CN1185920C - 铰接式联合收割机 - Google Patents

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Abstract

概括地说本发明的一方面是铰接式联合收割机(10)，其具有增大的谷物贮存容量(例如1200蒲式耳)，并且包括前部单元(12)，所述前部单元具有驾驶室(15)、发动机(18)、谷物收割组件(16)、谷物输送组件(26)，但没有车载谷物仓；还包括后部单元(14)，其枢转地连结到前部上，并具有可转向和带动力的车轮(30，32)，用于容纳来自前部谷物输送组件的车载谷物仓(28)，和一谷物卸载组件。谷物输送组件(26)、铰链(22)及谷物卸载组件和控制件构成本发明的其它方面。

Description

铰接式联合收割机
本申请交叉引用于1997年9月11日提出的系列号为08/927872的申请，其公开的内容在此特别引为参考。
技术领域
本发明总体上涉及联合收割机，尤其是涉及铰接式(连接式)联合收割机，其中采用改进的铰链，改进的卸载能力和控制，转向，收割机具有极大的谷物贮存量。
背景技术
现代农业联合收割机通常利用固定长度的一螺旋输送器，从其车载贮存料斗卸载或输送净谷物，其中螺旋输送器从其装载位置以固定的半径和固定高度的弧度向外转动。装载位置通常指向联合收割机的后部。而螺旋输送器又被皮带、链条、离合器和齿轮箱的机械装置驱动。在大多数联合收割机中的卸载螺旋输送器向外转动到驾驶员的左侧。螺旋输送器的长度通常由实际距离限制，该长度可以延伸越过在装载位置时联合收割机的后部，而不会产生严重的操纵危险。
随着车载贮存料斗的尺寸和联合收割机容量的增大，用于在谷物放置到货车或卡车后，操纵机器的时间和谷物输送时间已变成总的收割时间的一主要成分。传统的联合收割机具有250～300蒲式耳的谷物料斗容量，和每秒1.9～2.6蒲式耳的卸载输送容量。
料斗的卸载时间通常大约为2～3分钟，其中卸载螺旋输送器以最大速度运行，并且化费1～2分钟来将联合收割机移动到接近卡车或货车的最佳卸载位置。当容纳谷物的卡车或货车完成装载时，通常需要重新定位联合收割机，并且以小于最大速度的速度来运行螺旋输送器。由于现代联合收割机的收割能力接近3000蒲式耳/每小时，因此每8～10分钟必须重复卸载周期。因此，总的卸载时间或非收割时间显著降低了总的谷物收割能力。
该收割能力的降低也可能由第二个驾驶员遇到，该第二个驾驶员利用拖拉机和谷物货车在田野中来回地跟随联合收割机，卸载车载联合收割机的贮存料斗而不用停止收割操作。可选择的是，可以利用描述在上述引用的申请系列号80/927872中的带有一整体谷物货车的联合收割机来降低卸载周期数量，并且可至少加倍谷物排出到容纳车辆中的速度。
将联合收割机中的谷物卸载到半挂车道路卡车中，而不是卸载到在过去利用的田野货车中，这已成为流行的做法。这些道路卡车通常停靠在道路边而不是在联合收割机操作的田地里。这在实践中几乎总是需要在两个车辆之间产生高度上的不同。这些道路卡车本身也具有较大范围变化的高度。这两个条件产生了在联合收割机卸载系统的排出位置最佳高度上的大变化。联合收割机的制造商已试图采用更长的螺旋输送器和更高的固定转动弧度来致力于解决该问题。但是，对这两点都有限制。该固定式排出位置总是由于离联合收割机太高、太低、太远而不能工作，或者离联合收割机太近而不满足最佳的卡车装载条件。这样的条件需要重新定位联合收割机相对于装载的车辆的位置。
已有的联合收割机卸载系统只能仅从机器的一侧卸载。这经常需要联合收割机转动180度，以将其定位到适当的一侧，从而将谷物卸载到道路卡车中。还意味着在田野中仅沿一个方向行驶时，联合收割机可以被卸载到一运动的谷物货车中，因为要靠近联合收割机的一侧，事实上总是被未收割的庄稼挡住了。
当结束或完成卡车或货车的装填时，需要驾驶员在操作过程中前后微动联合收割机。除了笨重外，联合收割机还必须极好地靠近平行于容纳车辆定位，或者需要停车和重新定位。在其固定的弧度内通过移动螺旋输送器不能解决该不平行的问题。
农业联合收割机具有多种转向操纵的需要。当诸如一玉米收割台的农作物收割单元被导引通过作物排时，需要精确的控制。当到达田地的末端时，需要严密的转向半径来返回通过田地，以便收割紧邻刚刚收割过的庄稼排或笼。伴随其田地的性能，该大型车辆在公路上也必须以大约20mph(英里/小时)的速度和通过小转弯的方式加以控制。与转向有关的另一问题是以一小的半径转动带有大的轮胎的多轴重载转向架，并且使得轮胎在水平方向的滑动最小，这种重载转向架在悬架上作用有高应力，在田野中聚积尘土，并造成轮胎过大的磨损。
铰接式联合收割机的一早期尝试公开在美国专利US4317326中。其设计容量被定为大约360蒲式耳。其卸载机构限制在联合收割机的一侧，并且仅通过铰链转向油缸来完成转向。至今，铰接式联合收割机没有商业化。很清楚，需要提供一种具有更灵活、更快速和更便利的联合收割机，其能克服诸如上述的这些和其它问题。
发明内容
本发明通过提供一种铰接式(连接式)联合收割机来致力于解决上面详述的问题。
根据本发明的一个方面，提供一种联合收割机，具有增大的车载谷物贮存容量，其包括：(a)一前部单元，具有一驾驶室、一发动机、一谷物收割组件、一谷物输送组件，并且没有车载谷物仓；和(b)一后部单元，其铰链连结到所述前部单元上，并且具有车轮组件、用于容纳来自所述前部单元谷物输送组件的谷物的一车载谷物仓、和一谷物卸载组件；其中，所述后部单元的车轮组件是可转向的和带有动力的车轮组件。
