工程机械独立转向式独立转向式底盘、工程机械和履带式塔机的制作方法

1.本发明涉及一种工程机械的底盘，具体地，涉及一种工程机械独立转向式底盘。此外，本发明还涉及一种包括工程机械独立转向式底盘的工程机械和履带式塔机。


背景技术：

2.工程机械，尤其是移动式工程机械，应用广泛，例如塔机作为一种建筑施工中广泛应用的吊装设备，其具有作业范围大、吊装重量大等优点，常用的塔机主要是固定式塔机，即其支撑基础固定于地基，并不能满足小范围移动作业或转场作业的需要。
3.但是，移动式塔机在设计和试用过程中，存在较多难易解决的技术障碍。例如，塔机，尤其是大型和超大型塔机重量巨大，这种移动式塔机，在行走过程中，需要适应路况恶劣的施工地面进行转向，由于上装重量巨大，一旦缺乏有效地转向应对手段，不仅由于地面摩擦力过大难以转向，而且塔机容易倾覆。
4.进一步地，由于大型塔机或超大型塔机重量很大，往往导致移动式塔机转向困难，由于地面摩擦力很大，往往很难转向，但是其转向机构非常难于设计，其转向驱动机构既需要能够进行回转运动，又需要能够跟随因路面不平的调平运动上下运动，这种兼顾设计非常困难。
5.有鉴于此，需要设计一种新型的移动式塔机底盘。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的基本技术问题是提供一种工程机械独立转向式底盘，其其能够适应路况有效地进行转向。
7.此外，本发明所要解决的技术问题是提供一种工程机械，该工程机械能够适应路况有效地进行转向。
8.进一步地，本发明还要解决的技术问题是提供一种履带式塔机，该履带式塔机能够适应路况有效地进行转向
9.为了解决上述技术问题，本发明提供一种工程机械独立转向式底盘，其包括支腿单元上装总成、调平伸缩支腿单元以及行走机构，其中所述支腿单元上装总成底部的各个下装支承部位通过球铰对应支承连接到相应的所述调平伸缩支腿单元的上部，且所述支腿单元上装总成底部与各个所述调平伸缩支腿单元的上部之间分别安装有转向旋转驱动机构，各个所述调平伸缩支腿单元的下部分别连接到相应地所述行走机构上，各个所述行走机构形成为独立行走机构，且各个所述行走机构上安装有能够上下方向伸缩以用于支撑到地面上的辅助支承支腿机构。
10.优选地，所述调平伸缩支腿单元包括油缸机构和具有机械筒的调平支座，所述油缸机构设于所述机械筒内，且该油缸机构的上部连接有活塞滑块，该活塞滑块能够滑动地配合到所述机械筒内，以能够通过所述油缸机构的驱动而上下移动。
11.优选地，所述球铰包括球头连接件，该球头连接件的球头部与所述活塞滑块上的球形凹槽配合而形成球铰连接，所述球头连接件的连接柄部与所述支腿单元上装总成底部的连接座连接。
12.典型地，所述调平支座的底部具有用于连接所述行走机构的车架的铰接耳座。
13.优选地，所述转向旋转驱动机构包括转向驱动装置以及安装在所述调平支座的机械筒上端周缘的外齿圈件，所述转向驱动装置设置在所述支腿单元上装总成底部的连接座上，该转向驱动装置包括旋转动力机构、传动连接于该旋转动力机构的减速机构、以及与该减速机构的输出轴连接的主动齿轮，所述主动齿轮与所述外齿圈件啮合。
14.优选地，所述外齿圈件通过能够被所述活塞滑块驱动而上下移动的插销机构安装到所述机械筒的上端。
15.作为一种优选的具体结构方案，所述机械筒的上周缘沿周向形成有向外突出的多个插销孔耳座，各个所述插销孔耳座形成有插销孔；以及所述外齿圈件包括外周面上形成有啮合齿的齿圈主体部，该齿圈主体部的齿圈中心孔的周沿向下延伸有下筒部，且所述齿圈主体部上设有或形成有与所述插销孔对应的插销部；其中所述外齿圈件的所述下筒部能够滑动地插入配合到所述机械筒的上端，所述插销部各自对应且能够滑动地插入到所述插销孔内，从而使得所述机械筒的上端筒壁处于所述插销部与所述下筒部筒壁之间的机械筒壁容纳间隔内，从而所述外齿圈件通过所述活塞滑块驱动所述下筒部的下端，而能够上下滑动
