CN101449006A - 快速联接器 - Google Patents

Abstract

一种快速联接器(10)，包括用于将所述联接器安装到机械上和用于将所述联接器安装到机具上的安装结构。联接器上的安装结构包括楔形件联接表面(240a，240b)和管(210)。机具上的安装结构包括用于接合所述管的钩(331a，331b)，和相配合的楔形件联接表面(340a，340b)。楔形件联接表面在联接时楔接在一起以在联接器和机具之间产生紧密配合和进行牢固保持。该安装结构结实耐用，并且可补偿将来可能产生的磨损。对机具性能产生的运动学影响由于快速联接器(10)的使用而被最小化。

Description

快速联接器

技术领域

本发明涉及用于联接两个主体的快速联接器，尤其是用于将机具(工具)如铲斗和托盘叉(装运叉，pallet fork)接合到采矿和建筑机械(机器)如轮式装载机、履带式装载机或反铲装载机上的快速联接器。

背景技术

采矿和建筑机械包括轮式装载机、液压挖掘机、滑移(转向)装载机(skid steer loader)、多地形装载机、履带式装载机和反铲装载机等。通常，在这些机械上安装机具以执行工作。这类机具的示例之一是铲斗。可在上述一种机械上安装铲斗以执行工作，例如在地上挖沟，从堆积物中挖掘材料，或推土。另一个示例是托盘叉。安装托盘叉使得机械可在建筑工地或工厂中拾取和搬运用托盘装运的材料。还有一个示例是伐木叉。伐木叉特别适于拾取和搬运木材。机具的其它非限制性示例包括锤子、铲板(blade)、扫帚和雪犁。

当特定的机具附装到机械上时，机械能执行各种工作。为了执行机械用该机具不能完成的工作，可以安装不同的机具。在机械上安装多种机具从而使机械能执行多种工作的能力-多重工作性-对于用户来说提高了机械的实用性和价值。

另一方面，机具在机械上的安装和拆卸烦琐且费时。不用来工作而是耗费在更换机具上的时间降低了机械的实用性。

一些机具可使用简单的销式接头安装到机械上，这不利于机具的更换。在这种安装系统中，销钉被手动地插入到机械和机具的相互配合的孔中以形成销式接头。更换这种系统中的机具需要一个操作员或技术员、或者多个技术员手动地移除将第一机具保持在机械上的销钉，移除第一机具，将第二机具安设到机械上，并且手动地重新插入销钉。这种更换操作不但耗费时间，还需要具备良好技术的操作员或技术员。

快速联接器可以解决销式接头在更换机具时存在的很多问题。快速联接器提供了将机具安装到采矿和建筑机械上的可选方式。快速联接器位于机械和机具的接合处。机具附装到快速联接器上，而快速联接器附装到机械上。机械的操作者从机械的驾驶室内命令快速联接器释放机具。然后在机械上重新配置第二机具，其中操作者可操纵快速联接器和机械来拾取第二机具。通过快速联接器，从一个机具更换到另一个机具可快速完成，并且通常只需要机械操作者的参与。

针对采矿和建筑机械已使用和提出了很多种类和类型的快速联接器。其中一个示例是在EP 0 278 571 B1中公开的联接器(以下称为‘571联接器)。

‘571联接器具有几个缺点。例如，‘571联接器不能在机具和联接器之间形成最有利的楔接作用(wedging action)以将联接器牢固地保持在机具上，在联接表面经过可能的磨损以后更是这样。‘571联接器的联接表面易于产生粘着问题，使得联接器难以从机具移除。此外，‘571联接器的制造成本比需要的高。

发明内容

一种用于将第一主体联接到第二主体上的快速联接器，包括：用于将所述联接器附装到第一主体上的附装装置；适于接纳在位于第二主体上的钩中的管；至少两个楔形件，所述至少两个楔形件布置成进行缩回和伸出运动，并且适于伸入形成在所述第二主体上的楔形件空腔(孔洞，pocket)和从所述楔形件空腔缩回；楔形件联接表面，所述楔形件联接表面适于与所述第二主体上的楔形件联接表面接合，所述快速联接器上的楔形件联接表面形成60到44度之间的角度，所述角度是在通过所述管的中心且通过所述楔形件联接表面的线与平行于所述楔形件联接表面的线之间进行测量而得到的。

一种机具，包括：至少两个钩；至少两个楔形件空腔；和楔形件联接表面，所述楔形件联接表面形成60到44度之间的角度，所述角度是在通过所述钩的中心且通过所述楔形件联接表面的线与平行于所述楔形件联接表面的线之间进行测量而得到的。

