用于平地机的转盘驱动系统的制作方法

本发明总体涉及一种平地机，并且更具体地涉及一种用于驱动平地机上的转盘的系统。

背景技术：

本发明涉及用于平整地面的移动式机器。平地机通常用于切割、铺展或平整形成地面的材料。为了执行这种土方任务，平地机包括铲刀，也称为犁板或机具。与推土机或其他移动大量泥土的机器相比，铲刀从一侧到另一侧移动的泥土的量相对较少。平地机通常用于形成各种最终的土方布置，其通常需要根据塑形任务和/或被塑形的材料将铲刀定位在不同的位置和/或方向。不同的铲刀位置可以包括铲刀节距或铲刀切割角度。转盘驱动器可以控制连接到铲刀的转盘的位置，从而调节铲刀切割角度。为了调节铲刀，尤其是当铲刀与材料接合时，不同的铲刀位置可能需要不同大小的扭矩。

于2017年1月10日授予west等人的美国专利no.9,540,787(“'787专利”)描述了一种用于相对于平地机的框架定位转盘和犁板的装置。'787专利包括用于控制转盘和犁板的转盘驱动器，并且转盘驱动器联接到行星齿轮装置，该行星齿轮装置具有构造成与机器框架啮合并相对于机器框架旋转转盘的输出轴。'787专利中的行星齿轮可以增加输出轴上的转矩，该输出轴相对于框架旋转转盘。然而，'787专利的用于控制转盘和犁板的装置可能干扰平地机的其他部件和/或缩小平地机的运动范围或减少其方向选择。本发明的用于平地机的系统可以解决上述一个或多个问题和/或本领域中的其他问题。然而，本发明的范围由所附权利要求限定，而不是由解决任何具体问题的能力限定。

技术实现要素：

在一个方面，一种平地机可以包括机体、由转盘支撑的平地铲刀、将平地铲刀和转盘连接到机体的拉杆，以及转盘驱动系统。转盘驱动系统可以包括转盘驱动马达和齿轮箱。齿轮箱可以被配置成与转盘接合并且使转盘相对于拉杆绕转盘轴线旋转。转盘驱动马达可以包括垂直于转盘轴线的旋转轴线，并且齿轮箱可以包括平行于转盘轴线的旋转轴线。

在另一方面，平地机可以包括由转盘支撑的平地铲刀、连接到转盘的拉杆和至少一个转盘驱动系统。该至少一个转盘驱动系统可以包括转盘驱动马达和齿轮箱。齿轮箱可以包括齿轮箱旋转轴线并且可以被配置成与转盘接合并且使转盘相对于拉杆绕转盘轴线旋转。转盘驱动马达可包括垂直于齿轮箱轴线和转盘轴线的旋转轴线。

在另一方面，一种用于平地机的铲刀定位系统可以包括连接到平地铲刀的转盘，并且转盘可以绕转盘轴线旋转。铲刀定位系统还可以包括转盘驱动系统。转盘驱动系统可以包括具有马达轴线的转盘驱动马达、联接到转盘驱动马达的齿轮联接件，以及由转盘驱动马达和齿轮联接件驱动的齿轮箱。齿轮箱可以被配置成与转盘接合并且驱动转盘旋转，并且马达轴线可以垂直于转盘轴线。

在又一方面中，一种平地机可包括：由转盘支撑的平地铲刀；连接到转盘的拉杆；连接到转盘的前部的第一转盘驱动系统；以及连接到转盘的前部的第二转盘驱动系统。每个转盘驱动系统可以包括转盘驱动马达和齿轮箱。每个齿轮箱可以包括齿轮箱旋转轴线并且可以被配置成与转盘接合并且使转盘相对于拉杆绕转盘轴线旋转。每个转盘驱动马达可包括垂直于齿轮箱轴线和转盘轴线的旋转轴线。第一转盘驱动系统和第二转盘驱动系统可以在相对于机器中心线横向偏移的位置处连接到转盘的前部。

