УСТРОЙСТВО БЫСТРОРАЗЪЕМНОГО СОЕДИНЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК E02F3/36 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в общем, к соединительному устройству, например, устройству быстроразъемного соединения, предназначенному для соединения рабочего инструмента с первичным приводным элементом.

Уровень техники

Устройства быстроразъемного соединения обычно используют для разъемного присоединения рабочих инструментов, таких как ковш, к первичным приводным элементам, таким как рабочие рукояти канавокопателей, экскаваторов или погрузчиков. Использование устройств быстроразъемного соединения целесообразно, так как они могут позволить оператору машины быстро менять один рабочий инструмент на другой. Таким образом, использование устройства быстроразъемного соединения может повысить эффективность и расширить функциональность.

В прошлом были предложены соединительные устройства многих различных типов. Одно соединительное устройство описано в документе US 6158950, озаглавленном «Соединение для экскаватора», Альберт Т.Вильт (Albert Т.Wilt) и другие, и зарегистрированном 12 декабря 2000 года. В данном документе описано соединительное устройство, предназначенное для крепления шарнирно-сочлененной рукояти экскаватора к ковшу или другому рабочему инструменту, «соединительное устройство содержит поворотное устройство, установленное с возможностью поворота между парой деталей. Поворотное устройство поворота имеет длинный канал, предназначенный для размещения стержня рабочего инструмента, и содержит рукоятку, которую можно повернуть вручную или с помощью гидравлического цилиндра с целью приведения поворотного устройства в действие. В одном положении канал открыт для того, чтобы можно быть разместить и извлечь стержень, а в других положениях канал закрыт для исключения возможности выхода стержня. Соединительное устройство содержит выемку для приема другого стержня, так что в ней может быть размещен второй стержень рабочего инструмента. Выемка и канал поворотного устройства в открытом положении наклонены друг относительно друга».

Другое соединительное устройство описано в документе US 5890871, озаглавленном «Фиксирующий механизм для устройства быстроразъемного соединения», Гэри Р.Воэрман (Gary R.Woerman) и зарегистрированном 6 апреля 1999 года. В данном документе описано соединительное устройство, предназначенное для разъемного присоединения рабочего инструмента к рукояти экскаватора или канавокопателя. «Устройство быстроразъемного соединения содержит фиксирующий механизм, при этом освобождение соединительного устройства осуществляют с помощью единственного действующего цилиндра, а фиксацию соединительного устройства к ковшу осуществляют с помощью пружинного устройства и аккумулятора со сжатым газом».

Еще одно соединительное устройство описано в документе US 5692325, озаглавленном «Устройство отсоединения навесных инструментов для гидравлического экскаватора», Казутеру Кузутани (Kazuteru Kuzutani), и зарегистрированном 2 декабря 1997 года. В данном документе описано устройство отсоединения навесных инструментов для гидравлических экскаваторов. Устройство «содержит кронштейн, выполненный с возможностью поворота с помощью соответственно стержня рукояти и стержня шарнира на конце рукояти гидравлического экскаватора. Направляющие канавки снабжены открытой частью, выходящей в кронштейн. Напротив направляющей канавки предусмотрен качающийся рычаг, при этом открытая часть содержит вырез, расположенный напротив направляющей канавки или перемещающегося ползунка. Предложено устройство открывания и закрывания, предназначенное для открывания или закрывания качающегося рычага или перемещающегося ползунка, устройство открывания и закрывания приводится в действие в направлении сцепления с помощью взаимодействия стержня A навесного инструмента с направляющей канавкой кронштейна и второго стержня B с вырезом качающегося рычага или перемещающегося ползунка, что делается с целью удержания навесного инструмента. Поворотный крюк, способный присоединяться к стержню A, выполнен с возможностью поворота на кронштейне с помощью вращающегося вала. Вращающийся вал расположен в месте, где в направлении закрытия поворотного крюка используется сила вращения, когда стержень A работает в направлении, вдоль которого стержень A разъединен вдоль направляющей канавки. Устройство отсоединения навесных инструментов для гидравлических экскаваторов содержит устройство открывания и закрывания, содержащего поворотный крюк, качающийся рычаг или перемещающийся ползунок».

Еще одно соединительное устройство описано в документе US 5549440, озаглавленном «Устройство быстросъемного соединения, предназначенное для крепления рабочего инструмента к первичному устройству для перемещения», Рифка Чолакон (Rifka Cholakon) и другие, и зарегистрированном 27 августа 1996 года. В данном документе описано «Улучшенное соединительное устройство, приспособленное для соединения рабочего инструмента с первичным приводным элементом. Основная часть корпуса соединительного устройства содержит расположенные сбоку боковые пластины, каждая из которых содержит первую и вторую выемки, предназначенные для расположения крепежных стержней и содержащие открытые входы и вершины. Входы приспособлены для последовательного размещения первого и второго крепежных стержней, прикрепленных к рабочему инструменту. Первая выемка длиннее второй выемки и первая выемка содержит средство, предназначенное для удержания первого крепежного стержня в отверстии первой выемки до того, как второй крепежный стержень можно будет разместить во входах вторых выемок. Фиксирующее вспомогательное устройство с поворотным элементом размещено в направлении из стороны в сторону между вершинами первых выемок. Поворотное устройство установлено для поворота между первым и вторым положениями. Поворотное устройство приспособлено для взаимодействия с первым крепежным стержнем, когда поворотное устройство находится в первом положении, с целью удержания первого крепежного стержня в вершинах первых выемок. Поворотное устройство также приспособлено, когда находится во втором положении, для выборочного предоставления возможности первому крепежному стержню перемещения вдоль первых выемок после того, как второй крепежный стержень по существу вертикально выровнен над вторыми выемками».

