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本发明公开了一种用于地面接合工具的锁(60)的各种示例性实施例。锁(60)可以包括头部(80)和从头部(80)延伸的C形部分(63)。C形部分(63)可限定锁槽(62)，该锁槽(62)用于接纳支撑构件的一部分，以与地面接合工具锁定在一起。C形部分(63)还可以包括外表面(66)，该外表面(66)配置成能够旋转地被接纳在保持器衬套(70)的内表面(74)中。至少一部分的头部(80)和C形部分(63)可以包括涂有减小摩擦材料的表面。

1.  一种用于地面接合工具的锁(60)，其包括：
头部(80)；以及
从所述头部(80)延伸的C形部分(63)，所述C形部分(63)限定锁槽(62)，所述锁槽(62)用于接纳支撑构件的一部分，以与所述地面接合工具锁定在一起，所述C形部分(63)包括外表面(66)，所述外表面(66)配置成能够旋转地被接纳在保持器衬套(70)的内表面(74)中，
其中，至少一部分的所述头部(80)和所述C形部分(63)包括涂覆有减小摩擦材料的表面。

2.  根据权利要求1所述的锁(60)，其中，所述C形部分(63)的所述外表面(66)包括凹槽部(264)，当所述C形部分(63)的所述外表面(66)能够旋转地被接纳在所述保持器衬套(70)的所述内表面(74)中时，所述凹槽部(264)在所述C形部分(63)的所述外表面(66)与所述保持器衬套(70)的所述内表面(74)之间形成间隙。

3.  根据权利要求2所述的锁(60)，其中，所述外表面(66)的不包括所述凹槽部(264)的部分配置成接触所述保持器衬套(70)的所述内表面(74)。

4.  根据权利要求2所述的锁(60)，其中，所述凹槽部具有所述C形部分(63)的厚度的大约0.12至0.2倍的凹槽深度。

5.  根据权利要求1所述的锁(60)，其中，所述C形部分(63)的所述外表面(66)与锁旋转轴线(65)基本上同心并且围绕所述锁旋转轴线(65)周向地延伸。

6.  根据权利要求1所述的锁(60)，其中，所述头部(80)包括具有第一表面(183)和与所述第一表面(183)相对的第二表面(184)的壁(182)，所述头部(80)还包括从所述壁(182)的所述第一表面(183)延伸的工具接口(181)，且其中，所述壁(182)包括具有第一端(186)和第二端 (187)的通孔(185)，所述第一端(186)朝所述工具接口(181)外开，所述第二端(187)朝由所述C形部分(63)限定的所述锁槽(62)外开。

7.  根据权利要求1所述的锁(60)，其中，涂覆有所述减小摩擦材料的所述表面包括镀锌表面。

8.  根据权利要求1所述的锁(60)，其中，涂覆有所述减小摩擦材料的所述表面包括涂覆有石墨粉的表面。

9.  根据权利要求1所述的锁(60)，其还包括棘爪(67)，所述棘爪(67)形成在所述C形部分(63)的所述外表面(66)上并且配置成接合所述保持器衬套(70)的棘爪(77)。

10.  根据权利要求9所述的锁(60)，其中，所述C形部分(63)的所述棘爪(67)包括彼此间隔开大约180度的第一棘爪凹槽和第二棘爪凹槽。

用于地面接合工具的保持器系统
技术领域
本发明总体上涉及地面接合工具，更具体地，涉及用于能够拆卸地将地面接合工具附接至各种地面作业机器的保持器系统。
背景技术
地面作业机器(例如，诸如挖掘机、轮式装载机、液压采矿铲、线缆铲、轮斗挖掘机、推土机和拉铲挖掘机)通常用于挖掘或者翻动土或岩石和/或在工地上从一个场所向另一场所搬动疏松的作业材料。这些地面作业机器包括用于挖掘或搬动作业材料的各种地面作业器械，诸如铲斗或叶片。这些器械可能由于地面作业应用期间经历的磨擦和冲击而承受极大的磨损。
为了保护这些器械免受磨损并由此延长器械的有效寿命，可在发生最严重的破坏性磨擦和冲击的区域中向地面作业器械提供多种地面接合工具，诸如齿、边缘保护器和其它耐磨构件。这些地面接合工具使用定制的保持器系统能够拆卸地附接至器械，使得可以容易移除磨损的或损坏的地面接合工具并由新的地面接合工具来代替。
已经提出了很多保持器系统，并使用其将各种地面接合工具能够拆卸地附接至地面作业器械。在阿达米克(Adamic)等人的第7,640,684号美国专利中公开了这种保持器系统的一个实例。所公开的保持器系统包括用于将磨损部件附接至支撑结构的可释放的锁定配件。磨损部件在一侧包括至少一个销钉-保持器-接纳开口。该开口是锥形的，在其外表面更窄而在其内表面更宽。支撑结构包括至少一个销钉接纳槽，在磨损部件与支撑结构以可操作的方式联接时，所述至少一个销钉接纳槽通常与磨损部件中的开口对齐。将呈截头圆锥形且内部具有螺纹的销钉保持器插入到磨损部件 的开口内。磨损部件可滑动地安装至支撑结构上。通过标准棘轮工具施加扭力，将外部具有螺纹的销钉拧入至销钉保持器内。销钉延伸穿过磨损部件并进入支撑结构中的凹槽中，以将磨损部件锁定至支撑结构。可以使用棘轮工具松开销钉并从销钉保持器上移除销钉。然后，可以从支撑结构上移除磨损部件。
