操纵车辆的控制机构

本发明涉及一种控制车辆运动的机构，特别涉及一种更有效且便于操纵的机构，用以同步操纵车辆并控制车辆纵向运动方向和变速范围。

控制机构在1985年9月17日的C.W.Riediger，et    al美国专利No，4541497中就已有彼露，该机构是为操纵驾驶履带式车辆的变速而专门设计的，并已极有效地用于工业中。在这种控制机构中，一舵杆从一可绕一固定轴转动的竖立件向外伸出，随着舵杆以任何移开其一般的中性控制位的方向而操纵车辆。为至少改变车辆变速范围及车辆纵向运动方向之一，一手柄部分支撑于舵杆上以绕其轴线转动。因此，手柄部分可方便地由驾驶员向下施力的左手撑握紧，随着车辆向前行驶，将舵杆前推可以使之左转弯。同时，只要将手柄绕其轴线拧转一有限的角度，车辆即可从前进档转换为后退档。

在此之前，人们已配合上述的可操纵舵杆及其可拧转的手柄部分采用了一种分开的机械控速杆，该装置要求驾驶员放松舵杆并握紧并列的控制杆以进行车辆的速度变换。完成变速后放松控速杆，左手移回舵杆。这种方式不仅麻烦、易于疲劳，且还会分散驾驶员的注意力。一般驾驶员的右手主要用于操纵控制杆，当驾驶员的左手穿过分置的控制杆之间时，会对右手的使用带来轻微的干扰。

此外，当采用一分开的停车制动闸手柄时，分置的控速杆在此之前已自动回归一中性位置。因此，当停车制动闸松放时车辆一定是处于空档而不是操纵档，尽管要够到停车制动闸手柄不大方便，且其控制件之间还采用一较复杂的机械连接，但它却是必不可少的。

尽管上述的美国专利No，4541497坚固耐用且工作可靠，但因其控制件分开布置，同时因各控制件以及由其操纵的选择器阀柱之间的杆件林立，使其结构相当复杂、成本较高。

因此，需要一种简单可靠的控制机构来操纵车辆，其包括一安装在车辆上可转动的操纵用舵杆、组合在一道分别控制车辆纵向运动方向和车辆变速范围的调整件。舵杆和相关的调整件的结构和布排应完全取决单手运动方便的原则。改进的控制机构最好还应包括一整体的制动调整件以配合停车制动闸并同步保证车辆运动变速的平衡。

本发明的目的是解决上述的一个或多个问题。

根据本发明第一目的，一操纵车辆的控制机构包括一绕竖立的第一轴线转动的构件，一从该构件沿第二轴线向外延伸、借转动该构件操纵控制车辆的舵杆，带与舵杆可旋转连接的第一、第二调速件的第一、第二调整装置用以控制车辆的纵向运动方向和车辆的运行变速范围。

本发明的第二个目的是提供一种操纵车辆的控制机构，它包括一外壳组件，安装外壳组件、使之可绕竖立的第一轴线摆动的支撑装置，一沿第二轴线从外壳组件向外延伸的舵杆，一与舵杆连接的控制车辆纵向运动方向的第一调整件以及一与舵杆连接以控制车辆运行变速范围的第二调整件，第一和第二调整件大致并列在舵杆上以各自绕第二轴线旋转。

本发明的又一个目的是提供一种操纵车辆的控制机构，它包括一外壳组件，一安装所述外壳使之可绕竖立的第一轴线转动的支撑装置，一沿第二轴线从外壳组件向外延伸的舵杆，一可旋转地与舵杆连接、从中央中性位移动到一前进位或一后退位以控制车辆纵向运动方向的第一调速件，一可旋转地安装在舵杆中的轴以及一与该轴连接、在若干速度位之间运动、用以控制车辆运行变速范围的第二调整件。

