CN105569107A

CN105569107A - 工作机

Info

Publication number: CN105569107A
Application number: CN201510719839.5A
Authority: CN
Inventors: N·罗伯茨
Original assignee: JC Bamford Excavators Ltd
Current assignee: JC Bamford Excavators Ltd
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2035-10-29
Also published as: KR20160052392A; EP3023550B8; GB2531766A; GB201419275D0; CN105569107B; EP3023550A1; US20160121722A1; KR102536756B1; EP3023550B1; JP2016105016A; US9994105B2

Abstract

一种工作机，具有：本体，支撑在一地面接合结构上；以及工作臂，安装到该本体以便能够执行作业操作。该工作机具有用以推进该工作机的驱动装置，该驱动装置包括原动机和流体静压传动装置，该传动装置包括由该原动机驱动的至少一个液压泵和由液压流体驱动的至少一个马达。该工作机还包括：手油门，用以选择性地设定原动机的功率输出；脚油门，用以在第一操作模式下动态地调节原动机的功率输出，其中该传动装置被配置成用以在满足预定规则时以第二操作模式进行操作，且在该第二模式下该脚油门直接控制该地面接合结构的运动速度。

Description

工作机

技术领域

本发明涉及一种工作机。更特别地(但非排他性地)来说，本发明涉及一种用于工作机的油门(throttle，节流阀)和行走速度控制。

背景技术

多种类型的工作机是已知的。这类机械(工作机)通常用于泥土转移作业(例如挖沟、平坡和装载)及物料搬运(例如在沟中填放集料、提升材料并将其放置在升高的平台上)。

这类工作机通常是由一套子组件制造而成，这些子组件是为一种类型的工作机专门设计的，尽管其中某些特定部件(如发动机、变速箱及液压泵和底盘)可以在不同类型的工作机之间共用。

已知的工作机包括例如以下类型：

回转挖掘机(slewexcavator)包括能以非限制方式相对于底盘旋转的上部结构。该上部结构包括：工作臂装置，用于操纵附加装置(如铲斗)，以执行上文所列的类型的作业操作；原动机，如柴油内燃机；液压泵；以及驾驶室。该原动机驱动液压泵，以便提供加压流体来操作工作臂装置，并且还为设置在底盘中的一个或多个液压马达供能，这些液压马达用于选择性地驱动两个环形履带或四个轮(或双式轮构造中的八个轮)来推进该挖掘机。

回转环(slewring，回转支承部)可旋转地连接上部结构和底盘，并且无论上部结构与底盘的相对位置如何，中央旋转联接装置都使液压流体能够从上部结构中的泵传送到液压马达，并能返回到上部结构。如果回转挖掘机使用履带来推进，则通过差速地驱动底盘的两个相对侧上的履带来实现转向。如果回转挖掘机使用轮来推进，则针对两个或四个轮使用转向装置，且为此需要在底盘中设置单独的液压控制。

可用的回转挖掘机的尺寸型号的范围很宽。微型、小型和中型挖掘机的工作重量范围从约750kg直至约12,000kg，且显著的是通常具有工作臂装置，该工作臂装置能够通过对上部结构使用“主梁(kingpost)”接口而围绕相对于上部结构基本上竖直的轴线枢转。一般而言，小型和中型挖掘机具有约1,200kg以上的重量。工作重量超过约12,000kg的大型挖掘机被称作“框架”挖掘机，且通常具有绕一竖直轴线固定的工作臂装置，从而仅能与上部结构一起回转。事实上，较小的挖掘机被预期在更狭窄的空间中操作，且因此对于微型、小型和中型挖掘机而言，绕两个相互偏移的轴线回转以便例如靠近例如墙之类的障碍物挖沟的能力更理想。

工作臂装置总体上包括可枢转地连接到挖斗(dipper)的动臂(boom，转臂)。可用的若干种类的动臂包括：三关节动臂，其具有两个可枢转地连接的部段；以及单动臂(monoboom)，其通常由大体弯曲的结构形成。一挖斗可枢转地连接到动臂，并且在挖斗上设有用于附加装置(例如铲斗)的安装架。设置多个液压缸用以使动臂、挖斗和安装架相对于彼此移动以便执行期望的作业操作。

履带式挖掘机由于最大速度较低，且其金属履带会对铺砌的道路造成损害，因此不能够依靠其自身的推动行走很大的距离。然而，这类挖掘机的履带提升了挖掘机的稳定性。轮式挖掘机能以高速(通常高至40kph)在路上行走，且不会显著地损害铺砌的路面。然而，在路上行走时，工作臂组件会不可避免地延伸在上部结构前方，这会降低行驶质量并影响前方视野。当执行作业操作时，与履带相比，充气轮胎所提供的平台稳定性较低，因此可架设另外的稳定器腿来提高稳定性。

由于原动机、液压泵、液压箱等部件被设置在上部结构中，所有类型的回转挖掘机的重心都相对较高。尽管这些部件能被布置为起到抵消和平衡在作业操作期间产生的力的作用，但包装方面的限制可能会使这种布置的优点不再被优先考虑，并且(这种布置)还会对例如整个机器后部的视线造成限制。

