用于将执行装置连接到工作机器的框架上的连杆组件 技术领域 此专利公开总体涉及用于将执行装置连接到工作机器的框架上的连杆组件， 并且 更特别是， 涉及包括用于将执行装置连接到机器的框架上的提升臂的连杆组件。
背景技术 例如轮式装载机的机器通常包括将执行装置 ( 例如铲斗 ) 机械地连接到机器的框 架上的连杆组件。例如所谓的 “八杆连杆” 的连杆组件通常包括具有连接到框架的一端和 连接到执行装置的相对端的提升臂。通常， 连杆组件还包括连接到框架和提升臂的多个机 械连杆和 / 或杠杆以及液压致动器， 使得提升臂和执行装置可相对于框架运动。
在机器的操作过程中， 连杆组件受到多种载荷和力， 一些载荷和力会是剧烈的。 因 此， 关键的是其每个部件具有足够的结构并且彼此之间具有牢固的连接， 以便提供经受这 些载荷和力所需的强度。连杆组件传统上被构造得相对庞大和沉重， 从而适应这些载荷和 力。
这种机器中的八杆连杆组件的提升臂通常具有所谓的 “箱体式吊杆” 构造或板式 构造。 箱体式吊杆提升臂由布置在具有大致矩形横截面和大致中空内部的箱体结构内的多 个金属板形成。授予 Ginn 等人并转让给本发明的受让人的美国专利 6409459 的结构包括 这种吊杆提升臂。 箱体式吊杆提升臂通常包括容纳延伸穿过箱体式吊杆的上部板或下部板 的例如连杆、 杠杆或液压致动器的其它部件的一个或多个开口。 ‘459 专利的结构包括延伸 穿过箱体式吊杆提升臂内的开口的后部倾斜杠杆。 后部倾斜杠杆被枢转地连接到吊杆提升 臂， 使得后部倾斜杠杆的相对端围绕吊杆提升臂上的枢转轴线枢转。后部倾斜杠杆的一端 通过后部倾斜连杆连接到机器框架， 并且后部倾斜杠杆的另一端连接到倾斜致动器， 倾斜 致动器通过前部倾斜杠杆进一步连接到执行装置。 倾斜致动器的致动造成执行装置在任一 方向上倾斜。
相比之下， 具有板式结构的提升臂包括通过稳定前部横向构件和 / 或后部横向构 件来固定在一起的一对侧板。 包括具有板式结构的提升臂的八杆连杆机构通常包括两个整 组倾斜部件， 即两个后部倾斜杠杆、 两个后部倾斜连杆、 两个倾斜致动器和两个前部倾斜杠 杆。不同组的倾斜部件具有彼此相同的总体关系， 如上面相对于箱体式吊杆结构描述的那 些， 但是一组倾斜部件连接到提升臂的侧板之一， 而另一组倾斜部件连接到提升臂的侧板 的另一个上。换言之， 后部倾斜杠杆在第一端处通过相应的后部倾斜连杆连接到框架。后 部倾斜杠杆的相对端连接到相应的倾斜致动器， 该倾斜致动器继而大致经由相应的前部倾 斜杠杆连接到执行装置。后部倾斜杠杆的中间部分可枢转地连接到提升臂的相应板上。
通常位于机器的驾驶室内的操作者使连杆组件运动通过一个运动范围， 以便将执 行装置放置在希望位置上。 遗憾的是， 连杆组件的部件趋于阻挡操作机器的操作者的视线。 由于 “箱体式吊杆” 提升臂具有运动的细长箱体， 它基本上使得操作者至少看不到与吊杆相 对的区域。虽然与具有箱体式结构的吊杆相比， 具有板式结构的吊杆可提供略微改善的视 线， 但是为了适应力和载荷， 板式结构吊杆的稳定前部横向构件和 / 或稳定后部横向构件
本身非常庞大和碍事。 此外， 通常用于板式构造的提升臂的所述成对的后部倾斜杠杆、 倾斜 致动器、 后部倾斜连杆和前部倾斜杠杆同样挡住了提升臂的板的前部和侧部的区域。 因此， 连杆组件的包括板式结构提升臂的部件通常同样挡住了操作者穿过连杆组件以及在连杆 组件周围的视线。 挡住了操作者在执行装置的前部和任一侧以及连杆组件周围区域的视线 不仅妨碍机器的有效和高效地操作， 而且还造成安全隐患， 特别是在该构造对于操作者形 成相对大的盲点的情况下。
