專利名稱：快速聯(lián)接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于聯(lián)接兩個主體的快速聯(lián)接器，尤其是用于將機具(工
具)如伊斗和托盤叉(裝運叉，pallet fork)接合到采礦和建筑機械(機器) 如輪式裝載機、履帶式裝載機或反妒裝載機上的快速聯(lián)接器。
背景技術(shù)：
采礦和建筑機械包括輪式裝載機、液壓挖掘機、滑移(轉(zhuǎn)向)裝載機 (skid steer loader)、多地形裝載機、履帶式裝載機和反4產(chǎn)裝載機等。通 常，在這些^L械上安裝機具以執(zhí)行工作。這類機具的示例之一是妒斗。可 在上述一種^/L械上安裝伊斗以執(zhí)行工作，例如在地上挖溝，從堆積物中挖 掘材料，或推土。另一個示例是托盤叉。安裝托盤叉使得機械可在建筑工 地或工廠中拾取和搬運用托盤裝運的材料。還有一個示例是伐木叉。伐木
叉特別適于拾取和搬運木材。機具的其它非限制性示例包括錘子、伊板 (blade)、掃帚和雪犁。
當(dāng)特定的機具附裝到機械上時，機械能執(zhí)行各種工作。為了執(zhí)行機械 用該機具不能完成的工作，可以安裝不同的機具。在機械上安裝多種機具 從而使機械能執(zhí)行多種工作的能力-多重工作性-對于用戶來說提高了機械 的實用性和價值。
另一方面，機具在機械上的安裝和拆卸煩瑣且費時。不用來工作而是 耗費在更換機具上的時間降低了機械的實用性。
一些機具可使用簡單的銷式接頭安裝到機械上，這不利于機具的更換。 在這種安裝系統(tǒng)中，銷釘4皮手動地插入到機械和機具的相互配合的孔中以 形成銷式接頭。更換這種系統(tǒng)中的機具需要一個操作員或技術(shù)員、或者多個技術(shù)員手動地移除將第一機具保持在機械上的銷釘，移除笫一機具，將 第二機具安設(shè)到機械上，并且手動地重新插入銷釘。這種更換操作不但耗 費時間，還需要具備良好技術(shù)的操作員或技術(shù)員。
快速聯(lián)接器可以解決銷式接頭在更換機具時存在的很多問題?？焖俾?lián) 接器提供了將機具安裝到采礦和建筑機械上的可選方式?？焖俾?lián)接器位于 機械和機具的接合處。機具附裝到快速聯(lián)接器上，而快速聯(lián)接器附裝到機 械上。機械的操作者從機械的駕駛室內(nèi)命令快速聯(lián)接器釋放機具。然后在 機械上重新配置第二機具，其中操作者可操縱快速聯(lián)接器和機械來拾取第 二機具。通過快速聯(lián)接器，從一個機具更換到另一個機具可快速完成，并 且通常只需要機械操作者的參與。
針對采礦和建筑機械已使用和提出了很多種類和類型的快速聯(lián)接器。
其中一個示例是在EP 0 278 571 Bl中公開的聯(lián)接器(以下稱為'571聯(lián)接 器)。
'571聯(lián)接器具有幾個缺點。例如，'571聯(lián)接器不能在機具和聯(lián)接器 之間形成最有利的楔接作用(wedging action )以將聯(lián)接器牢固地保持在機 具上，在聯(lián)接表面經(jīng)過可能的磨損以后更是這樣。'571聯(lián)接器的聯(lián)接表 面易于產(chǎn)生粘著問題，使得聯(lián)接器難以從機具移除。此外，'571聯(lián)接器 的制造成本比需要的高。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于將第一主體聯(lián)接到第二主體上的快速聯(lián)接器，包括用于將 所述聯(lián)接器附裝到第一主體上的附裝裝置；適于接納在位于第二主體上的 鉤中的管；至少兩個楔形件，所述至少兩個楔形件布置成進行縮回和伸出 運動，并且適于伸入形成在所述第二主體上的楔形件空腔(孔洞，pocket) 和從所述楔形件空腔縮回；楔形件聯(lián)接表面，所述楔形件聯(lián)接表面適于與 所述第二主體上的楔形件聯(lián)接表面接合，所述快速聯(lián)接器上的楔形件聯(lián)接 表面形成60到44度之間的角度，所述角度是在通過所述管的中心且通過