Хотя известные соединительные устройства могут удовлетворительно выполнять поставленные задачи, в рассматриваемой области нужны улучшения. Например, в рассматриваемой области может быть целесообразно использовать соединительное устройство, в котором минимизировано расстояние между рабочей рукоятью и рабочим инструментом, присоединенном к концу рабочей рукояти, так что рычаг, прикладываемый к рабочему инструменту со стороны рабочей рукояти, может быть сделан максимальным и, таким образом, может быть улучшена эффективность рабочего инструмента. Более того, в рассматриваемой области может быть целесообразно использовать соединительное устройство, которое приспособлено к износу между различными компонентами. Также может быть целесообразно предложить соединительное устройство со сравнительно малым количеством деталей.

Настоящее изобретения направлено на различные области применения улучшенного соединительного устройства.

Раскрытие изобретения

Одним объектом настоящего изобретение является соединительное устройство, предназначенное для соединения первичного приводного элемента с рабочим инструментом и содержащее первый и второй соединительные узлы, которые выполнены с возможностью соединения с целью формирования первой соединительной контактной зоны и второй соединительной контактной зоны, расположенной на некотором расстоянии от первой соединительной контактной зоны. Соединительное устройство может также содержать поворотный заклинивающий элемент, прикрепленный к первому соединительному узлу и выполненный с возможностью поворота с целью постепенного заклинивающего затягивания первого и второго соединительных узлов друг относительно друга.

Другим объектом настоящего изобретения является соединительное устройство, предназначенное для соединения первичного приводного элемента с рабочим инструментом и содержащее первый соединительный узел, содержащий условно переднюю часть, условно заднюю часть, условно правую сторону и условно левую сторону. Первый соединительный узел может быть соединен со вторым соединительным узлом с целью формирования: (1) первой соединительной контактной зоны, имеющей первое сопрягаемое соединение между первым и вторым соединительными узлами в первом условно переднем правом положении на первом соединительном узле и второе сопрягаемое соединение между первым и вторым соединительными узлами во втором условно переднем левом положении на первом соединительном узле, и (2) формирования второй соединительной контактной зоны, имеющей третье сопрягаемое соединение между первым и вторым соединительными узлами в третьем условно заднем правом положении на первом соединительном узле и четвертое сопрягаемое соединение между первым и вторым соединительными узлами в четвертом условно заднем левом положении на первом соединительном узле. Соединительное устройство также может содержать поворотный заклинивающий элемент, соединенный с первым соединительным узлом и выполненный с возможностью поворота с целью закрепления вместе первого и второго соединительных узлов. Поворотный заклинивающий элемент может быть выполнен с возможностью поворота относительно первого соединительного узла вокруг оси, расположенной условно сзади, по меньшей мере, одного из третьего или четвертого положений.

Ясно, что приведенное общее описание и дальнейшее подробное описание предназначены для объяснения и никаким образом не ограничивают изобретение.

Краткое описание чертежей

Приложенные чертежи, которые являются частью этого описания, поясняют типовые варианты осуществления настоящего изобретения или элементы изобретения и вместе с описанием служат для объяснения идей изобретения.

На фиг.1 показано соединительное устройство, содержащее первый и второй соединительные узлы, которые частично соединены, вид сбоку;

на фиг.2 - соединительный узел, изображенный на фиг.1, вид в перспективе;

на фиг.3 - соединительное устройство, изображенное на фиг.1, при этом первый и второй соединительные узлы дополнительно соединены, вид сбоку;

на фиг.4 - соединительное устройство, изображенное на фиг.1, при этом первый и второй соединительные узлы не соединены, вид в перспективе;

на фиг.5 - соединительный узел, изображенный на фиг.1, вид в перспективе с пространственным разделением деталей,

на фиг.6 - заклинивающий элемент, изображенный на фиг.1;

на фиг.6А - разрез 6А-6А фиг.6;

на фиг.6B - заклинивающий элемент, изображенный на фиг.1, первый вид сбоку;

на фиг.6С - заклинивающий элемент, изображенный на фиг.1, второй вид сбоку;

на фиг.7 - альтернативный вариант выполнения соединительного устройства, вид в перспективе.

Хотя на чертежах показаны типовые варианты осуществления изобретения или элементы настоящего изобретения, чертежи не обязательно выполнены в масштабе и определенные элементы могут быть увеличены с целью лучшей иллюстрации и объяснения настоящего изобретения. Рассматриваемые здесь примеры иллюстрируют типовые варианты осуществления изобретения или элементы изобретения, и такие примеры нельзя рассматривать как ограничения объема изобретения.

Осуществление изобретения

Далее будут подробно рассмотрены варианты осуществления изобретения или элементы изобретения, которые проиллюстрированы на приложенных чертежах. В общем, на всех чертежах одинаковые или подобные ссылочные позиции будут использоваться для ссылок на одинаковые или подобные детали.

На фиг.1, 2, 3 и 5 для пояснения показаны различные направления, такие как направление 184 вперед, направление 186 назад, направление 180 налево (фиг.2 и 5) и направление 182 направо (фиг.2 и 5). Ясно, что направления не обязательно показывают на «переднюю часть», «заднюю часть», «левую сторону» или «правую сторону» машины или инструмента, а показывают условные положения компонентов или элементов, что будет описано ниже.

На фиг.1 показано соединительное устройство 10, предназначенное для соединения первичного приводного элемента 114 с рабочим инструментом 190. Соединительное устройство 10 может содержать первый соединительный узел 110, содержащий первое и второе опорные средства 144а, 148а и поворотное заклинивающее средство 300, при этом каждое из этих средств выполнено с возможностью соединения со вторым соединительным узлом 112. Второй соединительный узел 112 может содержать первое и второе средства 146а, 150а в виде выемок и третье опорное средство 152а, при этом каждое из упомянутых средств выполнено с возможностью соединения с первым соединительным узлом 110.

