專利名稱：混凝土鏝刀的操縱系統的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及混凝土精修整鏝刀，尤其涉及一種用于精修整鏝刀的操縱系 統，該鏝刀在使用時用來承載一操作員，例如乘坐式鏝刀。
背景技術：
許多種機器都可用于平整濕混凝土或對濕混凝土做其它精修整。這些機器的 范圍從簡單的手工鏝刀到后部行走式鏝刀、自動推進乘坐式鏝刀。無論這些鏝刀以 何種方式操作，動力式鏝刀一般都包括一到三個相對于混凝土的表面轉動的轉子。 與用手推式或手提導向式或后部行走式精修整鏝刀相比，乘坐式精修整鏝刀可以更 快更高效地精修整大區域的混凝土。本發明涉及乘坐式精修整鏝刀。
更具體地，本發明涉及一種混凝土精修整鏝刀，如乘坐式鏝刀，該鏝刀具有 可傾斜用于操縱系統的轉子組件。該類型的乘坐式混凝土精修整鏝刀通常包括帶有
罩子(cage)的框架，其一般放入兩個、有時是三個或更多的轉子組件。每個轉子 組件包括一驅動桿和多個鏝刀刀片，這些鏝刀刀片安裝在驅動桿的底部端上并從該 驅動桿的底部端徑向向外延伸。這些轉子組件的驅動桿由一個或多個安裝在框架上 的發動機驅動，且通常通過多相應轉子組件的變速箱連接到驅動桿。
包括操作員在內的精修整鏝刀的重量通過轉動的刀片有摩擦地傳遞到混凝土 表面，由此來磨平混凝土表面。在使用該機器的過程中，單個刀片的傾斜度可以經 由控制桿和/或聯接系統的操作相對于驅動桿發生變化。這樣的構造就使得操作員 在操作動力式鏝刀時可以調節刀片的傾斜度。根據常規的理解，刀片傾斜度的調節 改變了施加在由機器精修整的表面上的壓力。這個刀片傾斜度的調節允許機器的精 修整特性也能被調節。例如，在一個理想的精修操作中，操作員首先執行一個最初 的"漂浮式(floating)"操作，其中，刀片以低速(規定為大約30轉/分級別) 但高扭矩的方式進行操作。然后，允許以15分鐘至一個半小時為間隔來固化混凝 土，機器則以逐漸加快的速度和逐漸增加的刀片傾斜度的情況下進行操作，直到精
修的或"激烈的(burning)"操作的運行達到可能的最高速度——最好在150轉/ 分以上并能達到200轉/分。
為了達到操縱目的，乘坐式鏝刀的轉子組件也能相對于垂直方向傾斜。通過 傾斜轉子組件，操作員可以利用由混凝土表面施加在刀片上的摩擦力來推進車輛。 一般而言，車輛將會沿著與驅動桿的傾斜方向相垂直的方向行進。特別地，從一側 至另一側以及從前方至后方傾斜轉子組件分別對車輛在向前/向后和向左/向右的 方向進行操控。根據常規也可理解的是，就帶有兩個轉子組件的乘坐式鏝刀而言， 所有轉子組件的驅動桿都應該能從一側至另一側地傾斜以進行向前/向后的操縱控 制，反之，只有轉子組件之一的驅動桿需要向前和后傾斜以進行左/右的操縱控制。
許多操縱組件都是機械化操作。這些組件通常包括兩個安裝在操作員座位附 近的操縱控制把手，且可分別由操作員的左手和右手接近。每個桿通過機械聯接組 件接合在一個相關聯的轉子組件的可樞轉的變速箱上。操作員通過將控制桿從前方 至后方以及從一側至另一側傾斜來操縱車輛，以將變速箱分別從一邊至另一邊以及 從前方至后方地傾斜。該類型的操縱組件均已被公開，如授予Holz的美國專利 No. 4， 046， 484和授予Allen等人的美國專利5， 108, 220。
該類型的機械操作的操縱控制組件在Holz和Allen等人的專利中被公開。而 上述專利卻難以實施，這是因為它們要求操作員消耗很大的體力以將把手移動到特 定位置的同時，還得將它們保持在這個位置。該類型的操縱控制把手需要20—40 磅的力以在其前至后方向和一側至另一側的方向上來進行操作。許多操作員在施加 這些力時都會感到疲勞，尤其是當考慮到操作員必須持續地或幾乎持續地施加這些 力達幾個小時而同時幾乎沒有或得不到休息的情況下。操縱員的疲勞相對于一側至 另一側的運動而言尤其成問題，由于機器的人類工程學的緣故， 一側至另一側的運 動用于操作員來說與前后方向運動相比是更為困難的。已經提出了多種代替傳統的 帶有動力致動組件的混凝土精修機器的機械操作的操縱控制組件。例如，加利福尼 亞卡森市的Whiteman工業有限公司已經引入了一種液壓操縱的乘坐式鏝刀，其商 標為"HTS-Series"。這種機器是由靜液力泵來進行流體靜力驅動的，該靜液力泵 通過機器的發動機來產生動力，并對轉子組件的液壓發動機和使轉子組件的驅動桿 傾斜的液壓操縱汽缸提供加壓的液壓機液體。操縱組件均由安裝在操作員平臺上且 靠近操作員座位的操縱桿來控制。這些操縱桿比傳統的機械桿更易操作。因此操作 員就無需經受傳統的機械操縱機器的操作員所經受的疲勞。