16.优选地，所述支腿单元上装总成底部的连接座上还设有用于检测所述调平伸缩支腿单元旋转角度的角度传感器。
17.尤其优选地，所述辅助支承支腿机构包括安装于所述行走机构的车架下部的伸缩驱动机构和连接于所述伸缩驱动机构下端的辅助支承箱。
18.具体地，所述伸缩驱动机构包括对应连接于所述辅助支承箱上端端面四个边角区域的辅助支撑驱动油缸。
19.此外，本发明还提供一种工程机械，其中，该工程机械包括上述任一技术方案的工程机械独立转向式底盘。
20.进一步地，本发明提供一种履带式塔机，其中，所述履带式塔机包括上述任一技术方案的工程机械独立转向式底盘。
21.具体地，所述工程机械独立转向式底盘为履带式塔机独立转向式底盘，所述支腿单元上装总成包括塔机底架，所述行走机构为履带式行走机构，其中所述塔机底架底部的至少四个边角部位为所述下装支撑部，并通过所述球铰对应支承连接到相应的所述调平伸缩支腿单元的上部，且各个所述调平伸缩支腿单元的下部分别连接到相应的所述履带式行走机构上。
22.优选地，各个所述履带式行走机构分别包括并排布置的两个履带。
23.优选地，各个所述履带式行走机构分别包括各自独立的车架，各个所述履带式行走机构各自的所述两个履带通过各自的车架连接。
24.典型地，所述塔机底架包括底部框架，该底部框架上支撑连接有基础节，所述底部框架的四个边角部位与所述基础节之间连接有支撑杆；或者
25.所述塔机底架包括底部框架，该底部框架上依次支撑连接有基础节和下回转支
座，所述底部框架的四个边角部位与所述下回转支座之间连接有支撑杆。
26.通过上述技术方案，本发明的工程机械底盘，例如以应用于履带式塔机独立转向式底盘为例，其独创性地在履带式行走机构与塔机底架之间连接调平伸缩支腿单元，并使得塔机底架与各个调平伸缩支腿单元的上部形成球铰连接，同时所述支腿单元上装总成底部与各个所述调平伸缩支腿单元的上部之间分别安装有转向旋转驱动机构，各个所述行走机构形成为独立行走机构，这种连接结构形式确保了履带式塔机行走在恶劣路况的工地上时，能够对各个转向旋转驱动机构驱动各个行走机构独立转向，形成了一种独特的转向操作的硬件结构，具体地，在转向时，对每个行走机构逐一单独进行转向，例如在转向左前轮时，首先通过左前调平伸缩支腿单元提升左前行走机构，通过调平伸缩支腿单元将移动式塔机的重心移动到其他三个行走机构上，同时使得该其他三个行走机构对应的辅助支承支腿机构支撑到地面上，这样先对左前机构进行转向，进而逐一对其他三个行走机构进行转向，从而克服了大型和超大型塔机工程机械转向困难的问题。此外，即使塔机上装因为路面起伏，发生轻微的摇晃，由于球铰的存在，调平伸缩支腿单元也能通过球铰一定程度上适应这种轻微摇摆，相对有效地分散和化解由此带来的水平载荷，从而确工程机械的转向性能。
27.本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
28.下列附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，其与下述的具体实施方式一起用于解释本发明，但本发明的保护范围并不局限于下述附图及具体实施方式。在附图中：
29.图1是本发明具体实施方式的履带式塔机独立转向式独立转向式底盘的主视示意图；
30.图2是本发明具体实施方式的履带式塔机独立转向式独立转向式底盘的俯视示意图；
31.图3是图1中调平支腿油缸单元的放大示意图，其中采取了局部剖视显示方式；
32.图4是图3中调平支座的主视结构示意图；
33.图5是图4中调平支座的侧视结构示意图；
34.图6是图4中调平支座的俯视结构示意图；
35.图7是图3中外齿圈件的结构示意图；
36.图8是本发明具体实施方式履带式塔机独立转向式底盘的单个行走机构的俯视结构示意图，其中显示了辅助支承支腿机构；
