CN112352081B - 挖掘机联接器 - Google Patents

Abstract

一种挖掘机联接器，包括：壳体，具有用于附接到挖掘机臂的顶部部分和用于附接到挖掘机的附件的底部部分，底部部分包括朝向联接器前部开口用于接收第一附接销的前卡爪和朝向联接器底部开口用于接收第二附接销的后销接收区域，联接器还包括：用于后销接收区域的第一闭合机构,第一闭合机构包括致动器和可移动的第二销接合表面，用于选择性地将第二附接销固定在后销接收区域中，并且用于将第一附接销拉入前卡爪中；第二闩锁构件，用于选择性地将前附接销保持在前卡爪中；以及前闩锁致动构件，用于在打开状态和闭合状态之间选择性地控制第二闩锁构件，其中致动器包括释放构件,用于选择性地接合前闩锁致动构件上的释放臂以启用或停用前闩锁致动构件。

Description

挖掘机联接器

技术领域

本发明涉及用于将附件联接到挖掘机的挖掘机臂的联接器。这样的附件之一可以是挖掘机铲斗。

背景技术

本领域中已知用于将附件联接到挖掘机的挖掘机臂的联接器，也称为快速联接器、快速钩或挖掘机联接器。联接器通常包括上半部和下半部，上半部可使用两个附接销(通过针对附接销设置的两对孔)联接至挖掘机臂，而下半部用于与附件上的另外两个附接销接合。在现代联接器中，下半部通常包括两个卡爪而不是孔。这些卡爪与附件的另外两个附接销中的相应销接合，并且设置用于那些卡爪中的至少一个的闭合机构，该闭合机构通常从挖掘机的驾驶室由诸如螺丝驱动器或液压缸的可远程操作的致动器驱动。

许多这种联接器的常见特征在于所述两个卡爪之一通常被称为前卡爪。它的开口(用于容纳附件的两个联接销中的第一个或前一个)通常从联接器的第一端引出。该第一端通常被称为前端，因为它是首先被引导到附件销上的端部。开口面向的方向(向前方向)通常平行于连接联接器上半部的两对孔的假想线，该上半部用于将联接器联接到挖掘机臂的末端。有时，开口面向的方向相对于该线稍微向上倾斜，可能与平行线成高达15°的角度，但通常几乎直接平行于该线。

第二卡爪通常被称为后卡爪，因为它位于联接器的相对端或后端附近，尽管其位于联接器的底壁中。它通常向下开口，即沿大体垂直于前卡爪的方向开口，或沿在联接器上半部的两对孔之间的假想线开口。它也可能偏离垂直方向，可能会偏离15°。

从联接器侧面看卡爪显示为单个，但通常卡爪是分叉的，尤其是后卡爪，因为联接器内部有工作机构，因此经常需要维修。它们通常与联接器的主体一体形成，此外，它们可以由比联接器主体更硬的钢制成，并且在制造联接器期间将它们联接至联接器的主体。

为了本申请目的，我们称之为后卡爪和前卡爪，即使每个卡爪可能具有多个元件。

后卡爪通常具有闭合机构，该闭合机构包括闩锁构件和致动器。对于大多数联接器，闩锁构件被描述为钩或闭合板。闩锁构件可以通过使用致动器在闩锁位置和解锁位置之间滑动或枢转。在闩锁位置中，后卡爪的开口至少部分地被闩锁构件闭合。在解锁位置中，闩锁构件从闩锁位置缩回，以便根据需要使卡爪的开口保持打开状态，以允许将附件的第二附接销放置在其中。这可能是完全缩回以完全遮蔽后卡爪的开口，或者是不完全缩回，其中卡爪的开口仅部分被遮盖，但小于特定附件的闩锁位置所需的程度(不同的附件可能具有不同的销间距，因此在使用联接器时，闩锁位置经常会有一定程度的变化)。

解锁位置既允许第二附接销向上插入后卡爪，也允许先前卡住的附接销从卡爪向下移除。

第二附接销的插入或移除通常是通过旋转联接器以相对于前卡爪降低或提升后卡爪来实现的。在此过程中，最好将附件预先放在地面上，以使其不会从联接器掉落。

如前所述，有时仅使闩锁部件缩回离开附接销的路径就足够了，而不用完全脱离卡爪。

通常还为这些联接器设置次级锁定装置。例如，GB2330570中的联接器还具有一个阻止杆，该阻止杆适于在重力作用下落入闩锁构件前面的阻止位置中，在这种情况下闩锁构件为枢转的闩锁钩。在该阻止位置，即使响应为此目的而提供的液压油缸的操作，通过阻止钩从其闩锁位置进入解锁位置的路径，阻止杆也将阻止锁定钩的解锁。当联接器处于联接器的正常使用状态(即最大非反转方向)时，阻止杆会到达该位置。

阻止杆绕枢轴枢转安装。该枢轴位于前卡爪附近。因此，阻止杆大体上从该枢轴指向后卡爪，并且围绕枢轴平衡，使得重力通常将其推向其阻止位置，即，当联接器处于正常使用中方向时，而不是上下颠倒或部分倒置。然后，为了解开闩锁钩(用于将附件与联接器脱开)，要么需要将联接器倒置，要么将设置某种形式的推动装置用以将阻止杆从其阻止位置提升到非阻止状态。一种这样的推动装置可以是小液压油缸。

由于这些联接器中的各种可移动部件的元件的构造，用于将附件附接到(在挖掘机的臂的端部上)联接器或从联接器上拆下的闩锁和解锁动作通常必须使用一系列预定步骤来执行，在执行这些步骤时，机构设计使得能够在闩锁或解锁过程中彼此协作。这一点很重要，以便防止意外分离，或确保正确附接——不正确的附接会导致意外分离，或损坏联接器的组件。然而，所希望的是提供一种联接器或包括联接器的系统，其中，两个卡爪能够固定各自的销，但其中对于附接和拆卸过程可以采用一组更简单或更可靠的预定步骤，但仍然保持附件的安全固定和保持、安全拆卸过程，甚至在前卡爪或后卡爪上发生“销缺失(pinmiss)”的情况下保持安全附接。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种挖掘机联接器，包括：

壳体，具有用于附接到挖掘机的挖掘机臂的顶部部分和用于附接到挖掘机的附件(例如挖掘机铲斗)的底部部分，该底部部分包括朝向联接器的前部敞开的前卡爪，用于接收附件的第一附接销，以及朝向联接器底部敞开的后销接收区域，用于接收附件的第二附接销；