流體靜力操縱的混凝土精修整鏝刀雖然在某些方面優勝于機械控制的機器， 但是其也有自己的缺陷和不足。例如，靜液力泵、液壓發動機、操縱汽缸和相關聯 的液壓裝置使得機器很沉重。因此，即使刀片為了使機器的重量超過一個最大范圍 而以其最小的角度來設置，操作員在他或她能執行最初的被稱為"漂浮式"的精修 操作之前，也必須讓混凝土的長度比別的長。這種延遲阻礙了精修整操作，因為其 留給操作員的時間不足以完成混凝土精修整。此外，由流體靜力液壓操縱的機器所 需的復雜的液壓系統容易發生泄漏。油流在未成型的混凝土上當然是不希望看到 的。最后，流體靜力液壓操縱的機器由于其體積相對較大且液壓發動機和液壓閥比 較昂貴而使得其比手動操縱的機器要更加昂貴。
因此，還需要一種乘坐式混凝土精修整鏝刀的操縱系統，該系統不會不必要 地增加機器的重量且需要的控制力也比以前所知道的手動式機器要小。進一步期望 的是，提供一種乘坐式鏝刀操縱系統，該系統可被實施成為多種機械構造，并且該 構造操作相對簡單，生產成本也低且易于維護。
發明內容
本發明提供一種動力式混凝土精修整鏝刀，該鏝刀克服了上述一個或多個缺 陷。根據本發明的一個方面的一種操縱系統，包括一種相對比較簡單、重量輕且廉 價的操縱系統。
本發明的另一方面提供了一種與上述第一方面相配合的動力式混凝土精修整 鏝刀，該鏝刀能有效地消除或至少能在很大程度上減輕操作員的疲勞。
本發明的又一方面是提供了一種與上述第一方面相配合的動力式混凝土精修 整鏝刀，該鏝刀不需要用于其操作的加壓的或其它用途所要用到的液體，并由此， 與用于其操作所需要加壓的液體的系統相比，降低了液體溢流的可能性。
這些方面的一個或多個通過一種用于動力式鏝刀的操縱系統來實現，該操縱 系統包括操縱輔助機構，該機構將一預載荷強加在操縱聯接裝置(linkage)上， 以減少將把手移動至特定位置所需的把手致動力。該操縱輔助機構還減少了將把手 移動到特定位置之后再將其保持在該位置處所需的把手保持力，以使該保持力在把 手的整個操作行程小于約20磅。實際上，系統已經成功地示范了將最大的保持力 減小到小于15磅甚至減小到約10磅。在一個實施例中，偏心連接件與操縱聯接裝 置嚙合并從扭力桿的大致相對兩端之間的扭力桿延伸。負載連接件與扭力桿相連并
將預載荷施加在扭力桿上，從而該扭力桿只承受與傾斜轉子組件相關聯的一部分載 荷。
本發明的另一方面涉及一種具有連接在框架上的第一和第二轉子組件的混凝 土精修整鏝刀。每個轉子組件包括構造成支撐多個刀片的軸。 一發動機驅動該轉子 組件的軸從而使每個刀片轉動通過混凝土表面。操縱聯接裝置運行地連接到轉子組 件上，以使轉子組件相對于框架傾斜。第一和第二把手中的每一個都與相應的轉子 組件相連接，可以在從空檔位置到最大行程位置的范圍內的整個工作行程上運轉， 其中相關聯的轉子的軸在該空檔位置中垂直延伸，而最大行程位置處的相關聯的轉 子組件的軸則傾斜一個可能的最大量。第一和第二操縱輔助機構均連接到相關聯的 操縱聯接裝置，從而在操作把手的整個行程中，使得將把手移動到特定位置后再將
其保持在該位置上所需的保持力減小到小于約15磅。
本發明更進一步的方面公開了一種乘坐式鏝刀操縱系統，該操縱系統具有扭 力桿、載荷桿、轉向桿和轉換開關(transfer lever)。轉向桿由鏝刀的框架支撐 且相對于該框架可轉動。載荷桿與扭力桿相連，轉向開關從扭力桿處延伸且被構造 成與轉向桿相配合。操縱系統包括設置在轉向開關和轉向桿之間的聯鎖組件，用以 可選擇地將扭力桿的載荷與轉動的轉向桿間隔開。
本發明的另一方面在于提供一種手動操縱乘坐式鏝刀的方法，其所需的操作 力比以前所知道的乘坐式鏝刀的要小。
從以下的具體描述和附圖中，本發明的這些和其它方面、優點及特征對于本 領域的普通技術人員來說將變得顯而易見。然而，可以理解的是，具體描述和附圖 在表明本發明的優選實施例的同時，是通過圖解給出的，并且不是限制性的。在不 背離本發明精神的情況下，在本發明的范圍內可以做很多改變和修正。因此在此處 公開了包括所有這樣的修改的本發明。
本發明的優選實施例均已在附圖中闡明，全文用相同的附圖標記標注相同的 部件，其中
圖1所示為裝設有本發明的乘坐式動力鏝刀的透視圖2所示為圖1中的動力式鏝刀的正視圖，而且鏝刀罩的中心部分被剖切圖 示以以露出鏝刀操縱組件的更多部分；
圖3所示為圖2中的操縱組件的前透視圖； 圖4所示為圖3中的操縱組件的側向透視圖5所示為沿圖4中的線5 — 5截取的操縱系統截面圖6為圖3中的操縱系統的圖示；