Один из соединительных узлов 110 может быть прикреплен к первичному приводному элементу 114, например, так, что первичный приводной элемент 114 может прикладывать тяговое усилие к рабочему инструменту 190 через соединительное устройство 10. Как показано на фиг.1, первичный приводной элемент 114 может, например, являться рабочей рукоятью 114 экскаватора, канавокопателя, погрузчика или подобного устройства. Соединительный узел 110, показанный на фиг.1, может быть сцеплен с рабочей рукоятью 114 в передней части 185 соединительного узла 110 с помощью первого шарнирного соединения 168. Например, первый стержень 198 может быть сцеплен с соединительным узлом 110 и рабочей рукоятью 114 с помощью пары передних отверстий 202 (переднего отверстия 202а левой стороны и переднего отверстия 202b правой стороны), которые выполнены в соединительном узле 110, и отверстий в рабочей рукояти 114, причем указанное соединение предназначено для удержания рабочей рукояти 114 в рабочем сцеплении с соединительным узлом 110.

Соединительный узел 110 может быть сцеплен с рычажным механизмом 176 в задней части 187 соединительного узла 110 с помощью второго шарнирного соединения 172. Например, второй стержень 200 может быть вставлен в пару задних отверстий 204 (заднее отверстие 204а левой стороны и заднее отверстие 204b правой стороны), которые выполнены в соединительном узле 110, и в отверстия в рычажном механизме 176, причем указанное соединение предназначено для удержания рычажного механизма 176 в рабочем сцеплении с соединительным узлом 110. Рычажный механизм 172 может быть прикреплен к рабочей рукояти 114 и может быть дополнительно прикреплен к гидравлическому цилиндру с целью приложения дополнительного управляемого рабочего усилия к рабочему инструменту 190 через соединительное устройство 10.

Первое опорное средство 144 (144а, 144b) может быть расположено на соединительном узле 110 в условно передней части 185 соединительного узла 110. Например, в одном варианте осуществления изобретения передний стержень 194 может быть соединен, например, с помощью сварного соединения с передней частью 185 соединительного узла 110, так что левая часть 144а стержня и правая часть 144b стержня могут образовывать первый передний левый опорный элемент 144а и второй передний правый опорный элемент 144b соответственно.

Второе опорное средство 148 (148а, 148b) может быть расположено на соединительном узле 110 в условно задней части 187 соединительного узла 110 на расстоянии D1 (фиг.3) от первого опорного средства 144а, 144b. Например, в одном варианте осуществления изобретения задние стержни 148а, 148b выполнены с возможностью соединения, например с помощью сварного соединения, с задней частью 187 соединительного узла 110, так что задний левый стержень 148а и задний правый стержень 148b могут образовывать первый задний левый опорный элемент 148а и второй задний правый опорный элемент 148b соответственно.

Другой соединительный узел 112 может быть прикреплен к рабочему инструменту 190, например, с помощью сварного соединения 208 (фиг.1).

Первое средство 146 (146а, 146b) в виде выемок может быть расположено во втором соединительном узле 112 в условно передней части 212 соединительного узла 112. Например, в одном варианте осуществления изобретения пара передних выемок 146а, 146b может быть выполнена в передней части 212 соединительного узла 112 с целью формирования первой передней левой выемки 146а и второй передней правой выемки 146b соответственно. Передняя левая выемка 146а и передняя правая выемка 146b могут быть выполнены так, чтобы в них мог располагаться первый передний левый опорный элемент 144а и второй передний правый опорный элемент 144b соответственно. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1, выемки 146а, 146b выполнены в крюках 147а, 147b, которые изогнуты в направлении назад.

Второе средство 150 (150а, 150b) в виде выемок может быть расположено на втором соединительном узле 112 в условно задней части 216 соединительного узла 112. Например, в одном варианте осуществления изобретения пара задних выемок 150а, 150b может быть выполнена в задней части 216 соединительного узла 112 с целью формирования первой задней левой выемки 150а и второй задней правой выемки 150b соответственно. Задняя левая выемка 150а и задняя правая выемка 150b могут быть выполнены так, чтобы в них располагать первый задний левый опорный элемент 148а и второй задний правый опорный элемент 148b соответственно.

Как показано на фиг.7, в альтернативном варианте осуществления изобретения первое опорное средство 144а, 144b может быть сформировано из стержня 198, который крепит первичный приводной элемент 114 к первому соединительному узлу 110. В таком варианте осуществления изобретения стержень 198 образует часть соединительного узла 110 и может быть соединен с соединительным узлом 110, например, с помощью первого и второго отверстий 200а, 200b, выполненных соответственно в передней левой части и передней правой части первого соединительного узла 110. Стержень 198 может быть прикреплен к соединительному узлу 110 и может удерживаться в нем так, чтобы концы стержня 198 выходили за пределы как левой стороны 110а, так и правой стороны 110b первого соединительного узла 110 с целью формирования первого переднего левого опорного элемента 144 с первого соединительного узла 110 и второго переднего правого опорного элемента 144d первого соединительного узла 110 соответственно. В таком альтернативном варианте осуществления изобретения второй соединительный узел 112 также может быть модифицирован так, чтобы сформировать первое средство 146 с, 146d в виде выемок в крюках 147 с, 147d, которые изогнуты в направлении вниз.