因此希望的是提供一种连杆组件， 该连杆组件在具有经受与这种机器的使用相关 的载荷和力所需的结构整体性的同时， 为操作者提供相关机器周围和前部区域的改善视 线。本发明针对克服以上提出的一种或多种问题。 发明内容 在一个方面， 本发明描述一种用于将执行装置连接到机器的框架上的连杆组件。 连杆组件包括提升臂、 后部倾斜杠杆以及连接提升臂和杠杆的枢转销盒体， 提升臂和杠杆 能够围绕盒体限定的轴线相对彼此枢转。 提升臂具有能够枢转地连接到框架和执行装置上 的相对端， 并包括以平行关系大致隔开的一对侧板， 每个侧板具有穿过其中的孔口。 后部倾 斜杠杆也具有穿过其中的孔口。枢转销盒体包括销、 围绕所述销的至少一部分可枢转布置 的至少一个衬套、 围绕所述销布置并位于所述衬套的至少一部分内的至少两个套筒轴承以 及围绕销的相对端布置的第一和第二轴环。 枢转销盒体延伸穿过后部倾斜杠杆和板内的孔 口。后部倾斜杠杆连接到衬套上， 以便围绕销与衬套一起转动。
在另一方面， 本发明描述一种可与执行装置连接的机器， 该机器包括框架和连接 到框架上并能够连接到执行装置上的连杆组件。连杆包括提升臂， 提升臂具有可枢转地连 接到框架的机器端和能够枢转地连接到执行装置的执行装置端。 提升臂具有以大致平行关 系隔开的一对侧板， 侧板各自具有穿过其中的孔口。 连杆还包括后部倾斜杠杆， 后部倾斜杠 杆具有能够分别可枢转地连接到框架和执行装置的相对端。 后部倾斜杠杆还包括在相对端 之间穿过其中的孔口。连杆还包括限定轴线的枢转销盒体， 枢转销盒体包括沿着所述轴线 布置并具有相对端的销。 枢转销盒体还包括围绕所述销的至少一部分可枢转布置的至少一 个衬套以及围绕所述销布置并位于所述衬套的至少一部分内的至少两个套筒轴承以及围 绕销的相对端布置的第一和第二轴环。枢转销盒体延伸穿过后部倾斜杠杆的孔口， 并延伸 穿过所述板的孔口， 提升臂和所述后部倾斜杠杆可围绕所述轴线相对枢转， 后部倾斜杠杆 组件连接到衬套以便围绕销与衬套一起转动。
在另一方面， 本发明描述一种将执行装置连接到机器框架上的方法。该方法包括 如下步骤 ： 将提升臂的相应侧板的机器端可枢转地连接到框架， 侧板以大致平行的关系隔 开， 将提升臂的相应侧板的执行装置端可枢转地连接到执行装置， 将后部倾斜杠杆的倾斜 致动器端可枢转地连接到执行装置， 将后部倾斜杠杆的连杆端可枢转地连接到框架， 将后 部倾斜杠杆连接到侧板以便沿着轴线可相对枢转地运动， 后部倾斜杠杆在所述倾斜致动器 和杠杆端之间定位的孔口处可相对枢转地连接， 并且侧板在所述机器端和执行装置端之间 的孔口处可相对枢转地连接。将后部倾斜杠杆可枢转地连接到侧板的步骤包括如下步骤 ： 提供枢转销， 将衬套可转动地布置在所述枢转销上， 围绕所述枢转销并在所述衬套的至少 一部分内布置至少两个套筒轴承， 以形成枢转销盒体， 将侧板的孔口固定到枢转销的相对
端， 将后部倾斜杠杆的孔口固定到所述至少一个衬套。 附图说明 图 1 是结合有位于降低位置和提升位置的根据本发明的连杆组件的机器的示意 侧视图。
图 2 是图 1 的连杆组件的不完整的透视图。
图 3 是图 1 和 2 的连杆组件的放大侧视图。
图 4 是图 1-3 的提升臂和后部倾斜杠杆的不完整的立体图。
图 5 是图 3 和 4 的枢转销盒体的局部截面图。
图 6 是图 3 和 4 的枢转销、 提升臂和后部倾斜杠杆的局部截面图。
图 7 是图 6 的提升臂和枢转销盒体的放大、 不完整的局部截面图。
具体实施方式
