CN113431129A - 用于地面接合工具的保持器套筒 - Google Patents

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Abstract

一种配置成在用于地面接合工具的保持器系统(50)中使用的保持器套筒(70)包括多个板状部段(55)，每个部段(55)沿径向内边缘(74)或者径向外边缘(73)的一部分与相邻部段柔性连接。多个部段(55)的径向内边缘(74)形成分段内表面的一部分，其配置成与保持器系统(50)的锁定构件(60)的外表面(66)接合。内表面部分地围绕保持器套筒(70)的中心轴线(75)延伸，从而形成基本上为C形的保持器套筒(70)，该保持器套筒具有彼此间隔开的相对的周向端部。多个部段(55)的径向外边缘(73)形成分段截头圆锥形外表面的一部分，其配置成接合在地面接合工具末端(30)的内部锁腔(40)中。

Description

用于地面接合工具的保持器套筒
本申请是申请日为2017年4月21日、国际申请号为PCT/US2017/028740、国家申请号为201780028747.X、名称为“用于地面接合工具的保持器套筒”的进入中国国家阶段的国际申请的分案申请。
技术领域
本发明总体上涉及地面接合工具，并且更具体地涉及一种在组件中用于将地面接合工具可拆除地附接到各种土方作业机械的保持器套筒。
背景技术
土方作业机械(诸如挖掘机、轮式装载机、液压矿铲、电缆铲、斗轮、推土机和拉铲挖掘机)通常用于挖掘或破开泥土或岩石和/或在工地上将分散工料从一个地方移动到另一个地方。这些土方作业机械包括各种用于挖掘或移动工料的土方作业机具，诸如斗或铲。这些机具可能会受到在土方作业应用期间所经历的磨擦和冲击导致的的极度磨损。
为了保护这些机具不受到磨损并由此延长这些机具的使用寿命，可以在发生最具破坏性的磨损和冲击的区域向土方作业机具提供各种地面接合工具，诸如齿、刃边保护器及其他磨损构件。这些地面接合工具使用定制保持器系统可拆卸地连接至机具，以使磨损或受损的地面接合工具能够轻易拆下并用新的地面接合工具替换。
已经提出并使用了很多用于将各种地面接合工具可拆卸地连接到土方作业机具的保持器系统。在授予Adamic等人的美国专利第7,640,684号中公开了这类保持器系统的一个示例。所公开的保持器系统包括用于将磨损构件附接到支撑结构的可释放锁定组件。磨损构件在一侧包括至少一个销保持器接收开口。开口呈锥形，在其外表面处较窄，而在其内表面处较宽。支撑结构包括至少一个销接收凹槽，当磨损构件和支撑结构可操作地联接时，该销接收凹槽通常与磨损构件中的开口对齐。呈截锥形状并带有内螺纹的销保持器插入到磨损构件的开口中。磨损构件可滑动地安装在支撑结构上。通过从标准棘轮工具施加扭力来将带外螺纹的销拧入到销保持器中。销延伸穿过磨损构件并进入支撑结构中的凹槽，以将磨损构件锁定到支撑结构。销可以使用棘轮工具释放，并且可以从销保持器上移除。然后可以从支撑结构上移除磨损构件。
在授予Smith等人的美国专利第7,762,015号中公开了用于将各种地面接合工具可拆卸地附接到土方作业机具的保持器系统的另一示例。该保持器系统包括旋转锁，该旋转锁具有狭槽以接纳安装到作业工具或作业工具的一部分的连接器的柱。当锁旋转时，通往狭槽的入口被堵住，柱便不能从狭槽中滑出。
这些已知的保持器系统仍然存在许多问题和/或缺点。本发明的各种实施例可以解决一种或多种问题和/或缺点。
发明内容
根据一个示例性方面，本发明涉及一种配置成在用于地面接合工具的保持器系统中使用的保持器套筒。保持器套筒可以包括多个板状部段，每个部段沿径向内边缘或者径向外边缘的一部分与相邻部段柔性连接。多个部段的径向内边缘形成分段内表面的一部分，该分段内表面配置成与保持器系统的锁定构件的外表面接合。内表面可以部分地围绕保持器套筒的中心轴线延伸，从而形成基本上为C形的保持器套筒，该保持器套筒具有彼此间隔开的相对的周向端部。多个部段的径向外边缘形成分段截头圆锥形外表面的一部分，该外表面配置成接合在地面接合工具末端的内部锁腔中。
在本发明的另一示例性方面，一种用于地面接合工具的保持器系统可以包括配置成围绕锁旋转轴线旋转的锁，以及金属保持器套筒。金属保持器套筒可以包括外表面和内表面，该外表面配置成与地面接合工具末端的锁腔配合，该内表面至少部分地围绕锁旋转轴线延伸并且在基本上平行于锁旋转轴线的方向上对齐。内表面可以配置成围绕锁旋转轴线并且在基本上平行于锁旋转轴线的方向上可旋转地接收锁。金属保持器套筒还可以包括多个部段，这些部段沿着相邻部段的径向内边缘或沿着相邻部段的径向外边缘以手风琴状布置的形式连接在一起，这种手风琴状布置配置成使得金属保持器套筒可压缩来插入到锁腔中并且在金属保持器套筒安置于锁腔内时可膨胀。