在史密斯(Smith)等人的第7,762,015号美国专利中公开了用于将各种地面接合工具能够拆卸地附接至地面作业器械的保持器系统的另一示例。该保持器系统包括旋转锁，该旋转锁具有用于接纳安装到作业工具的接合器的柱或作业工具一部分的狭槽。当旋转该锁时，狭槽的入口被阻断并且柱不能滑出狭槽。
这些已知的保持器系统仍然存在很多问题和/或缺陷。本发明的各实施例可以解决上述这些问题和/或缺陷中的一个或多个。
发明内容
根据一个示例性方面，本发明涉及一种用于地面接合工具的锁。该锁可以包括头部和从头部延伸的C形部分。C形部分可以限定锁槽，该锁槽用于接纳支撑构件的一部分，以与地面接合工具锁定在一起。C形部分还可以包括外表面，该外表面配置成能够旋转地被接纳在保持器衬套的内表面中，至少一部分的头部和C形部分可以包括涂覆有减小摩擦材料的表面。
在本发明的另一示例性方面中，一种用于地面接合工具的锁可以包括保持器衬套和锁。保持器衬套可以包括配置成与地面接合工具的锁腔紧密配合的外表面和与所述外表面相对的内表面。锁可以包括头部和从头部延伸的C形部分。C形部分可以限定锁槽，该锁槽用于接纳支撑构件的一部分，以与地面接合工具锁定在一起，并且C形部分包括外表面，该外表面配置成能够旋转地被接纳在保持器衬套的内表面中。至少一部分的头部和C形部分可以包括涂覆有减小摩擦材料的表面。
附图说明
图1是根据本发明的一个示例性实施例的装载机铲斗的透视图，该装载机铲斗具有附接至其的多个地面接合工具；
图2是根据本发明的一个示例性实施例的齿组件的透视图；
图3是图2所示的齿组件的尖端的透视图，其中，锁和保持器衬套定位于该尖端的锁腔中；
图4是根据本发明的一个示例性实施例的保持器系统的锁的透视图；
图5是图4所示的锁的底部的透视图；
图6是根据本发明的一个示例性实施例的保持器衬套的透视图；
图7是图6的保持器衬套的底部的透视图；
图8是图3的顶部的后视图，示出了用于接纳图2所示的对应接合器的安装腔；
图9是沿着图8的IX-IX平面的尖端的横截面图，其中，锁和保持器衬套定位于锁腔中；
图10是示出了图4和图5的锁与图6和图7的保持器衬套之间的协作布置的透视图；
图11是图6和图7的保持器衬套的顶视图，示出了棘爪突出部的示例性几何构型；
图12是根据本发明的另一个示例性实施例的锁的透视图；
图13是沿着图12所示的锁的XIII-XIII平面的横截面图；
图14是图12所示的锁的底视图；
图15是根据本发明的又一个示例性实施例的锁的透视图；
图16是从图15所示的锁的箭头方向观看的侧视图；
图17是沿着图15所示的锁的XVII-XVII平面的横截面侧视图；
图18是根据本发明的另一示例性实施例的锁的底视图；
图19是根据本发明的另一示例性实施例的、具有螺旋底表面的锁的底视图；
图20是图19所示的锁的透视图；
图21至图24是根据本发明的另一示例性实施例的、锁在锁腔中相对于保持器衬套的各个位置的示意图；
图25和图26是根据本发明的另一示例性实施例的、锁在锁腔中相对于保持器衬套的锁定位置(图25)和解锁位置(图26)的示意图；以及
图27和图28是根据本发明的又一示例性实施例的、锁在锁腔中相对于保持器衬套的锁定位置(图27)和解锁位置(图28)的示意图。
具体实施方式
图1示出了作为地面作业机器的示例性实现的挖掘机铲斗组件1。挖掘机铲斗组件1包括用于以已知的方式挖掘作业材料的铲斗2。铲斗2可以包括各种地面接合工具。例如，铲斗2可以包括附接至铲斗2的底部边缘5的多个齿组件10，这些齿组件10作为地面接合工具。可以采用根据本发明的保持器系统将齿组件10紧固至铲斗2。虽然将结合特定的地面接合工具(例如，齿组件10)来描述本发明的各个实施例，但是，应当理解的是，本发明可以应用于任何其它类型的地面接合工具或部件或者与任何其它类型的地面接合工具或部件一起使用。此外，应当理解的是，除非特别说明，可以在任何其它所公开的实施例中实施结合一个实施例所描述的一个或多个特征。
参照图2，齿组件10可以包括配置成接合铲斗2的底部边缘5或器械的其它合适支撑结构的接合器20。齿组件10还可以包括配置成能够拆卸地附接至接合器20的地面接合尖端30。齿组件10还可以包括被配置用于将尖端30紧固至接合器20的保持器系统50。尖端30承受由于挖掘作业材料而导致的大部分冲击和磨擦，并且比接合器20更快地磨损并更频繁地损坏。因此，多个尖端30可以被附接至接合器20、发生磨损并且在接合器20本身需要更换之前进行更换。如本文将详细描述的，符合本发明的保持器系统50的各个示例性实施例可以便于地面接合工具附接到器械 的支撑结构以及从器械的支撑结构拆卸下来。
接合器20可以包括一对安装腿，即第一安装腿26和第二安装腿28，在它们之间限定有用于接纳底部边缘5的凹槽27。通过使用任何合适的连接方法将第一安装腿26和第二安装腿28附接至底部边缘5，可以将接合器20紧固在底部边缘5上适当的位置。例如，安装腿26和28和底部边缘5可以具有对应的孔(未示出)，可以使任何合适紧固件(诸如螺栓或铆钉)穿过这些孔，以将接合器20保持在适当位置。可替代地或另外地，安装腿26和28可焊接至底部边缘5的对应顶表面和底表面。可以替代地或另外地使用本领域中已知的任何其它连接方法和/或配置。例如，在一些示例性实施例中，接合器可以配置成使用本文所公开的任何保持器系统来将接合器紧固至器械的适合支撑结构。