根据本发明的另一方面，提供一种带有动力的铰接车辆的铰链，该铰链用于将一前部单元铰接到一后部单元上，其中，所述铰链包括：(a)一上部框架件，其由所述前部单元携带，并且在其下侧具有一凹口；(b)一下部框架件，其由所述前部单元携带，在其上侧具有一凹口，并且垂直地隔开在所述上部框架件之下，从而所述的凹口垂直地对齐；(c)由所述后部单元携带的一轴；和(d)由所述轴的端部携带的一轴承夹持器组件，并且设置在所述的凹口之间，并且包括：(i)安装在一内部轴毂上的一外部环圈，该轴毂被连接到所述轴上，止推轴承插入所述环圈与所述轴毂之间，从而内部轴毂相对于外部环圈而与轴同步旋转；(ii)由所述外部环圈携带的一对凸出部，该对凸出部设置于所述上部和下部凹口内，并且与锥柱轴承相连，从而所述外部环圈相对于所述前部单元而与所述轴同步转动；所述铰链在沿前部单元框架件与后部单元轴所形成的纵向轴线上是刚性的。
根据本发明的又一方面，提供一种改进的铰接式联合收割机，包括通过铰链连接的前部单元与后部单元；所述后部单元具有一前部，和所述前部单元具有一后部，所述后部单元还包括一车载谷物仓，所述联合收割机具有用于从所述前部单元向所述后部单元输送净谷物的装置，其中：(a)所述后部单元的前部和所述前部单元的后部在形状上相互一致，并且弯曲以与联合收割机的铰链半径相配，所述后部单元的前部上具有一水平槽；(b)所述谷物输送组件具有一细长的排出端，其装入所述后部单元前部的水平槽内，以在所述前部和后部单元绕所述铰链转向时，向所述车载后部单元谷物仓提供谷物输送能力。
根据本发明的又一方面，提供一种用于从一联合收割机的谷物仓卸载净谷物的一卸载组件，其中，所述卸载组件包括：一伸缩式谷物移动组件，该组件由一近端谷物移动器和一远端谷物移动器组成；(a)所述近端谷物移动器枢转地连结到所述谷物仓上，以向所述谷物仓的任一侧运动和垂直地运动；(b)所述远端谷物移动器与所述近端谷物移动器伸缩地连结，并且净谷物从所述远端谷物移动器中所述卸载组件排出。
根据本发明的又一方面，提供一种用于操纵如前述第一方面所述的铰接式联合收割机的方法，其中所述后部单元的车轮组件具有至少一对带有动力但可转向的车轮，其中一对转向铰链油缸连接所述前部和后部单元，其中，所述方法包括以下的步骤：(a)启动所述联合收割机的一转向，其使所述后部单元车轮对开始转动所述联合收割机；接着(b)当所述后部单元车轮对接近其最大转向时，启动所述转向铰链油缸的运动，以完成所述的转向。
根据本发明的又一方面，提供一种用于操纵一铰接式联合收割机的系统，该收割机具有一前部单元，所述前部单元带有一对具有动力但不可转向的车轮；还具有一后部单元，所述后部单元具有至少一对带有动力但可转向的车轮，其中一对铰链转向油缸连接在所述前部和后部单元之间，并且设置一对轮转向油缸以实现对所述后部单元可转向轮的转向，一铰链内连所述单元，其包括：(a)一方向盘，其首先致动所述后部单元车轮对的转向油缸，以开始所述联合收割机的转向；(b)与所述后部单元车轮对及所述铰链相连的传感器；和(c)与所述传感器相连的一控制器，并且当所述后部车轮对传感器表明所述后部车轮对接近最大的转向时，开始致动所述铰链转向油缸对，以完成一转向。
其中该收割机采用一改进的铰链，改进的卸载能力和控制，将谷物从前部单元输送到在后部单元上的一谷物仓内，该收割机具有极大的谷物贮存量。广义地说，本发明的一方面是一联合收割机，最好是铰接式的，其具有增大的车载谷物贮存容量，并且包括：一前部单元，它具有一驾驶室、一发动机、一谷物收割组件、一谷物输送组件，并且没有车载谷物仓；和一后部单元，它铰接地连结到前部单元上，并且具有可转向的和带有动力的车轮组件、用于容纳来自所述前部单元谷物输送组件的谷物的一车载谷物仓、和一谷物卸载组件。
本发明的另一方面涉及用于带有动力的铰接车辆(例如一联合收割机)的一铰链，以将前部单元铰接到后部单元上。该铰链包括：一上部框架件，其由所述前部单元携带并且在其下侧具有一凹口；和一下部框架件，其由所述前部单元携带，在其上侧具有一凹口，并且垂直地隔开在上部框架件之下，从而这些凹口垂直地对齐。该铰链还包括由所述后部单元携带的一轴和由所述轴的端部携带的一轴承夹持器组件，该轴承夹持器设置在那些凹口之间。轴承组件包括：在内部轴毂上的一外环圈，该轴毂连接到所述轴上，其中止推轴承插入所述环圈与所述轴毂之间，从而内部轴毂相对于外部环圈与轴同步旋转。该轴承组件还包括：由所述外部环圈携带的一对凸出部，该对凸出部置于上部和下部凹口内，并且与锥柱轴承相连，从而外部环圈相对于前部单元而与所述轴同步转动。独特的是，所述铰链在沿前部单元框架件与后部单元轴所形成的纵向轴线上是刚性的。
本发明的再一方面是一改进的铰接式联合收割机，其包括前部单元和通过一铰链相连的后部单元，其中改进之处涉及从前部单元向后部单元输送净谷物。这种改进的联合收割机包括：具有一前部的后部单元，和前部单元具有一后部，两者在形状上相一致并且弯曲，以与联合收割机的铰链半径相配。后部单元的前部上具有一水平槽。谷物输送组件具有一细长的排出端，其装入后部单元前部的水平槽内，以在前部和后部单元绕所述铰链转向时，向车载后部单元谷物仓提供谷物输送能力。
本发明的另一方面是用于从一联合收割机的谷物仓卸载净谷物的卸载组件，包括一伸缩式谷物移动组件，该组件由一近端谷物移动器和一远端谷物移动器组成。所述近端谷物移动器枢转地连结到谷物仓上，以向谷物仓的任一侧运动和垂直地运动。所述远端谷物移动器与近端谷物移动器伸缩地连结，并且净谷物从远端谷物移动器由卸载组件排出。
