CN113135220A

CN113135220A - 轴组件

Info

Publication number: CN113135220A
Application number: CN202110073522.4A
Authority: CN
Inventors: C·J·斯特里特
Original assignee: JC Bamford Excavators Ltd
Current assignee: JC Bamford Excavators Ltd
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2021-07-20
Anticipated expiration: 2041-01-20
Also published as: GB2591144A; GB202000801D0; US11685189B2; JP2021113044A; GB2591144B; BR102021000987A2; CN113135220B; EP3851363B1; AU2021200378A1; EP3851363A1; US20210221173A1

Abstract

提供一种用于工作机的轴组件。轴组件包括轴，该轴具有第一和第二端，第一端具有用于将第一轮可枢转地安装到轴的第一轮安装部，第二端具有用于将第二轮可枢转地安装到轴的第二轮安装部。该组件具有转向装置，用于使第一和第二轮安装部相对于轴枢转，转向装置具有连杆，该连杆连接到第一和第二轮安装部并且被构造为使第一和第二轮安装部相对于轴枢转。转向装置还包括致动器，该致动器被构造为致动转向连杆以便引起第一和第二轮安装部的枢转，该致动器直接连接到所述转向连杆。

Description

轴组件

技术领域

本教导涉及一种用于工作机的轴组件(axle assembly，轮轴组件、车轴组件)、一种用于工作机的底盘和一种工作机。

背景技术

已知各种类型的工作机，诸如挖掘机(例如，回转挖掘机)、伸缩臂叉车和反铲装载机。这样的机器通常可用于移土操作(例如，挖沟、平土(grading)和装载)和材料处理(例如，将集料堆积在沟渠中、提升材料并将它们放置在高架平台上)。如果工作机使用轮来推进，则转向装置用于使两个或四个轮转向。

存在各种用于为已知工作机提供转向致动的装置。然而，在许多已知的转向装置中，转向装置在它们能够提供的转向角方面受到限制。此外，在内轮与外轮之间提供转向角差对于具有四轮转向和短的轴距(wheelbase，轮距、轮基距)的工作机的平稳行进是重要的。在这种已知的转向装置上，轮之间的这种不同的转向角是不可能的，或者可能需要复杂的部件和转向组件。

本教导试图克服或至少减轻与现有技术相关联的一个或多个问题。

发明内容

第一方面提供了一种用于工作机的轴组件，轴组件包括：轴，具有第一和第二端，第一端具有用于将第一轮可枢转地安装到轴的第一轮安装部，第二端具有用于将第二轮可枢转地安装到轴的第二轮安装部；以及转向装置，用于使第一和第二轮安装部相对于轴枢转，转向装置包括转向连杆，该转向连杆连接到第一和第二轮安装部并且被构造为使第一和第二轮安装部相对于轴枢转，其中，转向装置包括致动器，该致动器被构造为致动转向连杆以便引起(effect)第一和第二轮安装部的枢转，并且其中，致动器直接连接到转向连杆。

提供具有转向装置的轴组件，该转向装置仅使用第一与第二轮安装部之间的单个连杆，以及单个致动器提供了高度紧凑的转向装置。已经发现，将致动器直接连接到转向连杆能够实现高转向角。

转向装置可以被构造为使第一和第二轮安装部相对于轴以不同的角度枢转。

已经发现，在转弯(turning，转向、转动)操纵期间向第一和第二轮提供不同的转向角提供了工作机的更平稳和更有效的转弯。

转向装置可以被构造为向第一和第二轮安装部提供阿克曼转向(Ackermannsteering)。

阿克曼转向是指以遵循理论弧线的角度使内侧轮和外侧轮转弯。这种装置在转向操作期间为第一和第二轮提供了最佳角度，以便防止在转弯期间轮胎刮擦。

致动器可以是线性致动器。

该装置提供了转向装置，该转向装置能够经由单个双动式的线性致动器来促进转向的致动。使用单个线性致动器有助于提供紧凑的转向装置。

致动器的第一端可以可枢转地连接到轴，致动器的第二端可以连接到转向连杆。

为了引起第一和第二轮安装部的转向，该装置仅使用两个部件，即致动器和转向连杆，因此提供需要较少部件的紧凑转向装置。

轴可以限定中心纵长轴线(central elongate axis，中心延长轴线)，并且转向连杆可以在第一和第二连接点处连接到第一和第二轮安装部，第一和第二连接点被布置为与轴的所述中心纵长轴线间隔开。

