允許通過低區(qū)域接近，低區(qū)域諸如頂板高度較低的老工作區(qū)。此外，由圖3的傳動(dòng)系在后輪軸302和驅(qū)動(dòng)軸308上方產(chǎn)生的可用空間足以容納如下操作艙，該操作艙構(gòu)造成傾斜，以允許駕駛員設(shè)置適合的駕駛艙姿態(tài)以適于礦井頭輪廓，例如，在面向下坡時(shí)使艙向后傾斜，或在面向上坡時(shí)使艙向前傾斜。
[0029]圖3的傳動(dòng)系還允許更安全的機(jī)器進(jìn)入和退出。這是因?yàn)橛蓤D3的傳動(dòng)系在后輪軸302上方產(chǎn)生的可用空間足以容納去往后輪軸302后方的操作者通路。因此，鉸接區(qū)404中的擠壓危險(xiǎn)顯著降低，因?yàn)椴僮髡呔哂袌D4中所示從后輪拱板406后方到艙402的通路。艙通路設(shè)計(jì)包括路徑，該路徑具有從機(jī)器的一側(cè)開始的階梯408和扶手410。
[0030]操作艙的該居中定位和后部接近的構(gòu)造通過傳送器304遠(yuǎn)離后輪軸302移動(dòng)到如圖3中所示的前鉸接結(jié)構(gòu)而變得可能。傳送器304的重新定位通過使用流體靜力傳送器驅(qū)動(dòng)件而變得可能，該流體靜力傳送器驅(qū)動(dòng)件將發(fā)動(dòng)機(jī)303的原動(dòng)力通過液壓軟管連接至傳送器304。
[0031]圖5a_5c示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的LHD車輛。另外，具有圖3中所示類型的傳動(dòng)系構(gòu)造確保了傳動(dòng)系既不閉塞后輪軸上方的空間，也不閉塞后驅(qū)動(dòng)軸上方的空間，從而如圖5a和5b中所示，允許操作艙502改為定位在該空間中。艙502大致居中地定位在車輛500中，這與側(cè)部安裝的艙相反，改善了操作者對(duì)車輛兩側(cè)的能見度。此外，通過此傳動(dòng)系構(gòu)造在后輪軸和后驅(qū)動(dòng)軸上方產(chǎn)生的可用空間足以容納操作艙502，該操作艙502足夠大以容納操作者的旋轉(zhuǎn)座位503。在該實(shí)施例中，操作者的座位503在旋轉(zhuǎn)軸承布置上安裝在艙502內(nèi)，該旋轉(zhuǎn)軸承布置允許座位旋轉(zhuǎn)且鎖定在北方、東方和南方(前方、側(cè)方、后方)的位置。在該實(shí)施例中，如圖所示，東方或橫向座位位置使操作者相對(duì)于向前行進(jìn)方向面對(duì)車輛的右側(cè)。這允許操作者選擇適用于手邊任務(wù)的座位位置。對(duì)于大多數(shù)時(shí)間，典型的LHD任務(wù)要求操作者查看艙502的前方。為了允許操作者座位503在所有此種時(shí)間面對(duì)前方，本實(shí)施例提供了提高的舒適性和改善的姿勢(shì)，例如以有助于輔助操作者耐受由道路引起的加速或沖擊。
[0032]此外，由圖3的傳動(dòng)系構(gòu)造在后輪軸上方產(chǎn)生的可用空間足以容納具有改善的可見特性的操作艙502。該實(shí)施例中的艙502因此構(gòu)造成豎直地移動(dòng)，例如以在頂部空隙允許時(shí)且在期望更好的可見度時(shí)升高，同時(shí)允許艙豎直向下移動(dòng)來允許通過低區(qū)域接近，低區(qū)域諸如頂板高度較低的老工作區(qū)。此外，由圖3的傳動(dòng)系構(gòu)造在后輪軸和后驅(qū)動(dòng)軸上產(chǎn)生的可用空間足以容納如下操作艙502，該操作艙502構(gòu)造成傾斜以允許操作者設(shè)置適合的傳動(dòng)艙姿態(tài)以適于礦井頭輪廓，例如以在面向下坡時(shí)使艙502向后傾斜，或在面向上坡時(shí)使艙向前傾斜。
[0033]圖3的傳動(dòng)系構(gòu)造還允許更安全地進(jìn)入和退出LHD車輛500。這是因?yàn)橛蓤D3的傳動(dòng)系構(gòu)造在后輪軸上方產(chǎn)生的可用空間足以容納操作者到后輪軸302后方的通路。因此，鉸接區(qū)504中的擠壓危險(xiǎn)顯著降低，因?yàn)椴僮髡呷鐖D5a中所示地具有從后輪拱板506后方到艙502的通路。艙通路設(shè)計(jì)包括路徑，該路徑具有從機(jī)器500的側(cè)部開始的階梯508和扶手510，這在圖5b中的詳圖中更清楚地示出。
[0034]操作艙的該居中定位和后部接近的構(gòu)造通過傳送器534遠(yuǎn)離后輪軸移動(dòng)到如圖5a中所示的前鉸接結(jié)構(gòu)530而變得可能。傳送器534的重新定位通過使用流體靜力傳送器驅(qū)動(dòng)件而變得可能，該流體靜力傳送器驅(qū)動(dòng)件將位于艙口 512下方的發(fā)動(dòng)機(jī)的原動(dòng)力通過液壓軟管和液壓馬達(dá)536連接至傳送器534。