附图说明

并入本说明书并构成本说明书一部分的附图示出了各种示例性实施例，并与说明书一起用于解释所公开的实施例的原理。

图1是根据本发明各方面的示例性平地机的图示。

图2是图1的平地机的平地部分的透视图。

图3是用于图1的示例性平地机的转盘驱动系统的一部分的局部分解图。

图4是图3的示例性转盘驱动系统的剖视图。

图5是根据本发明各方面的平地机的另一示例性平地部分的透视图。

图6是根据本发明各方面的平地机的另一示例性平地部分的透视图。

具体实施方式

前文的总体描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和解释性的，而不是对所要求保护的特征的限制。如本文所使用的，术语“包括”、“包含”、“具有”或其其他变体旨在表示非排他性的包括，使得包括一系列要素的过程、方法、物品或装置不仅包括所述要素，而且可以包括未明确列出的或这种过程、方法、物品或装置固有的其他要素。

为了本发明的目的，术语“地面”广泛地用于指所有类型的表面或材料(例如，砾石、粘土、砂、污垢等)，可以在材料移动过程中对其进行加工和/或可以加以切割、铺展、塑形、平滑化、整平、压平或以其他方式处理。在本发明中，除非另有说明，否则相对性的术语，例如“约”、“基本上”和“大约”用于表示所述值中±10％的可能变化。

图1示出了根据本发明的示例性自动平地机10(以下称为“自动平地机”)的透视图。自动平地机10包括前框架12、后框架14和铲刀16。前框架12和后框架14由轮18支撑。操作员驾驶室20可以安装在前框架12和后框架14的联接器上方，并且可以包括各种控制器、显示单元、触摸屏或用户界面，例如用户界面104，以操作或监测自动平地机10的状态。后车架14还包括驱动自动平地机10和/或为自动平地机10提供动力的发动机22。铲刀16(有时称为犁板)用于切割、铺展或平整(统称为“塑形”)由自动平地机10横穿过的泥土或其他材料。如图2更详细所示，铲刀16安装在连接组件24上。连接组件24允许铲刀16相对于自动平地机10移动到各种不同的位置和方向，并因此以不同的方式塑形横穿过的地面。另外，转盘驱动系统40可以包括或连接到马达，并且转盘驱动系统40可以包括齿轮装置，以便与转盘46(图1和图2)啮合并旋转转盘46，以便调节铲刀16的至少一个方面。

另外，控制器102可以与自动平地机10的一个或多个特征通信，并且从驾驶室20中的用户接口104或远离自动平地机10的接口接收输入并向其发送输出。在一个方面，自动平地机10可以是电动液压自动平地机，并且控制器102可以控制一个或多个电气开关或阀，以便控制一个或多个液压缸或电气元件，从而操作自动平地机10。

连接组件24从自动平地机10的前部开始并朝向铲刀16向后工作，连接组件24包括拉杆26。拉杆26通过球接头(未示出)可枢转地安装到前框架12上。拉杆26的位置可以由液压缸控制，该液压缸包括例如右提升缸28、左提升缸30、中心移动缸32和连杆34。铲刀16相对于在自动平地机10下方横穿的表面的高度(通常称为铲刀高度)可以主要由右提升缸28和左提升缸30控制和/或调节。右提升缸28和左提升缸30可以独立地控制，因此可以用于倾斜铲刀16的底部，铲刀16包括底部切割刃36和顶部刃38。基于右提升缸28和左提升缸30的位置，切割刃36可以相对于经过的材料倾斜，因此提升缸28和30可以控制铲刀倾斜。右提升缸28和左提升缸30也可用于(例如，同时延伸或缩回)控制铲刀16相对于自动平地机10的高度，以便控制切入地面的深度或铲刀16在地面上方的高度。例如，对于剧烈的切割或塑形过程，右提升缸28和左提升缸30可以延伸，使得铲刀16远离自动平地机10延伸到较低深度。另一方面，如果自动平地机10正在执行轻度塑形过程，正在塑形过程之间横穿地面，或者在另外希望铲刀16不接触地面的情况下，右提升缸28和左提升缸30可以缩回，使得拉杆26和铲刀16朝着自动平地机10向上提升。