已经发现，将致动器与轮安装部之间的连接定位成与轴的中心轴线间隔开(即，内侧或外侧)会增大可由转向装置提供的最大转向角。

致动器的第一端可在第三连接点处可枢转地连接到轴，第三连接点可被布置为与轴的中心纵长轴线大体上共面，或者被布置为在轴的中心纵长轴线的与第一和第二连接点相对的侧上。

已经发现，将致动器与轴之间的连接定位成与轴的中心纵长轴线成直线会增大可由转向装置提供的最大转向角。将致动器与轴之间的连接定位成在与轮安装部-致动器连接点相对的侧上、与轴的中心纵长轴线间隔开，这进一步增大了可由转向装置提供的最大转向角。

第三连接点的位置可以相对于轴固定。

致动器的第二端可以在第四连接点处连接到转向连杆，并且第四连接点可被布置为与轴的中心纵长轴线共面，或被布置为在轴的中心纵长轴线的与第一和第二连接点相对的侧上。

已经发现，将致动器与转向连杆之间的连接定位成与轴的中心纵长轴线成直线会增大可由转向装置提供的最大转向角。将致动器与转向连杆之间的连接定位成在与轮安装部-致动器连接点相对的侧上、与轴的中心纵长轴线间隔开，进一步增大了可由转向装置提供的最大转向角。

当第一和第二轮安装部被布置为大体上平行时，致动器可大体上平行于轴的中心纵长轴线对齐。

通过该装置，当轮安装部被布置为直线地驱动轮时，转向装置的封装被改善。

轴可以限定中心纵长轴线，并且致动器可以在轴的第一侧上与所述中心纵长轴线间隔开。

转向连杆的大部分可以在轴的与轴的所述第一侧相对的第二侧上与所述中心纵长轴线间隔开。

在使用中，转向连杆和致动器可以定位在轴上方。

已经发现，将这些部件定位在轴壳上方(即，在轴与地面相对的侧上)可以保护这些部件免受来自下方的冲击和/或灰尘。

转向连杆可以形成为单一本体。

转向构件可以是大体上非线性的。

已经发现，提供带角度的转向连杆(即，具有彼此不共面的第一和第二臂的转向连杆)有助于将轴组件组装到工作机的底盘上。

转向连杆可以直接连接到第一和第二轮安装部。

根据第二方面，提供了一种用于工作机的底盘，该底盘包括：底架；前轴组件，安装到底架；以及后轴组件，安装到底架，其中，前轴组件和/或后轴组件是根据第一方面的轴组件。

前轴组件和后轴组件可以分别包括安装到其上的一对轮。

底盘可以限定轴距和轮距(track width，轨迹宽度)，并且轴距与轮距之间的比率可以在0.8-1.2:1的范围内，例如，大约1:1。

底盘可被构造为用于至少两轮转向。底盘可被构造为用于四轮转向。

底盘可被构造为用于四轮驱动。

根据第三方面，提供了一种工作机，其包括：基座组件，包括地面接合结构；根据第二方面的底盘，该底盘连接到地面接合结构；以及操作者座位。

工作机还可包括连接到底盘的上部结构，例如，可旋转的上部结构。

工作机还可包括安装到上部结构的工作臂。

工作机可以是挖掘机、装载机、翻斗车(dumper)、铲车(forklift)或伸缩臂叉车。

附图说明

现将参照附图描述实施例，其中：

图1为根据一个实施例的轴组件的等距视图；

图2为处于第一转向位置的图1的轴组件的平面图；

图3为处于第二转向位置的图1的轴组件的平面图；

图4为处于第三转向位置的图1的轴组件的平面图；

图5为根据一个实施例的底盘的平面图；和

图6为根据一个实施例的工作机的侧视图。

具体实施方式

首先参照图1，轴组件总体上以10表示。轴组件10包括具有第一和第二端14、16的轴12。轴12的第一端14包括用于将轮(未示出)安装到轴12的第一轮安装部18。轴12的第二端16包括用于将轮(未示出)安装到轴12的第二轮安装部20。第一和第二轮安装部18、20被构造为使得轮可相对于轴12枢转，以便能够使工作机(未示出)转向。

轮连接到轴12，并且轮可经由转向毂形式的轮安装部18、20相对于所述轴12转向。轮形成用于工作机的地面接合结构的一部分，并且旨在经由轮安装部18、20由原动机驱动，以便推进工作机。