本发明的优点包括一联合收割机的设计，其最好是一铰接式联合收割机，它能使谷物贮存容量在500～1000蒲式耳之间或更多。另一优点是能向任一侧卸载净谷物的一铰接式联合收割机，其通过一独特的控制系统进行控制。再一优点是用于铰接式联合收割机的一独特的转向系统。这些和其它优点对于本领域的普通技术人员来说，是显而易见的。
附图说明
为了更完整地理解本发明的性质和目的，应结合附图参照下面的详细描述，其中：
图1是带有极大的贮存容量、新型铰链、净谷物输送能力和卸载能力的新型联合收割机(或收割机)的侧视图；
图2是图1所示谷物挂车的顶视图；
图3是沿图1的线3-3截取的剖视图；
图4是沿图3的线4-4截取的剖视图；
图5是图1所示联合收割机的单轴后单元形式图；
图6是图1所示联合收割机的由track轨道驱动的后单元形式图；
图7是图1所示新型净谷物输送组件的侧视剖开图；
图8是用于控制图7所示净谷物输送组件的操纵杆的局部侧视图；
图9是图8所示操纵杆的顶视图；
图10是用于图7的净谷物输送组件的液压垂直控制示意图；
图11是用于图7的净谷物输送组件的液压转动控制示意图；
图12是用于图7的净谷物输送组件的液压伸缩控制示意图；
图13是用于图7的净谷物输送组件的液压速度控制示意图；
图14是用于新型铰接式联合收割机的液压转向系统的示意图；
图15是一新型联合收割机的顶视图，该收割机带有替换的输送组件，用于从谷物仓向新型的净谷物输送组件输送谷物；
图16是图15所示替换的净谷物输送组件的侧视剖开图；和
图17是沿图16的线17-17截取的图。
下面详细描述附图。
具体实施方式
本发明涉及的问题与现代农业联合收割机有关，其目的是提供一收割机，该收割机能在任意一侧容易地卸载，并且可卸载到几乎任何高度的道路卡车上。收割机通过利用仅后部的谷物仓，还将传统的联合收割机的被收割的谷物装载量从大约200～300蒲式耳增大到大约500～1200蒲式耳，因为后部单元具有比在前轴上更大的空间。这一点由于一典型的道路半挂车的容量为1000蒲式耳而显得重要。这意味着新型联合收割机能以一单次卸载从其车载谷物仓装填整个道路卡车。此外，独特的卸载系统允许在联合收割机的任意一侧从后部谷物车卸载净谷物。这种增大的谷物贮存量是可能的，因为将谷物仓设置在后部单元允许在后部单元中设计一非常低的重心。
为了确保由新型收割机容易地操纵超额的重量，后部单元具有带动力和可转向的车轮。位于前部单元的典型的谷物仓目前已由后部单元的车载贮存仓所取代。前部单元目前仅需具有一驾驶室，一发动机，一收割组件(包括谷物脱净)，和用于从前部单元向后部车谷物仓输送净谷物的一净谷物输送组件。最后，前部和后部单元由一独特的两轴铰链相互连接起来。来自收割组件的谷壳向下排出并排到两轴铰链的侧面，所述的两轴铰链需要被圆整结构，从而谷壳不会聚集在任何水平面上。
与重载、大轮胎的转向架有关的问题已由本发明的一复合或组合转向系统解决，该系统利用在后部车架或单元上可转向的车轮，并且在铰接式铰链处利用传统的转向油缸。复合转向系统已应用于农业拖拉机中，以提供严密的转弯半径和精确的行列驾驶(row steering)。这种系统的一例子公开在美国专利US4802545中，该专利提出了一4轮驱动的拖拉机，其在货车轮结构中装备有一铰接式铰链和一可转动的前轴。转动的前轴用于精确的行列驾驶，而铰链是为严密的转弯半径而增加的。
本发明利用带动力和可转向的后部单元来支承被收割的谷物，如同在系列申请08/927872(上面引用的)中首先公开的那样。可转向的和带动力的后轴通过提供多轴结构的一协调转弯半径，还使得水平滑动问题最小。可转向的后轮用于相对小的转向校正和在收割时精确的行列跟随。然后，通过在铰接式铰链处的传统的转向油缸，增大后轮转向轮的大约15～20度的转动，以完成严密半径的转向。限制后轮转向的角度，也使得它们的最大谷物输存能力所需的注入空间减小。
虽然可以采用更加精细的控制系统，但这里所公开的复合转向通过使用两个非常传统的转向阀或一个多口阀而可安全地实现，其中阀是由位于驾驶室内的驾驶员方向盘来致动的。当驾驶员使方向盘转动一小的增量时，第一阀或通口将液压流体引向在后轴处的转向油缸。如果驾驶员在同样的方向继续转动方向盘，则液压流体或油液会进一步引入后轴转向油缸，直到其到达一最大的行程，并且此时由向铰链油缸引入油液的阀开始铰链运动。当驾驶员要求车辆返回到一正前方向时，铰链油缸返回到其平衡的相等延伸的原始位置。然后后轮转向油缸沿相反方向接收来自转向阀的油液，以将后轮移动到其正前的原始位置。在所有相关的时间，后部单元转向轮油缸与铰链油缸两者都通过单向阀保持在位，直到转向阀向这些油缸引入油液为止，以促使单向阀打开。当驾驶员没有要求改变方向时外单向阀防止力使联合收割机偏移。或者，驾驶员可以越过这些控制并使新型联合收割机手动地进行铰接。
首先参照图1和2，所创造的联合收割机10大体上包括前部单元12和后部单元14。可看出前部单元12包括驾驶员乘坐的驾驶室15，玉米收割台或小型的谷物收割台16，发动机舱18(在图中表示为通风排气扇的形式)和带有动力的不可转向的车轮对20。后部单元14经铰链组件22被相互连接到前部单元12上，并且净谷物经在剖开图中能看见的谷物脱净和输送组件24从前部单元12输送到后部单元14。可看出后部单元14包括处于装载位置和虚线的升高位置的净谷物卸载系统26，谷物仓28，和带有动力并且可转向的车轮对30和32。使用一双轴结构的带有动力和可转向的车轮来支承在后部单元14上的谷物仓28，有助于谷物仓28保持多达1000蒲式耳或更多谷物的容量。仅在后部单元14上提供的谷物仓容量，可以转化成谷物仓28的一较低的重心，这也有助于这样的较高的贮存量和对每一车轴提供更均匀的重量分布。