[0035]圖5a示出了本實(shí)施例的傳動(dòng)系構(gòu)造的另一個(gè)有益結(jié)果。在前方底盤530中，液壓馬達(dá)536和傳送器534的居中定位需要沿側(cè)向定位的液壓油缸(hydraulic ram),以用于控制鏟斗538，這與單個(gè)居中油缸的使用相反。圖5a-5c的實(shí)施例中的油缸安裝在側(cè)向位置處，諸如540處所示(見圖5c)。然而，使用兩個(gè)(或更多個(gè))液壓油缸對(duì)于提供冗余是有益的；在油缸故障的情況下，其他(多個(gè))油缸將保持鏟斗，且防止鏟斗的突然意外運(yùn)動(dòng)。
[0036]圖5c還示出了液壓功率從后底盤501到前方底盤530的傳遞。如上所述，液壓軟管(未示出)將源于后底盤501上的艙口 512下的發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓功率傳遞到液壓牽引馬達(dá)536，液壓牽引馬達(dá)536驅(qū)動(dòng)傳送器534，兩者都在前方底盤530上。在該實(shí)施例中，相對(duì)非柔性的液壓軟管固定地安裝在后底盤501內(nèi)，延伸至在鉸接區(qū)504附近安裝在前方底盤上的歧管板562。具有足夠柔性以允許且耐受正在進(jìn)行的操作車輛鉸接，且具有保護(hù)護(hù)套或外殼以耐受采礦環(huán)境的液壓軟管然后從歧管板出口 564連接到液壓馬達(dá)536。
[0037]圖7a_7c示出了在圖4的實(shí)施例中操作者的座位可在其間旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)位置。艙402包含操作者的座位，其具有座位靠背703和用于操作者握住且操縱的操作者操縱桿控制件704,706o艙402足夠大，以容納座位的旋轉(zhuǎn)區(qū)710加上710外側(cè)的附加區(qū)720。區(qū)720足以在使用者就坐時(shí)給予放腳空間，且足以在任何旋轉(zhuǎn)位置中讓使用者往返于座位。圖7a示出了操作者座位的面向橫向位置，圖7b示出了面向前方位置，且圖7c示出了面向后方位置。
[0038]圖8a和Sb為圖4的LHD車輛的后部的局部示圖，示出了艙402的豎直高度控制。在圖8a中，操作艙402為降低位置，以允許車輛行進(jìn)穿過具有低頭頂空隙的區(qū)域。在圖Sb中，艙402處于升高位置，以在具有更大頭頂空隙的區(qū)域中改善駕駛員能見度。
[0039]圖9為圖4的LHD車輛的后部的局部示圖，示出了艙402的傾斜功能。如圖所示，當(dāng)LHD車輛沿下坡向下行進(jìn)時(shí)，艙402可向后傾斜來使艙402維持水平或接近水平。類似地，當(dāng)車輛沿上坡向上行進(jìn)時(shí)，艙可向前傾斜以使艙402維持水平或接近水平。
[0040]圖10為示出從LHD車輛的后底盤上的液壓泵535到前方底盤上的液壓馬達(dá)536的液壓軟管連接的示意圖。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)533向液壓泵535供能。液壓軟管1002和1004將液壓功率傳遞至液壓馬達(dá)536。軟管區(qū)段1002相對(duì)剛性且非柔性。軟管區(qū)段1004有足夠柔性以耐受車輛的鉸接。
[0041]圖3的傳動(dòng)系構(gòu)造還提供了車輛的運(yùn)動(dòng)控制的附加益處。圖3和4的機(jī)器中對(duì)制動(dòng)器的需要由適合的流體靜力傳送器設(shè)計(jì)通過使用圖6中所示的減速控制系統(tǒng)來減少。提供了閉環(huán)控制系統(tǒng)，且閉環(huán)控制系統(tǒng)包括環(huán)中的控制閥，以優(yōu)化對(duì)此種重型機(jī)器的控制。例如提供達(dá)到10kW的發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦用于例如在沿下坡向下行進(jìn)時(shí)動(dòng)態(tài)地使車輛制動(dòng)。
