用于工作车辆的分布式操作员控制设备的利记博彩app

文档序号:11062055阅读:345来源:国知局
用于工作车辆的分布式操作员控制设备的制造方法与工艺

本公开涉及诸如平地机的工作车辆的操作员控制设备。



背景技术:

重型设备操作员经常使用安装在车辆的操作员站处或附近的各种控制装置来操作大型工作车辆。在诸如平地机的复杂车辆中,操作员可能需要相继或同时操纵大量的控制装置,以操作车辆的众多独立或相互依存的子系统。这些控制装置可包括控制车辆掘进率(heading rate)和方向的系统,以及操作由车辆承载的一个或多个工具或器具的系统。

车辆及其器具的有效而高效的操作可能需要操作员执行复杂的手和手臂姿势,以便及时而准确地操纵为了启用这些系统所需要的控制装置。车辆及其器具的不精确控制可能导致关注区域的工作缓慢或返工,或者造成更多材料(例如,骨料、沥青等)被用在关注区域而非期望区域(这是昂贵的)。有时,可能同时或快速连续地需要许多复杂的姿势来有效而高效地操作车辆(例如,最后通过U形转弯等)。



技术实现要素:

本公开提供了包括平地机的工作车辆的改进型操作员控制。

在一个方面中,本公开提供了一种用于工作车辆的操作员控制设备。所述工作车辆可具有机器定位部件以及能经由器具定位部件而相对于所述工作车辆移动的至少一个器具。所述机器定位部件和所述器具定位部件可由位于所述工作车辆上的至少一个控制器控制。所述操作员控制设备可具有第一操纵杆控制装置和第二操纵杆控制装置。第一操纵杆控制装置可具有多个第一控制装置,所述多个第一控制装置被构造成向所述至少一个控制器提供第一组输入,以控制所述机器定位部件和所述器具定位部件的第一组操作。所述第一组操作包括多个第一机器定位操作和多个第一器具定位操作。所述第二操纵杆控制装置可具有多个第二控制装置,所述多个第二控制装置被构造成向所述至少一个控制器提供第二组输入,以控制所述机器定位部件和所述器具定位部件的第二组操作。所述第二组操作包括多个第二机器定位操作和多个第二器具定位操作。所述多个第一控制装置和所述多个第一输入中的至少一者的数量分别在所述多个第二控制装置和所述多个第二输入的数量的50%内。

在另一方面中,本公开提供了一种平地机,所述平地机可具有:底盘;至少一个控制器;机器定位部件,所述机器定位部件安装到所述底盘并且由所述至少一个控制器控制;至少一个器具,所述至少一个器具安装到所述底盘,并且能在所述至少一个控制器的控制下经由器具定位部件而相对于所述底盘移动;操作员舱室,所述操作员舱室安装到所述底盘并且具有操作员座椅;以及操作员控制装置,所述操作员控制装置在所述操作员座椅附近安装到所述操作员舱室内。所述操作员控制装置可包括具有多个第一控制装置的第一操作员控制装置,所述多个第一控制装置被构造成向所述至少一个控制器提供第一组输入,以控制所述机器定位部件和所述器具定位部件的第一组操作。所述第一组操作包括多个第一机器定位操作和多个第一器具定位操作。第二操作员控制装置可具有多个第二控制装置,所述多个第二控制装置被构造成向所述至少一个控制器提供第二组输入,以控制所述机器定位部件和所述器具定位部件的第二组操作。所述第二组操作包括多个第二机器定位操作和多个第二器具定位操作。所述多个第一控制装置和所述多个第一输入中的至少一者的数量分别在所述多个第二控制装置和所述多个第二输入的数量的50%内。

在又一方面中,本公开提供了一种平地机,所述平地机可包括具有第一区段的铰接式底盘,所述第一区段安装转向轮以使该转向轮相对于所述底盘转动和偏向,并且所述第一区段以铰接的方式联接到所述底盘的第二区段。机器定位部件可安装到所述底盘,包括用于枢转和偏向所述转向轮以及铰接所述底盘的致动器。至少一个器具可安装到所述底盘的所述第一区段,并且能经由器具定位部件而相对于所述底盘的所述第一区段移动。所述至少一个器具包括刮刀,并且所述器具定位部件包括用于定位所述刮刀的致动器。所述机器定位部件和器具定位部件由至少一个控制器控制。安装到所述底盘的操作员舱室可具有操作员座椅,并且操作员控制装置包括第一操纵杆控制装置和第二操纵杆控制装置。所述第一操纵杆控制装置可围绕枢轴枢转并且具有多个第一控制装置,所述多个第一控制装置被构造成向所述至少一个控制器提供第一组输入,以控制所述机器定位部件和所述器具定位部件的第一组操作。所述第一组操作包括多个第一机器定位操作和多个第一器具定位操作。所述第一操纵杆控制装置围绕关联的枢轴的枢转提供转向输入以转动所述转向轮。所述第二操纵杆控制装置可围绕枢轴枢转并且具有多个第二控制装置,所述多个第二控制装置被构造成向所述至少一个控制器提供第二组输入,以控制所述机器定位部件和所述器具定位部件的第二组操作。所述第二组操作包括多个第二机器定位操作和多个第二器具定位操作。所述多个第二控制装置包括第一滚轮控制装置和第二滚轮控制装置,其中所述第一滚轮控制装置被构造成提供轮偏向输入,用以控制所述转向轮相对于所述底盘的所述第一区段的偏向,并且所述第二滚轮控制装置被构造成提供铰接输入,用以控制所述底盘的所述第二区段相对于所述底盘的所述第一区段的铰接。

一个或多个实现方式或实施方式的细节在附图和下面的描述中阐述。其它特征和优点将根据描述、附图和权利要求书变得显而易见。

附图说明

图1是采取可将本公开的操作员控制设备整合到其中的平地机的形式的工作车辆的立体图;

图2是图1的平地机的后视图,主要示出了操作员舱室、主框架及其回转圈刮刀组件;

图3是图1的平地机的操作员舱室的内侧简化视图,示出了示例操作员控制装置;

图4A和图4B是图2的相应左侧操作员控制装置和右侧操作员控制装置的立体图;

图5是图2的左侧操作员控制装置和右侧操作员控制装置的顶视图;

图5A和图5B是用于围绕X轴和Y轴移动相应左侧操作员控制装置和右侧操作员控制装置的示例功能的图示;

图6是示出图2的操作员控制装置在操作员手中的后视立体图;

图7A和图7B是示出右侧操作员控制装置的后视立体图,其中,使用单个向前或向后拇指移动使操作员拇指同时致动两个开关;

图8是图1的平地机的最后一排逆向转动操作的图示;

图9是使用示例现有技术操作员控制装置实现图8的逆向转动操作的左侧操作员控制装置和右侧操作员控制装置的移动和开关致动的图示;

图10是使用图2的操作员控制装置实现图8的逆向转动操作的左侧操作员控制装置和右侧操作员控制装置的移动和开关致动的图示;

图11A至图11C是可使用图2的操作员控制装置的增量进给功能特性进行的示例刮刀高度和坡度调整的图示;以及

图12是可整合到图2的操作员控制装置中的具有制动位置的可压下的示例滚轮控制装置的图示。

各附图中相同的附图标记表示相同的元件。

具体实施方式

下文描述了公开的操作员控制设备的一个或多个示例实施方式,如上面简要描述的附图所示。对示例实施方式的各种修改可被本领域技术人员设想出。

在诸如农业、建筑业和林业的各行业中使用的工作车辆可包括用于进行各种功能(为此而设计该工作车辆)的工具、器具或其它子系统。常常地,这需要车辆操作员熟悉并操作操纵工作车辆和操作工作工具或器具所必备的车辆控制装置。有时,操作员可能需要通过操作器具来同时控制车辆掘进和速度。诸如配备许多器具或配备具有多个移动自由度的器具的某些工作车辆可能操作起来相当复杂,并且需要操作员拥有相当的相关技能和经验。车辆或器具的次优操作可能有昂贵的后果,例如,就工作现场的低效或不精确性能而言,在开展工作之前或之后在工作现场造成额外的劳动和设备相关的成本或者浪费材料。

