CN113748078A - 用于紧凑型车辆的控制站 - Google Patents

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Abstract

车辆控制站包括扶手(22)和至少一个微型操纵杆(16)，至少一个微型操纵杆(16)相对于扶手定位成使得扶手(22)被配置成将操作者的手和手指定位在适当位置以操作至少一个微型操纵杆(16)。功能启用开关(18)被配置成启动至少一个微型操纵杆(16)。

Description

用于紧凑型车辆的控制站
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年4月4日提交的美国临时专利申请号为62/829,123的专利申请的权益，其全部内容通过引用并入本文中。
关于联邦政府资助研究或开发的声明
(不适用)
背景技术
本发明涉及紧凑型车辆(compactvehicles)，更具体地，涉及一种特别适用于立式履带车辆(如自卸车)、履带式作业平台(臂架式和剪叉式)以及轮式作业平台和其他类型的紧凑型履带式和轮式车辆的控制站(controlstation)。
现有的具有立式控制站的履带式机器(tracktype或crawlermachine)通常使用两种方法中的一种来进行控制站设计。一种方法是使用单个双轴比例式操纵杆(two-axisproportionaljoystick)，车辆的左侧和右侧履带根据单个操纵杆的位置按比例驱动。例如，直着向前推动操纵杆可为左侧和右侧履带提供相等的驱动力，而向前且向右例如45°推动操纵杆将比右侧履带稍快地驱动左侧履带，从而使车辆开始右转。第二种方法是使用两个通常靠得很近的单轴操纵杆。这两个单轴操纵杆中的每一个独立控制左侧履带和右侧履带之一。因此，例如，向前推动左侧操纵杆将驱动左侧履带并开始右转。
发明内容
本文所述实施例的控制站通过结合扶手(handrest)(抓手，handgrab)来提供改进的控制，该扶手允许操作者稳定他/她的手并用一只手控制两个履带或轮组。每个履带式(track或crawler)组件由单独的、比例式微型操纵杆(控制器)控制；或者，可使用每个微型操纵杆独立控制左侧轮和右侧轮(仅前轮、仅后轮或前后轮二者)。功能启用开关(functionenableswitch)可结合到所述扶手组件中。扶手组件可以附接或集成到控制站中。操纵杆可设置有集成的彩色灯，这些颜色可以与解释控制操作的贴花纸相协调。控制站还可包括左侧和右侧扶手，其包括额外的用于操作者的另一只手的控制件。
在一示例性实施例中，车辆控制站包括第一扶手、及至少一个第一微型操纵杆，至少一个第一微型操纵杆相对于第一扶手定位成使得第一扶手被配置成将操作者的手和手指定位在适当位置以操作至少一个第一微型操纵杆。第一功能启用开关被配置成启动上述至少一个第一微型操纵杆。
第一功能启用开关可包括非接触式传感器，例如，电容传感器。该开关可合并到扶手中。在一些实施例中，第一扶手包括框架，非接触式传感器可通过框架支撑。或者，第一功能启用开关可相对于第一扶手定位成由操作者的与那些定位成操作上述至少一个第一微型操纵杆的手指不同的一根手指来操作，例如，操作者的拇指。
控制站可包括两个第一微型操纵杆，它们被定位成用一只手进行操作。在这种情况下，第一功能启用开关可被定位成用同一只手进行操作。第一扶手可包括位于这两个第一微型操纵杆之间的护指件。
在一些实施例中，车辆控制站被配置成应用于包括左侧履带和右侧履带的履带车辆，其中，上述两个第一微型操纵杆被配置成分别独立操作左侧履带和右侧履带。
车辆控制站还可包括第二扶手和至少一个第二微型操纵杆，至少一个第二微型操纵杆相对于第二扶手定位成使得第二扶手被配置成将操作者的另一只手和该手的手指定位在适当位置以操作上述至少一个第二微型操纵杆。第二功能启用开关被配置成启动上述至少一个第二微型操纵杆。辅助开关可相对于扶手定位成由操作者的另一只手操作，其可包括附加的第二微型操纵杆、按钮、双位开关(two-positionswitch)和单轴微型操纵杆中的一个。
