轴距可变的机动平地机.pdf

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1、10申请公布号CN102713083A43申请公布日20121003CN102713083ACN102713083A21申请号201080055333422申请日2010110461/258,89720091106US12/938,86120101103USE02F3/84200601E02F9/20200601E02F9/0020060171申请人卡特彼勒公司地址美国伊利诺伊州72发明人N汤姆森S丹尼尔D瑟吉森74专利代理机构北京市中咨律师事务所11247代理人吴鹏马江立54发明名称轴距可变的机动平地机57摘要公开了一种具有可调节的轴距的机动平地机。机动平地机可包括支承底盘和主机架的前轮和后。

2、轮。作业铲刀可在前轮和后轮之间从主机架向下悬垂以对下方的地面进行作业。机动平地机也可提供可调节的轴距以允许机动平地机的重心与正被处理的作业载荷更好地匹配。可调节的轴距还可提供铲刀相对于后轮的更大的摆动间隙，允许可调节的铰接角度，并尽量减小机动平地机上的结构载荷，特别是在松土操作过程中。轴距可通过提供使后轮的相对位置可自动地、手动地和动态地改变的结构来调节。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2012060686PCT申请的申请数据PCT/US2010/0553692010110487PCT申请的公布数据WO2011/056920EN2011051251INTCL权利要求书2页说明书5页附。

3、图8页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图8页1/2页21一种机动平地机（100），包括底盘（102）；从底盘（102）延伸的主机架（104）；从主机架（104）向下延伸的铲刀（148）；支承主机架（104）的前轮（108、110）；由底盘（102）支承的发动机（122）；和支承底盘（102）的后轮（114、116、118、120），后轮（114、116、118、120）相对于底盘（102）的纵向轴线（158）具有可调节的位置。2如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，后轮（114、116、118、120）包括第一和第二串列的驱动装置（112。

4、），所述串列的驱动装置（112）两者都相对于底盘（102）的纵向轴线（158）在位置上可调节。3如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，还包括适于使后轮（114、116、118、120）相对于底盘（102）的纵向轴线（158）移动的液压缸（168）。4如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，还包括适于使后轮（114、116、118、120）相对于底盘（102）的纵向轴线（158）移动的齿条（174）和齿轮（176）系统。5如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，还包括适于使后轮（114、116、118、120）相对于底盘（102）的纵向轴线（158）移动的线。

5、性致动器（180）。6如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，底盘（102）包括多个安装孔（200），后轮（114、116、118、120）的位置能够通过手动地将后轮（114、116、118、120）移动成与安装孔（200）之一重合来调节。7如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，后轮（114、116、118、120）由静液压传动装置（126）提供动力。8如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，前轮（108、110）支承机动平地机（100）的总重量的百分比A，后轮（114、116、118、120）支承机动平地机（100）的总重量的百分比B，其中A加B等于百分。

6、之百，并且A和B两者都能根据前轮和后轮（108、110、114、116、118、120）沿机动平地机（100）的纵向轴线（150）的相对位置来调节。9如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，还包括与传感器（196）通信的操作者界面（182），传感器（196）与轮子（114、116、118、120）操作连接，操作者界面（182）使得轮子（114、116、118、120）相对于机动平地机（100）的纵向轴线（158）的位置能够动态地改变。10如权利要求9所述的机动平地机（100），其特征在于，操作者界面（182）使得轮子（114、116、118、120）能够基于从安装在机动平地机（10。

7、0）上的传感器（196）接收到的反馈而自动地移动。11如权利要求9所述的机动平地机（100），其特征在于，操作者界面（182）包括多种预设构型，每种预设构型与轮子（114、116、118、120）相对于机动平地机（100）的纵向轴线（158）的不同位置相对应。12一种机动平地机（100），包括主机架（104）；从主机架（104）向下延伸的铲刀（148）；和相对于主机架（104）安装的前轮和后轮（108、110、114、116、118、120），前轮和后轮各自支承机动平地机（100）的总重量的一定百分比，由轮子（108、110、114、116、118、120）支承的重量的百分比是可调节的。13如。

8、权利要求12所述的机动平地机（100），其特征在于，由前轮（108、110）支承的重量的百分比和由后轮（114、116、118、120）支承的重量的百分比在百分之十和百分之九十之权利要求书CN102713083A2/2页3间可调。14如权利要求12所述的机动平地机（100），其特征在于，还包括具有预设在存储器（188）中的多种预设构型的操作者界面（174），每种预设构型与前轮（108、110）和后轮（114、116、118、120）上的重量的不同百分比相对应。15如权利要求12所述的机动平地机（100），其特征在于，还包括安装在机动平地机（100）的后部上的松土附件（142），和与松土附件（1。

9、42）操作连接的至少一个传感器（196），由轮子（108、110、114、116、118、120）支承的重量的百分比基于由传感器（196）确定的松土附件（142）的位置自动地调节。权利要求书CN102713083A1/5页4轴距可变的机动平地机技术领域0001本发明一般地涉及工程车辆，更特别地涉及机动平地机。背景技术0002机动平地机是尤其用在道路建设和维护中的常见车辆，用于移动、分配和推平物料，例如土壤、砂砾、雪等。这种机器典型地包括前轮和后轮，带有连接这两者的较高的主机架。作业铲刀（铲板，BLADE）从主机架向下悬垂。在使用中时，铲刀可下降成与下方的地面接触，并且当车辆向前移动时，地面上的。