一种特别复杂的工作车辆是平地机,一般在建筑行业中用于设定等级。现代平地机通常为沿车辆的前后方向具有长轴距的大型机器。除了常规的掘进和速度控制特征,大型平台产生了添加至机器的附加机动性增强特征。例如,平地机可装备铰接式底盘,其中底盘的具有转向轮的前段可相对于具有驱动轮的后段枢转,其效果是缩短了机器的整体轴距。平地机还可以有能力使转向轮倾斜以偏离轮的旋转轴线,换句话说,使轮偏向,由此使机器偏向并且将车辆的掘进朝向机器的任一侧移位。这些特征由此提供改进的(即,更短)转动半径,可以使该大型机器比其它方式的更灵活。除掘进和速度控制以外,平地机可具有相当复杂的器具控制方案和一个或多个器具。平地机上的主要工具是犁板或刮刀,其安装到在本行业中被称为“回转圈”的转盘。回转圈以可调整的方式安装到车辆框架,而刮刀又以可调整的方式安装到回转圈,由此为刮刀带来大范围的可能移动。具体地,回转圈可相对于车辆框架升高和降低以调整刮刀高度,或者从跟到趾均匀地调整,或者独立地调整以使刮刀相对于水平倾斜。回转圈还能够通过围绕主框架枢转而移位到车辆的横向侧,使得刮刀围绕车辆中心线的角位置可例如改变至工作堤或升高的地面以使机器滑动。回转圈还可相对于车辆框架围绕大致竖直轴线旋转,以便改变刮刀围绕竖直轴线的角位置,使得刮刀的趾端可在车辆框架的任一侧沿前后方向定位在刮刀的跟端前面。刮刀可安装成相对于回转圈一侧到另一侧横向地移位,以进一步朝向机器的一侧移动刮刀。刮刀还能够相对于回转圈沿前后方向倾斜,以改变其斜度。可开展这些操作的各种组合。

为了执行所有前述功能和操作,平地机以往已装备相对大量的机械控制杆和旋钮,均可控制单个离散操作或运动的操作。在一些现代平地机中,手动机械控制装置已经替换为电子控制装置。有时,这些控制装置布置在主要为单轴的操纵杆库中,操作员可使用他或她的指尖向前和向后操纵该操纵杆,并且均控制单个离散功能。操作员控制装置还可以是一对多轴操纵杆,该多轴操纵杆用于辅助控制车辆掘进并且致动回转圈刮刀组件及其它附接的器具。加固需要由操作员操纵的控制装置的数量的后果在于,双操纵杆控制系统要求:每个操纵杆需要进行显著数量的操作,由此,每个操纵杆均必须沿着几个轴线操纵并且承载大量的控制输入(例如,开关)。除了绝对数目的控制输入(例如,开关和操纵杆移动),一些操作可能需要以特定的顺序或同时执行。这集成了操作员可能需要的可能数量的开关和操纵杆移动。

另外,某些工具移动和操作需要相对精细的调整分辨率,换句话说,为了在工作现场执行某些操作,器具可能需要以非常轻微的移动精确地控制。例如,刮刀高度调整可能需要在英寸分数的数量级上做出,以准确地进行某些平地操作并且减少材料浪费。在路面制备的背景下,例如,将刮刀定位得太低甚至极低可能造成需要显著额外的材料(例如,骨料、沥青,等等)使表面达到规定的等级。当然,这可能对项目成本造成显著的影响。次优地布置操作员控制装置的开关和操纵杆移动无法给予操作员(尤其是经验不足的操作员)必要的工具移动的控制分辨率(这对准确而高效地执行某些操作是必要的)。

下文讨论了公开的操作员控制装置的各方面,其解决了这些及其它问题,并且特别适合用于具有多个工具特征和移动的大型工作车辆平台(诸如平地机)中。

在某些实施方式中,公开的操作员控制设备包括具有符合人体工程学的手柄或把手构造的操纵杆控制装置。操纵杆把手构造的各种方面帮助在使用期间减少操作员疲劳。例如,每个操纵杆均可具有手掌在上风格的把手,该把手成形为从底下支撑操作员的手掌。把手由此用作掌托,支撑操作员的手和手臂的重量,使得手和手臂肌肉不需要接合而维持与控制装置的接触。每个操纵杆的形状(例如,相对于操作员而言的轮廓、宽度、角度,等)被构造成当操作员的手在把手顶部窝成杯状时遵循操作员的手的自然位置并且支撑操作员的手的全宽。宽大掌托的大体上渐进式大半径轮廓继续从把手的后面(例如,最接近操作员)延至把手的远侧(例如,相对于车辆的前后方向为前面),其中轮廓允许操作员的手指包住把手弯曲,使得指尖可接合把手的下侧。操纵杆的前后和横向枢转可完成而无需紧紧地攥握把手。每个操纵杆的主控制区可在掌托的内端处具有平面,该平面遵循掌托的角度,使得控制区处的开关落入操作员拇指的自然范围内。此外,其它控制装置可安装在操作员手指(例如,食指和中指)的范围内。

在某些实施方式中,公开的操作员控制设备包括一般横跨左侧操作员控制装置和右侧操作员控制装置(例如,左操纵杆和右操纵杆)平衡或均匀地分布的控制集。在这方面,“分布”或“平衡”控制集可能意味着,控制开关的物理地点或多或少均匀分布在左侧操作员控制装置和右侧操作员控制装置之间。在操纵杆操作员控制装置的情况下,针对每个操作员控制装置的操纵杆移动的取向和数量可能相同,诸如每个均被构造成围绕X轴和Y轴旋转。以这种方式,操作员的每只手将负责、操纵相同或类似数量的开关,并且在操作机器期间做出相同或类似数量的操纵杆移动。公开的操作员控制设备取平衡控制设备的概念,除每个操作员控制装置上具有类似或甚至相同的开关数以外,还包括考虑由每个操作员控制装置的控制集实现的操作集。例如,当与其它操作比较时,某些操作可更频繁地执行,需要更多的时间来执行,或者需要不同的手势。通过使控制集横跨两个操作员控制装置(由此横跨双手)分布,在既考虑开关和操纵杆移动的数量又考虑被执行操作的数量和类型时,一只手超载的可能性可显著减少,或者甚至得以防止。

在某些实施方式中,公开的操作员控制设备具有控制和移动布局,以便于按一组顺序或同时执行某些操作。各种操作可分类为机器控制(或定位)操作(例如,与车辆掘进相关的操作)或器具控制(或定位)操作(例如,刮刀定位操作)。通过根据每种形式的操作集来布置每个操作员控制装置的控制集,机器的可用性可通过协调通常按一组顺序或同时执行的操作的左手和右手控制进行增强。解释是,考虑通常连续或同时执行的四个(或任何数目的)操作的分组。该组四个操作可以例如映射至左手操纵杆上的四个不同开关,使得操作员将需要顺序地或同时致动四个开关中的每个来进行四个操作。然而,相反,四个操作分组可分配成平衡布置,其中,两个操作映射至左手操纵杆和右手操纵杆中的每个上的两个开关。在后者这种情况下,操作员的给定手将不仅经历更少的疲劳,而且将能够更容易地以同时的方式进行操作分组,同时手指和手的物理移动和扭曲更少。

在某些实施方式中,操作员控制设备还可考虑某些操作的周期并且提供改进的控制以在操作周期的持续时间内允许操作员执行某些操作而无需操纵控制输入(例如,开关或操纵杆移动)。例如,各种控制装置可具有专用的控制输入或制动位置,它提供与某些车辆部件关联的离散控制输入,其操作还根据所述控制装置可经由其它控制输入(诸如单轴或多轴功能特性)提供的可变控制信号进行控制。操作员可通过移动(例如,滚动或枢转)控制装置以及或者将之移向制动位置或者同时启用专用的控制输入来启动操作,对应的离散控制信号可关联于被控制部件的行程范围内的已知地点。在一些实施方式中,在制动位置处,所述控制装置可沿着第二轴线(例如,压下)移动,以执行被控制部件向已知位置的移动(或其它操作),此后马上,控制装置可在完成操作周期以前被释放。操作员经历的疲劳以及需要的专心可由此显著减少。

在某些实施方式中,公开的操作员控制设备被构造成改进进行某些操作的精度和准确度。由此,除通过使操作员控制装置更舒适、更轻松且更容易操纵来改进用户体验之外,本公开提供了工作车辆(和器具)的改进型操作控制装置。为此,所述控制设备可包括针对各种操作的增量进给功能特性(即,规定距离的移动)。例如,所述控制设备可构造成允许操作员在碰触按钮时沿一个方向将刮刀移动规定距离。增量进给功能特性的一个特别有用的实现方式是调整平地机中刮刀的高度。例如,在一个操作模式中,所述控制设备可构造成使刮刀增量进给规定的上或下高度改变,而不改变其相对于机器的坡度。在另一操作模式中,所述控制设备可构造成允许刮刀的每端独立于刮刀的另一端增量进给规定的上或下高度改变,由此除改变高度之外允许改变刮刀的坡度。

参照附图,现在将描述操作员控制设备的一个或多个示例实现方式。虽然在本文中将平地机说明并描述为示例工作车辆,但是本领域技术人员将认识到,本文中公开的操作员控制设备的原理可容易地适用于其它类型的工作车辆中,包括例如用在建筑行业中的各种履带式推土机、装载机、挖土机和滑移转向机,以及用在农业和林业中的各种其它机器。如此,本公开不应该限于与平地机关联的应用或示出并描述的特定示例平地机。