圖7所示為圖3中的操縱組件的側視圖8所示為根據本發明的用于乘坐式動力式鏝刀的操縱組件的另一實施例示
意圖9所示為根據本發明的用于乘坐式動力式鏝刀的操縱組件的又一實施例示
意圖10所示為根據本發明的用于乘坐式動力式鏝刀的操縱組件的再一實施例示
意圖11所示為將圖2 — 7和9中的操縱組件的操作與其它已知類型的操縱組件 相比較的圖表圖示；
圖12所示為將圖2 — 7中的操縱組件所需的保持力與其它已知類型的輔助操 縱系統相比較的圖表圖示。
具體實施例方式
圖1示出了一種裝有本發明的操縱系統22的自動推進乘坐式混凝土精修整鏝 刀20。在無需由機器操作員強加易使其疲勞的驅動力的情況下，操縱系統22通過 將機器20的轉子組件24、 26的驅動桿傾斜來操縱機器20。操縱系統22包括一個、 最好為兩個控制桿或把手28、 30，該把手延伸超過鏝刀20的護罩或罩32。位于座 位34處的操作員操作把手28和30相對于鏝刀20進行定向。
把手28和30操作地連接至轉子組件24和26上，從而把手28和30的操作 將轉子組件24和26分別操作至相對于鏝刀20的框架36的位置上。在這個典型的 例子中，通過使至少一個轉子組件的變速箱圍繞兩軸線樞轉從而在橫向操縱機器， 把手28和30中的至少一個被構造成既在前后的方向上也在一側至另一側的方向上 可移動。盡管以常規的便于理解的乘坐式鏝刀進行了說明，仍希望本發明能用于任 何通過將一個或多個轉子組件相對于鏝刀的框架傾斜以進行操縱的動力式混凝土 精修整鏝刀。可以想象得到，后部行走式鏝刀能以這種方式及其類似的方式操縱。
參照附圖l一7，尤其是回到最初的圖1，與本發明的優選實施例相適應的混凝土精修整鏝刀20包括作為主要構件的剛性金屬框架36、安裝在框架36上的頂 部蓋板38、位于蓋板上的操作員平臺或基架40以及左右轉子組件24、 26，所述轉 子組件分別從蓋板38處向下延伸并將精修整機器20支撐在將要精修整的表面上。 轉子組件24和26分別朝向操作員方向，或順時針或逆時針轉動以執行精修整操作。 罩子32定位在機器20的外周處并從框架36向下延伸到將要精修整的表面附近。 基架40 —般定位在位于其后部的蓋板38的縱向上的中心位置處，并由此承載操作 員座位34。在鄰近基架40的左側設有油箱44,而在基架40的右側上設有水箱46。 如圖1最佳地所示，提升罩部件48連接到位于基架40和座位34之下的蓋板38 的上表面上。
參照圖l、 3和6，每個轉子組件24和26均包括變速箱58、從變速箱向下延 伸的驅動桿60和多個以圓周間隔分布的刀片62，該刀片經由徑向的支撐臂64支 撐在驅動桿60上，并從驅動桿60的底部端徑向向外延伸以便于固定在混凝土表面 上。每個變速箱58都安裝在蓋板38的下表面上，從而為了下述的原因而能相對于 蓋板38和框架36可傾斜。
左右轉子組件24和26的每個刀片62的傾斜度可以通過專用刀片傾斜度調節 件70單獨進行調節。每個刀片傾斜度調節件70包括基本垂直的立桿72和安裝在 立桿72的頂端上的曲柄74，且其可以在位于座位34的操作員的操作下轉動從而 改變鏝刀刀片62的傾斜度。在該通常設置中，推力環(圖中未示出)與軛架78 相協作，該軛架78能移動從而將推力環76推入一個圍繞一垂直于驅動桿60的軸 線延伸的軸線樞轉鏝刀刀片62的位置。張拉電纜80從曲柄74處延伸，穿過立桿 72，并到達軛架78，以將軛架78和曲柄74進行互連。曲柄74的轉動調節軛架的 角度，以使推力環76向上或向下移動，藉此提供鏝刀刀片的傾斜度調節的期望角 度。刀片62的傾斜度經常隨著精修整材料而變化，并提高了刀片的使用耐久性。 一種具有該類型的刀片傾斜度調節件的動力式混凝土精修整鏝刀已經被授予
Whiteman的美國專利No. 2， 887， 934所公開，其公開內容在此處被引用以作為參考。 轉子組件24和26以及精修整鏝刀20的其它動力構件都由動力源(例如安裝 在操作員座位34下方的內燃機42)驅動。內燃機42的尺寸隨著機器20的尺寸和 由機器驅動的轉子組件的數量而改變。圖示的雙轉子機器48"通常使用約為35hp 的機器。轉子組件24和26與發動機42相連接并可經由操縱系統22為了操縱目的 而進行傾斜(如圖2 — 7)。 由于該類型的乘坐式混凝土精修整鏝刀具有代表性，通過傾斜所有轉子組件
