专利名称：具有锁定机构的铲斗门闩锁的制作方法
技术领域：
本发明涉及动カ挖掘机，并且更具体地，涉及具有适应挖掘土方材料的铲斗的动カ挖掘机。具体地，本发明涉及用于铲斗门的闩锁。
背景技术：
大的电动采矿缆索挖掘机利用了由具有组合铲柄/铲斗结构的固定吊杆构成的挖掘附属装置，该组合铲柄/铲斗结构安装在吊杆上并且主动挤入并提升到工作面中以便 用铲斗挖掘并填充铲斗。铲斗刚性地连接到铲柄。铲斗在挖掘穿过工作面并且填充有材料后被提升并且挖掘机的上部相对于挖掘机的下部旋转使得铲斗位于等待的自卸卡车上方。然后操作员致动脱扣机构，该脱扣机构打开铲斗的底部上的铲斗门闩锁并且允许门向下摆动打开。然后，铲斗的内容物倾倒到车厢中。重的铲斗门可枢转地安装在铲斗的下端。常规的机械闩锁机构将门固定在其关闭位置中，并且，当释放该门时，允许在重力的作用下将门打开。如在图2与图3中所示出的，常规的闩锁机构通常包括脱扣线I或缆线组件，该脱扣线I或缆线组件具有适于被动カ挖掘机操作员控制的一端以及连接到大体上定位在铲斗门3上的可移动闩锁杆2的另一端。通常闩锁杆被联接到可滑动杆或闩锁杆4，该可滑动杆或闩锁杆4选择性地接合在铲斗的铲斗主体的前壁6中的闩锁定位器开ロ 5中(见图3)。当闩锁杆4在闩锁定位器开ロ 5内吋，铲斗门3保持关闭。通过将脱扣缆线I脱扣将铲斗门打开，该脱扣缆线I移动闩锁杆2使得闩锁杆4背离闩锁定位器开ロ 5滑动并且脱离闩锁定位器开ロ 5，从而铲斗门3将在其本身的重量加上包含在铲斗主体内的任何材料的重量的作用下打开。闩锁杆2提供了重要的力学杠杆机构，以滑动并且拉动经受高载荷的闩锁杆4。通常情况下，随后通过使铲斗在以下方向上摆动而关闭门使得铲斗门通过惯性朝向其关闭位置移动，直到闩锁杆再次接合闩锁定位器。更具体地，通过闩锁定位器壁与使得闩锁杆向上推动的斜面接触，迫使闩锁杆背离铲斗前壁，并且然后闩锁杆利用重力降落到插槽中，从而将门锁定。该简单的装置主要包括通过干滑动摩擦接触而拉动彼此的两个杆，并且多年来エ作良好；然而，随着铲斗尺寸在过去几年中的増大，其可靠性受到影响，原因在于干滑动摩擦水平在更高接触载荷作用下増大，使得性能难以预測。
发明内容
该系统存在维护问题，特别是当将该系统用于100吨或更大的有效载荷铲斗吋。闩锁杆和相关的操作设备是铲斗维护成本的重要部分。
维护问题包括损坏的牵引链和挂钩。牵引链是将绞盘缆索连接到闩锁杆的链。由于脱扣缆索磨损以及股线破裂，必须频繁地更换脱扣缆索。紧线滑轮(槽轮)以及脱扣机构的支架损坏，或必须定期更换。绞盘马达、传动装置以及鼓轮进行连续的冲击，产生重复性失效。并且最后，必须将垫片添加到闩锁杆，并且这是ー项持续进行的维护问题，在长期运行中，这变得劳动密集并且费用大。使在满载120吨有效负载的铲斗上的闩锁杆脱扣或移动所需的张カ的量几乎超过了该系统的力学上的能力。通常的方案是采用更大的马达，但是最终产生非常高成本的维护。现有的闩锁系统还存在操作问题，使得不利地影响挖掘机的生产以及安全。闩锁杆为成功打开闩锁而必须克服的干滑动摩擦是不可预测的。在ー种极限情况下，摩擦力太大以至于挖掘机操作员必须将被加载的铲斗安置在卡车料堆上以释放作用在铲斗门上的载荷，然后才能够将闩锁杆拉出而脱离接合。这需要额外的时间以完成挖掘循环，从而不利地影响到生产。在另ー种极限情况下，现有的滑动闩锁暴露于水、泥土或手动的润滑，使摩擦力减小到使得脱扣效果对于无意的脱扣缆索的拉动变得非常敏感的程度。因此，可能发生“误”脱扣，这使得铲斗门在操作员不希望其打开时打开。这是危险的，因为铲斗在其完 全摆动到卡车上方之前打开，可能将其全部有效载荷倾倒在周围区域上。这也是不方便且低产的，因为操作员必须然后再填充铲斗并完成新的挖掘循环。本发明提供了ー种铲斗门闩锁机构，该铲斗门闩锁机构不断地打开门的闩锁而不需要操作员将门安置在卡车中的料堆上以释放作用在门上的材料载荷。大多数时候，挖掘机操作员在其完全摆动到卡车上方之前将向铲斗发出脱扣信号，这是希望在铲斗到达卡车上方之前现有滑动闩锁杆的延迟反应将已经打开。打开的铲斗有助于操作员将摆动停止，因为铲斗有效载荷的缺失使得摆动惯性突然减小。然而，如果铲斗未如预期地打开，则摆动惯性仍旧很高，以致于操作员难于使摆动停止并且最终满载的铲斗在最后打开之前停止在卡车驾驶室顶盖上方。在一些情况下，满载的铲斗直到铲斗已进ー步摆动到卡车操作员驾驶室前方后才打开。这是非常危险的，因为这使卡车操作员有受到严重伤害的危险。本发明提供了在操作员所期望的时刻打开闩锁的铲斗门闩锁机构。现有滑动闩锁杆系统的另ー操作问题出现在倾侧期间，在实践中，在挖掘循环期间将铲斗的跟部而不是将铲斗的齿部推入到工作面。在现有铲斗中，倾侧使得材料推动现有滑动闩锁杆使其脱离接合，从而导致门过早打开。该过早打开是生产损失的另ー实例，因为必须从挖掘循环的起点再填充铲斗。本发明提供在工作面中挖掘以及倾侧时不会无意地打开闩锁的铲斗门闩锁机构。常规的机械闩锁封闭机构的另ー问题是该机构趋于在仅短的时间段内快速磨损并且需要更换。毎次可滑动的闩锁杆接合闩锁定位器等时，可滑动闩锁杆的顶部自然地磨损。在许多常规闩锁机构中，可滑动闩锁杆仅移动约半英寸到约一英寸以允许打开铲斗门。由此，可滑动闩锁杆的仅非常小的部分即顶部与闩锁定位器接触。由于闩锁杆经受非常高的载荷并且接触面积非常小，所以顶部经受非常高的接触力，导致加速的磨损速度。