CN113614318A - 电动液压动力机器的固定 - Google Patents

Abstract

动力机器(100、200、400、500、600)具有电源(420)和控制器(410)，该控制器被配置成当操作员不在或未正确定位在动力机器的操作员站(150、250)或隔室内时提供改进的动力机器功能的固定。

Description

电动液压动力机器的固定

技术领域

本公开涉及动力机器。更具体地，本公开涉及具有在操作员执行初始化例程之后启用动力机器的一个或更多个功能的***的动力机器。

背景技术

出于本公开的目的，动力机器包括为完成特定任务或多种任务的目的而生成动力的任何类型的机器。一种动力机器是作业车辆。作业车辆通常是自推进式车辆，所述推进式车辆具有诸如升降臂的作业装置(尽管一些作业车辆可以具有其它作业装置)，其中该作业装置可以***纵以执行作业功能。作业车辆包括挖掘机、装载机、多功能车、拖拉机和挖沟机，仅举这几个例子。

动力机器有时包括控制***，该控制***需要操作员在机器的一些功能被启动之前执行初始化例程。例如，一些带有为行进功能和作业功能提供动力的液压***的动力机器包括传感器，所述传感器检测驾驶室的座椅上是否存在操作员，检测安全杆或其它约束装置是否处于降下或保护位置、和/或检测安全带或约束装置接合状态。此外，一些动力机器还可以包括或替代地包括操作员可以作为初始化例程的一部分进行操纵的一个或更多个操作员输入装置(例如开关)。当发动机驱动一个或更多个液压泵时，阀可能会防止来自泵的液压流体被提供给行驶马达或其它致动器，直到操作员执行了初始化例程为止，其中该初始化例程可以包括启动以上所论述的一些或所有传感器和操作员输入装置。

以上讨论仅提供一般背景信息，并不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

发明内容

所公开的实施例提供当操作员还未执行动力机器上的***所需的初始化例程时动力机器功能的改进的固定。所公开的实施例包括具有电源的动力机器。在示例性实施例中，电源可以用于使用电动液压***为液压致动器提供动力。在所公开的动力机器中，可以在实现动力机器功能启用的同时，还降低功耗，减少或消除防止启用这些机器功能所需的液压部件，直到操作员执行了***所需的初始化例程为止。

所公开的实施例的一个总体方面包括一种动力机器(100、200、400、500、600)，该动力机器包括：框架(110、210)，该框架包括操作员站(150、250)，该操作员站被配置成为作业机器的操作员提供操作位置；至少一个致动器(440)，该至少一个致动器被配置成执行机器作业功能；操作员输入件(256、406)，该操作员输入件被配置成由操作员操纵，并且以响应的方式提供操作员命令信号(408)以命令使用至少一个致动器来执行作业功能；至少一个操作员接合序列输入件(402)，该至少一个操作员接合序列输入件被配置成提供启用信号(404)，该启用信号指示操作员是否被接合或定位成使得机器作业功能可以被启动或启用；电源(420)，该电源由框架支撑，并且被配置成提供动力源输出；动力转换***(430)，该动力转换***联接到电源，并被配置成接收动力源输出并利用该动力源输出将动力信号(432)提供给至少一个致动器(440)，以使所述至少一个致动器执行机器作业功能；以及控制器(410)，该控制器被配置成接收操作员命令信号和接合序列输出，并且以响应的方式向电源提供控制信号(412、512、514)以控制动力源输出，其中，该控制器进一步被配置成使得在接合序列输出指示适当的操作员启用动作的情况下，该控制器响应于用于命令使用至少一个致动器的操作员命令信号而生成控制信号，以控制电源向动力转换***提供动力，从而向所述至少一个致动器提供动力信号并执行所述至少一个致动器的受命令控制的使用，其中，该控制器进一步被配置成使得在接合序列输出不指示适当的操作员启用动作的情况下，该控制器以与由操作员命令输出所指示的受命令控制的使用无关的方式生成控制信号以控制电源，从而不向动力转换***提供动力。

实施方式可以包括以下特征中的一个或更多个。在动力机器中，电源的动力源输出包括电动马达(528)的旋转轴，并且其中，动力转换***联接到旋转轴，并被配置成提供呈加压液压流体形式的动力信号(432)。在动力机器中，动力转换***包括：液压泵(630)，该液压泵联接到电动马达的旋转轴，并被配置成提供加压液压流体；和液压阀(634)，该液压阀联接到液压泵，并被配置成响应于操作员命令输出而控制将动力信号施加到至少一个液压致动器。

在动力机器中，电源还包括联接到电动马达的电池部件(524)，并且其中，控制信号包括用于控制电池部件的电池控制信号(512)和用于控制电动马达的控制信号(514)。

在动力机器中，至少一个操作员接合序列输入件包括操作员座椅或位置传感器、安全杆位置传感器和安全带接合传感器中的至少一个。在动力机器中，至少一个操作员接合序列输入件包括传感器或输入装置，所述传感器或输入装置定位在操作员站中并被配置成提供接合序列输出作为操作员存在于操作员站中的指示。在动力机器中，操作员输入件被定位于操作员站中。