[0042]圖6的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成在引入流體靜力減速之前首先利用發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦制動(dòng)。這由控制電路通過使馬達(dá)引起的泵傳動(dòng)壓力匹配等同的發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦功率來實(shí)現(xiàn)。因此，一旦制動(dòng)需求匹配或超過發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦制動(dòng)功率極限，則控制系統(tǒng)將通過相對(duì)于傳送器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)306增大減速壓力來將流體靜力減速加至機(jī)器的總體減速。當(dāng)液壓壓力形成時(shí)，減速壓力增大，以減慢機(jī)器。在甚至更重的制動(dòng)狀態(tài)中(其中加入流體靜力制動(dòng)不足以穩(wěn)定機(jī)器速度，且達(dá)到了液壓極限)，圖6中的控制系統(tǒng)構(gòu)造成導(dǎo)致傳送器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)回轉(zhuǎn)至最大排量。該動(dòng)作增大馬達(dá)轉(zhuǎn)矩，且因此增大減速作用，以穩(wěn)定車輛速度。如果發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓減速不足，則濕式盤式制動(dòng)器僅需要應(yīng)用于提供最終制動(dòng)減速，因此顯著地減小了濕式盤式制動(dòng)器上的磨損。
[0043]因此，減速為三階段過程，包括(i)初始發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)；(ii)附加流體靜力制動(dòng)的應(yīng)用；和(iii)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)自動(dòng)應(yīng)用至最大排量。初始發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)在由操作者減少燃料時(shí)開始，這等同于操作者從加速器釋放其腳。如果泵角度由操作者朝空檔位置減小，則制動(dòng)加強(qiáng)。此后，制動(dòng)的程度通過液壓系統(tǒng)壓力自動(dòng)地操作，以觸動(dòng)減速閥且回轉(zhuǎn)馬達(dá)排量。(盡管在實(shí)施例中車輛減速包括多階段過程，但多階段過程可包括比上文指出那些少的步驟。因此，在實(shí)施例中，車輛減速可包括以下中的兩個(gè)或更多個(gè):(i)初始發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)；(ii)附加流體靜力制動(dòng)的應(yīng)用；(iii)液壓馬達(dá)自動(dòng)應(yīng)用至最大排量；和/或(iv)濕式盤式制動(dòng)。)
主減速閥602(在該實(shí)施例中為B01227MP08減壓閥)常開。閥602在達(dá)到壓力極限時(shí)開始限制流，代表了發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦功能率，以開始將流體靜力制動(dòng)加至發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。環(huán)減壓閥604常閉，且為內(nèi)置以避免過度加壓的保護(hù)裝置。排量調(diào)制閥606在預(yù)定壓力下被促動(dòng)，以使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)回轉(zhuǎn)至如上所述的最大排量。
[0044]通過利用閥602在最大發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)功率的點(diǎn)處增加流體靜力減速，該系統(tǒng)避免將發(fā)動(dòng)機(jī)推入超速狀態(tài)，超速狀態(tài)可能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有害。
[0045]由圖3的傳動(dòng)系設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的這些特征的組合因此提供了一種LHD車輛，其具有安全通路、良好的用戶人體工程學(xué)、良好的可見度和在陡坡上操作時(shí)的緊密的制動(dòng)控制。因此，減少了維修制動(dòng)器的需要，從而減少了與操作機(jī)器相關(guān)的停機(jī)時(shí)間和維護(hù)成本。