由于可滑动闩锁杆的顶部随时间而磨损，所以铲斗门可能在动カ挖掘机操作员准备将铲斗门打开之前过早打开。如本领域中的那些技术人员所理解的，如果动カ挖掘机未被适当维护，则这能够导致危险且不安全的状況。考虑到该磨损，闩锁杆与闩锁定位器的接合长度必须通过将垫片増加到闩锁杆枢转机构6或移除垫片来频繁地调节(见图2)。这要求提升重的闩锁柄和闩锁杆以插入和移除垫片，通常需要利用起重机或升降机。由此，常规的闩锁封闭机构存在操作上的缺陷，该操作上的缺陷只能通过更頻繁、危险且高成本的维护活动来解決。其它过去的铲斗闩锁方案的实例包括=Hilgeman美国专利No. 2，544，682，其示出了具有主锁定机构和辅助闩锁的枢转闩锁；以及Brown Jr美国专利No. 6，467，202，其示出了被连杆机构枢转并保持的铲斗门。本发明提供了ー种铲斗，该铲斗包括铲斗门、以及具有“C”形形状的限定了唇部和颏部的冲击致动颚。所述颚可转动地安装在铲斗门上，以用于在门打开位置与门关闭位置之间转动，并且所述颚定位成使得当所述颚在门打开位置时，当门枢转到门关闭位置时铲斗主体能够冲击颚颏部。铲斗还包括保持打开机构以及锁定机构，该保持打开机构用于当闩锁在打开位置中时将门闩锁可释放地保持在闩锁打开位置中，该锁定机构用于当闩锁在 门关闭位置中时可释放地锁定闩锁。在一个实施例中，锁定机构包括可枢转地附接到门的ー个杆，以及连接到该ー个杆与R锁中的姆ー个并且在该ー个杆与R锁之间延伸的另ー个杆。该闩锁机构通过以旋转运动替代平移滑动运动消除了几乎所有的干滑动接触表面，并且以其中不存在同时承受高载荷和干滑动摩擦的构件的新的旋转门闩锁替代干滑动闩锁杆方案。干滑动摩擦用显著降低的润滑旋转摩擦替代。构件相对于彼此以及铲斗旋转，但是在经受高载荷时不发生旋转。这使常规闩锁机构中的存在极其高的应カ减小到使得需要非常小的力以致动的量。通过在阅读以下的详细描述、权利要求书以及附图，本发明的其它特征与优点将对本领域技术人员将变的明显，其中同样的附图标记用以标示同样的特征。
图I是体现本发明的动カ挖掘机的侧面正视图。图2是现有技术铲斗的底视图，该铲斗具有用于打开和关闭铲斗的铲斗门的闩锁组件。图3是图2中示出的现有技术的闩锁组件的侧面截面视图，示出了现有技术的闩锁如何滑动到闩锁定位器中。图4是本发明的铲斗门以及闩锁组件的底部的部分的透视图。图5是本发明的闩锁组件和闩锁定位器的局部截面视图，其中铲斗门被打开。图6是本发明的闩锁组件与闩锁定位器的局部截面视图，其中铲斗门被关闭。图7是本发明的液压回路的示意性图示。图8是本发明的闩锁组件的颚的局部分解透视图。图9是本发明的铲斗门与闩锁定位器的透视图。图10是本发明的闩锁定位器的透视图。图11是本发明的闩锁机构的另一实施例的局部剖切侧面透视图，其中闩锁在门关闭位置中。
图12是图11中示出的闩锁机构的实施例的局部剖切侧面透视图，其中闩锁在门打开位置中。图13是图11与图12中示出的闩锁机构的辅助闩锁机构的侧视图，其中辅助闩锁
在杆保持位直中。图14是图11与图12中示出的闩锁机构的辅助闩锁机构的侧视图，其中辅助闩锁在杆释放位置中。图15是图13中示出的锁定的辅助闩锁机构的底视图，其中移除了防撞限位器220。图16是本发明的铲斗门的底视图。·图17是在图13中的杆保持器194的透视图。图17A是辅助闩锁机构的脱扣系统的示意性图示。图18是类似于图11的本发明的闩锁机构的再一实施例的局部剖切侧面透视图，其中闩锁在门关闭位置中。图19是根据本发明的闩锁组件的另ー实施例的截面视图，示出了安装在铲斗主体上并且位于接近闩锁和打开位置两者中的铲斗门。图19A是闩锁组件的另ー实施例的截面视图，示出了防错闩机构。图19B是图19A中示出的闩锁组件的截面视图，示出了安装在铲斗主体上并且在几乎关闭位置和打开位置中的铲斗。图20是图19中示出的闩锁组件的透视图，图示了增加的防错闩机构。图21是图19中示出的具有增加的防错闩机构的杆保持器的侧视图。图22是闩锁颚的另一实施例的透视图。图23A与图23B是示出了安装在颚壳体中的颚的透视图，其中所述颚示出为在其打开和关闭位置中。图24是图示了铲斗和铲斗门相对于人的巨大尺寸的透视图。
具体实施例方式在详细解释本发明的实施例之前，应理解本发明的应用不局限于在以下的描述中所提出的或在附图中所图示的部件的构造和布置的细节。本发明能够是其它实施例并且能够以各种方式实施或执行本发明。此外，应理解这里所使用的用语和术语是为了描述并且不应被认为是限制。“包括”以及“包含”以及这里它们的变体的使用意味着包含其后列出的各项及其等同物以及其它的各项及其等同物。“由…构成”以及其变体在这里的使用意味着仅包含其后列出的各项及其等同物。图I中图示了体现本发明的动カ挖掘机10。应理解，能够在本领域中已知的其它动カ挖掘机中使用本发明，并且动力挖掘机10仅被提供作为ー种该动カ挖掘机的实例。动力挖掘机10包括被支撑以在地面上方移动的框架14。具体地，框架14是在移动底座比如履带18上安装的可旋转上部框架。固定吊杆22从框架14向上并且向外延伸。铲斗铲柄26安装在吊杆22上，用于绕齿轮齿条或推挤驱动机构(未示出)运动，以实现相对于吊杆22绕总体上水平的铲斗铲柄轴32的枢转运动以及相对于吊杆22平移(非枢转)运动。铲斗铲柄26具有前端34。铲斗38以常规方式安装在铲斗铲柄26的前端34上。