接合器20可以包括向前延伸的鼻部21。如图3所示，鼻部21可以配置成接纳在尖端30的安装腔35中。鼻部21可以配置成在使用铲斗2期间支撑尖端30，并且在承受作业材料加载时，有助于将尖端30保持在鼻部21上。鼻部21可以包括从每个侧面22、24延伸的整体式柱23。所述柱23可以具有各种形状和尺寸。在一个示例性实施例中，如图2所示，柱23可以具有截头圆锥形状。如本文将更详细描述的，所述柱23可以与保持器系统50协作，以将尖端30紧固至接合器20。
如图3中的尖端30的后视图所示，尖端30可以在尖端30内部限定安装腔35，安装腔35具有相对于接合器20的鼻部21的互补结构。尖端30可以具有各种各样的外部形状。例如，如图2所示，尖端30可以随着其向前延伸而基本上逐渐变细。例如，尖端30的上表面32可以在其向前延伸时而向下倾斜，并且尖端30的下表面38可以在其向前延伸时基本上向上延伸。可替代地，下表面38可以在其向前延伸时基本上直线地或向下延伸。尖端30在其前向端部处可以具有楔形边缘31。
如上所述，尖端30可以通过保持器系统50被紧固至接合器20。保持器系统50可以包括锁60和保持器衬套70。尖端30和/或接合器20可以具有用于在其内容纳锁60和保持器衬套70的各种构造。例如，在图2和图3所示的示例性实施例中，尖端30在其每个侧面37中可以包括用于接 纳锁60和保持器衬套70的锁腔40。当装配至尖端30时，锁60和保持器衬套70可被固定在锁腔40内。尖端30还可以包括从每个锁腔40向外延伸的锁凸45。虽然图2和图3中所示的示例性实施例在尖端30的每个侧面37上具有锁腔40和锁凸45，但尖端30可以具有不同数量和/或布置的锁腔40和锁凸45。
在一个示例性实施例中，锁60和保持器衬套70可以配置成按照以下方式容置在锁腔40的内表面43内：该方式使得锁60能够相对于保持器衬套70至少部分地围绕锁旋转轴线65(图4、图5和图9)旋转。如图9最佳示出的，保持器衬套70可以设置成直接靠坐于锁腔40的内表面43上，并且锁60可以设置成靠坐于保持器衬套70的内表面74上。在锁腔40的后侧，锁腔40可以通入侧面狭槽41，侧面狭槽41沿着侧面37的内表面39从锁腔40向后延伸。侧面狭槽41可以具有配置成允许从尖端30的后端插入的接合器20的柱23的至少一部分通过的横截面。
参照图6和图7，保持器衬套70可以包括围绕保持器轴线75延伸的C形裙部73。裙部73可以仅部分地围绕保持器轴线75延伸。在一些示例性实施例中，裙部73可以围绕保持器轴线75延伸与锁腔40的内表面43围绕锁旋转轴线65延伸的角度大致相同的角度。
保持器衬套70可以配置成与锁腔40的内表面43紧密配合。例如，保持器衬套70可以包括具有截头圆锥部71的外表面76，截头圆锥部71配置成与锁腔40中的内表面43的对应截头圆锥部紧密配合。当保持器衬套70位于锁腔40中且外表面76的截头圆锥部71与内表面43的对应截头圆锥部紧密配合时，保持器轴线75可以与锁60的锁旋转轴线65重合，如图10所示。
锁腔40可以配置成使得当保持器衬套70位于在锁腔40中时，基本上阻止了保持器衬套70相对于锁旋转轴线65的旋转。例如，如在图2最佳示出的，锁腔40可以包括肩部48，肩部48邻近内表面43的圆周外端延伸且毗邻保持器衬套70的裙部73的圆周外端。保持器衬套70还可以包括与外表面76相对、并且围绕保持器轴线75周向地延伸且与保持器轴线75同轴的内表面74。因此，当在锁腔40中对保持器衬套70与锁60进 行装配时，内表面74可以围绕锁旋转轴线65周向地延伸且与锁旋转轴线65同轴。
在一些示例性实施例中，保持器衬套70可以包括用于接合锁60的对应棘爪的一个或多个棘爪。例如，如图6和图7所示，保持器衬套70可以包括从内表面74沿径向向内延伸的棘爪突出部77。棘爪突出部77可以位于保持器衬套70上的多个位置。例如，棘爪突出部77可以围绕保持器轴线75彼此间隔约180度。在一个示例性实施例中，保持器衬套70中的外表面76的与棘爪突出部77的位置正相对的部分78可以具有光滑的表面，而不具有任何凹陷或表面的间断，如图6和图7所示。
棘爪突出部77可以具有多种形状。在一个示例性实施例中，每个棘爪突出部77可以包括从内表面74沿径向向外突出的、通常为凸的曲面(诸如恒定半径的表面)。沿着基本上平行于保持器轴线75的方向，该凸的曲面可以在尺寸(例如，半径)上减小。如图11所示，每个棘爪突出部77可以具有有基本上恒定的半径R的凸的曲面，该曲面的中心C位于距保持器轴线75的距离d₁处，该距离d₁大于保持器轴线75与保持器衬套70的最外表面之间的距离d₂。图11中的虚线指示了棘爪突出部77的半径R最大时的高度处的保持器衬套70的内表面74。
仅通过示例的方式，半径R的范围可以为从约9.5mm至约14.2mm。距离d₁的范围可以为从约36.0mm至约53.7mm。距离d₂的范围可以为从约28.8mm至约43.0mm。在一个示例性实施例中，距离d₁、距离d₂和半径R分别可以是约53.7mm、43.0mm和4.2mm。此外，在一些示例性实施例中，距离d₁与距离d₂的比率可以为约1.25，而距离d₁与半径R的比率可以为约3.8。