该联接器还包括：

用于后销接收区域的第一闭合机构，第一闭合机构包括致动器和可移动的第二销接合表面，用于选择性地将第二附接销固定在后销接收区域中，并且用于将第一附接销拉入联接器的前卡爪中；

用于前卡爪的第二闩锁构件，用于选择性地将第一附接销保持在前卡爪中；和

前闩锁致动构件，用于在打开状态和闭合状态之间选择性地控制第二闩锁构件；

其中，致动器包括朝向联接器的前部延伸的释放构件，用于选择性地接合前闩锁致动构件上的释放臂，以启用或停用前闩锁致动构件。

优选地，后销接收区域是向联接器底部敞开的后卡爪。

优选地，前卡爪的底壁在其自由端包括唇缘。

优选地，后销接收区域在其自由端包括唇缘。

任一或两个唇缘可有助于防止相应的第一或第二附接销从相应的卡爪或销接收区域释放。

唇缘优选地限定向上倾斜的斜面，该斜面将阻止销从其抓持中退出。

优选地，后销接收区域包括朝向其自由端的成角度的斜面，以在两个销被致动器夹紧到联接器上时迫使第二附接销与后销接收区域接合。

优选地，成角度的斜面与唇缘结合以限定凹部，或者它们间隔足够远以限定凹部，在第一闭合机构缩回的情况下，附件的第二附接销可以搁置在该凹部中，附件销将需要从该凹部中提起，以离开唇缘。

优选地，致动器是具有缸和活塞的液压油缸。

优选地，可移动的第二销接合表面是闩锁的一部分。优选地，闩锁是枢转钩。其可以是滑板或者卡爪。

优选地，缸附接到闩锁，活塞的自由端附接到联接器的壳体。或者，活塞的自由端附接到闩锁，而缸附接到壳体。

可以使用其他形式的致动器，例如气动或螺旋驱动致动器。

优选地，闩锁钩在联接器壳体内围绕轴枢转。

优选地，第二闩锁构件绕第二轴枢转地安装到壳体上。优选地，第二轴位于前卡爪后壁的上方和前方。优选地，当附接销抵靠前卡爪的后部时，它位于附接销的前方。

优选地，第二闩锁构件在弹力作用下进入默认闩锁位置中。

第二闩锁构件在默认闩锁位置的任一侧都具有运动范围。该范围在更加闭合状态和打开状态之间。

优选地，释放臂可以选择性地将第二闩锁构件移动到打开状态，或者将其释放到默认位置。

如果允许第一附接销悬挂在第二闩锁构件上，则第一附接销可以将其移动到更加闭合的位置。

优选地，更加闭合的位置使得第二闩锁构件的闩锁杆指向前卡爪的唇缘。

更加闭合的状态是这样的，即第二闩锁构件的释放表面移动到超过释放臂的可达范围的位置，由此释放臂不能打开第二闩锁构件，直到第二闩锁构件回复到默认闩锁位置，或者在默认闩锁位置和打开状态之间的位置。

优选地，当第二闩锁构件处于更加闭合的状态的情况下，所述释放臂具有端部，该端部在完全被释放构件接合时位于第二闩锁构件上方，在该位置，释放臂防止第二闩锁构件打开。

优选地，第二闩锁构件被双向弹簧偏压到其默认闩锁位置，以允许第二闩锁构件双向移动到更多闩锁状态或打开状态。

优选地，弹簧是罗斯塔型弹簧，其具有内杆、外壳以及在外壳的角部中的弹性构件，内干和外壳每一个都具有方形区段。然而，传统的螺旋弹簧同样可以用于该目的。

优选地，罗斯塔型弹簧使得第二闩锁构件的轴相对于第二闩锁构件的闩锁杆旋转固定，并且它形成罗斯塔型弹簧的内杆，外壳相对于联接器的壳体旋转固定。

可选地，罗斯塔型弹簧使得罗斯塔型弹簧的外壳相对于第二闩锁构件的闩锁杆可旋转地固定，并且轴相对于联接器的壳体可旋转地固定。

优选地，外壳是单件结构。

优选地，罗斯塔弹簧在一个最大方向和另一最大方向之间提供大约60°的旋转角度。

第二闩锁构件上可具有凸缘或表面，该凸缘或表面与联接器外壳88上的止动表面46相互作用，以限制该第二闩锁构件74的旋转运动，使得它将允许不超过40至90度的旋转。在这个实施例中，它在完全阻止和完全打开之间大约为60°。这防止了罗斯塔型弹簧的过度转动或传统弹簧的过度拉伸(如果设置的话)。