在本发明的又一示例性方面，配置成在用于地面接合工具的保持器系统中使用的金属保持器套筒可以包括外表面和内表面，该外表面配置成与地面接合工具末端的锁腔配合，该内表面至少部分地围绕锁旋转轴线延伸。内表面可以在基本上平行于锁旋转轴线的方向上对齐，并且内表面可以配置成围绕锁旋转轴线并且在基本上平行于锁旋转轴线的方向上可旋转地接收锁。金属保持器套筒还可以包括多个部段，这些部段沿着相邻部段的径向内边缘或沿着相邻部段的径向外边缘以手风琴状布置的形式连接在一起，这种手风琴状布置配置成使得金属保持器套筒可压缩来插入到锁腔中并且在金属保持器套筒安置于锁腔内时可膨胀。
附图说明
图1是根据本发明的一个示例性实施例的具有附接到其上的多个地面接合工具的装载机铲斗的透视图；
图2是根据本发明的一个示例性实施例的齿组件的透视图；
图3是图2所示的齿组件的末端的透视图，其中锁和保持器套筒定位在末端的锁腔中；
图4是根据本发明的一个示例性实施例的从保持器套筒的径向外侧观看的侧视立视图；
图5是从图4所示的保持器套筒的径向内侧观看的透视图；
图6是根据本发明的一个示例性实施例的保持器套筒的顶视图；
图7是从图4的保持器套筒的径向内侧观看的侧视立视图；
图8是穿过地面接合工具末端的横向剖视装配图，其示出了将保持器套筒压缩并安装到工具末端的锁腔中；
图9是穿过图8的地面接合工具末端的纵向剖视装配图，其示出了将保持器套筒压缩并安装到锁腔中；
图10是穿过图8的地面接合工具末端的横向剖视装配图，其示出了保持器套筒在锁腔中的膨胀和安置；
图11是穿过图8的地面接合工具末端的纵向剖视装配图，其示出了保持器套筒在锁腔中的膨胀和安置；
图12是穿过图8的地面接合工具末端的横向剖视装配图，其示出了在保持器套筒安置在锁腔中之后将锁定构件安装到保持器套筒中；
图13是穿过图8的地面接合工具末端的纵向剖视装配图，其示出了在保持器套筒安置在锁腔中之后将图12的锁定构件安装到保持器套筒中；
图14是根据本发明的示例性实施例的安置在保持器套筒中的锁的透视装配图；
图15是从图14的锁和保持器套筒的相对侧观看的透视装配图；
图16是从图15所示的锁的一侧观看的透视图；
图17是从图15所示的锁的相对侧观看的透视图；以及
图18是示出了根据各种公开实施例的用于制造保持器套筒的过程的示意图。
具体实施方式
图1示出了作为土方工程机械的示例性机具的挖掘机铲斗组件1。挖掘机铲斗组件1用于以已知方式挖掘工料的铲斗2。铲斗2可以包括各种地面接合工具。例如，铲斗2可以包括作为地面接合工具的多个齿组件10，其附接到铲斗2的底座边缘5。齿组件10可以采用根据本发明的保持系统来固定到铲斗2。虽然本发明的各种实施例将结合具体的地面接合工具(例如，齿组件10)进行说明，但是应该理解，本发明可以应用于任何其他类型的地面接合工具或部件或与其结合使用。此外，应当理解的是，除非另作具体说明，否则，结合一个实施例描述的一个或多个特征可以在任何其他公开的实施例中实施。
参考图2，齿组件10可以包括连接器20，连接器20配置成接合铲斗2的底座边缘5或者机具的其他适合的支撑结构。齿组件10还可以包括配置成可拆卸地附接至连接器20的地面接合工具末端30。齿组件10可以进一步包括配置成将末端30固定于连接器20的保持器系统50。末端30承受因为与工料接合而引起的大部分冲击和磨损，并且比连接器20更快地磨损，破裂得更频繁。因此，多个末端30可以附接至连接器20，发生磨损并在连接器20自身需要更换之前进行更换。如本文将详细描述的，符合本发明的保持器系统50的各种示例性实施例可以有助于将地面接合工具附接于机具的支撑结构并从其上拆卸下来，并且可以提供能够承受高温和其他恶劣的操作条件的部件。
连接器20可以包括一对第一安装腿部26和第二安装腿部28，它们在其间限定了用于接收底座边缘5的凹槽27。可以通过使用任何合适的连接方法将第一安装腿部26和第二安装腿部28附接至底座边缘5，从而将连接器20固定在底座边缘5上的合适位置。例如，安装腿部26和28以及底座边缘5可以具有对应的孔(未示出)，任何合适的紧固件(如螺栓或铆钉)可以通过这些孔插入，以将连接器20保持在合适的位置。替代地或附加地，安装腿部26和28可以焊接至底座边缘5的相应顶表面和底表面。替代地或附加地，可以使用本领域已知的任何其他连接方法和/或配置。例如，在一些示例性实施例中，连接器可以配置成使用本文公开的任何保持器系统来将连接器固定于机具的合适支撑结构上。
连接器20可以包括沿向前方向延伸的鼻部21。如图3所示，鼻部21可以配置成被接收在末端30的安装腔35中。鼻部21可以配置成在使用铲斗2期间支撑末端30，并且在承受工料负荷的同时促使末端30保持在鼻部21上。鼻部21可以包括从每个侧面22、24延伸出的一体柱23。柱23可以具有各种各样的形状和尺寸。在一个示例性实施例中，如图2所示，柱23可以具有截头圆锥形状。如本文将更详细描述的，柱23可以与保持器系统50配合来将末端30固定到连接器20。
如图3中的末端30的后视图所示，末端30可以在末端30内限定出安装腔35，安装腔35具有相对于连接器20的鼻部21的互补性配置。末端30可以具有各种外形。例如，如图2所示，末端30在向前延伸时可以大体上逐渐变细。例如，末端30的上表面32在向前延伸时可以向下倾斜，并且末端30的下表面38在向前延伸时可以大体向上延伸。替代地，下表面38在向前延伸时可以大体上平直延伸或向下延伸。末端30在其前端处可以具有楔形的边缘31。