如上所述，锁60可以配置成与保持器衬套70的内表面74紧密配合。例如，如图4和图5中最佳示出的，锁60可以包括具有外表面66的裙部63，外表面66具有与保持器衬套70的内表面74基本上相同的轮廓。裙部63的外表面66可以与锁旋转轴线65同轴且围绕锁旋转轴线65周向地延伸。裙部63和外表面66可以仅部分地围绕锁旋转轴线65延伸。例如，裙部63和外表面66可以围绕锁旋转轴线65延伸与保持器衬套70的裙部 73围绕保持器轴线75延伸的角度基本上相同的角度。通过如此配置锁60的裙部63和外表面66，锁60可以位于保持器衬套70内，使得锁60的外表面66与保持器衬套70的内表面74紧密配合。当锁60如此定位在保持器衬套70中时，锁旋转轴线65可以与保持器轴线75重合。
锁60可以包括一个或多个棘爪凹槽67，一个或多个棘爪凹槽67配置成接合保持器衬套70的对应的棘爪突出部77，以将锁60能够释放地保持在围绕锁旋转轴线65的预定的旋转位置。例如，如图4和图5所示，锁60的棘爪凹槽67可以从裙部63的外表面66向内径向延伸。棘爪凹槽67可以具有配置成与棘爪突出部77紧密配合的形状。在图4和图5所示的实施例中，棘爪凹槽67可以包括从外表面66向内径向延伸的凹面(诸如恒定半径的曲面)。在一些实施例中，棘爪凹槽67可以彼此间隔与棘爪突出部77大致相同的距离。因此，在棘爪突出部77彼此间隔约180度的情况下，棘爪凹槽67可以同样彼此间隔约180度。因此，锁60可以被定位在保持器衬套70内，其中，锁60的外表面66被安装成抵靠保持器衬套70的内表面74，并且棘爪突出部77延伸到棘爪凹槽67中。在替代实施例中，如稍后将参照图21至图24更加详细描述的，锁560可以仅包括一个棘爪凹槽567，而保持器衬套570可以包括两个棘爪突出部577和579。
保持器衬套70可以配置成进行偏移，使得棘爪突出部77能够与锁60的棘爪凹槽67接合和/或分离。例如，保持器衬套70可以至少部分地由柔性材料(包括但不限于塑料材料或弹性材料)构成。在一些实施例中，保持器衬套70可以整体上由这种柔性材料构成。
根据一个示例性实施例，保持器衬套70可以由可渗出或流出润滑物质的自润滑材料构成。例如，保持器衬套70可以由包括聚甲醛(POM)也称为迭尔林)的热塑性材料制成。由这种材料制成的保持器衬套70可以在保持尺寸稳定的同时呈现出低摩擦力。
锁60可以由金属构成。可替代地或另外地，锁60的全部表面或部分表面可以涂覆有降低摩擦的材料。本文所使用的术语“降低摩擦的材料”是指使得锁60的表面具有约0.16至约0.7的摩擦系数的材料。例如，可以对锁60的至少一部分表面镀锌，以将锁60的表面(例如，锁60与保持 器衬套70之间的表面)上的摩擦降低至约0.16至约0.7之间的摩擦系数。
在另一示例性实施例中，锁60的至少部分表面可以涂覆有石墨粉末。可以对石墨粉末进行雾化并将其直接喷射至锁60的表面上。可替代地或另外地，石墨粉末可以混合有合适溶剂材料，并且通过使用刷子或将锁60浸入混合物中而将石墨粉末施加至锁60的表面。在一个示例性实施例中，可以替代地或另外地使用市场上可得的石墨润滑剂(诸如以商标SLIP Plate销售的产品)。
锁60可以配置成接纳接合器20的柱23的至少一部分。例如，如在图3、图5和图9中最佳示出的，锁60可以包括延伸到裙部63中的锁槽62。锁槽62可以具有在裙部63的两个圆周端之间的开口端69以及与裙部63的中间部相邻的闭合端68。在一些实施例中，锁槽62可以具有使得能够接纳接合器20的截头圆锥柱23的尺寸和形状。裙部63的内表面可以是倾斜的，从而与和锁槽62的闭合端68邻接的接合器20的截头圆锥柱23紧密配合。
锁60还可以包括与裙部63的窄端邻接的、附接至裙部63的头部80。如图4和图5最佳示出的，头部80可以包括壁82，壁82在基本上垂直于锁旋转轴线65且穿过裙部63的窄端的平面上延伸。在一些实施例中，壁82可以完全地包围锁槽62的与裙部63的窄端邻接的一侧。头部80的与锁槽62相对的一侧可以包括沿着锁旋转轴线65从壁82延伸远离裙部63的突出部86。突出部86可以包括围绕锁旋转轴线65的大部分延伸的、基本上圆柱形的外表面87，以及相对于锁旋转轴线65沿径向向外延伸的凸耳88。在一些示例性实施例中，凸耳88可以相对于锁槽62从开口端69向闭合端68延伸的方向而横向延伸。
如上所述，锁60可以与保持器衬套70安装在锁腔40内，使得锁60的外表面66与保持器衬套70的内表面74紧密配合且锁60的棘爪凹槽67与保持器衬套70的棘爪突出部77紧密配合。当锁60被置于该位置时，锁槽62的开口端69可以面对后方，如图3和图9所示。该位置使得能够经过开口端69将柱23滑动地插入和移出锁槽62。因此，锁60的该位置可以被看作是解锁位置。
为了将柱23锁定在锁槽62内，锁60可以相对于锁旋转轴线65旋转至锁定位置。在该锁定位置处，锁裙部63的与闭合端68邻接的部分可以阻止柱23相对于锁槽62的滑动移动，从而防止尖端30相对于接合器20的滑动移动。锁60的锁定位置可以关于锁旋转轴线65与解锁位置成约180度。在锁定位置处(如在解锁位置处那样)，锁60的棘爪凹槽67可以接合保持器衬套70的棘爪突出部77，这可以能够释放地将锁60保持在锁定位置。
