CN101424952A - 控制装置及其操作方法和包括控制装置的工程机械 - Google Patents

Abstract

一种用于工程机械的控制装置，包括：操纵杆；与所述操纵杆活动连接的第一控制杆；绕所述第一控制杆的轴线转动的第二控制杆，该第二控制杆通过一枢轴与所述操纵杆枢转连接，所述操纵杆绕所述枢轴的转动带动所述第一控制杆轴向运动，所述操纵杆绕所述第一控制杆的轴线转动带动所述第二控制杆绕所述第一控制杆的轴线转动。

Description

控制装置及其操作方法和包括控制装置的工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，更具体而言，本发明涉及一种用于工程机械的控制装置及其操作方法。本发明还涉及一种包括该控制装置的工程机械。

背景技术

在典型的用于工程机械车辆如装载机、越野叉车、翻斗自卸车等的变速箱的控制装置中，通常分别经由进退控制杆和变速控制杆来实现对工程机械的进退控制和变速控制。具体地说，在需要前进或者后退时，驾驶员可以通过操作进退操纵杆来操纵进退控制杆，以实现对工程机械的进退控制；以及在需要改变工程机械的高低速时，驾驶员可以通过操作变速操纵杆来操纵变速控制杆，以实现对工程机械的变速控制。

另外，在现有技术中也提出了通过单个操纵杆来同时操纵进退控制杆和变速控制杆的解决方案。

然而，在现有技术中，都是将变速箱的进退控制杆和变速控制杆分别设置在驾驶室的不同位置处。这种设置通常都会占用较多的驾驶室空间。

上述两种方式占用驾驶室空间大，驾驶员工作舒适性与安全性差，操作不方便，工作效率低。

虽然已经存在采用电控单杆系统来进行控制的工程机械，其包括电控单杆、电子控制器和电液换向阀系统，但这种电子系统结构复杂，成本极高，适用性有限。

因此，本领域特别需要一种能够将变速控制杆和进退控制杆集成在一起以便节省有限的驾驶室空间、成本低并且能减轻司机的疲劳的用于工程机械的控制装置。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种控制装置，其可以将工程机械的变速箱的变速控制杆和进退控制杆集成在一起，并具有单操纵杆的结构，同时保持结构简单、成本较低。

根据本发明的一个方面，提供一种用于工程机械的控制装置，包括：操纵杆；与所述操纵杆活动连接的第一控制杆；可绕所述第一控制杆的轴线转动的第二控制杆，其通过一枢轴与所述操纵杆枢转连接，所述操纵杆绕所述枢轴的转动带动所述第一控制杆轴向运动，所述操纵杆绕所述第一控制杆的轴线转动带动所述第二控制杆绕所述第一控制杆的轴线转动。

根据本发明的另一方面，提供一种工程机械，包括上述控制装置。

根据本发明的又一方面，提供一种操作上述控制装置的操作方法，其中：致动操纵杆，使操纵杆绕所述第一控制杆的轴线转动，带动第二控制杆绕所述第一控制杆的轴线转动；或者致动操纵杆，使操纵杆绕枢枢转动，带动与操纵杆可动连接的第一控制杆轴向运动。

本发明的控制装置与传统的机械式双杆控制装置相比，占有较少的驾驶室空间，使驾驶员更舒适和安全，并且操作更方便，提高了工作效率；与电子式控制杆相比，显著降低成本。

这种控制系统操作简单，成本低，并且能减轻司机的疲劳。例如，在采用这种单杆控制系统的装载机中，驾驶员在作业时，只需左手操作转向器，右手操作单杆控制手柄前后或上下移动，不必考虑需将右手放置在哪根杆进行控制，可集中精力铲装。

本发明的具体特征和优点将在以下本发明的示例性实施方式的说明中详细描述。

附图说明

图1示出了根据本发明的一种实施方式的控制装置以及与该控制装置相联的摇臂装置的透视图，所述摇臂装置中的一个连接到进退控制阀，另一个连接到变速控制阀；

图2示出了根据本发明的控制装置的控制管的上端部与套筒的连接部分的局部剖视图，其还示出了工作台上的安装套筒；

图3示出了根据本发明的控制管的下端部与摇臂装置的连接部分的局部剖视图；以及

图4示出了安装有护罩的本发明的控制装置的透视图。

具体实施方式

下面参照附图，将详细地描述本发明的优选实施方式。应当注意，在此所描述的实施方式只是示例性的，而并非对本发明的限制。在各个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

图1示出了根据本发明一种实施方式的控制装置1的透视图。根据本发明该实施方式的控制装置1可以包括操纵杆4。该操纵杆4可以具有细长结构，可以是圆柱形截面、方形截面或者其结合。在操纵杆4的一端，可以安装有手柄7，该手柄可以与操纵杆4形成一体或者两者通过合适的方式相连，例如焊接、螺纹连接、卡扣连接等。手柄7具有适于驾驶员的手握持的形状和尺寸。驾驶员可以通过致动操纵杆即操作手柄7来对控制装置1进行操作。