参见图2，来自前部单元12的净谷物经谷物输送组件24被输送到谷物仓28，其中输送组件24包括一大致水平的输送装置(例如螺旋输送器、斗式输送机、横隔板输送机等)，其延伸到在谷物仓28侧的一槽内，该槽面对前部单元12。应当注意到前部单元12的后部与后部单元14的前部的弧形构造，并且这些弧形构造彼此相一致。此外，此种构造的弧度基于铰链的曲率半径。这种相一致的弧形设计允许前部单元12转向右侧或左侧，如图2的虚线所示。
当前部单元12从一侧转向另一侧时，如图2中的虚线所示，在谷物贮存仓28的前壁内的槽34允许水平输送装置36连续地向仓28内倾倒谷物。槽34与一“滑板”相连，该“滑板”开始于仓28的顶部并且向下倾斜，以与料斗填充螺旋输送器38(通常称为一“扩散器”型螺旋输送器)相遇。这样的倾斜确保输送到仓28内的所有的谷物都会被引向扩散器型螺旋输送器38的底部，以将净谷物分配在仓28内。输送装置36，合适的是一输送机，将被固定到前部单元12上，其中当联合收割机10左、右转向时槽34可以满足该运动。在此，输送装置36的原始位置不需位于前部单元12的中心线，而是可以位于铰链的侧面，此时仍能向谷物仓28输送谷物。因此，给联合收割机的设计人员提供了附加的灵活性，因为能够将输送装置36的输送端设置到前部单元12的中心线的一侧或另一侧。
或者，输送机36可以转动地安装到前部单元12，并且槽34不需占据谷物仓28的几乎整个宽度，因为联合收割机10的转向可以由这样的转动安装来满足。在这样的实施方式中，槽34仅需是一开口，谷物通过该开口经输送装置36而输送到仓28内。而且，当输送机36转动地安装到前部单元12上时，其需要位于铰链轴(前部单元12的中心线)之上。输送机36甚至可以被偏压，一旦完成一转弯就返回到中心位置。
一旦净谷物已输送到仓28内，其就通过料斗填充螺旋输送器38分配在谷物仓28内，其中螺旋输送器38从仓28的一前角延伸到仓28的上部中间段附近。采用卸载或喂入式螺旋输送器40和42，谷物从仓28卸载，其中这些螺旋输送器沿仓28的底部设置，并且垂直螺旋输送器44由马达45驱动(参见图2中的虚线和图7中的横剖面)，所述合适的垂直螺旋输送器44也可以是一斗式输送机或其它合适的装置，用于将谷物垂直地输送到净谷物卸载系统26。
参照图7，详细示出了本发明的谷物卸载系统的剖视图。装载在仓28内的净谷物通过螺旋输送器40和42被喂入垂直式螺旋输送器44。当然，螺旋输送器44可以用一斗式输送机或其它便利的机构替代，所述机构用于从仓28内将净谷物垂直向上输送到卸载系统26的高度。马达88，其较为方便的是一液压马达，驱动卸载系统26绕螺旋输送器组件44的纵轴线在任一方向转动，以将谷物卸载到一谷物货车、道路卡车或其它贮存场所。独特的是能够将卸载系统26移动到联合收割机10的任一侧。
覆盖物90限制谷物倾倒到输送机系统92上，其中输送机系统92本身也被覆盖，因为该输送机系统92的输送机沿顺时针方向转动。同样，输送机系统92也可方便地由一螺旋输送器、带有浆翼的链条或其它谷物移动装置来取代。如所示，输送机系统92采用直立的挡板，以促使谷物沿着所希望的路径输送。
卸载系统26的垂直高度由致动器94确定，该致动器94可以是如所示的杆和活塞组件，将垂直螺旋输送器组件44连接到输送机系统92上。同样，方便的是由一液压马达来供给动力，尽管在需要、希望或方便时，可以采用传统方式的其它动力装置。
为了能够将谷物卸载到离联合收割机10一定的距离，伸缩输送机组件96可以从输送机组件92伸缩，其中伸缩输送机组件96最好沿逆时针方向转动。虽然在图中明显地是由一马达驱动的一齿条与小齿轮组件(未示出)，但杆与油缸组件或其它机构也可提供输送机组件96的伸缩运动。为此，提供用于移动输送机组件92和96内的输送机的动力，最好是液压马达(未示出)。最好是，输送机系统96沿输送机系统92相反的方向转动；尽管输送机92和96的相反方向的运动对于本发明的独特的卸载系统来说不是必须的。最后，净谷物经喷口98排出输送机组件96。由于能够向联合收割机10的任一侧转动卸载系统26，以控制卸载系统26的垂直高度、微动控制和延伸卸载系统26的长度，新型的谷物卸载系统具有将谷物卸载到卡车内的能力，该卡车停靠在联合收割机10不同的高度、停靠在离联合收割机10各种距离、和停靠在联合收割机10任一侧根据所采用的谷物输送的类型，输送机组件96可以在其顶部打开或关闭。
对于净谷物卸载系统26的操作，可参照图8和9，图中示出了一独特的控制这种卸载系统的操纵杆控制系统。首先，操纵杆100装有手指拨动开关102、104、106和按钮108。拨动开关102由驾驶员的手指致动并且促使卸载系统26垂直地上下移动。开关104可方便地由拇指致动，并且是用于卸载系统26的一开关。开关106是联合收割机微动开关，即其促使联合收割机10慢慢地向前或向后移动，以将喷口98准确地定位在驾驶员希望的位置。这种缓慢的移动在本领域中被称为“微动”。按钮108是一“回位”按钮，其意味着卸载系统26返回到例如如图1所示的贮存位置。
操纵杆100的另一性能是其能向前、向后和左右横向移动。这些运动促使卸载系统26延伸(例如，操纵杆100向前运动)、收缩(向后运动)、向左转动(向左运动)和向右转动(向右运动)。最后，可转动操纵杆100，以控制构成卸载系统26的输送机的速度。