中心移动缸32和连杆34可以主要用于相对于前框架12移动拉杆26以及安装到拉杆26上的任何部件的横向位置。这种横向移动通常称为拉杆中心移动。中心移动缸32可包括联接至拉杆26的一端和可枢转地联接至连杆34的另一端。连杆34可以包括多个定位孔70，用于选择性地将连杆34定位到左侧或右侧，以允许通过中心移动缸32将拉杆26进一步移动到自动平地机10的左侧或右侧。

如图2所示，拉杆26连接到大的平板，通常称为轭板44。轭板44下方是大齿轮，通常称为转盘46。转盘46包括沿转盘46的内表面延伸的多个齿90。注意，图2仅示出了转盘46的一部分上的齿90，但是齿90沿着转盘46的整个内表面延伸。此外，轭板44可以在整个转盘46上延伸，但是在图2中以减小的尺寸示出，以便呈露转盘46的一部分和齿90。

转盘46和铲刀16可以通过支撑臂56和支撑板(未示出)联接。转盘46可以由转盘驱动系统40旋转。转盘驱动系统40可包括转盘驱动马达48和齿轮箱50。转盘驱动马达48可以是联接到一个或多个液压管线60的液压马达，并且可以与控制器102和/或用户界面104通信。或者，转盘驱动马达48可以是电动机或任何其他适当类型的马达。转盘驱动马达48可以是包括旋转输出轴或联接到旋转输出轴的任何马达，例如齿轮马达、铲刀马达、轴向柱塞马达、径向活塞马达。齿轮箱50可包括一个或多个行星齿轮组件52(图3和图4)，并且齿轮联接件54可将转盘驱动马达48联接到齿轮箱50和内部行星齿轮组件52。由转盘驱动系统40驱动的转盘46旋转调节转盘角，并使铲刀16绕固定在拉杆26上的轴线a(图1)枢转，以形成铲刀切割角度。铲刀切割角度被定义为铲刀16相对于前框架12的角度，并且铲刀切割角度可以通过转盘46的位置和拉杆26的位置的组合来控制。

基于转盘驱动系统40的作用，转盘46和铲刀16可相对于前框架12绕轴线a顺时针或逆时针旋转。在一个方面，转盘46和铲刀16可以绕轴线a顺时针或逆时针旋转大约75度。在另一方面，转盘46和铲刀16可以绕轴线a顺时针或逆时针旋转360度。在任一方面，在0度铲刀切割角位置处，铲刀16布置成与前框架12成直角。此外，转盘角度传感器58，例如旋转传感器、惯性测量单元等，可以定位在转盘46上以测量转盘46的角旋转，从而测量铲刀16的角度。在一个方面，转盘角度传感器58可以安装在转盘46上的中心位置。在另一方面，转盘角度传感器58可以安装在转盘46上的偏心位置，并且转盘角度传感器58或自动平地机10的其他内部部件可以用于基于用以解决转盘角度传感器58的偏心位置的补偿或校正，来计算转盘46和铲刀16的位置。转盘角度传感器58还可帮助防止铲刀16定位在铲刀16可接触或以其他方式干涉轮18的角度处。例如，转盘角度传感器58可以与控制器102通信，并且如果选定位置将铲刀16定位在铲刀16可以接触车轮18或自动平地机10的其他部分的角度，则可以发出警告指示。

如图1和图2所示，自动平地机10可以包括多个液压管线60，以便控制液压缸和/或液压马达。自动平地机10可以包括液压泵(未示出)。液压泵可以通过一个或多个液压管线60向一个或多个液压缸供应高压液压流体。液压减压阀可以提供低先导压力，该液压减压阀可以接收高压液压流体并向每个液压缸提供低先导压力。另外，每个液压缸可包括电磁线圈和一个或多个液压阀。线圈可以接收来自控制器102的一个或多个信号，以通过配置流经阀的液压流体流来控制和定位每个液压缸。液压流体的输送可以由控制器102例如经由一个或多个用户界面104来控制。在一个方面，控制器102控制液压流体流经液压管线60到转盘驱动马达48的输送，以控制转盘46和铲刀16的位置。