优选地，第二闩锁构件的完全打开状态使得第二闩锁构件的最低边缘基本平行于前卡爪的上壁42，并且优选地与前卡爪的上壁42齐平或比之更高。

优选地，该边缘向下旋转至与上壁成60度角的更加闭合状态。优选地，它在默认锁定位置为30度。然而，它可以是与完全打开位置成20°到50°之间的选定角度。

除了30°，其他角度也是可以的，这取决于打开卡爪所需的扭转量——可变形构件对扭矩提供额外的阻力，内部相对于外部旋转得更多。

至于更加闭合位置，这可能是相距完全打开位置30到80度之间。

优选地，第二闩锁构件设置有弯曲的自由端表面，如果第一附接销自由地抬起前卡爪的后部以与第二闩锁构件接触，则该表面将被第一附接销接合。该曲面可用于部分环抱附接销。

在前卡爪的底壁中，如果允许从前卡爪的后部提起，则优选地存在用于容纳附接销的一部分的凹槽。

优选地，第二闩锁构件的闩锁杆从其枢转轴线大致径向延伸。

优选地，由释放臂接合的释放表面设置在第二闩锁构件的凸缘上，该凸缘优选地从第二闩锁构件的枢转轴线大致径向延伸。

优选地，在闩锁杆和凸缘之间设置凹槽或凹部。

优选地，释放臂的自由端的尺寸被设定为宽松地配合在凹槽或凹部中，以接近凸缘的释放表面。

优选地，当第二闩锁构件处于更加闭合的状态时，释放臂离开凸缘，以在第二闩锁构件试图返回到打开状态时接近凸缘的相反侧。

优选地，前闩锁致动构件具有位于释放构件后方第二臂，当释放臂被凸缘的相反侧接合时，该第二臂将抵靠释放构件，防止第二闩锁构件提升到打开状态。

优选地，释放构件在其一侧具有突起，该突起具有接触释放臂的前表面。

它还具有接触第二臂的后表面，以防止在释放臂位于凸缘的相反侧上方时第二闩锁构件提升到打开状态。使用侧突起允许释放臂与缸40的侧面间隔开，因为突起也侧向延伸。

优选地，前闩锁致动构件是枢转部件，其优选地与活塞安装在同一轴线或轴上，即在活塞销上。优选地，释放臂和第二臂从枢转部件的轴线径向向外延伸。

本发明还提供了一种挖掘机联接器，包括：

壳体，具有用于附接到挖掘机的挖掘机臂的顶部部分和用于附接到挖掘机的附件(例如挖掘机铲斗)的底部部分，该底部部分包括朝向联接器的前部敞开的前卡爪，用于接收附件的第一附接销，以及朝向联接器底部敞开的后销接收区域，用于接收附件的第二附接销；

用于后销接收区域的第一闩锁构件，第一闩锁构件包括用于在闩锁状态和释放状态之间移动第一闩锁构件的致动器；和

用于前卡爪的第二闩锁构件，第二闩锁构件包括安装成绕其轴线轴向旋转的毂，该毂具有罗斯塔型弹簧，以使其居中位于默认锁定位置，在该默认锁定位置中，第二闩锁构件的锁定臂至少部分地延伸穿过前卡爪的嘴部。

优选地，毂被设置为管或桶，附加部件被形成、模制或安装在其上。第二闩锁构件的毂、管或筒可以通过轴销枢转地安装到框上，轴销优选为罗斯塔型弹簧的中心部件。

该第二方面也可以包括本发明第一方面的特征。

罗斯塔型弹簧优选包括沿其长度的至少一部分具有方形区段的销，该方形截面安装在较大的方形管或结构内，具有可变的相对旋转角度，但默认为大约45°的相对旋转角度，在较大方形的四个角上设置弹性可变形构件，抵靠内部方形的外表面。弹性可变形构件抵靠销的方形区段的外表面和较大方形区段的内角，由此销和较大方形区段可以通过压缩和剪切可变形构件而相对于彼此旋转，所产生的返回偏压用于将两个方形构件返回到默认的45°布置。

外部方形可以由方形区段部件形成，或者通过将三个方形侧面安装到平坦表面上来形成。

对于替代布置，可以使用三角形区段或多于4条边的多边形区段来代替。然而，对于第二闩锁构件来说，四个侧面被发现是最有效的解决方案，该第二闩锁构件具有从默认位置大约60度至30度的期望旋转度。

优选地，销的轴线相对于联接器壳体固定。

优选地，从联接器的侧面看，后销接收区域的上壁围绕其中心部分凸出地弯曲，第一闩锁构件是枢转闩锁构件。优选地，凸曲线的径向中心落在枢转闩锁构件的铰接轴线上。

优选地，前卡爪在其底表面具有凹部，在其自由端具有唇缘，由此附件的第一附接销在该爪中时，可以下降到凹部中，并且此后需要从凹部中升起，以便从唇缘上退出。

联接器可能出现的一个问题是液压系统故障。一般来说，这只会导致联接器锁定(lock-out)，因为在致动器的液压系统中通常设置有止回阀。然而，可能会出现液压系统中的压力下降，导致活塞无意中缩回到缸中的情况，例如缸壳体破裂。在这种情况下，如果联接器的方向正确，附件的重量理论上可以将两个附接销向前拉，从而将前附接销从前卡爪的后部向前提起。如果没有注意到，活塞将进一步缩回到缸中，闩锁钩将最终释放后附接销，从而产生图3的情况。虽然在这种情况下附件仍然通过前卡爪固定在联接器上，从而不会从联接器上脱落，但是仍然希望为液压装置建立一个备用方案，以防止或抵抗活塞意外收缩到缸中。

根据本发明的第三方面，提供了一种挖掘机联接器，包括：

壳体，具有用于附接到挖掘机的挖掘机臂的顶部部分和用于附接到挖掘机的附件(例如挖掘机铲斗)的底部部分，该底部部分包括朝向联接器的前部敞开的前卡爪，用于接收附件的第一附接销，以及朝向联接器底部敞开的后销接收区域，用于接收附件的第二附接销；和