挖掘机通常用于挖掘之类的作业。然而，如果期望执行如装载之类的作业，则必须使用其它类型的工作机。能够进行装载作业的工作机是已知的且具有多种型式。在一个型式中，其通常被称作“伸缩臂叉装机”，或“伸缩臂叉车”，上部结构和底盘被相对于彼此固定，且具有两个或多个部分伸缩式动臂形式的中央工作臂在机器的前后方向延伸。该动臂绕水平轴线朝向工作机的后端枢转，一附加装置可释放地安装到动臂的前端，并可绕不同的第二水平轴线枢转。通用的附加装置包括货叉和铲。伸缩臂叉车可用于一般装载作业(例如将集料从一储料堆转移到施工场地的所需位置)和提升(lifting，起重)作业，例如将建筑材料提升到升高的平台上。

伸缩臂叉车通常具有设于两根轴上的四个轮用于推进，且一个或两个轴是可转向的和被驱动的。原动机(通常为柴油内燃机)可安设在位于前轮和后轮之间且偏置于工作机的一侧的舱内，并且通过流体静压式或机械式传动装置连接到这些轮。驾驶室通常设置在动臂的相对于原动机的另一侧上，且在这些轮之间处于相对低的位置。取决于其所针对的应用，该工作机可设有可展开的稳定器腿。

另一类伸缩臂叉车将驾驶室和动臂安装在可旋转的上部结构上，以便将提升与回转的操作相结合，其代价是增大了重量和高度。由于这类工作机主要用于提升(而非装载)作业，因此其轴距比传统的伸缩臂叉车要长，以容许安装较长的动臂，影响了操纵性。此外，由于与挖掘操作相比，朝向靠近工作机的地面的视线对于提升操作而言不那么重要，因此这种视线相当差。

如上文所述的用于不同作业应用的多种不同的工作机的研发成本是很可观的。此外，将一种类型的工作机生产线转换为另一种类型的工作机生产线的花费和耽搁时间也是很可观的。

更为理想的是，在给定的燃油用量下所承担的作业操作量方面，使工作机在操作中有更高的效率。该效率可能与原动机、传动装置、动力传动系及液压系统的燃油效率相关，并且受一些次要因素的影响，如视野较差，这意味着操作者需要频繁而不必要地将工作机重新定位以便观察作业操作，或导致一项操作完成的更慢，从而使效率打折。

申请人已经认识到，能够提高具有流体静压驱动的工作机的效率的一个方面在于控制发动机油门。

传统上，当进行挖掘操作且车辆本身不动时使用手油门(手动节流阀)。工作机的发动机被设定在相对高的转速(例如2000rpm)，使得充足的高压力液压流体从液压泵被供给到液压缸，用以快速且以充足的功率执行作业操作。然而，如果在作业操作过程中工作机要被重新定位，则手油门应被减小至零，并使用脚油门来更精细地控制发动机转速，使得将流体供给到流体静压驱动装置的液压泵的操作不致过快和过猛(若驱动装置在高的发动机转速下被接合，这可能是不安全的)。在重新定位之后，需将发动机转速重设为作业操作所需的发动机转速。这就使得此类作业操作被延迟，因此是低效和不理想的。

发明内容

本发明的第一方案提供了一种工作机，其包括：地面接合结构；本体，支撑在该地面接合结构上，工作臂，安装到该本体，以便能够执行作业操作；驱动装置，用以移动该地面接合结构来推进该工作机，该驱动装置包括原动机和流体静压传动装置；该传动装置包括：由该原动机驱动的至少一个液压泵；以及由液压流体驱动的至少一个马达，所述液压流体由所述至少一个液压泵供给；手油门，用以选择性地设定该原动机的功率输出；脚油门，用以在第一操作模式下动态地调节该原动机的功率输出；其中该传动装置被配置成在满足预定规则时以第二操作模式进行操作，且在该第二操作模式下，该脚油门直接控制该地面接合结构的运动速度。

