CN105229239A - 用于作业机器的机具的快速联接器液压控制*** - Google Patents
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Abstract
一种液压***(140),其用于机器(10)的机具联接器组件(40),该液压***(140)包括联接器油缸(66)、控制阀(154)、顺序阀(170)和止回阀(168),所述控制阀(154)将联接器油缸连接至加压流体源(142)和低压储液槽(144),所述顺序阀(170)和止回阀(168)并联连接在联接器油缸和控制阀之间。机具油缸(30)为顺序阀提供先导压力。当控制阀通过止回阀向联接器油缸的盖端(66A)提供加压流体时,联接器油缸伸展至锁定位置。如果机具油缸提供足以开启顺序阀并将联接器油缸的前端连接至低压储液槽的先导压力,当控制阀向联接器油缸的杆端(66B)提供加压流体时,联接器油缸缩回至解锁位置。
Description
技术领域
本发明总体上涉及一种机具联接器组件,且更具体地,涉及一种用于机具联接器组件的液压控制***,机具联接器组件能够将不同机具互换地安装在单个主机上。
背景技术
机器例如反铲挖掘机、挖掘机、平地机和装载机,通常具有联动装置,该联动装置为可移动的,以控制诸如铲斗、铲刀、锤、抓斗等的相连机具的运动。当配备单一机具时,这些机器成为主要用于单一目的的专用机器。尽管对一些场合来说是适用的,单一目的的机器可具有有限的功能性和通用性。机具联接器组件可被用来通过使不同机具快速地可互换地连接到机器的联动装置上,增加主机的功能性和通用性。
机具联接器组件是众所周知的,其包括连接到机器联动装置的框架、以及从框架突出的钉、钩、锲、销等。机具联接器组件的钩接合机具对应的销,由此将机具连接至联动装置。为了防止钩从销上不期望的脱离,机具联接器组件可配备液压油缸,其能够将钩锁定在与销相对的适当位置。
当机具与主机连接或分离时,应采取预防措施确保恰当地执行此过程。例如,在执行分离之前机具应当处于期望的静止位置,以使得机具在分离之后不会以不期望的方式移动。此外,提供给机具联接器组件液压油缸的流体应当处于使得机具联接器组件被正确操作而不会对组件造成损坏的压力下。
机具联接器组件的一个实例公开于2012年10月9日授予Stefek等人的美国专利8,281,506中。Stefek等人的专利公开了一种用于机器的机具联接器组件。所述机具联接器组件可具有联接器框架、第一插销、第二插销和相连的液压致动器或液压油缸,以使第二插销相对于第一插销以及联接器框架移动。所述液压油缸可具有第一室、第二室、具有止回元件的压力阀、以及压力调节元件,所述压力阀可移动使得流体基于第一室的流体压力流入第一室,所述压力调节元件可移动使得流体基于第二室的压力流出第一室。此外,机具联接器组件可以具有第一先导通道和第二先导通道,所述第一先导通道配置为使得来自第二室的流体与压力调节元件连通,所述第二先导通道配置为使得来自第一室流体与压力调节元件连通。所述机具联接器组件的液压油缸接收来自机具液压油缸第一室的加压流体,所述机具液压油缸控制连接至联接器组件的机具的位置。机具油缸内的压力维持联接器油缸内的压力。所述机具联接器组件能够有效联接和分离机具,但是仍存在进一步改进技术的机会。
发明内容
在本发明的一个方面中,公开了一种液压***,其用于锁定和解锁机器的机具联接器组件。所述机具联接器组件可包括联接器框架和连接至联接器框架的锁定***,并且可具有锁定位置和解锁位置。液压***可包括联接器液压致动器,该联接器液压致动器具有第一室和第二室,第二室与第一室分开。联接器液压致动器可以连接至机具联接器组件,流体流入第一室可导致联接器液压致动器使机具联接器组件朝向锁定位置移动,流体流出第一室可导致联接器液压致动器使机具联接器组件朝向解锁位置移动。液压***可进一步包括顺序阀,该顺序阀具有第一顺序孔、第二顺序孔以及第一先导孔,所述第一顺序孔与联接器液压致动器的第一室流体连通,所述第一先导孔与机具液压致动器流体连通,机具液压致动器操作性地连接至机具联接器组件,以相对于机器的机具***移动机具联接器组件。当第一先导孔处的流体压力小于预定临界压力时,顺序阀可阻止流体从第一顺序孔流向第二顺序孔,并且当第一先导孔处的机具液压致动器的先导流体压力大于预定临界压力时,顺序阀可移动使得流体从第一顺序孔流向第二顺序孔并流出第一室。
在本发明的另一个方面中,公开了一种用于将机具与机器的机具联接器分离的方法。该方法可包括将加压流体与联接器液压致动器的第一室连通,以朝着解锁机具联接器组件的方向移动联接器液压致动器,并将来自联接器液压致动器的第二室的加压流体与顺序阀的第一顺序孔连通。该方法可进一步包括将来自机具液压致动器的加压流体与顺序阀的第一先导孔连通。第一先导孔处的加压流体的流体压力可确定顺序阀在闭合位置与开启位置之间的位置,闭合位置阻止流体从顺序阀的第一顺序孔流向第二顺序孔,开启位置允许流体从第一顺序孔流向第二顺序孔以及与第二顺序孔流体连通的低压储液槽。