在动力机器中，至少一个致动器包括行进马达、升降缸和倾斜缸中的至少一个。

另一实施例的一个总体方面包括一种动力机器(100、200、400、500、600)，所述动力机器包括：至少一个液压致动器(440)，该至少一个液压致动器被配置成执行机器作业功能；操作员输入件(256、406)，该操作员输入件被配置成由操作员操纵，并且以响应的方式提供操作员命令信号(408)以命令使用至少一个致动器来执行作业功能；操作员接合序列输入件(402)，该操作员接合序列输入件被配置成提供启用信号(404)，该启用信号指示操作员是否被接合或定位成使得机器作业功能可以被启动或启用；电源(420)，该电源包括电动马达，并被配置成提供呈旋转轴形式的动力源输出；动力转换***(430)，该动力转换***联接到旋转轴，并被配置成将呈加压液压流体形式的动力信号(432)提供给至少一个液压致动器(440)，以使至少一个致动器执行机器作业功能；和控制器(410)，该控制器被配置成接收操作员命令信号和接合序列输出，并且以响应的方式向电源提供控制信号(412、512、514)以控制动力源输出，其中，该控制器进一步被配置成使得在接合序列输出指示适当的操作员启用动作的情况下，控制器响应于用于命令使用至少一个致动器的操作员命令信号而生成控制信号，以控制电源向动力转换***提供动力，从而向至少一个致动器提供动力信号并执行至少一个致动器的受命令控制的使用，其中，该控制器进一步被配置成使得在接合序列输出不指示适当的操作员启用动作的情况下，控制器以与由操作员命令输出指示的受命令控制的使用无关的方式生成控制信号，以控制电源不向动力转换***提供动力。

实施方式可以包括以下特征中的一个或更多个。在动力机器中，动力转换***包括液压泵(630)，该液压泵联接到电动马达的旋转轴，并被配置成提供加压液压流体。在动力机器中，动力转换***还包括液压阀(634)，该液压阀联接到液压泵，并且被配置成响应于操作员命令输出来控制将动力信号施加到至少一个液压致动器。

在动力机器中，电源还包括电池部件(524)，所述电池部件联接到电动马达，并被配置成向电动马达提供电力，并且其中，控制信号包括用于控制电池部件的电池控制信号(512)和用于控制电动马达的控制信号(514)。

动力机器还包括框架(110、210)，该框架包括操作员站(150、250)，该操作员站被配置成为作业机器的操作员提供操作位置，其中，操作员输入件定位在操作员站中。在动力机器中，至少一个操作员接合序列输入件被配置成提供接合序列输出作为操作员存在于操作员站中的指示。在动力机器中，至少一个操作员接合序列输入件包括操作员座椅或位置传感器、安全杆位置传感器和安全带接合传感器中的至少一个。在动力机器中，至少一个操作员接合序列输入件包括按钮。

在动力机器中，至少一个液压致动器包括行进马达、升降缸和倾斜缸中的至少一个。

另一个实施例的一个总体方面包括一种动力机器(100、200、400、500、600)，所述动力机器包括：框架(110、210)，该框架包括操作员站(150、250)，该操作员站被配置成为作业机器的操作员提供操作位置；至少一个致动器(440)，该至少一个致动器被配置成执行机器作业功能；操作员输入件(256、406)，该操作员输入件被配置成由操作员操纵，并且以响应的方式提供操作员命令信号(408)，以命令使用至少一个致动器来执行作业功能；电源(420)，该电源由框架支撑，并且以能够操作的方式联接到致动器，并且被配置成选择性地向致动器提供动力源输出；控制器(410)，该控制器被配置成接收操作员命令信号和至少一个启用信号(404)，并确定操作员是否已经执行了适当的启用动作，并且以响应的方式向电源提供控制信号(412、512、514)以控制动力源输出，其中，控制器还被配置成使得在启用信号指示适当的操作员启用动作的情况下，控制器响应于用于命令使用至少一个致动器的操作员命令信号而生成控制信号，以控制电源向至少一个致动器提供动力信号，并执行至少一个致动器的受命令控制的使用，其中，控制器还被配置成使得在启用信号不指示适当的操作员启用动作的情况下，控制器以与由操作员命令输出指示的命令无关的方式生成控制信号，以控制电源不向至少一个致动器提供动力信号。

实施方式可以包括以下特征中的一个或更多个。在动力机器中，电源的动力源输出包括电动马达(528)的旋转轴，并且还包括动力转换***，该动力转换***联接到旋转轴，并被配置成向至少一个致动器提供呈加压液压流体形式的动力信号(432)。

在动力机器中，动力转换***包括：液压泵(630)，该液压泵联接到电动马达的旋转轴，并被配置成提供加压液压流体；和液压阀(634)，该液压阀联接到液压泵，并被配置成响应于操作员命令输出而控制将动力信号施加到所述至少一个致动器。

在动力机器中，控制器还被配置成使得在操作员命令信号指示操作员没有进行操纵的情况下，控制器以与启用信号无关的方式生成控制信号，以控制电源不提供动力。

在动力机器中，电源还包括电池部件(524)，该电池部件联接到电动马达，并且包括用于控制电动马达的控制信号(514)。

在动力机器中，至少一个操作员接合序列输入包括操作员座椅或位置传感器、安全杆位置传感器、和安全带接合传感器中的至少一个。在动力机器中，至少一个操作员接合序列输入件包括传感器或输入装置，所述传感器或输入装置被定位在操作员站中并被配置成提供接合序列输出作为操作员存在于所述操作员站中的指示。该动力机器还包括操作员界面，该操作员界面被配置成向操作员警告启用信号的状态。