为了在解锁位置与锁定位置之间旋转锁60，可以关于锁旋转轴线65向锁60施加足够的转矩，从而使得棘爪突出部77和/或棘爪凹槽67偏转并彼此分离。一旦棘爪突出部77和棘爪凹槽67彼此分离，锁60的裙部63的外表面66可以随着锁60围绕锁旋转轴线65旋转而沿着保持器衬套70的内表面74滑动。一旦锁60围绕锁旋转轴线65旋转了约180度，棘爪突出部77和棘爪凹槽67可以彼此重新接合，从而能够释放地将锁60保持在该旋转位置。
锁60还可以在头部80中包括工具接口84，以便于围绕锁旋转轴线65旋转锁60。工具接口84可以包括如下任意类型的元件：该元件配置成由用以对锁60施加关于锁旋转轴线65的转矩的工具接合。例如，如图4所示，工具接口84可以包括横截面配置成接合套筒传动器(诸如套筒扳手)的插口凹槽。当锁60被接纳在锁腔40内时，限定了工具接口84的头部80可以至少部分地延伸穿过锁腔40和锁凸45，并且锁腔40可以提供用于使工具接合工具接口84的出入口。
本发明的地面接合工具及相关联的保持器系统并不限于以上描述的示例性构造。例如，地面接合工具10可以包括不同数量的锁腔40，并且地面接合工具10可以采用不同数量和不同构造的柱23、锁60和保持器衬套70。此外，代替接合器20和柱23，地面接合工具10可以使用固定至合适的支撑结构或与合适的支撑结构一体形成的一个或多个销钉。
本发明的某些示例性方面可以提供各种替代和/或其他构造的保持器系统，以将地面接合工具能够拆卸地附接至器械的合适支撑结构。例如，对锁和/或保持器系统的保持器衬套的进一步修改能够改善保持器系统的 性能。在下面的描述中，公开了可以降低锁的旋转期间由保持器系统周围的作业材料所导致的摩擦的保持器系统的各个实施例。
应注意到的是，在下面的实施例的描述中，仅强调了与上述实施例不同的特征，并且本文省略了与上述实施例共同的特征的详细描述。
图12至图14示出了根据一个示例性实施例的保持器系统的锁160。锁160可以包括沿着锁旋转轴线165延伸的、具有工具接口181的头部180以及从头部180延伸的C形裙部163。锁160还可以包括在基本上垂直于锁旋转轴线165的平面上延伸的壁182。如图13最佳示出的，壁182包括：第一表面183，工具接口181沿着锁旋转轴线165从第一表面183延伸；以及与第一表面183相对的第二表面184，裙部163从第二表面184延伸一角度。工具接口181可以包括从壁182延伸的具有基本上圆柱形的外表面的突出部188以及在突出部188内部限定的插口凹槽189，其中，插口凹槽189配置成接纳用于对锁160施加关于锁旋转轴线165的转矩的套筒传动器(例如，套筒扳手)。
壁182可以包括具有第一端186和第二端187的通孔185，其中，第一端186开口朝向工具接口181的插口凹槽189，第二端187开口朝向由裙部163所定义的锁槽162。如此形成的通孔185可以用作用以从锁槽62中排出充满的作业材料的排出口。尽管在公开的实施例中通孔185具有圆形，但通孔185可以具有任何其它形状和/或尺寸。例如，通孔180可以具有矩形形状和/或基本上等于工具接口181的开口面积的尺寸。在替代实施例中，代替设置用于限定工具接口181的突出部188，通孔185可以限定并用作工具接口。
由于锁160中的通孔185，可进入锁槽162、在其内部积聚和/或变硬的作业材料可以通过通孔185排出，并且还可以使得操作者更容易地相对于保持器衬套和/或与锁160接触的支撑部件来旋转锁160。
根据另一示例性实施例，锁中的裙部的外表面(其配置成接触保持器衬套的内表面)可以包括凹部。例如，如图15至图17所示，锁260可以包括附接至头部的C形裙部263。裙部263包括配置成能够旋转地被接纳在保持器衬套的内表面(例如，图6和图7所示的保持器衬套70的内表 面74)中的外表面266。外表面266可以包括：凹部264，其配置成当裙部263的外表面266能够旋转地被接纳在保持器衬套70的内表面74中时，在保持器衬套70的内表面74与凹部264的基面268之间产生间隙265。
外表面266的不包括凹部264的部分269可以被配置成在不影响裙部263与保持器衬套70之间的相对旋转运动且不妨碍凹部264所产生的间隙265的情况下与保持器衬套70的内表面74接触。凹部264可以具有任何形状和/或尺寸。例如，尽管图16所示的凹部264具有基本上T形的形状，但凹部264可以具有围绕外表面266的一部分而形成的基本上矩形、梯形或圆形的形状。在一些示例性实施例中，凹部264可以具有多个凹部264。
仅通过示例的方式，凹部264可以具有为裙部263厚度的约0.12至0.2倍的深度D_recess(即，部分269处的外表面266与凹部264的基面268之间的距离)。在一些示例性实施例中，深度D_recess可以在约1.0mm至约1.7mm之间的范围内。在一个示例性实施例中，凹部264具有约1.2mm的深度D_recess。
由于裙部263设置有一个或多个凹部264，因此，可以在形成于凹部264与保持器衬套70的内表面74之间的间隙265内自由地移动可进入保持器衬套70的内表面74与锁260的外表面266之间的空间的任何作业材料。因此，能够减少或消除由锁260的外表面266与保持器衬套70的内表面74之间的作业材料所导致的潜在不利影响(例如，锁260与保持器衬套70之间增加的摩擦)。