在本发明的另一个方面中,公开了一种液压***,其用于锁定和解锁机器的机具联接器组件。机具联接器组件可具有联接器框架和连接至联接器框架的锁定***,并且具有锁定位置和解锁位置。液压***可包括:联接器液压致动器,其具有第一室和第二室,所述第二室与第一室分开;联接器控制阀,其具有第一控制阀孔、第二控制阀孔、第三控制阀孔和第四控制阀孔,所述第一控制阀孔与机器的加压流体源流体连通,所述第二控制阀孔与机器的低压储液槽流体连通。液压***可进一步包括:顺序阀,其具有第一顺序孔、第二顺序孔以及第一先导孔,所述第一顺序孔与第一室流体连通,所述第二顺序孔与第四控制阀孔流体连通,所述第一先导孔与机具液压致动器流体连通,所述机具液压致动器操作性地连接至机具联接器组件,以相对于机器的机具***移动机具联接器组件;以及止回阀,其具有第一止回阀孔和第二止回阀孔,所述第一止回阀孔与第一室流体连通,所述第二止回阀孔与第四控制阀孔流体连通。当第二止回阀孔处的流体压力大于第一止回阀孔处的流体压力时,止回阀能够移动以允许流体从第一止回阀孔流向第二止回阀孔并流入第一室。联接器液压致动器可以连接至机具联接器组件,流体流入第一室可导致联接器液压致动器使机具联接器组件朝向锁定位置移动,并且流体流出第一室可导致联接器液压致动器使机具联接器组件朝向解锁位置移动。当第一先导孔处的流体压力小于预定临界压力时,顺序阀可阻止流体从第一顺序孔流向第二顺序孔,并且当第一先导孔处的机具液压致动器的先导流体压力大于预定临界压力时,顺序阀能够移动以允许流体流出第一室。
其他方面由本专利的权利要求书限定。
附图说明
图1是具有用于将机具连接到杆构件末端的机具联接器组件的示例性机器的透视图;
图2是图1的机器的示例性杆构件和机具联接器组件的侧视图;
图3是图2的机具联接器组件的透视图;
图4是示出为处于解锁位置的图2的机具联接器组件的侧视图;
图5是示出为处于锁定位置的图2的机具联接器组件的侧视图;
图6是可以应用于图1的示例性机器中的示例性电子控制单元和控制部件的示意图;
图7是联接器油缸处于缩回位置的图2的机具联接器组件的液压控制***的示意图;
图8是机具油缸处于部分缩回位置的图7的液压控制***的示意图;
图9是机具油缸处于部分缩回位置且联接器油缸处于伸展位置的图7的液压控制***的示意图;
图10是联接器控制阀定位成使联接器油缸缩回的图7的液压控制***的示意图;以及
图11是机具油缸和联接器油缸处于伸展位置的图7的液压控制***的示意图。
具体实施方式
尽管下文对本发明的多个不同实施例进行了详细描述,但是应当理解,法律保护范围由本专利末尾所陈述的权利要求的文字所限定。详细描述应当被解释为仅仅是示例性的,并非描述每个可能的实施例,因为描述每个可能的实施例即使并非不可能也是不切实际的。使用现代技术或者在本专利申请日之后开发出的技术,可以实施大量替代性实施例,但这仍属于限定保护范围的权利要求的范围内。
还应当理解,除非在本专利中使用句子“如本文所用,术语‘___’在此定义为意指……”或者类似的句子,清楚地限定术语,否则并不意图将该术语的含义明确或隐含地限制超出其普通的或通常的含义,并且该术语不应当被解释为被限制在基于本专利任一部分中所作出的任何陈述(除了权利要求书的语言之外)的范围之内。就本专利结尾的权利要求中所引述的任何术语均以符合单一意义的方式在本专利中被提及而言,这只是为了清楚起见以不使读者困惑,而不旨在使这些权利要求术语通过暗示或其它方式被限于单一含义。最后,除非权利要求要素通过引述词语“意指”以及没有引述任何结构的功能来定义,否则并不旨在基于《美国法典》第35编第112(f)条的应用来对任何权利要求要素的范围进行解释。
图1示出了示例性机器10。机器10可以是固定式或移动式机器,其进行与行业相关联的某些类型的操作,该行业诸如矿业、建筑业、农业、运输业或本领域已知的任何其它行业。例如,机器10可以是运土机器,例如挖掘机、反铲挖掘机、装载机或自动平地机。机器10可以包括动力源12、由动力源12驱动的机具***14、以及用于对机具***14进行手动控制的操作站16。
机具***14可以包括联动装置,液压油缸对其起作用,以控制机具18。特别地,机具***14可以包括动臂构件20和杆构件24,动臂构件20通过一对相邻的双作用液压油缸22而绕水平动臂轴线21垂直地枢轴转动,杆构件24通过单个的双作用液压油缸28而绕杆轴线26垂直地枢轴转动。机具***14可以进一步包括单个的双作用液压油缸30,其连接成使机具18绕机具轴线32垂直地枢轴转动。在一个实施例中,机具油缸30可以在盖端30A处连接到杆构件24的一部分,并在杆端30B处通过动力连杆31连接到机具18。动臂构件20可以枢转地连接到机器10的机器框架33。杆构件24可以枢轴地将动臂构件20连接到机具18。
液压油缸22、28、30中的每一个均可包括管部分和设置在管部分内的活塞组件,以形成盖端压力腔和杆端压力腔。可以选择性地向压力腔中供应加压流体,并排出加压流体,以使活塞组件在管部分中移位,从而改变液压油缸22、28、30的有效长度。流入和流出压力腔的流体流速可以与液压油缸22、28、30的速度有关,而盖端压力腔和杆端压力腔之间的压差可以与液压油缸22、28、30施加到相关联的联动构件上的力有关。液压油缸22、28、30的伸展和缩回可以帮助移动机具18。