如图1和图2所示,平地机20可包括主框架22,该主框架22支撑操作员舱室24和动力装置26(例如,柴油发动机),该动力装置26被可操作地联接,以为传动系统提供动力。由在机器前面的接地转向轮28和在机器后面的两对串联驱动轮30支撑主框架22使之偏离地面。动力装置可为液压泵(未示出)提供动力,该液压泵给包括各种电动液压阀、液压驱动器和液压致动器(包括回转圈移位致动器32、提升致动器34a和34b、刮刀移位致动器(未示出)和回转圈旋转驱动器(未示出))的液压回路中的液压流体加压。在说明的示例中,主框架22具有位于操作员舱室与动力装置26之间的铰接接头38,以诸如在转动操作期间允许主框架22的前段偏离主框架22的后段的中心线,从而缩短平地机20的有效轴距,由此缩短机器的转动半径。铰接接头38通过一个或多个液压致动器(未示出)枢转。

回转圈40和刮刀42组件在操作员舱室24前面由牵引架44和提升器支架46安装到主框架22,在某些实施方式中,提升器支架46可相对于主框架22枢转。提升致动器34a、34b的缸可安装到提升器支架46,并且提升致动器34a、34b的活塞可连接到回转圈40,使得活塞的相对移动可升高、降低以及倾斜回转圈40以及刮刀42。回转圈40经由回转圈驱动器和各种致动器造成刮刀42相对于竖直轴线旋转,并且造成刮刀42相对于主框架22和/或回转圈40侧向或横向移位。

另外参照图3,操作员舱室24为操作员座椅50和操作员控制台提供外壳,所述操作员控制台用于安装各种控制机构(例如,方向盘、油门和刹车踏板)、通信设备及在平地机20的操作中使用的其它仪器(包括提供图形(或其它)输入控制和反馈的控制接口52)。包括左侧操作员控制装置(“LOC”)54a和右侧操作员控制装置(“ROC”)54b(统称为“控制装置54”)的操作员控制装置在操作员座椅50的两侧安装在操作员舱室24中,例如,略微位于操作员座椅50的扶手(未示出)前方,舒适地位于操作员的手臂范围内。在某些实施方式中,操作员控制装置54可以是安装成围绕X轴和Y轴枢转地移动的操纵杆控制装置,诸如多轴操纵杆,例如,“X”轴可与平地机20的一侧到另一侧方向对准,而“Y”轴可与平地机20的前后方向(垂直于一侧到另一侧方向)对准。操纵杆可进一步构造成当操纵杆未被手动操纵时返回到中心或中立输入位置(例如,通过弹簧偏置)。

控制接口52和操作员控制装置54操作性地连接到一个或多个控制器,诸如图3所示的控制器56。控制接口52和操作员控制装置54为控制器56提供控制输入,控制器56协作着控制各种电动液压阀以致动液压回路的各种驱动器和致动器。针对机器、器具或其它子系统的各种参数,控制器56可向控制接口52提供操作员反馈输入。此外,控制接口52可充当操作员控制装置54与控制器56之间的中介物,以设定或允许操作员设定或选择操作员控制装置54的一个或多个控制(例如,开关或操纵杆移动)的映射或功能特性。

在某些实施方式中,控制器56可程序化或以其它方式构造成将来自操作员控制装置54的一个或多个控制输入解读为速度输入,然后提供对应的基于速度的输出以控制电动液压阀。如本领域技术人员将了解的,基于速度的输入和输出控制方案不仅跟踪控制输入的二元状态(例如,位置或开/关状态),而且跟踪控制输入率。例如,在基于速度的控制方案中,由控制器56处理的控制输入考虑到操纵杆枢转到达的结束位置以及操纵杆的枢转率。控制器56可由此接收与机器或器具的期望移动对应的速度输入命令,并且控制器56可解决速度输入(可能结合来自传感器或其它实际位置指示装置的输入),并且命令一个或多个目标致动器速度(例如,取决于为了实现期望的移动而需要的致动器数量)实现终端移动。到特定位置的持续时间短的操纵杆移动可由此对应于关联致动器到某个位置的相对更快和/或更短移动(相比更长持续时间的操纵杆移动)。该类型控制方案的一个好处是操作员的直观控制感觉,无需详细了解关联机器或工具的移动包络,或者将其在包络内的位置映射至操纵杆移动。有利地,在该类型的系统中,多个致动器中的每个的控制可由控制器聚集以实现期望的移动,而不需要操作员针对每个离散致动器输入不同的致动器命令。基于速度的控制方案的另一好处在于,其允许操作员做出预期控制输入(例如,操纵杆移动),然后让控制装置(例如,操纵杆)返回到中心,而无需将操纵杆继续保持在期望位置中,直到致动器移动周期完成,这在基于位置的控制方案中可能是需要的。当然,应该理解的是,公开的操作员控制装置可具有根据基于位置的控制方案构造的一个或多个(甚至所有)控制输入。

另外参照图5和图6,为了增加舒适度并减少操作员疲劳,在某些实施方式中,控制装置54可具有符合人体工程学的把手58a、58b,采取把手58a、58b形成掌托的手掌在上风格(palm-on-top style)。控制装置54支撑操作员的手和手臂的重量,使得操作员的手和手臂肌肉不需要接合而维持与控制装置的接触。把手58a、58b的形状被构造成当操作员的手在把手58a、58b顶部窝成杯状时遵循操作员的手的自然位置,并且支撑操作员的手的全宽。宽大掌托的大体上渐进式大半径轮廓继续从把手的后面(例如,最接近操作员)延至把手的远侧(例如,相对于车辆的前后方向为前面),其中轮廓允许操作员的手指包住把手弯曲,使得指尖接合把手58a、58b的下侧。控制装置54的前后和横向枢转可在无需紧紧地攥握把手的情况下完成,特别是,使用手指和拇指相对较轻的压力围绕X轴来回推拉控制装置54并且围绕Y轴从一侧到达另一侧。控制装置54的主控制区60a、60b(安装如下面描述的一些控制开关)在把手58a、58b的远侧内端处各具有平面,该平面遵循每个把手58a、58b的角度,使得控制区60a、60b处的开关落入操作员拇指的自然范围内(例如,从图5的顶视图角度看,从控制装置54的Y轴向内约30度到45度)。其它控制装置可安装在操作员的食指和中指的范围内。与某些常规控制装置(诸如具有大致竖直取向的手枪把手风格的操纵杆的任何数目的控制装置)比较,控制装置54的一般水平的手掌在上的把手构造可显著减少操作员的紧张和疲劳。

在某些实施方式中,控制装置54具有规定的控制集,该控制集被选择并布置成增强操作员体验和针对平地机20的控制。一般,该控制集可均匀地分布在LOC 54a与ROC 54b之间,以给予操作员一种这样的平衡的体验,即,双手或多或少均匀地共享控制任务,使得一只手不太可能超载以及过早疲劳。该控制集还可选择并布置成便于某些长周期的操作或者可能需要以具体顺序或同时执行多个控制输入的复杂或多步操作。此外,该控制集可包括一个或多个输入,以便于更精确地控制在做出预期调整之前能以其它方式造成操作员欠调整和过调整的某些短运动调整。

现在参照图4A、图4B和图5,将描述用于LOC 54a和ROC 54b的示例控制集,其为操作员提供更均匀分布的左手、右手平衡布局。应该理解的是,具体开关类型、开关位置和开关功能(以及操纵杆移动和功能)可针对平地机20或其它工作车辆而不同。在说明的示例中,LOC 54a和ROC 54b各具有与沿着X轴和Y轴的枢转移动关联的一致数目和位置的控制开关和功能。

在说明的示例中,LOC 54a具有位于把手58a的前部区域的回转圈移位控制装置70a和辅助器具控制装置72a(例如,用于松土附件),回转圈移位控制装置70a和辅助器具控制装置72a分别位于操作员左手食指和中指的自然范围内。回转圈移位控制装置70a和器具控制装置72a可各自是具有突出的“桨”特征的比例滚轮类型的开关,并且被弹簧偏置而返回到中心(即,中立输入位置)。以举例的方式,当操作员向前移动回转圈移位控制装置70a的滚轮控制装置(远离操作员)时,控制器56可致动回转圈移位致动器32以使提升器支架46围绕主框架22枢转,将回转圈40且从而将刮刀42向操作员的右侧摆动。在相反的方向(朝向操作员)上移动滚轮控制装置可将回转圈40和刮刀42向操作员的左侧摆动。