Как показано на фиг.1-4, третье опорное средство 152 (152а, 152b) может быть расположено в соединительном узле 112 в задней части 216 соединительного узла 112 на втором расстоянии D2 (фиг.3), которое больше первого расстояния D1, от первого опорного средства 144а, 144b и средства 146а, 146b в виде выемок. В одном варианте осуществления изобретения пара задних выступов 152а, 152b может быть расположена, например с помощью сварного соединения, на задней части 216 соединительного узла 112, так что задний левый выступ 152а и задний правый выступ 152b могут образовывать первый задний левый опорный элемент 152а и второй задний правый опорный элемент 152b соответственно, и они могут быть предназначены для взаимодействия с третьим средством в виде выемок, включающих первую заднюю левую выемку 154а и четвертую заднюю правую выемку 154b, которые расположены соответственно на заднем левом и заднем правом заклинивающих элементах 120А, 120B.

Как указано выше, заклинивающее средство 300 может быть расположено на первом соединительном узле 110, например, в задней части 187 соединительного узла 110, и может быть предназначено для сцепления со вторым соединительным узлом 112.

В одном варианте осуществления изобретения заклинивающее средство 300 может содержать первый поворотный заклинивающий элемент 120А, расположенный на условно левой задней части соединительного узла 110, и второй поворотный заклинивающий элемент 120B, расположенный на условно правой задней части соединительного узла 110.

Поворотные заклинивающие элементы 120А, 120B могут быть прикреплены к первому соединительному узлу 110 через поворотный приводной механизм 160, содержащий первый и второй поворотные выходные валы 164а, 164b, отходящие наружу от приводного механизма 160 вдоль оси 140. Как показано на фиг.3, ось 140 может быть в целом выровнена относительно центральной оси 320 опорных элементов 152а, 152b, так что аналогично опорным элементам 152А, 152B, поворотные заклинивающие элементы установлены на расстоянии D2 от первого опорного средства 144. Далее поворотный приводной механизм 160 может быть расположен в целом на одной прямой между двумя "заклинивающими элементами 120А, 120B, например, в целом вдоль оси 140. Таким образом, в одном варианте осуществления изобретения заклинивающие элементы 120А, 120B расположены сзади второго опорного средства 148а, 148b и расположены так, чтобы поворачиваться относительно оси 140, расположенной сзади второго опорного средства 148а, 148b.

Поворотный приводной механизм 160 может быть установлен на первом соединительном узле 110, например, с помощью крепежных болтов 304 (фиг.5), проходящих через расположенную сзади пластину 324 первого соединительного узла 110 и через посадочные места 328, прикрепленные к поворотному приводному механизму 160. В одном варианте осуществления изобретения поворотный приводной механизм 160 может являться гидравлическим приводным механизмом, предназначенным для поворота поворотных выходных валов 164а, 164b при приложении гидравлического усилия от гидравлического источника (не показан).

Каждый из поворотных заклинивающих элементов 120А, 120B может быть соединен с соответствующим поворотным выходным валом 164а, 164b, например через болтовой элемент 308, соединенный через соответствующее отверстие 312а, 312b заклинивающего элемента и резьбу, расположенную в снабженном резьбой отверстии 314а, 314b соответствующего выходного вала 164а, 164b. Таким образом, поворотные заклинивающие элементы 120А, 120B могут по выбору поворачиваться вместе с поворотными выходными валами 164а, 164b относительно первого соединительного узла 110 и относительно оси 140, например, при приложении гидравлического усилия к гидравлическому приводному механизму 160.

Как схематично показано линией 326 на фиг.5, в альтернативном варианте осуществления изобретения поворотный гидравлический приводной механизм 160 может быть заменен несколькими (например, двумя) независимыми поворотными гидравлическими приводными механизмами 160а, 160b с независимо управляемыми поворотными выходными валами 164а, 164b. Таким образом, первый поворотный гидравлический приводной механизм 328а может быть соединен с первым заклинивающим элементом 120А через первый вал 164а, а второй поворотный гидравлический приводной механизм 328b может быть соединен со вторым заклинивающим элементом 120 В через второй вал 164b независимо от гидравлического приводного механизма 328а. В таком варианте осуществления изобретения каждым из первого и второго приводных механизмов 328а, 328b можно управлять независимо друг от друга, например, через отдельные гидравлические линии (не показаны) с целью независимого приведения в действие первого и второго выходных валов 164а, 164b и первого и второго заклинивающих элементов 120А, 120B. Заклинивающими элементами 120А, 120 В можно управлять с целью стягивания первого и второго соединительных узлов 110, 112 друг к другу при одновременном приспособлении к износу одного или нескольких элементов соединительного устройства 10. Таким образом, благодаря использованию двух отдельных приводных механизмов 328а, 328b с целью независимого управления первым заклинивающим элементом 120А и вторым заклинивающим элементом 120B может быть достигнуто дополнительное приспособление к износу независимо для элемента левой стороны или элемента правой стороны.

Как показано на фиг.1-5, каждый поворотный заклинивающий элемент 120А, 120B может иметь выемку 154а, 154b, выполненную в соответствующем поворотном заклинивающем элементе 120А, 120B. Выемки 154а, 154b могут быть предназначены для соединения со вторым соединительным узлом 112 путем расположения в них опорных элементов 152а, 152b третьего опорного средства 152а, 152b второго соединительного узла 112, таким образом, образуется третья соединительная контактная зона 119 (фиг.3) между выемками 154а, 154b первого соединительного узла 110 и опорными элементами 152а, 152b второго соединительного узла 112.