本发明针对一种机器和支承执行装置的八杆连杆组件， 连杆组件在执行装置和连 杆组件的前部和周围区域提供改善的视线。 图 1 和 2 表示代表性的机器 120， 其具有八杆连 杆组件 122， 八杆连杆组件 122 包括具有板式结构的提升臂 124。图 1 的图示连杆组件 122 位于以实线表示的提升位置以及以虚线表示的降低位置。所示机器 120 包括发动机端框架 126 和在关节接头 130 处连接的非发动机端框架 128。框架 126、 128 包括位于机器 120 的 相对侧上的轮 132 以及驾驶室或操作者站 134。提升臂 124 在枢转接头 144 处可枢转地连 接到机器 120 的框架 128， 并通过枢转接头 148 连接到执行装置 136。
虽然在图 1 和 2 中表示了轮式装载机， 术语 “机器” 可指的是执行与例如采矿、 建 造、 耕作、 运输的行业或本领域公知的任何其它行业相关的一些类型操作的任何机器。 例如 机器 120 可以是土壤移动机器， 例如轮式装载机、 挖掘机、 翻斗卡车、 反铲挖土机、 自动平路 机、 物资运输装置或类似装置。 类似地， 虽然示例性的铲斗被表示成附接的执行装置 136， 但 也可以包括替代的执行装置。对于例如装载、 压实、 提升、 擦刷的多种任务可以采用和利用 任何执行装置， 包括例如铲斗、 压实机、 叉式提升装置、 擦刷器、 抓斗、 切割器、 剪切器、 铲片、 破碎器 / 重锤、 螺旋器和其它装置。
连杆组件 122 在一端处连接到框架 128， 并在另一端处连接到执行装置 136。提升 臂 124 包括通过前部横向构件 140 固定在一起的一对隔开的侧板 138 以及包括枢转销盒体 142， 如下面更加详细描述那样。横向构件 140 和提升臂 124 的侧板 138 被紧固、 焊接或通 过其它方式刚性固定在一起。
提升臂 124 以及被附接的执行装置 136 通过一对可选择性致动的提升致动器 150 在降低位置 ( 图 1 虚线所示 ) 和提升位置 ( 图 1 实线所示 ) 之间前进， 在附图中只有一个 可选择性致动的提升致动器 150 可以完全看到。每个提升致动器 150 包括从提升缸 154 伸 缩的提升杆 152。每个提升致动器 150 在一端处通过相应的枢转接头 ( 见图 3) 被附接到框 架 128， 并且在相对端处同样通过相应的枢转接头 158 被附接到沿着提升臂 124 的相应侧 板 138 的长度中间位置。以此方式， 杆 152 从缸 154 伸缩地延长或收缩造成提升臂 124 以 及被连接的执行装置 136 升高或降低。
倾斜子组件 162 使得操作者控制执行装置 136 的角度。倾斜子组件 162 包括倾斜致动器 164， 倾斜致动器 164 包括具有伸缩倾斜杆 168 的倾斜缸 166。倾斜致动器 164 的致 动使得执行装置 136 在提升臂 124 的执行装置端处围绕枢转接头 148 倾斜。 倾斜致动器 164 的一端通过前部倾斜杠杆 170 可枢转地连接到执行装置 136。 更具体地， 倾斜致动器 164 的 执行装置端通过枢转接头 172 可枢转地连接到前部倾斜杠杆 170 的一端， 前部倾斜杠杆 170 的相对端通过枢转接头 174 可枢转地连接到执行装置 136。
前部倾斜杠杆 170 通常还通过前部连杆 176 连接到提升臂 124， 如所示。 前部连杆 176 的一端通过枢转接头 178 沿着前部倾斜杠杆 170 的长度可枢转地连接到前部倾斜杠杆 170。前部连杆 176 的相对端通过枢转接头 180 在从提升臂 124 的前部横向构件 140 延伸 的凸耳 182 上可枢转地连接到提升臂 124。前部连杆 176 为前部倾斜杠杆 170 的枢转运动 提供增加的稳定性和控制。