10、物料被铲刀向前推。铲刀也可转动，以便按给定的作业所希望的那样移动或多或少的物料。0003对于某些机动平地机来说，车辆的后部设有串列的（TANDEM）后部驱动装置，使得整个机器具有六个轮子。串列的后部驱动装置为机动平地机提供了附加的动力、牵引力和稳定性。机动平地机上的另一个常见特征是在车辆的后部附装有松土机具（用于进行破碎、松动的机具，RIPPERTOOL）。这种机具具有多个朝下定向的尖齿或爪，当车辆向前移动时，这些尖齿或爪穿入地面并沿地面拖曳。松土附件可用于破坏土地的顶表面，所述土地可以是压实的土壤、草皮、砂砾或铺筑道路。在被松土后，便可用上面提到的铲刀来平整地面。0004虽然这样的机器非常有。

11、用并且由于它们的引入已获得大量商业成功，但仍在持续寻求改进。例如，使机动平地机具有可调节的重心将是有利的。会希望具有这种设置的一种情况是在采用松土附件时。由于这种机具被安置在车辆的后面并且产生显著的向下拖曳，所以使车辆具有可定位成最佳地处理（应对，适配，ADDRESS）该载荷的重心将是有益的。0005此外，在某些操作中，可能希望在铲刀以很大的角度转动（即一直转动到几乎与平地机的纵向轴线平行）的情况下操作平地机。但是，利用目前的技术，如果铲刀被转动至与后部的串列轮子接合，则这可能无意地导致轮胎或轮子受损。0006在又一些情况下，机动平地机可能要负责将目标表面平整到十分之一英寸或更小。例如，如果就。

12、要在涂布混凝土或沥青之前对路面进行精整，则与该公差的每个偏差都将导致需要额外的混凝土或沥青，由此增加作业的成本。利用目前的平地机，不能够调节轴距（WHEELBASE），且因此如果待平整的表面特别不平，则这会导致满足该公差的能力受限，因为由于待平整的表面上的障碍物等引起的一个轮子的运动将导致平地机和铲刀的竖直位移。或者，平地机将必须进行多次作业以满足该公差，这也导致附加的成本。0007最后，典型的平地机的主机架能够相对于平地机的底盘或后部转动或铰接。由于目前可用的平地机具有固定长度的轴距，所以平地机的铰接角度和转动半径也是固定的。但是，在某些情况下，可能希望具有可调节的铰接角度。一个示例是，在对。

13、倾斜于道路设置的表面例如护道、涵洞、沟渠等进行平整时。在这样的情况下，平地机的后轮可位于平的水平面上，而前轮、主机架和铲刀离开后轮被铰接成位于被平整的倾斜表面上。发明内容0008按照本发明的一个方面，公开了一种机动平地机，其包括底盘、从底盘延伸的主机说明书CN102713083A2/5页5架、从主机架向下延伸的铲刀、支承主机架的前轮、由底盘支承的发动机、和支承底盘的后轮，后轮相对于底盘的纵向轴线具有可调节的位置。0009按照本发明的另一个方面，公开了一种操作机动平地机的方法，其包括使机动平地机上的轮子相对于机动平地机的纵向轴线具有可调节的位置，和使轮子移动以调节机动平地机的轴距。0010按照本。

14、发明的又一个方面，公开了一种机动平地机，其包括主机架、从机架向下延伸的铲刀以及相对于机架安装并且各自支承机动平地机的总重量的一定比例（百分比）的前轮和后轮，由每个轮子支承的重量比例是可调节的。附图说明0011图1是按照本发明的教导构造的机动平地机的一个实施例的侧视图；0012图2是与图1类似的侧视图，但后车轴向后移动了；0013图3是按照本发明的教导构造的机动平地机的示意性俯视图；0014图4是与图1类似的侧视图，但后车轴移动分开了；0015图5是用于移动车轴的液压实施例的示意图；0016图6是用于移动车轴的齿条齿轮实施例的示意图；0017图7是用于移动车轴的线性致动器实施例的示意图；0018。

15、图8是按照本发明一个实施例的操作者界面和控制系统的示意图；以及0019图9是按照本发明的教导构造的平地机的底盘的等轴视图，并示出了具有用于手动定位平地机轮子的多个安装位置的安装板。具体实施方式0020现在参照附图，并且具体参照图1，按照本发明构造的机动平地机总体用附图标记100表示。机动平地机100可包括底盘102，主机架104从底盘102向前延伸。主机架104的前端106可由前轮108、110支承。底盘102可由包括第一组后轮114、116和第二组后轮118、120的串列的驱动装置112支承，如图3中最佳地示出。在替换实施例中，可仅为一组后轮设置串列的驱动系统，但为全部四个后轮都提供动力。底。

16、盘102可支承发动机122和操作者室124，这是本领域的技术人员容易理解的。0021每个轮子114、116、118和120都可由静液压（HYSTAT）传动装置（变速器）126提供动力。在这种布置中，如图8中示意性地示出，发动机122为液压泵128提供动力。然后，来自泵128的加压液压流体通过适当的软管130流通到一个或多个静液压马达132以驱动所述马达。然后，从马达132伸出的转轴134通过最终传动装置136等直接连接到轮子114、116、118、120之一。可为每个轮子114、116、118、120设置单独的马达132，或者可使用一个马达132通过适当的联接装置（如链和链轮）来为多于一个轮子。