多种不同的机具18可以附接到单个机器10上,并可以通过操作站16进行控制。机具18可以包括用于进行特定任务的任何装置,例如所示的铲斗、叉形装置、铲刀、抓斗、或本领域已知的任何其它执行任务的装置。尽管在图1的实施例中,机具18被连接以相对于机器10枢轴转动,此外,机具18可以转动、滑动、摆动、升降或以本领域已知的任何其它方式运动。机具18可以包括前向机具销34和后向机具销36,以便于连接到机具***14。机具销34、36可以在其端部通过一对间隔开的机具托架38、39进行连接,机具托架38、39焊接在机具18的外表面上。
机具联接器组件40可以设置成便于机具***14的联动装置和机具18之间的快速连接。如图2和图3所示,示例性机具联接器组件40可以包括框架42,该框架42具有一对间隔开的、平行的侧板构件44(图2中仅示出一个),侧板构件44在一端通过交叉板46相互连接,并在相对端通过交叉撑47相互连接。每个侧板构件44可以包括上板44A和下板44B,彼此水平地相互偏置并焊接在一起。然而,应当认识到,必要时整体式侧板构件可以用于代替示例性的上板44A和下板44B。
在一个实施例中,上板44A中的每一个可包括两个间隔开的销孔48和相对应的套环50,套环50设置为邻近各个销孔48。一个上板44A中的销孔48可以与相对的上板44A中的销孔48基本对齐,从而可使杆构件24的第一杆销52和动力连杆31的第二杆销54(为清楚起见,从图3中去除)穿过销孔并被侧板构件44留住。以这样的方式,通过动力连杆31和第二杆销54作用的机具油缸30的伸展和缩回可以起到使机具联接器组件40绕第一杆销52枢转的作用。
机具联接器组件40可以在与杆构件24和动力连杆31相对的一侧上可拆卸地连接至机具18。在示例性实施例中,每个下板44B可位于机具托架38、39的内部,并包括后置的、朝后的凹口56以及前置的、朝底的凹口58。凹口56、58可配置成分别接纳机具销34、36。位于侧板构件44前端的交叉撑47可成形为与凹口56的形状相对应,从而使交叉撑47的钳口部分也可以接纳并支撑机具销34。
图4和图5为机具联接器组件40的侧视图,机具联接器组件40具有侧板构件44,为示出锁定***60而省去侧板构件44,锁定***60包括第一固定钩或第一固定闩锁62以及第二固定钩或第二固定闩锁64,其分别用于留住凹口56、58中的机具销34、36。图4示出处于解锁位置的锁定***60,而图5示出处于锁定位置的锁定***60。应当理解,当锁定***60被闩锁或处于锁定位置时,闩锁62和机具销34之间可能存在间隙。
锁定***60可包括多个互连部件,用于在锁定位置和解锁位置之间移动闩锁62、64。例如,锁定***60可包括液压致动器,诸如联接器油缸66、一对摇杆组件68(一个位于联接器油缸66的每一侧上)和一对接头连杆70,联接器油缸66具有盖端66A和杆端66B,盖端66A具有第一室,杆端66B具有第二室,接头连杆70将摇杆组件68枢转地连接至闩锁62的相对侧。闩锁64可具有通常中空的中心部分74和杆销72,中心部分74配置成接纳联接器油缸66的活塞杆76,杆销72可以穿过形成在闩锁64的相对侧和形成在活塞杆76中的对应孔。可以通过管销80的方式将摇杆组件68枢转地安装至联接器油缸66的管部分78的相对侧,管销80从管部分78的对应侧延伸穿过形成在摇杆组件68中的对应孔。第一连杆销81和第二连杆销82可在一端将接头连杆70枢转地接合至摇杆组件68,并在相反端将接头连杆70枢转地接合至闩锁62。连杆销81可以穿过形成在摇杆组件68和接头连杆70中的对应孔,而连杆销82可以穿过形成在闩锁62和接头连杆70中的对应孔。
在示例性实施例中,可在多个位置将锁定***60连接至机具联接器组件40的框架42。第一,插销84可以穿过形成在闩锁62和侧板件44中的对应孔,用于将闩锁62枢转地连接至框架42。第二,与两摇杆组件68相关联的摇杆销86可以穿过形成在各摇杆组件68中和各侧板构件44中的对应孔,用于将摇杆部件68枢转地连接至框架42。第三,插销88可以穿过形成在闩锁64和侧板构件44中的对应孔,用于将闩锁64枢转地连接至框架42。
为了从机具销34、36中解锁闩锁62、64,活塞杆76可缩回联接器油缸66的管部分78内。活塞杆76的缩回移动可能会导致闩锁64沿顺时针方向绕闩锁销88枢转,直到闩锁64抵接从侧板构件44之一突出的第一限位止动装置90。此时,机具销36可从机具联接器组件40解锁。活塞杆76的持续缩回可将闩锁64推靠在终点止动装置90,从而使管部分78被拉向闩锁64。管部分78向闩锁64的拉动可以使摇杆组件68沿顺时针方向绕摇杆销86枢转,从而导致接头连杆70使闩锁62沿顺时针方向绕闩锁销84枢转并远离机具销34。此时,机具销34可从机具联接器组件40中解锁。