控制区60a具有操作员左手拇指范围内的控制阵列,所有都在45度左右的舒适后掠角内。在控制区60a的上部处是减速控制装置74a和加速控制装置76a,其下面是传输控制装置78a,并且传输控制装置78a的下面是回转圈旋转控制装置80a。诸如未限定的控制装置82a的另一控制装置可位于传输控制装置78a和回转圈旋转控制装置80a内侧。减速控制装置74a和加速控制装置76a可各自是在被压下之后返回到其原始位置的弹簧偏置的按钮类型的开关。为了增加舒适度和可用性,减速控制装置74a从控制区60a突出的距离可短于加速控制装置76a,以不干扰操作员够到更远的加速控制装置76a,和/或防止被不经意间压下。传输控制装置78a可以是三位置摇臂开关,包括“向前”传输位置与“逆向”传输位置之间的中央“中立”传输位置。回转圈旋转控制装置80a可以是比例滚轮控制装置,例如,通过靠近或远离操作员移动开关使回转圈40且从而使刮刀42顺时针旋转,并且通过向后移动开关使回转圈40和刮刀42逆时针旋转。控制装置82a可以是操作员能经由控制接口52进行分配的弹簧偏置的按钮开关。控制装置82a还可凹进,基本上与控制区60a平齐,以不干扰操作员够到其它控制装置和/或防止被不经意间压下。

如图5A示意性说明的,LOC 54a围绕Y轴的枢转可向控制器56生成转向输入,以使转向轮28转动,从而控制平地机20的掘进。例如,LOC 54a向Y轴左侧的枢转可提供向左转动控制84a,并且LOC 54a向Y轴右侧的枢转可提供向右转动控制86a。LOC 54a围绕X轴的枢转可控制刮刀42的左端的高度(例如,通过升高以及降低回转圈40的左侧)。例如,LOC 54a相对于X轴的向前枢转可生成左端刮刀提升控制88a,并且LOC 54a相对于X轴的向后枢转可提供左端刮刀降低控制90a。LOC54a可同时围绕X轴和Y轴枢转,以同时实现得知的输入和致动,并且LOC 54a可被偏置以返回到中心(即,中立输入位置)。

在说明的示例中,ROC 54b具有位于把手58b的前部区域处的刮刀斜度控制装置70b和辅助器具控制装置72b(例如,用于松土器附件),刮刀斜度控制装置70b和辅助器具控制装置72b分别位于操作员右手的食指和中指的自然范围内。刮刀斜度控制装置70b和器具控制装置72b可各自是具有桨的比例滚轮类型的开关,并且被弹簧偏置而返回到中心(即,中立输入位置)。例如,当操作员向前移动刮刀斜度控制装置70b的滚轮控制装置(远离操作员)时,控制器56可造成刮刀致动器使刮刀42的上缘相对于其下缘向前倾斜。在相反的方向(朝向操作员)上移动滚轮控制装置可造成刮刀42使上缘相对于其下缘向后倾斜。

类似于控制区60a,控制区60b具有操作员右手拇指范围内的控制阵列。在控制区60b的上部处是底盘返回到中心控制装置74b和差速锁定控制装置76b,其下面是铰接控制装置78b,并且铰接控制装置78b的下面是轮偏向控制装置80b。诸如未限定的控制装置82b的另一控制装置可位于铰接控制装置78b和轮偏向控制装置80b内侧。底盘返回到中心控制装置74b和差速锁定控制装置76b可各自是在被压下之后返回到其原始位置的弹簧偏置的按钮类型的开关。如同LOC 54a,这些开关可从控制区60b突出不同的距离,以不干扰操作员够到更远的开关,和/或使得防止较近的开关被不经意间压下。铰接控制装置78b和轮偏向控制装置80b可各自是具有桨的比例滚轮类型的开关,并且被弹簧偏置而返回到中心(即,中立输入位置),并且控制装置82b可以是操作员能经由控制接口52分配的凹进的按钮开关。

如图5B示意性说明的,ROC 54b围绕Y轴的枢转可向控制器56生成刮刀移位输入,以左右横向地移动刮刀42。例如,ROC 54b向Y轴左侧的枢转可提供向左刮刀移位控制84b,并且ROC 54b向Y轴右侧的枢转可提供向右刮刀移位控制86b。类似于LOC 54a,ROC 54b围绕X轴的枢转可控制刮刀42的右端的高度(例如,通过升高以及降低回转圈40的右侧)。例如,ROC 54b相对于X轴的向前枢转可提供右端刮刀提升控制88b,并且ROC 54b相对于X轴的向后枢转可提供右端刮刀降低控制90b。也类似于LOC 54a,ROC 54b可同时围绕X轴和Y轴枢转,以同时实现得知的信号和致动,并且ROC 54b可被偏置以返回到中心(即,中立输入位置)。

在某些实施方式中,控制装置54可具有用于附加控制装置的补充控制区。如同其它控制装置,附加控制装置位于舒适的自然手指或拇指范围内。在说明的示例中,LOC 54a和ROC 54b可具有控制区62a、62b,控制区62a、62b可与把手58a、58b一体地形成,或者可作为分离的附件安装到把手58a、58b。在任一情况下,控制区62a、62b可布置得接近或邻近操作员左手或右手拇指的范围内的相关联控制区60a、60b,并且与相关联控制区60a、60b(如说明的)并行或成角度。在说明的示例中,控制区62a、62b具有与平地机20的综合等级控制(“IGC”)功能特性相关的一组控制装置,包括IGC模式控制装置92a、92b;IGC向上控制装置94a、94b和IGC向下控制装置96a、96b,每个组被布置成列,一个在另一个上面。IGC相关控制装置可各自是弹簧偏置的按钮开关。如本领域技术人员将理解的,IGC功能特性辅助操作员保持刮刀42水平或者从跟到趾成特定坡度。通过压下IGC模式控制装置92a、92b来启用以及禁用IGC。一旦被压下,控制器56就建立主从控制关系,其中与该IGC模式控制装置92a、92b关联的LOC 54a或ROC 54b被压下,充当主,而另一个充当从。以这种方式,指定为主的IGC向上控制装置94a、94b和IGC向下控制装置96a、96b可用于通过致动关联的提升致动器34a、34b在机器的关联一侧(即,左或右)升高或降低回转圈40以及刮刀42。另一从组IGC上/下控制将被暂时禁用,并且控制器56将根据需要控制关联的提升致动器,以维持刮刀42的坡度处于启用IGC模式之前的状态下。在已经处于IGC模式下的同时通过压下IGC模式控制装置92a、92b可取消IGC模式。在手动模式下,IGC向上控制装置94a、94b和IGC向下控制装置96a、96b可用于升高以及降低回转圈40和刮刀42,包括改变刮刀42的坡度。IGC控制方案的附加方面将在下面详细地描述。

在说明的示例中,控制装置54为操作员呈现就开关数和操作功能特性两者而言的平衡的控制集。具体地,LOC 54a和ROC 54b的开关数是相同的,每个操作员控制装置有十四个开关,每个上面都包括:把手58a、58b的正面上的两个控制装置(70a/b、72a/b);控制区60a、60b上的五个控制装置(74a/b、76a/b、78a/b、80a/b、82a/b);控制区62a、62b上的三个控制装置(92a/b、94a/b、96a/b);以及四个操纵杆移动控制装置(84a/b、86a/b、88a/b、90a/b)。此外,控制输入可针对操作进行分类以进一步细化每个LOC 54a和ROC 54b的控制集的选择。例如,控制输入可分类为用于定位机器或者用于定位器具。在说明的示例中,撇开未限定的控制装置82a、82b,LOC 54a具有五个机器定位控制输入(74a、76a、78a、84a、86a)和八个器具定位控制输入(70a、72a、80a、88a、90a、92a、94a、96a),赋予LOC 54a约1:2.6的机器器具比。ROC 54b具有四个机器定位控制装置(74b、76b、78b、80b)和九个器具定位控制装置(70b、72b、84b、86b、88b、90b、92b、94b、96b),赋予ROC 54b约1:3.2的机器器具比。由此,示例控制装置54将控制集分布成使得每只手操纵相同数量的控制装置,进一步使得每只手实现机器定位控制输入与器具定位输入的类似比率。该平衡或分布式的感觉有助于改善操作员体验并减少疲劳。

如示例控制装置54说明的,本公开为操作员提供了平衡的控制体验,而无需机器定位控制装置(或输入)与器具定位控制装置(或输入)确切的左手右手对称。另外,虽然LOC 54a和ROC 54b的开关数相同,但是平衡的控制体验可在开关数不确切相同的情况下提供给操作员。而且,应该理解的是,每个控制装置上的控制输入的具体数量和控制输入的操作类型比率可能由于多种因素而变化。例如,特定车辆平台、器具数量和机器或器具的操作员可控部件的数量可能需要控制输入的不同分配。控制输入的开关硬件的类型(例如,单功能或多功能开关)可能意味着,不同数量的开关可针对每个控制装置来使用。此外,可使用用于评估控制集的平衡性质的其它指标。例如,除了开关数(即,开关硬件的数量),每个控制装置的能够进行的操作数(即,功能操作的数量)可通过比较而考虑。例如,在说明的示例中,LOC 54a包括用于七个机器定位操作和十一个器具定位操作的控制装置,并且ROC 54b包括用于六个机器定位操作和十一个器具定位操作的控制装置。考虑到开关硬件选择的差异,该技术可能是有用的。另外,可以使用不同分类或更多的子分类,可以分配每个控制输入或操作功能、考虑到预计使用量(例如,输入的数量或持续时间)的权重,每个控制装置在规定时期期间有可能遇到,操作机器以执行规定的任务。