!量
4而得到的。
一種機具，包括至少兩個鉤；至少兩個楔形件空腔；和楔形件聯(lián)接 表面，所述楔形件聯(lián)接表面形成60到44度之間的角度，所述角度是在通 過所述鉤的中心且通過所述楔形件聯(lián)接表面的線與平行于所述楔形件聯(lián)接 表面的線之間進行測量而得到的。


圖1和2分別是快速聯(lián)接器的一個示例性實施例的后視圖和前視圖。 圖3示出圖1中的快速聯(lián)接器安裝到一示例性機械的聯(lián)動裝置上。 圖4和5示出工具的一個示例性實施例，在這種情況下為可附裝到圖
l的快速聯(lián) 接器上的妒斗。
圖6示出工具的另一個示例性實施例，即可附裝到圖1的快速聯(lián)接器
上的托盤叉。
圖7是圖1的快速聯(lián)接器附裝到圖4的鏟斗上的^L圖。
圖8是快速聯(lián)接器和4產(chǎn)斗的立體剖視圖。
圖9是從圖8中選取的詳細視圖。
圖IO是圖8的快速聯(lián)接器的立體剖視圖。
圖11是圖8的伊斗的剖視圖。
圖12是伊斗的后視圖。
具體實施例方式
圖l-12示出了快速聯(lián)接器的實施例，以及可附裝到快速聯(lián)接器上的工 具的數(shù)個實施例。這些圖和相關(guān)描述的目的只是為了幫助說明本發(fā)明的原 理。因此，附圖及說明不應(yīng)當(dāng)被看作將本發(fā)明的范圍限制于本文所示的實 施例。快速聯(lián)接器和工具的其它實施例可根據(jù)本文所教導(dǎo)的本發(fā)明的原理 得到，并且這些其它實施例也包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
快速聯(lián)接器的一個重要特征是能夠在各種狀況下牢固地保持機具。理 想情況下，機具和快速聯(lián)接器之間應(yīng)當(dāng)不存在運動或者存在很小的運動一它們應(yīng)當(dāng)以緊密配合的方式彼此牢固地安裝在一起。理想情況下，快速聯(lián) 接器也應(yīng)當(dāng)能夠補償配合表面上的磨損，以便能在聯(lián)接器的整個使用壽命 期間保持緊密配合。機具和聯(lián)接器的配合表面之間的運動會造成過早的磨 損。過度的運動還會影響機具的可控性。如果機具和聯(lián)接器之間存在無控 制的運動，則機具將難以精確地定位。
快速聯(lián)接器的另 一個重要特征是可視性。快速聯(lián)接器應(yīng)當(dāng)允許來自機 械駕駛室的視線通過快速聯(lián)接器到達可安裝在聯(lián)接器上的機具的各個區(qū) 域。例如，當(dāng)托盤叉附裝到快速聯(lián)接器上時，操作者應(yīng)當(dāng)能夠理想地看到 托盤叉的端部以便于它們能夠在托盤中被精確定位。
快速聯(lián)接器的另 一個重要特征是對機具運動的影響，機具的性能密切 地取決于機械能夠使機具運動的方式。例如，輪式裝載機4產(chǎn)斗的掘取力取 決于由輪式裝載機的傾斜致動器施加于伊斗上的力、伊斗傾斜致動器連接 件和鏟斗提升臂連接件之間的距離，和鏟斗的幾何形狀。如果在鏟斗和機 械之間安置有快速聯(lián)接器，則這些運動因素可能改變，從而導(dǎo)致伊斗的性 能降低。因此，理想情況下快速聯(lián)接器應(yīng)減小它對機具運動性能的影響。