在操纵杆4的另一端部401，活动连接第一控制杆，在该实施例中为控制杆10，使得操纵杆4的端部401能够带动控制杆10轴向运动。优选地，操纵杆4与控制杆10枢转连接。更优选地，通过第一联动机构2使操纵杆4与控制杆10枢转连接。第一联动机构2的第一端可与控制杆10连接，第一联动机构2的第二端可设置U形槽201，该操纵杆4的端部401于U形槽201中与第一联动机构2枢转连接。可通过使用枢轴销202或类似连接件将操纵杆4与U形槽201连接，如图1所示。U形槽201底部可具有螺纹孔，控制杆10的上端部101可接合于该螺纹孔中。并且U形槽201可以绕控制杆10的轴线转动。这样，控制杆10在上端部101处通过第一联动机构2与操纵杆4相连。如上所述，控制杆10也可以和操纵杆4直接连接，而不需要第一联动机构2。本领域技术人员应当理解，附图中所示的和前面描述的操纵杆4和控制杆10之间的连接方式仅仅是示例性的，可以采用其他能够实现联动的连接方式。操纵杆4和第一联动机构2的形状和结构也是示例性的，取决于具体的设计要求，它们可以具有不同的形状和结构，只要能实现联动即可。

控制杆10可以是细长的，并且可以具有实心或者空心的管状结构。

如图1和2所示，根据本发明的控制装置还可以包括优选具有空心结构的第二控制杆13，该实施例中为控制管13。控制管13可绕控制杆10的轴线转动，并通过一枢轴6与操纵杆4枢转连接，使得操纵杆4能和控制管13一起绕控制杆10的轴线转动。优选地，操纵杆4可以通过操纵杆支架3和控制管13连接。操纵杆支架3第一端与控制管13固定连接，第二端通过枢轴6与操纵杆4连接。更优选地，在控制管13外部固定地套接有套筒301，操纵杆支架3固定地连接到套筒301上，使得操纵杆4能通过操纵杆支架3，与套筒301和控制管13一起绕控制杆10的轴线转动。如上所述，第二控制杆也可以不是空心结构，只要能和操纵杆4一起绕控制杆10的轴线转动即可。优选具有空心结构的控制管13的内径大于控制杆10的外径。控制杆10套装在控制管13内。这样，如图1所示，控制杆10可以穿过控制管13并从控制管13的两个端部即上端部131和下端部132伸出。

优选地，控制杆10的从控制管13的端部131伸出的部分即控制杆10的上端部101与第一联动机构2连接，使得操纵杆4带动第一联动机构2运动时，与第一联动机构2相连的控制杆10也能一起运动。控制杆10的上端部101也可以直接和操纵杆4连接。

控制杆10的下端部102可以与工程机械的进退摇臂机构或者变速摇臂机构相连。在一种优选实施方式中，如图3所示，当控制杆10套装在控制管13内时，控制杆10的从控制管13的下端部132伸出的部分即控制杆10的下端部102可以与进退摇臂机构或者变速摇臂机构相连，这将在后面做详细描述。

控制管13向下延伸，在控制管13的下端部132处，可以连接进退摇臂机构或者变速摇臂机构。

如上所述，在一种优选实施方式中，在控制管13的上端部131，套接有固定地连接到操纵杆支架3上的套筒301，上端部131的外径可以小于套筒301的内径。这样，如图1和2所示，控制管13的上端部131可以设置在控制杆10和套筒301之间的环状空间内。在控制管13的上端部131处，控制杆10的外径通常设置为比控制杆10的其他部位的外径小。这样，如图2所示，可以在控制管13的上端部131处，利用诸如固定销14等的连接件，将控制管13和套筒301连接在一起。固定销14可穿过套筒301和控制管13的壁，而不与控制杆10接触，从而不会干涉控制杆10的轴线运动。也可以通过其它方式将套筒301和控制管13相连，使得它们可以一起绕控制杆10的轴线转动。在一种优选实施方式中，控制管13向下延伸，其长度小于控制杆10的长度，大于套筒301的长度。在控制管13的下端部132处，可以连接进退摇臂机构或者变速摇臂机构。这将在后面做详细描述。

操纵杆支架3的上端部可以是如图1所示的U形槽结构，下端部与套筒301固定地连接，它们可以通过铸造等工艺形成一体，或者通过焊接等连接工艺固定在一起。与前述操纵杆4的一端设在第一联动机构2的U形槽201的U形空间内类似，操纵杆4的中部通过枢轴6设在操纵杆支架3的上端部的U形空间中。如图1所示，操纵杆4的中部设有孔，枢轴6穿过该孔和操纵杆支架3的上端部的孔，从而将操纵杆支架与操纵杆4连接在一起。