附图说明

图1和2分别是快速联接器的一个示例性实施例的后视图和前视图。

图3示出图1中的快速联接器安装到一示例性机械的联动装置上。

图4和5示出工具的一个示例性实施例，在这种情况下为可附装到图1的快速联接器上的铲斗。

图6示出工具的另一个示例性实施例，即可附装到图1的快速联接器上的托盘叉。

图7是图1的快速联接器附装到图4的铲斗上的视图。

图8是快速联接器和铲斗的立体剖视图。

图9是从图8中选取的详细视图。

图10是图8的快速联接器的立体剖视图。

图11是图8的铲斗的剖视图。

图12是铲斗的后视图。

具体实施方式

图1-12示出了快速联接器的实施例，以及可附装到快速联接器上的工具的数个实施例。这些图和相关描述的目的只是为了帮助说明本发明的原理。因此，附图及说明不应当被看作将本发明的范围限制于本文所示的实施例。快速联接器和工具的其它实施例可根据本文所教导的本发明的原理得到，并且这些其它实施例也包括在本发明的专利保护范围内。

快速联接器的一个重要特征是能够在各种状况下牢固地保持机具。理想情况下，机具和快速联接器之间应当不存在运动或者存在很小的运动—它们应当以紧密配合的方式彼此牢固地安装在一起。理想情况下，快速联接器也应当能够补偿配合表面上的磨损，以便能在联接器的整个使用寿命期间保持紧密配合。机具和联接器的配合表面之间的运动会造成过早的磨损。过度的运动还会影响机具的可控性。如果机具和联接器之间存在无控制的运动，则机具将难以精确地定位。

快速联接器的另一个重要特征是可视性。快速联接器应当允许来自机械驾驶室的视线通过快速联接器到达可安装在联接器上的机具的各个区域。例如，当托盘叉附装到快速联接器上时，操作者应当能够理想地看到托盘叉的端部以便于它们能够在托盘中被精确定位。

快速联接器的另一个重要特征是对机具运动的影响，机具的性能密切地取决于机械能够使机具运动的方式。例如，轮式装载机铲斗的掘取力取决于由轮式装载机的倾斜致动器施加于铲斗上的力、铲斗倾斜致动器连接件和铲斗提升臂连接件之间的距离，和铲斗的几何形状。如果在铲斗和机械之间安置有快速联接器，则这些运动因素可能改变，从而导致铲斗的性能降低。因此，理想情况下快速联接器应减小它对机具运动性能的影响。

快速联接器的其它重要特征包括易于获得拾取或附装各种机具，节省成本，并且安全可靠。快速联接器还必须能够将机具上的强力传递到机械上。如果快速联接器上的应力过高，则可能产生疲劳失效的问题，并且应通过适当的设计和构造来避免该问题。

首先参照图1和2，示出了快速联接器10。图1示出快速联接器10的后视图。图2示出快速联接器10的前视图。框架100是快速联接器10的结构“主干”。框架100用于定位将快速联接器10附装到机械上的附装点，以及定位将快速联接器10附装到各种机具上的附装点。框架100在这些附装点之间提供刚性，并且在机械和机具之间传递力。框架100可具有很多形式。附图中描述了其中一种有利形式。但是，也可以使用其它形式。例如，如果希望使快速联接器适用于不同类型的机械，则快速联接器10可以具有不同的框架100。这里示出的快速联接器特别适用于轮式装载机的应用。通过应用本发明的原理，可以制造出用于挖掘机或者其它机械的类似的快速联接器。

框架100包括板形中心构件110a和110b。在此说明书中，处于某一结构的相对两侧的类似元件将用相同的附图标记加上后缀“a”或“b”来表示。框架100还包括板形中间构件120a和120b以及板形端部构件130a和130b。顶部伸出板132a和132b以及底部伸出板133a和133b将端部构件130a和130b附装到中间构件120a和120b。顶部伸出板132a和132b也用做机具的斜转止挡(rack stop)。盒结构140在中心构件110a和110b与中间构件120a和120b之间延伸并将它们连接在一起。盒结构包括盒端部141a和141b、顶部板142、底部板143和前部板144。