17、114、116、118、120提供动力。0022在任何情况下，通过使用这样的静液压传动装置126，与传统的机械驱动轴布置相比，轮子及相关联的马达可更容易地移动，因为发动机122和泵128能保持固定，而马达132及相关联的轮子114、116、118、120可利用这里稍后描述的结构布置中的一种来移动，其中柔性软管130具有足够的长度以适应这种位置变化。在其它的实施例中，轮子114、116、说明书CN102713083A3/5页6118、120可由其它机构机械地驱动，包括但不限于，将发动机连接到在横向安装的成对轮子之间延伸的车轴的传动轴、链和链轮、电驱动装置和马达、以及本领域的技术人员已知的其它系统。

18、。0023再参照图1，在发动机122的后部、松土附件138可联接到机动平地机100。松土附件138可包括从框架142延伸的多个朝下定向的尖齿或爪140，以及用于使松土附件138上升和下降的液压缸144。当下降时，尖齿140与地面146接合，使得在机动平地机100向前移动时，地面146移位。如本文所用，松土附件138也可被解释为包括碎土器（SCARIFIER），其基本上是通常安装在铲刀前侧的较轻重量的松土装置。松土装置和碎土器两者都可具有可变数量的尖齿。0024从主机架104向下悬垂的是作业铲刀148。作业铲刀148可安装在拉杆圆环犁板（DCM）150上。DCM150可包括连接到圆环154的拉杆。

19、152。圆环154可包括用于允许铲刀148转动的一组圆形齿轮齿（未示出）。在其它实施例中，可设置不同的机械或液压装置以允许铲刀148转动，而在另外的实施例中，可在DCM150上安装除铲刀148以外的专用机具。也可设置液压缸156以使DCM150和铲刀148作为一个整体上升和下降。0025现在参照图2，可看到，除了后轮114、116、118、120相对于机动平地机100的纵向轴线158的位置以外，其与图1非常相似。如所示，全部的轮子114、116、118、120都向后移动了。通过使后轮114、116、118、120向后移动，这改变了机动平地机100的重心。例如，对于目前市场上的典型机动平地机来说。

20、，前轮和后轮上的重量分配通常为30/70，也就是，30在前轮上，70在后轮上。但是，通过使轮子114、116、118、120向后移动，该比率可改变为20/80的分配或更大。类似地，虽然未示出，但是后轮114、116、118、120也可全部从它们在图1中的位置向前移动，由此将重量分配设置成更接近40/60的分配比例或更小。在其它的实施例中，后轮114、116、118、120可全都移动以在前轮和后轮上产生甚至更宽范围的载荷分配。由前轮支承的平地机重量的百分比A可从10到90任意变化，由后轮支承的平地机重量的百分比B也可从90到10任意变化。作为参照基准，由本申请的受让人制造的典型的机动平地机具有在。

21、30,000和50,000磅之间的总重量（A加B）。0026在其中向后移动是有利的一种应用是在使用松土附件138时。为了减小底盘102上的机械应力，轮子114、116、118、120可全部向后移动且由此更靠近松土附件138。这具有缩短后轮114、116、118、120和松土附件138之间的杠杆臂的效果。这不仅减小了底盘102中的应力，而且减小了由松土附件138产生的向下的力矩，由此使得机动平地机100更稳定。这是对具有上面提到的固定的30/70分配比例的现有技术的机动平地机的重大改进，因为这类机动平地机常常需要在机动平地机的前部附装大的配重，以便抵消在使用松土附件138时产生的向下的力矩。通过。

22、具有可移动的轮子，可减小对同样大的或任意配重的需求。这样一来，不仅机动平地机的制造成本降低，而且其运行成本也降低了，因为机动平地机能以更轻的重量及由此更好的燃料经济性来操作。0027使后轮114、116、118、120移动也可允许作业铲刀148相对于底盘102、尤其是相对于最靠前的后轮114和116具有更大的摆动间隙。例如，如图3所示，如果铲刀148以特别大的角度160操作，例如达到几乎与平地机100的纵向轴线158平行，则后轮114、116可向后移动以允许这种运动并避免对轮子114和116上的轮胎的损害。这也是对不能以这样大的角度操作铲刀或者只有冒着使机动平地机上的后轮轮胎受损的风险才能这样。

23、做的现有说明书CN102713083A4/5页7技术的机动平地机的重大改进。0028在图4的实施例中可看到，后轮114、116、118、120被移动分开了，其中轮子114和116向前移动，而轮子118和120向后移动。对于这种布置来说，重量分配在全部的机动平地机轮子上更加均匀地分散。在其中这是有利的一种应用是在作业铲刀148对一表面进行精细的平整时。例如，在某些情况下，例如当就要在涂布沥青或混凝土的顶层之前对土壤进行精整时，可能希望将地面146平整为具有严格的公差，例如平整到1/10英寸或更小。如果平整度与此偏离，则任何降低的或高起的表面将需要添加额外的混凝土或沥青，从而使建设工程的总成本上升。

24、。或者，在达到期望的公差之前平地机100可能需要进行多次作业，这又增加了工程的成本。对于目前可用的平地机来说，这是个问题，因为待平整的表面中的任何障碍物、其上的石头或其它明显不平的部分都将使平地机100整体竖直地移位且由此也使铲刀148移动，从而导致与所述期望公差的偏离。但是，本发明允许轮子108、110、114、116、118、120沿纵向轴线158尽可能分开地延伸，由此使平地机的轴距162延长，并减小待平整的表面146中的这些障碍物的影响。0029图57示出用于动态地移动轮子114、116、118、120的多种结构布置。由于可能希望能够在使用现场使轮子即时地（ONTHEFLY）移动，所以机。