有利的是，这使得工作机能够以迅速、安全和有效的方式在多个作业操作之间被重新定位，而不需要首先松开手油门。

在一个实施例中，上述预定规则是来自该手油门的非零输入。

有利的是，这样就提供了一种在第一和第二操作模式之间方便地进行切换的方法。

在一个实施例中，上述预定规则是来自该手油门的高于预定水平的输入。

在另一个实施例中，预定规则是来自场地/公路选择器的输入。有利的是，这样可增进操作者对该系统的理解。

该手油门可被可选择地配置成在所述第二操作模式下设定该地面接合结构的最大运动速度。这使得当工作机在进行一个需要精细控制的操作时，地面速度能够被限制。

在一个实施例中，该工作机被配置成能够通过改变处于方向控制阀与连接到该地面接合结构的液压马达之间的液压流体流动，来独立于原动机转速地控制运动速度。

有利的是，这种配置使得(工作机运动)速度与原动机转速能够被分别控制。

在一个实施例中，该工作机被配置成响应于施加在该驱动装置上的负载而改变液压流体流动，以便保持脚油门需求量与地面接合结构的速度之间基本固定的预定关系。

有利的是，这提供了脚油门需求量与速度之间可预见的响应。

在一个实施例中，该工作机还包括轮速传感器和/或地面速度传感器，以便可以保持所述基本固定的预定关系。

在一个实施例中，所述固定的关系是基本线性的关系。

在一个实施例中，该工作机包括电子控制单元(ECU)，用以在上述第二模式中从该脚油门接收信号，并发送电子控制信号来控制液压流体向上述至少一个马达的流动。

电子控制有利地使本发明能以简单方式实施。

在一个实施例中，该ECU控制比例阀以控制液压流体的流动。

在一个实施例中，该地面接合结构包括至少四个轮。

在一个实施例中，该工作机包括两个液压马达，第一马达驱动前轴，而第二马达驱动后轴。

在一个实施例中，该第一马达是低速马达，而该第二马达是相对高速的马达。

有利地，应领会的是，这提出了一种提供具有两个范围(可选择两轮/四轮驱动(2WD/4WD))的工作机的简单且低成本的方式，而不需要复杂的变速箱(gearbox，齿轮箱)。此外，由于不再需要两个从马达到由马达驱动的各个轴之间设置的驱动轴，该装置可减少重量，并且还可以通过释放之前被驱动轴占据的空间以留作它用而避免增加包装(packaging，封装)。

在一个实施例中，第二轴是沿正常的行进方向(anormaldirectionoftravel)的后轴。

在一个实施例中，第一液压马达和第二液压马达中的至少一者设置在接近其各自的轴的位置。

有利的是，这样就不再需要长的驱动轴。

在一个实施例中，至少一个液压马达直接连接到其各自的轴。

有利的是，这样就不再需要驱动轴。

在一个实施例中，两个马达均直接连接到其各自的轴。

在一个实施例中，上述低速马达包括减速齿轮。

在一个实施例中，该工作机包括由该原动机驱动的第二低压泵，用以提供用于更多的工作机功能的液压流体。

有利的是，这样就实现了更为有效地供给用于特定目的所需的多种压力的液压流体。

在一个实施例中，对第一泵和第二泵的驱动是串联(连续)进行的。

在一个实施例中，对第一泵和第二泵的驱动是并联进行的，例如通过锥形齿轮变速箱(bevelgearbox，锥齿轮减速器)进行。

在一个实施例中，该本体包括底盘和能在该底盘上可旋转的上部结构。

在一个实施例中，上述原动机、第一液压泵、第一液压马达和第二液压马达均安装在该底盘中。

有利的是，这样就改善了操作者视野。

在一个实施例中，该原动机大部分位于与上述轮的上界限(upperextent)一致的水平线之下。

在一个实施例中，该原动机位于前轴与后轴之间。

有利的是，这样就改善了工作机的包装。

在一个实施例中，该原动机沿该工作机的前后方向的横向被安装。

在一个实施例中，该原动机沿基本垂直于该工作机的前后方向被安装。

在一个实施例中，该原动机是包括多个活塞的往复式发动机，且该发动机被安装成使这些活塞具有竖直(直立)的取向。

在一个实施例中，靠近该原动机安装有热交换器和冷却风扇，且该热交换器和该冷却风扇被设置为使该风扇的旋转轴线基本平行于该工作机的前后方向。

有利的是，这样就改善了工作机的包装和冷却功能。

在一个实施例中，该工作机包括燃料箱，该燃料箱位于沿该工作机的前后方向延伸的轴线的一侧，而该原动机位于沿该工作机的前后方向延伸的轴线的另一侧。

在一个实施例中，该工作机包括液压流体箱，该液压流体箱位于沿该工作机的前后方向延伸的轴线的一侧，而该发动机位于沿该工作机的前后方向延伸的该轴线的另一侧。

在一个实施例中，该上部结构与底盘之间的旋转连接部包括旋转联接装置，该旋转联接装置被配置成使电信号和/或液压流体能够被传送到该上部结构，而不受该上部结构相对于该底盘的位置的影响。

在一个实施例中，前轴和后轴被配置成用于至少两轮转向。

在一个实施例中，前轴和后轴被配置成用于四轮转向。

本发明的另一方案提供了一种操作根据上述第一方案的工作机的方法，其包括如下步骤：使所述传动装置进入所述第二操作模式，并操作所述脚油门来重新定位该工作机。

附图说明

以下将仅以例举方式参照附图来描述本发明的多个实施例，在附图中：

图1是根据本发明一实施例的工作机的侧视图；

图2是图1的工作机的平面图；

图3是图1的工作机的前视图；

图4是图1的工作机的底盘部分的平面图；

图5是图1的工作机的液压及电子控制系统的示意图；

图6是示出根据本发明一个实施例的工作机的操作的流程图；以及

图7是根据本发明另一实施例的控制系统的简化的示意图。

具体实施方式

一般型式

参照图1至图3，其以一定程度的简化方式阐示了根据本发明一实施例的工作机10。在本实施例中，该工作机可被认为是中型(midi)挖掘机(操作重量介于约6至12公吨之间)。在其它实施例中，该工作机可以是小型挖掘机(操作重量介于1.2至6公吨之间)。该机械(工作机)包括底盘12以及由呈回转环16形式的回转机构联接的上部结构14。在该实施例中，回转环16允许该上部结构相对于底盘12无限制地旋转。驾驶室30安装到该上部结构，操作者能通过该驾驶室来操作工作机。工作臂装置40可旋转地安装到该上部结构，并用以执行挖掘作业。