在一些实施例中，车辆控制站被配置成应用于包括支撑在臂架式或剪叉式机构上的平台的高空作业平台，其中，上述至少一个第一微型操纵杆可被配置成用于车辆驱动，并且，上述至少一个第二微型操纵杆可被配置成用于操纵上述平台。
上述至少一个第一微型操纵杆可相对于第一扶手定位成使得从第一扶手的前缘到第一微型操纵杆的前缘的水平距离(A)为0.0～0.65英寸(")，从第一扶手的顶部到第一微型操纵杆的中心的垂直距离(B)为1.50～2.25英寸，第一微型操纵杆相对于水平方向的方向角(C)为5～10°，从第一扶手的前缘到第一微型操纵杆的垂直距离(D)为0.30～0.75英寸，并且，从第一扶手到第一微型操纵杆的远端边缘的直线距离(E)为0.30～1.30英寸。
在另一示例性实施例中，车辆控制站包括左侧扶手、右侧扶手、可与左侧扶手和右侧扶手之一配合的一对第一微型操纵杆、及与左侧扶手和右侧扶手中的另一个配合的至少一个第二微型操纵杆。左侧扶手和右侧扶手中的所述一个被配置成使操作者能够用一只手操作该对第一微型操纵杆。左侧扶手和右侧扶手中的所述另一个被配置成使操作者能够用另一只手操作上述至少一个第二微型操纵杆。第一和第二功能启用开关分别包含在左侧扶手和右侧扶手中的每一个中。第一和第二功能启用开关被配置成分别启动上述成对的第一微型操纵杆和上述至少一个第二微型操纵杆。
附图简要说明
下面将参照附图详细说明本发明的这些和其他方面及优点，附图中：
图1示出了一控制站的可用螺栓紧固的版本，附接该控制站代替典型的两轴操纵杆；
图2示出了可固定至操作者控制台的控制壳体的一示例性构造；
图3示出了包括所述实施例的一示例性控制站的平台；
图4示出了在立式履带自卸车上的一示例性应用；
图5和图6示出了示例性履带自卸车的视图。
图7和图8示出了包括分隔件或护指件的控制壳体；
图9示出了内置于微型操纵杆中的LED灯和说明操作的贴纸；
图10示出了一替代实施例的示例性控制站，该控制站包括带有微型操纵杆控制器的左侧和右侧扶手；
图11示出了图10所示实施例的一变型；
图12是扶手和微型操纵杆组件的剖视图。
图13是扶手的截面图，示出了把手与迷你操纵杆的位置和取向之间的示例性关系；及
图14示出了适于控制轮式机器的一替代实施例的示例性控制站。
具体实施方式
图1示出了附接至机器控制箱12的一示例性的可用螺栓紧固的控制附件或扶手组件10。图3示出了固定在作业平台上的组件10。扶手组件10代替典型的单个双轴比例式操纵杆或典型的两个用于分别控制车辆履带(vehicletracks)的单轴操纵杆。控制附件10包括扶手14，其用于将操作者的手和手指定位在适当位置以操作分开的比例式微型操纵杆16。功能启用开关18结合至扶手组件10中，并且被定位成供操作者的拇指启动。或者，该功能启用开关可以是非接触式传感器，例如，电容传感器。扶手组件10还可包括凸缘20或类似结构，以支撑和容纳操作者的手的外侧部分。
图2示出了一种变型，该变型包括壳体22，其可用螺栓固定至操作者控制台。壳体22限定扶手，并且包括微型操纵杆控制器16和功能启用开关18。操作者可以通过单手用他/她的手指操作操纵杆16来驱动机器。在一示例性应用中，向前且向下推动操纵杆16可驱动每个相应的履带向前，而向后且略向上拉操纵杆16可反向驱动相应的履带。履带由每个操纵杆16独立控制。图3示出了操作者在平台上使用一只手驾驶车辆的示例性应用。
图4-图6示出了包括前述实施例的扶手组件10的一示例性立式履带自卸车。该自卸车包括操作者平台24和包括扶手组件10的控制面板区26。安全杆28有助于防止控制工具的无意操作。操纵杆16和功能启用开关18被定位成由操作者的右手操纵。用于操作者的左手的匹配扶手30可包括用于其他功能的控件。图4中示出了匹配扶手30上的单个控制开关32。一示例性控件可以是，例如，喇叭控件。图5和图6示出了驱动车辆的独立的履带34。在一变型中，功能启用开关18可与另一边的手控件(代替喇叭控件或除了喇叭控件之外的控件)相关联，或通过常规的脚踏开关(foot-switch)。通过微型操纵杆16的操作独立地驱动履带34的系统是已知的，因此不再作详细说明。