37.图9是图8所示的单个行走机构的主视示意图；
38.图10是图8所示的单个行走机构的侧视示意图；以及
39.图11是本发明具体实施方式的辅助支承支腿机构的结构示意图。
40.本发明附图标记说明：
41.1 塔机底架；
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1a 底部框架；
42.1b 基础节；
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1c 支撑杆；
43.2 调平伸缩支腿单元；
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2a 球头连接件；
44.2b 连接座；
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2c 活塞滑块；
45.2d 调平支座；
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2e 油缸机构；
46.2f 转向驱动装置；
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2g 角度传感器；
47.2h 铰接耳座；
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2i 机械筒；
48.2j 插销孔；
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2k 插销孔耳座；
49.3 履带式行走机构；
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3a 履带；
50.3b 车架；
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4 球铰；
51.5 外齿圈件；
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5a 插销部；
52.5b 机械筒壁容纳间隔；
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5c 啮合齿；
53.5d 齿圈中心孔；
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5e 下筒部；
54.5f 齿圈主体部；
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6 辅助支承支腿机构；
55.6a 伸缩驱动机构；
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6b 辅助支承箱。
具体实施方式
56.以下以主要以履带式塔机为例说明，结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式，本发明同样可以用作混凝土泵车、汽车起重机等其他工程机械独立转向式底盘。
57.预先需要说明的是，在下文各个实施方式的描述中所涉及的方位词，例如“底部”、“上部”、“下部”、“下方”等，均是按照塔机正常施工状态下的上下布置部位进行的技术含义区分。另外，关于塔机，即塔式起重机，本领域一般简称为“塔机”。