根据本发明的再一个目的，一种操纵车辆的控制机构包括一外壳组件，一安装外壳组件以绕一竖直的第一轴线转动的第一支撑装置;一调整件，一将所述调整件安装在外壳组件上以绕第二轴线有限旋转的第二支撑装置;包括一推拉控制件以机械地改变车辆的方向或变速范围的控制机构;将该推拉控制件与所述调整件连接的联接装置以及在外壳组件转动时导向支撑和允许所述推拉控制件在外壳组件中绕径向偏移竖立的第一轴线之第三轴线角（转）动的轴承组件。

更具体地说，一舵杆从可绕一中轴线转动的外壳组件向外伸展，随着舵杆中性位朝任一方向转动而操纵车辆。一调向件和一调速件相邻安装在舵杆上以绕第二轴线有限旋转，使驾驶员朝下的手掌可方便地握住任一调整件以便在操纵车辆的同时改变车辆的方向或变速范围。一停车制动调整杆也与可转动的外壳组件固连，当它移到“制动”态时，一平衡件动作以自动将调向件从“前进”或“后退”位推至一位于中央的“中性”位。这一优点防止车辆的运动受停车制动调整杆的限制，同时，当停车制动调整杆基本移至“非制动”态时，变速器保持在“中性”位而不是处于任何齿轮驱动态。

此外，本发明的控制机构在外壳组件中采用简单有效的推拉控制件以分别操纵四个液压控制阀。

本发明的其它目的和优点在参考了附图和以下的说明之后将变得更为清楚。

图1是本发明的控制机构后视图，其中外壳部分剔除，截面剖视零部件以更清楚地标示本发明之结构;

图2是图1所示控制机构、含有车辆驾驶座及邻近驾驶位的各种控制件的局部顶视图;

图3是图1沿线Ⅲ-Ⅲ所作的局部剖视图;

图4是图1沿线Ⅳ-Ⅳ所作的局部放大图;

图5是图1的外壳支撑结构局剖左视图;

图6是图4所示的平衡件之示意图，其中实线表示高位的“非制动”状态，虚线表示低位的“制动”状态;

图7是图1所示的电开关组件局部放大图;

图8是图7中电开关部分沿Ⅶ-Ⅶ线的剖图;

图9是带有由图1的控制机构操纵的四个液压控制阀之车辆动力链方框图;

图10是舵杆的另一实施例局部放大图，调向件和调速件如图1所示;

图11是图10实施例涂有标记的外观透视图。

参见图2，一按照本发明构成的变速、操纵、停车制动控制机构10设于履带式车辆14的驾驶位12的一侧，驾驶位包括一带左右扶手18、20的座位16，一主控制杆22和一副控制杆24。主控制杆22可以是控制手柄的形式用以调整安装于车辆上的推土机刮板之仰斜角。副控制杆24一般用于操纵车辆的松土机或绞盘。这些装置的位置和操作方法已为人熟知，故图中未示出。控制杆22、24由驾驶员右手操纵，而控制装置10则由驾驶员左手操纵。

如图9所示，车辆14还包括一发动机或动力设备11、，与有若干个前进档和后退档动力换档变速器13相连。纵向放置的变速器13驱动车辆横向放置的交叉驱动机构15，其有左右输出件17、19。输出件使左右驱动轮或链轮21，23旋转，同时左右停车制动闸25、27可操纵地与轮子相连以阻止其旋转。

如图1所示，控制机构10包括：a）一操纵选择器26，利用位于下方的输出杆臂28绕一固定竖直轴线30旋转来操纵车辆;b）第一调整器32，利用第一推拉控制成电缆组件34的垂直位移来控制车辆的纵向运动;c）第二调整器36，利用第二推拉控制或电缆组件38的竖向位移来 控制车辆的变速范围;以及d）一制动和变速平衡装置40，利用第三推拉控制或杆式组件42的竖向位移来同步限制车辆的运动，并利用平衡件44的摆动来将第一调节器32压向一中性位。