用于后销接收区域的第一闩锁构件，第一闩锁构件包括用于在闩锁状态和释放状态之间移动第一闩锁构件的致动器；

其中：

致动器是具有缸和活塞的液压致动器；和

弹簧驱动器，其设置在缸的外部，以将活塞相对于缸偏压至其延伸状态。

优选地，弹簧驱动器是气动活塞。

优选地，弹簧驱动器包括安装在活塞内的外壳，以及从外壳延伸的杆，所述杆延伸到缸的在活塞之外的空隙中。

优选地，液压缸在液压缸的近端具有头部，活塞从缸的远端伸出。优选地，杆在缸的近端连接到头部或缸的端壁。

优选地，保护套管围绕杆。优选地，套管具有尺寸适于容纳外壳的开口端。

在杆和外壳之间设置有密封件，使得当杆压入外壳时，外壳中形成内部压力，提供抵抗杆进入延伸状态的回复力。

优选地，在壳体和活塞的端部之间，或者在活塞所处的孔的内壁之间提供密封。

可选地，在活塞所处的孔的内壁和保护套管之间提供密封。

优选地，当最靠近缸近端的外壳端位于保护套管中时，在保护套管和外壳之间提供进一步的密封。

在替代实施例中，壳体形成为活塞的一部分，杆从活塞的近端延伸，并抵靠杆所在的孔的内壁密封，由此在杆被推入活塞后，活塞中杆的远端空隙在杆上提供压缩回复力。

在另一个实施例中，套管的近端连接到液压缸近端壁的头部，杆从套管的远端伸出并进入活塞的孔中，杆的自由端优选连接到活塞，优选在杆的端部。

优选地，活塞的远端也位于活塞的孔中，该孔大于杆的直径。可以在活塞位于其中的孔的内壁上或者在其入口处提供密封。

密封用于防止驱动活塞的液压流体进入活塞孔和壳体。

在弹簧驱动装置是气动活塞的情况下，密封还防止气动活塞的空气或气体以及杆或壳体周围的孔内或杆/外壳周围的保护套管内的空气或气体进入缸的液压流体中。

在一个替代实施例中，弹簧驱动器安装在缸的一侧，优选地安装在连接到缸壁的模制件中。

优选地，该侧是液压缸的下侧。

可以再次提供保护套管来保护杆——由于杆相对较细，保护套管扩大了运动部件的半径，从而防止弹簧驱动器的屈曲。

在该替代实施例中，优选地，弹簧驱动器的自由端在其远端枢转地连接到凸缘，近端在模制件内。

气动活塞的压缩气体既可以包含在外壳内，也可以包含在外壳的一端之外，外壳所附接的物体提供了气体腔的延伸。这允许使用较短的外壳。

优选地，气体腔连接到馈送管线，这允许对气体腔选择性再加压。这使产品成为一个可维修的部件，从而可以纠正使用一段时间后的任何压力损失。

附图说明

现在将参考附图，仅以示例方式进一步详细描述本发明的这些和其他特征，其中：

图1示意性地示出了处于附件闩锁状态的根据本发明的联接器的示例的内部工作，其中附件的两个附接销固定在联接器的两个卡爪内；

图2示意性地示出了处于附件释放状态的图1的联接器的内部工作，其中附件的第一附接销位于联接器的前卡爪中，但是可以从前卡爪移除，并且第二附接销准备移动到联接器的后卡爪中或者已经从联接器的后卡爪移除；

图3示意性地示出了处于不正确释放状态的图1的联接器的内部工作，其中附件的第一附接销锁定在联接器的前卡爪内，第二附接销准备移动到联接器的后卡爪内或者已经从联接器的后卡爪移除；

图4和5示出了根据本发明的另一方面的用于联接器的液压缸；

图6和7示出了根据本发明的另一方面的联接器的不同液压缸；

图8和9示出了根据本发明的另一方面的用于联接器的另一种不同的液压缸；

图10和11示出了根据本发明的第三方面的用于联接器的液压缸的替代布置；

图12示出了联接器前卡爪的闩锁的弹簧构件的优选形式的细节——罗斯塔型(Rosta-type)弹簧；

图13至15示出了罗斯塔型弹簧的操作；和

图16示出了联接器的罗斯塔型弹簧的示例中心销。

具体实施方式

首先参考图1，示出了根据本发明的联接器10的示意图。联接器10包括具有顶部部分和底部部分的主壳体88。在这种优选类型的联接器中，顶部部分具有一对附接孔，用于将联接器10附接到挖掘机的挖掘机臂上，这在本领域中是众所周知的。

不同地是，底部部分具有两个卡爪22、26，其中第一卡爪22定位成向联接器的前部24敞开，而第二卡爪26向联接器10的底部28敞开。第二卡爪通常被称为马蹄部，尽管它可以具有不同的形状，包括较窄的开口、较宽的开口或单侧——用于获得更可变的附件容纳量，因为这是后销接收区域，并且，第二附接销134可以与附件的前附接销122间隔更宽或更窄，这取决于附件的尺寸或制造商。然而，任何给定的附件通常具有固定的销间距，因此，联接器的尺寸可以适应一定范围的附件尺寸，或者如果后卡爪较窄则只适应给定销布置的几个附件。

图示的后卡爪26的宽度大于深度，从而提供大范围的附件兼容性，而第一或前卡爪22的深度大于宽度，从而提供第一附接销122在其中的更深固定。

如图所示，前卡爪22优选为在其最深部分至少是后卡爪26的深度(即，高度)的两倍。

联接器10还包括第一闩锁构件30、第二闩锁构件74和液压油缸或液压缸40。液压油缸或液压缸40通常被称为致动器。可以使用其他形式的致动器，例如气动或螺旋驱动致动器。

第一闩锁构件30用于将第二附接销134闩锁在后卡爪26中，而第二闩锁构件74用于将第一附接销122闩锁在第一卡爪22中。液压缸40(用于它的液压管线在本领域中是常规的，但未示出)用于给第一闩锁构件30的运动提供动力，在该实施例中，第一闩锁构件30在联接器壳体88内围绕轴118在闩锁状态和释放状态之间枢转，如图1所示，在闩锁状态中，第一闩锁构件30固定第二附接销；如图2和3所示，闩锁构件30被拉离第二附接销以打开后卡爪。在该实施例中，这是通过在一个方向上旋转闩锁构件30来实现的，使得底部部分朝着联接器10的前部移动。

联接器还包括用于第二闩锁构件74的枢转销或轴98，用于将第二闩锁构件74可枢转地安装在第一附接销122的安置位置的上方和前方。因此，第二闩锁构件同样具有相对于联接器壳体88的固定轴线。

还提供了活塞销102，其在联接器的相对侧壁之间延伸，通常平行于两个附接销122、134，用于将液压缸40的活塞104的远端可枢转地安装在联接器壳体88中。液压缸40的头部112随后通过一个或多个销114可枢转地附接到第一闩锁构件30，于是液压缸可以移动第一闩锁构件——在这种情况下是闩锁钩。在替代实施例中，缸和活塞可以颠倒设置，使得缸40的头部112固定到壳体88，而活塞104的远端安装在第一闩锁构件30上。

致动器，在该示例中为缸40，具有从其向前延伸的前闩锁致动构件36。前闩锁致动构件36被设置为与第二闩锁构件74相互作用——在该实施例中是间接的。在该实施例中，这是通过前闩锁致动构件36的自由端与释放臂152相接合来实现的，释放臂152又与第二闩锁构件74相互作用。为此，在第二闩锁构件74上设置有凸缘80，该凸缘具有释放表面82，当第二闩锁构件处于如图1所示的默认闩锁位置和如图2所示的打开状态之间的任何位置时，释放表面82可以与释放臂152接触，在与释放臂152接触之后，前闩锁致动构件36相对于壳体88在向前方向38上的连续运动导致释放臂152和释放表面82之间发生这种接触，然后由于释放臂152在第二闩锁构件74的释放表面上的偏压作用，导致第二闩锁构件74从其默认的闩锁位置移动到打开状态。