25、械结构可设置成以安全和可重复的方式允许这种动态变化。在图5的第一种结构布置中，可看到，对于后轮114、116、118、120来说，可在底盘102和每个轮子114、116、118、120之间安装液压缸168。液压缸168可流体地连接到由发动机122提供动力的液压泵128。当希望沿纵向轴线158前后移动轮子时，可使液压缸168接合。在底盘102上可安装轨道170，在马达轴134或最终传动装置136上具有相应的滑动接头172，以允许这种运动。0030类似地，对于图6的实施例，可设置齿轮齿条装置。齿条174可安装在底盘102上，而齿轮176可转动地与每个轮子114、116、118、120相联接。在发动。

26、机122和齿轮176之间可连接传动齿轮或传动轴或类似的机械传动部件178，以提供使轮子114、116、118、120移动所需的动力。0031图7的实施例提供了线性致动器180，以移动轮子114、116、118、120。用于动态地移动轮子114、116、118、120的其它结构布置对于本领域的技术人员来说也是显而易见的，并且涵盖在本发明的范围内。0032利用前述系统中的任一种，机动平地机100可使轮子114、116、118、120即时地移动。如图8所示，该特征可结合到设在驾驶室124中的操作者界面182中。操作者界面182可包括显示装置184并电连接到处理器186和存储器188。显示装置184可。

27、包括用于选择各种操作模式的单独的控制装置或开关。如果操作者想要手动地选择轮子的定位，则可使用手动控制190。如果操作者想要选择通过编程设定在存储器188中的一种或多种默认的设置，则可使用预设构型控制192。例如，一种设置可以是为了“松土”，在这种情况下，后轮114、116、118和120可如上所示地向后移动。另一种设置可以是为了“扫雪”，其中轮子114、116、118、120可向前移动。0033另一种模式可采用自动控制194来实现。在这种模式中，轮子的纵向定位可根据从与各个轮子操作相连的传感器196接收到的反馈来进行调节。如图8所示，可以是载荷传感器或其它类型传感器的传感器196可向操作者界面。

28、182提供闭环反馈系统。然后，操作者界面182可引导液压缸168（或者是齿条174和齿轮176、线性致动器180或其它装置，说明书CN102713083A5/5页8视情况而定）来移动轮子114、116、118、120，以根据各种给定的操作条件和正在执行的作业对载荷进行最佳的平衡。0034除了上面的示例以外，在其中这可能是特别有利的另一种应用是在机动平地机100以具有已知的谐波问题（HARMONICDIFFICULTIES）的速度运行时。更具体地，在目前的机动平地机中，在特定的运行速度（例如，每小时六或十二英里）下常常达到共振。在这样的速度下，所产生的谐波使机动平地机跳动，由此干扰操作者并不利地。

29、影响正在执行的作业。但是，在上面公开的自动模式中，可通过提供速度传感器、振动传感器、频率传感器等形式的传感器196来检测该干扰，然后将检测出的数据反馈给操作者界面182。然后，操作者界面182可自动地调节轮子的相对纵向位置以阻尼这种振动。0035此外，后轮114、116、118、120的相对位置也可基于松土附件的检测位置被自动地调节。例如，当松土附件下降超出由位置传感器196等确定的预定位置时，后轮114、116、118、120可自动地向后移动到更好地支持松土操作的位置。然后，当松土器回到收置位置时，后轮可自动地返回到先前的或默认的位置。0036图9提供了一个附加的实施例，其中轮子114、11。

30、6、118和120可手动地移动。在这样的实施例中，安装板198可具有由安装孔200限定的多个安装位置。通过移动期望的轮子及相关联的传动轴134和最终传动装置136，平地机100的总轴距162同样可手动地改变。这再次指明了通过使轮子由静液压传动装置提供动力所获得的一个优点，因为发动机122和液压泵128可保持固定就位，而液压软管130能适应马达132、传动轴134、最终传动装置136和轮子114、116、118、120的移动。0037通过上述全部实施例可看到，机动平地机100的轴距162是可变的。此外，根据轮子114、116、118和120的移动方向，机动平地机100的转动半径或铰接角度166能。

31、够按照需要增大或减小。最后，同样根据移动方向，铲刀间隙160和平地机100进行精细平整的能力也可变化。0038工业实用性0039本文公开的技术在多种设置中具有工业实用性，例如但不限于改变机动平地机的重心或轴距。如果希望更短的转动半径，则只要使机动平地机的轮子移动成更靠近在一起。如果在平地机的后部应用了松土附件，则后轮可向后移动以减小机动平地机的底盘中的应力，增大稳定性并减小对平地机前部的配重的需要。相反，如果在平地机的前部安装了除雪犁，则轮子可向前移动以便能向平地机的前部分配更大的重量，及由此能在除雪犁上施加更大的向下的力。根据被平整的物料或地形或者地面的斜度，调节轴距同样是有利的。0040此。

32、外，若给定精整目前所期望的公差，则本发明可允许沿机动平地机的纵向轴线最大程度地延长轴距，由此限制在平地机滚压在被平整表面中的障碍物上时铲刀的竖直位移。轴距也可被调节为阻尼通常由特定的运行速度导致的共振谐波。最后，通过使后轮向后移动，平地机能够允许铲刀转动到非常大的角度而不损伤后轮、底盘或轮胎。本发明提出了允许平地机安全地、可重复地和动态地进行全部上述操作的结构布置。说明书CN102713083A1/8页9图1说明书附图CN102713083A2/8页10图2说明书附图CN102713083A103/8页11图3说明书附图CN102713083A114/8页12图4说明书附图CN102713083A125/8页13图5说明书附图CN102713083A136/8页14说明书附图CN102713083A147/8页15图9说明书附图CN102713083A158/8页16图10说明书附图CN102713083A16。