如上所述，末端30可以经由保持器系统50固定于连接器20。保持器系统50可以包括锁60和保持器套筒70。末端30和/或连接器20可以具有用于在其中容纳锁60和保持器套筒70的各种配置。例如，在图2和图3所示的示例性实施例中，末端30可以包括限定在锁凸台45中的锁腔40，锁凸台45从其每个侧面37突出，用于容纳锁60和保持器套筒70。当组装到末端30时，锁60和保持器套筒70可以安置于锁腔40内。末端30还可以包括从每个锁腔40向外延伸的锁凸台45。尽管图2和图3中所示的示例性实施例在末端30的每个侧面37上具有锁腔40和锁凸台45，但是，末端30可以具有不同数量和/或布置的锁腔40和锁凸台45。
图4至图7示出了根据本发明的实施方式的示例性金属保持器套筒70的各种视图。金属保持器套筒70的手风琴状结构使得金属保持器套筒70能够实现弹性压缩以插入到锁腔40中，并且能够发生膨胀以安置在锁腔40内。图8至图13是横向和纵向剖视组装图，其示出了在插入到锁腔40中的过程期间金属保持器套筒70的压缩(图8和图9)、金属保持器套筒70发生膨胀以安置在锁腔40内(图10和图11)以及在金属保持器套筒安置于锁腔40内之后将锁60插入到金属保持器套筒70中。在一个示例性实施例中，锁60和保持器套筒70可以配置成以允许锁60相对于保持器套筒70至少部分地围绕锁旋转轴线65(图17)旋转的方式安置在锁腔40的内表面43内。如图10至图13中最佳所示，保持器套筒70可以直接抵靠锁腔40的内表面43。锁60可以抵靠由保持器套筒70的径向内边缘74形成的分段内表面上。图3是图2所示的齿组件的末端的透视图，其中锁60和保持器套筒70定位在末端30的锁腔40中。在锁腔40的后侧，锁腔40可以通向侧槽41，侧槽41沿着侧面37的内表面39从锁腔40向后延伸。侧槽41可以具有配置成允许连接器20的柱23的至少一部分(从末端30的后端插入)通过的横截面。
如图4至图7中最佳所示，保持器套筒70可以配置成包括从保持器套筒70的底部边缘53延伸到顶部边缘52的多个板状部段55。每个部段55可以具有基本上相同的形状，并且每个部段可以沿着径向内边缘74的基本上整个长度或沿着径向外边缘73的一部分通过腹板部段57与相邻部段柔性连接。多个部段55的径向内边缘74形成分段内表面的一部分，该分段内表面配置成与锁60的外表面66接合。保持器套筒70的分段内表面可以部分地围绕保持器套筒70的中心轴线75延伸，从而形成基本上为C形的保持器套筒，该保持器套筒具有彼此间隔开的相对的周向端部。多个部段的径向外边缘73可以形成分段截头圆锥形外表面的一部分，该外表面配置成接合在地面接合工具末端30的锁腔40中。
如在图8至图11的剖视组装图中最佳所见，多个板状部段55可以柔性地连接在一起，这样一来，基本上C形的保持器套筒70可压缩来插入到锁腔40中，并且在基本上C形的保持器套筒70安置于锁腔40内时可膨胀。如图4至图7所示，至少一些板状部段55的形状可以是大体上梯形或三角形。形成分段截头圆锥形外表面的径向外边缘73可以通过腹板部段57连接在一起，腹板部段57可以沿每个径向外边缘73的一部分延伸小于每个外边缘73的整个长度。部段55还可以包括更长的径向外边缘76，这些径向外边缘76远离彼此成一定角度并且不沿其长度彼此连接，由此允许保持器套筒70在某些部段55的至少一部分朝向彼此和远离彼此移动时柔性地压缩和膨胀。保持器套筒70的允许保持器套筒70进行压缩和膨胀的上述结构在本文中可以被称为“手风琴状”布置或配置。
锁60可以被接收在保持器套筒70内并且可以配置成围绕锁旋转轴线65旋转。由保持器套筒70的径向外边缘73和76形成的外截头圆锥形表面可以配置成与地面接合工具末端30的锁腔40配合。由多个部段55的径向内边缘74形成的保持器套筒70的分段内表面可以至少部分地围绕锁旋转轴线65延伸，并且可以在基本上平行于锁旋转轴线的方向上对齐。保持器套筒70的多对多个部段55可以沿着相邻部段的径向内边缘74或沿着相邻部段的径向外边缘73的部分以手风琴状布置的形式连接在一起，这种手风琴状布置配置成使得保持器套筒70可压缩来插入到锁腔40中并且在保持器套筒70安置于锁腔40内时可膨胀。保持器套筒70的上述配置还使得能够由金属制成保持器套筒，从而提供一种能够比用于地面接合工具保持器系统的许多现有的塑料部件承受高得多的温度和更苛刻的环境的保持器系统部件。保持器套筒70也可以形成为大致椭圆形的形状，如图6中最佳所示。以这种方式，可以更容易地适应保持器套筒70的制造公差，使得保持器套筒70在组装到锁腔40的过程中在压缩和膨胀之后将紧密地装配到锁腔40中。另外，可以实现保持器套筒70与锁60之间的更加紧密的装配。如图6所示，由保持器套筒70的径向最外边缘限定的椭圆的半长轴的长度可以表示为“A”，而椭圆的半短轴的长度可以表示为“B”。在一个示例性实施方式中，当保持器套筒70插入到锁腔40中时，椭圆形的保持器套筒的半短轴的长度B至少可以被压缩到更小的长度D.