倾斜致动器 164 还通过后部倾斜杠杆 184 和后部倾斜连杆 192 连接到机器 120 的 框架 128 上。更具体地， 后部倾斜杠杆 184 包括连杆端和致动器端。后部倾斜杠杆 184 的 致动器端通过枢转接头 186 可枢转地连接到倾斜致动器 164， 而后部倾斜杠杆 184 的相对连 杆端通过枢转接头 194 可枢转地连接到后部倾斜连杆 192。后部倾斜连杆 192 的相对端继 而通过枢转接头 196 可枢转地连接到框架 128。 倾斜子组件 162 通过后部倾斜杠杆 184 同样可枢转地连接到提升臂 124， 后部倾斜 杠杆 184 布置在提升臂 124 的侧板之间。即后部倾斜杠杆 184 沿着轴线 208 可枢转地连接 到提升臂 124， 使得后部倾斜杠杆 184 的连杆端和致动器端围绕轴线 208 枢转。
以此方式， 随着倾斜致动器 164 致动， 倾斜杆 168 从倾斜缸 166 向外伸缩造成执行 装置 136 相对于机器 120 向下倾斜。相反， 倾斜致动器 164 的部件向内伸缩造成执行装置 136 相对于机器 120 向上倾斜。
后部倾斜杠杆 184 通过枢转销盒体 142 可枢转地连接到提升臂 124， 枢转销盒体 142 在图 4-7 中更加详细描述。为了清楚起见， 与倾斜致动器 164、 后部倾斜连杆 192 和框 架 128 的连接在图 4 的不完整视图中没有表示。为了可枢转地连接提升臂 124 和后部倾斜 杠杆 184， 提升臂 124 和后部倾斜杠杆 184 被安装到沿着轴线 208 布置的枢转销盒体 142。
枢转销盒体 142 本身在图 5-7 内更加详细描述。所示尺寸只出于说明目的， 并且 所采用的多种部件的实际尺寸将取决于与其连接的部件的尺寸以及所施加的载荷。
首先参考图 5， 枢转销盒体 142 包括通过硬化的插入件 214 可转动地安装在销 212 上的套筒或衬套 210。在操作中， 插入件 214 和衬套 210 用作单个单元或者衬套。衬套 210 是大致管状形状， 而插入件 214 的每个端部被大致加工成紧公差。插入件 214 由钢或其它 适当材料形成， 并且可包括被施加其上的适当的耐腐蚀和耐磨涂层。插入件 214 包括从衬 套 210 径向向内布置的周向凸缘 216， 使其配合在衬套 210 的内直径内。 插入件另外包括从 衬套 210 轴向向外布置的周向部分 218， 使得部分 218 布置在衬套 210 的轴向端处。虽然插 入件 214 和衬套 210 被描述成分开的结构， 它们可替代地形成单个结构。但是将理解到包 含硬化的插入件 214 可增强枢转销盒体 142 的耐用性。
为了提供插入件 214 和衬套 210 围绕销 212 的平稳转动， 设置套筒轴承 220。轴 承 220 是自由浮动的， 并可包括大致冠状表面， 该冠状表面使得力的方向指向轴承 220 的中 心， 减小了边缘载荷。轴承 220 的外表面可以例如通过渗氮、 直接硬化或类似工艺来进行表 面处理， 以便形成在其中延伸至少预定深度的硬表面层。可以提供套筒轴承 220 的替代设
置和数量。
轴承 220 围绕销 212 布置在形成在插入件 214 内的凹口 222 内。轴承 220 进一步 通过推力轴承 224 限定， 推力轴承 224 从轴承 220 轴向向外布置。轴环 226 设置在销 212 的相对端处， 轴环 226 包括其中布置有推力轴承 224 的凹口 228。轴环 226 被安装成使其不 相对于销 212 转动。