吊杆22的外端42上具有槽轮46，并且起重缆线或缆索50从安装在框架14上的绞盘滚筒(未示出)延伸过槽轮46并且连接到铲斗38，用于相对于铲斗38绕水平枢转轴58枢转运动。铲斗38总体上是具有主体62的箱体形状，该主体62包括后壁66、从后壁66大致垂直地向前延伸的相对的侧壁68、以及大体上平行于后壁66的前壁70。在其它实施例中(未示出)，能够使用其它铲斗主体形状。挖掘齿74从前壁70的上端向外延伸。主体或铲斗主体62限定了材料接收开ロ 78以及材料排出开ロ 82。铲斗38还包括绕铲斗门轴90可枢转地连接到后壁66在邻近后壁66的下端处的铲斗门86。如以下所进ー步描述的，铲斗门86可在打开位置与关闭位置之间移动。铲斗38的后壁66连接到铲斗铲柄26的前端34。后壁66 (并且由此铲斗38)刚性地连接到铲斗铲柄26。如以下所进ー步解释的，图I、图5与图6图示了铲斗主体62还具有在邻近排出开ロ 82的一端处的闩锁接收开ロ 100的方式。为了将铲斗门86保持在其关闭位置中、直到期望打开门86以使铲斗的内容物落下，如在图4、图5、图6与图8中所示出的，铲斗38包括采用具有“C”形形状的颚形式的冲 击致动闩锁104，由此限定唇部108以及颏部112。如在图8中所示出的，颚唇部108以及颚颏部112的每个均能够并入可拆除的磨损板113。闩锁颚104可枢转地且更具体地可旋转地安装在铲斗门86上，以用于在门打开位置(图5)与门关闭位置(图6)之间旋转。此外，闩锁颚104定位成使得当闩锁颚104在门打开位置中时，在门86枢转到门关闭位置时铲斗主体62能够冲击颚颏部112，从而铲斗主体62作用在颚颏部112上的冲击使闩锁颚104旋转到其中颚唇部108在闩锁开ロ 100中的门关闭位置中、并阻止门86打开。換言之，如在图5中所示，当闩锁颚104在门打开位置中时，颚唇部108不阻挡铲斗主体62。更具体地，如在图4中所示出的，铲斗门86包括间隔开的结构支撑肋116，并且，闩锁颚104可旋转地安装在支撑肋116中的两个支撑肋之间。在其它不太优选的实施例中，能够使用旋转到闩锁接收开ロ 100中以及旋转出闩锁接收开ロ 100的简单的杆闩锁(未示出)。铲斗38还包括保持打开机构120以及锁定机构124，保持打开机构120用于当闩锁颚104在打开位置中时、将闩锁颚104可释放地保持在门打开位置中，锁定机构124用于当闩锁颚104在门关闭位置中时、可释放地锁定闩锁颚104。当释放了锁定机构124后，由于门86的重量以及推靠铲斗门86的材料的重量，闩锁颚104旋转打开。第一实施例在一个实施例中，如图5、图6与图7所图示的，保持打开机构120与锁定机构124是液压缸组件128，液压缸组件128可枢转地附接到铲斗门86与円锁颚104并且在铲斗门86与闩锁颚104之间延伸。更具体地，如图5与图6所示，液压缸组件128在一端处可枢转地附接在支撑肋116中的两个支撑肋之间。液压组件128设有液压缸132、以及在液压缸132内可移动的活塞134。活塞134将液压缸132划分成第一室与第二室，其中，随着活塞134在液压缸132内来回移动，室的体积变化。液压缸132或活塞134中的任一个能够被连接到闩锁，并且另ー个被连接到铲斗门86。更具体地，在该实施例中(如图7所示)，保持打开机构120与锁定机构124包括闭环液压回路140，该闭环液压回路140包括至少ー个止回阀142、散热器146、控制阀150、以及至少ー个蓄压器。在该实施例中，存在两个止回阀142，并且它们整合在活塞134中。蓄压器154用于保持压カ并且容纳缸132的顶部(轴)与底部(开ロ)之间的容积差。控制阀150控制液压流体从ー个室穿过管道流动到另ー个室。这样，当控制阀150关闭时，阻止液压流体在室之间流动，从而闩锁颚104保持锁定，并且阻止铲斗门86移动。当控制阀150打开时，允许液压流体在室之间流动，并且允许铲斗门86移动。优选地，控制阀150是电磁阀，借助于由动力挖掘机操作员操作的远程开关(未示出)控制该电磁阀150。该阀对于本领域中的技术人员是普遍已知的，并且也易于从多个商业来源获得。能够由安装在铲斗门86的顶部并通过RF信号激活的24V可充电电池组供电。另ー方法是将缆线绕线机安装在吊杆22上并且将缆线附接到门86的顶部。这将允许控制阀150被硬连接。当铲斗门86被闩锁时，通过缸组件128中由于在缸132的无杆端中的较大面积引起的压カ差，闩锁颚104被偏置以旋转从而从闩锁开ロ 100释放，但是被控制阀150保持到 位。保持打开机构120包括至少ー个蓄压器154，该至少一个蓄压器154提供使缸组件128延伸到其最大延伸的残余压力。任何余热通过散热器146解決。在操作中，当门86猛地关上时，液压缸组件128将被移动，从而使流体经由一系列内部止回阀142穿过其活塞134而转移。一旦接合，则活塞134完全退回。由于液压锁定，缸组件128不能延伸。当闩锁颚104接合时，缸组件128经受张力。第二实施例在图9至图16中示出的另ー实施例中，同样的附图标记表示相同的前述部件。如图11与图12所图示的，在该实施例中的锁定机构124包括主锁定机构160与另ー连接杆168，该主锁定机构160包括在165处可枢转地附接到门86的ー个杆164，该另ー连接杆168可枢转地在166处连接到ー个杆164并且在167处连接到円锁颚104并且在ー个杆164与闩锁颚104处之间延伸。