图7和图8示出了壳体22的一变型，其包括分隔微型操纵杆16的分隔件或护指件36。分隔件36有助于减小或消除相隔很近的微型操纵杆16的意外、非故意启动的可能性。功能启用开关18被定位成由操作者的拇指进行操作。
图9示出了内置于微型操纵杆16中的LED灯与解释控制器的操作的贴花纸(decal)38之间的颜色协调。
图10-图12示出了车辆控制站50的一替代配置。与第一实施例一样，车辆控制站50可与用于控制机器功能和操作的机器控制箱配合。
控制站50包括第一或右侧扶手52、及第二或左侧扶手54。扶手52、54也可以被调换。图10中所示的右侧扶手52包括一对第一微型操纵杆56。扶手52被配置成使操作者能够用一只手操作该对第一微型操纵杆56。
图10中所示的左侧扶手54包括一对第二微型操纵杆58，并且，扶手54被配置成使操作者能够用另一只手操作第二微型操纵杆58。
在图11中，第二微型操纵杆58中的一个被替换为转换开关(alternative switch)60，例如，按钮、双位开关等。在右侧扶手52和第一微型操纵杆56旨在用于车辆驱动的示例性构造中，左侧扶手54和第二微型操纵杆58和/或开关60被提供用于替代的功能。示例性功能可包括应用于高空作业平台的平台操纵，其中，该高空作业平台包括支撑在臂架式(boom)或剪叉式机构(scissor mechanism)上的平台。开关60可用于喇叭操作，或者作为用于望远镜进/出的双位开关或单轴微型操纵杆等。
图12是扶手52、54和微型操纵杆56、58的剖视图。扶手52、54中的每一个包括功能启用开关62，其被配置成在使用中启动微型操纵杆56、58和/或开关60。功能启用开关62可以是在如被定位成由操作者的拇指操作的第一实施例中所示的一物理开关的形式。或者，功能启用开关可以是非接触式传感器，例如，电容传感器等。在图12所示的示例性实施例中，非接触式传感器62嵌在扶手52、54内，并通过框架64支撑。可以使用任何合适的非接触式传感器，并且，存在多种已知的这种类型的传感器。
图13示出了导致把手与迷你操纵杆的位置和取向之间的适当关系的人体工程学尺寸。该些尺寸是研究和调查的结果，以确保舒适的人体工程学操作。图中所示和本文所述的任何或所有把手都可以被配置成用于舒适的人体工程学操作。例如，参照图13，一个或多个微型操纵杆可相对于扶手定位成使得从扶手的前缘到微型操纵杆的前缘的水平距离(A)为0.0～0.65英寸(")，从扶手的顶部到微型操纵杆的中心的垂直距离(B)为1.50～2.25英寸，微型操纵杆相对于水平方向的方向角(C)为5～10°，从扶手的前缘到微型操纵杆的垂直距离(D)为0.30～0.75英寸，并且，从扶手到微型操纵杆的远端边缘的直线距离(E)(即，微型操纵杆的“高度”)为0.30～1.30英寸。
图14示出了为控制轮式机器而进一步修改的控制站50。在图14中，右侧扶手52包括双轴微型操纵杆56和诸如按钮、双位开关或单轴微型操纵杆等转换开关66。类似地，左侧扶手54包括双轴微型操纵杆58和转换开关60。在一示例性应用中，双轴微型操纵杆56、58之一可用于通过UP/DOWN位移控制行驶速度和方向，以及通过LEFT/RIGHT位移控制转向(steer)。
扶手组件10、壳体22和扶手52、54都是适用的，并且可以彼此互换，这是因为每个变型和特征可以包括任何其他部件。例如，扶手组件10和扶手52、54可设有与壳体22一起示出的分隔件36。
上述实施例中的控制站提供了一种控制车辆驱动和功能的创新方法，同时允许操作者在用单手控制驱动功能的同时保持稳定性。功能启用开关用于防止意外操作。该控制站特别适用于履带车辆、履带式作业平台(crawlerworkplatform)(臂架式和剪叉式)和其他类型的紧凑型车辆。该系统也适用于控制带有站驾或立式操作台(特别是作业平台(臂架式和剪叉式))的轮式机器。