通过端口 230 将润滑油提供给轴承 220， 油经过端口 230 提供给衬套 210 和销 212 之间的空腔 232， 并且提供给插入件 214 和销 212 之间的空腔 234， 并最终提供给轴承 220 周 围的空腔。油通过密封件 236、 238 保持在围绕轴承的空腔内， 密封件 236、 238 可以是 O 形 圈或任何其它适当结构的形式。一旦枢转销盒体 142 已经填充润滑油， 端口 230 通过用作 端口 230 的插塞 240 的任何适当结构封闭。例如， 插塞 240 可以是螺纹结构， 并且端口 230 是螺纹孔口或类似结构。
枢转销盒体 142 被设置成组装到连杆组件 122 内的单个单元。枢转销盒体 142 的 部件可以任何适当顺序组装。只通过例子， 衬套 210 和硬化插入件 214 可被组装在一起， 然 而组装到销 212。轴承 220 可接着组装到硬化插入件 214 内的凹口 222 内并且放置密封件 236、 238。 最后， 推力轴承 224 可预先组装到轴环 226， 并且轴环 / 推力轴承子组件被压配合 到销 212 的任一端。一旦组装完毕， 枢转销盒体 142 可经由端口 230 将润滑油填充到空腔 232、 234 内以及轴承 220 周围的凹口 222。插塞 240 可接着被放置在端口 230 内， 或者端口 230 可通过其它方式密封。 因此得到的枢转销盒体 142 提供完整的子组件， 该子组件可在组 装过程中被容易地组装到连杆组件 120 内。组装的方式只通过例子来提供， 并且组装顺序 可不同于所描述的顺序。 提升臂 124 的侧板 138 和后部倾斜杠杆 184 与枢转销盒体 142 的连接在图 6 的截 面图中说明。 在此实施方式中， 后部倾斜杠杆 184 包括被固定到套筒 246 的一对板 242、 244， 套筒 246 具有穿过其中的孔口 248， 以便接收枢转销盒体 142。板 242、 244 可与套筒 246 形 成单个单元。作为替代， 板 242、 244 可包括接收套筒 246 的孔口 250、 252， 并且板 242、 244 可通过焊接、 压配合或任何其它适当的方式固定到套筒 246。虽然套筒 246 被描述成细长 结构， 套筒 246 可具有另外的尺寸。例如， 套筒 246 可只横跨后部倾斜杠杆 184 的隔开的板 242、 244 之间的距离。 在这种结构中， 间隔件或轴承可设置成轴向布置在套筒 246 的任一侧 上的分开部件。
提升臂 124 的侧板 138 类似地与轴环 254、 256 各自配合。每个轴环 254、 256 包括 穿过其中的孔口 258、 260， 以便接收枢转销盒体 142。侧板 138 和轴环 254、 256 同样形成为 相应的整体结构， 或者侧板 138 和轴环 254、 256 可通过焊接、 压配合或其它适当方式固定在 一起。
在组装过程中， 枢转销盒体 142 经过侧板 138 的第一侧板的孔口 260、 延伸穿过后 部倾斜杠杆套筒 246 的孔口 248 和第二侧板 138 的孔口 258 组装。一旦放置完毕， 为了防 止枢转销盒体 142 和提升臂 124 的侧板 138 之间的相对运动， 销钉 280 分别布置在枢转销 盒体 142 一端处的轴环 226 以及侧板 138 的轴环 256 的半圆形缺口 282、 284 内。如此定位 的销钉 280 的数量将通常取决于形成的相关力。 虽然可以采用替代数量的销钉 280， 在所示 实施方式中， 采用四个销钉。