操纵选择器26包括一操纵选择器阀柱29，它可沿轴向按比例在第一液压控制阀31中朝逆时针或顺时针位置偏转。正如图9看到，第一液压控制阀31控制发动机驱动操纵泵45和一选择驱动交叉驱动装置15的可逆操纵电机47之间的液体流动。例如，当车辆前进时，车辆绕其中央竖轴逆时针旋转可导致左转。

第一调整器32包括一方向选择器阀柱33，它可在第二液压控制阀35中沿轴向方向移至在图1，9中所示的中央“中性”位两侧的“前进”位或“后退”位，同时，第二调节器36包括一速度选择器阀柱37，它在第三液压控制阀39中轴向移动以获得诸如“头档”、“二档”“三档”的若干变速范围位置之中的一预选速度位置。

制动闸和平衡装置40包括一停车制动闸选择器阀41，它可在第四液压控制阀43中于“非制动”、“制动”位之间轴向移动。

更具体地说，操纵选择器26包括一确定中央突出轴线48的管状舵杆46，其最好象图1中字母D所示的一样与水平面夹一小角度向上伸展。正如图2所示，中央轴线48朝固定竖直轴线30以一小偏移延伸，当车辆14毕直纵向行进时，轴线48最好与轴线30的一垂直横切平面有一预选夹角。

管状舵杆48沿中轴48设有一未端法兰50和一圆柱状外表面52，另一端与一支座54刚接。此外，支座用若干个螺纹固定件或螺栓58（其中给出一个）可拆卸地固定地一可摆动的外壳组件56上。如图1和图5所示，外壳组件56有一上罩壳60、一管状中间部分62、一中间配合部分64以及一沿主轴30设置并可拆卸地用狭长螺纹紧固件或螺栓68固定的管状下部66。一固定框架70有一上盖72、一下壳74和上下轴承座 结构76、78用以安装外壳组件56可绕轴线30转动。上支撑结构76包括一夹在上罩60和管状中间件62之间的滚珠轴承组件80，并由一用若干螺纹紧固件或螺栓84与上盖72可拆卸连接的管状夹件或套环82保持固定。下支撑结构78是选用件虽然本发明推荐采用。在本例中含有另一滚珠轴承组件86设于卡环装置88中，卡环装置88用螺纹紧固件或螺栓、螺母组件90可拆卸地与下壳74固定，同时用于稳定地与外壳件管状下部66对中。

管状中间件62之下部分在立轴30上确定一中央孔92，一对直径较大的阶梯孔94、96分别沿一互成对角偏置相对的一对竖立轴线98、100设置，它们均从中央轴30径向偏移相等的距离。配合部分64有一对应的中央孔102，同时一对孔104、106也分别沿轴98、100设置。

现在来看第一调整器32，应注意到它包括一管状方向调整件或第一手柄部分108直接由舵杆46转动支撑，舵杆的圆柱形外表面52由一摩擦系数较低的材料加固和/或包覆以更有效地支撑方向调整件108。一外密封环109位于方向调整件108和舵杆46之间，与末端法兰50邻贴。正如图7清楚表示，方向调整件有一阶梯状内法兰110和一内密封环112位于其上并与舵杆46的支撑座54外表面接合。一弧形电开关组件114位于方向调整件的支座54和法兰110之间，同时二个矩形盲槽116限于内法兰110中，尽管图中只示出其一。每一盲槽可将一活塞118设于其中，该活塞在图中由压缩弹簧120向左侧偏压。

再者，第一调整器32有一向内延伸的圆柱凸块122，其在图1.3中绘出。该凸块从舵杆46的中轴48以一预定半径刚接到方向调节件108的内法兰110上并与该轴48平行。一圆柱状环123与凸块122固连，尽管在需要时它可在其上旋转。凸块延伸穿过支座54上的弧形或卵形槽缝124，在其内端有一球形件126可拆卸地与之固连。第一推拉电缆组件34在其顶端有一可伸展的插窝头128容纳球形件。这种球窝联接 方式可以迅速连接和断接，应用很广。插窝头与外包管状护套132和一外保护圈134的支撑电缆130相连。该电缆的末端与方向选择器阀柱33相连。