第二闩锁构件也可以从图1的默认闩锁位置沿相反方向向更加闭合的状态移动，如图3所示。在更加闭合的状态下，第二闩锁构件的底部的自由端向前移动，释放表面82移动到超出释放臂152的可达范围的位置(其中，在其移动线下方)，由此释放臂152不再能够与凸缘的释放表面82相互作用以将第二闩锁构件74移动到打开状态。取而代之的是，在前闩锁致动构件36继续移动到它本应将打开第二闩锁构件74的位置时，释放臂152反而将其端部置于凸缘80上方的一位置处，该凸缘的相反侧136现在是闩锁保持表面。因此，前闩锁致动构件36将释放臂152移动到其将第二闩锁构件74锁定在比打开状态低的位置的状态，例如其默认闩锁或更加闭合的状态——释放臂将被阻止旋转或进一步向上移动，从而通过壳体上的止动件或如所示地通过枢转部件50上的第二臂52来提供锁定功能，该枢转部件50具有释放臂152，该释放臂反而会阻止进行这种进一步旋转。

为了使第二闩锁构件74默认处于其默认的闩锁位置，其设置有弹簧，以向其提供偏置力。这将是一个双向弹簧，允许第二闩锁构件的双向运动，要么进入更加闭合状态，要么进入打开状态。

在该实施例中，第二闩锁构件绕其轴98可枢转地安装。弹簧偏压第二闩锁构件74，使其在弹簧力的作用下默认进入所述默认闩锁位置，在所述默认闩锁位置中，第二闩锁构件74部分地延伸经过前卡爪22的嘴部58。该优选实施例中的弹簧是罗斯塔型弹簧(Rosta-type spring)。然而，传统的螺旋弹簧同样可以用于该目的，例如通过一端连接到壳体，另一端连接到第二闩锁构件74的凸缘。然而，罗斯塔型弹簧提供了一个紧凑的解决方案。下面将参照图12至16对其进行更详细描述。

第二闩锁构件74的自由端32被布置成使得，如果试图将第一附接销122从前卡爪22的后部34处的安置状态移除，则它将最终接合第二闩锁构件，此时第二闩锁构件74将倾向于旋转到(或朝向)图3的更加闭合的状态。

如现有技术中已知的，第二闩锁构件可具有凸缘或表面，在该凸缘或表面与联接器壳体88上的止动表面46相互作用，以限制该第二闩锁构件74的旋转运动，允许不超过40至90度的旋转。在该实施例中，在完全阻挡和完全打开之间旋转约为60°，完全打开使第二闩锁构件的最低边缘基本平行于前卡爪的上壁42，以及造成更加闭合的状态，在更加闭合的状态中该表面与上壁42成约60°。然而，它的默认闩锁位置可以是与完全打开位置成20°到50°之间的选定角度。如图所示是大约30度。至于更加闭合的位置，可以在30度到70度之间。

如图1至3所示，第二闩锁构件设置有弯曲的自由端表面，当第二闩锁构件74从其默认位置移动到更加闭合的位置时，该表面由第一附接销122接合。该弯曲表面可用于减少或消除对其中一个止动表面46的需要——通过部分地(呈杯状)环抱附接销，可实现附接销和自由端表面之间两点接触的状态，或者使得当杯状部(cup)提供与销之间的变化接合角度时，杯状部开始卡靠在附接销上。在这种卡住状态下，第二闩锁构件74的进一步向下旋转将被阻止。如果联接器和附件被颠倒设置，使得附接销抵靠在前卡爪的上壁42上并被加载，这种情况通常会发生。因此，这提供了对第一附接销122从前卡爪脱出的安全防护。

然而，在图3中，联接器没有被颠倒设置，因此第一附接销122位于前卡爪22的下部。在该下部，该实施例具有凹槽48，其尺寸适于容纳附接销122的一部分——优选具有至少两点接触。该凹槽终止于在卡爪22下部自由端附近的唇缘126处或之前。该凹槽和唇缘将与第二闩锁构件的自由端32一起工作，以将第一附接销容纳在凹槽内，因为如果第一附接销继续压靠第二闩锁构件和唇缘，杯状部将附接销122向下推入凹槽48中。

图3示出了将附接销122推入凹槽48中的杯状部128。利用这种布置，附接销122不能离开前卡爪22，并且唇缘承受来自附接销的很多力。

除了杯状部128之外，第二闩锁构件74包括如下所述的用于容纳轴98和罗斯塔型弹簧的主体，该主体具有用于提供释放表面82的第一凸缘80和用于提供前卡爪的闩锁杆的第二凸缘。在该实施例中，闩锁杆相对于轴98从主体大致径向延伸。第一凸缘80同样从该主体大致径向延伸。在它们之间设置凹槽或凹部84。在使用中，当将第二闩锁构件74提升到如图2所示的打开状态时，释放臂152将进入凹槽或凹部84中，但是当缸40延伸其活塞104以向后移动第一闩锁构件时，释放臂152将从凹槽或凹部84中掉出。因此，当闩锁杆被附件的第一附接销首先移动到其更加闭合的状态时，它可以替代地越过第一凸缘80。当释放臂152越过第一凸缘80时，释放臂移动到第一凸缘80顶部上方的位置，用于在第二闩锁构件74试图再次打开的情况下，替代地选择性地与第一凸缘80的相反侧136上的闩锁保持表面接合，直到致动器再次将活塞104从缸40重新伸出，这然后使释放臂152返回到第一凸缘80后方的位置。

至于杯状部128，它由第二凸缘的后边缘形成，其在具有释放表面的第一凸缘80和具有闩锁杆和自由端32的第二凸缘的侧面，但在它们之间延伸。

至于缸40上的前闩锁致动构件36，它包括面向前方的指状部。该指状部的侧面具有突起86，该突起86具有接触释放臂152的前表面。这允许释放臂152与缸40的侧面间隔开，因为突起也侧向延伸。

在该实施例中，释放臂152是枢转部件50的一部分，该枢转部件50安装在与活塞销102相同的轴线上。为此，可以使用同一的活塞销102。枢转部件50具有从其大致径向向外延伸的释放臂152，并且具有与其周向间隔开的第二臂52。如图3所示，在释放臂52和第二臂52之间是另一个凹部或凹槽，在释放臂152与释放表面82接合期间以及在释放臂152定位在第一凸缘80上方期间，突起86将装配在该凹部或凹槽中。然而，当活塞104伸出缸40时，突起86退出该另一凹槽或凹部，从而允许枢转部件50自由旋转。