快速联接器10包括用于安装到机械上的安装结构。提升臂孔131a、131b、145a和145b分别形成在端部构件130a和130b以及盒端部141a和141b上。提升臂孔接纳用于将快速联接器10安装到机械的联动装置的提升臂上的销钉(未示出)。同样地，倾斜连接件孔111a和111b形成在中心构件110a和110b上并且接纳用于将快速联接器10安装到机械的联动装置的倾斜连接件上的销钉(未示出)。图3示出联接器10如何附装到机械的提升臂1a和1b以及倾斜连接件2上。销接头允许提升臂1a和1b与快速联接器10之间进行相对转动。同样地，倾斜连接件2处的销接头允许快速联接器10转动。如本领域中已知，倾斜连接件2可安装到倾斜杆3上，以使快速联接器向后和向前倾斜或者斜转。提升臂1a和1b在它们的与快速联接器10相对的端部相对于机械转动以升高和降低联接器。在图3中，可以看出当快速联接器10朝提升臂一直向后斜转时顶部伸出板132a和132b将如何接触提升臂1a和1b并且用作斜转止挡。

回到图1和2，快速联接器10包括用于向其安装机具的安装结构。该安装结构包括在中间构件120a和120b之间延伸的管210，该管也连接到中心构件110a和110b上。液压缸220a和220b通过安装柱221a和221b安装到框架100的一端。在液压缸220a和220b的另一端安装有楔形件230a和230b。液压缸220a和220b构造成在加压液压流体提供的动力下伸出和缩回楔形件230a和230b。楔形件230a和230b的伸出和缩回发生在将机具安装到快速联接器10和从快速联接器10上拆下机具期间。虽然示出的是液压缸220a和220b，但本领域技术人员应当理解，其它致动器也可用于移动楔形件230a和230b。此外，虽然示出了两个液压缸220a和220b，但带有联动系统的单个液压缸也可用于伸出和缩回两个楔形件230a和230b。

用于将快速联接器安装到机械上的安装结构和用于将快速联接器安装到机具上的安装结构在联接器10上的相对布置可尽量减小对机械和机具之间运动的影响。

图4和5示出可安装到快速联接器10上的一种机具，铲斗30。铲斗30包括将铲斗安装到快速联接器10上的安装结构。该安装结构包括楔形件板310。楔形件板310包括楔形件空腔320a和320b。该安装结构还包括钩板330a和330b。钩板330a和330b限定钩331a和331b。钩331a和331b构造成安装到快速联接器10的顶部管210上。楔形件空腔320a和320b构造成接纳楔形件230a和230b，以下将做更详细的描述。楔形件空腔320a和320b可有利地形成为楔形件板310中的切入通孔，并且具有垂直于楔形件板310顶部的平行侧面。这样可以降低制造成本和复杂度。

图6示出可以安装到快速联接器10上的另一种机具，托盘叉20。托盘叉20可以包括与铲斗30相同的用于安装到快速联接器10上的安装结构。但是，托盘叉20具有两个楔形件板310a和310b而不是单一的楔形件板310。楔形件空腔320a和320b分别形成在楔形件板310a和310b内。

图7示出安装到铲斗30上的快速联接器10。管210首先安置在钩331a和331b内。机械操作者然后使提升臂1a和1b提升，从而提升快速联接器10和铲斗30。如果必要的话，操作者可使快速联接器10往回斜转直到楔形件230a和230b位于楔形件空腔320a和320b之上。操作者然后可以从驾驶室内通过辅助液压电路命令液压缸220a和220b伸出。上述缸驱动楔形件230a和230b进入楔形件空腔320a和320b以完成联接过程。铲斗30可以通过逆向执行相同的过程而从快速联接器10释放。

顶部管210包括耳部211a和211b。当快速联接器安装到机具上时，耳部211a和211b抵靠钩板330a和330b。这有助于防止铲斗30相对于快速联接器10扭转并且有助于阻止相对运动。

图8示出了铲斗30和快速联接器10的立体剖视图。此剖视图是通过液压缸220b的中心轴线并且平行于中间构件120b的中间平面截取的。图9是从图8中选取的详细视图。图8示出楔形件230b从楔形件空腔320b缩回从而快速联接器10可从铲斗30拆下。楔形件230b通过楔形件联接表面240b从框架100伸出。同样地，楔形件230a从楔形件联接表面240a伸出。铲斗30也具有在楔形件板310上形成的楔形件联接表面340a和340b。当快速联接器10与铲斗30接合时表面240a、240b、340a和340b至少大致平行。

楔形件230a、230b包括凸轮表面(camming surface)231a、231b。当快速联接器10和铲斗30接合时，凸轮表面231a和231b大致与铲斗30的楔形件空腔320a和320b的侧壁平行。当楔形件230a和230b伸出时，凸轮表面231a和231b接合并且滑靠或者楔接空腔320a和320b的后侧壁321a和321b。这时楔形件230a和230b上的向下的力转换为向铲斗30推压楔形件联接表面240a和240b的力，并且使之与楔形件联接表面340a和340b更紧密地接合。楔形件联接表面之间的楔接作用将联接器10更紧密地保持在铲斗30上。当楔接作用产生时，快速联接器绕钩331a和331b以及顶部管210的中心相对于铲斗30轻微地转动。

