用于可移动的作业机械的驾驶室的阻尼系统

技术领域

本发明涉及一种用于可移动的作业机械的驾驶室的阻尼系统，其中驾驶室通过用于对振荡运动、冲击和振动进行阻尼的悬架元件而被支撑至所述作业机械的框架，所述悬架元件具有第一端和第二端并且形成抗ROPS结构，并且所述悬架元件包含：

-用于将所述作业机械的驾驶室紧固至所述悬架元件的第一端的第一固定止动件，

-用于将所述作业机械的框架紧固至所述悬架元件的第二端的第二固定止动件，

-引导元件，所述引导元件包括滑动引导件和装配于所述滑动引导件中的支撑臂，所述滑动引导件和所述支撑臂被布置成相对于彼此移动，并且所述引导元件具有相对的端部，所述相对的端部中的一个在所述滑动引导件中并且另一个在所述支撑臂中，并且所述相对的端部中的一个机械地结合至所述悬架元件的第一端并且另一个机械地结合至所述悬架元件的第二端，

-弹簧元件，所述弹簧元件机械地结合于所述悬架元件的第一端与所述悬架元件的第二端之间，

-阻尼元件，所述阻尼元件机械地结合于所述悬架元件的第一端与所述悬架元件的第二端之间。

背景技术

可移动的作业机械经常在不平坦的地形上使用，在所述不平坦的地形上，地面的起伏会引起作业机械的振荡、冲击和振动。如果作业机械的驾驶室固定地或利用简单的橡胶衬套支撑至作业机械的框架，则作业机械的振荡、冲击和振动会传递至驾驶室中的驾驶员的身体，这可能妨碍对作业机械的控制。另外，例如由作业机械的马达产生的振动可能经由固定的驾驶室传递至驾驶员，从而使他们的工作变得困难。振荡和振动还可能对在作业机械的驾驶室中工作的驾驶员带来健康问题。因此，在作业机械的驾驶室中装配阻尼系统来阻尼驾驶室的振荡是合理的。

众所周知，可移动的作业机械的驾驶室可以装配有阻尼系统，其中驾驶室通过用于对振荡运动进行阻尼的悬架元件而被支撑至作业机械的框架。例如，代表现有技术的专利公开EP 3 059 104 A1提出一种阻尼系统，所述阻尼系统包括装配于驾驶室的每个角落中的弹性悬架元件。所述专利公开中提出的悬架元件包括紧固至支撑臂的驾驶室紧固件。所述支撑臂固定地装配至装配于框架中的滑动引导件的另一个端部。在支撑臂的所述端部处，在滑动引导件内部，存在根据悬架行程移动的活塞，所述活塞在其两侧具有液体室。

用于可移动的作业机械的驾驶室的现有技术的阻尼系统也是已知的，其包括螺旋弹簧和放置于所述螺旋弹簧内部的用于抵抗所述螺旋弹簧的振动的阻尼元件。

对于保护可移动的作业机械的驾驶员的保护结构存在特定的安全要求。例如，作业机械的安全驾驶室必须通过ROPS测试，所述测试确认结构将抵抗作业机械翻滚期间所生成的载荷。因此，例如，重量为32,000kg的作业机械的驾驶室悬架必须抵抗非常高的侧向力。现有技术的阻尼系统的一个问题是，它们在翻滚的情况下抵抗侧向载荷的能力较差。另外，阻尼系统可用的空间通常减少，这意味着阻尼系统的悬架行程仍然很短。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于可移动的作业机械的驾驶室的改进的阻尼系统，所述阻尼系统更好地抵抗侧向载荷并且能够实现更长的悬架行程。本发明的特征在所附权利要求1中阐述。该解决方案避免了沉重且庞大的辅助框架。这使得能够为部件实现更有利的构造以及在驾驶室下方的空间，或者替代地，实现更小的总高度。