操纵杆100通过给电液阀发送一信号，该信号输送给可手动调节的流量控制阀，由此来完成卸载系统26的所述运动，例如卸载系统26的上/下、左/右、进/出和回位运动。操纵杆100对比例伺服阀的开/关和输送机的速度发送信号(例如致动线性电子伺服系统，从而移动泵的旋转斜盘)。操纵杆100给联合收割机10的推进系统发送信号，以绕过控制车辆的正常驾驶员速度来前、后微调联合收割机。显然，该新型联合收割机具有在传统的联合收割机中已有的液压系统的优点，为了要求驱动卸载系统26和车轮对30和32而扩展了它们的应用。当然，其它的动力装置也可采用，然而，液压动力是更可靠的。
卸载系统26的这种操纵杆运动的执行表示在图10～13中。
首先参照图10，管线110和112被连接到一电源(例如，由联合收割机供给的12伏特电源)。触点114与116是操纵杆100的触点，分别用于升起和降低卸载系统26。以传统的方式提供接地117。当闭合一个操纵杆触点114或116时，带有可调节流量的双向阀118就以例如2000psi(磅/平方英寸)的压力从一液压泵输送液压流体，该流体经管线120和122输送给杆和油缸组件94，其中一些油液经管线126返回到蓄油器124中。然后，组件94升起和降低卸载系统26(输送机系统92和96)。
参照图11，管线128和130通向操纵杆触点132和134，其致动带有可调节流量和浮动量的双向阀136，其中双向阀致动马达88，以向左、右转动卸载系统26。以传统的方式提供有接地138和通向蓄油器124的返回管线140。可以用一杆和油缸或其它装置来取代马达88。
参照图12，管线140和142通向操纵杆触点144和146，其致动双向双流量阀(慢速/快速)148，该阀致动马达150，以向内和向外延伸卸载系统26(伸缩地延伸卸载系统26)。以传统方式提供接地150和通向蓄油器124的返回管线154。可以用一杆和油缸或其它装置来取代马达150。
参照图13，示出了卸载系统的速度控制。具体地说，管线156具有开关108，其致动线性伺服单元158。例如2伏特的管线160通向操纵杆100的电位计(由操纵杆100的转动来致动)，电位计进而通向线性伺服单元158。线性伺服单元158控制可变容量泵164，该泵例如以0～2000psi的压力工作。接着，泵164经流量分配器166泵送油液，所述分配器经管线167将液压流体分配给马达168，而马达168驱动喂入式螺旋输送器40和42以及直立的螺旋输送器44(喂入式螺旋输送器40和42的速度需要被控制，并与螺旋输送器44的速度匹配，因为这些喂入式螺旋输送器向螺旋输送器44输送谷物)，然后油液经管线170返回到蓄油器124内。在此，在本说明书中应当注意到蓄油器124在图中表示成所有液压流体管路的蓄油器。显然，如果需要、希望或方便的话，可以采用附加的蓄油器。
接着，液压流体或油液从流量分配器166经管线172流入第二流量分配器174，该第二流量分配器172将液压流体的流量分割为两部分，一部分经管线178用于马达176，该马达驱动输送机组件92；另一部分经管线182用于马达180，该马达驱动外侧输送机组件96。与管线178相比，流量分配器174允许更多的流量进入管线182，例如多55％/45％，以便外侧输送机组件96以比输送机组件92更快的速度运行，例如快10％，为了防止输送机组件96阻塞。来自马达176的油液经管线184返回到蓄油器124，而来自马达180的油液则经管线286返回到蓄油器124内。
图15～17中介绍了一种替换的净谷物卸载系统。具体地说，螺旋输送器44已被斗式输送机组件286代替，该组件由液压马达288驱动，所述马达位于组件286的顶部链轮上。组件286的转动和输送机组件26的升起/降低是由油缸组件292和294来完成的。槽形环圈287由杆296、297和298保持在位。乘骑在槽形环圈287内的是四个滚轮组件289a～d，这些滚轮组件被连接到斗式螺旋输送机组件286上。这样，当油缸组件292的杆伸张/收缩时，输送机组件286在槽形环圈297内转动。
油缸294在一端经一滚轮被连结到槽形环圈287上，而在另一端被连结到输送机组件286上。当输送机组件286转动时(通过油缸组件292)，输送机组件294也借助其滚轮方式连结到槽形圈287上而转动。当其杆延伸/收缩时，油缸294促使输送机组件286倾斜，并且不管组件286的转动位置都可完成该倾斜。由于当输送机倾斜时所产生的力矩，因此输送机设置在绕其下端的圆形通道290内。滚轮组件300和302在一端连结到输送机组件286上，此时其滚轮的相对端设置在形成于环290内的内部通道中。当油缸294促使输送机组件286转动时，组件300/302的滚轮就变成组件286的下端的枢转点，以使组件286的下端也转动。
接着，可观察到内侧输送机组件已由一螺旋输送机代替(与图7中的输送机组件相比)，该螺旋输送器被封装在一外壳内，用于从斗式输送机286向伸缩式横隔板输送机96输送谷物。马达306使螺旋输送器304旋转。最后，也可以从联合收割机10引出拉线，例如在输送机组件286(或图7中的44)处，以便在需要、希望或方便时支承输送机组件96、92和/或304。为此，可以根据需要设计和采用支承伸缩组件26重量的其它装置。例如，可以用铝来制造输送机组件96，以降低其重量。