摘要
申请专利号：	CN201080055333.4	申请日：	2010.11.04
公开号：	CN102713083A	公开日：	2012.10.03
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):E02F 3/84申请日:20101104\|\|\|公开
IPC分类号：	E02F3/84; E02F9/20; E02F9/00	主分类号：	E02F3/84
申请人：	卡特彼勒公司
发明人：	N·汤姆森; S·丹尼尔; D·瑟吉森
地址：	美国伊利诺伊州
优先权：	2009.11.06 US 61/258,897; 2010.11.03 US 12/938,861
专利代理机构：	北京市中咨律师事务所 11247	代理人：	吴鹏;马江立
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内容摘要

公开了一种具有可调节的轴距的机动平地机。机动平地机可包括支承底盘和主机架的前轮和后轮。作业铲刀可在前轮和后轮之间从主机架向下悬垂以对下方的地面进行作业。机动平地机也可提供可调节的轴距以允许机动平地机的重心与正被处理的作业载荷更好地匹配。可调节的轴距还可提供铲刀相对于后轮的更大的摆动间隙，允许可调节的铰接角度，并尽量减小机动平地机上的结构载荷，特别是在松土操作过程中。轴距可通过提供使后轮的相对位置可自动地、手动地和动态地改变的结构来调节。

权利要求书

1.   一种机动平地机（100），包括：
底盘（102）；
从底盘（102）延伸的主机架（104）；
从主机架（104）向下延伸的铲刀（148）；
支承主机架（104）的前轮（108、110）；
由底盘（102）支承的发动机（122）；和
支承底盘（102）的后轮（114、116、118、120），后轮（114、116、118、120）相对于底盘（102）的纵向轴线（158）具有可调节的位置。

2.   如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，后轮（114、116、118、120）包括第一和第二串列的驱动装置（112），所述串列的驱动装置（112）两者都相对于底盘（102）的纵向轴线（158）在位置上可调节。

3.   如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，还包括适于使后轮（114、116、118、120）相对于底盘（102）的纵向轴线（158）移动的液压缸（168）。

4.   如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，还包括适于使后轮（114、116、118、120）相对于底盘（102）的纵向轴线（158）移动的齿条（174）和齿轮（176）系统。

5.   如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，还包括适于使后轮（114、116、118、120）相对于底盘（102）的纵向轴线（158）移动的线性致动器（180）。

6.   如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，底盘（102）包括多个安装孔（200），后轮（114、116、118、120）的位置能够通过手动地将后轮（114、116、118、120）移动成与安装孔（200）之一重合来调节。

7.   如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，后轮（114、116、118、120）由静液压传动装置（126）提供动力。

8.   如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，前轮（108、110）支承机动平地机（100）的总重量的百分比A，后轮（114、116、118、120）支承机动平地机（100）的总重量的百分比B，其中A加B等于百分之百，并且A和B两者都能根据前轮和后轮（108、110、114、116、118、120）沿机动平地机（100）的纵向轴线（150）的相对位置来调节。

9.   如权利要求1所述的机动平地机（100），其特征在于，还包括与传感器（196）通信的操作者界面（182），传感器（196）与轮子（114、116、118、120）操作连接，操作者界面（182）使得轮子（114、116、118、120）相对于机动平地机（100）的纵向轴线（158）的位置能够动态地改变。

10.   如权利要求9所述的机动平地机（100），其特征在于，操作者界面（182）使得轮子（114、116、118、120）能够基于从安装在机动平地机（100）上的传感器（196）接收到的反馈而自动地移动。

11.   如权利要求9所述的机动平地机（100），其特征在于，操作者界面（182）包括多种预设构型，每种预设构型与轮子（114、116、118、120）相对于机动平地机（100）的纵向轴线（158）的不同位置相对应。

12.   一种机动平地机（100），包括：
主机架（104）；
从主机架（104）向下延伸的铲刀（148）；和
相对于主机架（104）安装的前轮和后轮（108、110、114、116、118、120），前轮和后轮各自支承机动平地机（100）的总重量的一定百分比，由轮子（108、110、114、116、118、120）支承的重量的百分比是可调节的。

13.   如权利要求12所述的机动平地机（100），其特征在于，由前轮（108、110）支承的重量的百分比和由后轮（114、116、118、120）支承的重量的百分比在百分之十和百分之九十之间可调。

14.   如权利要求12所述的机动平地机（100），其特征在于，还包括具有预设在存储器（188）中的多种预设构型的操作者界面（174），每种预设构型与前轮（108、110）和后轮（114、116、118、120）上的重量的不同百分比相对应。

15.   如权利要求12所述的机动平地机（100），其特征在于，还包括安装在机动平地机（100）的后部上的松土附件（142），和与松土附件（142）操作连接的至少一个传感器（196），由轮子（108、110、114、116、118、120）支承的重量的百分比基于由传感器（196）确定的松土附件（142）的位置自动地调节。