由此,虽然如得知的,并不需要确切相同,但是出于本公开的目的,控制集分布可一般在任何以下条件存在考虑平衡,即:(i)控制装置(或输入)的总数、机器定位控制装置(或输入)的数量或左手操作员控制装置和右手操作员控制装置的器具定位控制装置(或输入)的数量变化不超过1:2比率(或50%);或者(ii)左手控制装置和右手控制装置的机器定位控制装置(或输入)与器具定位控制装置(或输入)之比(“机器器具比”)的变化不超过1:2比率(或50%)。进一步细化的控制装置可针对每个操作员控制装置具有至少1:4(或25%)的机器器具比。

如上面得知的,控制装置54提供特别均衡的布置,控制装置的总数对LOC 54a和ROC 54b是相同的,并且机器定位控制输入数量和器具定位控制输入数量中的每个的差异仅差单个输入,分别地,对于LOC 54a是五个和八个,与对于ROC 54b的四个和九个形成比较。机器器具比还是非常紧密关联的,对于LOC 54a为1:2.6(或约38%),对于ROC 54b为1:3.2(或约30%),差异仅为1.2:1(或约8%)。

除了平衡的控制装置,公开的操作员控制装置可包括增强操作员进行某些操作的能力和易用性的特征。这特别有利的是,某些操作频繁或反复地执行,需要延长周期来执行,和/或操作起来复杂,诸如需要同时或以特定顺序连续地做出许多控制输入。下面这个示例是在平地机20的背景下,关于公开的控制设备如何为操作员提供使机器掘进的改进操作控制。应该理解的是,所述控制设备可在控制平地机或其它车辆平台的其它方面提供类似的操作员增强。

现在参照图4B和图7A至图7B,ROC 54b上的铰接控制装置78b和轮偏向控制装置80b的布置和构造提供了前述段落提到类型的改进操作功能特性。示例控制设备将这些控制装置定位得紧靠ROC 54b的控制区60b,从而允许操作员快速接近这些控制装置中的一者或两者。此外,这些控制装置中的每个均可构造为双向桨滚轮控制装置,由此在单个控制装置(而非两个分离的控制装置)中提供两个致动方向,并且所述控制装置并排定位以围绕相同或类似取向的滚轮轴线A(图4B)枢转。这些属性允许操作员使用单个运动拇指姿势接合两个控制装置,特别是,推动控制装置远离操作员(图7A),由此实现逆时针铰接和向左轮偏向;或者将控制装置向后拉(图7B),实现顺时针铰接和向右轮偏向。应该注意的是,其它开关硬件可以用于实现该控制设备。例如,用于铰接的滚轮和轮偏向控制装置可以替换为迷你型双轴操纵杆;然而,当仅预期单个操作(铰接或轮偏向)时,两个功能之间的非预期串扰可能更有可能发生。

通过以这种方式考虑由控制装置执行的操作,所公开控制设备的智能布局更容易有效控制平地机20的掘进,将两个分离但经常重叠的机器定位操作以及为此的控制输入减少为一个。而且,该改进布置通过将操纵杆(LOC 54a)上的铰接控制装置78b和轮偏向控制装置80b定位成与控制轮转向的操纵杆(ROC 54b)对置而进一步增强。以这种方式,提供左手右手分开的任务控制方案用于以下常见操作:使平地机20在周围转动,或者以其它方式使平地机20转动,转动半径尽可能紧。

应该注意的是,在某些车辆中,铰接操作的周期可能不同于轮偏向操作的周期,例如,完整的铰接周期可达到五秒以上,而轮偏向周期可更接近一秒。控制器56和/或液压系统可构造成例如通过在预定的时间段之后启动计数器以及终止向轮偏向致动器的控制信号而在同时启用铰接控制装置78b和轮偏向控制装置80b期间适应不同周期。

操作员经历的其它操作增强可由公开的控制设备提供。在某些实施方式中,操作员控制设备的各种位置设定功能可使用分离控制装置实现,以控制单个定位部件,例如,一个控制装置(例如,滚轮或操纵杆控制装置)提供一定范围的连续或可变控制输入以经由运动范围来控制定位部件;以及另一控制装置(例如,按钮控制装置)提供离散控制输入以将定位部件移向预先选择的基准位置。

替代地或另外地,操作员控制设备可具有能够将这些(及其它)功能组合到单个控制装置中的一个或多个控制装置。例如,多功能控制装置中的一个或多个可包括可关联于具体功能的一个或多个制动位置或者机器或器具的定位部件的移动范围(例如,极端(行程结束)位置或中心位置)内的基准地点。如本文中使用的术语“制动”(及衍生词)应包括控制装置的对应于控制装置可启动规定的离散控制功能的地点的一个或多个主要运动范围的物理地点(具有或不具有操作员的触觉反馈),包括控制装置可经受一个或多个次级运动范围的地点。例如,可包括具有围绕滚轮轴线或沿着平移轴线的主要运动范围的滚轮或线性控制装置,并且可通过围绕滚轮轴线或沿着平移轴线的连续移动而移向(或越过)制动位置。作为另一示例,可包括可沿着制动位置处的次级(或“按钮”或“凹部”)轴线(不同于滚轮或平移轴线)移动的滚轮或线性控制装置。操作员控制设备可利用操作员控制装置的各种开关硬件构造中的任何一个或多个。例如,控制装置可包括单轴或多轴操纵杆、杆、按钮和拨动开关、滑动或线性开关及各种类型的滚轮,包括枢转和连续滚动的控制装置。以这种方式使用制动可减少或消除操作员保持控制装置持续特定操作周期的需要。不仅减少了操作员的手的重压和紧张,而且减少了操作员进行关联操作时花费的时间量和专心。

由此,控制装置可使用一个控制输入机构(例如,滚轮或操纵杆)来控制具有一定范围的连续或可变控制信号的部件的操作,以及使用可变控制输入机构中的一个或多个专用按钮或一个或多个制动器(与根据可变控制信号控制的部件关联)来控制具有一个或多个离散控制信号的部件的操作。此外,由离散控制信号提供的功能特性以及由此关联按钮或制动器可取决于提供可变控制信号的控制输入的状态变化或改变。例如,如果控制输入是能够在一个或多个运动范围内移动的滚轮或操纵杆,则离散输入的功能特性可在滚轮或操纵杆移动到向前运动范围内时变化,与滚轮或操纵杆移动到向后运动范围内的时候形成比较。

应该注意的是,虽然范围控制提供了某些优点,如将在下面描述的,但是在各种应用中,可使用按钮控制装置(例如,一个或成对或其它分组的按钮控制装置)。按钮控制装置可采取各种形式。例如,按钮控制装置可提供通过提供与按钮位置成比例的可变控制信号(例如,压下多远)来模拟范围控制的比例输入。按钮(及控制系统)可构造成使得完全压下按钮对应于离散控制输入。由此,例如,按钮可用于提供机器部件的比例位置控制装置以及部件的离散位置控制装置(例如,行程定位结束)。替代地,按钮可以是两步按钮:其中在按钮运动的第一步期间(例如,按钮的中间或半程压下状态)提供可变控制装置(或第一离散控制装置);并且在第二步期间(例如,按钮的完全压下状态)提供离散(或第二离散)控制装置。可利用其它按钮布置,其中单个或多个致动提供不同的离散控制装置(例如,一次“点击”将部件移向第一位置,并且两次点击将部件移向第二位置)。通过组合这些按钮中的多个,部件可采取多个自由度定位。例如,一个按钮可将部件沿第一方向(例如,顺时针或向左)移动,并且另一按钮可将此部件沿第二方向(例如,相反方向,诸如逆时针或向右)移动。每个按钮均可提供可变输入和离散输入,使得所述部件可连续定位或者在每个方向上移向预先选择的位置(例如,行程的每端)。