如图5的径向内部透视图、图7的径向内部侧视图以及图14和图15的透视组装图所示，保持器套筒70还可以包括至少一个弹性悬臂式锁制动臂51，锁制动臂51的第一近端或基端在基本上C形的保持器套筒70的相对周向端部处连接到板状部段。锁制动臂51各自可以在与锁制动臂的第一近端相对的第二远端56处包括顶部唇缘78。顶部唇缘78可以配置成与保持器系统的锁60的底部表面可滑动地接合，以将锁60相对于保持器套筒70和锁腔40保持就位。每个锁制动臂51还可以在第一近端处包括配置成与锁60的肩部82接合的底部唇缘71。
将锁60组装到保持器套筒70中可以在保持器套筒70被压缩且随后膨胀到锁腔40内的适当位置之后执行。保持器套筒70的弹性悬臂式锁制动臂51允许在将保持器套筒70安装在锁腔40中之后将锁60组装到保持器套筒70中。在末端30安装在连接器20的鼻部21上之前，每个锁60可以从末端30的安装腔35内相对于地面接合工具末端30沿横向向外方向被压入保持器套筒70中。当锁60插入到保持器套筒70中时，锁60使位于锁制动臂51的远端56处的顶部唇缘78径向向外偏转。一旦锁60的肩部82接触唇缘71，锁制动臂51和顶部唇缘78就弹回，以便与锁60的底部表面可滑动地接合，如图15中最佳所示。通过这种方式，保持器套筒70将锁60可旋转地保持在锁腔40中，由此使得锁60可以围绕锁旋转轴线65旋转，同时还防止其轴向地移出锁腔40。
如图5和图7进一步所示，至少一个锁制动臂51可以包括从锁制动臂51的第二远端56附近的径向内表面延伸的制动凸起77。制动凸起77可以配置成与形成在锁60中的凹槽67(图16和图17)接合。锁制动臂51的制动凸起77在锁60的凹槽67中的保持器套筒70上的接合足以在将末端30组装到连接器20的鼻部21上期间将锁60可释放地保持在图3所示的位置。一旦末端30已完全安装在鼻部21上，每个锁60就可以被强制旋转180度，使得锁制动臂51和制动凸起77偏离出凹槽67，然后再在锁定位置与凹槽67重新接合，同时连接器20的柱23被锁60限制在锁腔40中。
保持器套筒70可以配置成与锁腔40的内表面43配合。例如，保持器套筒70可以包括由径向外边缘73和76限定的分段截头圆锥形外表面，而分段截头圆锥形外表面配置成与锁腔40中的内表面43的相应截头圆锥形部分配合。当保持器套筒70设置在锁腔40内且分段截头圆锥形外表面与内表面43的相应截头圆锥形部分配合时，保持器套筒中心轴线75可以与锁60的锁旋转轴线65重合。
锁腔40可以配置成使得当保持器套筒70安置在锁腔40中时，基本上防止了保持器套筒70相对于锁旋转轴线65的旋转。例如，如图2中最佳所示，锁腔40可以包括肩部48，肩部48邻近内表面43的周向外端延伸并抵接基本上C形的保持器套筒70的周向外端。保持器套筒70还可以包括分段内表面，该分段内表面由与截头圆锥形外表面相对的径向内边缘74限定，并且围绕保持器套筒中心轴线75且与其同心地周向延伸。因此，当保持器套筒70与锁腔40中的锁60组装在一起时，分段内表面可以围绕锁旋转轴线65并与其同心地周向延伸。
在一些示例性实施例中，保持器套筒70可以包括一个或多个具有制动凸起77的锁制动臂51，制动凸起77配置成与锁60的相应凹槽67接合。制动凸起77可以具有各种形状。在一个示例性实施例中，每个制动凸起77可以包括大体上凸起的弯曲表面(如恒定半径表面)，其从锁制动臂51的远端56径向向外突出。凸起的弯曲表面的尺寸(例如，半径)可以沿着基本上平行于保持器套筒中心轴线75的方向减小。每个制动凸起77可以具有半径基本上恒定的凸起弯曲表面，该弯曲表面的中心可以定位在距保持器套筒中心轴线75一定距离处，该距离大于保持器套筒中心轴线75与保持器套筒70的最外侧表面之间的距离。
如上所述，锁60可以配置成与保持器套筒70的内表面74配合。例如，如图16和图17中最佳所示，锁60可以包括裙部63，裙部63的外表面66具有与由保持器套筒70的径向内边缘74形成的分段内表面基本上相同的轮廓。裙部63的外表面66可以与锁旋转轴线65同心并且围绕锁旋转轴线65周向延伸。裙部63和外表面66可以仅围绕锁旋转轴线65部分地延伸。例如，裙部63和外表面66可以围绕锁旋转轴线65延伸，而延伸的角度基本上与基本上C形的保持器套筒70围绕保持器套筒中心轴线75延伸的角度相同。在锁60的裙部63和外表面66如此进行配置的情况下，锁60可以安置在保持器套筒70内，同时，锁60的外表面66配合到保持器套筒70的分段内表面。当锁60如此定位在保持器套筒70内时，锁旋转轴线65可以与保持器套筒中心轴线75重合。
如上所述，锁60可以包括一个或多个制动凹槽67，制动凹槽67配置成接合位于锁制动臂51的远端56的相应制动凸起77，其中锁制动臂51从保持器套筒70的相对周向端部弹性地悬臂伸出。制动凸起77和制动凹槽67的相互作用可以将锁60可释放地保持在围绕锁旋转轴线65的预定旋转位置。例如，如图16和图17所示，锁60的制动凹槽67可以从裙部63的外表面66径向向内延伸。制动凹槽67可以具有配置成与制动凸起77配合的形状。在图16和图17所示的实施例中，制动凹槽67可以包括从外表面66径向向内延伸的凹面，比如，恒定半径的曲面。在一些实施例中，制动凹槽67彼此之间可以间隔与制动凸起77大约相同的距离。因此，在保持器套筒70的锁制动臂51上的制动凸起77彼此之间间隔大约180度的情况下，锁60的制动凹槽67彼此之间同样可以间隔大约180度。因此，锁60可以定位在保持器套筒70中，其中外表面66抵靠保持器套筒70的分段内表面，而制动凸起77延伸到制动凹槽67中。在替代实施例中，锁60可以仅包括一个制动凹槽67，而保持器套筒70可以包括两个制动凸起77，其中一个制动凸起77可以形成在两个锁制动臂51中的每一个的远端56处。