58.参见图1至图11，本发明具体实施方式的工程机械独立转向式底盘，其主要包括支腿单元上装总成、调平伸缩支腿单元2以及行走机构，其中所述支腿单元上装总成底部的至少四个边角部位通过球铰4对应支承连接到相应的所述调平伸缩支腿单元2的上部，且各个所述调平伸缩支腿单元2的下部分别连接到所述行走机构上，其中支腿单元上装总成底部的各个下装支承部位通过球铰4对应支承连接到相应的调平伸缩支腿单元2的上部，且所述支腿单元上装总成底部与各个调平伸缩支腿单元2的上部之间分别安装有转向旋转驱动机构，各个调平伸缩支腿单元2的下部分别连接到相应地行走机构上，各个行走机构形成为独立行走机构，且各个行走机构上安装有能够上下方向伸缩以用于支撑到地面上的辅助支承支腿机构6。
59.通过本发明上述基本实施方式的工程机械独立转向式底盘，本发明的工程机械底盘，例如以应用于履带式塔机独立转向式底盘为例，其独创性地在行走机构与塔机底架(即支腿单元上装总成)之间连接调平伸缩支腿单元，并使得塔机底架与各个调平伸缩支腿单元的上部形成球铰连接，同时所述支腿单元上装总成底部与各个所述调平伸缩支腿单元的上部之间分别安装有转向旋转驱动机构，各个所述行走机构形成为独立行走机构，这种连接结构形式确保了履带式塔机行走在恶劣路况的工地上时，能够对各个转向旋转驱动机构驱动各个行走机构独立转向，形成了一种独特的转向操作的硬件结构，具体地，在转向时，对每个行走机构逐一单独进行转向，例如在转向左前轮时，首先通过左前调平伸缩支腿单元提升左前行走机构，通过调平伸缩支腿单元将移动式塔机的重心移动到其他三个行走机构上，同时使得该其他三个行走机构对应的辅助支承支腿机构6支撑到地面上，这样先对左
前机构进行转向，进而逐一对其他三个行走机构进行转向，从而克服了大型和超大型塔机工程机械转向困难的问题。此外，即使塔机上装因为路面起伏，发生轻微的摇晃，由于球铰的存在，调平伸缩支腿单元也能通过球铰一定程度上适应这种轻微摇摆，相对有效地分散和化解由此带来的水平载荷，从而确工程机械的转向性能。
60.当然，在上述基本实施方式中，对于本领域技术人员容易想到也需要注意的是，球铰4形成的是一种绕球心的三百六十度转动，为了防止过度转动，一遍是需要在球铰4附近设置相应的偏转角度限位结构，主要用于防止过度或超过塔机安全性的偏转。
61.在上述基本实施方式中，就辅助支承支腿机构6而言，其可以采用各种形式的能够上下伸缩的支腿机构，典型地，辅助支承支腿机构6可以包括安装于行走机构的车架下部的伸缩驱动机构6a和连接于伸缩驱动机构6a下端的辅助支承箱6b。
62.伸缩驱动机构6a可以为各种伸缩驱动机构，例如电动伸缩杆、连杆式千斤顶机构，典型地，伸缩驱动机构6a包括对应连接于辅助支承箱6b上端端面四个边角区域的辅助支撑驱动油缸。这种辅助支撑驱动油缸的伸缩换向控制回路，可以采用典型的具有换向阀的伸缩换向控制回路，即辅助支撑驱动油缸的有杆腔和无杆腔经由第一辅助支腿工作油路和第二辅助支腿工作油路连接到换向阀，换向阀连接到辅助支腿进油油路和辅助支腿回油油路。为了保持平稳恒压驱动，辅助支腿进油油路上可以连接溢流阀，以保持油路液压恒定。具体地，辅助支承箱6b通过螺栓固定在辅助支撑驱动油缸上，辅助支承箱6b可以根据辅助支撑驱动油缸的伸缩上下移动，最大行程低于地面，最小行程与行走机构车架的底部相平，辅助支腿进油油路可以设置恒压泵保持给辅助支撑驱动油缸送油，保持辅助支撑驱动油缸压力恒定，超出辅助支撑驱动油缸承受范围溢流阀溢流。
63.在本发明上述基本实施方式的工程机械独立转向式底盘的基础上，典型地，可以应用于履带式塔机，就塔机底架1而言，塔机底架1一般可以包括底部框架1a，该底部框架1上支撑连接有基础节1b(通常为两节基础节)，底部框架1的四个边角部位与基础节1b之间可以连接有支撑杆1c，这主要增强塔机底架1的支撑刚性。在下回转塔机上，由于回转支承在塔机下部，为了进一步增强塔机底架的刚性，该底部框架1上一般依次支撑连接有基础节1b和下回转支座，此时可以在底部框架1a的四个边角部位与下回转支座之间连接有支撑杆1c。
64.作为本发明更加优选的技术方案，各个调平伸缩支腿单元2的下部可以分别连接到相应地履带式行走机构3上，各个履带式行走机构3形成为独立行走机构。也就是说，将履带式塔机的四轮，分别形成为独立履带式的行走小车机构。