在根据本发明的解决方案中，在用于可移动的作业机械的驾驶室的阻尼系统中，驾驶室通过用于对振荡运动、冲击和振动进行阻尼的悬架元件而被支撑至作业机械的框架，所述悬架元件具有第一端和第二端并且形成抗ROPS结构，并且所述悬架元件包含：用于将所述作业机械的驾驶室紧固至所述悬架元件的第一端的第一固定止动件；用于将所述作业机械的框架紧固至所述悬架元件的第二端的第二固定止动件；引导元件，其包括滑动引导件和装配于所述滑动引导件中的支撑臂，所述滑动引导件和所述支撑臂被布置成相对于彼此移动，并且所述引导元件具有相对的两端，所述相对的两端中的一个处于所述滑动引导件中并且另一个处于所述支撑臂中，并且所述相对的两端中的一个机械地结合至所述悬架元件的第一端并且另一个机械地结合至所述悬架元件的第二端；弹簧元件，所述弹簧元件机械地结合于所述悬架元件的第一端与所述悬架元件的第二端之间；阻尼元件，所述阻尼元件机械地结合于所述悬架元件的第一端与所述悬架元件的第二端之间。所述支撑臂的行程范围被布置成至少延伸超过所述第一固定止动件或所述第二固定止动件，并且所述引导元件被装配于所述弹簧元件和所述阻尼元件外部。

换句话说，在根据本发明的悬架元件中，所述支撑臂的行程范围被布置成至少延伸超过所述固定止动件中的一个，亦即穿过所述框架或所述驾驶室的支撑点，以为贯穿的支撑臂布置盒状空间。这样，用于驾驶室阻尼系统的悬架元件可以被制造成对侧向载荷具有极强的抵抗力，并且可以在不增加框架与驾驶室之间的距离的情况下增加悬架行程。利用根据本发明的悬架元件，因此可以实现抗ROPS阻尼系统，其中所述驾驶室相对于所述框架的悬架行程明显比以前更长。

通过将弹簧元件和阻尼元件与引导元件并排装配，可以使第一固定止动件与第二固定止动件之间的距离变得更长，以使得可以使弹簧元件和阻尼元件的悬架行程变得更长，而不增加悬架元件的总长度。这也简化了引导元件的结构。可以将商业产品用作弹簧元件和阻尼元件。在维护期间更换弹簧元件和阻尼元件是容易的，因为不需要从悬架元件拆卸驾驶室。在这种情况下，当同轴的螺旋弹簧未围绕滑动引导件装配时，还可以使滑动引导件和支撑臂足够大，从而即使在构造的润滑不良的情况下，也获得对侧向载荷的极好的结构抵抗力。

弹簧元件在这里可以指螺旋弹簧，所述螺旋弹簧例如可以由钢制成。弹簧元件也可以包括液压或气动弹簧，所述液压或气动弹簧可以由例如液压或气动缸组成，所述液压或气动缸连接至液压或气动蓄压器。悬架元件可以为被动或主动元件。在被动悬架元件中，弹簧元件和阻尼元件可以为没有主动控制的机械、液压或气动部件。相反，主动悬架元件在机械上对应于被动悬架元件，但是它另外包括计算机控制的液压缸，其中可以基于例如来自检测作业机械的运动的传感器的测量数据来控制液压流体的流动，从而对地形的变化作出反应。此外，主动控制还可以用来调节驾驶室高度和阻尼特征。位于引导元件一侧处的阻尼元件和弹簧元件还使得悬架元件能够容易地从被动切换至主动，反之亦然。

有利地，引导元件的滑动引导件在其两端处是开放的，从而使得支撑臂能够穿过滑动引导件。换句话说，支撑臂可以被布置成在滑动引导件的整个长度上移动。这样，可以使滑动引导件的支撑点之间的距离比现有技术更长，从而使得用于阻尼的行程范围增加，并且为悬架元件实现对侧向载荷的更好的抵抗力。

有利地，所述支撑臂具有第一端和第二端，所述第一端和第二端在移动方向上总是处于所述滑动引导件外部。这样，在所有情况下，所述悬架元件对侧向载荷的抵抗力都非常好。

有利地，在所述支撑臂的第一端处存在第一止动件并且在所述第二端处存在第二止动件，用于限制所述支撑臂的运动。因此，所述止动件停止所述支撑臂在极限位置中的运动，从而减小施加至所述弹簧元件和所述阻尼元件的载荷。

有利地，所述滑动引导件机械地结合至所述作业机械的框架，并且所述支撑臂机械地结合至所述作业机械的驾驶室。这样，可以使构造具有机械抵抗力。

所述滑动引导件也可以机械地结合至所述作业机械的驾驶室，并且所述支撑臂可以机械地结合至所述作业机械的框架。

有利地，已经通过所述悬架元件的滑动引导件和支撑臂的结构强度实现所述作业机械的ROPS抵抗力。这样，为所述悬架元件实现简单、耐用、易于维护且稳定的构造，并且基本上没有侧向间隙。