该枢转部件50可替代地被弹簧偏压至默认状态，其中释放臂152定位在第二闩锁构件的凹槽或凹部84之外，在该实施例中是向下悬挂的位置。

优选地，释放臂152具有用于接合释放表面的唇缘。

当突起与释放臂152接合时，第二臂52通过定位突起86的后面而将用于在联接器颠倒设置时或者在释放臂已经被前闩锁致动构件36或突起86移动到第二闩锁构件上方的位置时打开第二闩锁构件期间，防止枢转部件50过度旋转。

接下来参考图3，前附接销122已经从前卡爪22的后部34向前移动。此外，活塞104已经进一步缩回到缸中，由此闩锁构件30已经释放后附接销。在这种情况下，附件仍然通过前卡爪固定在联接器上，因此不会从联接器上脱落。由于这种情况是不可取的，图4至11进一步说明了为避免这种情况而设计的联接器的可选特征。下文将进一步讨论这些问题。

在图1至图3的联接器中，活塞104最大程度地缩回到缸40中，将第一闩锁构件拉离后卡爪26，如图2所示。替代实施例可能仅允许它拉得更远，可能活塞或缸的长度更长，或者联接器更短。在优选实施例中，前卡爪的闩锁机构仍如所述地起作用。在这样的实施例中，即使当完全缩回时，第一闩锁构件仍将部分闭合后卡爪的开口。然而，它应该向前拉得足够远，以释放打算与联接器一起使用的任何附件的第二附接销。这种布置通常与较少的附件兼容。

接下来参照图13至16，进一步描述罗斯塔型弹簧。

第二闩锁构件的轴98沿其长度的一部分设有方形区段54。如图16所示，这是凸缘端56的远端。方形区段的近端，即更靠近凸缘端的端部，是圆形区段，其直径大约等于方形区段54的对角线长度，该圆形区段终止于凸缘端。

凸缘端具有平坦的侧部，以便可以用工具转动。它将安装在联接器侧壁的凹槽中，或者安装在其中的衬套中，使得轴将相对于壳体旋转。

替代地，轴98的远端60设置有短柱，其圆形直径小于方形区段54的方形宽度，使得轴98可以插入穿过罗斯塔弹簧部件的其余部分，方形区段54是罗斯塔弹簧内的可操作部分，如下所述。远端60将穿过壳体的另一侧，使得轴延伸穿过壳体的两侧。

远端60在其自由端附近具有用于挡圈的凹槽，该挡圈用于在壳体的另一侧保持所述轴，这里显示在衬套63内。该轴固定在壳体88的两侧之间。

第二闩锁构件74安装在方形区段上，其具有分叉主体形式的，第一凸缘80和具有自由端32的闩锁臂从该主体延伸。分叉主体形式的两端分别在一端具有圆孔，在另一端具有方孔，使得圆孔位于轴的圆形区段上，靠近轴的方形区段，并且该方形区段位于轴的方形区段上。轴因此可旋转地固定在主体上。

然而，罗斯塔型弹簧的方形外框64和方形内框66在两端之间。在两个框之间有四个橡胶插件68，每个插件位于外框64的相应角部。

外框相对于内框旋转45°，使得外框内部和内框外部的角间隙可以大部分被橡胶插件68填充。橡胶插件68通过位于框之间的角部间隙中，然后压靠在内部方形框的平坦侧部上，并压靠在外部框的角部或两侧面相交壁上，以提供内部框相对于外部框的默认45°位置。这又为第二闩锁构件提供了所需的默认闩锁状态，因为内部方形框紧密配合在轴的方形区段上。

不同于45°的角度也可以通过具有不同形状的橡胶插件来提供。

由于插件的非无限可压缩性，罗斯塔型弹簧将允许旋转，而不会破坏罗斯塔型弹簧，或者在默认位置的任一侧，角度可以为20-38度。优选地，在中心的任一侧，运动范围达到30度。

除了30°，其他角度也是可以的，这取决于打开卡爪所需的扭转量——可变形构件对扭矩提供额外的阻力，内部相对于外部旋转得更多。

提供内部框不是必须的，因为轴可以替代地直接提供该功能。然而，当罗斯塔型弹簧与内框和外框一起预成型，且内框中的方孔用于接收轴时，装配更容易。

为了将方形外框保持在相对于联接器壳体88的固定方位，该方形外框64将位于壳体88的凹部中，或者以其他方式固定到其上。

罗斯塔型弹簧的结构允许内框相对于外框有一定程度的旋转，通常通过压缩橡胶元件旋转角度可达30°，如图15所示。因此，第二闩锁构件74可以在任一方向上旋转图示的30度。

代替外部框是方形管，它可以形成为附接到壳体88的平坦面的三个侧面。

如图所示，双向弹簧的罗斯塔型布置通过橡胶元件的压缩和剪切而允许内部方形框相对于外部方形框旋转，该压缩和剪切产生返回偏置力，以将方形区段返回到其初始或默认状态。在本发明中，如图1所示，这个初始状态是默认的闩锁状态。

接下来参考图4至图11，示出了为缸/活塞提供偏压的各种方法——其布置成相对于缸将活塞偏压到延伸位置。

在图4至图9中，在活塞104的内部设置了弹簧驱动器或偏置机构。示出了各种解决方案。第一种解决方案在图4和图5中示出，其中在致动器活塞104的内部设置气动备用活塞，其中致动器活塞104的位于缸40内部的端部具有钻设在其中的孔70，用于接收气动气体弹簧72。气动气体弹簧或活塞包括外壳76和杆78，杆78可以在如图5所示的延伸状态和如图4所示的收缩状态之间延伸。

虽然示出了气动活塞，但是也可以使用其他形式的弹簧驱动器或偏压机构，例如螺旋弹簧，或者压缩材料弹簧，例如橡胶弹簧。优选地，它在压缩其中的部件或材料装置形状时获得回复力，无论是螺旋弹簧还是压缩气体、流体或固体。优选的是带有可移动杆的气动活塞。

在图4的收缩状态下，杆78已经收缩到空隙90中，如图4和5中的黑色部分所示，从而压缩其中的气体并产生偏置力来对抗活塞104向缸40中的挤压。

在该实施例中，为了允许较短的气体弹簧72，空隙90延伸到缸40的头部112中。

空隙90包含压力下的空气或气体，以提供气动弹簧力。这样，图4的收缩状态在空隙90处具有比图5的膨胀状态更高的压力。同样，在杆78和孔壁之间的孔内自由空间可以包含压力下的空气或气体，当杆收缩到外壳76中时，压力也更高。因此，图5是杆78的默认状态，由此致动器被气体弹簧偏压，以默认为延伸状态，即，活塞104伸出缸40，从而有助于防止在缸40发生故障的情况下释放附件，因为伸出状态将附件的附接销锁定在联接器的卡爪中。