根据另一实施例的一个总体方面包括一种动力机器(100、200、400、500、600)，该动力机器包括：至少一个液压致动器(440)，该至少一个液压致动器被配置成执行机器作业功能；操作员输入件(256、406)，该操作员输入件被配置成由操作员操纵，并且以响应的方式提供操作员命令信号(408)，以命令使用至少一个致动器来执行作业功能；操作员接合序列输入(402)，该操作员接合序列输入被配置成提供启用信号(404)，该启用信号指示操作员是否被接合或定位成使得机器作业功能可以被启动或启用；电源(420)，该电源包括电动马达，并被配置成提供呈旋转轴形式的动力源输出；动力转换***(430)，该动力转换***联接到旋转轴，并被配置成选择性地将呈加压液压流体形式的动力信号(432)提供给至少一个液压致动器(440)，以使至少一个致动器执行机器作业功能；和控制器(410)，该控制器被配置成接收操作员命令信号和接合序列信号，并且以响应的方式向电源提供控制信号(412、512、514)以控制动力源输出，其中，控制器进一步被配置成使得在接合序列信号指示适当的操作员启用动作的情况下，控制器响应于用于命令使用至少一个致动器的操作员命令信号而生成控制信号，以控制电源向动力转换***提供动力，从而向至少一个致动器提供动力信号并执行至少一个致动器的受命令控制的使用，并且其中，该控制器进一步被配置成使得在接合序列信号不指示适当的操作员启用动作的情况下，该控制器以与由操作员信号指示的命令无关的方式生成控制信号，以控制电源不给动力转换***提供动力。

实施方式可以包括以下特征中的一个或更多个。在动力机器中，动力转换***包括液压泵(630)，该液压泵联接到电动马达的旋转轴，并被配置成提供加压液压流体。在动力机器中，动力转换***还包括液压阀(634)，该液压阀联接到液压泵，并且被配置成响应于操作员信号控制将动力信号施加到所述至少一个液压致动器。

在动力机器中，电源还包括电池部件(524)，所述电池部件联接到电动马达，并被配置成向电动马达提供电力，并且其中，控制信号包括用于控制电动马达的控制信号(514)。

动力机器还包括框架(110、210)，该框架包括操作员站(150、250)，该操作员站被配置成为作业机器的操作员提供操作位置，其中，操作员输入被定位在操作员站中。在动力机器中，至少一个操作员接合序列输入件被配置成提供接合序列输出作为操作员存在于操作员站中的指示。在动力机器中，至少一个操作员接合序列输入件包括操作员座椅或位置传感器、安全杆位置传感器、和安全带接合传感器中的至少一个。

提供本发明内容和摘要以在下面的具体实施方式中进一步描述呈简化形式的一些概念。本发明内容不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

附图说明

图1是示出可以在上面实施本公开的实施例的代表性动力机器的功能***的框图。

图2是可以在上面实施所公开的实施例的呈挖掘机形式的代表性动力机器的左前视立体图。

图3是图2的挖掘机的右后视立体图。

图4是示出了根据一个说明性实施例的利用电源的代表性动力机器的某些功能***的框图，其中一旦操作员已经执行了初始化例程，所述电源就能够为行驶功能或其它功能提供动力。

图5是示出图4中所示的动力机器的一个更具体的实施例的框图。

图6是示出图4中所示的动力机器的另一个更具体的实施例的框图。

具体实施方式

参考示例性实施例来描述和图示在本讨论中公开的概念。然而，这些概念在其应用方面不限于说明性实施例中的构造和部件布置的细节，并且能够以各种其它方式被实践或执行。本文件中的术语用于描述目的，不应视为限制性的。如本文所用的诸如“包括”、“包含”和“具有”及其变体等词语意在涵盖其后列出的项目、其等同物以及附加项目。

所公开的实施例提供了动力机器功能(例如行进、摆动、铲刀、升降和倾斜功能)的改进的固定，直到操作员已经执行了动力机器上的***所需的初始化例程为止。所公开的实施例特别涉及电动、混合电动和电动液压动力机器。使用所公开的概念，例如在电动液压动力机器中，可以实现选择性的机械功能启用，同时还降低功耗、减少或消除提供这些机器功能的启用所需的液压部件。

这些概念可以在各种动力机器上被实践，如下文将描述的。可以在上面实施本实施例的代表性动力机器在图1中以框图形式示出，并且这种动力机器的一个示例在公开任何实施例之前在图2至图3中被示出并在下文中被描述。为简洁起见，仅讨论一个动力机器。然而，如上所述，以下实施例可以在多个动力机器中的任何一个上被实施，包括与图2至图3中所示的代表性动力机器不同类型的动力机器。出于本讨论的目的，动力机器包括框架、至少一个作业元件、和能够向作业元件提供动力以完成作业任务的动力源。一种类型的动力机器是自推进式作业车辆。自推进式作业车辆是一类包括框架、作业元件、和能够为作业元件提供动力的动力源的动力机器。作业元件中的至少一个是用于在动力下使动力机器移动的原动***。所公开的实施例可以用于利用电源或混合电源以例如通过电动液压***为机器功能提供动力的动力机器(例如挖掘机和装载机)。

现在参照图1，框图示出了动力机器100的基本***，其中在所述动力机器上可以有利地结合以下讨论的实施例，并且该动力机器可以是多种不同类型的动力机器中的任何一种。图1的框图标识了动力机器100上的各种***以及各种部件和***之间的关系。如上所述，在最基本的层面上，出于本讨论的目的，动力机器包括框架、动力源和作业元件。动力机器100具有框架110、动力源120和作业元件130。由于图1所示的动力机器100是自推进式作业车辆，因此该动力机器100还具有牵引元件140和操作员站150，其中所述牵引元件140本身是被设置成使动力机器在支撑表面上移动的作业元件，所述操作员站150提供操作位置以控制动力机器的作业元件。控制***160被设置成与其它***交互，以至少部分地响应于由操作员提供的控制信号来执行各种作业任务。