关于本发明的新型的两轴铰链，铰链22的独特之处是它为一“单点”(single point)铰链。即，铰链22被设计成仅大约一英尺左右的高度。借助于铰链22的设计，在前部单元12与后部单元14之间无需其它的结构连接。但这不是说在前部单元12与后部单元14之间不能采用其它的结构连接，而是无需这样的其它结构连接。事实上，在两个单元之间不需其它结构连接是一积极的优点，因为联合收割机的设计人员由于在此公开的单点铰链而在定位设备、管线、输送器等方面具有较大的灵活性。
参照图3和4，其表示铰链22，然而，在图3中可看出，首先将观察到一对转向油缸46和48将前部单元12连接到铰接式联合收割机10的后部单元14上。这样的转向油缸传统上用来辅助铰接式车辆的转向，而提供在此处是用于本发明的铰接式联合收割机设计中的转向应用。对于两轴铰链，管50在一端连结到后部单元14上，并且被构成一圆管或结构钢管，因为其位于来自谷物脱净和输送组件24的谷壳/稻草流动路径中。轴52从管50向前部单元12延伸并且插入轴承夹持器组件60内，该夹持器组件插入在上部框架件54与下部框架件56之间。这些框架件54与56经螺栓58a～d螺纹连结到前部单元12上，虽然可以想象也可采用其它的连结装置。每一框架件54和56具有彼此相对的一内部凹口，其中插入轴承夹持器组件60。
轴承夹持器组件60具有一对凸出部或耳部，其装入框架件54和56的凹口内，并且骑靠在锥柱轴承62a～62d上，以经轴50向单元12和14提供侧向运动。这样的侧向运动允许联合收割机10转向。一孔穿过轴承夹持器组件60，其中轴52的一锥形螺纹端装入该孔内并且经螺母64固定。此时，将止推轴承66和68装入凹口内，该凹口与穿过轴承夹持器组件60的孔相邻，并且止推轴承允许轴52转动，而且由此使得单元12和14彼此相对转动。这样的转动允许单元12和14在收割的过程中或者在联合收割机10的其它运动过程中，行驶越过不平的地形。但是，应注意不允许管50与轴52沿一垂直方向运动，因为铰链组件22具有独特的结构。这样，就公开了一独特的双轴铰链。
图5所示的收割机70是500蒲式耳型号的新型铰接式收割机，因为其具有用于后部单元72的一单根轴。车轮对74同样带有动力和可以转向(如果需要、希望和方便的话，所有的车轮对可以被设计成以传统形式用一活动梁摆动或者不摆动)，而用于前部单元78的车轮对76带有动力和不可转向。在该联合收割机的实施例中，可以仅用转向油缸46和48来完成转向。铰链轴、谷物仓和卸载输送机系统的操作对于本发明的该实施例来说保持同样。
图6表示本发明的再一实施例，其中联合收割机80设有用于后部单元84的履带驱动系统82。前部单元86保持与联合收割机10和70所述的相同。用于履带驱动的联合收割机80的一独特的转向系统公开在申请人的于1998年12月11日提交的系列申请09/210331中。
由于连接前部单元12与后部单元14的铰链，新型的铰接式联合收割机在田地和公路两者上的转向具有某些独特的问题。用于完成该任务的一转向系统表示在图14中。驾驶室15内的联合收割机驾驶员经方向盘188来操纵联合收割机10，其中方向盘188被连接到阀190和192上，这些阀也可用一单个多口阀来取代。阀190与192经管线194例如以2000psi的压力输送液压流体，并且也分别经管线196和198连接到蓄油器124上。通过铰链转向油缸46和48两者，并且通过被连结到车轮对30上的一对转向油缸200和202，以及通过与车轮对32相连的一对附加的转向油缸(图中未示出)来完成转向。由于是通过车轮对30首先转弯来启动转向，因此液压流体从阀190/192经管线204和206流入转换伺服阀208，该伺服阀也装有分别连接到阀190/192的返回管线210和212，以及通向油箱216的管线214(如上所述，液压流体或油箱124与216可以是同样的或不同的油箱)。
转换伺服阀208通过液压流体首先流经管线218到达单向阀220进行操作，其中单向阀220也具有通向转换伺服阀208的返回管线222。单向阀222经分配器管线224与转向油缸200/202相连。油缸200/202具有通向单向阀220的返回分配器管线226。单向阀220保持油缸200/202上的压力，以使得无意中的颠簸或其它障碍不至于引起车轮对30(或32)意外地偏离其设定的路线。此时，可以预料到车轮对30/32将仅需转动一小点，例如10～20度。当车轮位置传感器228检测油缸200/202接近最大行程时，转换伺服阀208内的油液就开始慢慢地转入管线230内，该油液通向单向阀232，其中单向阀232也装有返回管线234。一旦已到达油缸200/202的整个行程，所有的液压流体就被分流到管线230内，并且单向阀220保持油缸200/202在位。
单向阀232经分配器管线236和返回分配器管线238而与转向油缸46/48相连。此时转向油缸46/48促使联合收割机10作铰接运动，以实现其完全转向。当完成转向时，系统相反地工作，即转向油缸46/48跟随车轮油缸200/202返回到其原始位置。经如上所述的转换伺服阀208的液流使得油缸200/202与46/46之间的转向过渡尽可能顺畅。
此时，驾驶员通过传感器228得知车轮对30/32的精确位置，通过传感器240得知铰链转向油缸46/48的精确位置(因而得知前部单元12与后部单元14绕铰链组件22的相对位置)。传感器228/240通过管线242和244分别连接到转向控制器246上，以通过显示器248和250给驾驶员提供它们的相应位置，其中显示器248和250通过线路252和254分别连接到控制器246上。控制器246通过线路256连接到一电源(例如联合收割机10的12伏特电池)上，并且被开关258、260和262致动，其中开关258确定是建立手动还是自动铰接模式，开关260和262是左/右摇臂开关。这些开关也位于驾驶室15内，以便驾驶员使用。进而控制器246通过管线266和268分别致动转换伺服阀208和手动铰链阀264。
