KR20210049831A - 리프트 암 레벨링 시스템 - Google Patents

리프트 암 레벨링 시스템 Download PDF

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KR20210049831A
KR20210049831A KR1020217007104A KR20217007104A KR20210049831A KR 20210049831 A KR20210049831 A KR 20210049831A KR 1020217007104 A KR1020217007104 A KR 1020217007104A KR 20217007104 A KR20217007104 A KR 20217007104A KR 20210049831 A KR20210049831 A KR 20210049831A
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KR
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lift arm
pivot attachment
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leveling
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KR1020217007104A
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English (en)
Inventor
데이비드 글래서
다니엘 제이. 크리거
Original Assignee
클라크 이큅먼트 컴파니
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Abstract

본 발명은 리프트 암(316-1; 316-2; 416) 및 버킷 레벨링 시스템을 갖는, 전위 로더 및 다용도 차량과 같은 동력기계(100; 200; 300; 400)를 포함한다. 버킷 레벨링 시스템은 리프트 암이 상승 및 하강함에 따라 부착된 도구에 버킷 레벨링 성능을 제공하는 4-바 연결장치(354-1; 354-2; 352-1; 352-2)를 이용한다.

Description

리프트 암 레벨링 시스템
본 발명은 동력기계에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전위(front-end) 로더와 같은 동력기계의 리프트 암용 버킷 또는 도구 레벨링 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 목적을 위한 동력기계는 특정 작업 또는 다양한 작업을 달성하기 위한 목적으로 동력을 생성하는 임의 유형의 기계를 포함한다. 동력기계의 일 유형은 작업 차량(work vehicle)이다. 작업 차량은 일반적으로 작업 기능을 수행하도록 조작될 수 있는 리프트 암(일부 작업 차량은 다른 작업 장치가 있을 수 있음)과 같은 작업 장치를 갖는 자체-추진(self propelled) 차량이다. 작업 차량은 몇 가지 예를 들면 로더(loaders), 굴착기(excavators), 다용도 차량, 트랙터 및 트렌처(trenchers)를 포함한다.
로더 및 다용도 차량과 같은 서로 다른 형태의 동력기계는 암의 말단부에 피벗 가능하게 결합된 도구 캐리어를 갖는 리프트 암 구조를 포함한다. 종종, 버킷을 도구 캐리어에 장착함으로써 버킷 또는 다른 도구가 리프트 암에 결합된다. 버킷이 상승 및 하강함에 따라, 버킷을 지면에 대하여 실제로 일정한 방향으로 유지하는 것이 바람직하고, 버킷을 리프트 암에 대하여 방향을 바꾸는 것이 필요하다. 지면에 대하여 일정한 버킷 방향을 유지하기 위하여 기계적인 버킷 레벨링 시스템이 존재한다. 이들 시스템의 일부는 유효 숫자의 추가 연결장치(linkages) 또는 구성요소가 필요하고 그들의 작동에서 불리점 또는 제한을 갖는다.
상기 설명은 본 발명의 일반적인 배경 기술 정보를 단순히 제공하고, 청구된 본 발명의 범위를 결정하는 데 도움을 주고자 의도된 것은 아니다.
본 발명은 신축형 리프트 암 조립체 및 버킷 레벨링 시스템을 갖는, 전위 로더 및 다용도 차량과 같은 동력기계를 제공한다.
본 발명의 버킷 레벨링 시스템은 2개의 4-바 연결장치를 갖는 최적화된 또는 개선된 레벨링 성능을 허용하는 결합구조를 이용한다. 예를 들어, 본 발명에 개시된 실시예는 일부 시스템에서 필요한 추가적인 연결장치의 사용 없이 버킷 레벨링이 기계적으로 실행되는 것을 허용한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 제1 또는 일정(constant) 길이 레벨링 링크는 리프트 암 및 틸트 실린더에 피벗 가능하게 결합된다. 레벨링 실린더 또는 가변(variable) 길이 레벨링 링크는 프레임 및 제1 레벨링 링크에 피벗 가능하게 결합된다. 버킷 레벨링을 제공하는 2개의 4-바 연결장치는 프레임, 리프트 암, 레벨링 링크, 레벨링 실린더 또는 가변 길이 레벨링 링크, 도구 캐리어 및 틸트 실린더를 사용하여 형성된다.
일부 실시예에서, 제1 4-바 연결장치는 2개의 가변 길이 링크를 포함한다. 제1 가변 길이 링크는 레벨링 실린더에 의하여 제공된다. 제2 가변 길이 링크는 신축형(telescoping) 리프트 암에 의하여 제공된다. 일부 실시예에서, 레벨링 실린더의 프레임 상의 피벗은 리프트 암의 프레임 상의 피벗의 위 그리고 후방에 위치한다. 일부 실시예에서, 레벨링 링크 상의 피벗은 틸트 실린더 및 도구 캐리어의 레벨링 링크 상의 피벗 사이에 형성된 작용선(line of action)의 후방에 위치한다.
본 발명에 개신된 실시예는 개선된 기계적 자기(self)-레벨링 특징을 갖는 동력기계 및 동력기계용 리프트 암 조립체를 포함한다. 본 발명의 하나의 관점은 도구(436)를 고정하는 부착 구조를 갖는, 동력기계(100; 200; 300; 400)용 리프트 암 조립체(350-2; 450)를 포함하고, 리프트 암 조립체는 제1 피벗 부착부(312; 412)에서 동력기계의 프레임(110; 310; 410)에 피벗 가능하게 부착되는 주 리프트 암 부분(316-2; 416) 및 주 리프트 암 부분에 대하여 확장 및 수축 가능한 신축형 부분(318; 418)을 포함하는 리프트 암; 제2 피벗 부착부(326; 426)에서 프레임(110; 310; 410)에 피벗 가능하게 부착되는 가변 길이 링크(328-2; 428); 및 제3 피벗 부착부(314; 414)에서 주 리프트 암 부분의 신축형 부분에 피벗 가능하게 부착되고, 제4 피벗 부착부(320; 420)에서 가변 길이 링크(328-1; 328-2; 428)에 피벗 가능하게 부착되는 고정 길이 링크(322; 422)를 포함하고, 여기서, 리프트 암, 프레임, 가변 길이 링크, 고정 길이 링크는 2개의 가변 길이 링크를 갖는 리프트 암 4-바 연결장치를 형성한다.
본 발명의 실시예는 하나 이상의 다음 특징을 포함한다. 리프트 암 조립체는 제5 피벗 부착부(338; 438)에서 고정 길이 링크(322; 422)에 피벗 가능하게 부착되는 틸트 실린더(235; 340; 440); 및 도구(436)와 도구 캐리어의 하나를 리프트 암 조립체에 장착하고, 리프트 암 상의 제6 피벗 부착부(330; 430) 및 틸트 실린더 상의 제7 피벗 부착부(332; 432)를 포함하는 도구 연결 포인트(334; 434)를 더 포함하고, 고정 길이 링크(322; 422), 틸트 실린더(235; 340; 440), 도구(436)와 도구 캐리어의 하나 및 리프트 암은 틸트 제어 4-바 연결장치(352-1; 352-2)를 형성하고, 그리고 리프트 암 4-바 연결장치 및 틸트 제어 4-바 연결장치는, 리프트 암 조립체가 프레임에 대하여 피벗 가능하게 상승 및 하강함에 따라 리프트 암 조립체에 결합된 도구(436)의 기계적인 자기-레벨링을 제공한다. 주 리프트 암 부분(316-2; 416)이 완전히 낮아진 위치에 있고, 신축형 부분(318; 418)이 주 리프트 암 내로 수축되면, 리프트 암 조립체는 제1 피벗 부착부(312; 412) 및 제3 피벗 부착부(314; 414) 사이의 제1 작용선(462)이 제2 피벗 부착부(326; 426) 및 제4 피벗 부착부(320; 420) 사이의 제2 작용선(460)에 거의 평행하게 구성된다.