图3和图4示出了转盘驱动系统40的部分的进一步细节。如上所述，转盘驱动系统40可以包括一个或多个连接转盘驱动马达48(为了清楚起见在图3中显示为比在图2中更小)和齿轮箱50的齿轮联接件54。如图2所示，转盘驱动马达48可具有旋转轴线b，齿轮箱50可具有旋转轴线c。齿轮箱50的旋转轴线c可以基本上平行于转盘46的轴线a。一个或多个齿轮联接件54可以允许转盘驱动马达48的旋转轴线b基本上垂直于齿轮箱50的旋转轴线c。换言之，该一个或多个齿轮联接件54可以实现从沿着第一轴线到沿着垂直于第一轴线的第二轴线传输动力。因此，转盘驱动马达48绕马达轴线b的旋转使齿轮箱50的元件绕轴线c旋转，从而使转盘46和铲刀16绕轴线a旋转。齿轮联接件54可包括蜗轮(如图所示)、锥齿轮或任何其他合适的齿轮组件，以将齿轮组件与垂直的旋转轴线连接。

在齿轮联接件54包括蜗轮的情况下，齿轮联接件54包括蜗杆62和蜗轮64。蜗杆62可以例如经由马达安装件66联接到转盘驱动马达48的输出轴，或者可以例如经由轴(未示出)联接到转盘驱动马达48。因此，转盘驱动马达48可以使蜗杆62绕蜗杆轴线d旋转，并且蜗杆轴线d可以基本上平行于马达轴线b或与马达轴线b同轴(图2)。蜗杆62可包括与蜗轮64的齿轮70啮合的斜齿68，使得蜗杆62旋转然后使蜗轮64旋转。蜗轮64绕齿轮箱50的轴线c旋转。蜗轮64然后可以直接或间接地联接到齿轮箱50的一个或多个部分，例如联接到一个或多个行星齿轮组件52。尽管未示出，齿轮联接件54还可以包括一个或多个滑动离合器和/或制动器，其可以有助于在铲刀16或转盘46在横穿地面时遇到重的或严重的外部负载的情况下保护转盘驱动马达48和齿轮联接件54。可替代地或另外，尽管未示出，齿轮联接件54可以包括锥齿轮或任何其他合适的齿轮组件，以与行星齿轮组件52的一个或多个部件啮合并驱动行星齿轮组件52的一个或多个部件。

齿轮箱50可包括结合界面72。结合接口72可以帮助将齿轮联接件54连接到齿轮箱50的其他部分。例如，结合接口72可包括具有螺纹孔74的外部或其他联接机构，以将齿轮联接件54的外部部件联接到齿轮箱50的其他部分。如图4所示，壳体73可以封闭一个或多个行星齿轮组件52。另外，支撑板75可以安装在轭板44上以将转盘驱动系统40联接到连接组件24(图1和2)。

蜗轮64可以直接联接到齿轮箱50的一个或多个内部部分。例如，轴76可以从蜗轮64延伸并且联接到至少一个太阳齿轮78。可替代地，尽管未示出，蜗轮64可以直接或间接地联接到至少一个太阳齿轮78的托架。因此，在任一方面，蜗轮64的旋转使一个或多个行星齿轮组件52的太阳齿轮78旋转。太阳齿轮78也可以绕轴线c旋转。太阳齿轮78与多个行星齿轮80啮合，行星齿轮80又与环形齿轮82啮合。每个行星齿轮80可以经由托架84联接。环形齿轮82可以联接到驱动轴86或包括驱动轴86，驱动轴86包括转盘啮合齿轮88。环形齿轮82经由行星齿轮80的旋转驱动驱动轴86和转盘啮合齿轮88旋转。转盘啮合齿轮88可与转盘46的内表面上的齿90啮合，使得转盘啮合齿轮88的旋转使转盘46旋转，且因此控制铲刀16的铲刀角度。