底盘

该底盘由一对相隔开的底架纵梁(chassisrail，底架轨道)18a和18b形成，这对底架纵梁前后延伸且通常(但并非总是)相互平行，或者基本上平行。这些纵梁提供了底盘12的大部分强度。该底盘连接到一地面接合结构，在该实施例中，该地面接合结构包括：第一驱动轴20a和第二驱动轴20b，安装到底架纵梁；以及多个轮，可旋转地附接到各个轴端。在该实施例中，第二驱动轴20b相对于底架纵梁被固定，而第一驱动轴20a能够受限地铰接(articulation，接合)，从而即便在地面不平的情况下，这些轮也能够保持与地面接触。连接到两个轴的这些轮能通过转向毂17a、17b、17c、17d而转向。该实施例中，轴距为2.65m，其通常的范围为2.0m至3.5m。

为了(方便描述)本申请的目的，前后方向A被定义为与底架纵梁18a、18b的方向基本平行的方向。大体竖直方向U被定义为当工作机处于水平地面上时基本竖直的方向。大体横向方向L被定义为当工作机处于水平地面上时基本上水平且基本上垂直于前后方向A的方向。

在该实施例中，推土铲装置22可枢转地固定到底架纵梁18a和18b的一端，该推土铲装置可通过液压缸21利用已知的装置来升降，并且还当进行挖掘时通过将邻近的轮抬离地面而起到该工作机的稳定器的作用，但在其它优选实施例中并不提供这种功能。

稳定器腿装置24可枢转地安装到底架纵梁18a和18b的相反一端，该稳定器腿装置也可通过液压缸23利用已知的装置来升降，但在其它实施例中可能省去(此功能)。

驱动

现在参照图4，与已知的挖掘机相反的是，包括原动机和传动装置的驱动装置被容置在底盘12中。在本实施例中，原动机是柴油内燃发动机64。发动机64安装到穿过底盘中心沿前后方向延伸的轴线B的一侧。发动机64被安装为横于轴线B，即该发动机的曲轴的旋转轴线R横向于沿前后方向的轴线B。发动机64还被定向成使得发动机的活塞沿基本竖直的方向U延伸。

热交换器66和冷却风扇被容置在底盘中并邻近发动机64。冷却风扇68被定位成使得风扇的旋转轴线Q沿前后方向A延伸，尽管在其它实施例中该风扇可以不同方式定位。

向发动机64提供燃油供给的燃料箱70布置在轴线B的相对于发动机的相反一侧上。液压箱72与燃料箱70邻近地布置在轴线B的相对于发动机的相反一侧上。

发动机64、热交换器66、冷却风扇68、燃料箱70和液压箱72均容置在轴20a与轴20b之间的区域内。如图1中所示，该发动机布置在与上部结构的下界限一致的水平线之下。发动机64的大部分、且在该实施例中为整个发动机64确实位于与轮19a、19b、19c、19d的上界限一致的水平线Q之下。在本实施例中，热交换器66的大部分、冷却风扇68、燃料箱70和液压箱72均处于与轮19a、19b、19c、19d的上界限一致的水平线Q之下。

参照图4和图5，在本实施例中该传动装置是静液压式传动装置。该传动装置包括一高压斜盘式(swashplatetype，制流板型)液压传动装置75b以及相关联的充注泵(chargepump，供给泵)75a。传动泵(transmissionpump，输送泵)进而能够选择性地驱动两个液压马达76、77。传动泵75b具有通常为约350-450巴(35-45MPa)的工作压力。

发动机64被配置成用以驱动充注泵75a和传动泵75b。泵75a、75b被配置成用以根据需要从液压流体箱72抽取液压流体并将其经由专用的馈给及回流软管供给到液压马达76、77(即上述流动是基本封闭的环，但液压流体根据需要被从箱72抽取或返回)。在本实施例中，液压马达76被布置为朝向推土铲装置22。发动机64、液压泵74和液压马达77被布置为朝向稳定器装置24。

第一液压马达76是高速斜盘式马达，其具有大的排量范围，例如0至255cm³/转，并沿正常的行进方向驱动前轴20a。马达的输出朝向前方并经由较短的驱动轴78和差速器(图未示)驱动第一轴20a。第二液压马达77是相对低速的斜盘式马达，其具有较小的排量范围，例如0至125cm³/转。低速马达77连接到第二驱动轴80以经由第二差速器(图未示)驱动第二轮(后)轴20b。