주 리프트 암의 신축형 부분(318; 418)은 신축형 작동기(319)의 동력하에 주 리프트 암 부분(316-2; 416)에 대하여 확장 및 수축하도록 구성된다. 도구와 도구 캐리어의 하나는 제6 피벗 부착부(330; 430)에서 리프트 암의 신축형 부분(318; 418)에 피벗 가능하게 부착된다. 가변 길이 링크(328-2; 428)는 리프트 암의 신축형 부분(318; 418)이 확장 및 수축함에 따라 가변 길이 링크가 확장 및 신축하도록 신축형 작동기(319)에 유압 결합된다. 가변 길이 링크(328-2; 428)는 실린더이다.
가변 길이 링크(328-2; 428) 및 프레임(110; 310; 410) 사이의 제2 피벗 부착부(326; 426)는 리프트 암 및 프레임 사이의 제1 피벗 부착부(312; 412)의 위 및 후방에 위치한다. 가변 길이 링크(328-2; 428) 및 프레임(110; 310; 410) 사이의 제2 피벗 부착부(326; 426)와 리프트 암 및 프레임 사이의 제1 피벗 부착부(312; 412)는 제1 및 제2 피벗 부착부 사이에 연장하는 작용선(324)이 수평 방향에 대하여 적어도 약 105°각도를 형성하도록 정렬된다.
리프트 암 조립체는 제4 피벗 부착부(320; 420)가 제3 피벗 부착부(314; 414) 및 제5 피벗 부착부(338; 438) 사이에 연장하는 작용선(480)의 후방에 위치하도록 구성된다. 리프트 암 조립체는 틸트 실린더, 도구(436) 및 도구 캐리어의 하나가 리프트 암과의 간섭을 만나면, 틸트 실린더(235; 340; 440)를 탱크(504)에 결합하여 틸트 실린더의 스트로크(stroke)를 제한하도록 구성된 포트 릴리프 밸브(502)를 더 포함한다.
본 발명의 하나의 관점은 도구(436)의 기계적 자기-레벨링을 제공하도록 구성된 동력기계(100; 200; 300; 400)를 포함하고, 동력기계는 프레임(110; 310; 410); 프레임에 장착된 동력원(222); 동력원에 작동 가능하게 결합된 동력 변환 시스템(224); 제1 피벗 부착부(312; 412)에서 프레임에 피벗 가능하게 부착되는 리프트 암 (316-1; 316-2; 416); 동력 변환 시스템과 통신하고 프레임과 리프트 암 사이에 결합되고, 프레임에 대하여 리프트 암을 상승 및 하강하도록 선택적으로 작동 가능한 리프트 작동기(238; 415); 제2 피벗 부착부(326; 426)에서 프레임(110; 310; 410)에 피벗 가능하게 부착되는 제1 레벨링 링크(328-1; 328-2; 428); 제3 피벗 부착부(314; 414)에서 리프트 암에 피벗 가능하게 부착되고, 제4 피벗 부착부(320; 420)에서 제1 레벨링 링크(328-1; 328-2; 428)에 피벗 가능하게 부착되는 제2 레벨링 링크(322; 422); 동력 변환 시스템과 통신하고 제5 피벗 부착부(338; 438)에서 제2 레벨링 링크(322; 422)에 피벗 가능하게 부착되는 틸트 작동기(235; 340; 440); 도구(436)를 리프트 암에 장착하도록 구성되고, 도구 및 도구 부착장치의 결합이 제6 피벗 부착부(330; 430)에서 리프트 암(316-1; 316-2; 416)에 피벗 가능하게 부착되고, 제7 피벗 부착부(332; 432)에서 틸트 작동기(235; 340; 440)에 피벗 가능하게 부착되는 도구 부착장치(334; 434)를 포함하고, 여기서, 프레임(110; 310; 410), 리프트 암(316-1; 316-2; 416), 제2 레벨링 링크(322; 422) 및 제1 레벨링 링크(328-1; 328-2; 428)는 제1 4-바 연결장치(354-1; 354-2)를 형성하고, 그리고 제2 레벨링 링크(322; 422), 틸트 작동기(235; 340; 440), 도구 부착장치 및 리프트 암(316-1; 316-2; 416)은 제2 4-바 연결장치(352-1; 352-2)를 형성하고, 제1 및 제2 4-바 연결장치는 리프트 암이 프레임에 대하여 피벗 가능하게 상승 및 하강함에 따라 리프트 암에 장착된 도구(436)의 기계적 자기-레벨링을 제공한다.
본 발명의 실시예는 하나 이상의 다음 특징을 포함한다. 상기 제1 및 제2 4-바 연결장치의 하나는 가변 길이를 갖는 2 바를 포함한다. 리프트 암(316-2; 416)은 신축형 작동기(319)의 동력하에 주 리프트 암 부분(316-2; 416)에 대하여 선택적으로 확장 및 수축하는 신축형 부분(318; 418)을 갖는 신축형 리프트 암이다. 도구 부착장치는 제6 피벗 부착부(330; 430)에서 리프트 암(316-2; 416)의 신축형 부분(318; 418)에 피벗 가능하게 부착된다. 제2 레벨링 링크(322; 422)는 제3 피벗 부착부(314; 414)에서 리프트 암(316-2; 416)의 신축형 부분(318; 418)에 피벗 가능하게 부착된다. 제1 레벨링 링크(328-2; 428)는 가변 길이 레벨링 링크이다. 제1 레벨링 링크(328-2; 428)는 신축형 작동기(319)에 작동 가능하게 결합되어, 리프트 암(316-2; 416)의 신축형 부분(318; 418)이 확장 및 수축함에 따라 확장 및 수축한다. 제1 레벨링 링크(328-2; 428)는 실린더이다. 리프트 암(316-2; 416)이 완전히 낮아진 위치에 있고, 신축형 부분(318; 418)이 리프트 암 내로 수축되면, 리프트 암 조립체는 제1 피벗 부착부(312; 412) 및 제3 피벗 부착부(314; 414) 사이의 제1 작용선(462)이 제2 피벗 부착부(326; 426) 및 제4 피벗 부착부(320; 420) 사이의 제2 작용선(462)에 거의 평행하도록 구성된다. 제2 피벗 부착부(326; 426) 및 제1 피벗 부착부(312; 412)는 제1 및 제2 피벗 부착부 사이에 연장하는 작용선(324)이 수평 방향에 대하여 적어도 약 100°각도를 형성하도록 정렬된다. 제2 피벗 부착부(326; 426)는 제1 피벗 부착부(312; 412)의 위 및 후방에 위치한다. 제2 피벗 부착부(326; 426) 및 제1 피벗 부착부(312; 412)는 제1 및 제2 피벗 부착부 사이에 연장하는 작용선(324)이 수평 방향에 대하여 약 100°내지 110°사이 각도를 형성하도록 정렬된다. 리프트 암 조립체는 제4 피벗 부착부(320; 420)가 제3 피벗 부착부(314; 414) 및 제5 피벗 부착부(338; 438) 사이에 연장하는 작용선(480)의 후방에 위치하도록 구성된다. 틸트 작동기는 틸트 실린더이고, 그리고 틸트 실린더 및 도구(436)의 하나가 리프트 암과의 간섭을 마주치면, 틸트 실린더의 스트로크를 제한하기 위하여 틸트 실린더(235; 340; 440)를 탱크(504)에 결합하도록 구성된 포트 릴리프 밸브(502)를 더 포함한다.