设置第一滚球轴承组件136的优点是当外壳组件绕中轴30作有限转动时导向支撑并允许推拉电缆组件34在外壳组件56中绕其本身的偏心轴100相应转动，该滚珠轴承组件的外环定位在管状件62的阶梯状空腔96中，内环套在外保护圈134上，从而导向对中外保护圈134和护套132。至少一部分外保护圈开有螺纹，使一上方向螺母138和一下方的螺母140在其上螺旋联接、夹紧滚珠轴承的内环。

第二调整器36包括一与长圆柱形轴144的末端可拆卸地固接的圆形调整件或第二手柄部分142。一对滚针轴承或套筒轴承146（图中示出外面的一个可转动地在管状舵杆46内支持轴144的两端，轴的近端有一半径臂147可拆卸地固连一球珠。此球珠设于一与第二推拉电缆组件38上端相连的插窝头150中，一悬缆152与插窝头相连并可在一管状护套154和一外开螺纹的保护圈156中以相同于推拉电缆34方式滑动。机构还设一第二滚珠轴承158的随着外壳有限的转动而导向支撑、允许推拉电缆38在外壳56中绕其本身的偏心轴98相应旋转。但因第一和第二滚珠轴承136、158最好选用同一种，故以下不需再述。

现在把注意力转向图1、4的制动闸和变速平衡装置40，其包括一停车制动调整件或调整杆160、可在实线所示的“非制动”和虚线所示的“制动”位之间运动。该通常为“U”形的杆件在其上端有一球形手柄162、在其下端有一已安装的圆柱状安装部分164，以借助含有一对定位在上罩60中的滚针轴承或套筒轴承168、绕轴线166作有限的旋转。一管状套筒170借助填实缝172与安装部分一并旋转，套筒设有与其一端套件连接的平衡件44，在另一端，整体延伸形成一对杆臂或接耳176。这些接耳用轴销180与上弹簧座178相连。一下弹 簧座用一球窝接合184与外壳罩60的内部相连，同时一匝压缩弹簧186设在两弹簧座之间。当杆160外于“非制动位时，轴销180位于一过球窝接合184和轴166的平面之上侧，而当杆160处于“制动”位时则位于平面下侧。

杆臂190与停车制动调整杆160的安装部分164固接，中间连接其两端。制动推拉杆42的上部分192通过一枢轴节194与该杆臂相连，其下部分196穿过配合孔102并大致沿轴30悬垂，同时因上部分相对于下部分稍有倾斜，故有另一球窝接合198用来将二者连接。一个或更多个弹性或塑性导环200可以采用，需要的话，引导配合孔中或下方管状部分66中的下部分196与轴线30同心。下部分196之末端与停车制动选择器阀柱41相连，需要时它可沿中央轴线30同心设置。

参见图4、6，制动平衡装置40的平衡件44包括一通常呈“C”形的凸轮板174，该板轮廓在槽缝两侧确定一弧形槽202和一仿形进入斜面204、206，而与方向调整件108的凸块122上的圆柱环123配合，详见下述。

接着谈谈图7、8中电开关组件114的结构，它包括一弧形电路板208，用若干个螺钉210与支座54可拆卸地固接。电路板最好用绝缘的塑性材料制成，其外表面上的第一、第二、第三和第四导电部分212、214、216和218。一导线束成电缆组件219有四根电线（未示出）分别与四个导电部分连接。因第一或上桥形电刷220设于可转动的调整件108中，故可绕轴线48转动。导电的上桥形电刷220，被活塞118和压缩弹簧120压向电路板，别有两个内凸触头222、224，从而上桥形电刷220与一对导电部分212、214配合，第二或下桥形刷226与上桥形电刷220相似，也有两个内凸触头228、230与下方的一对导电部分216、218配合。