在其它一些实施例中，单个液压马达可以提供对前轴和后轴两者的驱动，这通常借助两轮驱动/四轮驱动选择器来进行，该选择器操作一离合器来断开/接合到一个轴的驱动。

充注泵75a和传动泵75b被邻近发动机64布置，且被定向成使得从发动机到泵的输入与从发动机到泵的输出轴向对齐。

现已发现，如上文所述的将驱动装置布置在底盘中，使得容置在上部结构中的部件数量减少，进而使得对于坐在工作机左手侧的操作者座椅中的身高185cm(百分之九十五的男性)的操作者而言，整个工作机的右手侧后角部的视线(图3中的角α)低于水平线的角度超过30°(在该实施例中为33°)，而该尺寸的传统的中型挖掘机的该角度约为22°。这使得工作机周围被该上部结构的部分阻挡的地面大幅减小，从而改善了操纵工作机的视野。

将驱动装置布置在底盘中的另一个优点是，与驱动装置通常布置在上部结构中的传统的挖掘机相比，改善了发动机与驾驶室之间的噪声、振动和不平顺性(NVH)的隔离，从而改善了操作者的舒适性和安全性。此外，可在地面上进行对发动机，燃料箱，流体箱等部件的维修和加燃油操作。

上部结构

上部结构14包括安装在回转环16上的结构平台26。如从图中可见，回转环16在前后方向A和横向L上基本上处于底盘12的中心，以便将上部结构14安装在底盘的中央。回转环16使上部结构14能绕大体竖直的轴线Z相对于底盘旋转。

旋转联接装置85布置在回转环的中心，并被配置成在允许上部结构相对于底盘进行完全的360°旋转的同时，能够提供从底盘到上部结构的多个液压流体管线、回流液压流体管线以及控制器局域网(CAN)电信号线。这种旋转联接装置的配置在本领域中是已知的。

平台26安装有驾驶室30。该驾驶室容置操作者的座椅，及工作机控制装置(下文将描述)。

上部结构14利用第一液压马达32和制动器而相对于底盘12旋转。

该平台还安装有用于工作臂装置40的主梁28。主梁28装置在本领域中是已知的，并使工作臂能绕大体竖直的轴线X和大体横向的轴线W旋转。

该上部结构还包括用于工作臂装置的配重34，该配重位于上部结构相对于主梁28的相反一侧。

液压供给

在该实施例中，发动机64还另外驱动一低压的主液压泵74，该液压泵与充注泵75a和传动泵75b串联设置。在该实施例中，该主液压泵具有约250-300巴(25-30MPa)的工作压力，且同样是可变排量的类型。

主泵74将液压流体经由上部结构14中的关联的阀(其分别以与下述的液压缸的附图标记相同的数字加后缀“a”来标示)供给到用以操作工作臂装置液压缸50、52、54、60、62，经由导向馈给阀(pilotfeedvalve)83供给到回转制动器(slewbrake)，以及供给到辅助液压流体源以供特定的附加装置使用，如供抓取装置等(图未示)使用。主泵74还经由底盘中的稳定器/推土器阀79向推土铲和稳定器装置的液压缸21，23进行供给。然而，在一些备选实施例中，可使用单个泵来将液压流体供给到马达和液压缸。该主泵还用来提供用于空调93的液压流体，如图5所示。

在该实施例中，发动机还驱动用于转向系统的单独的泵74’、用以驱动冷却风扇69b的风扇泵69a以及用于驻车制动器31b的驻车制动阀31a。这些泵在该实施例中为齿轮泵，其能在约200巴(20MPa)的低压下工作且无需ECU控制。

此外，充注泵75a另外将液压流体供给到轴锁定阀33a，该轴锁定阀选择性地阻止前轴20a枢接(articulation，枢转)。

工作臂

本实施例的工作臂装置40是挖掘机臂装置。该工作臂装置包括三关节动臂42，该动臂可枢转地连接到挖斗44。三关节动臂42包括第一部段46，该第一部段可枢转地连接到第二部段48。液压缸50被设置为用以使动臂42的第一部段46绕大体横向的轴线W相对于主梁28升降。另一个液压缸52被设置为用以使动臂42的第二部段48绕大体横向的轴线T相对于动臂的第一部段枢转。再一个液压缸54被设置为用以使挖斗44绕大体横向的轴线S相对于动臂42旋转。安装架56被设置为用以将一附加装置可枢转地安装到挖斗44，在本实施例中该附加装置是铲斗58。液压缸60被设置为用以使该附加装置相对于挖斗44旋转。然而在其它一些实施例中，也可使用动臂缸装置(例如双缸)。

图2中最清楚地展示了又一个液压缸62被设置为用以使工作臂装置40绕大体竖直的轴线X旋转(摇摆)。使用液压缸装置来旋转工作臂装置使工作机10的制造和操作得以简化。

工作机控制

在驾驶室30中提供了多种工作机控制输入。在该实施例中这些输入(除了转向和制动之外)经由CAN总线(网路)被以电气方式传输到一个或多个上部结构电子控制单元(ECU)86，该ECU结合有合适的微处理器和存储器等，用以解译上述输入及各个不同的阀的信号，来控制工作臂等部件的运动和/或另外的一个或多个底盘ECU87，以便最终控制底盘中的液压功能，包括稳定器/推土器阀79、风扇马达69b、驻车制动器阀31a、轴锁定阀33a、主泵74、传动泵75b、转向模式阀97。