金属保持器套筒70的弹性悬臂式锁制动臂51可以配置成实施偏转，从而允许制动凸起77接合和/或脱离锁60的制动凹槽67。因此，即使是由相对刚性的金属材料制成的保持器套筒70都仍然可以在悬臂式锁制动臂51中实现充足的柔性，从而适应制动凸起77与制动凹槽67的接合和脱离。
根据一个示例性实施例，金属保持器套筒70可以由高温钢合金或其他可以通过多种制造技术中的任何一种形成为期望配置的金属材料构成。锁60也可以由金属构成。替代地或附加地，锁60的全部或一部分表面可以涂覆有减小摩擦的材料。如本文所用，术语“减小摩擦的材料”是指使锁60的表面具有大约0.16到大约0.7的摩擦系数的材料。例如，锁60的表面的至少一部分可以镀有锌，从而将锁60的表面(例如，锁60与保持器套筒70的由径向内边缘74形成的分段内表面之间的表面)上的摩擦降低到大约0.16至大约0.7的摩擦系数水平。
在另一个示例性实施例中，锁60的表面的至少一部分可以涂覆有石墨粉末。石墨粉末可以进行雾化并且直接喷射到锁60的表面上。替代地或附加地，石墨粉末可以与合适的溶剂材料混合，并且可以采用刷子或通过将锁60浸入到混合物中来施加到锁60的表面上。在一个示例性实施例中，可以替代地或附加地使用市售石墨润滑剂，比如，以商标SLIPPlate进行销售的产品。
锁60可以配置成接收连接器20的鼻部21上的柱23的至少一部分。例如，如图3、图16和图17中最佳所示，锁60可以包括延伸到裙部63中的锁槽62。锁槽62可以在裙部63的两个周向端部之间具有开口端69，并且在裙部63的中间部分附近具有封闭端68。在一些实施例中，锁槽62可以具有使其可接收连接器20的截头圆锥形柱23的尺寸和形状。裙部63的内表面64可以是倾斜的，以便在锁槽62的封闭端68附近与连接器20的截头圆锥形柱23相邻。
锁60还可以包括邻近裙部63的窄端而附接到裙部63的头部80。如图16和图17中最佳所示，头部80可以包括在基本上垂直于锁旋转轴线65并穿过裙部63的窄端的平面内延伸的肩部82。在一些实施例中，肩部82可以完全包围锁槽62的邻近裙部63的窄端的一侧。头部80与锁槽62相对的一侧可以包括从肩部82沿着锁旋转轴线65远离裙部63延伸的凸起86。凸起86可以包括围绕锁旋转轴线65的大部分延伸的基本上圆柱形的外表面87以及相对于锁旋转轴线65径向向外延伸的突出部88。在一些示例性实施例中，突出部88可以相对于锁槽62从开口端69延伸到封闭端68的方向而横向延伸。
如上所述，锁60可以在锁腔40中与保持器套筒70一起安装，同时，锁60的外表面66与由保持器套筒70的径向内边缘74形成的分段内表面配合。锁60的制动凹槽67可以与保持器套筒70的锁制动臂51上的制动凸起77配合。当锁60设置在此位置时，锁槽62的开口端69可以面向后方，如图3和图14所示。该位置允许柱23通过开口端69滑入和滑出锁槽62。因此，锁60的这种位置可以被认为是解锁位置。
为了将柱23锁定在锁槽62内，锁60可以绕锁旋转轴线65并相对于固定的保持器套筒70旋转到锁定位置。在该锁定位置，锁的裙部63的与封闭端68相邻的部分可以阻止柱23相对于锁槽62的滑动，由此防止末端30相对于连接器20的滑动。锁60的锁定位置可以围绕锁旋转轴线65与解锁位置相距大约180度。在锁定位置(如在解锁位置)，锁60的制动凹槽67可以接合保持器套筒70的锁制动臂51上的制动凸起77，这样便可以将锁60可释放地保持在锁定位置。
为了在解锁位置与锁定位置之间旋转锁60，可以相对于锁旋转轴线65向锁60施加足够的扭矩，从而让制动凸起77和/或制动凹槽67发生偏转并彼此脱离。一旦制动凸起77和制动凹槽67彼此脱离，那么，在锁60围绕锁旋转轴线65旋转时，锁60的裙部63的外表面66可以沿着保持器套筒70的分段内表面滑动。一旦锁60围绕锁旋转轴线65旋转了大约180度，制动凸起77和制动凹槽67就可以彼此重新接合，将锁60可释放地保持在相对于保持器套筒70和锁腔40的旋转位置。
锁60还可以包括头部80中的工具接口84，以便于使锁60围绕锁旋转轴线65旋转。工具接口84可以包括配置成由工具接合以围绕锁旋转轴线65向锁60施加扭矩的任何类型的特征。例如，如图16所示，工具接口84可以包括插口凹槽，该插口凹槽的横截面配置成与插口驱动器(如套筒扳手)接合。当锁60安置在锁腔40内时，限定出工具接口84的头部80可以至少部分地延伸穿过锁腔40和锁凸台45，并且锁腔40可以提供让工具能接合工具接口84的进入口。
本发明的地面接合工具和相关联的保持器系统不限于上述示例性配置。例如，地面接合工具10可以包括不同数量的锁腔40，并且地面接合工具10可以采用不同数量和配置的柱23、锁60和保持器套筒70。另外，作为连接器20和柱23的替代，地面接合工具10可以采用固定到合适的支撑结构或与其一体成型的一个或多个销。