说明书

轴距可变的机动平地机
技术领域
本发明一般地涉及工程车辆，更特别地涉及机动平地机。
背景技术
机动平地机是尤其用在道路建设和维护中的常见车辆，用于移动、分配和推平物料，例如土壤、砂砾、雪等。这种机器典型地包括前轮和后轮，带有连接这两者的较高的主机架。作业铲刀（铲板，blade）从主机架向下悬垂。在使用中时，铲刀可下降成与下方的地面接触，并且当车辆向前移动时，地面上的物料被铲刀向前推。铲刀也可转动，以便按给定的作业所希望的那样移动或多或少的物料。
对于某些机动平地机来说，车辆的后部设有串列的（tandem）后部驱动装置，使得整个机器具有六个轮子。串列的后部驱动装置为机动平地机提供了附加的动力、牵引力和稳定性。机动平地机上的另一个常见特征是在车辆的后部附装有松土机具（用于进行破碎、松动的机具，ripper tool）。这种机具具有多个朝下定向的尖齿或爪，当车辆向前移动时，这些尖齿或爪穿入地面并沿地面拖曳。松土附件可用于破坏土地的顶表面，所述土地可以是压实的土壤、草皮、砂砾或铺筑道路。在被松土后，便可用上面提到的铲刀来平整地面。
虽然这样的机器非常有用并且由于它们的引入已获得大量商业成功，但仍在持续寻求改进。例如，使机动平地机具有可调节的重心将是有利的。会希望具有这种设置的一种情况是在采用松土附件时。由于这种机具被安置在车辆的后面并且产生显著的向下拖曳，所以使车辆具有可定位成最佳地处理（应对，适配，address）该载荷的重心将是有益的。
此外，在某些操作中，可能希望在铲刀以很大的角度转动（即一直转动到几乎与平地机的纵向轴线平行）的情况下操作平地机。但是，利用目前的技术，如果铲刀被转动至与后部的串列轮子接合，则这可能无意地导致轮胎或轮子受损。
在又一些情况下，机动平地机可能要负责将目标表面平整到十分之一英寸或更小。例如，如果就要在涂布混凝土或沥青之前对路面进行精整，则与该公差的每个偏差都将导致需要额外的混凝土或沥青，由此增加作业的成本。利用目前的平地机，不能够调节轴距（wheel base），且因此如果待平整的表面特别不平，则这会导致满足该公差的能力受限，因为由于待平整的表面上的障碍物等引起的一个轮子的运动将导致平地机和铲刀的竖直位移。或者，平地机将必须进行多次作业以满足该公差，这也导致附加的成本。
最后，典型的平地机的主机架能够相对于平地机的底盘或后部转动或铰接。由于目前可用的平地机具有固定长度的轴距，所以平地机的铰接角度和转动半径也是固定的。但是，在某些情况下，可能希望具有可调节的铰接角度。一个示例是，在对倾斜于道路设置的表面例如护道、涵洞、沟渠等进行平整时。在这样的情况下，平地机的后轮可位于平的水平面上，而前轮、主机架和铲刀离开后轮被铰接成位于被平整的倾斜表面上。
发明内容
按照本发明的一个方面，公开了一种机动平地机，其包括底盘、从底盘延伸的主机架、从主机架向下延伸的铲刀、支承主机架的前轮、由底盘支承的发动机、和支承底盘的后轮，后轮相对于底盘的纵向轴线具有可调节的位置。
按照本发明的另一个方面，公开了一种操作机动平地机的方法，其包括使机动平地机上的轮子相对于机动平地机的纵向轴线具有可调节的位置，和使轮子移动以调节机动平地机的轴距。
按照本发明的又一个方面，公开了一种机动平地机，其包括主机架、从机架向下延伸的铲刀以及相对于机架安装并且各自支承机动平地机的总重量的一定比例（百分比）的前轮和后轮，由每个轮子支承的重量比例是可调节的。
附图说明
图1是按照本发明的教导构造的机动平地机的一个实施例的侧视图；
图2是与图1类似的侧视图，但后车轴向后移动了；
图3是按照本发明的教导构造的机动平地机的示意性俯视图；
图4是与图1类似的侧视图，但后车轴移动分开了；
图5是用于移动车轴的液压实施例的示意图；
图6是用于移动车轴的齿条齿轮实施例的示意图；
图7是用于移动车轴的线性致动器实施例的示意图；
图8是按照本发明一个实施例的操作者界面和控制系统的示意图；以及
图9是按照本发明的教导构造的平地机的底盘的等轴视图，并示出了具有用于手动定位平地机轮子的多个安装位置的安装板。
具体实施方式
现在参照附图，并且具体参照图1，按照本发明构造的机动平地机总体用附图标记100表示。机动平地机100可包括底盘102，主机架104从底盘102向前延伸。主机架104的前端106可由前轮108、110支承。底盘102可由包括第一组后轮114、116和第二组后轮118、120的串列的驱动装置112支承，如图3中最佳地示出。在替换实施例中，可仅为一组后轮设置串列的驱动系统，但为全部四个后轮都提供动力。底盘102可支承发动机122和操作者室124，这是本领域的技术人员容易理解的。
每个轮子114、116、118和120都可由静液压（Hystat）传动装置（变速器）126提供动力。在这种布置中，如图8中示意性地示出，发动机122为液压泵128提供动力。然后，来自泵128的加压液压流体通过适当的软管130流通到一个或多个静液压马达132以驱动所述马达。然后，从马达132伸出的转轴134通过最终传动装置136等直接连接到轮子114、116、118、120之一。可为每个轮子114、116、118、120设置单独的马达132，或者可使用一个马达132通过适当的联接装置（如链和链轮）来为多于一个轮子114、116、118、120提供动力。