65.这种优选方式的有点在于：在上述球铰4的基础上，本发明使得各个履带式行走机构(类似车辆的各个车轮)形成为独立行走机构，这有效确保了各个履带式行走机构的转向性能，通过调平伸缩支腿单元上提履带式行走机构减小对地面的附着力，驱动各个履带式行走机构绕各自对应的球铰4转动，从而使得各自独立转向更加容易可靠。
66.进一步地，各个履带式行走机构3可以分别包括并排布置的两个履带3a。这种每轮履带式行走机构包括两个履带3a，不仅使得转向时可以通过内、外履带的差速进行转向，而且使得对路况的适应性更好。
67.更具体地，各个履带式行走机构3分别包括各自独立的车架3b，各个履带式行走机构3各自的两个履带3a通过各自的车架3b连接，从而各自形成为独立行走机构。
68.作为本发明比较关键的技术特征球铰4，具体地，球铰4可以包括球头连接件2a，该球头连接件2a的球头部与下部活塞滑块2c上的球形凹槽配合而形成球铰连接，其中活塞滑块2c与下方的油缸机构2e连接，以能够通过油缸机构2e驱动而上下移动，球头连接件2a的连接柄部与塔机底架1底部的连接座2b连接。此处需要额外说明的是，调平伸缩支腿单元2中的调平伸缩机构，一般可以各种类型的伸缩机构，例如电动伸缩杆、连杆式千斤顶等机构，典型地，如上所述，采用工程机械上常用的油缸机构2e，油缸机构2e的上端连接于下述的活塞滑块2c，这种调平伸缩支腿单元2在工程机械上应用较多，均可以应用于本发明，将其容纳于下述的调平支座2d的机械筒2i，即可起到调平以及上提行走机构的目的。
69.更优选地，调平伸缩支腿单元2可以为各种伸缩机构，例如电动伸缩机构、液压缸等，优选地，调平伸缩支腿单元2包括油缸机构2e和具有机械筒2i的调平支座2d，所述油缸机构2e设于所述机械筒2i内，且该油缸机构的上部连接有活塞滑块2c，该活塞滑块2c能够滑动地配合到机械筒2i内，以能够通过所述油缸机构2e的驱动而上下移动。在这种优选方式中，由于活塞滑块2a配合到机械筒2i内，当本发明的履带式塔机在行走过程中发生轻微晃动时，其产生的水平方向载荷传递到活塞滑块2a，由于活塞滑块2a与下部油缸机构的连接部位接触面积较小，这样活塞滑块2a会将主要的水平载荷传递到机械筒2i上，油缸机构受到的水平载荷微小，这种优选方式实际是将机械缸与油缸相互结合，确保了油缸机构基本不受水平载荷的影响，确保了调平性能的可靠和稳定。
70.典型地，调平支座2d的底部具有用于连接所述履带式行走机构的车架的铰接耳座2h，从而便于调平支座2d与各个履带式行走机构的车架的铰接。
71.就转向的具体驱动结构而言，优选地，调平支座2d的机械筒2i上端周缘安装有外齿圈件，塔机底架1底部的连接座2b设有转向驱动装置2f，该转向驱动装置2f可以包括旋转动力机构、传动连接于该旋转动力机构的减速机构、以及与该减速机构的输出轴连接的主动齿轮，该主动齿轮与外齿圈件5啮合。当然，本领域技术可以想到各种传动形式的旋转驱动，例如齿圈与齿带的传动形式、传送带的传动形式等，这些变型形式均属于本发明的保护范围。这样，在上述球铰4的基础上，本发明使得各个履带式行走机构(类似车辆的各个车轮)形成为独立行走机构，这有效确保了各个履带式行走机构的转向性能，通过调平伸缩支腿单元上提履带式行走机构减小对地面的附着力，通过此处的转向驱动装置2f驱动调平伸缩支腿单元2，并带动各自对应的各个履带式行走机构绕各自对应的球铰4转动，从而使得各自独立转向更加容易可靠。