24和26或其一部分來操縱機器20，從而使刀片62的轉動產生推進機器20的水平 力。操縱方向通常與轉子組件傾斜的方向相垂直。因此，轉子組件在一側至另一側 或前后的方向上的傾斜使機器20分別向前/向后和向左/向右移動。能最快地影響 操縱控制所需的傾斜度的方法是傾斜整個轉子組件24和26，包括變速箱58。因此， 以下將討論一優選實施例，其中整個變速箱58傾斜，可以理解的是，本發明同樣 可用于因操縱控制的需要而將轉子組件24和26的其它構件都傾斜的系統。
更特別地，機器20被操縱成通過將變速箱58在橫向上傾斜而向前移動，以 增加作用在每個轉子組件24和26的內部刀片上的壓力，并被操縱成通過將變速箱 58在橫向上傾斜而向后移動，以增加作用在每個轉子組件24和26的外部刀片上 的壓力。側向或一側至另一側的操縱僅僅需要將一個變速箱傾斜(在該實施例中為 右側轉子組件24的變速箱)，將右側轉子組件24向前傾斜以增加作用在轉子組件 24的前部刀片上的壓力，從而操縱機器20向右。類似地，將右側轉子組件24向 后傾斜以增加作用在轉子組件24的后部刀片上的壓力，從而操縱機器20向左。
操縱系統22響應于操作員對把手28和30實施的操作而傾斜左右側的轉子組 件24和26的變速箱58。參照附圖2 — 4，操縱系統22 —般包括左側轉子操縱聯接 裝置82和右側轉子操縱聯接裝置84。最好如圖2所示(除了右側操縱聯接裝置包 括能左/右操縱的輔助構件以外)，左側和右側轉子操縱聯接裝置82和84 —般互相 成鏡像設置。每個操縱桿86、 88都包括旋轉地連接到機器20的框架36上的第一 端90和第二端92。軸承94支撐著操縱桿86、 88的大致相對兩端，從而使得操縱 桿能相對于框架36旋轉。 一臂96—般從每個操縱桿86、 88處向后延伸，從而相 應操縱桿的轉動使臂96繞著相應操縱桿86、 88的軸線樞轉。
在操縱桿86和88后面的位置處，連接件98連接至每個操縱臂96。連接件 98包括一個具有樞轉部102的第一端100，該樞轉部用于將連接件98的第一端100 可樞轉地連接至操縱臂96。另一樞轉部104可樞轉地將連接件98的第二端106連 接到搖臂108上。優選地，連接件98包括用來調節連接件98長度的調節器110， 從而能減小操縱系統22中的運動(play)并便于預設。最好如圖3和6所示，樞 轉部112將搖臂108固定在框架36上以便于搖臂108能繞著樞轉部112旋轉。樞 轉銷114將另一連接件116連接到搖臂108的通常與連接件98相對的那一端上。 連接件116包括與每個變速箱58相關聯的樞軸組件120相連接的軸頸118。如圖6
所示，把手28在前后方向上的平移(如箭頭122所示)將一旋轉力(如箭頭124 所示)傳遞到操縱桿88上。旋轉124使臂96繞著操縱桿88的軸線126進行樞轉。 上述運動使連接件98通常垂直地平移，如箭頭128所示。連接件98的運動通過搖 臂108來轉化，從而當連接件98上升或下降時，搖臂108繞著樞軸112轉動以抬 高或降低樞軸連接件116。
連接件116的頂端樞轉地與橫向延伸的桿117的外端相連接。桿117的相對 兩端被軸頸支承在連接至變速箱58上表面的座架軸承(pillow block bearing) 119中。桿117的中心部分被焊接或以其它方式附貼到縱向延伸的桿121上，該桿 121具有軸頸支承在座架軸承123中的相對兩端。軸座架承123被螺栓固定到框架 的下側上。
按照這種設置，連接件116沿箭頭130所示方向的平移使變速箱58圍繞樞轉 桿件120的縱軸線132傾斜。因此，把手28向前的平移使變速箱58在箭頭134 所示方向上傾斜，從而使刀片62與正在被精修整的材料相接觸而使機器向前移動。 以相同的方法，把手28向后的平移使變速箱58在箭頭136所示的方向上傾斜，從 而使刀片62與正在被精修整的材料相接觸而使機器向后移動。桿121在座架軸承 123中轉動以與上述動作相適應。
參照圖3、 5和6，操縱系統22另外還包括側向或橫向操縱聯接裝置200。橫 向操縱聯接裝置200只延伸到轉子組件24和26中的一個且被構造成沿圍繞一基本 對準機器20的縱軸的軸線轉動轉子組件24和26中的一個，如箭頭202 (圖6)所 示。這樣的結構使得把手28和30相對于框架36剛作橫向的或一側至另一側的動 作時，刀片62就將橫向、側向或一側至另一側的力傳遞到機器20上。如圖3所示， 橫向操縱聯接裝置200包括變速箱連接件206和把手連接件208 。變速箱連接件206 在把手28或30之中的一個和相應的轉子組件24或26之間延伸。只有當一個變速 箱圍繞一通常與機器20的縱軸對準的軸線傾斜時，把手連接件208才能將把手28 和30固定住，從而才能在把手28或30的橫向平移的協助下完成機器20的橫向運 動。