手动铰链伺服阀264由管线270激励，其中管线270被连接到例如2000psi的液压流体，管线274将流体返回到蓄油器216内。手动铰链伺服阀264通过管线276和278连接到单向阀280上，而单向阀又通过管线282和284连接到单向阀232上。作为对转向控制器246和转换伺服阀208的一个优点，手动铰链伺服阀264允许联合收割机的驾驶员手动操作铰链转向油缸46/48。这样，当方向盘188控制转向车轮对30/32时，驾驶员可以允许复合转向系统完全自动地操作，或者驾驶员可以越过这样的系统并且手动地使联合收割机10作铰链运动。这就给驾驶员在预料的和未预料的条件下操纵联合收割机10时，提供了最大的灵活性。
应当理解前述描述仅仅是解释本发明如何实施，其不应当被解释成限制本发明。最后，本说明书中所涉及的所有的引证在这里作为参考。

Claims (38)

1.一种联合收割机，具有增大的车载谷物贮存容量，其包括：
(a)一前部单元，具有一驾驶室、一发动机、一谷物收割组件、一谷物输送组件，并且没有车载谷物仓；和
(b)一后部单元，其铰链连结到所述前部单元上，并且具有车轮组件、用于容纳来自所述前部单元谷物输送组件的谷物的一车载谷物仓、和一谷物卸载组件；
其特征在于，所述后部单元的车轮组件是可转向的和带有动力的车轮组件。
2.如权利要求1的联合收割机，其中所述后部单元具有在大约500～1200蒲式耳之间的容量。
3.如权利要求1的联合收割机，其中所述前部单元具有被驱动但不能转向的一车轮对。
4.如权利要求1的联合收割机，其中所述后部单元车轮组件是从一个车轮对、多个车轮对、和一履带驱动组件中选择的。
5.如权利要求1的联合收割机，其中所述铰链包括：
(a)一上部框架件，其由所述前部单元携带，并且在其下侧具有一凹口；
(b)一下部框架件，其由所述前部单元携带，在其上侧具有一凹口，并且垂直地隔开在所述上部框架件之下，从而所述的凹口垂直地对齐；
(c)由所述后部单元携带的一轴；和
(d)由所述轴的端部携带的一轴承夹持器组件，并且设置在所述的那些凹口之间，并且包括：
(i)安装在一内部轴毂上的一外部环圈，该轴毂被连接到所述轴上，止推轴承插入所述环圈与所述轴毂之间，从而内部轴毂相对于外部环圈而与轴同步旋转；
(ii)由所述外部环圈携带的一对凸出部，该对凸出部设置于所述上部和下部凹口内，并且与锥柱轴承相连，从而所述外部环圈相对于所述前部单元而与所述轴同步转动；
所述铰链在沿前部单元框架件与后部单元轴所形成的纵向轴线上是刚性的。
6.如权利要求1的联合收割机，其中用于从所述前部单元向所述后部单元谷物仓输送谷物的谷物输送组件包括：
(a)所述后部单元具有一前部，和所述前部单元具有一后部，两者在形状上相互一致，并且弯曲以与联合收割机的铰链半径相配，所述后部单元的前部上具有一水平槽；
(b)所述谷物输送组件具有一细长的排出端，其装入所述后部单元前部的水平槽内，以在所述前部和后部单元绕所述铰链转向时，向所述车载后部单元谷物仓提供谷物输送能力。
7.如权利要求6的联合收割机，其中所述槽沿着所述后部单元的前部装有一向下倾斜的滑板，该滑板在所述谷物仓的一侧起始于槽处，到在所述谷物仓另一侧的谷物仓的底部。
8.如权利要求7的联合收割机，其中一扩散器型螺旋输送器从所述向下倾斜的滑板的底部，向所述谷物仓的大致中央位置向上输送谷物。
9.如权利要求1的联合收割机，其中所述谷物卸载组件包括：
一伸缩式谷物移动组件，其由一近端谷物移动器和一远端谷物移动器组成；
(a)所述近端谷物移动器枢转地连结到所述谷物仓上，以向所述谷物仓的任一侧运动和垂直地运动；
(b)所述远端谷物移动器与所述近端谷物移动器伸缩地连结，并且净谷物从所述远端谷物移动器由所述卸载组件排出。
10.如权利要求9的联合收割机，其中所述近端谷物移动器是一螺旋输送器或一输送机，并且所述远端谷物移动器是一输送机。
11.如权利要求9的联合收割机，其中一相对直立的谷物移动器从所述谷物仓的底部向所述近端谷物移动器移动谷物。
12.如权利要求11的联合收割机，其中所述相对直立的谷物移动器包括一螺旋输送器或一斗式输送机。
13.如权利要求11的联合收割机，其中一对喂入式螺旋输送器沿所述谷物仓的底部设置，以向所述相对直立的谷物移动器输送谷物。
14.一种带有动力的铰接车辆的铰链，该铰链用于将一前部单元铰接到一后部单元上，其特征在于，所述铰链包括：
(a)一上部框架件，其由所述前部单元携带，并且在其下侧具有一凹口；
(b)一下部框架件，其由所述前部单元携带，在其上侧具有一凹口，并且垂直地隔开在所述上部框架件之下，从而所述的凹口垂直地对齐；
(c)由所述后部单元携带的一轴；和
(d)由所述轴的端部携带的一轴承夹持器组件，并且设置在所述的凹口之间，并且包括：
(i)安装在一内部轴毂上的一外部环圈，该轴毂被连接到所述轴上，止推轴承插入所述环圈与所述轴毂之间，从而内部轴毂相对于外部环圈而与轴同步旋转；
(ii)由所述外部环圈携带的一对凸出部，该对凸出部设置于所述上部和下部凹口内，并且与锥柱轴承相连，从而所述外部环圈相对于所述前部单元而与所述轴同步转动；
所述铰链在沿前部单元框架件与后部单元轴所形成的纵向轴线上是刚性的。