为了用闩锁62、64将机具销34、36锁定在合适的位置,活塞杆76可从联接器油缸66的管部分78伸展。活塞杆76的伸展运动可导致闩锁64沿逆时针方向绕闩锁销88枢转,直到闩锁64啮合从侧板构件44之一突出的第二终点止动装置92。此时,机具销36可被锁定至机具联接器组件40。活塞杆76的持续伸展可将闩锁64推靠在终点止动装置92,从而使管部分78被推离闩锁64。管部分78被推离闩锁64可以使摇杆组件68沿逆时针方向绕摇杆销86枢转,从而导致接头连杆70使闩锁62沿逆时针方向绕闩锁销88枢转并朝向机具销34。此时,机具销34可被锁定至机具联接器组件40。
锁定***60可包括偏心特性,如果联接器油缸66发生故障,其有助于防止闩锁62、64意外解锁。特别是当锁定***60从锁定位置移动到解锁位置时,其首先可使闩锁62逆时针朝机具销34小幅转动,而后使闩锁62顺时针转动远离机具销34。这是因为连杆销81可在完全锁定时位于从连杆销82延伸到摇杆销86的中线94的下方,并在解锁过程中移动穿过中线94至中线94之上的点。连杆销82和摇杆销86可在对齐中线94时相隔最远,并在连杆销81高于或低于中线94时更靠近。因此,当连杆销81在摇杆组件68顺时针转动期间低于中线94时,接头连杆70可首先推动闩锁62,以使其逆时针转动。摇杆组件68的持续转动随后可移动连杆销81至高于中线94,引起接头连杆70拉动闩锁62,以使其顺时针转动。
在联接器油缸66发生故障期间,尽管闩锁62、64处于锁定位置,但闩锁62不太可能首先因疏忽而以足以移动连杆销81经过中线94的幅度被逆时针转动,并随后被反方向充分转动以解锁机具销34。事实上,当闩锁62处于锁定位置时,闩锁62上的机具销34产生的开启力可仅用以进一步固定闩锁62。更具体地,沿箭头96方向的开启力可产生绕闩锁销84的顺时针力矩,其作用于接头连杆70以产生绕摇杆销86的逆时针力矩。因连杆销81可位于中线94下方,所以绕闩锁销84和摇杆销86的力矩可组合以固定摇杆组件68抵靠交叉撑47。相应地,机具销34可施加到闩锁62的任何力(例如沿箭头96方向的开启力)实际上可进一步将闩锁62固定在锁定位置。
应当理解,由于重复使用导致的磨损或因重载荷引起的弯曲,可以以阻止摇杆组件68适当抵靠交叉撑47放置的方式改变机具联接器组件40。有鉴于此,闩锁62和摇杆组件68具有配合表面98、100,以便将锁定***60固定在闩锁位置。例如,如图5所示,当锁定***60处于闩锁位置时,绕闩锁销84和摇杆销86的力矩可转动表面98、100至抵靠接触,从而将闩锁62固定在锁定位置。还应当理解,必要时,当锁定***60处于闩锁位置时,表面98、100可抵靠接触,即使摇杆组件68适当抵靠交叉撑47放置。如果联接器油缸66发生故障,这些抵靠表面可为保持闩锁62位于锁定位置提供额外的支撑。
对机具***14及机具联接器组件40的操作可以通过机器10的控制单元进行控制。图6示出了可以在机器中执行以控制机具***14、机具联接器组件40以及需要时机器10的其他***的电子控制模块(ECM)110的一个示例。ECM110可以包括微处理器112,其用于执行特定程序,这些特定程序控制和监控与机器10相关联的各种功能。微处理器112包括存储器114,例如用于存储程序的ROM(只读存储器)116,以及RAM(随机存取存储器)118,其作为工作存储区用于执行存储在存储器114中的程序。虽然已示出微处理器112,但还可以设想使用其他电子部件,如微控制器、ASIC(专用集成电路)芯片或任何其他集成电路装置。
ECM110电连接到机具***14和机具联接器组件40的控制元件,以及用于命令机具***14和机具联接器组件40操作、并监控其性能的各种输入设备。因此,ECM110可以电连接到设置在操作站16中的动臂位置控制装置120、杆位置控制装置122、机具位置控制装置124以及联接器锁定控制装置126。机器10的操作员可以操控控制装置120、122、124、126,以生成并发送控制信号至ECM110,命令分别伸出或缩回各液压油缸22、28、30、66。ECM110还可以电连接到致动器,并发送控制信号给该致动器以使机器10的各种***和元件运行。因此,动臂油缸致动器128、杆油缸致动器130、机具油缸致动器132以及联接器油缸致动器134可以连接到ECM110,并接收来自ECM110的控制信号,以响应来自各控制装置120、122、124、126的控制信号,从而操作相应的控制阀(未示出)并使得各液压油缸22、28、30、66伸展或缩回。ECM110所控制的机具联接器组件40的操作在下文中进行更加详细的描述。
从图7的示意图可见,机具联接器组件40可以是液压***140的一部分,该液压***140还包括动力源12和机具油缸30。动力源12可以驱动泵142,使其从低压储液槽144中抽取流体并对该备用流体进行加压,以备机具油缸30和联接器油缸66使用。来自泵142的加压流体可以被输送到供油通道146。该供油通道146可以分成机具油缸供油通道148和联接器油缸供油通道150,以将加压流体分别输送到机具控制阀152和联接器控制阀154。控制阀152、154分别操作性地连接至机具油缸致动器132和联接器油缸致动器134,以本领域技术人员已知的方式响应于接收自例如位于操作站16内的机具位置控制装置124和联接器锁定控制装置126的输入信号,对机具油缸30和联接器油缸66的运动进行影响。在替代实施例中,可以通过单独的泵142或其他加压流体源,向控制阀152、154提供加压流体。