在任何情况下，通过使用这样的静液压传动装置126，与传统的机械驱动轴布置相比，轮子及相关联的马达可更容易地移动，因为发动机122和泵128能保持固定，而马达132及相关联的轮子114、116、118、120可利用这里稍后描述的结构布置中的一种来移动，其中柔性软管130具有足够的长度以适应这种位置变化。在其它的实施例中，轮子114、116、118、120可由其它机构机械地驱动，包括但不限于，将发动机连接到在横向安装的成对轮子之间延伸的车轴的传动轴、链和链轮、电驱动装置和马达、以及本领域的技术人员已知的其它系统。
再参照图1，在发动机122的后部、松土附件138可联接到机动平地机100。松土附件138可包括从框架142延伸的多个朝下定向的尖齿或爪140，以及用于使松土附件138上升和下降的液压缸144。当下降时，尖齿140与地面146接合，使得在机动平地机100向前移动时，地面146移位。如本文所用，松土附件138也可被解释为包括碎土器（scarifier），其基本上是通常安装在铲刀前侧的较轻重量的松土装置。松土装置和碎土器两者都可具有可变数量的尖齿。
从主机架104向下悬垂的是作业铲刀148。作业铲刀148可安装在拉杆‑圆环‑犁板（DCM）150上。DCM 150可包括连接到圆环154的拉杆152。圆环154可包括用于允许铲刀148转动的一组圆形齿轮齿（未示出）。在其它实施例中，可设置不同的机械或液压装置以允许铲刀148转动，而在另外的实施例中，可在DCM 150上安装除铲刀148以外的专用机具。也可设置液压缸156以使DCM 150和铲刀148作为一个整体上升和下降。
现在参照图2，可看到，除了后轮114、116、118、120相对于机动平地机100的纵向轴线158的位置以外，其与图1非常相似。如所示，全部的轮子114、116、118、120都向后移动了。通过使后轮114、116、118、120向后移动，这改变了机动平地机100的重心。例如，对于目前市场上的典型机动平地机来说，前轮和后轮上的重量分配通常为30/70，也就是，30%在前轮上，70%在后轮上。但是，通过使轮子114、116、118、120向后移动，该比率可改变为20/80的分配或更大。类似地，虽然未示出，但是后轮114、116、118、120也可全部从它们在图1中的位置向前移动，由此将重量分配设置成更接近40/60的分配比例或更小。在其它的实施例中，后轮114、116、118、120可全都移动以在前轮和后轮上产生甚至更宽范围的载荷分配。由前轮支承的平地机重量的百分比A可从10%到90%任意变化，由后轮支承的平地机重量的百分比B也可从90%到10%任意变化。作为参照基准，由本申请的受让人制造的典型的机动平地机具有在30,000和50,000磅之间的总重量（A加B）。
在其中向后移动是有利的一种应用是在使用松土附件138时。为了减小底盘102上的机械应力，轮子114、116、118、120可全部向后移动且由此更靠近松土附件138。这具有缩短后轮114、116、118、120和松土附件138之间的杠杆臂的效果。这不仅减小了底盘102中的应力，而且减小了由松土附件138产生的向下的力矩，由此使得机动平地机100更稳定。这是对具有上面提到的固定的30/70分配比例的现有技术的机动平地机的重大改进，因为这类机动平地机常常需要在机动平地机的前部附装大的配重，以便抵消在使用松土附件138时产生的向下的力矩。通过具有可移动的轮子，可减小对同样大的或任意配重的需求。这样一来，不仅机动平地机的制造成本降低，而且其运行成本也降低了，因为机动平地机能以更轻的重量及由此更好的燃料经济性来操作。
使后轮114、116、118、120移动也可允许作业铲刀148相对于底盘102、尤其是相对于最靠前的后轮114和116具有更大的摆动间隙。例如，如图3所示，如果铲刀148以特别大的角度160操作，例如达到几乎与平地机100的纵向轴线158平行，则后轮114、116可向后移动以允许这种运动并避免对轮子114和116上的轮胎的损害。这也是对不能以这样大的角度操作铲刀或者只有冒着使机动平地机上的后轮轮胎受损的风险才能这样做的现有技术的机动平地机的重大改进。
在图4的实施例中可看到，后轮114、116、118、120被移动分开了，其中轮子114和116向前移动，而轮子118和120向后移动。对于这种布置来说，重量分配在全部的机动平地机轮子上更加均匀地分散。在其中这是有利的一种应用是在作业铲刀148对一表面进行精细的平整时。例如，在某些情况下，例如当就要在涂布沥青或混凝土的顶层之前对土壤进行精整时，可能希望将地面146平整为具有严格的公差，例如平整到1/10英寸或更小。如果平整度与此偏离，则任何降低的或高起的表面将需要添加额外的混凝土或沥青，从而使建设工程的总成本上升。或者，在达到期望的公差之前平地机100可能需要进行多次作业，这又增加了工程的成本。对于目前可用的平地机来说，这是个问题，因为待平整的表面中的任何障碍物、其上的石头或其它明显不平的部分都将使平地机100整体竖直地移位且由此也使铲刀148移动，从而导致与所述期望公差的偏离。但是，本发明允许轮子108、110、114、116、118、120沿纵向轴线158尽可能分开地延伸，由此使平地机的轴距162延长，并减小待平整的表面146中的这些障碍物的影响。