在所示装置中，轮安装部18、20被构造为用于安装马达，例如液压马达或电动马达(未示出)。随后，每个马达进而安装一个轮，使得每个轮安装到轴组件10。应理解，在替代装置中可以省略马达，并且轮可以直接连接到轮安装部，以便将轮安装到轴12。驱动轴(axleshaft)可以由原动机(未示出)驱动，并且轮可以相对于所述驱动轴可旋转地固定，使得驱动轴的旋转驱动轮以推进工作机。

为了引起轮安装部18、20的枢转(并且，进而引起轮的转向)，轴组件10包括转向装置22。转向装置22是紧凑的并且能够提供高转向角，而与已知装置相比需要较少的部件。转向装置12包括转向连杆24，其被构造为经由第一和第二轮安装部18、20使第一和第二轮转向。

该转向装置22在第一与第二轮安装部18、20之间提供单个连杆。换句话说，转向装置22提供直接连接到第一和第二轮安装部18、20两者的连杆构件24。单个连杆构件22与第一和第二轮安装部18、20之间的该直接连接提供了紧凑的转向装置。

转向装置22包括致动器26，其被构造为致动转向连杆24以便引起第一和第二轮的转向。这样，本教导的转向装置能够经由单个致动器26引起第一和第二轮的转向。换句话说，连杆24可枢转地连接到轴12，并且转向装置22包括致动器26以枢转转向连杆24，进而枢转第一和第二轮安装部18、20。该装置能够经由单个致动器26使第一和第二轮安装部18、20枢转(并且因此能够使轮转弯)。

在所示的装置中，致动器26是线性致动器。这样，转向装置22经由单个线性致动器26致动两个轮的转向(即，线性致动器是单个双动式的线性致动器)。这有助于提供紧凑的转向装置22。

连杆24和致动器26定位在轴12上方。换句话说，在使用中，连杆24和致动器26被定位在轴12的与地面相对的侧上。已经发现，将这些连杆24和致动器26定位在轴壳上方(即，在轴12的远离地面的一侧上)可保护这些部件免受来自下方的冲击和/或灰尘。在替代装置中，连杆24和致动器26可以相对于轴12不同地定位(即，它们可定位在轴12的前面、下方或后面)以适合应用。

现在参照图2至图4，更详细地示出了转向装置22。致动器26可枢转地连接到轴12并连接到转向连杆26。换句话说，致动器26直接连接在轴12与连杆24之间。

转向连杆24在第一和第二连接点36、38(即，轮安装部连接点)处连接到第一和第二轮安装部18、20。致动器26的第一端28在第三连接点30处(即，在轴-致动器连接点30处)可枢转地连接到轴12。致动器26的第二端32在第四连接点34处(即，在致动器-连杆连接点34处)可枢转地连接到连杆24。该装置利用两个部件，即致动器和转向连杆，来提供轴12与轮安装部18、20之间的连接，以便引起第一和第二轮安装部18、20的枢转。

轴12限定了由轴线A-A表示的中心纵长轴线。转向连杆24在与轴12的所述中心纵长轴线A-A间隔开的第一和第二连接点36、38处连接到第一和第二轮安装部18、20。换句话说，第一和第二连接点36、38定位在轴12的内侧。在所示装置中，转向连杆24的大部分被定位成远离轴12的中心纵长轴线A-A。

在所示装置中，第三连接点30被定位成与轴12的所述中心纵长轴线A-A间隔开(即，在所示装置中，第三连接点30定位在轴12的所述中心轴线A-A的外侧)。第四连接点34定位成与轴12的所述中心纵长轴线A-A间隔开(即，在所示装置中，第四连接点34定位在轴12的所述中心轴线A-A的外侧)。换句话说，致动器26被定位成与轴12的所述中心纵长轴线A-A间隔开(即，致动器26定位在轴12的所述中心轴线A-A的外侧)。在替代装置中，第三连接点30和/或第四连接点34可被布置为与轴12的中心纵长轴线A-A大体上对齐。即，在替代装置中，致动器26可被布置为与轴12的中心纵长轴线A-A大体上对齐。

已经发现，将第一和第二连接点36、38定位在轴12的第一侧上，并且将第三和第四连接点30、34定位成与轴12的中心纵长轴线A-A成直线或者定位在轴12的中心纵长轴线A-A的相对侧上，能够使转向装置22提供高转向角。