快速聯(lián)接器的其它重要特征包括易于獲得拾取或附裝各種機具，節(jié)省 成本，并且安全可靠?？焖俾?lián)接器還必須能夠?qū)C具上的強力傳遞到機械 上。如果快速聯(lián)接器上的應(yīng)力過高，則可能產(chǎn)生疲勞失效的問題，并且應(yīng) 通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計和構(gòu)造來避免該問題。
首先參照圖1和2,示出了快速聯(lián)接器10。圖1示出快速聯(lián)接器10 的后視圖。圖2示出快速聯(lián)接器10的前視圖。框架100是快速聯(lián)接器10 的結(jié)構(gòu)"主干，，?？蚣?00用于定位將快速聯(lián)接器10附裝到機械上的附裝 點，以及定位將快速聯(lián)接器10附裝到各種機具上的附裝點?？蚣?00在這 些附裝點之間提供剛性，并且在機械和機具之間傳遞力。框架100可具有 很多形式。附圖中描述了其中一種有利形式。但是，也可以使用其它形式。 例如，如果希望使快速聯(lián)接器適用于不同類型的機械，則快速聯(lián)接器10 可以具有不同的框架100。這里示出的快速聯(lián)接器特別適用于輪式裝載機 的應(yīng)用。通過應(yīng)用本發(fā)明的原理，可以制造出用于挖掘機或者其它機械的類似的快速聯(lián)接器。
框架100包括板形中心構(gòu)件110a和110b。在此說明書中，處于某一 結(jié)構(gòu)的相對兩側(cè)的類似元件將用相同的附圖標(biāo)記加上后綴"a"或"b，，來 表示?？蚣?00還包括板形中間構(gòu)件120a和120b以及板形端部構(gòu)件130a 和130b。頂部伸出板132a和132b以及底部伸出板133a和133b將端部構(gòu) 件130a和130b附裝到中間構(gòu)件120a和120b。頂部伸出板132a和132b 也用做機具的斜轉(zhuǎn)止擋(rack stop)。盒結(jié)構(gòu)140在中心構(gòu)件110a和110b 與中間構(gòu)件120a和120b之間延伸并將它們連接在一起。盒結(jié)構(gòu)包括盒端 部141a和141b、頂部板142、底部板143和前部板144。
快速聯(lián)接器10包括用于安裝到機械上的安裝結(jié)構(gòu)。提升臂孔131a、 131b、 145a和145b分別形成在端部構(gòu)件130a和130b以及盒端部141a和 141b上。提升臂孔接納用于將快速聯(lián)接器10安裝到機械的聯(lián)動裝置的提 升臂上的銷釘(未示出)。同樣地，傾斜連接件孔111a和111b形成在中 心構(gòu)件110a和110b上并且接納用于將快速聯(lián)接器10安裝到機械的聯(lián)動裝 置的傾斜連接件上的銷釘(未示出)。圖3示出聯(lián)接器10如何附裝到機械 的提升臂la和lb以及傾斜連接件2上。銷接頭允許提升臂la和lb與快 速聯(lián)接器10之間進行相對轉(zhuǎn)動。同樣地，傾斜連接件2處的銷接頭允許快 速聯(lián)接器10轉(zhuǎn)動。如本領(lǐng)域中已知，傾斜連接件2可安裝到傾斜桿3上， 以使快速聯(lián)接器向后和向前傾斜或者斜轉(zhuǎn)。提升臂la和lb在它們的與快 速聯(lián)接器IO相對的端部相對于機械轉(zhuǎn)動以升高和降低聯(lián)接器。在圖3中， 可以看出當(dāng)快速聯(lián)接器10朝提升臂一直向后斜轉(zhuǎn)時頂部伸出板132a和 132b將如何接觸提升臂la和lb并且用作斜轉(zhuǎn)止擋。