Каждый поворотный заклинивающий элемент 120А, 120 В может быть снабжен дугообразной заклинивающей поверхностью 122а, 122b, предназначенной, при постепенном повороте поворотного заклинивающего элемента 120А, 12B, для приложения постепенно увеличивающегося усилия затягивания к опорному средству 152а, 152b с целью затягивания и закрепления вместе соединительных узлов 110, 112. Например, как показано на фиг.6, когда поворотный заклинивающий элемент 120А находится в первом фиксированном угловом положении относительно первого соединительного узла 110, дугообразная заклинивающая поверхность 122а может быть расположена относительно оси 140 в целом спирально, так что дугообразная заклинивающая поверхность 122а, по меньшей мере, частично окружает ось 140 в расположенных по радиусу местах R, постепенно дальше отстоящих от оси 140. Как показано на фиг.6, радиус R дугообразной заклинивающей поверхности 122а может принимать первое значение R1 примерно в положении на 12 часов, значение радиуса R может постепенно увеличиваться вдоль дугообразной заклинивающей поверхности 122а в направлении по часовой стрелке на протяжении 90° по направлению к положению на 3 часа, и может постепенно увеличиваться вдоль дугообразной заклинивающей поверхности 122а в направлении по часовой стрелке на протяжении следующих 90° по направлению к положению на 6 часов.

Заклинивающие элементы 120А на фиг.1 и 3 показаны в целом в «открытых» положениях, готовых для начального соединения с опорным элементом 152а второго соединительного узла 112. Тем не менее, заклинивающий элемент 120А, показанный на фиг.6, изображен в. частично «закрытом» положении, при котором уже имеется соединение с опорным элементом 152а и повернутом в направлении по часовой стрелке немного меньше чем на 90°. В одном варианте осуществления изобретения в полностью закрытом положении заклинивающий элемент 120А, показанный на фиг.6, может быть повернут в направлении по часовой стрелке приблизительно на 220° от начального открытого положения до полностью зафиксированного соединения с опорным элементом 152а, так что усилие затягивания, приложенное со стороны дугообразной заклинивающей поверхности 122а, может быть приложено к опорному элементу 152а вблизи положения 336, символически обозначенного на фиг.1-6 (например, указанное положение приближается к положению на 4 или на 5 часов). Таким образом, дугообразная заклинивающая поверхность 122а заклинивающего элемента 120А может быть выполнена так, что дополнительный поворот заклинивающего элемента 120А дополнительно увеличивает усилие затягивания, действующее на опорный элемент 152а. Таким образом, заклинивающий элемент 120А может быть предназначен для обеспечения возможности дальнейшего затягивания при необходимости (с помощью его поворота), например, для приспособления к износу различных соединительных элементов, например износу опорного элемента 152, износу заклинивающего средства 300, износу стержней 148 или 144 или износу выемок 150 или 146.

Как показано на фиг.6, в одном типовом варианте осуществления изобретения дугообразная заклинивающая поверхность 122а, находящаяся в фиксированном положении, может иметь первый радиус R1, если измерять от оси 140 поворота, в первом положении, которое приближается к положению на 12 часов, и может иметь в целом увеличивающийся радиус R, перемещающийся вдоль дугообразной заклинивающей поверхности 122а в направлении по часовой стрелке вокруг дугообразной заклинивающей поверхности 122а, так что радиус R2 может увеличиться примерно на 2% при повороте на первые 22,5° в направлении по часовой стрелке. Например, радиус R1 может составлять примерно 29 мм (1,14 дюйма), а радиус R2 может составлять примерно 29,6 мм (1,17 дюйма). Радиус R может аналогично увеличиваться (например, увеличиваться на постоянный процент) при дальнейшем перемещении в направлении по часовой стрелке вокруг дугообразной заклинивающей поверхности 122а. В качестве альтернативы и как показано на фиг.6, радиус R может увеличиваться на увеличивающийся процент при дальнейшем перемещении в направлении по часовой стрелке вдоль дугообразной заклинивающей поверхности 122а, например так, что в положении на 3 часа (смещение на 90° от положения на 12 часов), радиус R4 увеличится приблизительно на 4,5% относительно последних 22,5° перед положением на 3 часа - то есть радиус R4, показанный на фиг.6, вырастет на 4,5% при перемещении по направлению к радиусу R5, показанному на фиг.6. В таком варианте осуществления изобретения радиус R дугообразной заклинивающей поверхности 122а может дополнительно увеличиться, например, на величину, равную примерно 6% относительно последних 22,5° по направлению к положению на 6 часов - то есть радиус R7 вырастет на 6% при перемещении по направлению к радиусу R8. Один эффект от такой постоянно растущей степени увеличения радиуса R при перемещении в направлении по часовой стрелке вокруг дугообразной заклинивающей поверхности 122а состоит в том, что заклинивающий элемент 120А затягивают вокруг опорного элемента 152а в направлении по часовой стрелке, а дальнейший поворот заклинивающего элемента 120А приводит к постепенному уменьшению величины перемещения с целью затягивания для первого соединительного узла 110 по направлению ко второму соединительному узлу 112. Более того, если гидравлическим приводным механизмом 160 управляют, например, с помощью устройства, управляемого гидравлическим усилием, с целью затягивания соединительных узлов друг относительно друга с помощью заклинивающего средства 300 вплоть до конкретного нужного усилия затягивания, то можно достигнуть улучшенной точности достижения нужного усилия затягивания.

Промышленная применимость

До соединения первого соединительного узла 110 со вторым соединительным узлом 112 первый соединительный узел 110 может быть прикреплен к первичному приводному элементу 114, например, с помощью шарнирных соединений 168, 172; а второй соединительный узел 112 может быть прикреплен к рабочему инструменту 190, например, с помощью сварного соединения 208 (фиг.1).