在所示装置中，转向连杆24被设置为在第一和第二轮安装部18、20之间延伸的单一本体。该装置减少了转向装置22中所需的部件的数量。

转向连杆24在平面图中是大体上非线性的。转向连杆24包括远离致动器-连杆连接点34延伸的第一和第二臂40、42。第一和第二臂40、42被布置为非共面的。换句话说，第一臂40和第二臂42相对于彼此成角度(例如，被布置成相对于彼此成钝角)。转向连杆24的这种布局减小了连杆24的占地面积(footprint)的尺寸，这便于将转向装置22组装到轴12上。这种转向连杆布局进一步便于将轴组件10组装到工作机的底盘上。虽然转向连杆24已经作为一体部件进行了讨论，但是应该理解，在替代装置中，转向连杆24可以作为不同连杆的组件被提供(例如，第一和第二连杆臂40、42可以单独地形成并且组装在一起以形成转向连杆24)。

在图2所示的转向位置，第一和第二轮安装部18、20大体上平行。即，在该转向装置中，工作机的轮将被布置为沿直线(即，向前-向后)方向驱动所述工作机。在该转向位置，致动器26大体上平行于轴12的中心轴线A-A对齐。已经发现，该装置改进了转向装置22在轴组件10上的封装。

在图3和图4所示的转向位置，转向装置22被构造为(经由第一和第二轮安装部18、20)以不同的转向角使第一和第二轮转向，这使转向装置22能够在转弯操纵期间提供工作机的更平稳的行进。这还提供了用于使工作机转弯的更有能量效率的装置。

在所示装置中，转向装置22被构造为(经由第一和第二轮安装部18、20)向第一和第二轮提供阿克曼转向。阿克曼转向是指以不同的角度使内侧轮、外侧轮转弯，这些角度遵循具有相同中心点的不同理论弧线。这种装置在转向操作期间为第一和第二轮提供了最佳角度，以防止在转弯期间轮胎刮擦。换句话说，工作机的轮利用阿克曼型转向装置22(经由第一和第二轮安装部18、20)进行转向。当轮安装部18、20被转向时，内侧轮沿着比外侧轮更收紧的弧线行进。

参照图5，示出了底盘并且该底盘总体上以50表示。底盘50由前后延伸的底架56形成。底架56提供了底盘50的大部分强度。底架包括用于在其上安装上部结构和/或操作者座位的安装装置54。

底盘50连接到地面接合结构，在本实施例中该地面接合结构包括安装到底盘50的第一和第二轴组件10。每个轴10包括可旋转地附接在相应的轴12的相对端处的轮52。在本实施例中，前轴组件和后轴组件10两者均被设置为如上参照图1至图4所述的轴组件。连接到两个轴12的轮52可以经由相应的轮安装部18、20转向。

在所示装置中，底盘50包括阿克曼转向前轮和后轮52。换句话说，该装置的底盘50被构造为提供四轮转向。每个轮旨在由相应的液压马达(未示出)驱动，该液压马达进而由原动机驱动。换句话说，底盘50被构造为提供四轮驱动。在替代装置中，应该理解，底盘50可以仅提供两轮转向，并且仅前轮52或后轮52可通过阿克曼转向装置转向。

底盘50限定了在前轴与后轴之间延伸的轴距。底盘50还限定了在连接到每个轴的相对的轮的中心点之间延伸的轮距。在所示装置中，轴距与轮距之间的比率在0.8-1.2:1的范围内，例如大约1.1:1。在替代装置中，轴距与轮距之间的比率可以在0.85-1.15:1的范围内，例如轴距与轮距之间的比率可为大约1:1。

参照图6，以稍微简化的形式示出了工作机60。在本实施例中，工作机60可被认为是迷你挖掘机(工作重量在1.2公吨(metric tonne)与6公吨之间)，但也可以是任何类型的轮式工作机，诸如中型挖掘机(工作重量在大约6公吨与12公吨之间)、轮式挖掘机、装载机、翻斗车、铲车、伸缩臂叉车等。

工作机60包括如参照图5所述的底盘50。上部结构62通过安装装置54连接到底盘50，在所示装置中，安装装置54是回转环形式的回转机构。在本实施例中，安装装置54允许上部结构62相对于底盘50的不受限制的旋转。驾驶室64(操作者可从该驾驶室操作工作机60)安装到上部结构。驾驶室64包括操作者座位68。应该理解，在一些装置中，工作机60可不包括驾驶室64，并且操作者座位68可直接连接在底盘50上。工作臂装置66可旋转地安装到上部结构62，并且被设置为用于执行挖掘操作。