[0046]應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，備選實(shí)施例也在如本文闡釋的本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，本發(fā)明的第一備選實(shí)施例可利用流體靜力傳送器和雙馬達(dá)。在該實(shí)施例中，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓泵的操作與圖3中的實(shí)施例中所示的相同。然而，替代傳送器304，提供液壓雙馬達(dá)。雙馬達(dá)由公共軸上的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)組合構(gòu)成。該設(shè)計(jì)允許構(gòu)件置成與傳動(dòng)系直接共線，其中驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)接在各端上。馬達(dá)為旋轉(zhuǎn)斜板的設(shè)計(jì)，其允許排量從最大排量改變和控制到最小排量。該構(gòu)造在低速下提供高轉(zhuǎn)矩(最大排量)且對(duì)高速(最小排量)提供較低轉(zhuǎn)矩。不存在換擋，且變速是無級(jí)的，且由控制系統(tǒng)自動(dòng)地控制。由于馬達(dá)在該實(shí)施例中與驅(qū)動(dòng)軸共線，故如果要求則所有轉(zhuǎn)矩可傳遞至選定的一個(gè)輪軸。這在裝載機(jī)應(yīng)用中很重要，其中在推入堆中時(shí)，后輪可與地面失去接觸。在差速器鎖在輪軸上的情況下，機(jī)器為真正的四輪驅(qū)動(dòng)(4WD)構(gòu)造。機(jī)器穩(wěn)定性也是本行業(yè)中的問題。當(dāng)機(jī)器鉸接時(shí)，負(fù)載和平衡質(zhì)量的位置更接近傾翻平面地移動(dòng)。構(gòu)造成具有長(zhǎng)后懸垂的機(jī)器在機(jī)器鉸接時(shí)具有翻倒的風(fēng)險(xiǎn)，且這甚至可在空載時(shí)發(fā)生。該備選實(shí)施例的流體靜力機(jī)器將允許主要構(gòu)件的放置中的更大靈活性，且可用于提供更穩(wěn)定的機(jī)器。
[0047]第二備選實(shí)施例包括流體靜力傳送器和輪馬達(dá)。在該實(shí)施例中，使用了兩個(gè)牽引泵，一個(gè)控制駕駛員側(cè)(DS)輪，另一個(gè)用于偏離駕駛員側(cè)(ODS)。該構(gòu)造允許機(jī)器的相對(duì)側(cè)上的輪受到緊密控制以圍繞較緊的轉(zhuǎn)角操縱LHD車輛。位于鉸接艙口上的凸輪布置響應(yīng)以在鉸接角度方面變化，以導(dǎo)致當(dāng)機(jī)器鉸接時(shí)內(nèi)側(cè)輪的輪速比外側(cè)輪慢。該自動(dòng)受迫差速器(AFD)響應(yīng)于操作者的方向盤輸入，且因此不要求來自操作者的特殊技能。在該實(shí)施例中，泵和馬達(dá)在閉環(huán)系統(tǒng)中，這允許釋放油門踏板時(shí)的流體靜力制動(dòng)，且甚至可控制沿下坡向下的相對(duì)重的負(fù)載，而不要求盤式制動(dòng)器操作。在此情況中，減速轉(zhuǎn)矩與馬達(dá)排量成比例，且應(yīng)當(dāng)為下坡操作選擇最大排量。閉環(huán)通過來自環(huán)的沖洗油而得到冷卻，該沖洗油由略微較高壓力下的輸入油推出。從環(huán)沖洗的油穿過冷卻器，以將操作溫度維持在構(gòu)件和流體的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。分流器用于將泵流同等地分流至各個(gè)馬達(dá)對(duì)。當(dāng)兩個(gè)馬達(dá)處于最大排量時(shí)，分流器或差速器鎖自動(dòng)地接合。由于輪滑動(dòng)在因輪胎浮動(dòng)引起的卸載狀態(tài)下最明顯，故當(dāng)車輛卸載時(shí)，采用4WD最大排量，這又采用差速器鎖功能。為了提高LHD車輛的返回(卸載)速度，當(dāng)車輛卸載時(shí)，后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)解除接合，且所有泵流穿過前驅(qū)動(dòng)輪，從而使地面速度加倍。在此情況下，空轉(zhuǎn)馬達(dá)中的活塞通過外殼壓力從馬達(dá)凸輪軌道升高，且馬達(dá)將釋放輪。為了采用兩輪驅(qū)動(dòng)(2WD)功能，控制系統(tǒng)需要機(jī)器必須停止，且在2WD模式之前施加的停車制動(dòng)將在自由輪閥處切換。實(shí)施裝卸和轉(zhuǎn)向功能由與牽引泵共線地聯(lián)接的負(fù)載感測(cè)活塞泵供能。該泵將在25bar下‘備用’，直到來自功能的負(fù)載感測(cè)信號(hào)將泵帶至沖程。泵將與閥組裝卸排量或方向盤旋轉(zhuǎn)速度的移動(dòng)成比例地泵送油。