在一个示例中,操纵杆控制装置可具有:向前运动范围,提供一定范围的可变控制信号使之对应于平地机的铰接接头的逆时针枢转,并且到达中心或中立位置的相反侧;向后运动范围,提供可变控制信号使之对应于铰接接头的顺时针枢转。在每个运动范围的终端,操纵杆可具有制动器,在此,操纵杆提供与铰接接头的某些基准角位置关联的离散控制信号,例如,将铰接接头向前制动取向为极端逆时针角取向以及将铰接接头向后制动取向为极端顺时针角取向。类似布置可以使用一对按钮提供,以提供离散控制输入而非制动。现在,除了具有多个制动器或按钮,操纵杆可以具有单个按钮或制动器(例如,中心压按或z轴推拉或扭曲),以提供必要的离散控制输入。在该示例中,当操纵杆处于向前运动范围(用于使铰接接头逆时针枢转)中时,单个制动器或按钮可以提供将铰接接头移向极端逆时针取向所需要的离散控制信号;并且当操纵杆处于向后运动范围(用于使铰接接头顺时针枢转)中时,单个制动器或按钮可以提供将铰接接头移向极端顺时针取向需要的离散控制信号。致动按钮或制动器在操纵杆处于中心或中立位置(由此为相对于向前运动范围和向后运动范围的第三范围或位置)中时,可实现又一不同操作,诸如将铰接接头移向中心取向,逆时针极端位置与顺时针极端位置之间的中途。以进一步举例的方式,底盘返回到中心控制装置(诸如控制装置74b)可提供当操纵杆分别处于中立位置以及向前运动范围和向后运动范围时将铰接接头定位到中心取向和两个极端取向中的每个所必要的离散控制输入。

除了直接实现被控制部件的位置改变,离散输入(例如,制动器或按钮)还可用于通过改变部件本身或另一控制装置或与被控制部件关联的定位部件的操作状态而间接定位所述部件。离散输入可例如用于提供“模式”选择输入,以实现这样的操作状态改变。作为一个示例,模式选择可涉及液压系统中的致动器或控制阀的“浮动”模式或功能,其中液压流体被允许在部件与致动器或阀之间移动,无控制压力,使得重力或其它外力可作用在部件上以改变其位置。也可提供其它模式选择或间接定位。

操作员控制设备可包括具有专用于控制单个具体定位部件的离散按钮或制动功能特性的多个控制装置。例如,铰接控制装置78b和轮偏向控制装置80b(除其它之外)可各具有带制动特征的开关硬件。替代地,单个离散按钮或制动控制装置可用于控制多个定位部件。例如,铰接控制装置78b和轮偏向控制装置80b中仅有一个可具有制动特征,在这种情况下控制系统可被程序化,使得制动功能特性施加于两个定位部件(例如,铰接接头致动器或轮偏向致动器),使得两个部件可通过单个制动控制装置移向预先选择的位置。铰接和轮偏向是一个特别有利的示例,其中控制功能特性可配对,以使用单个制动控制装置实现操作员控制装置效率,然而,其它部件可采取类似的方式受益。

注意到,虽然滚轮控制装置并非仅有类型的可具有制动器的开关,但是附加功能特性可能对滚轮控制装置有利。滚轮控制装置可构造成围绕旋转轴线沿一个或两个旋转方向连续旋转,或者沿一个或两个旋转方向枢转通过基准枢转角度,诸如图12中的角度γ。在任一情况下,一个或多个制动位置可位于滚轮控制装置的运动范围内的任何地方,包括完整的360度内或基准枢转角度内。例如,滚轮控制装置可各具有位于关联控制装置的中心位置处的制动器,该中心位置可以是其围绕滚轮轴线(例如,滚轮轴线A)的枢转(例如,向前和向后)运动范围的中点。控制器56可构造成将滚轮控制装置的制动位置与机器或器具的定位部件的某些位置条件或姿态关联。更具体地,制动位置可关联于部件行程范围内关联的机器定位部件或器具定位部件的基准位置。中心制动位置可由此关联于与定位部件的中心位置对应的基准位置。其它制动位置可关联于定位部件的行程基准位置的终端,或任何各种中间基准位置。在一些情况下,中心制动位置可对应于控制装置的非活动条件和定位部件的中立条件。此外,应该理解的是,行程位置的终端可对应于定位部件的移动的实际机械极限,容易涉及某些部件,诸如液压缸、转向轮、铰接接头等。然而,行程位置的终端还可对应于定位部件的移动的功能极限,诸如回转圈旋转或刮刀角度的极限,以防止干扰机器的其它部件。在后一种情况下,旋转致动器(例如,马达)可用于定位旋转部件(例如,回转圈),其不具有行程的实际物理终端。在该情况下,操作员控制设备的控制器56可被程序化,以限定关联部件的行程位置的虚拟终端,例如,对应于关联致动器的规定转数或周期。

现在将在平地机的背景下相对于各种机器定位部件和器具定位部件的控制装置来描述各种示例应用,包括用于控制铰接和轮偏向的示例制动滚轮控制设备。铰接控制装置78b的中心制动器可对应于用于铰接接头38的致动器的中心位置,从而对应于平地机20的直行向前掘进和姿态。轮偏向控制装置80b的中心制动器可对应于用于转向轮28的致动器的中心位置,从而对应于平地机20的直行向前掘进和直立姿态。铰接控制装置78b和轮偏向控制装置80b可各自还具有位于滚轮控制装置的行程位置终端处的制动器,在中心或中立位置的每一侧各一个,可对应于铰接接头38和转向轮28及关联致动器的行程位置的极端左右终端。在其范围或运动范围内(诸如中心制动器与极端制动器之间的中间位置)的一个或多个其它制动器也可整合到滚轮控制装置中。

现在将参照图12描述该类型的可压下的制动滚轮控制装置98的简化示例。图12描绘了滚轮控制装置98,具有可通用考虑用于在控制装置54中使用的任何特定滚轮控制装置的示例构造。虽然图12描绘了单个滚轮控制装置,但是其特征可以是以下描述将应用到的一个或多个其它滚轮控制装置的一部分,必要的时候进行修改(例如,被称为每个部件或特征的“第二”或“第三”)。

如示意性示出的,滚轮控制装置98可构造成具有升高的制动特征100a、100b、100c,其沿着上开关部分102的下周界成角度间隔开。制动特征100a、100b、100c的间距可对应于滚轮控制装置98的中心位置C以及行程位置终端E1和E2。中心位置C可沿着对分基准枢转角度γ的线。行程位置终端E1和E2可沿着与限定基准枢转角度γ的线一致的基准线。每个制动特征100a、100b、100c可被接收在位于滚轮控制装置98的下部的凹部104中。当滚轮控制装置98处于中心位置C时,中间制动特征100b被接收在凹部104中。当处于滚轮控制装置98的行程位置终端E1和E2中时,制动特征100a和100c被接收在凹部104中。滚轮控制装置98可具有弹簧(例如,弹簧106)或在任一方向上旋转之后偏置滚轮控制装置98以返回到中心位置C的其它偏置布置。

制动器可只是向操作员提供触觉反馈(或“感觉”),表示控制装置已移向移动范围内的已知位置的时候,或者制动器可用于保持滚轮控制装置98处于关联位置。另外或替代地,滚轮控制装置98可构造成当处于一个或多个制动位置中时充当按钮,以通过移位其旋转轴线(例如,滚轮轴线A)以及将下开关部分108沿着按钮轴线B(正交于滚轮轴线A)移动距离D以接合电触头110来向控制器56发送附加“按钮”控制输入。滚轮控制装置98可具有防止被压下(除非处于制动位置之一)的屏蔽件或其它结构(未示出)。弹簧112或其它偏置布置可用于将滚轮控制装置98返回到其初始位置,由此用于偏置电触头110使之分开。以这种方式,操作员能够将控制装置滚动到期望的制动地点,然后压下滚轮,于是控制装置将信号发送到控制器56以在关联的制动位置实现对应于离散控制输入的移动。

在该示例中,当滚轮控制装置98围绕滚轮轴线A旋转时,滚轮控制装置98将向控制器56发送可变控制装置输入信号。滚轮控制装置98还将在被压下时提供一个或多个离散控制输入,诸如行程的中心、终端或任何其它预先选择的位置控制输入。离散控制输入可用于执行定位操作,该定位操作将以其它方式需要操作员保持滚轮控制装置98处于稳定旋转位置持续长达操作周期的时间。在该情况下,控制器56可构造成解读离散控制输入并且以任何合适的方式执行控制信号以执行命令的操作。以举例的方式,控制器56可以启动计数器并且供给控制信号持续预定的时期(对应于用于此操作的标称周期)。替代地或另外地,控制器56可以接收来自与致动器或机器定位部件或器具定位部件关联的一个或多个传感器的闭环反馈。然后,来自传感器的反馈可以由控制器56解读,以终止控制信号和命令操作。经由控制接口52的操作员输入可用于调整标称周期,或者甚至限定或细化制动器的关联及关联的定位操作。