图5示出了示例性转盘驱动系统140的另一构造，其中与转盘驱动系统40类似的元件由附图标记100表示。转盘驱动系统140可以结合在图1的自动平地机10上以定位转盘46和铲刀16。如图所示，转盘驱动系统140包括前转盘驱动系统140a和后转盘驱动系统140b。前转盘驱动系统140a包括前转盘驱动马达148a和前齿轮箱150a，前转盘驱动马达148a和前齿轮箱150a通过前齿轮联接件154a联接。后转盘驱动系统140b包括后转盘驱动马达148b和后齿轮箱150b，后转盘驱动马达148b和后齿轮箱150b通过后齿轮联接件154b联接。两个转盘驱动马达148a、148b可以驱动齿轮联接件154a、154b的多个部分，该齿轮联接件然后可以驱动相应的驱动齿轮箱150a、150b以便旋转和定位转盘46和铲刀16。如图1至图4所示，转盘驱动马达148a、148b中的么一个包括垂直于齿轮箱150a、150b的旋转轴的旋转轴。

图6示出了示例性转盘驱动系统240的另一构造，其中与转盘驱动系统40类似的元件由附图标记200表示。转盘驱动系统240可以结合在图1的自动平地机10上以定位转盘46和铲刀16。如图所示，转盘驱动系统240包括位于拉杆中心线左侧和右侧的两个前转盘驱动系统240a和240b。左转盘驱动系统240a包括左转盘驱动马达248a和左齿轮箱250a，左转盘驱动马达248a和左齿轮箱250a通过左齿轮联接件254a联接。右转盘驱动系统240b包括右转盘驱动马达248b和右齿轮箱250b，其中右转盘驱动马达248b和右齿轮箱250b通过右齿轮联接件254b联接。两个转盘驱动马达248a、248b都可以驱动齿轮联接件254a、254b的多个部分，该联轴器然后可以驱动相应的驱动齿轮箱250a、250b以便旋转和定位转盘46和铲刀16。如图1至图5所示，转盘驱动马达248a、248b中的每一个包括垂直于齿轮箱250a、250b的旋转轴的旋转轴。

如图6所示，转盘驱动系统240a和240b可以连接到转盘46的前部。另外，连接拉杆臂94a和94b的横梁92可以更大、更硬，或者有助于支撑和抵住拉杆26以及由拉杆26支撑的部件(例如转盘46、铲刀16等)，以在自动平地机10横穿地面时接收力。此外，尽管未示出，自动平地机10可以包括连接拉杆臂94a和94b的附加横梁，例如，位于转盘46的后部上方。

注意，自动平地机10可以包括任意数量的转盘驱动系统40、140a、140b、240a、240b。自动平地机10可以包括一个转盘驱动系统40(图1至图4)，可以包括两个转盘驱动系统140a、140b、240a、240b(图5和图6)，或者可以包括多于两个转盘驱动系统。一个或多个转盘驱动系统40、140a、140b、240a、240b可以联接到转盘46的不同部分，并且每个转盘驱动系统40、140a、140b、240a、240b和每个转盘驱动系统40、140a、140b、240a、240b的部件可以是不同的尺寸。参照图5，前转盘驱动系统140a可以大于后转盘驱动系统140b。例如，前转盘驱动马达148a可以大于后转盘驱动马达148b，和/或前齿轮箱150a可以大于后齿轮箱150b。