본 발명의 요약 및 초록은 단순화된 형태의 개념을 설명하기 위하여 제공되고 이하 상세한 설명에서 더 개시된다. 본 발명의 요약은 특허청구범위에 기재된 핵심 기술 또는 필수 기술을 특정하려는 것은 아니고 본 발명에 청구된 주제의 범위를 결정하는데 보조로서 사용되는 것은 아니다.
본 발명의 버킷 레벨링 시스템은 2개의 4-바 연결장치를 갖는 최적화된 또는 개선된 레벨링 성능을 허용하는 결합구조를 이용한다. 본 발명에 개시된 실시예는 일부 시스템에서 필요한 추가적인 연결장치의 사용 없이 버킷 레벨링이 기계적으로 실행되는 것을 허용한다.
도 1은 본 발명의 실시예가 유리하게 실시될 수 있는 대표적인 동력기계의 기능적 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 로더와 같은 로더의 동력 시스템의 구성요소를 도시한 블록도이다.
도 3a는 2개의 4-바 연결장치를 사용하는 버킷 레벨링 시스템을 갖는 리프트 암 조립체의 개략도이다.
도 3b는 수축형 리프트 암을 구비한 2개의 4-바 연결장치를 사용하는 버킷 레벨링 시스템을 갖는 리프트 암 조립체의 개략도이다.
도 4는 상승 및 하강된 위치에 리프트 암 조립체를 나타내는 리프트 암 조립체 및 버킷 레벨링 시스템의 개략 측면도이다.
도 5는 예시적인 실시예에서 레벨링 링크 상의 피벗 위치를 나타내는 도 4의 리프트 암 조립체 및 버킷 레벨링 시스템의 일부의 개략 측면도이다.
도 6a는 리프트 암이 상승된 위치에 있는 경우 틸트 실린더의 오버스트로킹(overstroking)을 방지하는 긴 스트로크 길이 및 포트 릴리프 밸브를 갖는 틸트 실린더를 나타내는 리프트 암 조립체 및 버킷 레벨링 시스템의 개략 측면도이다.
도 6b는 도 6a에 나타낸 부가된 길이가 없는 틸트 실린더의 제한을 나타내는 리프트 암 조립체 및 버킷 레벨링 시스템의 개략 측면도이다.
본 발명에 개시된 개념은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되고 도시된다. 그러나, 이들 개념은 도시한 실시예에서의 구성의 상세 및 구성요소의 배열에 대한 적용에 제한되지 않고 다양한 다른 방법으로 실시되거나 수행될 수 있다. 본 발명의 용어는 발명의 설명의 목적으로 사용되고 제한적인 것으로 간주해서는 안 된다. 본 발명에서 사용되는 "포함하는(including)", "포함하는(comprising)" 및 "갖는(having)"과 같은 단어 및 그 변형은 열거된 항목, 그 등가물뿐만 아니라 추가 항목을 포함하는 것을 의미한다.
본 발명은 리프트 암 및 버킷 레벨링 시스템을 갖는, 전위 로더 및 다용도 차량과 같은 동력기계를 포함한다. 버킷 레벨링 시스템은 추가 구성요소를 이용한 종래의 버킷 레벨링 시스템에 비하여, 2개의 4-바 연결장치를 갖는 최적화 또는 개선한 버킷 레벨링 성능을 허용하는 결합구조를 이용한다. 예를 들어 본 발명에 개시된 실시예는 3개의 4-바 연결장치를 촉진하는 일부 시스템에서 필요한 추가 연결장치의 사용 없이 기계적으로 실행되는 버킷 레벨링을 허용한다. 예시적인 실시예에서, 제1 또는 일정 길이 레벨링 링크는 리프트 암 및 틸트 실린더에 피벗 가능하게 결합된다. 레벨링 실린더 또는 가변 길이 레벨링 링크는 프레임 및 제1 레벨링 링크에 피벗 가능하게 결합된다. 버킷 레벨링을 제공하는 2개의 4-바 연결장치는 프레임, 리프트 암, 레벨링 링크, 레벨링 실린더 또는 가변 길이 레벨링 링크, 도구 캐리어 및 틸트 실린더의 사용에 의하여 형성된다.
이들 개념은 아래에 기술되는 바와 같이 다양한 동력기계에 실시될 수 있다. 실시예를 실현할 수 있는 대표적인 동력기계는 도 1의 다이어그램 형태로 도시된다본 발명의 설명을 간결하게 하기 위하여 대표적인 동력기계로서 단지 하나의 동력기계가 도시되고 설명된다. 그러나 위에 언급한 바와 같이 하기 실시예는 도시된 동력기계와 상이한 형태의 동력기계를 포함하는 다수의 동력기계 중 어느 것에도 실시될 수 있다.
본 발명의 목적상 동력기계는 프레임, 적어도 하나의 작업요소 및 작업을 수행하기 위하여 작업요소에 동력을 제공할 수 있는 동력원을 포함한다. 동력기계의 하나의 유형은 자체-추진(self-propelled) 작업 차량이다. 자체-추진 작업 차량은 프레임, 작업요소 및 작업요소에 동력을 공급할 수 있는 동력원을 포함하는 동력기계의 한 종류이다. 적어도 하나의 작업요소는 동력기계를 동력하에 움직이는 원동(motive) 시스템이다.
도 1은 아래에 기술된 실시예가 유리하게 삽입될 수 있고 다수의 상이한 유형의 동력기계 중 임의의 것일 수 있는 동력기계(100)의 기본 시스템을 도시하는 블록 다이어그램을 나타낸다. 도 1의 블록 다이어그램은 동력기계(100)의 다양한 시스템 및 다양한 구성요소와 시스템 사이의 관계를 확인한다. 위에 기술한 바와 같이 가장 기본적인 수준에서 본 발명의 설명의 목적상, 동력기계는 프레임, 동력원 및 작업요소를 포함할 수 있다. 동력기계(100)는 프레임(110), 동력원(120) 및 작업요소(130)를 포함한다. 도 1에 도시된 동력기계(100)는 자체 추진 작업 차량이기 때문에, 이는 또한 견인요소(140) 및 동력기계의 작업요소를 제어하는 운전 위치를 제공하는 운전자 스테이션(150)을 갖고, 견인요소는 그 자체로 지지표면(support surface)에 대해 동력기계(100)를 이동하도록 제공된 작업요소이다. 제어 시스템(160)은 다른 시스템과 연동하여 적어도 부분적으로 운전자에 의한 제어신호에 응답하여 다양한 작업을 수행하기 위하여 제공된다.
특정 작업 차량은 전용 작업을 수행할 수 있는 작업요소를 갖는다. 예를 들어, 일부 작업 차량은 버킷(bucket)과 같은 도구가 핀 고정(pinning) 배열에 의하여 부착되는 리프트 암을 갖는다. 작업요소, 즉 리프트 암은 작업을 수행하기 위하여 도구가 위치하도록 조작될 수 있다. 일부 경우에서, 버킷을 리프트 암에 대해 회전시키는 것과 같이, 도구를 위치시키기 위하여 도구는 작업요소에 대해 상대적으로 위치할 수 있다. 이러한 작업 차량의 정상 작동하에 버킷이 부착되고 사용된다. 이러한 작업 차량은 원래의 버킷 대신에 도구/작업요소 결합의 분해 및 다른 도구의 재조립에 의하여 다른 도구를 수용할 수 있다. 다른 작업 차량은 널리 다양한 도구를 갖고 사용되도록 의도되고, 도 1에 도시한 도구 인터페이스(170)와 같은 도구 인터페이스를 갖는다. 가장 기본적으로, 도구 인터페이스(170)는 프레임(110) 또는 작업요소(130)와 도구 사이의 연결장치이고, 이는 도구를 프레임(110) 또는 작업요소(130)에 직접 부착하는 연결 포인트와 같이 단순하거나 또는 더 복잡할 수 있고 아래에 기술된다.