为了实现所述作业机械的驾驶室的ROPS抵抗力，所述支撑臂可以由金属制成、优选地由钢制成，并且具有圆形横截面的支撑臂的直径可以在50-100mm的范围内、优选地在60-80mm的范围内。这样，所述支撑臂可以被制造成很好地抵抗侧向载荷。

为了向所述作业机械的驾驶室提供ROPS抵抗力，所述滑动引导件可以由金属制成、优选地由钢制成，并且圆筒形的滑动引导件的内径与外径之间的差可以在20-50mm的范围内、优选地在25-40mm的范围内，并且所述滑动引导件的两端处的支撑点之间的距离可以在150-300mm的范围内、优选地在200-250mm的范围内。这样，所述滑动引导件可以被制造成很好地抵抗侧向载荷。

所述滑动引导件的外径可以在80-150mm的范围内、优选地在90-130mm的范围内。当然，所述滑动引导件的内径略大于所述支撑臂的直径。

有利地，所述支撑臂基本上平行于由所述第一固定止动件的中心点和所述第二固定止动件的中心点确定的线段，并且所述支撑臂的中心点基本上在由所述第一固定止动件的中心点和所述第二固定止动件的中心点确定的线段上。这样，所述悬架元件可以被制造成在结构上具有极强的抵抗力。

有利地，在所述悬架元件处在所述框架中或在所述驾驶室中存在用于所述引导元件的支撑臂的运动的空的空间。这样，穿过所述滑动引导件的支撑臂可以在更长的范围内移动，从而能够使所述支撑臂的长度最大化，这增加所述悬架元件对侧向载荷的抵抗力。

所述阻尼系统可以具有至少两个悬架元件。因此，可以用少量的部件实现对驾驶室振荡的阻尼。

有利地，所述阻尼系统包括至少四个悬架元件，以使得在所述驾驶室的每个角落中存在至少一个悬架元件。这样，所述驾驶室可以以稳定的方式紧固至所述框架。

有利地，所述阻尼元件的第一紧固端与第二紧固端之间的距离比所述滑动引导件的支撑点之间的距离长。这样，可以使所述阻尼系统的阻尼范围变得更长。

所述阻尼元件的第一紧固端与第二紧固端之间的距离可以在所述滑动引导件的支撑点之间的距离的110-200％的范围内、优选地在120-170％的范围内。这样，可以在不增加整个悬架元件的长度的情况下尽可能好地实现驾驶室阻尼。

有利地，在所述驾驶室与所述悬架元件的第一固定止动件之间存在弹性部件，以用于补偿由于支撑臂运动所引起的所述第一固定止动件的距离改变。当所述悬架元件的第一固定止动件彼此独立移动时，所述第一固定止动件之间的相互距离可能变化。这种变化可以通过所述驾驶室与所述第一固定止动件之间的弹性部件来补偿。

有利地，在所述引导元件内存在围绕所述支撑臂装配的活塞，所述活塞在所述引导元件内限定第一室和第二室。这样，所述阻尼系统可以包括例如稳定性控制，并且这使得液压驾驶室高度调节成为可能。所述活塞也可以用于阻尼。可以通过修改所述第一室和所述第二室中的流体的压力来调节阻尼。例如，作业机械的驾驶员可以从驾驶室调节阻尼。

有利地，两个悬架元件交叉连接，以使得第一液压管连接所述第一悬架元件的第一室和所述第二悬架元件的第二室，并且第二液压管连接所述第一悬架元件的第二室和所述第二悬架元件的第一室，以用于形成液压稳定性控制。这样，当在不平坦的地形上移动时，可以减少驾驶室倾斜。