闩锁颚104在169处可枢转地连接到门86。此外，在该实施例中的保持打开机构120是以附接在ー个杆164与连接杆168之间的张カ弹簧172的形式将闩锁颚104偏压到其打开位置中的装置。更具体地，在该实施例中，存在在ー个杆164和连接杆168的一侧上的一个弹簧172以及在ー个杆164和连接杆168的相反侧上的类似的弹簧(见图12)。当将锁定机构124锁定时，在ー个杆164和连接杆168之间的枢转连接件166行进穿过弹簧172，这有助于将闩锁颚104驱动到锁定位置中并且使闩锁颚104保持关闭，如以下所进ー步解释的。闩锁颚104、张カ弹簧172与锁定机构124定位在支撑肋116中的两个(在图11与图12中仅示出其中这一)之间，并且被保护盖173保护。在该实施例中，如图9与图10所图示的，铲斗主体62中的闩锁开ロ 100具有在撞击器板176中形成的切ロ 174的形式，所述撞击器板176诸如通过焊接而成为铲斗主体前壁70的一部分。撞杆180横跨切ロ 174平行于铲斗排出开ロ 82的平面延伸，由撞杆180与撞击器板176限定闩锁接收开ロ 100。颚颏部112冲击撞杆180。铲斗撞杆180的重要目的在于通过闩锁连杆接合将铲斗门86锚接到铲斗主体62。撞杆180的构造是圆销，并且，因为销具有套管支撑件184，所以允许销在受载情况下旋转。这是显著的，因为消除了闩锁颚104和撞杆180之间的滑动摩擦。此外，当门86被打开闩锁时，闩锁颚104与撞杆180之间的大的接触载荷被立即释放。即，不存在如滑动摩擦门闩锁中的作用在显著长度上的恒定地高且干的接触载荷。在需要时，垫片(未示出)能够被放置在套管支撑件184和切ロ 174之间以调节撞杆180的位置。当颚颏部112在门再次闩锁时撞击撞杆180时，用作该四个杆的主锁定机构124的向前的连杆的可旋转的闩锁颚104围绕撞杆180旋转且卷起。张カ弹簧172定位使得可旋转的闩锁104受额外的旋转冲力驱动以提供受控的且可靠的再次闩锁。当闩锁颚104围绕撞杆180卷起并且被主锁定机构160的锁定和保持力可靠地保持在该位置吋，以该方式实现再次闩锁。主锁定机构160中的各种枢转点具有的额外的优点在于它们能够用被销保持系统局部地保持到位的润滑剂润滑。同样，这些销接头能够衬有可更换的铜套管以保护母连杆材料。只要门86被打开闩锁，弹簧172就有效地将机构的杆或连杆控制并保持在门打开 位置中，使得该机构保持在被打开闩锁的收缩的状态中。在该门打开位置中，通过防撞限位器201e限制旋转。如图12所示，通过张カ弹簧172将ー个杆164保持为靠着防撞限位器201e。张カ弹簧172还阻止闩锁颚104延伸回到闩锁位置中，因为如果闩锁颚104在闩锁位置中，则闩锁颚104就不会在适当的位置中以允许门再次关闭。随着空的挖掘机铲斗38被降低井向回摆动以开始新的挖掘循环，具有撞杆180的铲斗38摆动到垂下的铲斗门86中，从而底部或颚颏部112冲撞撞杆180并且被驱动回到关闭位置中。张カ弹簧172再次用于它们的双重目的，因为现在弹簧172用于当闩锁颚104绕撞杆180卷起时驱动闩锁颚104进入接合。为了将锁定机构124锁定，锁定机构124还包括辅助闩锁190，如图11至图15与图17所示。辅助闩锁190经受少得多的载荷，但是控制保持铲斗门86的主闩锁到铲斗主体62的接合。辅助闩锁190包括在195处可枢转地安装在铲斗门86上的杆保持器194，杆保持器194具有杆保持凹ロ 198，所述凹部198接收ー个杆端部200，并且当在杆保持位置(图13)中时，该凹ロ 198阻止一个杆端部200的移动，并且当在杆释放位置(图14)中吋，该凹ロ 198允许ー个杆端部200的移动。锁定机构124通过ー个杆端部200冲击到辅助闩锁杆保持器194中并且通过杆保持器194移动到杆保持位置中而被锁定，如以下进ー步解释的。当铲斗门86被闩锁并由于铲斗内的材料而经受重载荷时，主闩锁机构经受重载荷、并且杆趋于收缩，使得闩锁趋于脱离撞杆180，从而允许门86打开。存在该脱离趋势的原因在于四杆连杆接近肘节但被机械限位器201并且被辅助闩锁190保持成与肘节相差约18度。辅助闩锁190的“脱扣”或解锁允许主锁定机构160的杆收缩并且允许闩锁颚104旋转而与铲斗主体62脱离接合。杆164收缩靠着防撞限位器201f，该防撞限位器201f吸收打开闩锁能(见图12)。如最佳地在图15中图示的，杆保持器194被弱弹簧204与经受较大偏压的杆164偏压，以朝向杆释放位置(见图14)推动杆保持器194，但是杆保持器194被与杆保持器194的端部208接合的柱塞205 (见图13)保持在锁定位置中。当辅助闩锁移动到杆保持位置时，柱塞205滑移到杆保持位置，如图13与图15所示。柱塞205被强压缩弹簧212朝向杆保持器194偏压(见图15)。当杆端部200在其到闩锁位置的过程中冲撞杆保持器194吋，弱弹簧204允许杆保持器194抵着防撞限位器220保持其定位，以允许杆保持器194将杆端部200 “捕获”在杆保持器194的杆保持凹ロ 198中的闩锁位置中。如果杆保持器194行进过其杆保持位置，则弱弹簧204有助于使杆保持器端部208恢复与柱塞205接合。參考图15与图17，当杆保持器194旋转到其闩锁位置时，杆保持器端部208具有与柱塞205的端部相接合的倾斜表面234。冲撞所述杆保持器194的杆端部200驱动所述杆保持器的倾斜表面234，以强制地推开柱塞205。