机具控制阀152可以调节机具油缸30的操作,进而调节机具18相对于杆构件24的运动。具体而言,机具控制阀152可以具有可移动元件,以控制来自于泵142的加压流体流向机具油缸30的盖端30A和杆端30B,并且通过排油通道156从盖端30A和杆端30B流向低压储液槽144。为了响应来自于机具位置控制装置124要求伸展机具油缸30并将机具18朝向杆构件24弯曲的指令,ECM110使机具油缸致动器132移动机具控制阀152的元件,以允许来自于泵142的加压流体通过供油通道148和盖端通道158进入并填充机具油缸30的盖端30A,同时将来自于机具油缸30的杆端30B的流体通过杆端通道160和排油通道156排放到储液槽144。为了响应来自于机具位置控制装置124要求缩回机具油缸30并将机具18转动远离杆构件24的指令,ECM110使机具油缸致动器132移动机具控制阀152的元件,以允许来自于泵142的加压流体通过供油通道148和杆端通道160进入并填充机具油缸30的杆端30B,同时将来自于机具油缸30的盖端30A的流体通过盖端通道158和排油通道156排放到储液槽144。
机具联接器组件40可被连接以接收来自泵142的加压流体,并且机具联接器组件40的操作可以至少部分地由机具油缸30进行调节。特别地,与机具联接器组件40相关联的联接器控制阀154可以经由供应通道150流体地连接至泵142。联接器控制阀154可依次地具有盖端通道162和杆端通道164,盖端通道162用于使联接器控制阀154和联接器油缸66的盖端66A流体连通,杆端通道164用于使联接器控制阀154和联接器油缸66的杆端66B流体连通。在盖端侧,单向止回阀168和顺序阀170可以彼此并联设置。盖端通道162将阀168、170流体连接到联接器控制阀154,并且另外的盖端通道172将阀168、170的另一端流体连接到联接器油缸66的盖端66A。止回阀168被设置成允许加压流体从联接器控制阀154流向联接器油缸66的盖端66A,且顺序阀170被设置成用于控制从联接器油缸66的盖端66A流向联接器控制阀154的流体的流动。止回阀168和顺序阀170的操作将在下面进行更详细地讨论。联接器控制阀154还可通过排放通道166与低压储液槽相连。在此配置下,根据从位于操作站16内的联接器锁定控制装置126接收的输入,联接器控制阀154可选择性地指挥来自泵142的加压流体通过供应通道150流向盖端66A或杆端66B的任一端,而同时通过排放通道166将来自盖端66A或杆端66B的另一端的流体排向储液槽144以促使联接器油缸66进行移动。联接器油缸66可以以类似于上述与机具油缸30相关的方式来伸展和缩回,此方式受限于机具油缸30的位置。
位于盖端通道162、172之间的止回阀168和顺序阀170调节联接器油缸66的盖端66A的填充与排放。止回阀168允许流体选择性地绕开顺序阀170。止回阀168可以是可移动的,以只允许流体基于盖端66A内的流体压力,流入联接器油缸66的盖端66A内。也就是,当阀168、170上游的盖端通道162内流体的压力(即,当接收自泵142的流体的压力)大于阀168、170下游的盖端通道172内流体的压力(即,大于联接器油缸66的盖端66A内流体的压力)时,流体可以流过止回阀168并进入联接器油缸66的盖端66A内。当阀168、170下游的盖端通道172内流体的压力(即,当低压储液槽144的压力)小于盖端66A内流体的压力,止回阀168关闭以使来自头部66A的流体转向至顺序阀170。
基于机具油缸30的盖端30A内的压力,顺序阀170选择性地使来自联接器油缸66的盖端66A内的流体经由联接器控制阀154排放到储液槽144中。也就是,顺序阀170可为弹簧偏置的导阀控制阀,其可在第一位置和第二位置之间移动,处于第一位置时流体被禁止流出盖端66A,处于第二位置时流体被允许流出盖端66A。当第一先导通道174内流体的压力(即,当机具油缸30的盖端30A内流体的压力)超过预定临界压力时,顺序阀170可经由与机具油缸30的盖端30A流体连通的第一先导通道174,接收第一先导信号压力,并可从第一位置移向第二位置。
在一个示例中,其中泵142能够将流体增压至约5200psi,预定临界压力可以设置在约4000-5000psi的范围内。在图示的例子中,顺序阀170可以通过第二先导通道176接收第二先导信号压力,该第二先导通道176与盖端通道162流体连通。第二先导信号压力可以提供参比压力,机具油缸的盖端30A的压力与该参比压力进行比较,以控制顺序阀170的元件。例如,顺序阀170可以被配置为使得第一先导信号压力与第二先导信号压力的比值为3∶1,以使得只有当第一先导信号压力的幅度至少三倍于第二先导信号的幅度时,顺序阀170才从第一位置移动到第二位置。