일부 동력기계에서, 도구 인터페이스(170)는 작업요소에 이동 가능하게 부착되는 물리적 조립체인 도구 캐리어를 포함할 수 있다. 도구 캐리어는 다수의 도구를 작업요소에 수용하고 고정하기 위한 체결부(engagement features) 및 잠금부(locking features)를 갖는다. 이러한 도구 캐리어의 일 특성은, 도구가 일단 캐리어에 부착되면 캐리어는 도구에 고정되고(즉, 도구에 대해 이동 가능하지 않음), 도구 캐리어가 작업요소에 대해 이동하면, 도구는 도구 캐리어와 같이 이동한다. 여기서 사용된 용어, 도구 캐리어는 단순히 피벗 가능한 연결 포인트가 아니라, 다양한 도구에 수용되고 고정되도록 의도된 특별한 전용 장치이다. 도구 캐리어 자체는 리프트 암 또는 프레임(110)과 같은 작업요소(130)에 장착 가능하다. 도구 인터페이스(170)는 또한, 도구의 하나 이상의 작업요소에 동력을 제공하기 위한 하나 이상의 동력원을 포함할 수 있다. 일부 동력기계는 도구 인터페이스를 갖는 복수의 작업요소를 가질 수 있고, 이들 각각은 반드시 필요하지 않지만 도구를 수용하는 하나의 도구 캐리어를 가질 수 있다. 일부 다른 동력기계는 복수의 도구 인터페이스를 갖는 하나의 작업요소를 가질 수 있고, 단일 작업요소는 복수의 도구를 동시에 수용할 수 있다. 이들 도구 인터페이스 각각은 반드시 필요하지 않지만 하나의 도구 캐리어를 갖는다.
일부 동력기계는 도구 또는 틸트 작동기를 갖는 리프트 암에 핀 고정(pinned)에 의하여 부착되는 것과 같이 부착되고 또한 도구 또는 도구 형태 구조에 직접 결합되는 도구 유사 장치를 가질 수 있다. 리프트 암에 회전 가능하게 핀 고정되는 이러한 도구의 보통의 예가 버킷이고, 용접 또는 조임장치에 의하여 버킷에 직접 고정되는 브라킷에 하나 이상의 틸트 실린더가 부착된다. 이러한 동력기계는 도구 캐리어를 갖지 않고, 오히려 리프트 암과 도구 사이의 직접 연결을 갖는다.
프레임(110)은 그에 부착되거나 그 위에 위치하는 다양한 다른 구성요소를 지지할 수 있는 물리적 구조체를 포함한다. 프레임(110)은 여러 개의 개별 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 동력기계는 단단한 프레임을 갖는다. 즉, 프레임의 어느 한 부분도 프레임의 다른 부분에 대해 이동 가능하지 않다. 다른 동력기계는 프레임의 다른 부분에 대해 움직일 수 있는 적어도 하나의 부분을 갖는다. 예를 들어, 굴착기는 하부 프레임부에 대해 회전하는 상부 프레임부를 가질 수 있다. 다른 작업 차량은 조향(steering) 기능을 달성하기 위하여 프레임의 일부분이 다른 부분에 대해 피벗하는 관절식(articulated) 프레임을 갖는다.
프레임(110)은, 일부 예에서 도구 인터페이스(170)를 통해 부착된 도구가 사용할 동력을 제공하는 것뿐만 아니라, 하나 이상의 견인요소(140)를 포함하는 하나 이상의 작업요소(130)에 동력을 제공하도록 구성된 동력원(120)을 지지한다. 동력원(120)으로부터의 동력이 작업요소(130), 견인요소(140) 및 도구 인터페이스(170)의 어디에도 직접 제공될 수 있다. 대안적으로, 동력원(120)으로부터의 동력은 제어 시스템(160)에 제공될 수 있고, 이는 순차적으로 동력을 사용하여 작업 기능을 수행할 수 있는 구성요소에 동력을 선택적으로 제공한다. 동력기계용 동력원은 통상적으로 내연기관과 같은 엔진 및 엔진으로부터의 출력을 작업요소가 사용 가능한 동력 형태로 변환할 수 있는 기계 변속기 또는 유압 시스템과 같은 동력 변환 시스템을 포함한다. 일반적으로 전력원 또는 하이브리드 동력원으로 알려진 동력원과의 조합을 포함하는 다른 유형의 동력원이 동력기계에 통합될 수 있다.
도 1은 작업요소(130)로 지정된 단일 작업요소를 나타내지만, 다양한 동력기계는 임의 개수의 작업요소를 가질 수 있다. 작업요소는 통상 동력기계의 프레임에 부착되고, 작업을 수행하는 경우에 프레임에 대해 이동 가능하다. 또한, 견인요소(140)는, 그들의 작업 기능이 일반적으로 동력기계(100)를 지지표면 위로 이동시키는 점에서, 작업요소의 특별한 경우이다. 견인요소(140)는 작업요소(130)와 별개로 도시되어 나타나고, 그 이유는 많은 동력기계는 항상 그렇다고는 할 수 없지만 견인요소 이외의 추가적인 작업요소를 갖고 있기 때문이다. 동력기계는 임의 개수의 견인요소를 가질 수 있고, 이들 일부 또는 모두가 동력원(120)으로부터의 동력을 수용해서 동력기계(100)를 추진할 수 있다. 견인요소는, 예를 들어 트랙(track) 조립체, 차축에 부착된 바퀴(wheels) 등일 수 있다. 견인요소는 견인요소의 이동이 차축 주위의 회전으로 한정되도록(조향이 스키딩(skidding)에 의하여 달성됨) 프레임에 장착될 수 있고, 또는 대안적으로 견인요소가 프레임에 대하여 피벗함으로써 조향을 달성하도록 프레임에 피벗 가능하게 장착될 수 있다.
동력기계(100)은 운전자가 동력기계의 동작을 제어할 수 있는 작업 위치를 포함하는 운전 위치를 포함하는 운전자 스테이션(150)을 포함한다. 일부 동력기계에서, 운전자 스테이션(150)은 폐쇄형 또는 부분 폐쇄형 캡(cab)에 의하여 정의된다. 본 발명의 실시예가 실현될 수 있는 일부 동력기계는 위에 기술된 형태의 캡 또는 운전실(operator compartment)을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 워크 비하인드 로더(walk behind loader)는 캡 또는 운전실을 갖지 않고 오히려 동력기계를 적합하게 작동하는 운전자 스테이션으로서 기능하는 운전 위치(operating position)를 가질 수 있다. 보다 광범위하게, 작업 차량 이외의 동력기계는 위에 언급된 운전 위치 및 운전실과 반드시 유사하지 않은 운전 스테이션을 가질 수 있다. 또한, 동력기계(100)와 같은 일부 동력기계 및 기타는, 이들이 운전실 또는 운전 위치를 갖는지에 상관없이, 동력기계 상의 또는 동력기계에 인접한 운전 스테이션 대신에 또는 이에 더하여 원격으로(즉, 원격으로 위치한 작업자 스테이션으로부터) 작동될 수 있다. 동력기계의 운전자 제어 기능 중 적어도 일부가 동력기계에 연결된 도구와 연결된 운전 위치에서 작동할 수 있는 애플리케이션을 포함할 수 있다. 대안적으로 일부 동력기계의 경우, 동력기계 상의 작업자 제어 기능 중 적어도 일부를 제어할 수 있는 원격 제어 장치가 제공될 수 있다(즉, 동력기계 및 동력기계에 결합되는 임의의 도구로부터 원격임).