72.具体地，参见图3至图7所示，机械筒2i的上周缘沿周向形成有向外突出的多个插销孔耳座2k，各个插销孔耳座2k形成有插销孔2j；以及外齿圈件5包括外周面上形成有啮合齿5c的齿圈主体部5f，该齿圈主体部5的齿圈中心孔5d的周沿向下延伸有下筒部5e，且所述齿圈主体部5上设有或形成有与所述插销孔2j对应的插销部5a；其中所述外齿圈件5的所述下筒部5e能够滑动地插入配合到机械筒2i的上端，插销部5a各自对应且能够滑动地插入到所述插销孔2j内，从而使得所述机械筒2i的上端筒壁处于插销部5a与所述下筒部5e筒壁之间的机械筒壁容纳间隔5b内，从而外齿圈件5通过所述活塞滑块2c驱动所述下筒部5e的下端和自身重力，而能够上下滑动。这种精细巧妙的结构，使得外齿圈件5跟随油缸机构的驱动而上下移动(插销部的长度大于油缸机构的行程)，保持传动啮合的同时，能够确保旋转传动。
73.为了精确地检测转向角度，优选地，塔机底架1底部的连接座2b上还可以设有用于检测所述调平伸缩支腿单元2旋转角度的角度传感器2g。
74.在本发明上述工程机械独立转向式底盘的技术方案基础上，本发明还提供一种工程机械，其包括上述任一实施方式所述的工程机械独立转向式底盘。
75.需要注意的是，尽管上文主要以履带式塔机为例描述了本发明，但在本发明的技术构思范围内，其可以应用于多种工程机械，例如汽车起重机、混凝土泵车等，在应用于其他工程机械的情况下，相应地，上述塔机底架1可以改为支腿单元上装总成(即安装到调平伸缩支腿单元2上部的上装负载)，行走机构则可以是车轮、履带等行走机构，这些均属于本发明的保护范围。
76.由上描述可以看出，本发明优点在于：
77.本发明独创性地在行走机构3与支腿单元上装总成，例如塔机底架1之间连接调平伸缩支腿单元2，并使得支腿单元上装总成与各个调平伸缩支腿单元的上部形成球铰连接，由于本发明使得各个行走机构形成为独立行走机构，且各自具有独立的转向驱动机构，这种连接结构形式确保了履带式塔机行走在恶劣路况的工地上时，有效确保了各个行走机构的转向性能，使得各个行走机构能够独立转向，通过调平伸缩支腿单元上提履带式行走机构减小对地面的附着力，驱动各个履带式行走机构绕各自对应的球铰4转动，从而使得各自独立转向更加容易可靠。
78.具体地，行走机构转弯时，逐一对每个行走机构按照如下方式转向：
79.第一，调平伸缩支腿单元(调整为中位，选择第一组行走机构转弯；
80.第二，第一组行走机构的辅助支承支腿机构6不工作，其它三组行走机构的辅助支承支腿机构6工作，通过恒压泵给辅助油缸送油，直至其它三组行走机构的辅助支承箱6b接触地面；
81.第三，通过调平伸缩支腿单元以及其他机构调整重心，例如通过塔机臂架通过回转吊臂和调整移动配重，使得第一组行走机构的垂直载荷为0或者很小值；
82.第四，使得第一组行走的调平伸缩支腿单元收缩行程5～100mm，上装总成为固定结构件，球铰连接4的球头和球座与调平伸缩支腿单元机械连接，调平伸缩支腿单元带动行走机构向上移动离开地面，转向驱动机构驱动调平伸缩支腿单元回转，例如图示的优选方式中，回转马达驱动减速机带动回转齿盘转动(齿数比为z1/z2)，回转齿盘销轴插在调平支架外臂上的轴座，回转齿盘转动带动调平支架+履带车绕球头完成单腿转动；
83.第五，角度传感器检测回转角度y，回转角度x＝z1/z2*y(角度传感器齿与回转齿盘啮合)；
84.第六，第一组行走机构的调平伸缩支腿单元伸出，检测第一组行走机构垂直载值与其它三组行走机构的相同，完成第一组行走机构的转弯；
85.重复以上操作，完成第二组、第三组、第四组行走机构转弯，从而完成整个工程机械的行走转弯。
86.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
87.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛
盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
88.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。