在一些备选实施例中，ECU可仅设置在基底组件中(例如容置在底盘中)，而来自工作机输入控制的信号可直接被发送到底盘中的(一个或多个)ECU87，而不是经由上部结构中的一个或多个ECU86。用于这种布置方式的电连接可从控制输入经由回转环和旋转联接装置连接到ECU87。

这些控制输入包括：控制杆88，用以控制工作臂40的操作；转换开关89，用于多种辅助功能；手油门90，用以设定用于作业操作的发动机转速；脚油门91，用以动态地设定用于路上行走/操纵的发动机转速；以及前进挡/空挡/倒挡(FNR)选择器92，用以沿期望的方向进行驱动。

由于转向及制动的安全攸关性，制动踏板和转向装置被制动踏板94和联接到方向盘(图未示)的转向阀95以液压方式控制。液压流体馈给从专用的转向泵74'经由旋转联接部85和优先阀(priorityvalve，定压阀)96，以此确保根据需要将合适的液压流体提供到制动踏板94/转向阀(orbitrolvalve)95。

转向阀95随后对底盘12中的转向模式阀97进行馈给，该转向模式阀经由穿过旋转联接部的另一个馈给，对工作机是在四轮转向模式(越野)下操作、两轮转向模式(路上)下操作还是在吊车操向模式下工作进行控制。该转向模式阀随后根据选定的模式将液压流体馈给到合适的转向缸98。

制动踏板94还经由一个穿过旋转联接部的馈给将流体供给到位于轮端的行车制动器99。一个单独的液压流体馈给在(一个或多个)上部结构ECU86和(一个或多个)底盘ECU87的控制下，从风扇泵69a对驻车制动器阀31a以及风扇马达69b和轴锁定阀33a进行供给。

在其它一些实施例中，假如一合适的容错水平被内置到系统中，则制动和转向可被以电子方式控制。

高速道路操作

当在路上进行操作时(“道路作业”)或者例如在平整/硬质的表面上进行操纵时，工作机10的运动速度要优先于牵引力或转矩。因此，在两轮驱动的第一操作模式，车辆操作者在2WD/4WD选择器(图未示)上选择2WD(模式)，向合适的上部结构ECU86发信号，该上部结构ECU进而经由底盘ECU87向传动泵75b发信号以使液压流体能够流向高速马达76。

然后，操作者通过FNR选择器92选择前进或后退，该信号以相似的方式被馈通至传动泵75b，以沿正确的流动方向引导液压流体流过该传动泵，从而使高速马达76运转，进而使轮19a、19b，沿期望的方向转动。

操作者随后利用脚油门91设定发动机转速，进而驱动传动泵75b以期望的速度运转。底盘ECU87控制泵75b的制流角度(swashangle，斜盘角度)和高速马达76，使高速马达76旋转且第一轴20a上的轮19a、19b被驱动旋转。

通常，这使得(工作机)能够以最大约40km/h的速度行进。

低速操作

为实现低速、较高转矩、较高牵引力操纵，通常在野外场所(如施工场地)，操作者通过2WD/4WD选择器选择第二、四轮驱动操作模式。这种选择进而向上部结构ECU86发信号，该上部结构ECU则经由底盘ECU87向传动泵75b发信号，以允许液压流体既流向高速马达76、也流向低速马达77。

然后，操作者通过FNR选择器92选择前进或后退，该信号以相似的方式被馈通至传动泵75b，以决定液压流体流入高速马达76和低速马达77的方向。

操作者随后利用脚以油门91设定发动机转速，进而驱动传动泵75b以期望的速度运转。底盘ECU87优选控制泵75b的制流角度和高速马达76，最终使高速马达76和低速马达77旋转并且以一致的速度驱动第一轴20a和第二轴20b上的轮19a、19b、19c、19d。

通常，这种操作模式提供了用于野外操作的较低的最大速度，例如10km/h或更低。

作业操作期间的重新定位

在诸如挖沟或平整等作业操作期间，操作者将手油门置于非零位置，以设定一期望的发动机转速，用以在一合适的操作速度下进行操作。

在此情况下，ECU86被编程，以对工作机10的驱动进行有差别地控制。随着手油门90被置于非零位置，来自脚油门9的输入被ECU86解译为轮速需求信号(demandsignal，指令信号)，而非发动机转速需求信号。这构成了传动装置的第二操作模式，此模式可被称作“场地模式”或“挖掘模式”。

参照图6的流程图，为实现上述功能，上部结构ECU86同时解译和监控手油门信号HT％和脚油门信号FT％，如果HT％大于零，则进入场地模式。在此模式下，手油门继续提供发动机转速需求信号(即，以传统方式按比例控制发动机转速)，将发动机转速需求设定在期望水平，并且将其保持在该水平(除非有操作者进一步介入)。然而，脚油门现在按比例控制传动泵75b的排量，而不是在手油门设定的水平之上继续控制发动机转速。在高压斜盘式泵中，这是通过利用例如合适的控制电磁阀(图未示)控制泵的制流角度来实现的。