由于顺序阀170的预定临界压力与机具***14的正常工作压力相比可以稍微升高,如图1所示,当机具油缸30完全伸展以使机具18朝向杆构件24发生卷曲时,流体可以只从联接器油缸66的盖端66A排放。换言之,只有在液压油缸30已经被移动至其终点止动装置位置并且被进一步操作后,液压油缸30的盖端30A内可以产生4000-5000psi的压力。为此,在联接器油缸66和机具联接器组件40能够使机具18与杆构件24完全分离之前,可能需要操作员首先完全卷曲机具18(例如,完全伸展机具油缸30)并且在到达终点止动装置之后继续沿卷曲方向持续操作一段时间(例如,在到达终点止动装置后持续5-10秒)。通过这种方式,在允许机具分离之前,能够确保期望的机具位置(即,完全的机具卷曲)和期望的工作压力(约4000-5000psi)。
工业实用性
本发明所公开的机具联接器组件可适用于多种机器,诸如挖掘机、反铲挖掘机、装载机和自动平地机,以增加这些机器的功能性。例如,单一的挖掘机可以用于移动污物、岩石和其它材料,并且在挖掘操作期间,可能需要不同的机具,例如不同尺寸的铲斗、冲击式破碎机或抓斗。当机具18移动至期望的机具位置时,本发明公开的机具联接器组件可用于快速地从一种机具更换为另一种机具,从而减少了该机器不能用于其所需目的的时间。
为了将机具18附接至机具联接器组件40,杆构件24可以调整至某位置,在该位置,机具联接器组件40的底部在机具18之上。在图7所示的示例中,通过伸展机具油缸30以使机具联接器组件40朝向杆构件24卷曲,从而部分地完成机具联接器组件40的定位和定向。在附接之前,联接器油缸66缩回以使得机具联接器组件40处于图4所示的解锁位置。机具联接器组件40可以被定向而使得凹口56被定位以接纳机具销34。机具联接器组件40随后可以降低到机具18上,以使得机具销34位于凹口56内。液压油缸30接下来可以部分地缩回(图8)以移动动力连杆31,从而使得机具联接器组件40绕机具销34枢转,以使得凹口58可在机具销36上移动。机具销36随后可以位于凹口58内。
为了将机具销34、36锁定在凹口56、58内,操作员可以将联接器锁定控制装置126设置至“锁定”位置,使得ECM110将向联接器油缸致动器134发送控制信号以移动联接器控制阀154的元件,从而将泵142放置成与联接器油缸66的盖端66A流体连通并且将低压储液槽放置成与联接器油缸66的杆端部66B流体连通,使得联接器油缸66可以如图9中所示伸展。来自泵142的加压流体开启并且流经止回阀168以充满盖端66A,而来自杆端66B的流体被排至低压储液槽144。如以上关于图5所述,随着活塞杆76的进一步伸展导致管部分78平移远离机具销36以及摇杆组件68相应的逆时针转动,活塞杆76从联接器油缸66的伸展可以首先使得闩锁64逆时针转动并且在机具销36上闭合直到终点止动装置92被啮合。摇杆组件68的转动可以使得接头连杆70相应平移,并且导致闩锁62抵靠机具销34逆时针转动。一旦连杆销81已经移动至低于中心线94,两个机具销34、36都可以被锁定在适当位置。
为了启动机具18的分离,操作员可以通过例如将联接器锁定控制装置126移动到“解锁”位置,来提供期望脱离机具18的指示。当操作联接器锁定控制装置126时,ECM110可以通过向联接器油缸致动器134发送控制信号作出响应,以使得致动器134移动联接器控制阀154的元件,从而将泵142放置成与联接器油缸66的杆端66B流体连通,并且将低压储液槽放置成与联接器油缸66的盖端66A以及阀门168、170串联连接(图10)。加压流体可以从泵142导出至联接器油缸66的杆端66B。盖端66A和低压储液槽144之间的压力差使得止回阀168闭合,并使流体从盖端66A转向至顺序阀170。
根据机具油缸30的盖端30A中并且经由第一先导通道传递至顺序阀170的流体压力,顺序阀170可以开启或可以不开启,以允许来自盖端66A的流体被排至低压储液槽144。在图10所示的位置,机具油缸30未完全伸展,并且机具控制阀152并未设置为将加压流体从泵142导至盖端30A并且进一步伸展机具油缸30。因而,机具18并未朝杆构件24完全弯曲,并且盖端66A中的压力可能小于顺序阀170的预定临界压力。因为机具油缸30的盖端30A没有足够的流体压力来开启顺序阀170,流体从联接器油缸66的盖端至低压储液槽144的流动被截断,并且活塞杆76不能缩回以解开机具联接器组件40。
为了使机具油缸30的盖端30A中的流体压力增加至顺序阀170的预定临界压力,操作员可以操作机具位置控制装置124以将机具18放置在期望的机具位置,所述期望的机具位置在本示例中是图1中所示的完全弯曲的位置。ECM110接收来自机具位置控制装置124的控制信号,并通过发送控制信号作出响应,以使得机具油缸致动器132将机具控制阀152的元件移动至图11中所示的位置,从而允许来自泵142的加压流体进入并且充满机具油缸30的盖端30A,并且同时将流体从杆端30B排至储液槽144。加压流体可以继续被引导至液压缸30的盖端30A直至到达终点止动装置位置,并且液压缸30的盖端30A内的压力达到顺序阀170的预定临界压力。直至达到盖端30A内的预定临界压力,联接器油缸66可以被液压锁定并且被抑制释放流体,释放流体将使得联接器油缸66缩回活塞杆76。