某些作业车辆具有能够执行专门任务的作业元件。例如，一些作业车辆具有升降臂，诸如铲斗之类的机具例如通过销钉装置附接到该升降臂。作业元件，即升降臂，可以***纵以定位机具以用于执行任务。在一些情况下，机具可以相对于作业元件定位，例如通过使铲斗相对于升降臂旋转而被定位，以进一步定位机具。在这种作业车辆的正常操作下，铲斗旨在被附接和使用。通过拆卸机具/作业元件组合并重新组装另一个机具代替原始铲斗，这种作业车辆可以能够接纳其它机具。然而，其它作业车辆旨在与多种机具一起使用，并具有例如图1中所示的机具接口170的机具接口。在最基本的情况下，机具接口170是框架110或作业元件130与机具之间的连接机构，该连接机构可以像用于将机具直接附接到框架110或作业元件130的连接点一样简单，或者更加复杂，如以下所讨论的。

在一些动力机器上，机具接口170可以包括机具承载件，该机具承载件是以可移动的方式附接到作业元件的物理结构。机具承载件具有接合特征和锁定特征，以接受多个机具中的任一个并将所述多个机具中任一个固定到作业元件。这种机具承载件的一个特征是，一旦将机具附接到该机具承载件，该机具承载件就被固定机具(即，不能相对于机具移动)，并且当机具承载件相对于作业元件移动时，机具与机具承载件一起移动。术语“机具承载件”不仅仅是枢轴连接点，而是专门用于接受各种不同机具并被固定到各种不同机具的专用装置。机具承载件本身可安装到诸如升降臂的作业元件130或安装到框架110。机具接口170还可以包括一个或更多个动力源，该动力源用于向机具上的一个或更多个作业元件提供动力。一些动力机器可以具有带有机具接口的多个作业元件，其中作业元件中的每一个都可以但不必具有用于接纳机具的机具承载件。一些其它动力机器可以具有带有多个机具接口的作业元件，使得单个作业元件可以同时接受多个机具。这些机具接口中的每一个都可以但不必具有机具承载件。

框架110包括物理结构，该物理结构可以支撑附接到该物理结构或定位在该物理结构上的各种其它部件。框架110可以包括任意数量的单个部件。一些动力机器具有刚性框架。即，框架的任何部分都不能相对于框架的另一部分移动。其它动力机器具有能够相对于框架的另一部分移动的至少一部分。例如，挖掘机可以具有相对于下框架部分旋转的上框架部分。其它作业车辆具有铰接式框架，使得框架的一部分相对于另一部分枢转以实现转向功能。

框架110支撑动力源120，动力源120能够向一个或更多个作业元件130(包括一个或更多个牵引元件140)提供动力，以及在一些情况下，能够提供动力以供经由机具接口170所附接的机具使用。来自动力源120的动力可以被直接提供给作业元件130、牵引元件140和机具接口170中的任一个。或者，来自动力源120的动力可以被提供给控制***160，该控制***又选择性地为元件提供动力，所述元件能够使用所述动力以执行作业功能。用于动力机器的动力源通常包括诸如内燃机的发动机和诸如机械传动装置或液压***的动力转换***，该动力转换***能够将来自发动机的输出转换成可被作业元件使用的动力的形式。其它类型的动力源可以并入到动力机器中，包括电源或动力源的组合，通常被称为混合动力源。特别地，示例性实施例利用包括电源(例如一个或更多个电池)的动力源120。

图1示出了被指定为作业元件130的单个作业元件，但是各种动力机器可以具有任意数量的作业元件。作业元件通常被附接到动力机器的框架，并且在执行作业任务时可相对于框架移动。此外，牵引元件140是作业元件的特殊情况，这是因为牵引元件140的作业功能通常是使动力机器100在支撑表面上移动。牵引元件140被示出为与作业元件130分开，这是因为许多动力机器除了牵引元件之外还具有额外的作业元件，尽管情况并非总是如此。动力机器可以具有任意数量的牵引元件，所述牵引元件中的一些或全部可以从动力源120接收动力以推进动力机器100。牵引元件可以是例如附接到轮轴的轮、履带组件等。牵引元件可以刚性地安装到框架，以使得牵引元件的运动被受限于绕轮轴旋转，或使得牵引元件以可转向的方式安装到框架以通过相对于框架枢转牵引元件来实现转向。

动力机器100包括操作员站150，该操作员站提供操作员可以控制动力机器的操作的位置。在一些动力机器中，操作员站150由封闭或部分封闭的驾驶室限定。可以在上面实施所公开的实施例的一些动力机器可能没有上述类型的驾驶室或操作员隔室。例如，步行式装载机可能没有驾驶室或操作员隔室，而是具有用作操作员站的操作位置，从该位置，动力机器被正确地操作。更广泛地，除作业车辆之外的动力机器可以具有不一定与以上参照的操作位置和操作员隔室相似的操作员站。此外，一些动力机器(例如动力机器100)和其它动力机器无论是否具有操作员隔室或操作员位置，都能够被远程操作(即，从位于远处的操作员站)，从而代替邻近动力机器或位于动力机器上的操作员站或作为邻近动力机器或位于动力机器上的操作员站的补充。这可以包括其中动力机器的操作员控制的功能中的至少一些可以从与联接到动力机器的机具相关联的操作位置***作的应用。替代地，对于一些动力机器，可以设置远程控制装置(即，远离动力机器和联接至该动力机器的任何机具两者)，其中所述远程控制装置能够控制动力机器上的操作员控制的功能中的至少一些。