Как показано на фиг.1, во время соединения первого соединительного узла 110 и второго соединительного узла 112 оператор может создать первую соединительную контактную зону 116а, 116b между двумя узлами 110, 112 путем соединения первого опорного средства 144а, 144b первого соединительного узла 110 с первым средством 146а, 146b в виде выемок. Например, оператор может создать первое сопрягаемое соединение между первым и вторым соединительными узлами 110, 112 с помощью первого условно переднего левого опорного элемента 144а и первой условно передней левой выемки 146а. Например, оператор может создать второе сопрягаемое соединение между первым и вторым соединительными узлами 110, 112 с помощью второго условно переднего правого опорного элемента 144b и первой условно передней правой выемки 146b. Ясно, что первое и второе сопрягаемые соединения могут периодически образовываться по существу одновременно во время операции сборки.

Далее оператор может повернуть соединительный узел 110 относительно первого опорного средства 144а, 144b в направлении стрелки 332 (фиг.1) до тех пор, пока второе опорное средство 148а, 148b первого соединительного узла 110 не войдет в контакт со вторым средством 150а, 150b в виде выемок второго соединительного узла 112 с целью создания второй соединительной контактной зоны 118 (118а, 118b) (фиг.3). Например, первый задний левый опорный элемент 148а может войти в контакт с первой задней левой выемкой 150а второго соединительного узла 112 с целью создания третьего сопрягаемого соединения между первым и вторым соединительными узлами 110, 112; а второй задний правый опорный элемент 148b может войти в контакт со второй задней правой выемкой 150b второго соединительного узла 112 с целью создания четвертого сопрягаемого соединения между первым и вторым соединительными узлами 110, 112.

Третья соединительная контактная зона 119 (фиг.3) между первым соединительным узлом и вторым соединительным узлом также может быть создана благодаря контакту третьего средства 154а, 154b в виде выемок первого соединительного узла 110 с третьим опорным средством 152а, 152b второго соединительного узла 112.

Далее может быть приведен в действие гидравлический поворотный приводной механизм 160 с целью (1) поворота поворотных выходных валов 164а, 164b относительно оси 140 и (2) поворота поворотных заклинивающих элементов 120А, 120B и дугообразных заклинивающих поверхностей 122а, 122b относительно оси 140 для постепенного затягивания и закрепления вместе первого и второго соединительных узлов 110, 112.

Как упомянуто выше, гидравлическим приводным механизмом 160 можно управлять или электронным или гидравлическим образом, например, с целью затягивания заклинивающих элементов 120А, 120B относительно опорного средства 152а, 152b до тех пор, пока не будет приложено заранее заданное усилие затягивания, предназначенное для затягивания и закрепления вместе соединительных узлов 110, 112. Таким образом, дугообразные заклинивающие поверхности 122а, 122b могут взаимодействовать с целью приложения, при постепенном повороте поворотных заклинивающих элементов 120А, 120B относительно оси 140, постепенно увеличивающегося усилия затягивания к опоре 152а, 152b, тем самым первый и второй соединительные узлы постепенно более плотно соединяются друг с другом.

По меньшей мере, частично благодаря сравнительно разнесенному в пространстве (например, по треугольнику) расположению первого опорного средства 144а, 144b, второго опорного средства 148а, 148b и третьего опорного средства 152а, 152b, затягивание третьего опорного средства (например, с помощью затягивания заклинивающих элементов 120А, 120B относительно третьих опорных элементов 152а, 152b) может привести к одновременному постепенному затягиванию друг относительно друга как (1) первого соединительного узла 110 и второго соединительного узла 112 в первой соединительной контактной зоне 116 и (2) первого соединительного узла 110 и второго соединительного узла 112 во второй соединительной контактной зоне 118. Далее, по меньшей мере, частично благодаря тому, что заклинивающее средство 300 расположено сзади первого и второго опорных средств 144, 148 и контактирует со вторым соединительным узлом 112 в месте, расположенном сзади первого и второго опорных средств, закрепление и затягивание элементов поворотного заклинивающего средства 300 и третьего опорного средства 152 не требует пространства между первым и вторым соединительными узлами и конкретно между первой и второй соединительными контактными зонами 116, 118, так что первый и второй соединительные узлы 110, 112 (и, следовательно, рабочая рукоять 114 и рабочий инструмент 190) могут быть расположены очень близко друг к другу.

Как ясно из приведенного выше описания, дугообразные заклинивающие поверхности 122а, 122b поворотных заклинивающих элементов 120А, 120B выполнены так, чтобы взаимодействовать со вторым соединительным узлом 112 с первым усилием, когда поворотный заклинивающий элемент повернут в первое угловое положение относительно первого соединительного узла 110, и взаимодействовать со вторым соединительным узлом со вторым увеличенным усилием затягивания, когда поворотные заклинивающие элементы 120А, 120B повернуты во второе угловое положение относительно первого соединительного узла 110 (например, как описано выше, когда заклинивающие элементы 120А, 120B повернуты дальше относительно оси 140 в положение полного закрывания).

Даже более конкретно, в одном варианте осуществления изобретения, когда заклинивающие элементы 120А, 120B повернуты относительно оси 140 от первого открытого положения приблизительно на 160° или больше в первое положение затягивания, дугообразные заклинивающие элементы 122а, 122b начинают затягивать друг относительно друга первый и второй соединительные узлы путем приложения усилия затягивания к третьему опорному средству 152а, 152b. При дальнейшем повороте заклинивающих элементов, например на дополнительные 20° (например, на 180° от первого открытого положения), во второе положение затягивания, дугообразные заклинивающие поверхности 122а, 122b прикладывают большее усилие затягивания ко второму соединительному узлу 112 через третье опорное средство 152, 152b. Аналогично, когда дугообразные заклинивающие элементы повернуты дальше, например, на дополнительные 20° (например, на 200° от первого открытого положения), в третье положение затягивания, дугообразные заклинивающие поверхности 122а, 122b прикладывают еще большее усилие затягивания ко второму соединительному узлу 112 через третье опорное средство 152, 152b. Далее, когда дугообразные заклинивающие элементы повернуты еще дальше, например, на дополнительные 20° (например, на 220° от первого открытого положения), в четвертое положение затягивания, дугообразные заклинивающие поверхности 122а, 122b прикладывают еще большее усилие затягивания ко второму соединительному узлу 112 через третье опорное средство 152, 152b.