然后，杆保持器端部208略微过行迸，以允许柱塞205在强压缩弹簧212的作用力下延伸，从而阻止杆保持器端部208的将会打开锁定机构124的任何旋转运动。因此，柱塞205锁定辅助闩锁190，这又将主锁定机构160锁定。该弱弹簧204的效果保证了即使闩锁カ非常小时也能够成功闩锁，由此赋予了锁定机构124 “软闩锁”的特征。软锁定特征是理想的，因为挖掘机操作员不需要为了实现成功的门闩锁而有意试图用カ关门86。在柱塞205上的强压缩弹簧212足够硬以抵抗作用在脱扣缆线上的不经意的惯性载荷。这有助于消除由于铲斗铲柄26突然伸缩时发生缆线松 弛引起的非预期的误脱扣。然而，强压缩弹簧212能够通过非常仔细的经由从马达驱动滚筒拉出的缆线使缆线脱扣的操作员动作得以克服。在操作中，闩锁颚104被杆保持器194保持在闩锁位置中，直到操作员脱扣辅助闩锁190，该杆保持器194保持到主锁定机构160的杆端部200上。主锁定机构160延伸到略短于全肘节位置的位置。因此，机构趋于在重力作用下收缩而背离肘节位置。辅助闩锁190阻止该机构收缩并且门86被锁定。在闩锁颚104围绕撞杆180卷起的时刻，杆保持器194抓住ー个杆164的杆端部200、并且再次阻止锁定机构124收缩，直到操作员脱扣辅助闩锁190。在常规的挖掘机挖掘期间，该冲击并不被认为是大的，但重的门86与铲斗38的冲カ将较轻的连杆驱动到闩锁位置，以刚好及时用于铲斗38穿过料堆开始新的挖掘循环。辅助闩锁机构190能够采用许多不同机械构造(未示出)，并且能够通过许多不同方法触发，所述方法包括气动方法、液压方法、电磁螺线管以及机械缆线拉动。在图17A中示出的优选实施例中，利用RF信号远程触发辅助闩锁柱塞205，如车库门开启器那样。这排除了所有需要精细维护的脱扣马达、脱扣缆线以及缆线带轮。辅助闩锁190的固定的枢转位置在杆保持凹ロ 198的正上方并且与其对齐，该杆保持凹ロ 198将杆端部200保持在闩锁位置中。只要保持该位置，或杆保持凹ロ 198移动到该作用线的略右侧，则闩锁颚104就不再旋转并且被锁定到位。杆保持器194的与具有杆保持凹ロ 198的端部相反的端部216接合具有防撞限位器220形式的机械限位器并且确保杆保持凹ロ 198在适当的位置中以接收杆端部200。由于弱弹簧204所供应的扭转张力，杆保持器194将压靠该防撞器。辅助闩锁的旋转被防撞限位器201f限制在闩锁位置中。防撞限位器201f被精确地定位在允许杆保持器194略微地过行进的位置中，从而允许柱塞205完全延伸以将杆保持器194锁定阻止其回到打开闩锁位置中。在一个替代的实施例(未示出)中，如果需要，辅助闩锁的位置能够被放置在两个杆之间的枢转连接件166处。其被示出为在连杆延伸部的端部处以使其免受损伤。在使用期间，随着越靠近门86的顶部，则观察到材料槽刨以及污染的可能性就越大。通过拉动柱塞205使其脱离与杆保持器194的接合，使得辅助闩锁190脱扣。这允许杆保持器194释放主锁定机构160的杆端部200。门86的重量以及在门86上施加额外重量的在铲斗38中的材料的重量在闩锁颚104上产生转矩，从而迫使闩锁颚104旋转而脱离接合。连杆系统将允许闩锁的该旋转，因为连杆并未到达肘节点，未在肘节点处并且未超过肘节点，其中在肘节点处，连杆将不能移动。防撞限位器201f确保该机构将不会到达肘节并且也不会行进超过肘节。当闩锁转出而脱离接合时，该机构收缩并且门86打开。闩锁转出而脱离接合并不会产生任何显著的滑动摩擦，因为允许撞杆180在套管内旋转,该套管在铲斗主体62的支架中支撑撞杆。突然的闩锁旋转导致并不需要被任何接触物体阻挡的闩锁载荷的突然释放。消除了经受大的滑动载荷的滑动摩擦。门86下落打开，从而释放铲斗38内的载荷。通过成对的张カ弹簧172将该机构保持在收缩状态。闩锁颚104必需被保持在适当的定向中以使颚颏部112在再次闩锁时冲撞铲斗撞杆180。因此，唯一地相对于机构的肘节点安装的张カ弹簧172在打开闩锁后将闩锁颚104保持在合适的位置中并且在再次闩锁时驱动闩锁颚104关闭。在较不优选的实施例中(未示出)，张カ弹簧能够被整合在枢转连接件166处以实现相同特性。将张カ弹簧172添加到连杆是该机构的重要的控制特征。在没有弹簧172的情况 下，连杆将不能被保持在闩锁颚104较宽地张开并且准备再次闩锁的收缩位置中。位于杆的每ー侧的外部上的弹簧172用于双重目的，在于在再次闩锁时，弹簧力的作用线从枢转连接件166的ー侧转移到另ー侧。当下部闩锁颚104在再次闩锁时冲撞铲斗撞杆180吋，弹簧作用线横穿枢转连接件166并且现在用于驱动闩锁颚104旋转以围绕撞杆180卷起并且保持在闩锁位置中。当闩锁颚104围绕撞杆180卷起时，张カ弹簧的作用线现在作用在枢转件的另ー侧上、并且在再次闩锁期间“踢打”并且提供冲力、以驱动闩锁颚104与撞击器接合。唯一旋转的铲斗门闩锁不需要通过液压产生高的力来打开和关闭。旋转的铲斗门闩锁唯一地在重力作用下关闭、与撞杆180上的刚性锁闩锁，并且需要较小的脱扣カ以打开闩锁。辅助闩锁实际上控制了该四杆连杆系统的肘节点，因为在肘节中的相关的杆背离所有连杆运动朝向铲斗38的后方延伸，但是观察到相同的载荷降低。因此，辅助闩锁利用了接近枢转肘节的固有的力学优点。