在该第一实施例中，外壳76附接到缸40的头部112。因此，它将在活塞104的孔70内滑动。密封件92设置在活塞104的远端，以在外壳76和活塞104的孔70之间密封。这防止了在致动器的正常使用期间，缸40的液压流体进入外壳76和活塞104之间的空间。它还防止液压流体进入杆78和孔70之间的自由空间。这避免了气体弹簧的锁定(因为液压流体是不可压缩的)。同样，它防止杆周围的孔自由空间中的空气或气体进入液压流体，从而防止致动器的液压力软化(因为液压流体中夹带的空气使液压流体部分可压缩)。

接下来参考图6和7，提供了一种替代布置，其具有类似的益处。在该第二种形式中，气动气体弹簧被颠倒设置，使得外壳76替代地安装在活塞104的孔中，并且杆78替代地附接到缸40的头部112。利用这种布置，提供了保护套管94，当杆78收缩到外壳76中时，外壳76可以滑入其中，如图6所示。密封件再次设置在活塞104的端面处，以防止液压流体进入孔中，并防止孔中的空气或气体进入液压流体中。然而，另一密封件110设置在保护套管94的端部，用于密封外壳76。这允许外壳周围的空间在单个自由空间和两个封闭空间之间切换，并且当杆压缩到外壳中时，它进一步为外壳提供支撑，从而抵抗杆/外壳的屈曲。

在另一种布置中，保护套管94做得更长，使得外壳76总是插入保护套管94中，使得外壳周围的空间总是与杆周围的空间分开。

提供保护套管94的好处是，对于气体弹簧布置来说具有额外的半径，由此保护套管提供了额外的弯曲刚度，并因此对气体弹簧提供弯曲抗性。现有技术中，杆可能会屈曲，特别是在进入外壳的地方。

然后参考图8和9，示出了第三集成气体弹簧，其中外壳76再次位于活塞104内部。然而，替代地，杆替更宽，并且没有保护套管。此外，杆78现在止于缸的头部，而不是附接在其上。

如图所示，并非在活塞的孔中设置外壳76，而是可以将杆设置在活塞的孔中，由此活塞本身提供外壳的功能。因此，外壳将有效地不再发挥作用(defunct)，或者被认为与活塞集成在一起。

在该第三图示实施例中，加压空隙90与在活塞104的枢转安装端附近的管96连接，螺纹塞或插塞100封闭该管96的侧通风口106。利用这种布置，在压力损失的情况下，加压空隙90中的空气或气体的压力可以被重新压缩或再填充。如果需要，也可以进行冲洗。

同样可以对图6和7的实施例设置这种再填充端口。

在图4和图5的实施例中，头部同样可以包括用于进入空隙90的再充气孔。

最后参考图10和11，示出了一种替代布置，其中气体弹簧替代地安装在缸40的外部和侧面，在侧结构中。侧结构可以专门用于气体弹簧，或者它可以是围绕缸的模制件的一部分，前闩锁致动构件36从该缸延伸。

如图所示，侧结构具有包含气体弹簧的空腔。还有一个保护套管94，但这一次它只是为杆78提供保护，因为它在活塞的外部，否则它将暴露在联接器的工作环境中。它不再暴露于缸中的液压系统。

在这种布置中，气体弹簧72可以操作为在图10的收缩位置和图11的延伸位置之间驱动该杆78和保护套管94，延伸配置是默认配置。

杆或保护套管94的端部可以附接到从活塞销102径向延伸的另一凸缘124，该另一凸缘124可以具有连接到杆78或保护套管94的枢转连接部116。通过枢转，当枢转闩锁钩移动时，杆可以与活塞一起旋转。可选地，另一凸缘将相对于活塞销102旋转。对于滑动闩锁，连接可以改为固定的，而不是枢转的，因为致动器不需要枢转。

通常外部气体弹簧位于缸下方。这有两个好处。首先，由于空间仅限于缸的侧面，将其放在缸下方不会进一步填充侧空间。其次，由于位于缸下方，在附件的使用过程中(一旦附件附接到联接器上)，其不会暴露于外部元件，因为附件将封闭联接器的底部。

在缸40的活塞内部或外部具有这些气体弹簧机构的情况下，缸40和活塞104将默认进入一状态，使得在缸40的液压系统或缸本身发生故障的情况下，第一闩锁钩处于闩锁状态，尽管没有液压系统的通常保持力。然而，这将允许操作者在注意到附件的固定松脱之后，保持附件的安全保持足够长的时间，以使他将附件降低到地面上。

因此，本发明能够使附接到联接器的附件仅通过遵循适当的程序(如图2所示)才可释放——在联接器使用不当的情况下，它不能从联接器上释放。

本发明的这些和其他特征已经在上面仅以示例的方式进行了描述。在所附权利要求的范围内，可以对本发明进行详细的修改。

Claims (30)

1.一种挖掘机联接器，包括：

壳体，具有用于附接到挖掘机的挖掘机臂的顶部部分和用于附接到挖掘机的附件的底部部分，所述底部部分包括朝向所述挖掘机联接器的前部敞开以用于接收附件的第一附接销的前卡爪，以及朝向所述挖掘机联接器底部敞开以用于接收所述附件的第二附接销的后销接收区域；

用于所述后销接收区域的闭合机构，所述闭合机构包括致动器和具有可移动的第二销接合表面的第一闩锁构件，用于选择性地将所述第二附接销固定在所述后销接收区域中，并且用于将所述第一附接销拉入所述挖掘机联接器的所述前卡爪中；