滚轮控制装置98和控制器56可构造成通过将滚轮控制装置98滚动到中心或者通过在居中时压下来提供返回到中心功能(例如,返回到底盘中心)或返回到中立功能。在铰接控制装置78b的情况下,操作员可将滚轮完全向前推动、向下压按以及释放,并且将造成平地机20完全逆时针铰接。然后,在铰接控制装置78b处于中心位置的情况下,操作员可只是向下压按以将铰接接头38和主框架22返回到其中心位置,由此解除操作员为了完成操作所需要的时间和专心。在该情况下,该单个铰接控制装置78b不仅可以替换两个专用的顺时针旋转和逆时针旋转控制装置,而且可以替换底盘返回到中心控制装置74b。

而且,如上面描述的,铰接控制装置78b和轮偏向控制装置80b可并排定位使它们各自的滚轮轴线沿着共同轴线(诸如滚轮轴线A)对准,使得它们可同时以单个运动操纵。滚轮控制装置98的功能特性可允许底盘铰接和轮偏向操作两者不仅更容易地同时执行,而且无需操作员保持控制装置78b、80b持续两种操作的周期。相反,当操作员想要同时执行完全轮偏向和完全底盘铰接时,操作员仅需要将滚轮控制装置78b、80b两者滚动到其行程位置终端以接合关联的制动器,然后向下压按控制装置78b、80b并释放。此外,使底盘和转向轮居中可在其正常居中状态下时通过只是压下控制装置78b、80b而完成。如上所述,控制装置78b、80b中的单个可以用于启动行程命令中心或终端用于铰接和轮偏向两者。

应该注意的是,滚轮控制装置98的按钮移动可以用于向控制器56发送离散控制输入以执行任何次级操作,它与滚轮控制装置的旋转移动(或是从而控制的机器定位部件或器具定位部件)相关或不相关。如此,描述的示例并未预期是限制性的。而是,如提到的,图12中的示例滚轮控制装置开关硬件仅是示意性的和说明性的。可使用其它开关构造,诸如2015年9月21日提交的共同拥有且共同未决的申请序列号14/860,129中公开的一个或多个示例构造。

现在将讨论与回转圈刮刀部件相关的示例应用,包括回转圈旋转和刮刀定位控制装置,为此一个或多个制动控制装置可整合到操作员控制设备中。用于这些其它示例应用的控制硬件可与上面相对于铰接和轮偏向特征描述的相同,由此,关联的细节在此将不做重复。还应该理解的是,控制硬件可以不同于上述示例。

作为一个非限制性的示例,滚轮回转圈旋转控制装置80a可以是具有每个枢转方向的行程制动终端以及行程终端之间的中心制动器的制动控制装置。还可整合其它中间制动位置。回转圈旋转控制装置80a可为控制器56提供控制回转圈驱动器的控制输入(未示出),可以是用于使回转圈40旋转的合适的旋转驱动马达。在任一方向上使滚轮围绕其滚轮轴线旋转可造成回转圈40在对应的相反旋转方向上旋转,并且释放滚轮可造成回转圈40停止旋转并且将回转圈旋转控制装置80a返回到其居中位置。控制器56可被程序化并且构造成当移向制动位置之一时解读来自回转圈旋转控制装置80a的控制输入,作为控制回转圈驱动器将回转圈40旋转到预定旋转角度或时钟位置的命令。这可采取各种方式完成,包括例如存储指令组,即:控制器56接近以(例如,基于各种传感器输入)确定回转圈40的当前角位置、启动计时器,以及使回转圈驱动器循环预定时间以便到达存储位置。还可使用闭环或其它反馈控制装置。中心制动器可对应于回转圈40的“中心”位置,其中刮刀42处于“中心”位置(例如可垂直于主框架或斜置于主框架的典型操作取向)。行程制动终端可对应于回转圈40的顺时针和逆时针旋转位置,其中刮刀42处于“极端”左右角取向。在此,将理解,回转圈40的“行程终端”位置是基于刮刀42的实际角度极限的人工构建,或者受限于刮刀42的有效操作角度或者受限于为刮刀42提供的空间包络,或两者。

所述系统可构造成使得只是将回转圈旋转控制装置80a滚动到制动位置之一(例如,行程终端制动位置中的一个或两个)将造成控制器56命令关联的预先选择位置。相反,控制装置可构造成使得次级致动(诸如沿着按钮或凹部轴线的移动)将需要实现此命令。也可以组合它,其中例如,滚动到行程制动终端实现预先选择的位置命令,但需要在中心制动器处压按按钮以实现中心命令。

制动控制功能特性的其它方面可提供在回转圈旋转背景下。例如,控制器56可构造成将制动位置时来自回转圈旋转控制装置80a的控制输入关联到回转圈40的角位置(对应于刮刀42围绕穿过行程前后方向延伸的中心线的竖直平面的镜像位置。当沿交替方向成排通过时,该镜像功能特性对平地机是特别有用的。控制器56还可构造成使得当处于制动位置时回转圈旋转控制装置80a的致动命令另一操作(除了回转圈旋转)。例如,中心制动器可对应于刮刀提升或移位操作,使得分离地或除使回转圈40旋转到刮刀42的“中心”之外,刮刀42升高或降低或者横向于预先选择的位置移位(例如,完全升高或横向移位)。

在与之关联或与回转圈旋转操作分离的其它应用中,操作员控制设备可包括制动控制装置,用于控制其它回转圈和刮刀定位操作。例如,回转圈移位和刮刀斜度控制装置70a、70b可以是这样的制动控制装置,即:其中控制器56将制动位置的控制输入与回转圈40和刮刀42的预先选择的横向位置以及刮刀42的预先选择的前后斜度位置关联。如其它应用中,预先选择的位置可以以是行程中心、终端(即,极端)或中间位置。在说明的示例中,控制装置70a、70b是这样的滚轮控制装置,即,其当控制装置在制动器之间滚动时可提供控制输入以连续定位回转圈40和/或刮刀42。并且如其它示例应用中,到达制动器可向控制器56发信号,以命令预先选择的定位,或者可做出第二按钮压按致动。例如,回转圈移位控制装置70a或另一专用控制装置可具有对应于刮刀42相对于机器主框架和/或回转圈40的预先选择的横向位置的制动位置。例如,控制装置可为控制器56提供控制输入,以移动关联的致动器使刮刀42相对于回转圈40横向滑动或移位,然后制动位置可对应于行程的中心、极端终端或刮刀42在任一左/右横向方向上的其它中间位置。

其它应用可得益于将制动器整合到LOC 54a和ROC 54b中的一个或两个的操纵杆移动之中。在另一刮刀提升应用中,例如,使得刮刀42被升高或降低到一个或多个预先选择的位置,LOC 54a和ROC 54b可各自整合制动位置使之对应于预先选择的位置,诸如完全升高位置对应于每个控制装置54a、54b中的行程制动位置终端。如上面描述的,LOC 54a和ROC 54b均通过围绕X轴(Y方向)的枢转移动而升高以及降低刮刀42的对应端。控制装置54a、54b的枢转将造成刮刀42的关联各端升高或降低。控制装置54a、54b中的一个或两个枢转到行程制动终端可指导控制器56命令关联的致动器(例如,液压缸)根据需要延伸或缩回,以将刮刀42定位到完全升高位置。因为诸如本文中描述的控制设备可针对刮刀42的每端具有分离的控制装置,所以两个控制装置54a、54b可能需要移向制动位置。替代地,控制器可以构造成使得仅将一个控制装置移向制动位置实现了刮刀42的两端的定位。可包括分离“模式”或其它控制装置以设定制动定位是控制刮刀42的两端或仅是控制关联端。该选择还可通过控制装置54a、54b的次级致动做出,诸如通过沿着关联按钮或凹部轴线(诸如正交于X轴和Y轴的“Z”轴)移动而做出。再次,多个制动器(诸如行程制动的中心和相反终端)可整合到这样的控制装置中,并且可提供其它制动功能特性,包括例如IGC模式控制。各种功能的一个或多个制动器也可整合到围绕Z轴的枢转移动(例如,扭曲运动)内的控制装置中。

如同本公开的其它方面,制动控制功能特性不应该限于描述的具体应用。类似功能特性可以容易地整合到除所描述器具的铰接、轮偏向、回转圈旋转、刮刀移位和刮刀提升部件之外的其它平地机操作的控制装置中。而且,公开的控制设备的该功能特性还可以整合至其它车辆平台,诸如履带式推土机、装载机、挖土机、滑移转向机及其它农业、建筑业和林业车辆及器具。例如,制动控制装置可以用于推土机应用中的刮刀定位功能或者提供各种装载机、滑移转向机及其它机器平台中的“流动锁定”功能特性,一旦执行定位操作就维持液压系统中的设定液压流动或压力。如上面描述的示例,这减轻了操作员维持稳定控制输入,从而解除了操作员的时间和专心以进行其它任务以及改进控制准确度。