工业实用性

所公开的自动平地机10的各方面可以用于任何平地机或塑形机中以帮助定位铲刀16和/或转盘46。转盘驱动系统40、140a、140b、240a、240b可以帮助操作者定位和定向铲刀16和转盘46。另外，齿轮箱50、150a、150b、250a、250b中的一个或多个行星齿轮组件52可有助于向转盘46的内表面上的齿90或铲刀16和转盘46的其他部件传递更大的扭矩。在铲刀16与地面上的材料接合或者处于外力的作用下时，调节铲刀16和转盘46的位置，在这一情况下，这种扭矩的增加是有益的。

此外，齿轮联接件54、154a、154b、254a、254b允许转盘驱动马达48、148a、148b、248a、248b定位成与齿轮箱50、150a、150b、250a、250b和转盘46不对齐。例如，如图2、图5和图6所示，转盘驱动马达48、148a、148b、248a、248b包括轴线b，齿轮箱50、150a、150b、250a、250b包括垂直于轴线b的轴线c。结果，可以减小转盘驱动系统40、140a、140b、240a、240b的总高度。此外，当拉杆26、转盘46和铲刀16被右提升缸28和左提升缸30朝向前框架12提升到缩回位置时，拉杆26、转盘46和铲刀16可以被提升到比如果转盘驱动马达48、148a、148b、248a、248b与齿轮箱50、150a、150b、250a、250b和转盘46对准(和位于上方)时更高的位置。类似地，由于转盘驱动马达48、148a、148b、248a、248b和齿轮箱50、150a、150b、250a、250b的布置，当由右提升缸28、左提升缸30、中心移动缸32、连杆34等控制时，拉杆26、转盘46和铲刀16可定位到多个位置和/或具有充分的运动自由度。在塑形过程中定位拉杆26、转盘46和铲刀16期间，转盘驱动系统40、140a、140b、240a、240b的一部分接触前框架12或被前框架12损坏的可能性也可以减小。齿轮箱50、150a、150b、250a、250b能够容纳更大或附加的行星齿轮组件52，因为转盘驱动马达48、148a、148b、248a、248b偏离齿轮箱50、150a、150b、250a、250b。此外，转盘驱动马达48、148a、148b、248a、248b可以是更大或更大功率的马达，因为转盘驱动马达48、148a、148b、248a、248b偏离齿轮箱50、150a、150b、250a、250b。

如图5和图6所示，自动平地机10可以包括多于一个的转盘驱动系统140a、140b、240a、240b。除了如上所述减小总体高度之外，包括多于一个的转盘驱动系统140a、140b、240a、240b可以减小每个转盘驱动系统的总体尺寸。例如，自动平地机10可以包括两个转盘驱动系统140a、140b、240a、240b并且可以将同样多或更大的扭矩传递到转盘48，其中每个转盘驱动马达148a、148b、248a、248b小于具有单个转盘驱动马达的自动平地机10的转盘驱动马达。另外或可替代地，每个齿轮箱150a、150b、250a、250b可以比单个转盘驱动系统更小或包括更少的行星齿轮组件52而在转盘48上传递相等或更大的扭矩。在一个方面，每个齿轮箱150a、150b、250a、250b可包括对可通过齿轮箱和/或齿轮箱的齿轮减速装置传递的扭矩量的限制。在这个方面，包括多于一个的转盘驱动系统140a、140b、240a、240b，以及对应的多于一个的齿轮箱150a、150b、250a、250b可以允许在控制转盘46和铲刀16的定位时传递更大的扭矩和/或发生更大的齿轮减速。此外，一个或多个转盘驱动系统40、140a、140b、240a、240b的位置可以允许附加的或更大的支撑元件相对于前框架12联接到拉杆26、转盘46和铲刀16中的一个或多个。例如，如图6所示，在转盘驱动系统240a和240b联接到转盘46的前部的情况下，自动平地机10可以包括连接拉杆臂94a和94b的一个或多个横梁92，进一步加强拉杆26并且支撑联接到拉杆26的部件。

对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明的机器进行各种修改和变化。从对本说明书的思考和在本文开的用于平地机的转盘驱动系统的实践中，机器的其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。本说明书和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真实范围由所附权利要求及其等同物来指示。