用于所述前卡爪的第二闩锁构件，用于选择性地将所述第一附接销保持在所述前卡爪中；和

前闩锁控制部件，用于在打开状态和闭合状态之间选择性地控制所述第二闩锁构件的移动；

其中，所述致动器包括释放构件，用于选择性地接合所述前闩锁控制部件上的释放臂，以启用或停用所述前闩锁控制部件；

所述释放臂和所述第二闩锁构件的释放表面之间的接触导致所述第二闩锁构件从其闭合状态移动到其打开状态，以及

所述第二闩锁构件具有更加闭合状态，其中所述释放表面移动到超出所述释放臂的可达范围的位置。

2.根据权利要求1所述的挖掘机联接器，其中，所述后销接收区域是向所述挖掘机联接器的底部敞开的后卡爪。

3.根据权利要求1所述的挖掘机联接器，其中，所述前卡爪的底壁在其自由端包括唇缘。

4.根据权利要求1所述的挖掘机联接器，其中，所述后销接收区域在其自由端包括唇缘。

5.根据权利要求1所述的挖掘机联接器，其中，所述后销接收区域包括朝向其自由端的成角度的斜面，以在所述第一附接销和所述第二附接销被所述致动器夹紧到所述挖掘机联接器上时，迫使所述第二附接销与所述后销接收区域接合。

6.根据权利要求1所述的挖掘机联接器，其中，所述致动器是具有缸和活塞的液压油缸。

7.根据权利要求1所述的挖掘机联接器，其中，所述可移动的第二销接合表面是枢转钩的一部分。

8.根据权利要求1所述的挖掘机联接器，其中，所述第二闩锁构件枢转地安装到所述壳体。

9.根据权利要求1所述的挖掘机联接器，其中，所述第二闩锁构件枢转地安装在所述壳体中，以围绕位于所述前卡爪的后壁的上方和前方的轴线旋转。

10.根据权利要求1所述的挖掘机联接器，其中，所述第二闩锁构件在弹力作用下进入默认闩锁位置。

11.根据权利要求1所述的挖掘机联接器，其中，在所述第二闩锁构件处于更加闭合状态的情况下，所述释放臂具有端部，所述端部在所述释放臂被所述释放构件完全接合时位于所述第二闩锁构件上方，在该位置中，所述释放臂防止所述第二闩锁构件打开。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的挖掘机联接器，其中，所述第二闩锁构件通过双向弹簧被偏压到默认闩锁位置中，所述双向弹簧允许所述第二闩锁构件的双向移动。

13.根据权利要求12所述的挖掘机联接器，其中，所述双向弹簧是罗斯塔型弹簧，其具有内杆、外壳以及在所述外壳的角部中的弹性构件，所述内杆和所述外壳每一个都具有方形区段。

14.根据权利要求1-11中任一项所述的挖掘机联接器，其中

所述致动器用于在闩锁状态和释放状态之间移动所述第一闩锁构件；和

所述第二闩锁构件包括安装成绕其轴线轴向旋转的毂，所述毂具有罗斯塔型弹簧，以使其居中位于默认锁定位置，在所述默认锁定位置中，所述第二闩锁构件的锁定臂至少部分地延伸穿过所述前卡爪的嘴部，所述罗斯塔型弹簧具有内杆、外壳和弹性构件，所述内杆和所述外壳每一个都具有方形区段，所述弹性构件位于所述外壳的角部中。

15.根据权利要求13所述的挖掘机联接器，其中，所述第二闩锁构件的轴相对于所述第二闩锁构件旋转固定，并且其形成所述罗斯塔型弹簧的内杆，所述罗斯塔型弹簧的外壳相对于所述挖掘机联接器的壳体旋转固定。

16.根据权利要求13所述的挖掘机联接器，其中，所述罗斯塔型弹簧的外壳相对于所述第二闩锁构件旋转固定，并且所述第二闩锁构件的轴相对于所述挖掘机联接器的外壳旋转固定。

17.根据权利要求13所述的挖掘机联接器，其中，所述外壳是单件结构。

18.根据权利要求1-11中任一项所述的挖掘机联接器，其中：

所述致动器用于在闩锁状态和释放状态之间移动所述第一闩锁构件；

其中：

所述致动器是具有缸和活塞的液压致动器；和

气动活塞设置在活塞内部，以将所述活塞相对于所述缸偏压至其延伸状态。

19.根据权利要求18所述的挖掘机联接器，其中，所述气动活塞包括安装在所述活塞内的外壳，以及从所述外壳延伸的杆，所述杆延伸到所述缸的在所述活塞之外的空隙中。

20.根据权利要求18所述的挖掘机联接器，其中，所述气动活塞包括从所述致动器的活塞延伸的杆，在所述致动器的活塞中的所述杆后方具有空气或气体空隙。

21.根据权利要求19所述的挖掘机联接器，其中，所述杆附接到所述缸的端壁。

22.根据权利要求19所述的挖掘机联接器，其中，保护套管围绕所述杆，所述保护套管具有尺寸适于容纳所述外壳的开口端。

23.根据权利要求18所述的挖掘机联接器，其中，所述气动活塞包括外壳和从所述外壳延伸的杆，所述外壳的近端附接到所述缸的端壁，并且所述杆延伸出所述外壳的远端并进入所述活塞的孔中，在所述杆的自由端处或附近，所述杆的自由端附接到活塞。

24.根据权利要求1-11中任一项所述的挖掘机联接器，其中：

所述可移动的第二销接合表面在用于所述后销接收区域的第一闩锁构件上，所述致动器用于在闩锁状态和释放状态之间移动所述第一闩锁构件；

其中：

所述致动器是具有缸和活塞的液压致动器；和

弹簧驱动器设置在所述缸的外部，以将所述活塞相对于所述缸偏压至其延伸状态，所述弹簧驱动器安装在所述缸的一侧。

25.根据权利要求24所述的挖掘机联接器，其中，所述一侧是所述缸的下侧。

26.根据权利要求24所述的挖掘机联接器，其中，所述弹簧驱动器是安装在模制件中的气动活塞，所述模制件连接到所述缸的外壁。

27.根据权利要求26所述的挖掘机联接器，其中，所述弹簧驱动器的自由端在其远端枢转地附接到一凸缘，所述弹簧驱动器的近端在所述模制件内。

28.根据权利要求26所述的挖掘机联接器，其中，设置保护套管来保护所述气动活塞的杆，所述保护套管围绕所述杆的外周，并且具有尺寸适于容纳所述气动活塞的外壳的开口端。

29.根据权利要求18所述的挖掘机联接器，其中，所述气动活塞的气体腔连接到供给管线，以允许对所述气体腔选择性再加压。

30.根据权利要求26所述的挖掘机联接器，其中，所述气动活塞的气体腔连接到供给管线，以允许对所述气体腔选择性再加压。

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