与主闩锁臂中的原有设计摩擦载荷相比，辅助闩锁中的任何干滑动摩擦载荷是微小的，因此，本发明消除了由干滑动摩擦引起的维护及可靠性问题。第三实施例图18中图示了闩锁机构的另一优选实施例。在该实施例中，已经添加了额外的防撞限位器。更具体地，防撞限位器201a被添加到顶部保护盖173，并且，另ー防撞限位器201c已经被添加到在杆端部200下方的铲斗门86，从而随着两个杆之间的枢转连接件166移动，行程的端部接触防撞限位器201a和201c，并且吸收枢转连接件166内的能量。此外，防撞限位器201d被添加到杆164的顶部，使得当杆164接触上部保护盖173吋，能量被防撞限位器20Id吸收。在另ー优选实施例中，辅助闩锁机构还包括防错闩机构298，如在图21中所示。更具体地，存在以下时刻，当材料撞击闩锁颚104吋，即使在铲斗门86还未关闭时，闩锁机构也可旋转到闩锁关闭位置。为了防止此现象发生，已经添加了接近杆保持器294定位的柱塞300，大致与杆保持器194相同，如在图21中所图示的。当铲斗门86未关闭时，柱塞300接合在杆保持器294上的凹ロ 316，由此阻止杆保持器294旋转，并且阻止杆端部200被固定在杆保持器294内。柱塞300被封闭在壳体329内，并且包括定位在壳体329内的托座331，以及定位在托座331与壳体329之间的弹簧337，该弹簧337朝向柱塞300的延伸位置偏压柱塞300。柱塞300被连接到链321，如在图20中所图示的。链321从柱塞300并绕附接到铲斗主体后壁66的半圆形支架325延伸。当铲斗门86打开并且链321变得松弛时，弹簧337朝向杆保持器294推动柱塞300，使得柱塞300接合在杆保持器294上的凹ロ 316。如在图19中所示出的，随着门闩锁接近铲斗主体前壁70时，链321变得拉紧，从而拉动柱塞300使其离开杆保持器294并且脱出槽ロ 316，由此允许杆保持器294接合杆端部200。调节链321的长度以提供使柱塞300脱离的适当的时机。如果链321过快地拉动柱塞300使其脱离与杆保持器294的接合，则闩锁可能易于误脱扣。如果链321过晚地拉动柱塞300使其脱离与杆保持器294的接合，则柱塞300将阻止撞杆180将杆保持器294移动到关闭位置中，并且门86将不关闭。因此，链321的长度是固定的，使得在适当的时间 拉动柱塞300使其脱离与凹ロ 316的接合，以在允许门86锁定在锁定位置中的状态下避免 误闩锁。在另ー实施例中，使用坚固的连杆替代链321与半圆形支架325。如在图19A中所示出的，柱塞300安装在铲斗门86上的壳体329中在邻近杆保持器294处。杆保持器294上的凹ロ 316接收柱塞300，并且柱塞300被弹簧337朝向接合凹ロ 316偏压。连接连杆322的一端可枢转地连接到柱塞300并且另一端连接到拔出器326。拔出器326具有两个端部。拔出器326通过销335安装在支撑壁334a与支撑壁334b (在图19A与图19B中仅示出其中之一)之间，销335定位在拔出器326的两个端部之间。滚动构件340可旋转地安装在拔出器326的背离连接连杆332的一端上。由于弹簧337施加在柱塞300上的偏压力，拔出器326定位使得滚动构件340被设置成随着铲斗门86朝向关闭位置行进而接触铲斗主体62。參考图19B，当铲斗门86关闭时，由铲斗主体62施加在滚动构件340上的力使得拔出器326绕销335旋转。该旋转拉动柱塞300使其脱离与杆保持器凹ロ 316的接合。当铲斗门86打开时，柱塞300由于弹簧337的カ而延伸以接合凹ロ 316。在另ー优选实施例中，与闩锁颚104类似的颚304已被修改，从而其不再对撞杆180呈现大的平坦表面。更具体地，如在图22中所图示，与撞杆180相接合的颚ロ部表面现在包括较小的中央平坦部分341 ;以及侧面部分343和345，侧面部分343和345成角度地离开平坦部分341。这允许可能与颚304接触的任何灰尘然后背离颚304落下。这防止明显的灰尘滞留在颚304内且妨碍颚304与撞杆180之间的相互作用。在另ー实施例中，如在图23A与图23B中所图示，颚304被保持在壳体276中的开ロ 274内，该壳体276与颚304紧密地邻近。刮拭器357安装在颚唇部108和颚颏部112上的径向向外的外表面上。刮拭器357接触颚壳体276，并且有助于阻止灰尘进入到颚壳体276中，并且有助于清除进入到颚壳体276中的任何灰尘。图24图示了与人的大小相比较的安装在铲斗主体62上的铲斗门86的相对大小和复杂度。显而易见地，该巨大结构的闩锁基本上比更简单的门的闩锁更复杂。在ー个实施例中，承载120吨载荷的铲斗在铲斗撞杆180上施加186，553磅的力。该カ在柱塞205处由8，165磅的カ控制。因此，本发明使得控制门闩锁所需的カ显著降低。此外，本发明利用6，370磅的润滑的摩擦载荷 替代作用在闩锁上的109，560磅的干滑动摩擦载荷。本发明极大地减小了与干滑动摩擦相关的加速的磨损。在以下的权利要求中提出本发明的各特征。
权利要求
1.ー种铲斗，所述铲斗适于连接到动カ挖掘机铲柄，以用于与所述动カ挖掘机铲柄ー起运动，所述铲斗具有限定材料接收开ロ与材料排出开ロ的铲斗主体，所述铲斗主体在邻近所述排出开ロ的ー个端部处具有闩锁接收开ロ，所述铲斗还包括铲斗门，所述铲斗门在邻近所述排出开ロ的相对端处安装在所述铲斗主体上，以用于相对于所述铲斗主体在关闭位置与打开位置之间枢转运动，并且 具有“ C”形形状的冲击致动颚限定了唇部与颏部，所述颚可旋转地安装在所述铲斗门上，以用于在门打开位置与门关闭位置之间旋转，并且所述颚定位成使得当所述颚在所述门打开位置中时，当所述门枢转到所述门关闭位置时所述颚颏部能够被所述铲斗主体冲击，并且使得所述铲斗主体在所述颏部上的冲击将所述颚旋转到所述门关闭位置中，在所述门关闭位置中，所述颚唇部在所述闩锁开口中并且防止门打开。