도 2는 도 1에 도시된 동력기계(100)일 수 있는 동력기계(200)의 동력 시스템(220)의 다양한 구성요소의 다이어그램을 포함한다. 동력 시스템(220)은 다양한 기계 기능에서 사용하는 동력을 발생 및/또는 저장할 수 있는 하나 이상의 동력원(222)을 포함한다. 동력기계(200)에서, 동력 시스템(220)은 내연기관을 포함한다. 다른 동력기계는 주어진 동력기계 구성요소에 동력을 제공할 수 있는 전기 발생기, 재충전 배터리, 다양한 다른 동력원 또는 동력원들의 결합을 포함할 수 있다. 동력 시스템(220)은 또한 동력원(222)에 작동 가능하게 결합되는 동력 변환 시스템(224)을 포함한다. 동력 변환 시스템(224)은 차례로 동력기계의 기능을 수행하는 하나 이상의 작동기(226)에 결합된다. 다양한 동력기계의 동력 변환 시스템(224)은 기계 변속기, 유압 시스템 등을 포함하는 다양한 구성요소를 포함할 수 있다. 동력기계(200)의 동력 변환 시스템(224)은 구동 모터(226A, 226B)에 동력 신호를 제공하기 위하여 선택적으로 제어 가능한 한 쌍의 유체(hydrostatic) 구동 펌프(224A, 224B)를 포함한다. 구동 모터(226A, 226B)는 차례로 각각 차축에 작동 가능하게 결합되고, 구동 모터(226A)는 차축(228A, 228B)에 결합되고 구동 모터(226B)는 차축(228C, 228D)에 결합된다. 차축(228A-D)은 각각 차례로 견인요소(219A-D)에 결합된다. 구동 펌프(224A, 224B)는 운전자 입력장치에 기계적, 유압 및/또는 전기적으로 결합되어 구동 펌프를 제어하는 작동 신호를 받는다.
동력기계(200)의 구동 펌프, 모터 및 차축의 배열은 이들 구성요소의 배열의 하나의 예이다. 위에 기술한 바와 같이, 동력기계(200)는 다용도 차량 또는 스키드-스티어 로더, 트랙 로더 또는 관절식 로더와 같은 전위-엔드 로더일 수 있고, 동력기계의 각 측면 상에 견인요소를 포함한다. 예를 들어 스키드-스티어-로더에서, 견인요소는 단일 구동 모터 또는 개별 구동모터의 하나를 통하여 단일 유압 펌프의 출력을 통하여 함께 제어된다. 유압 구동 펌프의 다양한 다른 구성 및 결합이 유리하게 이용될 수 있다. 또한, 개시된 실시예는 다른 형태의 동력기계에서 사용될 수 있다.
동력기계(200)의 동력 변환 시스템(224)은 또한 동력원(222)에 작동 가능하게 결합된 유압 도구 펌프(224C)를 포함한다. 유압 도구 펌프(224C)는 작업 작동기 회로(238C)에 작동 가능하게 결합된다. 작업 작동기 회로(238C)는 제어 로직(하나 이상의 밸브와 같은)뿐만 아니라 리프트 실린더(238) 및 틸트 실린더(235)를 포함하여 작동을 제어한다. 제어 로직은 운전자 입력에 반응하여 선택적으로 리프트 실린더 및/또는 틸트 실린더의 작동을 허용한다. 일부 기계에서, 작업 작동기 회로는 또한 부착 도구에 가압 유압 유체를 선택적으로 제공하는 제어 로직을 포함한다.
동력기계(100)의 위의 설명은 예시적인 목적으로 제공되었고, 이하의 실시예가 실현될 수 있는 예시적인 환경을 제공한다. 본 발명에 개시된 실시예는 도 1의 블록 다이어그램에 나타낸 동력기계(100)와 같은 동력기계에 실현될 수 있고, 특별히 달리 언급하지 않는 한, 이하 설명하는 본 발명의 개념은 위에 특히 기술한 환경으로 제한되는 것은 아니다.
도 3a 및 도 3b는 도구 캐리어(334)에 부착된 버킷 또는 다른 도구의 기계적인 자기-레벨링을 제공하는 구성요소를 갖는 동력기계(300-1; 300-2)의 리프트 암 조립체(350-1; 350-2)의 개략도이다. 각각의 리프트 암 조립체는 함께 도구 캐리어에 부착된 버킷 또는 도구의 개선된 자기-레벨링을 제공하는 2개의 4-바 연결장치를 포함한다. 도 3a에 도시된 리프트 암 조립체는 4-바 연결장치의 일부를 형성하는 리프트 암(316-1)을 포함한다. 도 3b에 도시된 리프트 암 조립체는, 리프트 암(316-2)이 신축형 실린더 또는 작동기(319)의 동력하에 주 부분(316-2)으로부터 신축하는 신축형 부분(318)을 갖는 신축형 스타일 리프트 암이라는 점에서, 도 3a에 도시된 리프트 암 조립체와 다르다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 리프트 암 조립체는 본 발명에 개시된 실시예의 기계적 자기-레벨링 특징을 제공하는데 사용된 각각의 리프트 암 조립체에서 2개의 4-바 연결장치와 같은 특정 특징을 나타내기 위하여 개략적으로 제공되었다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 특정의 결합구조는 특별히 기재하지 않는 한 특정 피벗 위치, 구성요소의 방향, 구성요소의 규모 또는 다른 특징을 반영하려고 한 것은 아니다. 리프트 암 조립체의 다른 예시가 도 4 내지 도 6에 제공된다.
각각의 리프트 암 조립체에서, 리프트 암(316-1; 316-2)은 피벗 부착부 또는 커플링(312)에서 프레임(310)에 피벗 가능하게 부착된다. 고체 레벨링 링크(328-1)는 리프트 암 조립체(350-1)에서 피벗 부착부 또는 커플링(326)에서 프레임(310)에 피벗 가능하게 부착된다. 리프트 암 조립체(350-2)는 피벗 부착부 또는 커플링(326)에서 프레임(310)에 피벗 가능하게 부착되는 레벨링 실린더 형태의 가변 길이 레벨링 링크(328-2)를 갖는다. 예시적인 실시예에서, 리프트 암 위치 범위에 대한 개선된 레벨링 성능은, 리프트 암(316)의 피벗 부착부(312)의 위 및 뒤(동력기계의 운전실을 향하여)에 위치한 레벨링 링크(328-1) 또는 레벨링 실린더(328-2)의 피벗 부착부(326)에 의하여 달성된다. 예시적인 실시예에서, 레벨링 링크(328-1) 또는 레벨링 실린더(328-2)의 피벗 부착부(326)는 바람직하게는 리프트 암의 피벗 부착부(312)의 위 및 후방에 위치할 수 있고, 피벗 부착부(312)와 피벗 부착부(326) 사이에 연장하는 작용선(324)은 수평 방향에 대하여 적어도 약 105°의 각도 θ를 형성한다. 그러나, 이 결합구조 관계는 모든 실시예에서 필요한 것은 아니다.
레벨링 링크(322)는 기계적 자기-레벨링 기능을 촉진하기 위하여 각각의 리프트 암 조립체에 제공된다. 고정 길이 링크인 레벨링 링크(322)는 3개의 피벗 부착부를 포함한다. 우선, 레벨링 링크(322)는 피벗 부착부(314)에서 리프트 암(316)에 피벗 가능하게 부착된다. 이 피벗 부착부(314)는 리프트 암(316-1)의 주 리프트 암 부분, 또는 리프트 암(316-2)의 신축형 부분(318)에 대한 것이다. 각각의 레벨링 링크(322)의 제2 피벗 부착부는 레벨링 링크(328-1) 또는 레벨링 실린더(328-2)와 레벨링 링크(322) 사이의 피벗 부착부(320)이다. 각각의 레벨링 링크(322)의 제3 피벗 부착부는 틸트 실린더(340)와 레벨링 링크(322) 사이의 피벗 부착부(338)이다.