回到圖1和2，快速聯(lián)接器IO包括用于向其安裝機具的安裝結(jié)構(gòu)。該 安裝結(jié)構(gòu)包括在中間構(gòu)件120a和120b之間延伸的管210，該管也連接到 中心構(gòu)件110a和110b上。液壓缸220a和220b通過安裝柱221a和221b 安裝到框架100的 一端。在液壓缸220a和220b的另 一端安裝有楔形件230a 和230b。液壓缸220a和220b構(gòu)造成在加壓液壓流體提供的動力下伸出和 縮回楔形件230a和230b。楔形件230a和230b的伸出和縮回發(fā)生在將機具安裝到快速聯(lián)接器10和從快速聯(lián)接器10上拆下機具期間。雖然示出的 是液壓缸220a和220b，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其它致動器也可用 于移動楔形件230a和230b。此外，雖然示出了兩個液壓缸220a和220b， 但帶有聯(lián)動系統(tǒng)的單個液壓缸也可用于伸出和縮回兩個楔形件230a和 230b。
用于將快速聯(lián)接器安裝到機械上的安裝結(jié)構(gòu)和用于將快速聯(lián)接器安裝 到機具上的安裝結(jié)構(gòu)在聯(lián)接器10上的相對布置可盡量減小對機械和機具 之間運動的影響。
圖4和5示出可安裝到快速聯(lián)接器10上的一種機具，伊斗30。伊斗 30包括將妒斗安裝到快速聯(lián)接器10上的安裝結(jié)構(gòu)。該安裝結(jié)構(gòu)包括楔形 件板310。楔形件板310包括楔形件空腔320a和320b。該安裝結(jié)構(gòu)還包括 鉤板330a和330b。鉤板330a和330b限定鉤331a和331b。鉤331a和331b 構(gòu)造成安裝到快速聯(lián)接器10的頂部管210上。楔形件空腔320a和320b 構(gòu)造成接納楔形件230a和230b，以下將做更詳細的描述。楔形件空腔320a 和320b可有利地形成為楔形件板310中的切入通孔，并且具有垂直于楔形 件板310頂部的平行側(cè)面。這樣可以降低制造成本和復(fù)雜度。
圖6示出可以安裝到快速聯(lián)接器10上的另一種才幾具，托盤叉20。托 盤叉20可以包括與妒斗30相同的用于安裝到快速聯(lián)接器10上的安裝結(jié) 構(gòu)。但是，托盤叉20具有兩個楔形件板310a和310b而不是單一的楔形件 板310。楔形件空腔320a和320b分別形成在楔形件板310a和310b內(nèi)。
圖7示出安裝到妒斗30上的快速聯(lián)接器10。管210首先安置在鉤331a 和331b內(nèi)。機械操作者然后使提升臂la和lb提升，從而提升快速聯(lián)接 器10和4產(chǎn)斗30。如果必要的話，操作者可使快速聯(lián)接器10往回斜轉(zhuǎn)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 從駕駛室內(nèi)通過輔助液壓電路命令、M缸220a和220b伸出。上迷缸驅(qū)動 楔形件230a和230b進入楔形件空腔320a和320b以完成聯(lián)接過程。伊斗 30可以通過逆向執(zhí)行相同的過程而從快速聯(lián)接器10釋放。
頂部管210包括耳部211a和211b。當(dāng)快速聯(lián)接器安裝到機具上時，耳部211a和211b抵靠鉤板330a和"0b。這有助于防止妒斗30相對于快 速聯(lián)接器10扭轉(zhuǎn)并且有助于阻止相對運動。