2.根据权利要求I所述的铲斗，其中所述铲斗主体具有与所述排出开ロ的所述ー个端部邻近的切ロ，并且，撞杆附接到所述铲斗主体，并且平行于所述铲斗排出开ロ的平面横跨所述切ロ延伸，所述闩锁接收开ロ由所述撞杆与所述切ロ限定，并且其中所述颚颏部冲击所述撞杆。
3.根据权利要求I所述的铲斗，其中所述撞杆能够相对于所述铲斗主体旋转。
4.根据权利要求I所述的铲斗，其中所述铲斗还包括 保持打开机构，所述保持打开机构用于当所述颚在所述打开位置中时将所述颚可释放地保持在所述门打开位置中，和 锁定机构，所述锁定机构用于当所述颚在所述门关闭位置中时可释放地锁定所述颚。
5.根据权利要求4所述的铲斗，其中当所述锁定机构被释放时，所述闩锁由于所述门以及推靠所述铲斗门的材料的重量而旋转打开。
6.根据权利要求4所述的铲斗，其中所述锁定机构是液压缸组件，所述液压缸组件可枢转地附接到所述铲斗门和所述闩锁，并且在所述铲斗门与所述闩锁之间延伸。
7.根据权利要求6所述的铲斗，其中所述铲斗门包括间隔开的结构支撑肋。
8.根据权利要求7所述的铲斗，其中所述颚可旋转地安装在所述支撑肋中的两个支撑肋之间。
9.根据权利要求8所述的铲斗，其中所述缸组件在一个端部处可枢转地附接在所述支撑肋中的两个支撑肋之间。
10.根据权利要求6所述的铲斗，其中所述锁定机构包括闭环液压回路，所述闭环液压回路与所述液压缸组件连通。
11.根据权利要求10所述的铲斗，其中所述闭环液压回路包括至少ー个止回阀、闭锁阀和至少ー个蓄压器。
12.根据权利要求11所述的铲斗，其中所述闭锁阀能够被关闭，以防止流体流动穿过所述液压回路，由此将所述锁定机构锁定。
13.根据权利要求11所述的铲斗，其中通过打开所述闭锁阀，解锁所述锁定机构。
14.根据权利要求11所述的铲斗，其中所述旁路回路还包括散热器。
15.根据权利要求6所述的铲斗，其中当所述铲斗门被闩锁时，所述颚被偏压以旋转以从所述闩锁开ロ释放，但被液压锁定缸组件保持到位。
16.根据权利要求6所述的铲斗，其中所述保持打开机构包括所述至少一个蓄压器，所述至少一个蓄压器提供残余压力，所述残余压カ使所述缸组件延伸到其最大延伸范围。
17.根据权利要求6所述的铲斗，其中当所述颚在其门关闭位置中时，所述缸组件完全退回。
18.根据权利要求6所述的铲斗，其中所述缸组件包括缸和被接收在所述缸中的活塞杆，并且其中，所述活塞包括内部止回阀。
19.ー种铲斗，所述铲斗适于连接到动カ挖掘机铲柄，以用于与所述动カ挖掘机铲柄ー起运动，所述铲斗具有限定材料接收开ロ与材料排出开ロ的铲斗主体，所述铲斗主体在邻近所述排出开ロ的ー个端部处具有闩锁接收开ロ，所述铲斗还包括铲斗门，所述铲斗门在邻近所述排出开ロ的相对端处安装在所述铲斗主体上，以用于相对于所述铲斗主体在关闭位置与打开位置之间枢转运动； 闩锁，所述闩锁可枢转地安装在所述铲斗门上，用于在门打开位置与门关闭位置之间枢转运动，并且所述闩锁定位成使得当所述闩锁在所述门打开位置中时，所述闩锁不在所述闩锁开口中，并且当所述闩锁在所述门关闭位置中时，所述闩锁在所述闩锁开口中并且防止门打开， 保持打开机构，所述保持打开机构用于当所述闩锁在所述打开位置中时将所述门闩锁可释放地保持在所述闩锁打开位置中，以及 锁定机构，所述锁定机构用于当所述闩锁在所述门关闭位置中时可释放地锁定所述闩锁，所述锁定机构包括 ー个杆，所述ー个杆可枢转地附接到所述门，以及 另ー个杆，所述另ー个杆可枢转地连接到所述ー个杆和所述闩锁中的每ー个并且在所述ー个杆与所述闩锁之间延伸。
20.根据权利要求19所述的铲斗，其中所述闩锁是“C”形颚。
21.根据权利要求19所述的铲斗，其中所述保持打开机构是将所述闩锁偏压到所述打开位置中的装置。
22.根据权利要求21所述的铲斗，其中将所述闩锁偏压到其打开位置中的所述装置是弹黃。
23.根据权利要求22所述的铲斗，其中所述弹簧被附接在所述ー个杆和所述连接杆之间。
24.根据权利要求23所述的铲斗，其中在所述ー个杆和所述连接杆之间的所述枢转连接件在所述弹簧上方行迸。
25.根据权利要求21所述的铲斗，其中将所述闩锁偏压到其打开位置中的所述装置还将所述闩锁保持在锁定位置中。
26.根据权利要求19所述的铲斗，其中所述锁定机构通过ー个杆端部冲击到辅助闩锁中而被锁定。
27.根据权利要求26所述的铲斗，其中所述辅助闩锁包括杆保持器，所述杆保持器可枢转地安装在所述铲斗门上，所述杆保持器具有杆保持凹ロ，所述凹ロ接收所述一个杆端部，并且当在杆保持位置中时防止所述ー个杆端部的运动并且当在杆释放位置中时允许所述ー个杆端部的运动。
28.根据权利要求27所述的铲斗，并且还包括朝向解锁位置偏压所述杆保持器但是被柱塞保持在锁定位置中的装置。
29.根据权利要28所述的铲斗，其中偏压所述杆保持器的所述装置还有助于将所述闩锁保持在所述杆保持位置中。
30.根据权利要求27所述的铲斗，其中所述辅助闩锁被朝向所述杆释放位置偏压，但是所述辅助闩锁被柱塞保持在其杆保持位置中。