图2至图3示出了挖掘机200，挖掘机200是图1所示类型的动力机器的一个特定示例，其中所公开的实施例可以在所述挖掘机200上被采用。除非另外特别指出，下面公开的实施例可以在各种动力机器上被实施，且挖掘机200只是这些动力机器中的一种。为了说明的目的，在下面描述挖掘机200。并非可以在上面实施说明性实施例的每个挖掘机或动力机器都必须具有挖掘机200所具有的所有特征或受限于挖掘机200所具有的所有特征。挖掘机200具有支撑并包围动力***220(在图2至3中表示为框，因为实际的动力***被包围在框架210内)的框架210。动力***220可以包括帮助向液压***提供动力输出的发动机，但通常包括用于向液压***提供输出的电源或混合电源。液压***用作动力转换***，该动力转换***包括一个或更多个液压泵，该一个或更多个液压泵用于响应于由操作员输入装置提供的信号选择性地向致动器提供加压液压流体，该致动器以可操作的方式联接到作业元件。液压***还包括控制阀***，该控制阀***响应于由操作员输入装置提供的信号而选择性地向致动器提供加压液压流体。挖掘机200包括呈第一升降臂结构230和第二升降臂结构330(并非所有挖掘机都具有第二升降臂结构)形式的多个作业元件。此外，作为作业车辆的挖掘机200包括设置在框架210的相反侧的呈左履带组件240A和右履带组件240B形式的一对牵引元件。

操作员隔室250部分地由安装在框架210上的驾驶室252限定。挖掘机200上所示的驾驶室252是封闭结构，但其它操作员隔室不需要被封闭。例如，一些挖掘机具有提供顶部但不封闭的顶篷。如框260所示，设置控制***以用于控制各种作业元件。控制***260包括操作员输入装置，该操作员输入装置与动力***220相互作用，以选择性地向致动器提供动力信号，从而控制挖掘机200上的作业功能。

框架210包括经由旋转接头以可枢转的方式安装在下框架部分或底盘212上的上框架部分或壳体211。旋转接头包括轴承、齿圈和带有小齿轮(未图示)的回转马达，该小齿轮与齿圈啮合以使机器旋转。回转马达从控制***260接收动力信号，以使壳体211相对于底盘212旋转。响应于操作员对输入装置的操纵，壳体211能够在动力下相对于底盘212绕旋转轴线214不受限制地旋转。液压导管经由液压转环被馈送通过旋转接头以将加压液压流体提供给牵引元件和一个或更多个作业元件(例如，以可操作的方式联接到底盘212的升降臂330)。

第一升降臂结构230经由摆动支架215安装到壳体211。(一些挖掘机没有这里描述的这类摆动支架。)第一升降臂结构230是挖掘机上通常采用的那种类型的动臂-斗杆式升降臂，尽管这种升降臂结构的某些特征对于图2-3所示的升降臂可能是独特的。摆动支架215包括框架部分215A和在安装框架枢轴231A处以旋转的方式安装到框架部分215A的升降臂部分215B。摆动致动器233A联接到壳体211和支架的升降臂部分215B。摆动致动器233A的致动使升降臂结构230绕纵向延伸穿过安装框架枢轴231A的轴线枢转或摆动。

第一升降臂结构230包括通常被称为动臂232的第一部分和被称为斗杆或铲斗234的第二部分。动臂232在第一端232A上在动臂枢轴支架231B处以可枢转的方式附接到支架215。动臂致动器233B附接到支架215和动臂232。动臂致动器233B的致动使动臂232围绕动臂枢轴支架231B枢转，这有效地使动臂的第二端232B相对于壳体211升起和降下。斗杆234的第一端234A在斗杆支架枢轴231C处以可枢转的方式附接到动臂232的第二端232B。斗杆致动器233C附接到动臂232和斗杆234。斗杆致动器233C的致动使斗杆围绕斗杆支架枢轴231C枢转。摆动致动器233A、动臂致动器233B和斗杆致动器233C中的每一个都可以响应于来自操作员输入装置的控制信号而被独立控制。

示例性机具接口270设置在斗杆234的第二端234B处。机具接口27包括机具承载件272，该机具承载件能够接受各种不同的机具并将所述机具固定到升降臂230。这样的机具具有被配置成与机具承载件272接合的机器接口。机具承载件272以可枢转的方式安装到斗杆234的第二端234B。机具承载件致动器233D以可操作的方式联接到斗杆234和联动组件276。联动组件包括第一连杆276A和第二连杆276B。第一连杆276A以可枢转的方式安装到斗杆234和机具承载件致动器233D。第二连杆276B以可枢转的方式安装到机具承载件272和第一连杆276A。设置联动组件276以当机具承载件致动器233D被致动时允许机具承载件272围绕斗杆234枢转。

机具接口270还包括可以用于连接到升降臂结构230上的机具的机具动力源(图2至图3中未示出)。机具动力源包括加压液压流体端口，机具可以联接至该加压液压流体端口。加压液压流体端口选择性地提供加压液压流体，以用于为机具上的一个或更多个功能或致动器提供动力。机具动力源还可以包括用于为机具上的电致动器和/或电子控制器提供动力的电源。电源还可以包括与挖掘机200上的数据总线通信以允许机具上的控制器和挖掘机200上的电子装置之间的通信的电导管。应当注意，挖掘机200上的特定机具动力源不包括电源。

下框架212支撑并附接有一对牵引元件240，所述一对牵引元件在图2至图3中被标识为左履带驱动组件240A和右履带驱动组件240B。牵引元件240中的每一个都具有联接到下框架212的履带框架242。履带框架242支撑环形履带244并被环形履带244围绕，环形履带244在动力下旋转以在支撑表面上推进挖掘机200。各种元件联接到履带242或以其它方式由履带242支撑，以用于接合和支撑履带244，并使履带244围绕履带框架旋转。例如，链轮246由履带框架242支撑并接合环形履带244，以使环形履带围绕履带框架旋转。惰轮245通过张紧器(未示出)保持抵靠在履带244上，以在履带上保持适当的张紧。履带框架242还支撑多个滚轮248，这些滚轮接合履带，并且通过履带接合支撑表面以支撑和分配挖掘机200的重量。设置上履带导向件249以在履带244上提供张紧，并防止履带在履带框架242上进行摩擦。