[0048]這里提到的“控制裝置”包括諸如微處理器、連接到步進(jìn)馬達(dá)的離散電路，和模擬電路的控制裝置。
[0049]如上文所述，在實(shí)施例中，操作艙為傾斜式艙。在其它實(shí)施例中，操作艙為(備選地或此外)能夠關(guān)于高度豎直地調(diào)整。關(guān)于后者，操作艙可包括豎直高度控制機(jī)構(gòu)，以用于控制操作艙的豎直高度。在任一或兩個(gè)情況中，操作艙可包括支承和促動(dòng)結(jié)構(gòu)，以用于傾斜并且/或者豎直地調(diào)整可操作艙。此種結(jié)構(gòu)例如可包括:浮動(dòng)操作艙框架(未永久地固定就位的浮動(dòng)器件)；收納操作艙框架的后底盤中的凹口 ；附連到凹口的引導(dǎo)件；框架與引導(dǎo)件之間的可動(dòng)/可變機(jī)械連接(例如，框架可包括在引導(dǎo)件中滑動(dòng)的部件)；和用于可控制地使浮動(dòng)操作艙框架定位且保持就位的促動(dòng)器(例如，液壓缸)。(因此，例如，上文提到的豎直高度控制機(jī)構(gòu)可包括與控制模塊組合的此種結(jié)構(gòu)，控制模塊例如用于控制促動(dòng)器的硬件和/或軟件。)
在另一個(gè)實(shí)施例中，車輛包括前輪軸和后輪軸、前輪軸與后輪軸之間的車輛中的鉸接件，和一個(gè)或更多個(gè)液壓馬達(dá)，其中，一個(gè)或更多個(gè)液壓馬達(dá)中的至少一個(gè)定位在鉸接件的前方。車輛還包括構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)一個(gè)或更多個(gè)液壓馬達(dá)的至少一個(gè)液壓泵，和構(gòu)造成向至少一個(gè)液壓泵供能的燃機(jī)(例如，定位在后輪軸的后方)。一個(gè)或更多個(gè)液壓馬達(dá)構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)以下中的至少一者:前輪軸和后輪軸；或附接到前輪軸和后輪軸的一個(gè)或更多個(gè)輪，以用于車輛的移動(dòng)。
[0050]在車輛的另一個(gè)實(shí)施例中，車輛還包括可操作地置于一個(gè)或更多個(gè)液壓馬達(dá)與前輪軸和后輪軸之間的傳送器。一個(gè)或更多個(gè)液壓馬達(dá)構(gòu)造成通過傳送器來驅(qū)動(dòng)前輪軸和后輪軸。
[0051]在車輛的另一個(gè)實(shí)施例中，車輛還包括前方底盤和后底盤。前輪軸可操作地聯(lián)接到前方底盤，且后輪軸可操作地聯(lián)接到后底盤。鉸接件位于前方底盤與后底盤之間。車輛還包括附接到后底盤且基本定位在車輛中央上的操作艙，和操作者接近路線，其包括一個(gè)或更多個(gè)扶手，和一個(gè)或更多個(gè)階梯或坡道中的至少一者，以用于操作者從后輪軸后方且遠(yuǎn)離鉸接件接近到操作艙。車輛還包括鏟斗，鏟斗附接到前方底盤且可操作成用于移動(dòng)鏟斗，以鏟起和釋放材料。此外，傳送器聯(lián)接到前方底盤，且構(gòu)造成經(jīng)由第一驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)前輪軸，且經(jīng)由鉸接的第二驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)后輪軸。
[0052]本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可對(duì)如特定實(shí)施例中所示的本發(fā)明作出許多變型和/或改型，而不脫離廣泛地描述的本發(fā)明的精神或范圍。因此，本實(shí)施例在所有方面都將認(rèn)作是示范性且非限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于受約束空間的裝運(yùn)卸(LHD)車輛，所述車輛包括: 前輪軸和后輪軸； 所述車輛中的鉸接件，其在所述前輪軸與后輪軸之間； 馬達(dá)，其定位在所述后輪軸的后方； 液壓泵，其可操作地聯(lián)接，以由所述馬達(dá)供能； 液壓馬達(dá)，其定位在所述鉸接件的前方，所述液壓馬達(dá)構(gòu)造成由所述液壓泵液壓地驅(qū)動(dòng)；和 傳送器，其構(gòu)造成由所述液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，所述傳送器構(gòu)造成經(jīng)由相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸來驅(qū)動(dòng)所述前輪軸和后輪軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LHD車輛，其特征在于，所述馬達(dá)為燃機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的LHD車輛，其特征在于，還包括操作艙，所述操作艙在所述LHD車輛的后底盤上大致定位在所述車輛的中央。