31.根据权利要求30所述的铲斗，其中所述柱塞压靠所述辅助闩锁并且然后当所述辅助闩锁旋转从而不阻挡所述柱塞时所述柱塞滑动到位。
32.根据权利要求31所述的铲斗，其中所述柱塞被压缩弹簧朝向辅助闩锁偏压。
33.根据权利要求32所述的铲斗，其中所述柱塞能够通过电信号被触发以释放所述辅助闩锁。
34.根据权利要求19所述的铲斗，其中当所述锁定机构被释放时，所述闩锁由于所述门以及推靠所述铲斗门的材料的重量而旋转打开。
35.根据权利要求19所述的铲斗，其中所述铲斗主体具有与所述排出开ロ的所述ー个端部邻近的切ロ，并且，撞杆附接到所述铲斗主体并且平行于所述铲斗排出开ロ的平面横跨所述切ロ延伸，所述闩锁接收开ロ由所述撞杆与所述切ロ限定，并且其中所述颚颏部冲击所述撞杆。
36.根据权利要求34所述的铲斗，其中所述撞杆能够相对于所述铲斗主体旋转。
37.根据权利要求19所述的铲斗，其中所述铲斗门包括间隔开的结构支撑肋。
38.根据权利要求36所述的铲斗，其中所述颚可旋转地安装在所述支撑肋中的两个支撑肋之间。
39.根据权利要求37所述的铲斗，其中所述闩锁、保持打开机构以及锁定机构定位在所述支撑肋中的两个支撑肋之间。
40.根据权利要求19所述的铲斗，其中所述闩锁还包括第一防撞限位器与第二防撞限位器，所述第一防撞限位器邻近所述ー个杆到所述另ー个杆的枢转连接件的ー侧，并且所述第二防撞限位器邻近所述ー个杆到所述另ー个杆的枢转连接件的另ー侧。
41.根据权利要求19所述的铲斗，其中所述闩锁包括具有唇部与颏部的“C”形颚，并且其中所述颚具有ロ部，所述ロ部具有ー宽度，并且 其中所述ロ部具有比所述ロ部的宽度窄的中央铲斗主体接合表面；以及成角度离开所述铲斗门闩锁接收开ロ的外表面。
42.根据权利要求19所述的铲斗，其中所述颚安装在壳体内，并且其中所述颚包括在所述颚外表面上的径向向外的刮拭器，所述刮拭器在所述颚外表面和所述壳体之间延伸。
43.ー种铲斗，所述铲斗适于连接到动カ挖掘机铲柄，以用于与所述动カ挖掘机铲柄ー起运动，所述铲斗具有限定材料接收开ロ与材料排出开ロ的铲斗主体，所述铲斗主体在邻近所述排出开ロ的ー个端部处具有闩锁接收开ロ，所述铲斗还包括铲斗门，所述铲斗门在邻近所述排出开ロ的相对端处安装在所述铲斗主体上，以用于相对于所述铲斗主体在关闭位置与打开位置之间枢转运动； 闩锁，所述闩锁可枢转地安装在所述铲斗门上，用于在门打开位置与门关闭位置之间枢转运动，并且所述闩锁定位成使得当所述闩锁在门打开位置中时，所述闩锁不在所述闩锁开口中，并且当所述闩锁在所述门关闭位置中时，所述闩锁在所述闩锁开口中并且防止门打开， 保持打开机构，所述保持打开机构用于当所述闩锁在所述打开位置中时将所述门闩锁可释放地保持在所述闩锁打开位置中，以及 锁定机构，所述锁定机构用于当所述闩锁在所述门关闭位置中时可释放地锁定所述闩锁，所述锁定机构包括 辅助闩锁，所述辅助闩锁包括可枢转地安装在所述铲斗门上的杆保持器， 一个杆，所述ー个杆可枢转地附接到所述门， 另ー个杆，所述另ー个杆可枢转地连接到所述ー个杆和所述闩锁中的每ー个并且在所述ー个杆与所述闩锁之间延伸，所述锁定机构通过一个杆端部冲击到所述辅助闩锁中而被锁定，所述杆保持器具有杆保持凹ロ，所述凹ロ接收所述一个杆端部，并且当在杆保持位置中时防止所述ー个杆端部的运动，并且当在杆释放位置中时允许所述ー个杆端部的运动， 以及 防错闩机构，所述防错闩机构安装在所述铲斗门上，并且在所述铲斗主体与所述铲斗门之间延伸，当所述铲斗门枢转打开时，所述防错闩机构防止所述杆保持器从杆释放位置运动到杆保持位置，并且当所述铲斗门靠近铲斗门关闭位置时，所述防错闩机构允许所述杆保持器运动到杆保持位置。
44.根据权利要求41所述的铲斗，其中所述防错闩机构包括柱塞，所述柱塞安装在所述铲斗门上的壳体中在邻近所述杆保持器处；凹ロ，所述凹ロ在所述杆保持器上，所述凹ロ接收所述柱塞；连杆机构，所述连杆机构在所述柱塞与所述铲斗主体之间，当所述铲斗门接近铲斗门关闭位置时，所述连杆机构使所述柱塞离开所述杆保持器退回；以及偏压装置，所述偏压装置位于所述柱塞壳体和所述柱塞之间，当所述铲斗门枢转打开时，所述偏压装置使所述柱塞延伸到所述杆保持器凹ロ中。
全文摘要
一种铲斗(38),包括铲斗门(86)；以及具有“C”形形状的冲击致动颚(104)，该冲击致动颚(104)限定了唇部(108)与颏部(112)。颚(108)可旋转地安装在铲斗门(86)上，以在门打开位置与门关闭位置之间旋转，并且定位使得当颚(104)在门打开位置中时，颚颏部(112)在门(86)枢转到门关闭位置时能够被铲斗主体(62)冲击。铲斗(38)还包括保持打开机构以及锁定机构，该保持打开机构用于当闩锁在打开位置中时将门闩锁可释放地保持在闩锁打开位置中，该锁定机构用于当闩锁在门关闭位置中时可释放地锁定闩锁。锁定机构包括可枢转地附接到门(86)的一个杆(164)以及可枢转地连接到一个杆(86)和闩锁中的每一个并且在一个杆(86)与闩锁之间延伸的另一个杆。
文档编号E02F3/40GK102859079SQ201180012721
公开日2013年1月2日 申请日期2011年1月7日 优先权日2010年1月8日
发明者威廉·J·耶伦, 约瑟夫·J·科尔韦尔, 杰弗里·S·施瓦克, 布鲁斯·P·吉尔斯利 申请人:哈尼施费格尔技术公司