这样，也可以通过操纵杆支架3和枢轴6将操纵杆4和控制管13相连。当操纵杆4围绕控制杆10的轴线转动时，可以通过操纵杆支架3而使控制管13围绕控制杆10的轴线转动。本领域技术人员应当理解，本发明的操纵杆支架还可以为任何其他结构，只要可以将操纵杆4绕控制杆10的轴线的转动传递给控制管13以便控制管13绕控制杆10的轴线转动即可。本领域技术人员应当理解，也可将操纵杆支架3直接连接到控制管13上来传递上述转动运动，这样可以省略套筒301和固定销14等结构。还可以将控制管13与操纵杆4直接相连。套筒301也可以与控制管13形成一体。

可以通过将操纵杆支架3的套筒301的下端面可拆卸地固定在工程机械的安装套筒16上，使得操纵杆支架3与控制管13的轴向位置固定。也可以采用其它合适的方式。这样操纵杆4可绕枢轴6转动，并通过第一联动机构2带动控制杆10作轴向运动。在操纵杆4中部的孔和枢轴6之间，可以使用轴承，以减小它们之间的摩擦。

如图4所示，可以在本发明的控制装置的上部可以设置护罩8，以防止灰尘等进入。该护罩上可具有可使操纵杆4伸出和前后和转动的开口。还可以在护罩8上设置前进、后退、高速、低速等指示标识，以方便驾驶员操作。

正如上面所提到的，控制杆10的下端部102和控制管13的下端部132可以分别连接变速摇臂装置或进退摇臂装置。

在一种优选实施方式中，如图3所示，在控制管13的下端部132处，进退换向摇臂18的一部分通过类似于固定销14的连接销19固定在控制管13上。同时，变速摇臂21固定在控制杆10的下端部102处。在这种情况下，控制杆10用于变速控制，而控制管13用于进退控制。可以经由变速摇臂21将控制杆10的轴向运动传递到变速箱的变速控制阀，以便进行变速控制。同时，可以经由进退换向摇臂18将控制管13的转动运动传递到变速箱的进退控制阀，以便进行进退控制。进退换向摇臂和变速摇臂的结构以及其与变速箱的进退控制阀和变速控制阀的连接方式可以采用本领域常用的结构，它们并非本发明的重点，在此不再赘述。

本领域技术人员应当理解，根据实际设计需要，也可以将进退换向摇臂连接在控制杆10上，而将变速摇臂连接在控制管13上。这样，控制杆10可以用于进退控制，而控制管13可以用于变速控制。

如上所述，如图2所示，根据本发明的工程机械可以包括一个具有空心结构的安装套筒16，其固定在工程机械上方便驾驶员操作的适当位置处，例如工程机械的操作台上。安装套筒16的内径可以大于控制管13的外径。如图2所示，套筒301与控制管13上端部固定套接，控制管13可以穿过安装套筒16内的空心结构，套筒301通过其下端面302可与安装套筒16的上端面160接合，进一步，可在安装套筒16上端内部设置环状安装台面，可在安装台面中设置尼龙垫圈20，并可通过尼龙垫圈20的上端面21与套筒301的下端面302接合，减少转动摩擦。安装套筒16下部162的外径可小于套筒上部163的外径，以形成安装台面161，在操作台100上可设置直径大于套筒16下部162外径、小于安装套筒16上部163外径的安装孔105，安装套筒16可通过外径上的安装台面161坐落于操作台100的安装孔105中，安装套筒16可以被固定在操作台上并在操作控制装置时处于静止状态，而控制管13可以在安装套筒16的空心结构内转动。这样，根据本发明的控制装置可以通过安装套筒16而安装在工程机械的适当位置，以供驾驶员操作。也可以将控制管直接安装在工程机械的适当位置处，例如操作台上，以轴向固定控制管。

工业实用性

下面对本发明的一种优选实施方式的控制装置的操作方式作以简单描述。为了描述方便，控制杆10用于变速控制，而控制管13用于进退控制。

当驾驶员在驾驶过程中需要改变工程机械的速度时，可以致动操纵杆，优选向上或者向下拉动操纵杆的一端即手柄7，使得操纵杆4可以围绕枢轴6即以枢轴6为支点转动。通过上述第一联动机构2，可以将操纵杆4的上述转动运动转换成控制杆10的轴向运动。接下来，可以经由设置在控制杆10下部的变速摇臂，将控制杆10的轴向运动传递到变速箱的变速控制阀，从而实现变速控制。