有利地，所述可移动的作业机械为林业机械。林业机械通常在不平坦的地面上使用；因此，驾驶室阻尼系统是必要的。

所述弹簧元件可以包括螺旋弹簧，所述螺旋弹簧围绕所述阻尼元件同轴地装配。因此，所述弹簧元件可以在机械方面被制造得简单。

所述弹簧元件可以包括液压或气动蓄压器。因此，所述弹簧元件可以被制造成可调节的。

所述悬架元件的竖直行程范围可以被调节至100-200mm，优选地130-180mm。因此，可以有效地阻尼所述作业机械驾驶室的运动。

附图说明

下面将参考附图详细描述本发明，附图示例说明本发明的一些实施例，其中：

图1描绘本发明的目的的可移动的作业机械，

图2描绘装配于作业机械的驾驶室与框架之间的根据本发明的阻尼系统，

图3描绘作业机械的框架，其中已经装配根据本发明的阻尼系统，

图4为根据本发明的悬架元件的第一实施例的立体图，

图5为根据本发明的悬架元件的第一实施例的剖视图，

图6为根据本发明的悬架元件的第一实施例的立体图，其中弹性部件已经紧固至所述悬架元件的第一固定止动件，

图7为根据本发明的悬架元件的第一实施例的局部剖视图，其中弹性部件已经紧固至所述悬架元件的第一固定止动件，

图8为根据本发明的悬架元件的第二实施例的剖视图，

图9为根据本发明的悬架元件的第二实施例中的稳定器的实施的基本视图，

图10为根据本发明的悬架元件的第三实施例的立体图，

图11为根据本发明的悬架元件的第三实施例的剖视图。

具体实施方式

图1示例说明本发明的目的的可移动的作业机械10，其在这种情况下为林业机械。林业机械可以为收割机、运输机或联合作业机。可移动的作业机械10包括根据本发明的用于驾驶室12的阻尼系统，其中驾驶室12通过用于对振荡运动进行阻尼的悬架元件20而被支撑至作业机械10的框架14。

图2示例说明作业机械10的分离的驾驶室12和框架14。图3示例说明作业机械10的分离的框架14和连接至所述框架的用于驾驶室12的阻尼系统的悬架元件20。驾驶室12通过四个悬架元件20连接至框架14，所述四个悬架元件处于驾驶室12的每个角落中。在框架14中，在悬架元件20下方，存在供放置在悬架元件20中的支撑臂34的运动的空的空间16。

图4示例说明根据本发明的用于作业机械10的驾驶室12的阻尼系统的悬架元件20。图5为图4的悬架元件20的剖视图。悬架元件20包含引导元件30，所述引导元件包括滑动引导件32和装配于滑动引导件32中的支撑臂34。在该实施例中，在悬架元件20的第一端21、在支撑臂34的第一端35处(后者为在操作位置中相对于支撑臂34的第二端36更高的端部)，存在第一固定止动件60，驾驶室12经由所述第一固定止动件紧固至悬架元件20。滑动引导件32经由悬架元件20的第二固定止动件70固定地紧固至作业机械10的框架14。第二固定止动件70为凸缘状紧固件，通过所述紧固件，悬架元件20的第二端22利用螺钉紧固至作业机械10的框架14。换句话说，滑动引导件32相对于第二固定止动件70并且因此相对于作业机械10的框架14是不可运动的。支撑臂34的行程范围被布置成延伸超过第二固定止动件70。滑动引导件32在其两端处是开放的，从而使得支撑臂34能够移动穿过滑动引导件32。

驾驶室12和连接至其的支撑臂34因此可以相对于框架14和滑动引导件32移动。为了阻尼这种运动，悬架元件20包括弹簧元件40和阻尼元件50。在根据本发明的悬架元件20中，弹簧元件40和阻尼元件50装配于引导元件30一侧处。在该实施例中，弹簧元件40包括螺旋弹簧，所述螺旋弹簧围绕阻尼元件50同轴地装配。弹簧元件40和阻尼元件50机械地结合于第一固定端41与第二固定端42之间。在该实施例中，第一固定端41通过第一紧固元件43机械地连接至相对于框架14移动的支撑臂34的第一端35，并且第二固定端42通过第二紧固元件44机械地连接至相对于框架14固定的滑动引导件32。作为第一紧固元件43，可以使用单独的紧固件，如在该实施例中，或者替代地，作业机械10的驾驶室12可以用作第一紧固元件43。作为第二紧固元件44，可以使用单独的紧固件，如在该实施例中，或者替代地，作业机械10的框架14可以用作第二紧固元件44。在该实施例中，当第一固定止动件60与第二固定止动件70之间的距离改变时，第一固定端41与第二固定端42之间的距离成比例地改变。

在该实施例中，为了限制支撑臂34的运动，在支撑臂34的第一端35处存在第一止动件37并且在第二端36处存在第二止动件38，它们位于滑动引导件32的支撑点33外部。支撑臂34的第一端35和第二端36因此在移动方向上总是处于滑动引导件32外部。在滑动引导件32的两端处，存在滑动轴承31，所述滑动轴承形成支撑点33。