本发明的某些示例性方面可以提供用于将地面接合工具可拆除地附接到机具的合适支撑结构的保持器系统的各种替代和/或附加配置。例如，为了改善保持系统的性能，可以进一步对保持器系统的锁和/或保持器套筒进行修改。锁60的外表面66和保持器套筒70的分段内表面(它们一起形成了锁60与保持器套筒70之间的界面)可以具有锥形或圆锥形的形状，或者可以相对于锁旋转轴线50大体上呈圆柱形。尽管在锁60和保持器套筒70周围的空间中存在着某种填充性工料，但是，更加呈圆柱形的配置可以有助于锁60相对于保持器套筒70的旋转。此外，如上所述，保持器套筒70也可以形成为椭圆形的形状，如图6中最佳所示。以这种方式，可以更容易地适应保持器套筒70的制造公差，使得保持器套筒70在组装到锁腔40的过程中在压缩和膨胀之后将紧密地装配到锁腔40中。另外，保持器套筒70在插入基本上圆形的锁60之前以基本上椭圆形的配置出现，但是在安装到锁腔40中并插入锁60后却可以变形为基本上圆形的配置，此时就可以实现保持器套筒70与锁60之间的更加紧密的配合。
通过使锁60与保持器套筒70之间的界面相对于锁保持器轴线50平行地对齐，可以允许锁60沿着锁旋转轴线65插入到保持器套筒70中，实现与保持器套筒70的接合。例如，锁60可以插入到保持器套筒70中，其中锁60的外表面66可以在锁旋转轴线65的方向上在由保持器套筒70的径向内边缘74形成的分段内表面上滑动。如上所述，此举还可以使得保持器套筒70在与锁60接合之前置于锁腔40中。例如，保持器套筒70可以首先置于锁腔40中，然后再与锁60组装或接合。此后，锁60可以在锁旋转轴线65的方向上滑入保持器套筒70中。
如上所述并且如图14和图15所示，保持器套筒70的锁制动臂51可以包括位于每个锁制动臂的远端56处的顶部唇缘78以及位于每个锁制动臂51的基端或近端处的底部唇缘71。当锁60插入到保持器套筒70中时，锁60的径向最外侧表面54使锁制动臂51的顶部唇缘78径向向外地弹性偏转。一旦锁60的肩部82接触底部唇缘71，锁制动臂51和顶部唇缘78就弹回，以便与锁60的底部表面可滑动地接合，如图15中最佳所示。通过这种方式，保持器套筒70将锁60可旋转地保持在锁腔40中，由此使得锁60可以围绕锁旋转轴线65旋转，同时还防止其轴向地移出锁腔40。
工业实用性
所公开的保持器系统和地面接合工具可适用于各种土方作业机械，例如挖掘机、轮式装载机、液压矿铲、电缆铲、斗轮、推土机和拉铲挖掘机。在安装时，所公开的保持器系统和地面接合工具可以保护与土方作业机械相关联的各种机具免于在出现最具破坏性的磨损和冲击的区域中受到磨损，从而延长机具的使用寿命。保持器系统的所公开的金属保持器套筒70可以提供高温耐磨部件，用于将锁60保持在地面接合工具末端30的锁腔40中。此外，金属保持器套筒70和弹性悬臂式锁制动臂51的手风琴状配置使得甚至相对刚性的材料(如高强度金属合金)都能根据需要柔性地压缩和膨胀，从而插入到锁腔40中并将金属锁60安装到金属保持器套筒70中。
由于占据了末端30的锁腔40中相对较大的公差范围，在保持器套筒和保持器系统的各种示例性实施例中公开的金属保持器套筒70的椭圆形配置可以改善可制造性并降低成本。金属保持器套筒70的椭圆形配置还可以实现锁制动臂51上的锁制动凸起77与锁60上的制动凹槽67之间更加紧密的配合。所公开的部件(如金属保持器套筒70)的各种实施例提供了地面接合工具与各种土方作业机具的安全且可靠的附接和分离。具体地，所公开的保持器系统的某些配置可以解决与高温应用相关联的某些问题，譬如，当地面接合工具用于与炉渣一起工作时或者当破开岩石时。
在图8至图13所示的一个示例性实施例中，保持器系统50包括锁60和金属保持器套筒70。金属保持器套筒70形成为手风琴状结构，这种手风琴状结构配置成与末端30的锁腔40的内表面43配合。锁60配置成与由保持器套筒70的径向内边缘74形成的分段内表面配合。为了将末端30附接到连接器20，将锁60和保持器套筒70组装到末端30的锁腔40中。锁腔40通向往后方延伸的侧槽41，如此便允许连接器20的柱23通过。一旦柱23插入到了锁槽62内，锁60就围绕锁旋转轴线65旋转到锁定位置。在该位置，锁60和保持器套筒70协作地将柱23锁定在锁槽62内，从而防止末端30相对于连接器20进行滑动。在锁定位置，锁60的制动凹槽67可以接合金属保持器套筒70的锁制动臂51上的制动凸起77，这样便可以将锁60可释放地保持在锁定位置。
为了将末端30与连接器20分离，锁60从锁定位置旋转到解锁位置，以使制动凹槽67和制动凸起77彼此脱离。一旦制动凹槽67和制动凸起77彼此脱离，那么，在锁60围绕锁旋转轴线65旋转时，锁60的外表面66可以沿着由金属保持器套筒70的径向内边缘74形成的分段内表面滑动。一旦锁60围绕锁旋转轴线65旋转了大约180度，制动凹槽67和制动凸起77就可以彼此重新接合，将锁60可释放地保持在锁定旋转位置。