根据本发明的又一示例性实施例，图18示出了锁360的裙部363的构造，该构造可以便于在裙部363的锁槽362中接纳磨损的柱23。例如，锁360包括具有外表面和内表面364的C形裙部363，其中，该外表面配置成能够旋转地被接纳在保持器衬套的内表面中，内表面364限定了锁槽362，锁槽362配置成接纳支撑元件(例如，图2中示出的接合器20的柱23)，以与地面接合工具锁定在一起。内表面364可以在第一圆周端367与第二圆周端368之间延伸以形成锁槽362。内表面364可以以与支撑元件(例如柱23)的截头圆锥部相对应的角度倾斜。
出于描述的目的，可以将内表面364划分为第一内表面372和第二内 表面378。第一内表面372在第一圆周端367与第一圆周端367和第二圆周端368之间的中点375之间延伸。第二内表面378在第二圆周端368与中点375之间延伸。如图18所示，第一内表面372和第二内表面378可以关于基本上平行于锁旋转轴线365且经过中点375的第一平面374对称。在替代实施例中，第一内表面372和第二内表面378可以不相互对称。
可以配置第一内表面372和第二内表面378，使得在基本上垂直于锁旋转轴线365的给定水平平面上，第一圆周端367与第二圆周端368之间的距离d₃小于第一内表面372与第二内表面378之间的最大距离d_max，其中，在垂直于第一平面374的方向上测量距离d3和距离d_max。
仅通过示例的方式，在包括底部366的平面上，最大距离d_max的范围可以为从约60mm至64mm，而距离d₃的范围可以为从约50mm至约54mm。距离d₃与最大距离d_max的比率的范围可以为从约0.83至约0.84。
当接合器20的柱23发生磨损时，柱23可能从正常的中心位置移位。由于具有所公开的限定了锁槽362的、裙部363构造，圆周端367和368其中之一或二者可以用作用以抓住磨损的柱23且引导其进入锁槽362中的钩部件。
在一些示例性实施例中，可以切削锁中的裙部的底面或形成凹部，以在底部与支撑结构(例如，图2所示的接合器20的侧面22)之间提供用于作业材料的空间。尽管通常在底部与支撑结构之间提供约0.1mm的小间隙，但可进入间隙的作业材料可能填满该间隙并随时间而变硬。间隙中填满或变硬的作业材料可能增加底部与支撑结构之间的摩擦，这可能增加旋转锁所需的转矩。如图19和图20所示，为了降低由于填满的作业材料所导致的摩擦，锁460可以在裙部463的底部468处包括倾斜表面480，诸如螺旋表面480。
例如，锁460的C形裙部463可以包括外表面450和其间限定了锁槽462的第一圆周端461和第二圆周端469。裙部463还包括外表面450和内表面470，其中，外表面450配置成能够旋转地被接纳在保持器衬套的内表面(例如，图6和图7所示的保持器衬套70的内表面74)中，内表面470配置成在锁槽462中与支撑元件(例如图2的柱23)的一部分接触。 裙部463还包括在外表面450与内表面470之间延伸的底部468，其中，底部468包括倾斜表面480。倾斜表面480可以占据基本上整个底部468或仅部分底部468。倾斜表面480可以在与垂直于锁旋转轴线465的平面不平行的方向上延伸。倾斜表面480可由外边缘490限定，并且外边缘490的至少一部分(例如，连接在外表面450与底部468之间的部分)可以在基本上垂直于锁旋转轴线465的平面上延伸。
在一些示例性实施例中，倾斜表面480可以形成螺旋表面480，当自外边缘490的平面进行测量时，螺旋表面480的深度自第一端481至第二端489而增加。第一端481可以与第一圆周端461邻接，并且第二端489可以与第二圆周端469邻接。仅通过示例的方式，螺旋表面480可以具有约2.5度的螺旋角以及约6mm的螺旋间距，并且如图20所示，邻近螺旋表面480的第二端489的最大深度D_max可以为约4.0mm。由于具有相对于与底部468接触的支撑结构提供减小的底部轮廓的倾斜或螺旋表面480，能够极大地降低锁460的底部468与支撑结构的表面之间的摩擦。
根据另一示例性实施例，图21至图24示意性地示出了保持器系统500，其采用偏心锁组件以在保持器系统500的各部件之间产生一个或多个间隙。如将在此详细描述的，除了其他特征之外，图21至图24所示的保持器系统500还包括如下两个特征：(1)锁560具有偏心外表面566，以在外表面566与保持器衬套570和/或锁腔540的一部分之间产生间隙；以及(2)锁560具有不与柱523的中心525重合的旋转轴575，以在锁560的内表面568与柱523之间产生间隙。尽管这两个特征在图21至图24所示的实施例中一起进行了公开，但是应理解的是，如图25至图28进一步所示，按照本发明的保持器系统可以分别仅包括这些特征中的其中之一。
图21示出了处于锁定位置的保持器系统500，其中，支撑结构的柱523被接纳在由锁560的C形裙部563所限定的锁槽562中。柱523自其中心525具有半径R₁。裙部563能够旋转地被接纳在保持器衬套570中。保持器衬套570可以被接纳在地面接合工具530的锁腔540中，使得保持器衬套570的外表面572与锁腔540的内表面紧密配合。保持器衬套570 可以包括围绕锁旋转轴线575以半径R₂延伸的内表面574。在图21中以虚线表示围绕锁旋转轴线575的、以半径R₂限定的圆周576。仅通过实例的方式，在一些示例性实施例中，半径R₂可以在约37mm至约42mm的范围内。