도 3a 및 도 3b에 버킷 또는 다른 도구가 리프트 암에 장착되도록 구성된 도구 캐리어 또는 인터페이스(334)를 도시하였다. 도구 캐리어(334)는 피벗 부착부(330)에서 리프트 암에 피벗 가능하게 부착된다. 도 3a에 도시된 실시예에서, 도구 캐리어(334)와 리프트 암(316-1) 사이의 피벗 부착부(330)는 주 리프트 암 부분에 존재하고, 도 3b에서 리프트 암(316-2)에 대한 피벗 부착부(330)는 신축형 부분(318)에 존재한다. 도구 캐리어(334)는 또한 피벗 부착부(332)에서 틸트 실린더(340)에 피벗 가능하게 부착된다.
도 3b에 도시된 실시예에서, 레벨링 실린더(328-2)는 리프트 암(316-2)의 신축형 부분(318)의 확장 및 수축을 제어하는 신축형 실린더 또는 작동기(319)에 유압으로 결합된다. 유압 결합은 유압 연결(321)로 개략 도시되고, 다양한 밸브 및 다른 유압요소를 포함할 수 있다. 리프트 암 신축형 작동기가 확장/수축하여 신축형 부분(318) 부분을 확장/수축함에 따라, 레벨링 실린더(328-2) 또한 확장/수축한다. 이는 리프트 암(316-2)의 신축형 부분(318)에 대한 레벨링 링크(322)의 위치결정을 유지하는 것을 돕는다.
위에 기술한 바와 같이, 도 3a 및 도 3b에 도시한 리프트 암 조립체 각각은 종래기술에서 알려진 3개의 4-바 연결장치의 사용 대신에 2개 4-바 연결장치를 사용하여 자기-레벨링을 제공한다. 도 3a에 도시한 리프트 암 조립체에서, 2개 4-바 연결장치는 (354-1) 및 (352-1)로 지정되었다. 도 3b에 도시한 리프트 암 조립체에서, 2개 4-바 연결장치는 354-2 및 352-2로 지정되었다. 제1 4-바 연결장치(354-1; 352-1)는 프레임(310), 리프트 암(316-1 또는 316-2)(신축형 부분(318) 포함), 레벨링 링크(322) 및 레벨링 실린더(328-2)(또는 다른 적합한 길이 레벨링 링크) 또는 고체 레벨링 링크(328-1)을 포함한다. 제1 4-바 연결장치의 피벗 부착부는 리프트 암과 프레임(310) 사이의 피벗 부착부(312), 리프트 암과 레벨링 링크(322) 사이의 피벗 부착부(314), 레벨링 링크(328-1) 또는 레벨링 실린더(328)와 레벨링 링크(322) 사이의 피벗 부착부(320) 및 레벨링 링크(328-1) 또는 레벨링 실린더(328)와 프레임(310) 사이의 피벗 부착부(326)를 포함한다.
제2 4-바 연결장치는 레벨링 링크(322), 틸트 실린더(340), 리프트 암(316) 및 도구 캐리어(334)의 일부를 포함한다. 제1 4-바 연결장치의 피벗 부착부는 리프트 암(316)과 레벨링 링크(322) 사이의 피벗 부착부(314), 리프트 암(316)과 도구 캐리어(334) 사이의 피벗 부착부(330), 틸트 실린더(340)와 도구 캐리어(334) 사이의 피벗 부착부(332) 및 틸트 실린더(340)와 레벨링 링크(322) 사이의 피벗 부착부(338)를 포함한다. 이하 기술될 도 4-6뿐만 아니라 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명된 리프트 암 조립체의 주목할 특징은, 추가 연결장치를 통하는 것 대신에 틸트 실린더가 레벨링 링크(422) 및 도구 캐리어(434) 사이에 직접 피벗 가능하게 결합되는 것이다. 일부 실시예에서 위에 설명한 바와 같이, 특정 동력기계는 도구 캐리어를 갖지 않을 수 있고, 대신에 리프트 암 및 레벨링 링크에 직접 핀 고정되는 버킷과 같은 도구를 가질 수 있다. 본 발명의 설명의 간결성을 위하여, 제2 4-바 연결장치의 일부를 형성하는 도구 캐리어 또는 도구의 구조는 도구 부분에 언급된다.
도 4는 버킷(436) 또는 다른 도구의 기계적인 자기-레벨링을 제공하는, 도 3b를 참조하여 위에 설명된 것과 유사한 구성요소를 갖는 동력기계(400)의 리프트 암 조립체의 개략도이다. 리프트 암 조립체(450)는 함께 개선된 자기-레벨링 동작을 제공하는 위에 설명된 2개 4-바 연결장치를 포함한다. 도 4에서, 리프트 암 조립체(450)는 완전히 내려진(하강) 위치 및 올려진(상승) 위치 모두를 나타내고, 리프트 암(416)에 대한 레벨링 링크(422)의 움직임과 같은 특징을 나타낸다.
리프트 암 조립체(450)에서, 리프트 암(416)은 피벗 부착부 또는 커플링(412)에서 프레임(410)에 피벗 가능하게 부착된다. 레벨링 실린더 형태의 가변 길이 레벨링 링크(428)는 또한 피벗 부착부 또는 커플링(426)에서 프레임(410)에 피벗 가능하게 부착된다. 위에 설명한 바와 같이, 레벨링 실린더(428)의 피벗 부착부(426)는 리프트 암(416)의 피벗 부착부(412)의 위 및 뒤에 위치하고, 예를 들어 피벗 부착부(412)와 피벗 부착부(426) 사이에 연장하는 작용선은 수평 방향에 대하여 적어도 약 105°의 각도 θ를 형성한다(참조 도 3a 및 도 3b)
고정 길이 레벨링 링크(422)는 또한 기계적인 자기-레벨링 기능을 촉진하기 위하여 제공된다. 레벨링 링크(322)의 경우와 같이, 레벨링 링크(422)는 3개의 피벗 부착부를 포함한다. 우선, 레벨링 링크(422)는 피벗 부착부(414)에서 리프트 암(416)에 피벗 가능하게 부착된다. 이 피벗 부착부(414)는 도시된 실시예에서 리프트 암 부분(418)을 신축하여 제1 4-바 연결장치 2개 독립 가변 길이 링크를 제공한다. 레벨링 링크(422)의 제2 피벗 부착부는 레벨링 실린더(428)와 레벨링 링크(422) 사이의 피벗 부착부(420)이다. 레벨링 링크(422)의 제3 피벗 부착부는 틸트 실린더(440)와 레벨링 링크(422) 사이의 피벗 부착부(438)이다.
도구 캐리어 또는 인터페이스(434)는 버킷(436) 또는 다른 도구가 리프트 암(416)에 장착되도록 구성된다. 도구 캐리어(434)는 피벗 부착부(430)에서 리프트 암의 신축형 부분에 피벗 가능하게 부착된다. 도구 캐리어는 또한 피벗 부착부(432)에서 틸트 실린더(440)에 피벗 가능하게 부착된다.
도 3b에 도시한 리프트 암 조립체(350-2)에 대하여 설명한 바와 같이, 레벨링 실린더(428)는 리프트 암(416)의 신축형 부분(418)의 확장 및 수축을 제어하는 신축형 실린더 또는 작동기(도 4에 미도시)에 유압 결합될 수 있다. 따라서, 리프트 암이 작동기를 확장/수축하여 수축형 부분(418)을 확장/수축함에 따라, 레벨링 실린더(428) 또한 확장/수축하여 제1 4-바 연결장치에서 2개 가변 길이 링크를 생성한다. 2개의 4-바 연결장치의 구성요소는 도 3b와 관련하여 설명하였다.