虽然已结合目前被认为是最实用且优选的实施例描述了本发明，但应当理解，本发明不限于所公开的实施例，相反，本发明旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (15)

1.一种车辆控制站，包括：
第一扶手(14、22、52)；
至少一个第一微型操纵杆(16、56)，其相对于所述第一扶手定位成使得所述第一扶手被配置成将操作者的手和手指定位在适当位置以操作所述至少一个第一微型操纵杆；及
第一功能启用开关(18、62)，其被配置成启动所述至少一个第一微型操纵杆。
2.根据权利要求1所述的车辆控制站，其中，所述第一功能启用开关(18、62)被并入所述第一扶手(14、22、52)中。
3.根据权利要求2所述的车辆控制站，其中，所述第一功能启用开关(62)包括非接触式传感器。
4.根据权利要求3所述的车辆控制站，其中，所述第一功能启用开关(62)包括电容传感器。
5.根据权利要求3所述的车辆控制站，其中，所述第一扶手包括框架(64)，并且，所述非接触式传感器(62)通过所述框架支撑。
6.根据权利要求1所述的车辆控制站，其中，所述第一功能启用开关(18)相对于所述第一扶手(14、22)定位成由操作者的与那些定位成操作所述至少一个第一微型操纵杆的手指不同的一根手指来操作。
7.根据权利要求6所述的车辆控制站，其中，所述第一功能启用开关(18)相对于所述第一扶手(14、22)定位成由操作者的拇指操作。
8.根据权利要求1所述的车辆控制站，其包括两个第一微型操纵杆(16、56)，这两个第一微型操纵杆被定位成用一只手操作。
9.根据权利要求8所述的车辆控制站，其中，所述第一扶手(22)包括位于所述两个第一微型操纵杆(16)之间的护指件(36)。
10.根据权利要求8所述的车辆控制站，其被配置成应用于包括左侧履带和右侧履带的履带车辆，其中，所述两个第一微型操纵杆(16、56)被配置成分别独立操作所述左侧履带和所述右侧履带。
11.根据权利要求1所述的车辆控制站，其还包括：
第二扶手(30、54)；
至少一个第二微型操纵杆(58)，其相对于所述第二扶手定位成使得所述第二扶手被配置成将操作者的另一只手和该手的手指定位在适当位置以操作所述至少一个第二微型操纵杆；及
第二功能启用开关(18、62)，其被配置成启动所述至少一个第二微型操纵杆。
12.根据权利要求11所述的车辆控制站，其还包括辅助开关(32、60)，所述辅助开关相对于所述扶手定位成由操作者的所述另一只手操作。
13.根据权利要求12所述的车辆控制站，其中，所述辅助开关(32、60)包括附加的第二微型操纵杆、按钮、双位开关和单轴微型操纵杆中的一个。
14.根据权利要求11所述的车辆控制站，其被配置成应用于包括支撑在臂架式或剪叉式机构上的平台的高空作业平台，其中，所述至少一个第一微型操纵杆(16、56)被配置成用于车辆驱动，并且，所述至少一个第二微型操纵杆(58)被配置成用于操纵所述平台。
15.根据权利要求1所述的车辆控制站，其中，所述至少一个第一微型操纵杆(16、56)相对于所述第一扶手(14、22、52)定位成使得从所述第一扶手的前缘到所述第一微型操纵杆的前缘的水平距离(A)为0.0～0.65英寸，从所述第一扶手的顶部到所述第一微型操纵杆的中心的垂直距离(B)为1.50～2.25英寸，所述第一微型操纵杆相对于水平方向的方向角(C)为5～10°，从所述第一扶手的前缘到所述第一微型操纵杆的垂直距离(D)为0.30～0.75英寸，并且，从所述第一扶手到所述第一微型操纵杆的远端边缘的直线距离(E)为0.30～1.30英寸。
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