由此，为实施缓慢的向前重新定位的操作，当发动机转速被设定为适于在手油门90上实施作业操作的水平时，操作者在FNR选择器92上选择“向前”并轻踏脚油门91。此操作被上部结构ECU86解译，并经由底盘ECU87传递到控制电磁阀(图未示)来造成泵的制流角度的轻微变化，产生相对低的前行速度(尽管传动泵75b的运转速度高)，从而使工作机在操纵过程中能够被安全地控制。以更大的量踏下脚油门将导致前行速度提高。然而，鉴于这种模式通常发生在空间有限的场地，且需要保证场地附近的其它人员及机械的安全，速度上限优选被以电子方式设定在比如20km/h。

为了在脚油门需求量与轮速之间形成基本线性的关系，使其与施加到驱动装置的负载无关，可设置合适的轮、传动装置或地面速度传感器，以在闭环方式中在泵制流角度方面向较低的ECU87提供反馈。根据所选择的是2WD还是4WD，将液压流体供给到高速或低速马达76、77之一或两者。

在其它一些实施例中，可在到高速马达76的馈给或回流线路中设置另外的电磁比例流量控制阀，或者对高速马达的旁通线路提供合适的流动控制。

作为这种布置方式的结果，操作者能够在作业操作期间或多个作业操作之间迅速和安全地重新定位工作机，而无需调节手油门90。

在另一实施例中，如图7所示，设置另外的场地/公路选择器输入部89’，例如合适的转换开关、按钮或控制屏图标，而不使用在图6的实施例中行使此功能的手油门。

在此实施例中，传动装置利用与第一实施例类似的原理来进行操作。当选择器处于公路模式时，脚油门91以传统方式(即通过发动机转速)控制路上速度。在此实施例中，对手油门的输入在公路模式中被忽略。

当选择了场地模式时，利用手油门90的开度(level，位置)来设定直至最大场地极限安全速度(例如第一实施例中的20km/h)的最大速度，以及设定适用于所执行的作业操作的发动机转速。由此，对于需要更精细的控制、且因此发动机转速较低的作业操作而言，其最大行进速度要低于那些需要更大的液压动力(例如更大的铲斗撕扯力)及更高的发动机转速的作业操作。

在此模式下，脚油门91可选地借助在实际轮速或地面速度方面的闭环反馈再度控制传动泵75b的制流角度以控制轮速，以使得踏下脚油门的量与轮速/地面速度之间尽可能成线性关系。

尽管上文的描述涉及的是具有布置在底盘中的原动机、泵、马达和燃料箱的挖掘机，但应理解的是，这种布置方式可适用于将原动机等部件布置在上部结构中的传统的挖掘机，以及适用于其它具有液压驱动装置的工作机，如某些伸缩臂叉车，滑移转向式装载机等。对于某些这类工作机而言，这种模式可具有如下进一步的益处：其使得在执行作业操作的同时，能够更精细地控制轮速。例如在平整作业中使用前铲斗，或者在从铲斗倾卸的同时向前缓慢行进时，这一点可能是有益的。

在某些实施例中，在该系统中可结合有互锁装置，例如用来防止在稳定器腿24/推土铲22下降的同时驱动被传递给车轮，或者在工作臂处于特定位置时限制行进速度。

变型

尽管上文参照一个或多个优选实施例描述了本发明，但应领会的是，可在不脱离如随附的权利要求书所限定的本发明的范围的情况下作出多种更改和变型。

在低速操作模式下，液压流体的压力和/或流动可被引导至高速马达和低速马达77、76，以便将动力的平衡转移到每个马达。例如工作机通过使用合适的传感器感测到一个轴上的牵引力损失，则作为响应，可将液压流分流至另一轴。

上述低速和/或高速马达可直接连接到其所驱动的每个轴，或者可以是一对高速马达分别驱动一个轴上的每个轮，而(一对)低速马达(分别驱动)第二轴上的每个轮。

尽管在此实施例中，阐示了高压泵为主控制阀提供液压流体，并从而为多个液压缸和马达提供液压流体，但在其它一些实施例中，对主控制阀的供给可来自低压泵。

在其它一些实施例中，高压泵和低压泵可通过例如锥齿轮箱被并联地驱动，而非被串联地驱动，并且可设置一离合机构来断开对泵的驱动(如果对特定的操作而言不需要的话)。

尽管本发明是在特定的工作机设计(该设计被认为特别有利)的背景下进行描述的，但本发明如果应用在更多传统的工作机中，如传统的轮式回转挖掘机(发动机和液压泵设置在其上部结构中)或者具有液压传动装置的伸缩臂叉车、越野起重机等等，也可以获得本发明的某些特定的优点。本发明还适用于履带车辆和那些具有由两个相互铰接的、用于转向的部分(它们均具有固定的轴)形成的本体的车辆。

可借助除非零位置之外的方式来进入与脚油门相关的重新定位模式：其可能是预定的更高设定值(例如高于1500rpm)。在另外一些实施例中，可从工作机的一个或多个工作臂的使用来感测作业操作，或者在某些情况下，如果座位被旋转为面向工作臂，而不是面向与路上驾驶相关的另一不同方向，则会进入操作者就坐位置，以便从公路模式切换到场地模式。