一旦机具18转动至所需机具位置,并且用于顺序阀170的预定临界压力在液压油缸30的盖端30A内产生,来自盖端30A的加压流体可以使顺序阀170移动至通流位置,从而释放来自联接器油缸66的液体并且液压解锁联接器油缸66。通过释放来自联接器油缸66的盖端66A的流体,从泵142进入杆端66B的加压流体可以使得活塞杆76相对于管部分78朝向图7中所示的联接器油缸66的位置缩回。这种回缩可以使闩锁64转动离开机具销36直到闩锁64接触到终点止动装置90。一旦闩锁64接触到终点止动装置90,缩回的活塞杆76可以朝向闩锁64拉动管部分78,包括连接至管部分78的摇杆组件68。摇杆组件68的转动可以使连杆70移出中央上方位置,使得闩锁62转动离开机具销34。
机具联接器组件40的解锁可以通过机器10的操作员目测地确认。可替代地,如果需要的话,传感器(未示出)可以与闩锁62、64中的一个或两个相关联,以提供所需的确认。如果需要的话,在确认闩锁解锁后,杆构件24和机具联接器组件40可以与机具18分离,用于与另一个机具相连接。
有可能部分地使用于解锁机具联接器组件40的过程自动化,使得操作员不需要执行操作机具位置控制装置124的附加手动步骤来将机具18移动到所需机具位置。在一些实施例中,机器10可以配置有传感器(未示出),所述传感器向ECM110提供关于机器10的操作参数的反馈,诸如用于液压油缸22、28、30、66的压力传感器、用于液压油缸22、28、30、66的位置、动臂构件20、斗杆构件24和机具18等,反馈可以允许ECM110确定机具18是否定向在所需机具位置。当操作员将联接器锁定控制装置126移动到“解锁”位置时,ECM可以配置为评价传感器数据并且确定机具油缸30的盖端30A中的流体压力是否超过顺序阀170的预定临界压力。如果盖端30A没有足够的压力来使顺序阀170移动至开启位置,ECM110可以自动地发送控制信号使得机具油缸致动器132移动机具控制阀152的元件,来将泵142流体连接至机具油缸30的盖端30A,以使机具18移动至所期望机具位置并提高盖端30A中的压力。
当前所公开的机具联接器组件40可以帮助确保机具18适当的联接和分离,并且只有当机具18处于所需机具位置时才分离。特别地,所公开的机具联接器组件可以需要机具18在开始分离之前移动至所需位置(即如图1中所示的完全弯曲)。此外,当伸展联接器油缸66并且锁定机具联接器组件40时,经由联接器控制阀154将联接器油缸66的盖端66A放置成与泵142流体连通使得联结器油缸66直接接收来自泵142的加压流体。泵142不断地运行,以向机器10的各个部件和***提供加压流体。因此,联接器油缸66的盖端66A内的流体压力始终保持不变,而机具***14运行,以在需要时操纵机具18来执行机器10所需的工作。
尽管上文对多个不同实施例进行了详细描述,但是应当理解,法律保护范围由本专利所陈述的权利要求书的文字所限定。详细描述应当被解释为仅仅是示例性的,并非描述每个可能的实施例,因为描述每个可能的实施例即使并非不可能也是不切实际的。使用现有技术或在本专利申请日之后开发出的技术,可以实施大量替代性实施例,但这仍属于限定保护范围的权利要求书的范围内。
Claims (14)
1.一种液压***(140),其用于锁定和解锁机器(10)的机具联接器组件(40),所述机具联接器组件(40)具有联接器框架(42)和连接至所述联接器框架(42)的锁定***(60),并且具有锁定位置和解锁位置,所述液压***(140)包括:
联接器液压致动器(66),其具有第一室(66A)和第二室(66B),所述第二室(66B)与所述第一室(66A)分开,其中,所述联接器液压致动器(66)连接至所述机具联接器组件(40),其中,流体流入所述第一室(66A)导致所述联接器液压致动器(66)使所述机具联接器组件(40)朝所述锁定位置移动,并且流体流出所述第一室(66A)导致所述联接器液压致动器(66)使所述机具联接器组件(40)朝所述解锁位置移动;
顺序阀(170),其具有第一顺序孔、第二顺序孔以及第一先导孔,所述第一顺序孔与所述联接器液压致动器(66)的所述第一室(66A)流体连通,所述第一先导孔与机具液压致动器(132)流体连通,所述机具液压致动器(132)操作性地连接至所述机具联接器组件(40),以相对于所述机器(10)的机具***(14)移动所述机具联接器组件(40),其中,当所述第一先导孔处的流体压力小于预定临界压力时,所述顺序阀(170)阻止流体从所述第一顺序孔流向所述第二顺序孔,且其中,当所述第一先导孔处的所述机具液压致动器(132)的先导流体压力大于所述预定临界压力时,所述顺序阀(170)能够移动以使得流体从所述第一顺序孔流向所述第二顺序孔并流出所述第一室(66A)。
2.根据权利要求1所述的液压***(140),其包括联接器控制阀(154)、所述第二顺序孔、所述机器(10)的加压流体源(142)以及所述机器(10)的低压储液槽(144),所述联接器控制阀(154)与所述联接器液压致动器(66)的所述第二室(66B)流体连通,其中,所述联接器控制阀(154)能够移动,以交替地将所述第二室(66B)放置成与所述加压流体源(142)流体连通和将所述第二顺序孔放置成与所述低压储液槽(144)流体连通,以及将所述第二室(66B)放置成与所述低压储液槽(144)流体连通和将所述第二顺序孔放置成与所述加压流体源(142)流体连通。