盡管把手連接件208連接把手28和30的操作用以橫向運動，把手連接件208 仍相對于把手28和30樞轉，以使每個把手28和30能不依靠另一個把手而向前和 向后移動。這樣的構造使得把手28和30控制機器20的橫向運動且每個把手28 和30控制轉子組件24和26向前和向后傾斜行進。根據機器的尺寸和所需的傾斜
度，提供期望的變速箱傾斜度所需要的力是相當可觀的。
參照圖2 — 4，操縱系統22包括與每個把手28和30相關的輔助系統140。每 個輔助系統140被構造成克服與傾斜的變速箱58相關聯的載荷的至少一部分。每 個輔助系統140包括操作地連接到相應的操縱桿86和88上的偏心裝置。在圖l一 6所示的實施例中，該偏心裝置包括扭力桿142。最好如圖4所示，扭力桿142的 外端144穿過形成在框架36中的開口 146，并將扭力桿142松動地固定在相對于 框架36的位置上。錨桿(anchor bar) 148的頂端被剛性地固定到扭力桿142靠 近開口 146的外端144上。錨桿148的頂端150包括夾子152，該夾子固定錨桿148 相對于扭力桿142的取向。錨桿148包括調節器154，該調節器位于接近于錨桿148 的相對底端156。調節器154包括配合錨桿148與框架36的螺紋桿158，從而可以 調節錨桿148相對于框架36的位置。調節器154和錨桿148的位置決定了扭力桿 142的預載荷。另外，扭力桿142的內側端160由連接到框架36上的鞍部162松 動地支撐。這種構造使扭力桿142能不依靠框架36而移動并為扭力桿142提供了 可變載荷，從而該可變載荷可選擇地連通到把手28和30。
剛性桿164剛性地連接到通常位于端部144和160之間的扭力桿142上。該 剛性桿164的第一端166固定到扭力桿142上，從而剛性桿164非得依靠扭力桿 142才能轉動。最好如圖3所示，連接件168和170將錨桿連接件164的前端連接 到軸86和88上。頂部連接件168包括頂端固定在操縱桿86或88上的U形夾 (clevis)。底部連接件170包括一螺旋扣，該螺旋扣的頂端樞轉連接到頂部連接 件168的底部，而底端則樞轉連接到桿164。操縱桿86或88的轉動引起頂部連接 件168的擺動，導致底部連接件170在扭力桿142中強加的預載荷的輔助下圍繞其 頂端越過中心(over-center)運動。這樣的構造可選擇地將扭力桿142的預載荷 連通到操縱系統22的相應把手28和30上，以輔助克服轉子組件傾斜期間由于轉 子組件24和26的重力載荷而作用在把手28和30上的力。因此，通過樞轉錨桿 148而使扭力桿142發生扭轉從而將預載荷施加到桿164上，桿164幫助操作員克 服一部分的力，否則就得傾斜轉子組件24和26來幫助來完成機器20的操縱。
圖5和7示出了把手28和30的各種位置。為了清楚起見，只有把手28的位 置作了改變。如圖7所示，當把手28和30被定位在如箭頭180所示的空檔位中時， 固定連接件168和可調節連接件170均定向在相對于操縱桿86和88下部中心的位 置上。當把手28和30被定向在空檔位180處時，這樣的定位將把手28和30與扭
力桿142的偏離隔離開。把手28和30朝向前位置沿箭頭182所示方向的平移轉化 為固定連接件168向后平移到空擋位180，從而扭力桿142的預載或偏壓(如箭頭 184所示)通過剛性桿164和固定及可調節連接件168和170從扭力桿142傳遞到 操縱桿86和88。類似地，把手28朝向后位置沿箭頭186所述方向的平移轉化為 固定連接件168向前平移到空檔位180。這樣的定向也使扭力桿142的預載荷184 轉化到操縱桿86和88。因此，扭力桿142的載荷傳遞到操作桿86和88，用于把 手28和30向前和向后的平移，從而輔助機器20和轉子組件24和26分別向前和 向后的操縱。即，，輔助系統140有助于克服與傾斜的轉子組件24和26相關聯的 載荷，用于機器20的向前和向后行進。同樣的預載荷阻止把手28和30返回到其 空檔位，但是僅僅克服重力是不夠的。因此，預載荷延緩了把手28和30返回到其 空檔位。