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LHD車輛，其特征在于，所述操作艙定位在所述后輪軸的上方和/或前方，且在所述相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸中的后驅(qū)動(dòng)軸的上方。
5.根據(jù)權(quán)利要求3至4中的任一項(xiàng)所述的LHD車輛，其特征在于，所述操作艙設(shè)有去往所述后輪軸的后方的操作者通路。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中的任一項(xiàng)所述的LHD車輛，其特征在于，所述操作艙包括旋轉(zhuǎn)座位，所述旋轉(zhuǎn)座位能夠在至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)位置之間旋轉(zhuǎn)，所述至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)位置包括面向前方位置、面向橫向位置和面向后方位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LHD車輛，其特征在于，操作者控制器適于以一種方式控制所述車輛，所述方式維持由所述座位的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)位置限定的操作者視角。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中的任一項(xiàng)所述的LHD車輛，其特征在于，所述操作艙為傾斜式艙。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至8中的任一項(xiàng)所述的LHD車輛，其特征在于，所述操作艙包括豎直高度控制機(jī)構(gòu)，以用于控制所述操作艙的豎直高度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的LHD車輛，其特征在于，還包括一個(gè)或更多個(gè)液壓軟管，以通過所述液壓泵實(shí)現(xiàn)所述液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)，所述液壓軟管至少跨過所述LHD車輛的鉸接區(qū)為柔性的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的LHD車輛，其特征在于，所述一個(gè)或更多個(gè)液壓軟管在所述液壓馬達(dá)與所述車輛的鉸接區(qū)之間為非柔性的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一項(xiàng)所述的LHD車輛，其特征在于，在至少一個(gè)操作模式中，所述液壓馬達(dá)構(gòu)造成提供流體靜力車輛減速。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的LHD車輛，其特征在于，所述流體靜力車輛減速包括多階段過程，該多階段過程包括以下中的至少兩者:(i)初始發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)；(ii)附加流體靜力制動(dòng)的應(yīng)用；(iii)所述液壓馬達(dá)自動(dòng)應(yīng)用至最大排量；和(iv)濕式盤式制動(dòng)。