如上所述，联接器上的楔形件联接表面240a和240b与铲斗上的楔形件联接表面340a和340b楔接。这些表面相对于通过钩331a和331b及顶部管210的中心以及这些表面本身的线形成角度α。角α对于在楔接作用和联接器10的适当功能之间获得适当平衡是十分重要的。如果角α太接近90度，则表面240a，b和340会过紧地楔接在一起，从而难以使铲斗30与快速联接器10脱开。如果角α太接近0度，则没有充分的楔接作用迫使表面紧密接合在一起和产生紧密配合。已证明角α大致为60-44度可以达到理想的平衡，产生充分的楔接作用以将楔接表面紧密地保持在一起，但是也不会太紧。角α更优选为56-48度，最好为大约52度。

现在参照图10，两个马蹄形板146b和147b附装在底部板143上，并且形成用于楔形件230b的开口的至少一部分。同样地，马蹄形板146a和147a形成用于楔形件230a的开口的至少一部分。这些马蹄形板特别适于将载荷从楔形件230a和230b传递到盒结构140上。

图11是铲斗30的剖视图，更清楚地示出了角α的尺寸。角α是在通过钩331b中心且通过后侧壁321b与楔形件联接表面340b的交点的线，与平行于楔形件联接表面340b的线之间进行测量而得到的。

铲斗30和快速联接器10之间的接触只发生在顶部管210与钩板330a和330b之间，楔形件联接表面240a、240b与340a、340b之间，以及楔形件230a和230b与空腔320a和320b之间。从铲斗30到快速联接器10的力通常在顶部管与钩板之间以及在楔形件联接表面之间传递。如果任何上述表面在使用期间磨损，则联接器10和铲斗的楔接作用将吸收额外的间隙并使两者之间保持紧密接合。这由液压缸220a和220b的行程来促成的，所述行程被选择成使得上述缸能延伸到比楔形件230a和230b通常靠在楔形件空腔320a和320b的后侧壁321a和321b上的位置更远的地方。这还由联接器10和铲斗30的表面之间的充分大的空间来促成，因而那些其它表面即使在楔形件联接表面显著磨损以后也不会发生干涉。考虑到将来可能的磨损，联接器10的楔形件联接表面240a和240b应当可更靠近铲斗30地摆动至少5mm，理想地为15mm，更理想地为30mm。

图12示出铲斗30的后视图。钩板330a在铲斗30上通常与楔形件空腔320a处在同一竖直平面内。同样地，钩板330b在铲斗30上通常与楔形件空腔320b处在同一竖直平面内。钩板330a和330b之间的距离A控制液压缸220a和220b在联接器10上的相对布置，因为缸体必须与楔形件空腔320a和320b大致上对齐。如上所述，可视性是在设计快速联接器时考虑的重要因素。理想情况下，操作者应当具有通过联接器到达机具上的重要区域的视线。对框架100内构件的布置产生影响的液压缸220a和220b的布置对可视性也会有很大的影响。已确定，钩板330a和330b之间的允许机具上的重要区域具有可视性的最佳距离A在580mm到500mm的范围内。更理想地，距离A在560mm到520mm之间，最理想地，距离A为大约540mm。该距离A的确定也基于这样的考虑，即，希望使联接器10适用于许多不同的机械联动装置，并且还要考虑到联接器10和铲斗30的所有构件具有足够的强度。

Claims (2)

1、一种用于将第一主体联接到第二主体上的快速联接器，包括：

用于将所述联接器附装到第一主体上的附装装置；

适于接纳在位于第二主体上的钩中的管；

至少两个楔形件，所述至少两个楔形件布置成进行缩回和伸出运动，并且适于伸入形成在所述第二主体上的楔形件空腔和从所述楔形件空腔缩回；

楔形件联接表面，所述楔形件联接表面适于与所述第二主体上的楔形件联接表面接合，所述快速联接器上的楔形件联接表面形成60到44度之间的角度，所述角度是在通过所述管的中心且通过所述楔形件联接表面的线与平行于所述楔形件联接表面的线之间进行测量而得到的。

2、一种机具，包括：

至少两个钩；

至少两个楔形件空腔；和

楔形件联接表面，所述楔形件联接表面形成60到44度之间的角度，所述角度是在通过所述钩的中心且通过所述楔形件联接表面的线与平行于所述楔形件联接表面的线之间进行测量而得到的。

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