圖8示出了伊斗30和快速聯(lián)接器10的立體剖視圖。此剖視圖是通過 液壓缸220b的中心軸線并且平行于中間構(gòu)件120b的中間平面截取的。圖 9是從圖8中選取的詳細視圖。圖8示出楔形件230b從楔形件空腔320b 縮回從而快速聯(lián)接器10可從伊斗30拆下。楔形件230b通過楔形件聯(lián)接表 面240b從框架100伸出。同樣地，楔形件230a從楔形件聯(lián)接表面240a 伸出。鏟斗30也具有在楔形件板310上形成的楔形件聯(lián)接表面340a和 340b。當(dāng)快速聯(lián)接器10與伊斗30接合時表面240a、 240b、 340a和340b 至少大致平行。
楔形件230a、 230b包括凸輪表面( camming surface) 231a、 231b。 當(dāng)快速聯(lián)接器10和鏟斗30接合時，凸輪表面231a和231b大致與鏟斗30 的楔形件空腔320a和320b的側(cè)壁平行。當(dāng)楔形件230a和230b伸出時， 凸輪表面231a和231b接合并且滑靠或者楔接空腔320a和320b的后側(cè)壁 321a和321b。這時楔形件230a和230b上的向下的力轉(zhuǎn)換為向鏟斗30推 壓楔形件聯(lián)接表面240a和240b的力，并且使之與楔形件聯(lián)接表面340a 和340b更緊密地接合。楔形件聯(lián)接表面之間的楔接作用將聯(lián)接器10更緊 密地保持在鏟斗30上。當(dāng)楔接作用產(chǎn)生時，快速聯(lián)接器繞鉤331a和331b 以及頂部管210的中心相對于鏟斗30輕微地轉(zhuǎn)動。
如上所述，聯(lián)接器上的楔形件聯(lián)接表面240a和240b與妒斗上的楔形 件聯(lián)接表面340a和340b楔接。這些表面相對于通過鉤331a和331b及頂 部管210的中心以及這些表面本身的線形成角度a。角a對于在楔接作用 和聯(lián)接器10的適當(dāng)功能之間獲得適當(dāng)平衡是十分重要的。如果角a太接近 90度，則表面240a，b和340會過緊地楔接在一起，從而難以使鏟斗30與 快速聯(lián)接器10脫開。如果角a太接近O度，則沒有充分的楔接作用迫4吏表 面緊密接合在一起和產(chǎn)生緊密配合。已證明角a大致為60-44度可以達到 理想的平衡，產(chǎn)生充分的楔接作用以將楔接表面緊密地保持在一起，但是 也不會太緊。角a更優(yōu)選為56-48度，最好為大約52度?，F(xiàn)在參照圖IO,兩個馬蹄形板146b和147b附裝在底部板143上，并 且形成用于楔形件230b的開口的至少一部分。同樣地，馬蹄形板146a和 147a形成用于楔形件230a的開口的至少一部分。這些馬蹄形板特別適于 將載荷從楔形件230a和230b傳遞到盒結(jié)構(gòu)140上。
圖11是伊斗30的剖視圖，更清楚地示出了角a的尺寸。角a是在通 過鉤331b中心且通過后側(cè)壁321b與楔形件聯(lián)接表面340b的交點的線， 與平行于楔形件聯(lián)接表面340b的線之間進行測量而得到的。
伊斗30和快速聯(lián)接器10之間的接觸只發(fā)生在頂部管210與鉤板330a 和330b之間，楔形件聯(lián)接表面240a、 240b與340a、 340b之間，以及楔 形件230a和230b與空腔320a和320b之間。從伊斗30到快速聯(lián)接器10 的力通常在頂部管與鉤板之間以及在楔形件聯(lián)接表面之間傳遞。如果任何 上述表面在使用期間磨損，則聯(lián)接器10和伊斗的楔接作用將吸收額外的間 隙并使兩者之間保持緊密接合。這由液壓缸220a和220b的行程來促成的， 所述行程被選擇成使得上述缸能延伸到比楔形件230a和230b通?？吭谛?形件空腔320a和320b的后側(cè)壁321a和321b上的位置更遠的地方。這還 由聯(lián)接器10和妒斗30的表面之間的充分大的空間來促成，因而那些其它 表面即使在楔形件聯(lián)接表面顯著磨損以后也不會發(fā)生干涉。考慮到將來可 能的磨損，聯(lián)接器10的楔形件聯(lián)接表面240a和240b應(yīng)當(dāng)可更靠近伊斗 30地擺動至少5mm，理想地為15mm，更理想地為30mm。