图5‑7示出用于动态地移动轮子114、116、118、120的多种结构布置。由于可能希望能够在使用现场使轮子即时地（on‑the‑fly）移动，所以机械结构可设置成以安全和可重复的方式允许这种动态变化。在图5的第一种结构布置中，可看到，对于后轮114、116、118、120来说，可在底盘102和每个轮子114、116、118、120之间安装液压缸168。液压缸168可流体地连接到由发动机122提供动力的液压泵128。当希望沿纵向轴线158前后移动轮子时，可使液压缸168接合。在底盘102上可安装轨道170，在马达轴134或最终传动装置136上具有相应的滑动接头172，以允许这种运动。
类似地，对于图6的实施例，可设置齿轮齿条装置。齿条174可安装在底盘102上，而齿轮176可转动地与每个轮子114、116、118、120相联接。在发动机122和齿轮176之间可连接传动齿轮或传动轴或类似的机械传动部件178，以提供使轮子114、116、118、120移动所需的动力。
图7的实施例提供了线性致动器180，以移动轮子114、116、118、120。用于动态地移动轮子114、116、118、120的其它结构布置对于本领域的技术人员来说也是显而易见的，并且涵盖在本发明的范围内。
利用前述系统中的任一种，机动平地机100可使轮子114、116、118、120即时地移动。如图8所示，该特征可结合到设在驾驶室124中的操作者界面182中。操作者界面182可包括显示装置184并电连接到处理器186和存储器188。显示装置184可包括用于选择各种操作模式的单独的控制装置或开关。如果操作者想要手动地选择轮子的定位，则可使用手动控制190。如果操作者想要选择通过编程设定在存储器188中的一种或多种默认的设置，则可使用预设构型控制192。例如，一种设置可以是为了“松土”，在这种情况下，后轮114、116、118和120可如上所示地向后移动。另一种设置可以是为了“扫雪”，其中轮子114、116、118、120可向前移动。
另一种模式可采用自动控制194来实现。在这种模式中，轮子的纵向定位可根据从与各个轮子操作相连的传感器196接收到的反馈来进行调节。如图8所示，可以是载荷传感器或其它类型传感器的传感器196可向操作者界面182提供闭环反馈系统。然后，操作者界面182可引导液压缸168（或者是齿条174和齿轮176、线性致动器180或其它装置，视情况而定）来移动轮子114、116、118、120，以根据各种给定的操作条件和正在执行的作业对载荷进行最佳的平衡。
除了上面的示例以外，在其中这可能是特别有利的另一种应用是在机动平地机100以具有已知的谐波问题（harmonic difficulties）的速度运行时。更具体地，在目前的机动平地机中，在特定的运行速度（例如，每小时六或十二英里）下常常达到共振。在这样的速度下，所产生的谐波使机动平地机跳动，由此干扰操作者并不利地影响正在执行的作业。但是，在上面公开的自动模式中，可通过提供速度传感器、振动传感器、频率传感器等形式的传感器196来检测该干扰，然后将检测出的数据反馈给操作者界面182。然后，操作者界面182可自动地调节轮子的相对纵向位置以阻尼这种振动。
此外，后轮114、116、118、120的相对位置也可基于松土附件的检测位置被自动地调节。例如，当松土附件下降超出由位置传感器196等确定的预定位置时，后轮114、116、118、120可自动地向后移动到更好地支持松土操作的位置。然后，当松土器回到收置位置时，后轮可自动地返回到先前的或默认的位置。
图9提供了一个附加的实施例，其中轮子114、116、118和120可手动地移动。在这样的实施例中，安装板198可具有由安装孔200限定的多个安装位置。通过移动期望的轮子及相关联的传动轴134和最终传动装置136，平地机100的总轴距162同样可手动地改变。这再次指明了通过使轮子由静液压传动装置提供动力所获得的一个优点，因为发动机122和液压泵128可保持固定就位，而液压软管130能适应马达132、传动轴134、最终传动装置136和轮子114、116、118、120的移动。
通过上述全部实施例可看到，机动平地机100的轴距162是可变的。此外，根据轮子114、116、118和120的移动方向，机动平地机100的转动半径或铰接角度166能够按照需要增大或减小。最后，同样根据移动方向，铲刀间隙160和平地机100进行精细平整的能力也可变化。
工业实用性
本文公开的技术在多种设置中具有工业实用性，例如但不限于改变机动平地机的重心或轴距。如果希望更短的转动半径，则只要使机动平地机的轮子移动成更靠近在一起。如果在平地机的后部应用了松土附件，则后轮可向后移动以减小机动平地机的底盘中的应力，增大稳定性并减小对平地机前部的配重的需要。相反，如果在平地机的前部安装了除雪犁，则轮子可向前移动以便能向平地机的前部分配更大的重量，及由此能在除雪犁上施加更大的向下的力。根据被平整的物料或地形或者地面的斜度，调节轴距同样是有利的。
此外，若给定精整目前所期望的公差，则本发明可允许沿机动平地机的纵向轴线最大程度地延长轴距，由此限制在平地机滚压在被平整表面中的障碍物上时铲刀的竖直位移。轴距也可被调节为阻尼通常由特定的运行速度导致的共振谐波。最后，通过使后轮向后移动，平地机能够允许铲刀转动到非常大的角度而不损伤后轮、底盘或轮胎。本发明提出了允许平地机安全地、可重复地和动态地进行全部上述操作的结构布置。