参见图10、11绘出的又一实施例之舵杆46′，其包括一调向件108′、 一调速杆142′，分别用滚针或套筒轴承146′和滚针或套筒轴承232可支撑地安装其上。该调整件有一通常为狭长的锥形表面234和236适当滚花或设置长槽条238以便握紧。舵杆的法兰50′有一扁圆柱形表面240标以参考标记242，调向件表面上有方向标识R、N、F以相应该“固定的”参考标记242进行位置选择，另外调整件外表面236上有变速范围标识1、2、3以对应参考标记进行位置选择。

驾驶员左手掌可朝下并轻松地搁在图1所示的调向件108上，将之以沿轴线48向内看时的顺时针方向从图3中凸块122的“中性”位置旋至“前进”状态，或以逆时针方向从“中性”位转至“后退”状态。用字母“C”表示的转角正反向均约为35℃。当凸块处于“前进”状态，图1所示的球窝接合126、128升高，从而提高与方向选择器阀柱33相连的长电缆130并将之拉出第二液压控制阀35。当凸块降低处于“后退”状态时，电缆130被推而使方向选择器阀柱缩回。应该注意的是，电缆的下端穿过一弯曲路径可伸至可处于几乎任何角度的方向选择器阀柱。

调整件142通常位于“头档齿轮”并可以沿图1轴线48向内容的顺时针方向旋转至“第二档”位、“第三档”位。随着调速件的旋转，图4绘出的半径臂147移入一逆时针位置，从而升高电缆152并将速度选择器阀柱37拉出第三液压控制阀39。电缆152的下端弯曲并与电缆130平行（虽然图1未精确示出这一点），因为控制阀35、39最好如图9所示是并列的。

在履带式车辆14笔直纵向运动期间，管状舵杆46及外壳组件56位于图2中字母“N”表示的“中性”位，“中性”位处于过轴30的横向垂直平面前约15°的B角位置，车辆前行时若需要操纵使之左转，则将舵杆前推或绕主轴30逆时针转动。其优点是，车辆以舵杆绕轴30动的相同方向旋转或改变其操纵方向，这就引起外壳56在滚珠轴承80 和图1底部示出的输出杆臂28进行相应的角（转）动。输出杆臂28的逆时针运动通过虚线所示的常规中间连接装置49将操纵选择器阀柱29拉出第一液压控制阀31，这时使操纵发动机按所需方向和速率运转，使图9所示的交叉驱动机构15的右输出件19、左输出件17以相同的程度加速和减速，从而车辆以逆时针方向绕其自身中主轴转动而左转。当然，车辆前行时舵杆的顺时针转动将相应使操纵选择器阀柱29内推，引起车辆顺时针转动而右转。当车辆后退时，舵杆的前移仍然使之绕其中央主轴逆时针旋转。车辆的逆时针和顺时针转动位置分别用字母“CCW”和“CW”标在离开中性位置约25°的A角处。如图1所示，操纵臂轴线48为方便起见以约15°的D角上翘，因为此时前臂和手腕比采用水平操纵臂轴的情况更为放松自然。

控制机构10的特点之一是两个推拉电缆组件34、38都用滚珠轴承136、158可引导地对中中离中轴线30的一固定半径处，因此，当外壳组件56在操纵期间以任一离开“中性”位的方向旋转时，电缆组件136、158则可分别绕其本身的轴线100和98旋转，允许它们相对外壳自由旋转、自动减轻拧紧程度，因为电缆组件34、38的末端分别与中框架支撑的方向、速度选择器阀柱33、37相连。如果这些电缆组件不能自由旋转，它们将会拧紧而增加操纵选择器26绕其中轴线30转动的弹性扭矩。