尽管上面已经参照一个或多个优选实施例描述了本教导，但是应该理解，在不脱离所附权利要求所限定的范围的情况下，可以进行各种改变或修改。

Claims

1.一种用于工作机的轴组件，所述轴组件包括：

轴，具有第一端和第二端，所述第一端具有用于将第一轮能枢转地安装到所述轴的第一轮安装部，所述第二端具有用于将第二轮能枢转地安装到所述轴的第二轮安装部；以及

转向装置，用于使所述第一轮安装部和所述第二轮安装部相对于所述轴枢转，所述转向装置包括转向连杆，该转向连杆连接到所述第一轮安装部和所述第二轮安装部，并且被构造为使所述第一轮安装部和所述第二轮安装部相对于所述轴枢转，

其中，所述转向装置包括致动器，该致动器被构造为致动所述转向连杆以便引起所述第一轮安装部和所述第二轮安装部的枢转，以及

其中，所述致动器直接连接到所述转向连杆。

2.根据权利要求1所述的轴组件，其中，所述转向装置被构造为使所述第一轮安装部和所述第二轮安装部相对于所述轴以不同的角度枢转，可选地其中，所述转向装置被构造为向所述第一轮安装部和所述第二轮安装部提供阿克曼转向。

3.根据权利要求1所述的轴组件，其中，所述致动器是线性致动器。

4.根据权利要求2所述的轴组件，其中，所述致动器的第一端能枢转地连接到所述轴，所述致动器的第二端连接到所述转向连杆。

5.根据权利要求1所述的轴组件，其中，所述轴限定中心纵长轴线，以及其中，所述转向连杆在第一连接点和第二连接点处连接到所述第一轮安装部和所述第二轮安装部，所述第一连接点和所述第二连接点被布置为与所述轴的所述中心纵长轴线间隔开。

6.根据权利要求5所述的轴组件，其中，所述致动器的第一端在第三连接点处能枢转地连接到所述轴，以及其中，所述第三连接点被布置为与所述轴的中心纵长轴线大体上共面，或者被布置为在所述轴的中心纵长轴线的与所述第一连接点和所述第二连接点相对的一侧上，可选地其中，所述第三连接点的位置相对于所述轴固定。

7.根据权利要求5所述的轴组件，其中，所述致动器的第二端在第四连接点处连接到所述转向连杆，以及其中，所述第四连接点被布置为与所述轴的中心纵长轴线共面，或被布置为在所述轴的中心纵长轴线的与所述第一连接点和所述第二连接点相对的一侧上。

8.根据权利要求1所述的轴组件，其中，当所述第一轮安装部和所述第二轮安装部被布置为大体上平行时，所述致动器大体上平行于所述轴的中心纵长轴线对齐。

9.根据权利要求1所述的轴组件，其中，所述轴限定中心纵长轴线，以及其中，所述致动器在所述轴的第一侧上与所述中心纵长轴线间隔开，可选地其中，所述转向连杆的大部分在所述轴的与所述轴的所述第一侧相对的第二侧上与所述中心纵长轴线间隔开。

10.根据权利要求1所述的轴组件，其中，在使用中，所述转向连杆和所述致动器定位在所述轴上方。

11.根据权利要求1所述的轴组件，其中，所述转向连杆形成为单一本体。

12.根据权利要求1所述的轴组件，其中，所述转向构件是大体上非线性的。

13.根据权利要求1所述的轴组件，其中，所述转向连杆直接连接到所述第一轮安装部和所述第二轮安装部。

14.一种用于工作机的底盘，所述底盘包括：

底架；

前轴组件，安装到所述底架；以及

后轴组件，安装到所述底架，

其中，所述前轴组件和/或所述后轴组件是根据权利要求1所述的轴组件。

15.根据权利要求14所述的底盘，其中，所述前轴组件和所述后轴组件均包括安装到其上的一对轮。

16.根据权利要求15所述的底盘，其中，所述底盘限定轴距和轮距，以及其中，所述轴距与所述轮距之间的比率在0.8-1.2:1的范围内，例如，大约1:1。

17.根据权利要求14所述的底盘，其中，所述底盘被构造为用于至少两轮转向，可选地其中，所述底盘被构造为用于四轮转向，可选地其中，所述底盘被构造为用于四轮驱动。

18.一种工作机，包括：

基座组件，包括地面接合结构；

根据权利要求14所述的底盘，所述底盘连接到所述地面接合结构；以及

操作者座位。

19.根据权利要求18所述的工作机，包括连接到所述底盘的上部结构，例如，能旋转的上部结构，可选地其中，所述工作机包括安装到所述上部结构的工作臂。

20.根据权利要求18所述的工作机，其中，所述工作机是挖掘机、装载机、翻斗车、铲车或伸缩臂叉车。