調節器154和錨桿148均被構造成提供扭力桿142的可變載荷。這樣的結構 使操縱系統22能又快又高效地適應各種機器和機器構造。調節器154也允許輔助 系統140根據操作員的喜好而具有獨特的構造。g卩，輔助系統140可以構造成根據 操作員的意愿允許那樣多的將要傳遞到把手28和30上的抵抗轉子傾斜的阻力。可 理解地是，在轉子傾斜的操作中，可以預見到操縱輔助系統140通過操縱桿86和 88支持共同傳遞到把手28和30上的大部分載荷(如果不是全部)。因此，可以預 見的是，輔助系統140被構造成能支持50 — 800或更多磅。可以理解的是，上述這 些數值的大小只取決于操作員所需的用以克服的阻力的大小和由傾斜操作所產生 的阻力的總和。可以預見的是，輔助系統140和扭力桿142可以被構造成能提供任 何大小的操作輔助數值。
圖8 — 10為與本發明的乘坐式鏝刀20 —起使用的操縱輔助系統的替代實施例 的簡圖。如圖8所示，本發明的另一實施例的操縱輔助系統220包括轉動地連接到 操縱把手224上的操縱桿222。臂226從操縱桿222處延伸，從而桿222的轉動使 臂226圍繞桿222的軸線227轉動。連接件228固定在搖臂230與臂226之間。搖 臂230被構造成繞一連接到機器框架上的樞轉銷232轉動。搖臂230與樞轉桿件 234連接，從而使搖臂230的運動操縱變速箱236做基本類似于搖臂108的運轉。 偏壓桿或扭力桿238包括與機器的框架相連的第一端240和具有從其延伸的臂244 的另一端242。連接件246將臂244與操作桿222的臂226連接起來。連接件246 為可調的以限定轉動的相對角度或扭力桿238的加載，如箭頭248所示。連接件
246通常排列在操縱桿222的軸線227的中心的下方，以便于把手224在向前或向 后方向的操縱中能使扭力桿238的載荷傳遞到操縱桿222上。另外，可以想到的是， 扭力桿142和238要么采用拉伸彈簧的形式要么采用其它構造的元件來保持轉動的 動力。
圖9示出了本發明的操縱輔助系統260的另一個實施例。操縱桿222與樞轉 桿件之間的連接大致類似于上面已經敘述的關于操縱輔助系統140和220中的連 接。輔助系統260包括固定在操縱桿222上的第一連接件262和可樞轉地固定在框 架36上的另一連接件264。每個連接件262和264均包括由桿270相互連接的第 一臂266和268。每個連接件262和264的第二臂272和274與偏壓連接件或壓縮 彈簧276相嚙合。臂266包括多個被構造成與連接件270相嚙合的孔278，從而壓 縮彈簧276的預載能由連接件270和臂266的連接的操作進行操控。當把手224 位于空擋位時，臂272和274通常都與操縱桿222的軸線對準。把手224沿向前或 者向后方向的旋轉都會擾亂壓縮彈簧276和操縱桿222的過中心定位，從而將壓縮 彈簧276上的預載荷傳遞到操縱桿222上。因此，操縱輔助系統260也能輔助操作 員克服與轉子組件24和26相關聯的力。
圖10示出了本發明的操縱輔助系統280的又一實施例。把手224連接在操縱 桿222上且與樞轉桿件234相連，轉子組件24和26通常類似于系統220和260。 臂226從操縱桿222處開始延伸且經由連接件228與搖臂230相連。輔助系統280 包括被構造成能繞樞轉件284轉動的連接件282，該樞轉件284具有相對于搖臂230 固定的位置。偏壓連接件或拉伸彈簧286在連接件282和一固定位置288之間延伸。 可調節連接件290在臂226與連接件282之間延伸。連接件290與連接件282通常 在拉伸彈簧286與樞轉件284之間嚙合。連接件290通常定向在操縱桿222的中心 上方，從而把手224在前后方向上的操作都將拉伸彈簧286上的載荷沿操縱桿的轉 動方向傳遞到操縱桿222上。可調節連接件290使輔助系統280也可被構造成能為 拉伸彈簧286提供多種預載條件，從而操作員可以又快又高效地設定輔助系統以提 供所需的操縱輔助水平。
每個操縱輔助系統140、 220、 260和280都提供有幫助操作員克服與平移操 作把手以傾斜到轉子組件的阻力的動力式鏝刀操縱輔助系統。操縱輔助系統幫助操 作員將機器的每個操縱把手向前和向后進行平移。進一步地，參照圖11，可以確 定的是，幾乎沒有動力式鏝刀操縱輔助系統能提供相對統一且顯著的幫助，以便在這種裝置的把手運動的大部分范圍之外克服轉子組件的反傾斜力。
圖11用圖表示出了裝有本發明的第二優選實施例的操輔助系統的乘坐式鏝