도 4에 도시한 바와 같이, 리프트 암(416)이 완전히 낮아진 위치에 있고, 신축형 리프트 암 부분(418)이 주 리프트 암 부분 내로 수축하면, 리프트 암 피벗(412)(프레임 상의) 및 레벨링 링크(422)의 피벗(414)(리프트 암에 대한) 사이의 작용선(462)은 리벨링 실린더 피벗(426)(프레임 상의) 및 레벨링 링크(422)의 피벗(420)(레벨링 실린더에 대한) 사이의 작용선(460)에 평행에 가깝다. 예시적인 실시예에서, 작용선은 리프트 암의 완전히 낮아진 위치에서 평행 1°내에 있다. 이들 2개의 작용선(406; 462) 사이의 각도는 리프트 암이 상승하면 5°내지 10°사이까지 열린다. 일부 실시예에서 유익한 이 결합구조는 모든 실시예에서 필요한 것은 아니다.
도 4에 도시한 바와 같이, 리프트 암(416)이 상승하면, 틸트 실린더(440)는 고정된 길이에 유지되고, 레벨링 실린더(428)의 길이는 바뀌지 않고 레벨링 실린더(428)가 피벗(426; 420) 주위로 피벗하여, 레벨링 링크(422)가 레벨링 링크/리프트 암 피벗(414) 주위로 피벗하게 한다. 이는 리프트 암 동작의 범위 동안에 버킷(436)의 지면 또는 수평 방향을 유지하게 한다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 틸트 실린더용 비-도구 캐리어 피벗(438)은 리프트 암(416; 418)에 대하여 움직인다. 이 특징은 또한 리프트 암 동작 범위의 개선된 버킷 레벨링 성능을 제공한다.
도 5는 도 4에 도시한 리프트 암 조립체의 추가 특징을 상세히 나타낸다. 예시적인 실시예에서, 레벨링 링크(422) 및 레벨링 실린더(422) 사이의 피벗 부착부(420)는 레벨링 링크 피벗(414; 438) 사이에 연장하는 작용선(480)의 뒤 또는 후방(예를 들어, 레벨링 실린더 피벗(426)과 프레임(410)을 향하여)에 최적으로 위치한다. 피벗(420)을 레벨링 링크/리프트 암 피벗(414) 및 레벨링 링크/틸트 실린더피벗(438) 사이의 작용선 뒤에 위치함으로써, 구성요소(예를 들어, 도구 캐리어(434) 또는 도구 캐리어가 없는 실시예의 도구, 틸트 실린더(440) 등의 크기, 형상, 물리적 구조)의 충전 및 배열이 덜 복잡하게 만들어진다.
도 6a는 도 4에 도시한 리프트 암 조립체의 일부 실시예의 다른 특징을 나타내는 개략도이다. 도 6a에 도시한 바와 같이, 리프트 암 조립체 또는 시스템은 적합한 백 드랙(bag drag) 각도를 얻기 위하여 충분히 긴 스트로크를 갖는 틸트 실린더(44)를 포함할 수 있다. 백 드랙 각도는 버킷(436)의 바닥(506)과 지면 또는 수평 방향 사이에 형성된 각도로 정의된다. 증가된 틸트 실린더 길이는 백 드랙 각도가 거의 70°되게 한다. 그러나, 초과-긴 스트로크를 갖는 틸트 실린더는 틸트 실린더가 완전히 확장되고 리프트 암이 특정 위치에 위치하면 틸트 실린더 또는 다른 구성요소가 손상되기 쉽게 한다. 포트 릴리프 밸브(502)는 틸트 실린더(440)에 결합되어 실린더(440) 내의 압력이 탱크(504)로 향하게 한다. 포트 릴리프는 틸트 실린더(440)의 베이스 측면에 도시되었지만, 틸트 실린더(440)의 로드 측면이 레벨링 링크(422)에 피벗 가능하게 결합된 다른 배열에서는 포트 릴리프는 대신에 틸트 실린더의 로드 측면에 위치할 수 있다. 틸트 실린더의 스트로크를 제한하도록 작용하는 포트 릴리프를 틸트 실린더에 제공하는 것은, 틸트 실린더, 버킷 또는 다른 부착품이 리프트 암과의 간섭에 대항하게 한다. 이는 틸트 실린더, 버킷 또는 다른 구조(리프트 암과 같은)가 손상되는 것을 방지하고, 추가 스트로크를 허용하고 리프트 암이 버킷과 틸트 정지(stop) 사이의 어떠한 접촉에 대하여 상승될 수 있게 하여 더 나은 백 드랙 각도를 달성한다. 이와 대비하여, 틸트 실린더 스트로크가 확장되고 포트 릴리프 밸브(502)가 없는, 동일한 리프트 암 조립체 및 시스템은 원하는 양보다 적은 단지 낮은 백 드랙 각도(이 실시예에서 52°)를 달성할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조로 설명되었지만, 본 발명의 기술분야의 당업자는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 형태에서 또는 세부적으로 변경될 수 있음을 인지할 것이다.

Claims (25)

  1. 제1 피벗 부착부(312; 412)에서 동력기계의 프레임(110; 310; 410)에 피벗 가능하게 부착되는 주 리프트 암 부분(316-2; 416) 및 주 리프트 암 부분에 대하여 확장 및 수축 가능한 신축형 부분(318; 418)을 포함하는 리프트 암;
    제2 피벗 부착부(326; 426)에서 프레임(110; 310; 410)에 피벗 가능하게 부착되는 가변 길이 링크(328-2; 428); 및
    제3 피벗 부착부(314; 414)에서 주 리프트 암 부분의 신축형 부분에 피벗 가능하게 부착되고, 제4 피벗 부착부(320; 420)에서 가변 길이 링크(328-1; 328-2; 428)에 피벗 가능하게 부착되는 고정 길이 링크(322; 422)를 포함하고;
    리프트 암, 프레임, 가변 길이 링크, 고정 길이 링크는 2개의 가변 길이 링크를 갖는 리프트 암 4-바 연결장치를 형성하는,
    도구(436)를 고정하는 부착 구조를 갖는, 동력기계(100; 200; 300; 400)용 리프트 암 조립체(350-2; 450).
  2. 제1항에 있어서, 리프트 암 조립체는,
    제5 피벗 부착부(338; 438)에서 고정 길이 링크(322; 422)에 피벗 가능하게 부착되는 틸트 실린더(235; 340; 440); 및
    도구(436)와 도구 캐리어의 하나를 리프트 암 조립체에 장착하고, 리프트 암 상의 제6 피벗 부착부(330; 430)와 틸트 실린더 상의 제7 피벗 부착부(332; 432)를 포함하는 도구 연결 포인트(334; 434)를 더 포함하고;
    상기 고정 길이 링크(322; 422), 틸트 실린더(235; 340; 440), 도구(436)와 도구 캐리어의 하나 및 리프트 암은 틸트 제어 4-바 연결장치(352-1; 352-2)를 형성하고, 그리고 리프트 암 4-바 연결장치 및 틸트 제어 4-바 연결장치는, 리프트 암 조립체가 프레임에 대하여 피벗 가능하게 상승 및 하강함에 따라 리프트 암 조립체에 결합된 도구(436)의 기계적인 자기-레벨링을 제공하는, 리프트 암 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 주 리프트 암의 신축형 부분(318; 418)은 신축형 작동기(319)의 동력하에 주 리프트 암 부분(316-2; 416)에 대하여 확장 및 수축하도록 구성되는, 리프트 암 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 도구와 도구 캐리어의 하나는 제6 피벗 부착부(330; 430)에서 리프트 암의 신축형 부분(318; 418)에 피벗 가능하게 부착되는, 리프트 암 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가변 길이 링크(328-2; 428)는 리프트 암의 신축형 부분(318; 418)이 확장 및 수축함에 따라 가변 길이 링크가 확장 및 신축하도록 신축형 작동기(319)에 유압 결합되는, 리프트 암 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가변 길이 링크(328-2; 428)는 실린더인, 리프트 암 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 가변 길이 링크(328-2; 428) 및 프레임(110; 310; 410) 사이의 제2 피벗 부착부(326; 426)는 리프트 암 및 프레임 사이의 제1 피벗 부착부(312; 412)의 위 및 후방에 위치하는, 리프트 암 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가변 길이 링크(328-2; 428) 및 프레임(110; 310; 410) 사이의 제2 피벗 부착부(326; 426)와 리프트 암 및 프레임 사이의 제1 피벗 부착부(312; 412)는 제1 및 제2 피벗 부착부 사이에 연장하는 작용선(324)이 수평 방향에 대하여 적어도 약 105°각도를 형성하도록 정렬되는, 리프트 암 조립체.