裙部563的外表面566可以围绕锁旋转轴线575延伸，并且可以配置成能够旋转地被接纳在保持器衬套570的内表面574中。如图21所示，当保持器衬套570被接纳在锁腔540中且裙部563的外表面566能够旋转地被接纳在保持器衬套570的内表面574中时，锁旋转轴线575与保持器衬套570的保持器轴线重合。
外表面566可以至少部分地关于锁旋转轴线575具有可变直径。例如，如图21所示，外表面566可以沿顺时针方向(例如，沿与锁560的旋转方向相反的方向)具有逐渐减小的半径，从而相对于锁旋转轴线575形成偏心表面。在一个示例性实施例中，可变直径可以自裙部563的一个圆周端向另一个圆周端延伸。在替代实施例中，可变直径可以自裙部563的两个圆周端之间的任意位置向裙部563的两个圆周端之一延伸。当锁560从图21所示的锁定位置旋转至解锁位置时，外表面566的这种偏心构造可以在外表面566与保持器衬套570和/或锁腔540的一部分(例如，锁定位置中邻近外表面566的一部分)之间产生间隙。产生这种间隙可以降低由填充在外表面566和保持器衬套570和/或锁腔540的一部分之间的作业材料所导致的摩擦，从而便于在保持器系统500的解锁操作期间旋转锁560。仅通过示例的方式，外表面566的半径可以在约40mm至约45mm的范围内变化。
在一个示例性实施例中，如图21所示，锁腔540的一部分可以具有向由半径R2限定的圆周576内突出的表面544，使得表面544至少在锁定位置可以与裙部563的偏心外表面566的至少一部分接触。在一些示例性实施例中，表面544可以具有与外表面566的轮廓一致的形状。
如图21所示，锁560的锁旋转轴线575可以不与柱523的中心525重合。此外，裙部563的内表面568可以配置成使得当裙部563从图21的锁定位置旋转至图24的解锁位置时，在内表面轴线565与内表面568 的、在图21所示的锁定位置与柱523接触的部分之间基本上保持相同的距离R₃。锁560与柱523之间的这种偏心布置可以在裙部563从图21的锁定位置旋转至图24的解锁位置时，在裙部563的内表面568与柱523之间产生间隙，从而降低保持器系统500的解锁操作期间由填充在锁560与柱523之间的作业材料所导致的摩擦。
在图21至图24所公开的实施例中，保持器衬套570可以包括第一棘爪突出部577和第二棘爪突出部579，第一棘爪突出部577和第二棘爪突出部579分别位于保持器衬套570的每个对应圆周端附近并且彼此间间隔约180度。裙部563可以仅具有一个棘爪凹槽567，棘爪凹槽567配置成与第一棘爪突出部577和第二棘爪突出部579的任意一个紧密配合。在图21所示的锁定位置处，裙部563的棘爪凹槽567可以接合第一棘爪突出部577以将裙部563旋转地保持在锁定位置，并且裙部563的闭合端561与柱523的外表面紧密配合以将柱523牢固地保持在锁槽562中。由于保持器衬套570的内表面574的半径R2与裙部563的偏心外表面566的可变半径之间的差异，裙部563的外表面566可以接合第二棘爪突出部579。例如，即使裙部563不包括对应于第二棘爪突出部579的第二棘爪凹槽，也可以布置保持器衬套570的内表面574的半径R2以及外表面566的可变半径，使得仅使用一个棘爪凹槽567，裙部563的外表面566也能够相对于保持器衬套570提供足够的结构支撑。
为了将保持器系统500从图21的锁定位置移动至图24的解锁位置，可以围绕锁旋转轴线575逆时针地旋转锁560。如上所述，锁560可以在头部中具有工具接口(未示出)，以旋转锁560和裙部563。图22和图23示出了图21的锁定位置与图24的解锁位置之间的中间位置。当从图21的锁定位置逆时针地旋转裙部563时，裙部563的内表面568的闭合端561或任何其它部分移动远离柱523的外表面，从而在裙部563的内表面568与柱523之间的锁槽562中形成间隙，如图22所示。因此，在锁定位置处填充在裙部563的内表面568与柱523之间的作业材料590可以被释放、移位和/或驱散离开裙部563，使得使用者更容易地旋转锁560。如图23所示裙部563的进一步旋转可以在裙部563与柱523之间产生附加的间隙， 并且，从图23显然可知，填充的作业材料590可以不再显著干扰裙部563的旋转。
在图24所示的解锁位置处，裙部563的棘爪凹槽567可以接合保持器衬套570的第二棘爪突出部579，以将裙部563旋转地固定在解锁位置。与图21的锁定位置类似，裙部563的外表面566可以接合第一棘爪突出部577，同时裙部563的棘爪凹槽567接合第二棘爪突出部579。如上所述，在解锁位置处，棘爪凹槽567与第二棘爪突出部579之间的接合以及裙部563的外表面566与第一棘爪突出部577之间的接触可以相对于保持器衬套570对裙部563提供足够的结构支撑。
如上所述，除了其他特征之外，图21至图24的保持器系统500还包括可以在保持器系统中单独采用的两个特征。因此，图25和图26以及图27和图28分别示意性地示出了单独采用这两个特征的两个示例性实施例。在以下对这些示例性实施例的描述中，仅强调了与图21至图24所示的实施例不同的特征，并且此处省略了对与上述实施例共同的特征的详细说明。