第二或下升降臂330以可枢转的方式附接到下框架212。下升降臂致动器332在第一端332A处以可枢转的方式联接到下框架212，并在第二端332B处以可枢转的方式联接到下升降臂330。下升降臂330被配置成承载下机具334。下机具334可以刚性地固定到下升降臂330，使得所述下机具与升降臂成一体。或者，下机具可以经由机具接口以可枢转的方式附接到下升降臂，在一些实施例中，所述机具接口可以包括上述类型的机具承载件。带有机具接口的下升降臂可以接受各种不同类型的机具并将各种不同类型的机具固定到该机具接口。响应于操作员输入，下升降臂致动器332的致动使下升降臂330相对于下框架212枢转，从而升起和降下下机具334。

上框架部分211支撑驾驶室252，该驾驶室至少部分地限定操作员隔室或操作员站250。座椅254设置在驾驶室252内，操作员在操作挖掘机时可以就坐在该座椅中。当就坐在座椅254中时，操作员将可以访问多个操作员输入装置256，其中操作员可以操纵所述操作员输入装置以控制各种作业功能，例如操纵升降臂230、操纵下升降臂330、操纵牵引***240、使壳体211、牵引元件240枢转等。

挖掘机200提供多种不同的操作员输入装置256以控制多种功能。例如，在一些实施例中，设置液压操纵杆以控制升降臂230和挖掘机的壳体211的旋转。这种液压操纵杆通常与阀液压连通，以响应于操纵杆在某些条件下的启动来控制加压流体到液压致动器的流动。在其它实施例中，电动操纵杆可以用于提供指示操作员控制各种致动器的请求的信号。设置附接有杆件的脚踏板，以用于控制行进和升降臂摆动。电气开关位于操纵杆上，以用于控制向附接到机具承载件272的机具的动力提供。可以在挖掘机200和其它挖掘机以及动力机器中使用的其它类型的操作员输入件包括但不限于开关、按钮、旋钮、杆件、可变滑块等。以上提供的具体控制示例本质上是示例性的，并不旨在描述所有挖掘机的输入装置及其控制的内容。

显示装置设置在驾驶室中以给出可与动力机器的操作相关的信息的指示，该信息的指示呈能够由操作员感知的形式，例如听觉和/或视觉指示。可以以蜂鸣器、铃铛等形式或通过口头交流来做出声音指示。可以以图形、灯、图标、仪表、字母数字字符等的形式做出视觉指示。显示器可以专用于提供专用指示，例如警告灯或仪表，或是动态的以提供可编程信息，包括可编程显示装置，例如各种尺寸和性能的监视器。显示装置可以提供诊断信息、故障排除信息、指示信息和各种其它类型的信息，所述信息帮助操作员操作动力机器或操作联接到动力机器的机具。还可以提供可能对操作员有用的其它信息。

提供对动力机器100和挖掘机200的以上描述是出于说明性目的，以提供可以在上面实施以下讨论的实施例的说明性环境。尽管所讨论的实施例可以在例如由图1的框图中所示的动力机器100大体描述的动力机器上被实施，并且更具体地在例如挖掘机200的挖掘机上被实施，除非另有说明，否则以下讨论的概念不旨在将其应用限制到上面具体描述的环境中。

现在参考图4，框图示出了可以类似于以上所讨论的动力机器100和200中的一个或两个的动力机器400的部分。动力机器400可以是例如电动液压动力机器，在该电动液压动力机器中，液压***由电动或混合电动动力传动***驱动。如以上提及的以及在以下一些实施例的讨论中，诸如动力机器400的动力机器可以包括一个或更多个电池作为电源。或者，动力机器400依靠外部电源和联接到外部电源和动力机器两者的电源线(均未示出)，以向动力机器提供电力。在某些情况下，电源线向没有电池或位于动力机器上的存其它储装置的机器提供动力。在其它情况下，可以设置电源线，以在机器正在***作时为机器上的电存储装置充电。

如下所述，动力机器400和其它公开的实施例提供在某些限定状态或条件下某些动力机器功能(特别是电动液压动力机器功能)的固定，以及这些某些动力机器功能在其它限定状态或条件下的启用。例如，在挖掘机中，在操作员离开操作员站或以其它方式在所需位置之外或尚未执行用于启用(诸如动臂和斗杆操作、铲刀操作、动臂的摆动运动、壳体的旋转和/或行驶)的功能的初始化例程的某些情况下，这些功能可能会被禁用或固定。与包括有液压启用功能的传统液压***相比，某些功能的这种禁用以潜在地允许液压***被简化的方式实现。这通过消除部件潜在地降低了液压***的成本，降低了所需的液压连接件的数量，从而减少了泄漏的可能性，并减少了液压***的空间需求。

为了实现这些或其它优点，所公开的实施例利用电动传动***能量切断，而不是利用例如通常用于具有在机器操作期间连续驱动泵的内燃机的动力机器中的液压启动阀。由于可以轻松启动和停止电动马达，而不是基于发动机的动力***中的发动机，其中该发动机通常会在动力机器的潜在操作期间连续运行，当操作员尚未执行初始化例程或已经执行了需要再次执行初始化例程以启用某些机械功能的动作时，可以通过控制器选择性地为电动传动***提供能量。