所公开的金属保持器套筒70可以使用常规技术制造，例如铸造或模制。替代地，可以使用通常被称为增材制造或增材制作的常规技术来制造所公开的金属保持器套筒。已知的增材制造/制作工艺包括诸如3D打印之类的技术。3D打印是一种其中材料可以在计算机的控制下呈连续层沉积的工艺。计算机根据三维模型(例如，诸如AMF或STL文件的数字文件)控制增材制造设备以沉积连续层，该三维模型配置成转换成多个薄片，例如基本上是二维的薄片，每个薄片限定金属保持器套筒70的横截面层，以制造或制作保持器套筒。在一种情况下，所公开的保持器套筒将是原始部件并且3D打印工艺将用来制造保持器套筒。在其他情况下，3D工艺可以用于复制现有的保持器套筒并且复制的保持器套筒可以作为零部件出售。这些复制的零部件保持器套筒可以是原保持器套筒的精确复件，也可以是仅在非关键方面有所不同的仿制品。
参考图18，用于表示原金属保持器套筒70的三维模型1001可以位于计算机可读存储介质1002上，例如：包括软盘、硬盘或磁带的磁存储器；诸如固态硬盘(SSD)或闪存的半导体存储器；光盘存储器；磁光盘存储器；或者可在其上存储至少一个处理器可读的信息或数据的任何其他类型的物理存储器。该存储介质可以结合市场上能够买到的3D打印机1006一同使用，从而制造或制作金属保持器套筒70。替代地，三维模型可以在不永久地存储在3D打印机1006的位置上的情况下以流式方式电子地传输到3D打印机1006。在任何一种情况下，三维模型构成了适用于制造保持器套筒70的保持器套筒的数字表示。
可以通过多种已知方式来形成三维模型。一般而言，三维模型通过将表示保持器套筒的数据1003输入到诸如基于云计算的软件操作系统的计算机或处理器1004来生成。数据接着可以用作表示实体保持器套筒的三维模型。三维模型旨在适合用于制造保持器套筒。在示例性的实施例中，三维模型适合用于通过增材制造技术来制造保持器套筒。
在图18所示的一个实施例中，数据的输入可以通过3D扫描仪1005来实现。方法可以包括通过接触和数据接收设备来接触保持器套筒，并从接触中接收数据，以生成三维模型。例如，3D扫描仪1005可以为接触式扫描仪。所扫描的数据可以被导入到3D建模软件程序中，以得出数字数据组。在一个实施例中，接触可以使用坐标测量机通过直接实体接触来实现，其中坐标测量机通过将探头与保持器套筒的表面进行接触来测量保持器套筒的实体结构，由此生成三维模型。在其他实施例中，3D扫描仪1005可以为非接触式扫描仪，并且方法可以包括将投射能量(例如，光或超声波)引导到待复制的保持器套筒上，并且接收反射能量。通过该反射能量，计算机会生成用于制造保持器套筒的计算机可读三维模型。在各种实施例中，多个2D图像可用于生成三维模型。例如，3D对象的2D薄片可组合来生成三维模型。作为3D扫描仪的替代，数据的输入可以通过使用计算机辅助设计(CAD)软件来完成。在这种情况下，通过利用CAD软件生成所公开的保持器套筒的虚拟3D模型，可以生成三维模型。为了制造保持器套筒，三维模型将由CAD虚拟3D模型生成。
用于制造所公开的保持器套筒的增材制造工艺可以涉及诸如塑料、橡胶、金属等的材料。在一些实施例中，可以执行附加工艺来制造出成品。此类附加工艺可以包括例如清理、硬化、热处理、材料移除及抛光中的一种或多种。除了这些被标识的工艺之外或者作为这些被标识的工艺的替代，可以执行其他完成成品所需的工艺。
对于本领域技术人员将会是显而易见的是，可以对所公开的保持器套筒、保持器系统和/或地面接合工具系统作出各种修改和变化。在考虑了所公开的方法和装置的说明书和实践之后，其他实施例对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。说明书和示例仅旨在被视为是示例性的，而真实范围由所附权利要求及其等同物指出。

Claims (20)

1.一种配置成在用于地面接合工具的保持器系统中使用的保持器套筒，所述保持器套筒包括：
多个板状部段，每个部段沿径向外边缘的一部分或者径向内边缘与相邻部段连接；
所述多个部段的所述径向内边缘形成分段内表面的一部分，所述分段内表面配置成与所述保持器系统的锁定构件的外表面接合，所述内表面部分地围绕所述保持器套筒的中心轴线延伸，从而形成基本上C形的保持器套筒，所述保持器套筒具有彼此间隔开的相对的周向端部；以及
所述多个部段的所述径向外边缘形成分段截头圆锥形外表面的一部分，所述外表面配置成接合在地面接合工具末端的内部锁腔中，其中沿径向内边缘与相邻部段连接的每个所述部段沿所述径向内边缘的整个长度连接到所述相邻部段，并且沿径向外边缘的一部分与相邻部段连接的每个所述部段沿所述径向外边缘的仅所述部分连接到所述相邻部段，所述相邻部段的所述径向外边缘的其余部分彼此分开并且沿所述径向外边缘的所述其余部分成角度地远离彼此。
2.根据权利要求1所述的保持器套筒，其中所述多个板状部段柔性地连接在一起，使得所述基本上C形的保持器套筒可压缩以插入到所述锁腔中，并且在所述基本上C形的保持器套筒安置于所述锁腔内时可膨胀。
3.根据权利要求1所述的保持器套筒，其中所述多个板状部段中的至少一些的形状为大致梯形或三角形。
4.据权利要求1所述的保持器套筒，其中所述保持器套筒由金属制成。
5.根据权利要求1所述的保持器套筒，还包括至少一个锁制动臂，所述至少一个锁制动臂在第一基端处连接到所述基本上C形的保持器套筒的所述相对周向端部中的一个端部处的板状部段。