14.一種向用于受約束空間的裝運(yùn)卸(LHD)車輛供能的方法，所述方法包括: 利用定位在所述LHD車輛的后輪軸后方的燃機(jī)向液壓泵供能； 所述液壓泵液壓地驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)，所述液壓馬達(dá)定位在所述LHD車輛的鉸接件前方； 所述液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)傳送器；并且 所述傳送器經(jīng)由相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸來驅(qū)動(dòng)所述LHD車輛的前輪軸和后輪軸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，還包括所述LHD車輛的流體靜力車輛減速，所述流體靜力車輛減速包括以下中的至少兩者:(i)初始發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)；(ii)附加流體靜力制動(dòng)的應(yīng)用；(iii)所述液壓馬達(dá)自動(dòng)應(yīng)用至最大排量；和(iv)濕式盤式制動(dòng)。
16.一種車輛，包括: 前輪軸和后輪軸； 所述車輛中的鉸接件，其在所述前輪軸與后輪軸之間； 一個(gè)或更多個(gè)液壓馬達(dá)，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)液壓馬達(dá)中的至少一個(gè)定位在所述鉸接件的前方； 至少一個(gè)液壓泵，其構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)所述一個(gè)或更多個(gè)液壓馬達(dá)；和 燃機(jī)，其構(gòu)造成向所述至少一個(gè)液壓泵供能； 其中，所述一個(gè)或更多個(gè)液壓馬達(dá)構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)以下中的至少一者:所述前輪軸和所述后輪軸；或附接到所述前輪軸和后輪軸的一個(gè)或更多個(gè)輪，以用于所述車輛的移動(dòng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的車輛，其特征在于，還包括傳送器，所述傳送器可操作地置于所述一個(gè)或更多個(gè)液壓馬達(dá)與所述前輪軸和所述后輪軸之間，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)液壓馬達(dá)構(gòu)造成通過所述傳送器來驅(qū)動(dòng)所述前輪軸和所述后輪軸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的車輛，其特征在于: 所述車輛還包括: 前方底盤和后底盤，其中，所述前輪軸可操作地聯(lián)接到所述前方底盤，且所述后輪軸可操作地聯(lián)接到所述后底盤，且其中，所述鉸接件位于所述前方底盤與所述后底盤之間；操作艙，其附接到所述后底盤且基本定位在所述車輛的中央； 操作者接近路線，其包括一個(gè)或更多個(gè)扶手，和一個(gè)或更多個(gè)階梯或坡道中的至少一者，以用于操作者從所述后輪軸后方且遠(yuǎn)離所述鉸接件接近到所述操作艙；和 鏟斗，其附接到所述前方底盤且能夠操作以移動(dòng)所述鏟斗，以鏟起和釋放材料； 所述燃機(jī)定位在所述后輪軸的后方；并且 所述傳送器聯(lián)接到所述前方底盤，且構(gòu)造成經(jīng)由第一驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)所述前輪軸且經(jīng)由鉸接的第二驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)所述后輪軸。
19.一種裝運(yùn)卸(LHD)車輛，所述車輛包括: 前輪軸和后輪軸； 所述車輛中的鉸接件，其在所述前輪軸與后輪軸之間； 傳送器，其構(gòu)造成經(jīng)由相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸來驅(qū)動(dòng)所述前輪軸和后輪軸； 液壓馬達(dá)，其定位在所述鉸接件的前方且構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)所述傳送器； 液壓泵，其構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)所述液壓馬達(dá)；和 馬達(dá)，其定位在所述后輪軸的后方且構(gòu)造成向所述液壓泵供能。
【文檔編號(hào)】E02F9/22GK104395534SQ201380026964
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年5月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月24日
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