3.根据权利要求1所述的液压***(140),其中,所述顺序阀(170)包括与所述第二顺序孔流体连通的第二先导孔,并且所述顺序阀(170)配置为当经由所述第二先导孔检测到在所述第二顺序孔处的流体压力增加时,增加所述预定临界压力。
4.根据权利要求1所述的液压***(140),其包括止回阀(168),所述止回阀(168)具有第一止回阀孔和第二止回阀孔,所述第一止回阀孔与所述第一室(66A)流体连通,所述第二止回阀孔与所述第二顺序孔流体连通,其中,当所述第二止回阀孔处的流体压力大于所述第一止回阀孔处的流体压力时,所述止回阀(168)能够移动,以允许流体从所述第一止回阀孔流向所述第二止回阀孔并流入所述第一室(66A)。
5.根据权利要求4所述的液压***(140),其包括联接器控制阀(154),所述联接器控制阀(154)具有第一控制阀孔、第二控制阀孔、第三控制阀孔和第四控制阀孔,所述第一控制阀孔与所述机器(10)的加压流体源(142)流体连通,所述第二控制阀孔与所述机器(10)的低压储液槽(144)流体连通,所述第三控制阀孔与所述联接器液压致动器(66)的所述第二室(66B)流体连通,所述第四控制阀孔与所述第二顺序孔和所述第二止回阀孔流体连通,其中,所述联接器控制阀(154)能够在第一控制阀位置和第二控制阀位置之间移动,其中,在所述第一控制阀位置,所述第一控制阀孔与所述第三控制阀孔流体连通,并且所述第二控制阀孔与所述第四控制阀孔流体连通,其中,在所述第二控制阀位置,所述第一控制阀孔与所述第四控制阀孔流体连通,并且所述第二控制阀孔与所述第三控制阀孔流体连通。
6.根据权利要求5所述的液压***(140),其中,当所述联接器控制阀(154)处于所述第二控制阀位置时,所述联接器液压致动器(66)使所述机具联接器组件(40)移动至所述锁定位置。
7.根据权利要求5所述的液压***(140),其中,当所述联接器控制阀(154)处于所述第一控制阀位置,并且在所述第一先导孔处的所述机具液压致动器(132)的所述先导流体压力大于所述预定临界压力时,所述联接器液压致动器(66)使所述机具联接器组件(40)移动至所述解锁位置。
8.根据权利要求5所述的液压***(140),其中,当所述联接器控制阀(154)处于所述第一控制阀位置,并且在所述第一先导孔处的所述机具液压致动器(132)的所述先导流体压力小于所述预定临界压力时,所述联接器液压致动器(66)不使所述机具联接器组件(40)移动至所述解锁位置。
9.一种将机具(18)从机器(10)的机具联接器组件(40)上分离的方法,其包括:
将加压流体与联接器液压致动器(66)的第一室(66A)连通,以朝着解锁所述机具联接器组件(40)的方向移动所述联接器液压致动器(66);
将来自所述联动器液压致动器(66)的第二室(66B)的加压流体与顺序阀(170)的第一顺序孔连通;以及
将来自机具液压致动器(132)的加压流体与所述顺序阀(170)的第一先导孔连通,其中,在所述第一先导孔处的加压流体的流体压力确定了所述顺序阀(170)在闭合位置和开启位置之间的位置,所述闭合位置阻止流体从所述顺序阀(170)的所述第一顺序孔流向第二顺序孔,所述开启位置允许流体从所述第一顺序孔流向所述第二顺序孔并且流向与所述第二顺序孔流体连通的低压储液槽(144)。
10.根据权利要求9所述的方法,其包括当在所述第一先导孔处的所述流体压力低于预定临界压力时,使所述顺序阀(170)移动至闭合位置,使得在所述联接器液压致动器(66)的所述第二室(66B)中的所述流体未与所述低压储液槽(144)连通,并且所述联接器液压致动器(66)不在所述解锁所述机具联接器组件(40)的方向上移动。
11.根据权利要求10所述的方法,其包括当在所述第一先导孔处的所述流体压力高于预定临界压力时,使所述顺序阀(170)移动至开启位置,使得在所述联接器液压致动器(66)的所述第二室(66B)中的所述流体与所述低压储液槽(144)连通,并且所述联接器液压致动器(66)在所述解锁所述机具联接器组件(40)的方向上移动。
12.根据权利要求10所述的方法,其包括:
将所述第二顺序孔流体地连接到所述顺序阀(170)的第二先导孔;以及
基于从所述第二顺序孔连通至所述第二先导孔的流体的流体压力来确定所述预定临界压力。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,当连通至所述第二先导孔的所述流体压力增加时,所述预定临界压力增加。
14.根据权利要求12所述的方法,其中,当连通至所述第二先导孔的所述流体压力减小时,所述预定临界压力减小。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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