6.根据权利要求5所述的保持器套筒，其中所述至少一个锁制动臂在第二远端处包括顶部唇缘，所述顶部唇缘配置成与所述保持器系统的所述锁定构件的底部表面滑动接合，以将所述锁定构件相对于所述保持器套筒和所述锁腔保持就位；并且
所述至少一个锁制动臂配置成在其第二远端处向外弹性偏转，以在所述锁定构件插入到所述保持器套筒中时允许所述锁定构件通过所述顶部唇缘。
7.根据权利要求6所述的保持器套筒，其中在第二远端处包括顶部唇缘的锁制动臂连接在所述基本上C形的保持器套筒的所述相对周向端部中的每一个端部处。
8.根据权利要求5所述的保持器套筒，其中：
所述至少一个锁制动臂包括从所述锁制动臂的第二远端附近的径向内表面延伸的制动凸起，所述制动凸起配置成与形成在所述保持器系统的所述锁定构件中的制动凹槽接合。
9.根据权利要求1所述的保持器套筒，其中所述分段内表面在与所述保持器系统的所述锁定构件的所述外表面接合之前为椭圆形。
10.一种配置成在用于地面接合工具的保持器系统中使用的保持器套筒，所述保持器套筒包括：
外表面，所述外表面配置成与地面接合工具末端的锁腔配合；
内表面，所述内表面至少部分地围绕所述保持器套筒的中心轴线延伸，其中所述内表面配置成接收锁；以及
多个部段，所述多个部段沿着相邻部段的径向内边缘或沿着相邻部段的径向外边缘以手风琴状布置的形式连接在一起，所述手风琴状布置配置成使得所述保持器套筒可压缩以插入到所述锁腔中并且在所述保持器套筒安置于所述锁腔内时可膨胀，其中沿径向内边缘与相邻部段连接的每个所述部段沿所述径向内边缘的整个长度连接到所述相邻部段，并且沿径向外边缘与相邻部段连接的每个所述部段沿所述径向外边缘的仅第一部分连接到所述相邻部段，所述相邻部段的所述径向外边缘的其余部分彼此分开并且沿所述径向外边缘的所述其余部分成角度地远离彼此。
11.根据权利要求10所述的保持器套筒，其中：
所述相邻部段的所述径向内边缘形成所述内表面的一部分，所述内表面配置成与所述锁的外表面接合，所述内表面部分地围绕所述保持器套筒的所述中心轴线延伸，从而形成基本上C形的保持器套筒，所述保持器套筒具有彼此间隔开的相对的周向端部；并且
所述相邻部段的所述径向外边缘形成分段截头圆锥形外表面的一部分，所述外表面配置成接合在所述地面接合工具末端的所述锁腔中。
12.根据权利要求10所述的保持器套筒，其中所述多个部段柔性地连接在一起，使得所述基本上C形的保持器套筒可压缩以插入到所述锁腔中，并且在所述基本上C形的保持器套筒安置于所述锁腔内时可膨胀。
13.根据权利要求10所述的保持器套筒，其中所述多个部段中的至少一些部段是具有大致梯形或三角形形状的板状部段。
14.据权利要求11所述的保持器套筒，还包括至少一个锁制动臂，所述至少一个锁制动臂在第一基端处连接到所述基本上C形的保持器套筒的所述相对周向端部中的一个端部处的部段。
15.根据权利要求14所述的保持器套筒，其中所述至少一个锁制动臂在第二远端处包括顶部唇缘，所述顶部唇缘配置成与所述锁的底部表面滑动接合，以将所述锁相对于所述保持器套筒和所述锁腔保持就位；并且
所述至少一个锁制动臂配置成在其第二远端处相对于所述保持器套筒的所述中心轴线径向向外弹性偏转，以在所述锁插入到所述保持器套筒中时允许所述锁通过所述顶部唇缘。
16.根据权利要求14所述的保持器套筒，其中在第二远端处包括顶部唇缘的锁制动臂连接在所述基本上C形的保持器套筒的所述相对周向端部中的每一个端部处。
17.根据权利要求14所述的保持器套筒，其中：
所述至少一个锁制动臂包括从所述锁制动臂的第二远端附近的径向内表面延伸的制动凸起，所述制动凸起配置成与形成在所述锁中的制动凹槽接合。
18.根据权利要求10所述的保持器套筒，其中所述金属保持器套筒的所述内表面在与所述保持器系统的锁的外表面接合之前为椭圆形。
19.一种配置成在用于地面接合工具的保持器系统中使用的金属保持器套筒，所述金属保持器套筒包括：
外表面，所述外表面配置成与地面接合工具末端的锁腔配合；
内表面，所述内表面至少部分地围绕锁旋转轴线延伸，其中所述内表面在基本上平行于所述锁旋转轴线的方向上对齐，并且其中所述内表面配置成围绕所述锁旋转轴线并且在基本上平行于所述锁旋转轴线的方向上可旋转地接收所述锁；以及
所述金属保持器套筒包括多个部段，所述多个部段沿着相邻部段的径向内边缘或沿着相邻部段的径向外边缘以手风琴状布置的形式连接在一起，所述手风琴状布置配置成使得所述金属保持器套筒可压缩以插入到所述锁腔中并且在所述金属保持器套筒安置于所述锁腔内时可膨胀，其中沿径向内边缘与相邻部段连接的每个所述部段沿所述径向内边缘的整个长度连接到所述相邻部段，并且沿径向外边缘与相邻部段连接的每个所述部段沿所述径向外边缘的仅第一部分连接到所述相邻部段，所述相邻部段的所述径向外边缘的其余部分彼此分开并且沿所述径向外边缘的所述其余部分成角度地远离彼此。
20.根据权利要求19所述的金属保持器套筒，其中所述多个部段连接在一起以形成基本上C形的保持器套筒，所述保持器套筒具有彼此间隔开的相对的周向端部，并且所述金属保持器套筒还包括至少一个锁制动臂，所述至少一个锁制动臂在第一近端处连接到所述基本上C形的保持器套筒的所述相对周向端部中的一个端部处的多个部段之一。
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