场地模式与公路模式之间的切换还可使其它工作机系统(诸如提供给操作者的任何显示装置上的布局图、液压功能等等)能工作或不能工作。

底盘ECU87(而非上部结构ECU86)可包括逻辑模块，用以在重新定位模式下解译脚油门91的需求信号和控制流向马达的油。

在这里描述的实施例中，发动机被布置成垂直于轴线B，以减小本实施例的发动机和传动装置的包装尺寸，但本发明的优点也能在这样一些备选实施例中获得：在这些备选实施例中，发动机可被布置在备选的横向位置，例如在相对于轴线B(沿顺时针方向衡量)的30°与70°角之间。

在这里描述的实施例中，发动机被布置成使得活塞的纵轴线被基本竖直地定位，但在一些备选实施例中，这些活塞可以其它备选的方式定位，例如这些活塞可以呈基本上水平的取向。在另一些备选实施例中，原动机可以不是柴油机，例如该发动机可以是汽油机。

本发明的燃料箱、液压流体箱、热交换器、风扇和发动机的布置方式是有利的，因为该布置方式具有紧凑的性质，但本发明的优点也能在这样一些备选实施例中获得：在这些备选实施例中，这些部件可布置在另外的不同位置，例如燃料箱和液压流体箱可以不布置在上述多个轴之间。

上述工作臂包括挖斗和三关节动臂，但在一些备选实施例中，该动臂可以仅铰接到上部结构和挖斗的连接部。在另外一些备选实施例中，该挖斗或该动臂的一个部段可以是伸缩性的。

可使用手动、液压或电动液压控制方式来操作该工作机。

在本实施例中，两个轴上的轮均是可转向的(即该工作机被配置成适于四轮转向)，但在备选的实施例中，可能仅一个轴上的轮是可转向的(即该工作机被配置成适于两轮转向)。

Claims

1.一种工作机，具有：

地面接合结构；

本体，支撑在该地面接合结构上；

工作臂，安装到该本体以便能够执行作业操作；以及

驱动装置，用于移动该地面接合结构，以推进该工作机，该驱动装置包括原动机和流体静压传动装置，该流体静压传动装置包括由该原动机驱动的至少一个液压泵、以及由液压流体驱动的至少一个马达，所述液压流体由所述至少一个液压泵供给；

手油门，用以选择性地设定该原动机的功率输出；

脚油门，用以在第一操作模式下动态地调节该原动机的功率输出；以及

其中该传动装置被配置成在满足预定规则时以第二操作模式进行操作，且在该第二操作模式下该脚油门直接控制该地面接合结构的运动速度。

2.根据权利要求1所述的工作机，其中所述预定规则是来自该手油门的非零输入，优选的是，其中所述预定规则是来自该手油门的高于预定水平的输入。

3.根据权利要求1所述的工作机，其中所述预定规则是来自场地/公路选择器的输入。

4.根据权利要求3所述的工作机，其中该手油门被配置成用以在所述第二操作模式下设定该地面接合结构的最大运动速度。

5.根据权利要求1所述的工作机，被配置成能够通过改变处于方向控制阀与连接到该地面接合结构的液压马达之间的液压流体流动，来独立于原动机转速地控制运动速度。

6.根据权利要求5所述的工作机，被配置成能够响应于施加在该驱动装置上的负载而改变液压流体流动，以便保持脚油门需求与地面接合结构的速度之间基本固定的预定关系。

7.根据权利要求6所述的工作机，还包括轮速传感器和/或地面速度传感器，以便能够保持所述基本固定的预定关系。

8.根据权利要求1所述的工作机，包括两个液压马达，第一马达驱动前轴，而第二马达驱动后轴。

9.根据权利要求8所述的工作机，其中该第一马达是低速的马达，而该第二马达是相对高速的马达。

10.根据权利要求8所述的工作机，其中所述第一液压马达和第二液压马达中的至少一者设置在接近其各自的轴的位置。

11.根据权利要求10所述的工作机，其中至少一个液压马达直接连接到其各自的轴。

12.根据权利要求11所述的工作机，其中两个所述马达均直接连接到其各自的轴。

13.根据权利要求9所述的工作机，其中所述低速的马达包括减速齿轮。

14.根据权利要求1所述的工作机，还包括由该原动机驱动的第二低压泵，用以提供用于更多的工作机功能的液压流体。

15.根据权利要求14所述的工作机，其中对该第一泵和该第二泵的驱动是接连进行的。

16.根据权利要求14所述的工作机，其中对该第一泵和该第二泵的驱动是通过例如锥形齿轮变速箱而并列进行的。

17.根据权利要求1所述的工作机，其中该本体包括底盘和能在该底盘上旋转的上部结构。

18.根据权利要求17所述的工作机，其中所述原动机、第一液压泵、第一液压马达和第二液压马达均安装在该底盘中。

19.根据权利要求1所述的工作机，其中该原动机沿相对于该工作机的前后方向的横向被安装。

20.一种操作根据权利要求1所述的工作机的方法，包括如下步骤：使所述传动装置进入所述第二操作模式，并操作所述脚油门来重新定位该工作机。