现参见图1、4的制动闸和平衡器装置，驾驶员可用左手前推停车制动调整杆，使其从实线表示的“非制动”位转为虚线的“制动”位，此过程中，安装部分164、套筒170和杆臂190绕轴线166逆时针旋转（见图4），此时轴销180以弧形轨迹绕轴线166从平面188的上侧移至该平面的下侧，压缩弹簧186逐渐压缩直至轴销越过该平面，此后压缩弹簧伸展并以一所希望的越心运动将杆压向“制动”位，随后枢轴节点194和第三推拉杆件42被下压，同时停车制动选择器阀柱 41被推入第四液压控制阀43的同步配合车辆的左右停车制动闸25、27，如图9所示。

当停车制动调整杆160移向前面的“制动”位时，凸轮板174也如图4、6的逆时针方向移动，此时驾驶员已固定调向件108的“前进”位置，其中圆柱凸块122和圆环123置入一狭长位置中，凸轮板174将接触圆环123并将之下压。具体如图6所示，内部进入斜面204将触到虚线所示的提升环123′，将之压向实线位置，以相同的方式，如果驾驶员在此之前已将调向件108定在“后退”位，环123将处于一虚线所示的下方位置123″。平衡件44和凸轮板174随后的逆时针运动将外部退出斜面206以紧靠环并将之上压至其实线所示的中性位置。弧形槽使凸轮极避免与管形舵杆46接触直至为第三推拉杆组件42提供所需的运行量。

如图7、8所示的电开关组件114，通过要求调向件108定位在“中性”位才能通电可防止变速器15处于齿轮接入状态时车辆的无意起动，此位置时凸块122如图1、3所示处在槽缝124的中心，在这种角度位置中，下方的桥形电刷226给第三、第四导电部分216、218搭桥接通，从而电能可经线束219导入外部的控制（未示出）以启动发动机，如果调向件108处于“前进”态，桥形电刷226如图8所示位于六点钟之位置，而若调向件位于“后退”态时，桥形电刷226则位于四点钟之位置。桥形电刷226在这两个位置时都移离第四导电部分218，这就有效地防止电能流过下方的桥形电刷从而防止变速器处于“前进”、“后退”的任一位置时无意起动车辆。

假设发动机已起动运转，调向件108可从“中性”转至“后退”。如图8所示，上方桥形电刷220同时从所示的位置绕轴48移动，其中没有电流通过。在移过有限的角度后，触头222与第一导电部分212电接触，因此，电能经上方和桥形电刷接通并通过线速219驱动 一告警喇叭（未示出），这一讯号提醒车辆周围的人车辆正在或正准备后退。

综上所述，可以发现驾驶员的左手通过利用较简单经济的推拉控制件34、38、42和一旋转外壳组件56来操纵控制机构10就可有效地控制四个不同的选择器阀柱29、33、37、41。驾驶员右手可方便地搁在调向件108或108′上，手腕有限地顺时针（沿轴48向内看）旋转以获得“后退”、“中性”、“前进”三状态之一，或搁在并列的调速件142或142′上，手腕拧转以获得“头挡”、“二档”或“三档”三种状态之一。任何情况下驾驶员左臂可同时伸展或收拢以旋转舵杆46和外表56绕中轴30转动，按所示操纵车辆。况且驾驶员工作时可方便地将左手从二调整件之一再移动至停车制动调整杆160以将之推至“制动”位。这一运动将使第一调整器32的调向件108在无意中留在“前进”或“后退”态时可自动移入“中性”态。这将使停车制动闸的使用量减至极小从而增长其使用寿命，同时停车制动调节杆将直接回归“非制动”态，防止车辆以驱动态进行无意的运动。关于这一点，应注意到车辆14一般有左右制动闸（未示出）以已知的方式与交叉驱动机构15的左右输出件17、19相关工作。当停车制动闸25、27处于“制动”态时，发动机11常停转，动力设备只能在调向件108处于“中性”位时利用电开关组件114重新启动，这也是较有利的。

其它的目的、优点将在研究说明书、附图及所附权项之过程中了解得更为清楚。