在图6和图7中，弹性部件80装配于悬架元件20的第一固定止动件60中。悬架元件20的支撑臂34彼此独立地移动，这导致不同的悬架元件20的第一固定止动件60的相互距离的变化。有利地在驾驶室12的紧固件与悬架元件20之间使用弹性部件80以用于补偿由于支撑臂34的运动所引起的第一固定止动件60的距离改变。例如，弹性部件80可以由橡胶制成。这里，弹性部件80为橡胶衬套。

图8示例说明根据本发明的用于作业机械10的驾驶室12的阻尼系统的悬架元件20的另一个实施例。该实施例主要对应于图4和图5中所示例说明的实施例，但是引导元件30另外包括液压缸88。液压缸88的活塞39围绕支撑臂34装配于引导元件30内部。活塞39在引导元件30内限定第一室83和第二室84；所述室可以填充有液压流体。引导元件30还包括连接至第一室83的第一液压连接件81和连接至第二室84的第二液压连接件82。另外，该实施例尤其能够实现驾驶室高度调节和稳定性控制。

图9示例说明包含于悬架元件20中的液压稳定器的操作原理。稳定器的操作基于图8中所示例说明的实施例的两个悬架元件20的交叉连接。两个悬架元件20交叉连接，以使得第一液压管91连接第一悬架元件20的第一室83和第二悬架元件20的第二室84。相对应地，第二液压管92连接第一悬架元件20的第二室84和第二悬架元件20的第一室83。第一液压管91和第二液压管92额外地设置有蓄压器95和节流阀96。

图10和图11示例说明根据本发明的用于作业机械10的驾驶室12的阻尼系统的悬架元件20的第三实施例。在该实施例中，阻尼元件50为主动部件，并且图10和图11中未示出的蓄压器起到弹簧元件40的作用。更准确地，在该实施例中，阻尼元件50包括液压缸88，位于活塞杆89的端部处的活塞39放置于所述液压缸内。活塞杆89机械地结合至第一固定端41。活塞39在液压缸88内限定容纳液压流体的第一室83和第二室84。液压缸88还包括连接至第一室83的第一液压连接件81和连接至第二室84的第二液压连接件82，并且可以利用计算机来控制通过这些液压连接件的液压流体的流动。

蓄压器连接至第二液压连接件82。当悬架元件20的第一端21和第二端22彼此移动靠近时，亦即当驾驶室12向下移动时，阻尼元件50的活塞39向下移动，从而将压力加载至蓄压器。当蓄压器的压力被释放从而提升活塞39时，紧固至悬架元件20的第一端21的驾驶室12返回至平衡位置。存在于液压系统中的节流阀用作主动阻尼器，其容许调节节流阀并且因此容许在操作期间调节阻尼元件50的阻尼。

已经通过滑动引导件32和支撑臂34的结构实现悬架元件20的ROPS抵抗力。在该实施例中，滑动引导件32由淬火和回火钢MOC410制成，并且支撑臂34由淬火和回火钢MOC210制成。滑动引导件32的外径D2为100mm。支撑臂34的直径D1为70mm，并且滑动引导件32的内径自然地略大于支撑臂34的直径D1。滑动引导件32的支撑点33之间的距离L1为220mm。在该实施例中，悬架元件20的竖直行程范围为150mm，或者换句话说，在操作期间，第一止动件37与滑动引导件32的支撑点33之间的距离L2可以在0-150mm的范围内。考虑到行程范围，悬架元件20的长度、亦即第一固定止动件60与第二固定止动件70之间的距离L3可以在330-480mm的范围内。阻尼元件50的液压缸88的活塞39的直径D3为32mm，并且活塞杆89的直径D4为18mm。

根据图10和图11的实施例也可以用作不具有计算机控制的被动部件。在这种情况下，该实施例与图4和5中所阐述的实施例的不同之处在于，弹簧元件40包括液压或气动蓄压器，而不是螺旋弹簧。因此，用作阻尼器的节流阀也可以位于活塞39中，在这种情况下，活塞39具有用作节流阀的一个或多个小孔。当活塞39移动时，液压流体通过活塞39的节流阀从第一室83流动至第二室84，反之亦然，这倾向于减慢活塞39的移动。因此，可以说节流阀起到减震器的作用，所述减震器对弹簧元件的振荡运动进行阻尼。替代地，活塞39可以具有两个孔，所述两个孔在其中装配有单向阀，以使得液压流体通过活塞39的第一孔从第一室83流动至第二室84，并且液压流体通过活塞39的第二孔从第二室84流动至第一室83。

除了上述实施例之外，根据本发明的悬架元件20可以包括放置于引导元件30一侧处的任何弹簧元件40和阻尼元件50。