如图4所示，动力机器400包括控制器410，该控制器被配置成生成控制电源420的控制信号412，电源420可以是以上讨论的类型的电源或装置中的一种。因此，电源420可以包括一个或更多个提供电力的电池。电源420向动力转换***430提供输出422，该动力转换***被配置成利用来自动力源的动力向致动器440(例如行进马达、升降缸或倾斜缸等)提供动力信号432。在示例性实施例中，动力转换***430被配置成将来自动力源420的动力转换为呈加压液压流体形式的信号，以为液压致动器提供动力。因此，动力转换***430可以包括由电源420的电动马达驱动的一个或更多个液压马达。动力转换***430还可以包括用于控制将液压动力施加到致动器440的阀和其它部件。

还如图4所示，动力机器400包括一个或更多个操作员接合序列输入件402，该操作员接合序列输入件被配置成提供启用信号404，该启用信号指示操作员是否被接合或定位成使得机器功能可以被启动或启用，或者操作员是否未被正确地接合，使得机器功能必须被固定、防止启动或断电。例如，操作员接合序列输入件402可以包括操作员座椅或位置传感器，所述传感器检测操作员是否正确地就座在驾驶室或操作员站内。输入件402还可以或替代地包括其它类型的输入件，例如装载机或其它类型机器的安全杆位置输入件、安全带接合传感器、按钮或例如需要操作员从特定位置完成一系列动作的其它输入件。该动作的序列可以是以上所讨论的类型的初始化序列。启用信号404被提供给控制器410并由控制器410接收，来自操作员输入件406的输出408也是如此，操作员输入件406可以用于通过致动器440命令机器功能，诸如动臂和斗杆操作、铲刀操作、动臂的摆动运动、壳体的旋转和/或行进。控制器410被配置成使得，除非启用信号404指示适当的操作员启用动作(例如，操作员正确就座、安全带被接合等)，否则即使当操作员输入件406***纵以命令使用致动器时，控制器410不允许向一些或所有动力机器致动器440提供动力。如果启用信号404指示适当的操作员启用动作，则控制器410控制电源420以通过动力转换***430向致动器提供动力。在一些实施例中，可能需要以特定顺序接收启用信号(例如，可能需要操作员系好安全带，然后接合操作员输入件)。为了本讨论的目的，一个或更多个信号的接收统称为启用信号404的接收。适当信号的接收和(如有必要)以适当的顺序接收或受到其它一些约束被认为是适当的操作员接合操作。此外，在一些实施例中，致动按键开关、按钮或其它输入件以启动控制器可以被视为启用信号，并且对于确定适当的顺序也很重要。然而，为了本讨论的目的，适当的操作员启用动作可以是不只包括一个按键开关或类似的输入件。在一些实施例中，控制器410可以向显示器或其它操作员界面提供状态信息以通知操作员动力机器相对于启用动作的状态。换言之，显示器可以向操作员提供(例如，以视觉和/或听觉指示器的形式)操作员已经提供或还未提供适当的操作员启用动作的指示。这可以用于通知操作员机器是否正常，但如果机器未响应其它操作员输入件，则需要适当的操作员启用操作。

通过将控制器410配置成基于操作员是否执行适当的接合或初始化序列来控制来自电源420的动力的施加，可以防止致动器440接收液压或其它动力，且在未执行适当的接合序列时，不需要使用接合阀来转移或阻止来自致动器的液压流。这允许如上所述的简化的液压***，从而潜在地降低成本、减少空间需求和泄漏。同时，与其中发动机为液压***提供动力的传统***相比，即使当液压流体流从为致动器440提供动力时被分流，在***400中，控制器控制电源，使得当尚未执行适当的接合序列时，不使用电池电力为液压***提供动力。

现在参考图5，示出了动力机器500，动力机器500是以上讨论的动力机器400的一个更具体的实施例。在该实施例中，电源420被示出为包括电池部件524和由来自电池部件的能量提供动力的电动马达528。电动马达528提供输出(例如，以旋转轴的形式)，其中动力转换***430使用该输出向致动器440提供电力。电池部件524可以包括例如一个或更多个电池或电池组以及开关或控制电路以用于选择性地从电池向电动马达528提供地哪里。电动马达528可以类似地包括开关和其它控制电路，以用于选择性地允许来自电池的电力被提供给电动马达。在各种示例性实施例中，控制器410因此可以通过生成用于控制电池部件524(例如，控制电池部件的开关)的控制信号512或通过生成用于控制电动马达528的控制信号514来生成用于控制电源420的控制信号412(图4中所示)。在任一情况下，基于来自控制器410的控制，当操作员接合序列输入件402未指示适当的接合序列已经发生时，来自电池的电力不用于为电动马达供电。这既完成了所讨论的某些机器功能的锁定和启用，又减少了在这些功能锁定期间的功耗。

现在参考图6，示出了动力机器600，动力机器600是以上讨论的动力机器400和500的一个更具体的实施例。在动力机器600中，动力转换***430被示出为包括至少一个液压泵630，该液压泵由来自电动马达528的输出422提供动力以提供加压液压流体输出632。动力转换***430还可以包括一个或更多个阀634，所述阀用于响应于操作员输入件406来控制将加压流体施加到致动器。

虽然已经参照优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到在不背离讨论的范围的情况下可以在形式和细节上进行改变。

Claims (15)

1.一种动力机器(100、200、400、500、600)，包括：

框架(110、210)，所述框架包括操作员站(150、250)，所述操作员站被配置成为作业机器的操作员提供操作位置；

至少一个致动器(440)，所述至少一个致动器被配置成执行机器作业功能；

操作员输入件(256、406)，所述操作员输入件被配置成由所述操作员操纵，并且以响应的方式提供操作员命令信号(408)以命令使用所述至少一个致动器来执行所述作业功能；