现在还参照图9至图10,将讨论平地机的最后一排或逆向转动、操作的具体示例,以进一步突出公开的操作员控制设备的各种方面。图8示意性地描绘了诸如平地机20的工作车辆的常见策略,其中在一次直行通过地面到达排末之后,平地机20需要在相反的方向上转回。给定平地机20的长轴距以便完成该操作,操作员将通常需要同时或快速连续控制三个机器定位部件(除控制车辆速度之外),即,转向轮28的转向角(方向)、转向轮28的偏向角和主框架22的铰接角度。同时,操作员还可能需要控制一个或多个器具定位部件,最少包括刮刀42的枢转角度。假定这些仅是需要同时执行的四个操作,由操作员执行的控制输入现在将首先相对于示例现有技术手枪把手类型的双操纵杆控制设备(如图9所示)考虑,然后相对于公开的控制设备(如图10所示)考虑。

参照图9,使用描绘的现有技术双操纵杆控制设备来执行转动操作终端的操作员将拉动两个操纵杆以提升刮刀的两端。同时,操作员将:(i)将他或她的左手拇指施加到轮偏向按钮以将转向轮向左偏,(ii)执行左操纵杆的扭曲移动以铰接底盘,以及(iii)使左操纵杆向左枢转以使轮左转向。据此,至少可以观察以下。第一,因为铰接控制输入和转向输入均需要枢转同一操纵杆,所以这些操作无法同时控制,而是必须连续以及快速连续实现。第二,操作员的左手被要求做出几乎所有(除一个)控制输入,包括相当扭曲的腕部移动来铰接底盘以及将左手拇指不自然的逆向偏向轮。

现在参照图10,使用公开的控制设备的操作员将拉动LOC 54a和ROC 54b两者以提升刮刀42的两端(图1)。同时,操作员将使用LOC 54a将转向轮28(图1)向左转动,并且使用ROC 54b铰接底盘并且将转向轮28向左偏。据此,公开的操作员控制设备的好处是明显的。第一,所有操作的控制输入可以同时执行。第二,工作负担被均匀地分布到操作员的左手和右手之间,并且仅只需要简单的自然运动。与扭曲人的腕部和拇指相反,使用公开的控制设备,操作员可使用右手拇指的单个运动来铰接底盘并且使轮偏向。此外,倘若铰接控制装置78b和轮偏向控制装置80b整合功能制动,则操作员将仅仅将控制装置滚动到其运动范围终端并释放,此后,在转动之后,通过只是向下压按控制装置而重新居中底盘和轮偏向,再次以单个拇指运动,然而,这次使用单个按钮、压下运动。

继续,除简化操作以及减少操作员疲劳之外,公开的操作员控制装置的各方面可增强某些操作的精度和准确度。例如,某些短持续时间或短距离调整可能对操作员而言难以使用标准操作员控制装置执行。除了控制预期的调整位置,操作员可被迫重复地冲过以及冲不到预期位置,直到调整正确,如果甚至可行的话。如提到的,不精确定位可能就时间效率和材料浪费而言具有昂贵的后果,这在考虑骨料时可能相当重要。

现在将相对于手动模式和IGC操作模式两者针对示例刮刀高度调整操作描述公开的操作员控制设备的增量进给方面。应该理解的是,该示例是非限制性的,并且这样的增量进给功能特性可以以其它方式施加到刮刀高度控制,或者控制平地机20、其它平地机或其它车辆平台的其它部件。而且,以下描述相对于两缸提升组件描述了增量刮刀高度调整,然而,可以采用其它布置,包括例如,三缸动力角度倾斜布置。一般,增量进给功能特性独立于由操作员提供的控制输入的停留时间实现了预定量的步进式位置调整(例如,距离、时间,等等)。

参照图4A至图4B、图5和图11A至图11C,控制装置54的IGC控制装置92、94和96可用于为平地机20提供增量进给刮刀高度调整。特别是,在手动操作模式下,压下IGC向上控制装置94a、94b或者压下IGC向下控制装置96a、96b将向控制器56发信号,以控制关联的提升致动器34a、34b升高或降低回转圈40以及刮刀42。LOC 54a的IGC向上控制装置94a和IGC向下控制装置96a将缩回以及延伸向左提升致动器34a,以在主框架22的左侧升高以及降低回转圈40,从而升高以及降低刮刀42的左端。类似地,ROC 54b的IGC向上控制装置94b和IGC向下控制装置96b将缩回以及延伸向右提升致动器34b,以在主框架22的右侧升高以及降低回转圈40,从而升高以及降低刮刀42的右端。

控制器56可构造成解读IGC上/下控制输入以及向电动液压阀(控制液压流体以规定的持续时间到达提升致动器34a、34b)生成对应的控制信号。替代地或另外地,控制器56可构造成接收来自与控制阀和提升致动器34a、34b关联的一个或多个传感器的闭环反馈,以在接收增量调整已达到的反馈时终止控制信号。在手动操作模式下,控制器56将处理来自任何IGC控制装置的控制输入,并且将同时或连续地进给提升致动器34a、34b中的任一者或两者的位置,这独立于其它控制输入或回转圈40的任一侧或刮刀42的任一端的高度。由此,在手动操作模式下,操作员可以控制刮刀高度是否均匀地改变,使得刮刀42从一端到另一端的坡度S不会改变,或者刮刀42的坡度是否改变。例如,如图11B所示,刮刀42的右端的高度增量改变△H,不改变刮刀42的左端的高度,可造成刮刀42例如相对于主框架22或地面的坡度S从其之前角度θ(参见图11A)改变至新的角度α。

在IGC或“横坡”控制操作模式下,控制器56工作以维持刮刀42的恒定坡度。如上面描述的,通过压下IGC模式控制装置92a、92b而启用以及禁用IGC模式。一旦被压下,控制器56就建立主从控制关系,其中与该IGC模式控制装置92a、92b关联的LOC 54a或ROC 54b被压下,充当主,而其它充当从。以这种方式,指定为主的IGC向上控制装置94a、94b和IGC向下控制装置96a、96b可用于通过致动关联的提升致动器34a、34b在机器的关联一侧(即,左或右)升高或降低(高度增量改变△H)回转圈40以及刮刀42。其它从组IGC上/下控制装置将被暂时禁用,并且控制器56将根据需要控制关联的提升致动器,以将刮刀42的坡度S维持在启用IGC模式之前的状态。例如,如果LOC 54a的IGC模式控制装置92a被压下,则IGC向上控制装置94b和IGC向下控制装置96将被禁用。压按IGC向上控制装置94b将向控制器56生成控制输入,以使左右提升致动器34a、34b进给相同预定增量△H,并且压按IGC向下控制装置96将向控制器56生成控制输入,以使左右提升致动器34a、34b进给相同的预定减量△H。这样做,如图11C所示,刮刀42的坡度S仍相对于主框架22保持刮刀42在增量或减量以前的相同角度θ,如图11A所示。在手动模式和IGC模式下,多个连续的上/下控制输入将生成连续增量高度调整,每个均等于△H。

用于输入增量或减量进给的控制装置可以是示出的按钮开关。然而,可以使用任何其它开关硬件,包括比例滚轮或操纵杆控制装置。在该情况下,类似可变脉冲输入,诸如“轻弹”滚轮或“戳”操纵杆可由控制器56解读为离散增量进给输入。由此,控制装置不需要是专用增量/减量控制装置,而是可以是一般升高/降低控制装置,其中在手动或IGC(或其它)操作模式期间,控制装置可保持任何期望的持续时间以将器具移动任何(非增量或非逐步)距离。然后,在向此相同控制装置接收脉冲输入时,增量进给功能特性可由控制器56调用。增量输入还可由制动控制装置提供,例如,其中在制动位置,控制装置沿着凹部轴线的连续按钮压按致动可增量或减量刮刀。

如本文中使用的,除非以其它方式限制或修改,列出的元件由连词(例如,“和”)分开,并且还前接语句“一个或多个”或“至少一个”表示潜在包括所列各自元件的构造或布置,或其任何组合。例如,“A、B和C中的至少一个”或“A、B和C中的一个或多个”表示以下可能性:仅A;仅B;仅C;或A、B和C中的两个以上的任何组合(例如,A和B;B和C;A和C;或A、B和C)。

本文中使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的,并且不预期限制本公开。如本文中使用的,单数形式“一”、“一个”和“所述”预期也包括复数形式,除非上下文清楚地另外表示。将进一步理解的是,在说明书中任何使用的术语“包括”指定存在陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件,但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组。

已经出于说明和描述的目的而呈现了本公开的描述,但并不预期穷举或限于公开形式的公开内容。许多修改和变型对本领域普通技术人员将是显而易见的,而不脱离本公开的范围和精神。本文中明确提到的实施方式被选中并描述,以便最佳地解释本公开及其实际应用的原理,并且使本领域普通技术人员能够理解本公开并且认识到所描述示例的许多替换、修改和变型。因此,除了所明确描述的各种实现方式之外的其它实施方式都将落在权利要求书的范围内。

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