  9. 제2항에 있어서, 리프트 암 조립체는, 주 리프트 암 부분(316-2; 416)이 완전히 낮아진 위치에 있고, 신축형 부분(318; 418)이 주 리프트 암 내로 수축되면, 제1 피벗 부착부(312; 412) 및 제3 피벗 부착부(314; 414) 사이의 제1 작용선(462)이 제2 피벗 부착부(326; 426) 및 제4 피벗 부착부(320; 420) 사이의 제2 작용선(460)에 거의 평행하게 구성되는, 리프트 암 조립체.
  10. 제1항에 있어서, 리프트 암 조립체는, 제4 피벗 부착부(320; 420)가 제3 피벗 부착부(314; 414) 및 제5 피벗 부착부(338; 438) 사이에 연장하는 작용선(480)의 후방에 위치하도록 구성되는, 리프트 암 조립체.
  11. 제1항에 있어서, 리프트 암 조립체는, 틸트 실린더, 도구(436) 및 도구 캐리어의 하나가 리프트 암과 마주치면, 틸트 실린더(235; 340; 440)를 탱크(504)에 결합하여 틸트 실린더의 스트로크를 제한하도록 구성된 포트 릴리프 밸브(502)를 더 포함하는, 리프트 암 조립체.
  12. 프레임(110; 310; 410);
    프레임에 장착된 동력원(222);
    동력원에 작동 가능하게 결합된 동력 변환 시스템(224);
    제1 피벗 부착부(312; 412)에서 프레임에 피벗 가능하게 부착되는 리프트 암 (316-1; 316-2; 416);
    동력 변환 시스템과 통신하고 프레임과 리프트 암 사이에 결합되고, 프레임에 대하여 리프트 암을 올리고 내리도록 선택적으로 작동 가능한 리프트 작동기(238; 415);
    제2 피벗 부착부(326; 426)에서 프레임(110; 310; 410)에 피벗 가능하게 부착되는 제1 레벨링 링크(328-1; 328-2; 428);
    제3 피벗 부착부(314; 414)에서 리프트 암에 피벗 가능하게 부착되고, 제4 피벗 부착부(320; 420)에서 제1 레벨링 링크(328-1; 328-2; 428)에 피벗 가능하게 부착되는 제2 레벨링 링크(322; 422);
    동력 변환 시스템과 통신하고 제5 피벗 부착부(338; 438)에서 제2 레벨링 링크(322; 422)에 피벗 가능하게 부착되는 틸트 작동기(235; 340; 440); 및
    도구(436)를 리프트 암에 장착하도록 구성되고, 도구 및 도구 부착장치의 결합이 제6 피벗 부착부(330; 430)에서 리프트 암(316-1; 316-2; 416)에 피벗 가능하게 부착되고, 제7 피벗 부착부(332; 432)에서 틸트 작동기(235; 340; 440)에 피벗 가능하게 부착되는 도구 부착장치(334; 434)를 포함하고;
    상기 프레임(110; 310; 410), 리프트 암(316-1; 316-2; 416), 제2 레벨링 링크(322; 422) 및 제1 레벨링 링크(328-1; 328-2; 428)는 제1 4-바 연결장치(354-1; 354-2)를 형성하고, 제2 레벨링 링크(322; 422), 틸트 작동기(235; 340; 440), 도구 부착장치 및 리프트 암(316-1; 316-2; 416)은 제2 4-바 연결장치(352-1; 352-2)를 형성하고, 그리고 제1 및 제2 4-바 연결장치는 리프트 암이 프레임에 대하여 피벗 가능하게 상승 및 하강함에 따라 리프트 암에 장착된 도구(436)의 기계적 자기-레벨링을 제공하는, 도구(436)의 기계적 자기-레벨링을 제공하도록 구성된 동력기계(100; 200; 300; 400).
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 4-바 연결장치의 하나는 가변 길이를 갖는 2 바를 포함하는 동력기계.
  14. 제12항에 있어서, 상기 리프트 암(316-2; 416)은 신축형 작동기(319)의 동력하에 주 리프트 암 부분(316-2; 416)에 대하여 선택적으로 확장 및 수축하는 신축형 부분(318; 418)을 갖는 신축형 리프트 암인 동력기계.
  15. 제14항에 있어서, 상기 도구 부착장치는 제6 피벗 부착부(330; 430)에서 리프트 암(316-2; 416)의 신축형 부분(318; 418)에 피벗 가능하게 부착되는 동력기계.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제2 레벨링 링크(322; 422)는 제3 피벗 부착부(314; 414)에서 리프트 암(316-2; 416)의 신축형 부분(318; 418)에 피벗 가능하게 부착되는 동력기계.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제1 레벨링 링크(328-2; 428)는 가변 길이 레벨링 링크인 동력기계.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 레벨링 링크(328-2; 428)는, 리프트 암(316-2; 416)의 신축형 부분(318; 418)이 확장 및 수축함에 따라 확장 및 수축하도록 신축형 작동기(319)에 작동 가능하게 결합되는 동력기계.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 레벨링 링크(328-2; 428)는 실린더인 동력기계.
  20. 제14항에 있어서, 리프트 암 조립체는, 리프트 암(316-2; 416)이 완전히 낮아진 위치에 있고, 신축형 부분(318; 418)이 리프트 암 내로 수축되면, 제1 피벗 부착부(312; 412) 및 제3 피벗 부착부(314; 414) 사이의 제1 작용선(462)이 제2 피벗 부착부(326; 426) 및 제4 피벗 부착부(320; 420) 사이의 제2 작용선(462)에 거의 평행하도록 구성되는 동력기계.
  21. 제12항에 있어서, 상기 제2 피벗 부착부(326; 426) 및 제1 피벗 부착부(312; 412)는 제1 및 제2 피벗 부착부 사이에 연장하는 작용선(324)이 수평 방향에 대하여 적어도 약 100°각도를 형성하도록 정렬되는 동력기계.
  22. 제12항에 있어서, 상기 제2 피벗 부착부(326; 426)는 제1 피벗 부착부(312; 412)의 위 및 후방에 위치하는 동력기계.
  23. 제12항에 있어서, 상기 제2 피벗 부착부(326; 426) 및 제1 피벗 부착부(312; 412)는 제1 및 제2 피벗 부착부 사이에 연장하는 작용선(324)이 수평 방향에 대하여 약 100°내지 110°사이 각도를 형성하도록 정렬되는 동력기계.
  24. 제12항에 있어서, 리프트 암 조립체는, 제4 피벗 부착부(320; 420)가 제3 피벗 부착부(314; 414) 및 제5 피벗 부착부(338; 438) 사이에 연장하는 작용선(480)의 후방에 위치하도록 구성되는 동력기계.
  25. 제12항에 있어서, 상기 틸트 작동기는 틸트 실린더이고, 그리고 틸트 실린더 및 도구(436)의 하나가 리프트 암과의 간섭과 마주치면, 틸트 실린더의 스트로크를 제한하기 위하여 틸트 실린더(235; 340; 440)를 탱크(504)에 결합하도록 구성된 포트 릴리프 밸브(502)를 더 포함하는 동력기계.
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