为了将销钉 280 保持就位， 保持件 264 通过任何适当机构连接到枢转销盒体 142
的端部上。在所示实施方式中， 这种保持件 262、 264 被设置在枢转销盒体 142 的两端处。 为了连接保持件 262、 264， 枢转销盒体 142 的轴环 226 包括螺纹凹口 266， 并且保持件 262、 264 包括用于接收螺纹紧固件 270 的孔口 268。虽然表示了八个这样的螺纹紧固件 270， 如 同销钉 280 那样， 可以提供任何适当数量的螺纹紧固件 270。
工业实用性
本发明的实施方式提供具有板式结构的提升臂 138 的开放性能， 而没有具有两组 倾斜组件部件的庞大结构。由于枢转销盒体 142 相对紧凑， 与两组倾斜部件不同， 在连接侧 板 138 和后部倾斜杠杆 184 的过程中采用枢转销盒体 142 可不需要采用单个倾斜组件时的 庞大焊接后部横向构件。以此方式， 与传统连接结构相比， 使用枢转销盒体 142 可为机器 120 的操作者提供改进的可视性。这种改进的可视性在连杆组件 122 位于庞大焊接后部横 向构件会显著阻挡操作者在机器 120 前部以及连杆组件 122 任一侧的可视性的升高位置时 特别明显。因此， 与庞大的横向构件不同， 包含枢转销盒体 142 不仅增强了机器 120 的有效 操作， 而且增加操作过程中的安全性。
从机器 120 的制造以及从机器 120 的最终操作来看， 包括枢转销盒体 142 的连杆 组件 120 会是有利的。枢转销盒体 142 提供侧板 138 的稳定连接， 节省了与焊接包括侧板 138 之间的轴承的附加刚性横向构件相关的成本。枢转销盒体 142 可使得本发明的连杆组 件 122 容易制造。枢转销盒体 142 被预先组装和预先润滑， 并且设置成能够被拉入和 / 或 压入提升臂 124 的侧板 138 和后部倾斜杠杆 184 的独立子组件。为了有助于组装到板 138 和后部倾斜杠杆 184 内， 枢转销盒体 142 的总体外直径从一端到另一端略微增加， 使得较小 直径端可首先送入后部倾斜杠杆 184 的和侧板 138 的孔口 248、 258、 260。枢转销盒体 142 的内部部件的直径可类似地从一端到另一端增加， 使得枢转销盒体 142 的内部部件容易在 将枢转销盒体 142 放入连杆组件 122 之前预先组装。
由于枢转销盒体 142 被预先润滑， 并且是独立的， 包括该组件可显著地降低或甚 至消除日常润滑的需要。枢转销盒体 142 经由端口 230 填充润滑油， 并流入衬套 210 和销 212 之间以及插入件 214 和销 212 之间以及套筒轴承 220 周围的空腔 232、 234。在使用过 程中， 密封件 236、 238 防止油从枢转销盒体 142 泄漏。
将理解到以上描述提供本发明系统和技术的例子。 但是考虑到本发明的其它应用 可在细节上不同于以上例子。 所有针对本发明或其例子的参考用来参考此时正在讨论的特 定例子， 并且不打算对于本发明的更广泛范围形成任何限制。 除非另有说明， 所有相对于某 些特征的区别性或贬低性的言词只用来指出这些特征并不是优选的， 而不将这些特征完全 排除在本发明的范围之外。除非这里另有说明或者文字中另有清楚的反证， 这里描述的所 有方法可以任何适当顺序执行。
因此， 本发明包括所附权利要求中提出的主题的所有变型和等同形式， 如适用法 律所许可那样。 此外， 除非这里另有说明或者文字中另有清楚的反证， 本发明包含了本发明 的所有可能变型中的所述元件的任何组合。