刀，如趨勢300所示，只需要操作員最少的作用力就能使把手行進通過約十英寸。 裝有根據本發明的第二優選實施例的操縱輔助系統的乘坐式鏝刀，如趨勢304所 示，只需要操作員較少的作用力就能使把手通過整個行程。如曲線302所示，上述 作用力與由Allen工程技術公司制造的手動操縱的鏝刀的操作要求相符。Allen工 程技術系統通過使用特殊設計的具有高機器優點的聯接裝置來實現上述較低的致 動力。然而，由于Allen工程技術系統缺乏能儲存勢能并釋放該勢能以輔助操縱的 操縱輔助機構，將操縱把手移動到特定位置后再將其保持在該位置上所需的力與將 把手移動到那個位置所需的力相當。然而，如下面將要結合圖12討論的，由于有 創造性的操縱輔助系統使用了釋放的勢能來幫助操縱，所以在把手到達特定位置后 將其保持在該位置所需的力相對較低。
以上所提及的有創造性的系統所需的操作員的作用力遠小于操作由Wacker公 司生產的現有技術的鏝刀所需的力，除了有創造性的操縱輔助機構外，還具有與此 處所描述的那些系統很相似的操縱系統。將曲線300或304與曲線306進行比較。
以上所提及的有創造性的系統所需的操作員的作用力也可比得上或小于由 Whiteman銷售并且已在美國專利US5899631中描述的現有技術的操縱輔助系統所 需的力，，如將曲線300或304與曲線306進行比較所示，該輔助系統通過把手行 程的第一個8"。其后，由于該系統是根據本發明來構造的，所以其所需的力也僅 僅是逐漸增加。相反的，由于Whiteman的操縱輔助機構急劇地將輔助減小超出行 程之外(請注意曲線310中的斷點312)， Whiteman系統在把手行程的第一個8"" 之后所需的致動力急劇增加。實際上，在超過大約9%"的行程時，Whiteman系統 比Wacker的無輔助系統需要更大的作用力。如圖12所示，在特定的把手位置處， Whiteman致動力曲線310中的斷點312也被反映在撤銷的保持力曲線316中的斷 點318。由曲線314可以看出，在大約超過最后一個3"或把手行程的25%處，以 上所提及的按照本發明的第一優選實施例而構造的鏝刀所需的保持力和有創造性 的鏝刀所需的保持力都小于Whiteman操縱輔助鏝刀所需的力。上述有創造性的鏝 刀所需的保持力的最大值約為10磅。其明顯小于Whiteman操縱輔助系統所需的接 近于35磅的最大保持力，且大大小于眾所周知的的無輔助機構的系統所需的與致 動力相當的保持力。這個區別是很重要的，因為在大的工作面上，操作員必須長時 間的將把手保持在一特定位置上才能以一個所需的、恒定的速度將機器向前推進， 這就造成了操作員的疲勞。
因此，在整個操縱桿的操作行程中，有創造性的系統降低了操作員驅動和保 持操縱的力。
可以理解的是，在不背離本發明的精神下，可以對其進行多種變化和修改。 其中一些如以上所描述過的變化，運用到具有兩個以上轉子的乘坐式精修整鏝刀和 其它自推式動力式精修整鏝刀。其它變化將在所附的權利要求中得以闡明。所有的 變化和/修改均意味著被結合進所附的權利要求中。
權利要求
1、一種用于乘坐式動力鏝刀的操縱系統，該鏝刀具有至少一個包括可轉動的軸和多個刀片的轉子組件，該轉子組件可被傾斜以操縱動力鏝刀，包括至少一個可被操作員操作的把手，該把手具有從空檔位置至最大行程位置的操作行程，其中，在空檔位置，轉子的軸至少大致豎直地延伸，在最大行程位置，轉子組件的軸傾斜至最大可能值；將至少一個把手連接到轉子組件的操縱聯接裝置，該聯接裝置將在操作把手時傾斜轉子組件；以及操縱輔助機構，該機構將預載荷強加到操縱聯接裝置上，以減少將把手移動到特定位置所需的把手致動力，其中，在把手的整個操作行程中，該操縱輔助機構將在把手移動到上述特定位置后再將該把手保持在該位置上所需的把手保持力減少到小于約20磅。
2、 如權利要求1所述的操縱輔助系統，其其特征在于，在把手的整個操作行 程中，該操縱輔助機構將把手保持力減少到小于約15磅。
3、 如權利要求l所述的操縱輔助系統，其其特征在于，在把手的整個操作行 程中，該操縱輔助機構將把手保持力減少到不超過約10磅。
4、 如權利要求l所述的操縱系統，其其特征在于，該操縱輔助機構包括扭力 桿，在把手移動遠離空檔位置時，該扭力桿將一載荷強加到把手上以輔助把手遠離 空檔位置。
5、 如權利要求4所述的操縱系統，其特征在于，還包括與操縱聯接裝置相嚙 合的偏壓連接件，所述偏壓連接件在扭力桿的基本相對的兩端之間從該扭力桿延 伸；以及連接到扭力桿上且將預載荷施加在該扭力桿上的載荷連接件。
6、 如權利要求5所述的操縱系統，其特征在于，還包括與載荷連接件相嚙合 且可操作以調節預載荷數值的調節器。
7、 如權利要求5所述的操縱系統，其特征在于，該預載荷在約50到約750 磅之間可調節。