Из приведенного описания ясно, что хотя описанные варианты осуществления изобретения предназначены только для иллюстративных целей, могут быть предложены различные модификации, не выходящие за границы объема изобретения. Другие варианты осуществления изобретения будут ясны специалистам в рассматриваемой области после изучения описания и чертежей и описанной в них практики реализации изобретения. Описание и рассмотренные примеры надо считать приведенными только для иллюстрации, а истинный объем изобретения определяется формулой изобретения и ее эквивалентами. Соответственно изобретение ограничено только приложенной формулой изобретения.

Группа изобретений относится к устройству быстроразъемного соединения. Соединительное устройство предназначено для соединения первичного приводного элемента с рабочим инструментом и содержит первый и второй соединительные узлы. Первый соединительный узел содержит первое и второе опорные средства и прикреплен к первичному приводному элементу, а второй соединительный узел содержит первое и второе средства в виде выемок, предназначенных для соединения с первым и вторым опорными средствами первого соединительного узла, и прикреплен к рабочему инструменту. Соединительные узлы выполнены с возможностью соединения для формирования первой соединительной контактной зоны и второй соединительной контактной зоны, расположенной на расстоянии от первой соединительной контактной зоны. Устройство также содержит поворотный заклинивающий элемент, прикрепленный к первому соединительному узлу и выполненный с возможностью поворота для постепенного закрепления первого и второго соединительных узлов друг относительно друга. Обеспечивается повышение эффективности рабочего инструмента, уменьшение износа между компонентами соединения. 2 н.п. и 18 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Соединительное устройство, предназначенное для соединения первичного приводного элемента с рабочим инструментом и содержащее первый и второй соединительные узлы, причем первый соединительный узел содержит первое и второе опорные средства и прикреплен к первичному приводному элементу, а второй соединительный узел содержит первое и второе средства в виде выемок, предназначенные для соединения с первым и вторым опорными средствами первого соединительного узла, и прикреплен к рабочему инструменту, при этом соединительные узлы выполнены с возможностью соединения для формирования первой соединительной контактной зоны и второй соединительной контактной зоны, расположенной на расстоянии от первой соединительной контактной зоны; и поворотный заклинивающий элемент, прикрепленный к первому соединительному узлу и выполненный с возможностью поворота для постепенного закрепления первого и второго соединительных узлов друг относительно друга.

2. Соединительное устройство по п.1, в котором поворотный заклинивающий элемент выполнен с возможностью поворота относительно первого соединительного узла для постепенного и одновременного затягивания друг относительно друга первого соединительного узла и второго соединительного узла в первой соединительной контактной зоне и второй соединительной контактной зоне.

3. Соединительное устройство по п.1, в котором поворотный заклинивающий элемент содержит дугообразную заклинивающую поверхность, которая при постепенном повороте поворотного заклинивающего элемента относительно первого соединительного узла обеспечивает приложение постепенно увеличивающегося усилия затягивания ко второму соединительному узлу, обеспечивая тем самым постепенное затягивание второго соединительного узла относительно первого соединительного узла.

4. Соединительное устройство по п.3, в котором дугообразная заклинивающая поверхность выполнена с возможностью взаимодействия со вторым соединительным узлом с первым усилием затягивания, когда поворотный заклинивающий элемент находится в первом угловом положении относительно первого соединительного узла, и выполнена с возможностью взаимодействия со вторым соединительным узлом со вторым увеличенным усилием затягивания, когда поворотный заклинивающий элемент повернут во второе угловое положение относительно первого соединительного узла.

5. Соединительное устройство по п.4, в котором второе угловое положение, по меньшей мере, на 20° отличается от первого углового положения.

6. Соединительное устройство по п.4, в котором второе угловое положение, по меньшей мере, на 60° отличается от первого углового положения.

7. Соединительное устройство по п.4, в котором второе угловое положение, по меньшей мере, на 80° отличается от первого углового положения.

8. Соединительное устройство по п.4, в котором дугообразная заклинивающая поверхность поворотного заклинивающего элемента выполнена с возможностью взаимодействия со вторым соединительным узлом с третьим усилием затягивания, большим второго усилия затягивания, когда поворотный заклинивающий элемент находится в третьем угловом положении относительно первого соединительного узла.

9. Соединительное устройство по п.8, в котором дугообразная заклинивающая поверхность поворотного заклинивающего элемента выполнена с возможностью взаимодействия со вторым соединительным узлом с четвертым усилием затягивания, большим третьего усилия затягивания, когда поворотный заклинивающий элемент находится в четвертом угловом положении относительно первого соединительного узла.

10. Соединительное устройство по п.8, в котором второе угловое положение, по меньшей мере, на 20° отличается от первого углового положения; а третье угловое положение, по меньшей мере, на 20° отличается от второго углового положения.

11. Соединительное устройство по п.3, в котором дугообразная заклинивающая поверхность выполнена с возможностью поворота относительно первого соединительного узла вокруг оси; при этом, когда поворотный заклинивающий элемент находится в первом угловом положении относительно первого соединительного узла, дугообразная заклинивающая поверхность расположена относительно оси в целом спирально, так что дугообразная заклинивающая поверхность, по меньшей мере, частично окружает центральную ось в расположенных по радиусу местах, постепенно дальше отстоящих от оси.