另一方面，当驾驶员在驾驶过程中需要前进或者后退时，可以致动操纵杆，向前或者向后拉动操纵杆的一端，即水平转动手柄7，使得操纵杆4可以围绕控制杆10的轴线转动。通过上述操纵杆支架3可以将操纵杆4的上述转动转换成控制管13围绕控制杆10的轴线的转动运动。接下来，可以经由设置在控制管13下部的换向摇臂，将控制管13的转动运动传递到变速箱的进退控制阀，从而实现进退控制。

利用本发明，可以将变速箱的变速控制杆和进退控制杆集成在一起并形成单杆结构，从而实现结构紧凑并且简单、成本低廉的变速箱控制装置。

虽然到此为止参照本发明的优选实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明并不局限于这些实施方式。在不偏离所附权利要求书限定的本发明精神和范围的情况下，可以做出各种变型和替换。

附图标记说明

1-控制装置

2-第一联动机构

3-操纵杆支架

4-操纵杆

6-枢轴

7-手柄

8-护罩

9-轴承

10-控制杆

13-控制管

14-固定销

16-安装套筒

18-换向摇臂

19-连接销

20-尼龙垫圈

21-变速摇臂

131-控制管上端部

132-控制管下端部

301-套筒

201-U形槽

202-枢轴销

101-控制杆的上端部

102-控制杆的下端部

401-操纵杆的端部

302-套筒的下端面

21-尼龙垫圈的上端面

160-安装套筒的上端面

161-安装台面

162-安装套筒的下部

163-安装套筒的上部

100-操作台

105-安装孔

Claims (15)

1.一种用于工程机械的控制装置(1)，包括：

操纵杆(4)；

与所述操纵杆(4)活动连接的第一控制杆(10)；

绕所述第一控制杆的轴线转动的第二控制杆(13)，该第二控制杆通过一枢轴(6)与所述操纵杆枢转连接，

所述操纵杆(4)绕所述枢轴(6)的转动带动所述第一控制杆轴向运动，

所述操纵杆(4)绕所述第一控制杆的轴线转动带动所述第二控制杆绕所述第一控制杆的轴线转动。

2.根据权利要求1所述的用于工程机械的控制装置，其中，所述操纵杆(4)与所述第一控制杆(10)枢转连接。

3.根据权利要求2所述的用于工程机械的控制装置，还包括第一联动机构(2)，所述第一联动机构(2)的第一端与所述第一控制杆(10)连接，所述第一联动机构(2)的第二端设置U形槽，所述操纵杆(4)于所述U形槽之中与所述第一控制杆枢转连接。

4.根据权利要求1所述的用于工程机械的控制装置，还包括一操纵杆支架(3)，该操纵杆支架第一端与所述第二控制杆固定连接，第二端通过所述枢轴(6)与所述操纵杆(4)连接。

5.根据权利要求4所述的用于工程机械的控制装置，其中，所述操纵杆支架(3)的第二端设有U形槽，所述操纵杆(4)穿过该U形槽与所述操纵杆支架枢转连接。

6.根据权利要求4所述的用于工程机械的控制装置，包括：

套筒(301)，其固定地套接在所述第二控制杆外部，所述操纵杆支架与所述套筒固定连接。

7.根据权利要求1所述的用于工程机械的控制装置，其中，所述第二控制杆(13)为中空管状，所述第一控制杆(10)套装在所述第二控制杆内。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于工程机械的控制装置，其中，所述第一控制杆(10)用于变速控制，所述第二控制杆(13)用于进退控制。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的用于工程机械的控制装置，其中，所述第二控制杆(13)用于变速控制，所述第一控制杆(10)用于进退控制。

10.一种工程机械，包括操作台和权利要求1-9中任一项所述的控制装置。

11.根据权利要求10所述的工程机械，还包括护罩(8)，所述护罩包围所述控制装置的上部，并设置有可使所述操纵杆伸出和转动的开口。

12.根据权利要求10或11所述的工程机械，还包括安装套筒(16)，所述安装套筒固定在工程机械的操作台上，所述操纵杆支架(3)安装在所述安装套筒(16)上，并且所述第一控制杆延伸穿过所述安装套筒。

13.一种权利要求1-9中任一项所述的控制装置的操作方法，其中：

致动操纵杆(4)，使操纵杆绕所述第一控制杆(10)的轴线转动，带动第二控制杆(13)绕所述第一控制杆(10)的轴线转动；或

致动操纵杆(4)，使操纵杆绕枢轴(6)转动，带动与操纵杆活动连接的第一控制杆(10)轴向运动。

14.根据权利要求13所述的操作方法，其中，

在控制工程机械前进或后退时，水平致动操纵杆(4)；在控制工程机械变速时，上下致动操纵杆(4)。

15.根据权利要求13所述的操作方法，其中，

在控制工程机械前进或后退时，上下致动操纵杆(4)；在控制工程机械变速时，水平致动操纵杆(4)。

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