电源(420)，所述电源由所述框架支撑，并且以能够操作的方式联接到所述致动器，并被配置成向所述致动器选择性地提供动力源输出；

控制器(410)，所述控制器被配置成接收所述操作员命令信号和至少一个启用信号(404)，并确定操作员是否已经执行了适当的启用动作，并且以响应的方式向所述电源提供控制信号(412、512、514)以控制所述动力源输出，其中，所述控制器进一步被配置成使得在所述启用信号指示适当的操作员启用动作的情况下，所述控制器响应于用于命令使用所述至少一个致动器的操作员命令信号，生成所述控制信号，以控制所述电源向所述至少一个致动器提供动力信号并执行所述至少一个致动器的受命令控制的使用，其中，所述控制器进一步被配置成使得在所述启用信号不指示所述适当的操作员启用动作的情况下，所述控制器以与由所述操作员命令输出指示的受命令控制的使用无关的方式生成所述控制信号，以控制所述电源不向所述至少一个致动器提供动力信号。

2.根据权利要求1所述的动力机器，其中，所述电源的动力源输出包括电动马达(528)的旋转轴，并且所述动力机器还包括动力转换***，所述动力转换***联接到所述旋转轴，并被配置成向所述至少一个致动器提供呈加压液压流体形式的动力信号(432)。

3.根据权利要求2所述的动力机器，其中，所述动力转换***包括：

液压泵(630)，所述液压泵联接到所述电动马达的旋转轴，并被配置成提供所述加压液压流体；和

液压阀(634)，所述液压阀联接到所述液压泵，并被配置成响应于所述操作员命令输出而控制将所述动力信号施加所述至少一个致动器。

4.根据权利要求1所述的动力机器，其中，所述电源还包括电池部件(524)，所述电池部件联接到所述电动马达，并且包括用于控制所述电动马达的控制信号(514)。

5.根据权利要求1所述的动力机器，其中，所述至少一个操作员接合序列输入件包括操作员座椅或位置传感器、安全杆位置传感器、和安全带接合传感器中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的动力机器，其中，所述至少一个操作员接合序列输入件包括传感器或输入装置，所述传感器或输入装置被定位在所述操作员站中，并且被配置成提供所述接合序列输出作为操作员存在于所述操作员站中的指示。

7.根据权利要求3所述的动力机器，其中，所述控制器进一步被配置成使得在所述操作员命令信号指示操作员没有进行操纵的情况下，所述控制器以与所述启用信号无关的方式生成所述控制信号以控制所述电源不提供动力。

8.根据权利要求1所述的动力机器，还包括操作员界面，所述操作员界面被配置成向所述操作员警告所述启用信号的状态。

9.一种动力机器(100、200、400、500、600)，包括：

至少一个液压致动器(440)，所述至少一个液压致动器被配置成执行机器作业功能；

操作员输入件(256、406)，所述操作员输入件被配置成由操作员操纵，并且以响应的方式提供操作员命令信号(408)以命令使用所述至少一个致动器来执行作业功能；

操作员接合序列输入件(402)，所述操作员接合序列输入件被配置成提供启用信号(404)，所述启用信号指示所述操作员是否被接合或定位成使得所述机器作业功能能够被启动或启用；

电源(420)，所述电源包括电动马达，并被配置成提供呈旋转轴形式的动力源输出；

动力转换***(430)，所述动力转换***联接到所述旋转轴，并被配置成将呈加压液压流体形式的动力信号(432)选择性地提供给所述至少一个液压致动器(440)，以使所述至少一个致动器执行所述机器作业功能；和

控制器(410)，所述控制器被配置成接收操作员命令信号和接合序列信号，并且以响应的方式向所述电源提供控制信号(412、512、514)以控制所述动力源输出，其中，所述控制器进一步被配置成使得在所述接合序列信号指示适当的操作员启用动作的情况下，所述控制器响应于用于命令使用所述至少一个致动器的操作员命令信号而生成控制信号，以控制所述电源向所述动力转换***提供动力，从而向所述至少一个致动器提供动力信号并执行所述至少个致动器的受命令控制的使用，并且其中，所述控制器进一步被配置成使得在所述接合序列信号不指示所述适当的操作员启用动作的情况下，所述控制器以与由所述操作员信号指示的受命令控制的使用无关的方式生成所述控制信号，以控制所述电源不向所述动力转换***提供动力。

10.根据权利要求9所述的动力机器，其中，所述动力转换***包括液压泵(630)，所述液压泵联接到所述电动马达的旋转轴，并被配置成提供所述加压液压流体。

11.根据权利要求10所述的动力机器，其中，所述动力转换***还包括液压阀(634)，所述液压阀联接到所述液压泵，并被配置成响应于所述操作员信号控制将所述动力信号施加到所述至少一个液压致动器。

12.根据权利要求10所述的动力机器，其中，所述电源还包括电池部件(524)，所述电池部件联接到所述电动马达，并被配置成向所述电动马达提供电力，并且其中，所述控制信号包括用于控制所述电动马达的控制信号(514)。

13.根据权利要求10所述的动力机器，还包括框架(110、210)，所述框架包括操作员站(150、250)，所述操作员站被配置成为作业机器的操作员提供操作位置，其中，所述操作员输入件被定位于所述操作员站中。

14.根据权利要求13所述的动力机器，其中，所述至少一个操作员接合序列输入件被配置成提供所述接合序列输出作为所述操作员存在于所述操作员站中的指示。

15.根据权利要求14所述的动力机器，其中，所述至少一个操作员接合序列输入件包括操作员座椅或位置传感器、安全杆位置传感器、和安全带接合传感器中的至少一个。

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