8、 如權利要求5所述的操縱系統，其特征在于，操縱聯接裝置還包括連接到至少一個把手和偏壓連接件的連接組件，該連接組件將偏壓連接件的載荷與操縱連 接件的轉動軸線對準，從而當至少一個把手位于其空檔位置時將該把手與預載荷隔 離開。
9、 如權利要求l所述的操縱系統，其特征在于，操縱輔助機構包括將作用在 移動遠離空檔位置的把手上的重力作用相抵消的彈簧。
10、 一種混凝土精修整鏝刀，包括 一框架；從框架向下延伸的第一和第二轉子組件，每個轉子組件具有支承多個刀片的 軸，每個第一和第二轉子組件都可傾斜以操縱鏝刀；一發動機，該發動機驅動轉子組件的軸以使刀片平移越過混凝土材料；第一和第二把手，每個把手都與相關聯的轉子組件相連接，并且具有從空檔 位置至最大行程位置的操作行程，其中，在空檔位置，相關聯的轉子的軸至少大致 豎直地延伸，在最大行程位置，相關聯的轉子組件的軸傾斜至最大可能值；第一和第二操縱聯接裝置，每個操縱聯接裝置將相關聯的把手連接到相關聯 的轉子組件，以使相關聯的轉子組件相對于框架傾斜；第一和第二操縱輔助機構，每個操縱輔助機構被連接到相關聯的操縱聯接裝 置上，且在把手的整個操作行程中，所述操縱輔助機構將在把手移動到上述特定位 置后再將該把手保持在該位置上所需的把手保持力減少到小于約15磅。
11、 如權利要求10所述的鏝刀，其特征在于，每個操縱輔助機構包括扭力桿 和一剛性地連接到扭力桿且在扭力桿和操縱聯接裝置之間延伸的桿。
12、 如權利要求10所述的鏝刀，其特征在于，每個操縱輔助機構還包括在偏 壓元件和操縱聯接裝置之間延伸的連接件，在相關聯的操作把手位于其空檔位置 時，所述連接件將偏壓連接件的載荷與相關聯的操作把手上隔開。
13、 如權利要求10所述的鏝刀，其特征在于，每個操縱輔助機構還包括調節 由操縱輔助機構施加的預載荷的調節器。
14、 如權利要求10所述的鏝刀，其特征在于，只有第一和第二轉子組件中的 一個相對于一個以上的軸線可傾斜。
15、 一種乘坐式鏝刀操作系統，包括 一框架；至少一個從框架向下延伸的轉子組件，轉子組件具有支承多個刀片的軸，轉 子組件相對于框架可傾斜以操縱鏝刀；一發動機，該發動機驅動轉子組件的軸以使刀片平移越過混凝土材料；可操 作地連接到轉子組件上的操縱把手，該操作把手在手動操作時使轉子組件傾斜；可操作地連接到操縱把手的扭力桿；連接到扭力桿的載荷桿；由鏝刀的框架支承且能相對于其轉動的操縱桿； 從扭力桿延伸的并被構造成嚙合操縱桿的傳遞桿；以及 設置在傳遞桿和操縱桿之間的互鎖組件，用于可選擇地將扭力桿的載荷與 轉動的操縱桿隔離開。
16、 如權利要求15所述的操作系統，其特征在于，互鎖組件包括第一連接件， 該第一連接件可樞轉地連接到第二連接件，在扭力桿的載荷與操縱桿相隔離期間， 第一和第二連接件被構造成基本對準。
17、 如權利要求16所述的操作系統，其特征在于，載荷桿和傳遞桿連接到鏝 刀的一部分框架的基本相對兩側的扭力桿上。
18、 如權利要求15所述的操作系統，其特征在于，還包括與載荷桿相嚙合的 調節器組件，該調節器組件被構造成調節載荷操縱桿相對于傳遞操縱桿的位置。
19、 一種方法，包括提供一動力式鏝刀，該動力式鏝刀具有至少一個包括可轉動的軸和多個刀片 的轉子組件，該轉子組件可傾斜以操縱動力鏝刀，可被操作員操作的把手，以及將 把手連接到轉子組件上的操縱聯接裝置，該操縱聯接裝置在操作把手時傾斜轉子組 件；通過把手在從空檔位置至最大行程位置的操作行程上的移動來操縱鏝刀，其 中，在空檔位置，轉子的軸至少大致豎直地延伸，在最大行程位置，轉子組件的軸 傾斜至最大可能值；在操縱步驟中，通過將預載荷強加在操縱聯接裝置上來輔助操縱，其中，在 把手的整個操作行程中，預載荷將在把手樞轉到特定位置后再將該把手保持在該位 置上所需的把手保持力減少到小于約20磅。
20、 如權利要求19所述的方法，其特征在于，輔助步驟包括通過扭轉扭力桿 以將預載荷強加到操縱聯接裝置上。
全文摘要
本發明涉及一種自動推進式混凝土精修整鏝刀，該鏝刀具有操縱系統，該操縱系統能抵消一部分與操作員對操作把手的操縱相關聯的載荷。一操縱聯接裝置將操縱把手連接到轉子組件。一操作輔助機構，優選地包括扭力桿或彈簧，將預載荷強加在操縱聯接裝置上以減少把手的致動力。在操作把手的整個行程中，該操作輔助機構將在把手移動到特定位置后再將該把手保持在該位置所需的把手保持力減少到小于約20磅。
文檔編號B28B11/08GK101357486SQ200810168628
公開日2009年2月4日 申請日期2008年7月25日 優先權日2007年7月25日
發明者R·伯利塔 申請人:威克股份有限公司