图25和图26示意性地示出了采用具有偏心外表面666的锁660的保持器系统600，其可以在外表面666与保持器衬套670和/或锁腔640的一部分之间产生间隙690。本实施例的锁660(及其裙部663)、保持器衬套670以及锁腔640可以基本上与以上参照图21至图24描述的内容类似，并且因此，此处省略了其详细说明。图25和图26的保持器系统600与图21至图24的实施例的不同之处可在于：锁660的锁旋转轴线675(以及保持器衬套670的保持器轴线)可以与柱623的中心重合。换句话说，本实施例不需要锁660和柱623相对于彼此具有偏心布置。
利用关于锁旋转轴线675具有可变半径的偏心外表面666，当从图25所示的锁定位置向图26所示的解锁位置旋转锁660时，锁660可以在外表面666与保持器衬套670和/或锁腔640的一部分之间产生间隙690。产生间隙690可以降低由填充在裙部663的外表面666与保持器衬套670和/或锁腔640的一部分之间的作业材料所导致的摩擦，从而便于在保持器系统600的解锁操作期间旋转锁660。
图27和图28示意性地示出了采用具有不与柱723的中心725重合的旋转轴线775的锁760的保持器系统700，使得在锁760的内表面与柱723之间产生间隙。本实施例的锁760、保持器衬套770和柱723之间和之中的这种偏心布置(例如，具有不同布置的柱723的中心725、锁旋转轴线775和/或内表面轴线765)可以基本上与以上参照图21至图24所描述的布置类似，并且因此，此处将省略其详细说明。图27和图28的保持器系统700与图21至图24所示的实施例的不同之处可在于：锁760不包括具有可变半径的偏心外表面。相反，锁760的外表面766可以相对于锁旋转轴线775具有基本上一致的半径，其中，外表面766基本上外切由关于锁旋转轴线775的半径R2限定的圆周776，如图27和图28所示。此外，与图21至图24的锁560(其具有用于与第一棘爪突出部777和第二棘爪突出部779中任意一个紧密配合的单个棘爪凹槽)不同，锁760可以包括第一棘爪凹槽767和第二棘爪凹槽769，第一棘爪凹槽767和第二棘爪凹槽769配置成在图27的锁定位置的情况下分别与第一棘爪突出部777和第二棘爪突出部779紧密配合，并且在图28的解锁位置的情况下分别与第二棘爪突出部779和第一棘爪突出部777紧密配合。应理解的是，本实施例的锁760可以是如图4、图5、图10和图12至图20中所示且参考这些附图所描述的任何一种锁。
在锁760从图27的锁定位置旋转至图28的解锁位置时，锁760与柱723之间的这种偏心布置可以在锁760的内表面与柱723之间产生间隙，从而降低在保持器系统700的解锁操作期间由填充在锁760与柱723之间的作业材料所导致的摩擦，并且便于在保持器系统700的解锁操作期间旋转锁760。
工业实用性
例如，所公开的保持器系统和地面接合工具可应用至各种地面作业机器，诸如挖掘机、轮式装载机、液压采矿铲、线缆铲、轮斗挖掘机、推土机和拉铲挖掘机。在安装后，所公开的保持器系统和地面接合工具可以保护与地面作业机器相关联的各种器械在发生最具破坏性的磨擦和冲击的 区域中免受磨损，并由此延长器械的使用寿命。
所公开的各种保持器系统和部件的构造可以提供地面接合工具与各种地面作业器械的牢固且可靠的连接和断开。特别地，所公开的保持器系统的某些构造可以解决与作业材料进入保持器系统周围的空间并增加保持器系统的各部件和/或保持器系统与地面接合工具之间的摩擦有关的问题。此外，所公开的保持器系统的某些构造可以降低保持器系统的部件之间和/或保持器系统的部件与地面接合工具之间的摩擦。
所公开的保持器系统50包括锁60和保持器衬套70。保持器衬套70配置成与尖端30的锁腔40的内表面43紧密配合，并且锁60配置成与保持器衬套70的内表面74紧密配合。为了将尖端30附接至接合器20，将锁60和保持器衬套70装配至尖端30的锁腔40中。锁腔40通往向后延伸的侧面狭槽41，这使得接合器20的柱23能够通过。一旦柱23被插入至锁槽62内部，将锁60围绕锁旋转轴线65旋转至闭合位置。在该位置，锁裙部63的邻近闭合端68的部分可以阻止柱23的截头圆锥部滑动进入或离开锁槽62，从而防止尖端30相对于接合器20的滑动移动。在锁定位置处，锁60的棘爪凹槽67可以接合保持器衬套70的棘爪突出部77，这可以将锁60能够释放地保持在锁定位置。
为了使尖端30与接合器20分离，将锁60从锁定位置向解锁位置旋转，使得棘爪突出部77和棘爪凹槽67彼此分离。一旦棘爪突出部77和棘爪凹槽67彼此分离，锁60的裙部63的外表面66可以在锁60围绕锁旋转轴线65旋转时沿着保持器衬套70的内表面74滑动。一旦锁60围绕锁旋转轴线65旋转了约180度，棘爪突出部77和棘爪凹槽67可以彼此重新接合，以将锁60能够释放地保持在该旋转位置。
本领域的技术人员将明白，可以对所公开的保持器系统和/或地面接合工具系统作出各种修改和变化。通过考虑本说明书以及公开的方法和装置的实践，其他实施例对本领域的技术人员来说将是显而易见的。说明书和示例仅旨在视作是示例性的，准确的范围由所附权利要求书及其等同物指出。