15.如权利要求14所述的铰链，其中一对铰接的转向油缸设置在其任一侧。
16.如权利要求14所述的铰链，其中所述铰接式车辆是一联合收割机。
17.一种改进的铰接式联合收割机，包括通过铰链连接的前部单元与后部单元；所述后部单元具有一前部，和所述前部单元具有一后部，所述后部单元还包括一车载谷物仓，所述联合收割机具有用于从所述前部单元向所述后部单元输送净谷物的装置，其特征在于：
(a)所述后部单元的前部和所述前部单元的后部在形状上相互一致，并且弯曲以与联合收割机的铰链半径相配，所述后部单元的前部上具有一水平槽；
(b)所述谷物输送组件具有一细长的排出端，其装入所述后部单元前部的水平槽内，以在所述前部和后部单元绕所述铰链转向时，向所述车载后部单元谷物仓提供谷物输送能力。
18.如权利要求17的联合收割机，其中所述槽沿着所述后部单元的前部装有一向下倾斜的滑板，该滑板在所述谷物仓的一侧起始于槽处，到在所述谷物仓另一侧的谷物仓的底部。
19.如权利要求17的联合收割机，其中所述谷物输送组件包括装入所述水平槽内的一谷物输送机。
20.如权利要求19的联合收割机，其中所述谷物输送机在其中心线处可枢转地连结到所述前部单元上。
21.如权利要求17的联合收割机，其中所述谷物输送机在不是其中心线的位置被连结到所述前部单元上。
22.一种用于从一联合收割机的谷物仓卸载净谷物的一卸载组件，其特征在于，所述卸载组件包括：
一伸缩式谷物移动组件，该组件由一近端谷物移动器和一远端谷物移动器组成；
(a)所述近端谷物移动器枢转地连结到所述谷物仓上，以向所述谷物仓的任一侧运动和垂直地运动；
(b)所述远端谷物移动器与所述近端谷物移动器伸缩地连结，并且净谷物从所述远端谷物移动器中所述卸载组件排出。
23.如权利要求22的卸载组件，其中所述近端谷物移动器是一螺旋输送器或一输送机，并且所述远端谷物移动器是一输送机。
24.如权利要求22的卸载组件，其中一相对直立的谷物移动器从所述谷物仓的底部向所述近端谷物移动器移动谷物。
25.如权利要求24的卸载组件，其中所述相对直立的谷物移动器包括一螺旋输送器或一斗式输送机。
26.如权利要求24的卸载组件，其中一对喂入式螺旋输送器沿所述谷物仓的底部设置，以向所述相对直立的谷物移动器输送谷物。
27.如权利要求22的卸载组件，其中所述近端谷物移动器是封闭的。
28.如权利要求22的卸载组件，其中所述近端和远端谷物移动器包括横隔板式输送机，所述近端输送机沿顺时针方向运行，而所述远端输送机则沿逆时针方向运行。
29.如权利要求22的卸载组件，其中所述伸缩式谷物移动组件由一驾驶员操纵杆控制，该操纵杆安装有一手致动的开关，该开关控制所述伸缩式谷物移动组件的垂直运动；一第二手致动的开关，其控制所述联合收割机的微动；一第三手致动的开关，用于所述的伸缩式谷物移动组件；一第四手致动的开关，其将伸缩式谷物移动组件返回到其原始位置；所述操纵杆向前移动，以延伸所述远端谷物移动器，向后移动以缩回所述远端谷物移动器，向左移动以向左转动所述伸缩式谷物移动组件，向右移动以向右转动所述伸缩式谷物移动组件，并且可转动的来控制所述伸缩式谷物移动组件的速度。
30.如权利要求22的卸载组件，其中用于控制所述伸缩式谷物移动组件的控制，在使用所述伸缩式谷物移动组件的过程中也控制所述联合收割机的微动。
31.一种用于操纵如权利要求1所述的铰接式联合收割机的方法，其中所述后部单元的车轮组件具有至少一对带有动力但可转向的车轮，其中一对转向铰链油缸连接所述前部和后部单元，其特征在于，所述方法包括以下的步骤：
(a)启动所述联合收割机的一转向，其使所述后部单元车轮对开始转动所述联合收割机；接着
(b)当所述后部单元车轮对接近其最大转向时，启动所述转向铰链油缸的运动，以完成所述的转向。
32.如权利要求31所述的方法，其中颠倒所述步骤，以使所述车辆从其转向位置返回到直线行驶位置。
33.一种用于操纵一铰接式联合收割机的系统，该收割机具有一前部单元，所述前部单元带有一对具有动力但不可转向的车轮；还具有一后部单元，所述后部单元具有至少一对带有动力但可转向的车轮，其中一对铰链转向油缸连接在所述前部和后部单元之间，并且设置一对轮转向油缸以实现对所述后部单元可转向轮的转向，一铰链内连所述单元，其包括：
(a)一方向盘，其首先致动所述后部单元车轮对的转向油缸，以开始所述联合收割机的转向；
(b)与所述后部单元车轮对及所述铰链相连的传感器；和
(c)与所述传感器相连的一控制器，并且当所述后部车轮对传感器表明所述后部车轮对接近最大的转向时，开始致动所述铰链转向油缸对，以完成一转向。
34.如权利要求33所述的系统，其中为了使所述联合收割机直线行驶，所述控制器使所述铰链转向油缸对返回到一直线的位置，接着所述控制器使所述转向油缸将所述后部单元车轮对转直。
35.如权利要求33所述的系统，其中所述方向盘致动一转换伺服阀，该伺服阀致动与所述后部单元车轮对相连的所述一对转向油缸，并且还致动所述的铰链转向油缸对。
36.如权利要求35所述的系统，其中单向阀与所述的后部单元车轮对转向油缸以及与所述的铰链转向油缸对相连。
37.如权利要求33所述的系统，其中一手动铰链伺服阀可由联合收割机的一驾驶员致动，以致动所述铰链转向油缸对。
38.如权利要求37所述的系统，其中所述控制器给联合收割机的驾驶员提供有关所述铰链转向油缸对和所述后部单元车轮对的位置的显示。
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