圖12示出鏟斗30的后視圖。鉤板330a在伊斗30上通常與楔形件空 腔320a處在同一豎直平面內(nèi)。同樣地，鉤板330b在伊斗30上通常與楔形 件空腔320b處在同一豎直平面內(nèi)。鉤板330a和330b之間的距離A控制 液壓缸220a和220b在聯(lián)接器10上的相對布置，因為缸體必須與楔形件空 腔320a和320b大致上對齊。如上所述，可視性是在設(shè)計快速聯(lián)接器時考 慮的重要因素。理想情況下，操作者應(yīng)當(dāng)具有通過聯(lián)接器到達機具上的重 要區(qū)域的視線。對框架100內(nèi)構(gòu)件的布置產(chǎn)生影響的液壓缸220a和220b 的布置對可視性也會有很大的影響。已確定，鉤板330a和330b之間的允 許機具上的重要區(qū)域具有可視性的最佳距離A在580mm到500mm的范圍內(nèi)。更理想地，距離A在560mm到520mm之間，最理想地，距離A為 大約540mm。該距離A的確定也基于這樣的考慮，即，希望使聯(lián)接器10 適用于許多不同的機械聯(lián)動裝置，并且還要考慮到聯(lián)接器10和鏟斗30的 所有構(gòu)件具有足夠的強度。
權(quán)利要求
1、一種用于將第一主體聯(lián)接到第二主體上的快速聯(lián)接器，包括用于將所述聯(lián)接器附裝到第一主體上的附裝裝置；適于接納在位于第二主體上的鉤中的管；至少兩個楔形件，所述至少兩個楔形件布置成進行縮回和伸出運動，并且適于伸入形成在所述第二主體上的楔形件空腔和從所述楔形件空腔縮回；楔形件聯(lián)接表面，所述楔形件聯(lián)接表面適于與所述第二主體上的楔形件聯(lián)接表面接合，所述快速聯(lián)接器上的楔形件聯(lián)接表面形成60到44度之間的角度，所述角度是在通過所述管的中心且通過所述楔形件聯(lián)接表面的線與平行于所述楔形件聯(lián)接表面的線之間進行測量而得到的。
2、 一種機具，包括 至少兩個鉤；至少兩個楔形件空腔；和楔形件聯(lián)接表面，所述楔形件聯(lián)接表面形成60到44度之間的角度， 所述角度是在通過所述鉤的中心且通過所述楔形件聯(lián)接表面的線與平行于 所述楔形件聯(lián)接表面的線之間進行測量而得到的。
全文摘要
一種快速聯(lián)接器(10)，包括用于將所述聯(lián)接器安裝到機械上和用于將所述聯(lián)接器安裝到機具上的安裝結(jié)構(gòu)。聯(lián)接器上的安裝結(jié)構(gòu)包括楔形件聯(lián)接表面(240a，240b)和管(210)。機具上的安裝結(jié)構(gòu)包括用于接合所述管的鉤(331a，331b)，和相配合的楔形件聯(lián)接表面(340a，340b)。楔形件聯(lián)接表面在聯(lián)接時楔接在一起以在聯(lián)接器和機具之間產(chǎn)生緊密配合和進行牢固保持。該安裝結(jié)構(gòu)結(jié)實耐用，并且可補償將來可能產(chǎn)生的磨損。對機具性能產(chǎn)生的運動學(xué)影響由于快速聯(lián)接器(10)的使用而被最小化。
文檔編號E02F3/36GK101449006SQ200780018064
公開日2009年6月3日 申請日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月20日
發(fā)明者A·L·韋林, K·E·林登穆特, R·K·奧斯瓦爾德 申請人:卡特彼勒公司