12. Соединительное устройство по п.3, в котором второй соединительный узел содержит опору; при этом при постепенном повороте поворотного заклинивающего элемента относительно первого соединительного узла дугообразная заклинивающая поверхность выполнена с возможностью приложения постепенно увеличивающегося усилия затягивания к опоре, обеспечивая тем самым постепенное затягивание второго соединительного узла относительно первого соединительного узла.

13. Соединительное устройство, предназначенное для соединения первичного приводного элемента с рабочим инструментом и содержащее первый соединительный узел, содержащий условно переднюю часть, условно заднюю часть, условно правую сторону и условно левую сторону, при этом первый соединительный узел выполнен с возможностью соединения со вторым соединительным узлом для формирования первой соединительной контактной зоны, имеющей первое сопрягаемое соединение между первым и вторым соединительными узлами в первом условно переднем левом положении на первом соединительном узле и второе сопрягаемое соединение между первым и вторым соединительными узлами во втором условно переднем правом положении на первом соединительном узле, и формирования второй соединительной контактной зоны, имеющей третье сопрягаемое соединение между первым и вторым соединительными узлами в третьем условно заднем левом положении на первом соединительном узле и четвертое сопрягаемое соединение между первым и вторым соединительными узлами в четвертом условно заднем правом положении на первом соединительном узле; и поворотный заклинивающий элемент, соединенный с первым соединительным узлом и выполненный с возможностью поворота для соединения вместе первого и второго соединительных узлов, при этом поворотный заклинивающий элемент выполнен с возможностью поворота относительно первого соединительного узла вокруг оси, расположенной условно сзади, по меньшей мере, одного из третьего или четвертого положений.

14. Соединительное устройство по п.13, в котором первая соединительная контактная зона содержит первое опорное средство; вторая соединительная контактная зона содержит второе опорное средство, расположенное на первом расстоянии от первого опорного средства; при этом поворотный заклинивающий элемент выполнен с возможностью соединения со вторым соединительным узлом для формирования третьей соединительной контактной зоны, содержащей третье опорное средство, которое расположено на втором расстоянии от первого опорного средства; причем второе расстояние больше первого расстояния.

15. Соединительное устройство по п.14, в котором первая соединительная контактная зона содержит первое опорное средство, расположенное на первом соединительном узле и выполненное с возможностью взаимодействия с первым средством в виде выемок, которое расположено на втором соединительном узле; вторая соединительная контактная зона содержит второе опорное средство, расположенное на первом соединительном узле и выполненное с возможностью взаимодействия со вторым средством в виде выемок, которое расположено на втором соединительном узле; а третья соединительная контактная зона содержит третье опорное средство, расположенное на втором соединительном узле и выполненное с возможностью взаимодействия с третьим средством в виде выемок, которое расположено на поворотном заклинивающем элементе.

16. Соединительное устройство по п.13, которое содержит, по меньшей мере, один поворотный гидравлический приводной механизм, соединенный с первым соединительным узлом и поворотным заклинивающим элементом; причем поворотный гидравлический приводной механизм содержит поворотный выходной вал, выполненный с возможностью поворота при приложении гидравлического усилия к поворотному гидравлическому приводному механизму; при этом поворотный заклинивающий элемент соединен с поворотным выходным валом поворотного гидравлического приводного механизма, так что поворотный заклинивающий элемент имеет возможность поворота вместе с поворотным выходным валом.

17. Соединительное устройство по п.16, в котором первая соединительная контактная зона содержит первое опорное средство; вторая соединительная контактная зона содержит второе опорное средство, расположенное на первом расстоянии от первого опорного средства; при этом поворотный гидравлический приводной механизм расположен на втором расстоянии от первого опорного средства; причем второе расстояние больше первого расстояния.

18. Соединительное устройство по п.16, которое содержит два поворотных заклинивающих элемента, соединенных с первым соединительным узлом и выполненных с возможностью взаимодействия со вторым соединительным узлом; при этом по меньшей мере один гидравлический приводной механизм расположен на одной прямой между двумя поворотными заклинивающими элементами.

19. Соединительное устройство по п.16, которое содержит первый поворотный заклинивающий элемент и второй поворотный заклинивающий элемент, которые оба соединены с первым соединительным узлом и выполнены с возможностью взаимодействия со вторым соединительным узлом; при этом соединительное устройство содержит первый поворотный гидравлический приводной механизм, соединенный между первым соединительным узлом и первым поворотным заклинивающим элементом; причем первый поворотный гидравлический приводной механизм содержит первый поворотный выходной вал, выполненный с возможностью поворота при приложении гидравлического усилия к первому поворотному гидравлическому приводному механизму; при этом первый поворотный заклинивающий элемент соединен с первым поворотным выходным валом первого поворотного гидравлического приводного механизма, так что первый поворотный заклинивающий элемент имеет возможность поворота вместе с первым поворотным выходным валом; при этом соединительное устройство содержит второй поворотный гидравлический приводной механизм, соединенный между первым соединительным узлом и вторым поворотным заклинивающим элементом; причем второй поворотный гидравлический приводной механизм содержит второй поворотный выходной вал, выполненный с возможностью поворота независимо от первого поворотного выходного вала при приложении гидравлического усилия ко второму поворотному гидравлическому приводному механизму; а второй поворотный заклинивающий элемент соединен со вторым поворотным выходным валом второго поворотного гидравлического приводного механизма, так что второй поворотный заклинивающий элемент имеет возможность поворота вместе со вторым поворотным выходным валом.

20. Соединительное устройство по п.13, в котором поворотный заклинивающий элемент содержит дугообразную заклинивающую поверхность, которая при постепенном повороте поворотного заклинивающего элемента относительно первого соединительного узла выполнена с возможностью приложения постепенно увеличивающегося усилия затягивания ко второму соединительному узлу, тем самым обеспечивая постепенное затягивание второго соединительного узла относительно первого соединительного узла.