本发明涉及一种用于重型机械的连接装置，该装置使机械大臂和带有工具的斗柄之间能够实现迅速连接和拆卸。从而该机械可以使用具有不同工具的斗柄。特别是涉及一种连接装置，该装置可以由控制该机械的司机远距离操纵。还特别涉及一种连接装置，该连接装置具有对称构成的连接部件，和一个用来将两连接部件牢牢固定在一起的特殊的锁定机械。还特别涉及一种连接装置，它具有用于液压动力源和斗柄之间连接的特殊的液压连接器。 到目前为止，在重型机械大臂和斗柄之间设一遥控的连接装置已公知，如美国专利US 4938651和5108252中所描述的。这些公知的连接装置包括在两连接部件之间使用相互啮合齿轮齿来提供一个牢固的连接。以便在操作斗柄上的工具过程中，基本上消除了大臂与斗柄之间的运动。该连接部件包括将两连接部件锁在一起的锁定装置，在第一个专利中锁定装置为铰接的T形杆，在第二个专利中锁定装置为螺旋轴和螺母。
另外，这些公知的连接装置包括一抓杆，它处在阳连接部件的一端，用来与阴连接部件一端的销子共同作用，并用于引导两连接部件。因此，仅允许阳部件上的一端和阴部件上地一端被用于两部件的最初导向连接。
本发明是在公知的连接装置上的改进，本发明中的阳部件能够导向地与阴部件配合，从阳部件的两端和阴部件上的两端进行配合。该两部件是对称的，这样一部件的两端可以对着另一部件的两端。另外，将两部件锁在一块的锁定装置是特殊的，并且是在公知的连接装置的锁定装置上的改进。本发明的阴部件有一特征，该特征能补偿斗柄上的销孔的不同心度和/或间隙。阴部件与斗柄栓接。
因此，本发明的一个目的是提供一种新的、改进的快速拆卸的连接装置，该装置用在重型机械的大臂和斗柄之间，从而可以实现迅速更换带有不同工作工具的斗柄。
本发明的另一个目的在于提供一种改进的快速拆卸的连接装置，它具有对称构成的阴阳连接部件。这样，当将两连接部件固定在一起的时候，一连接部件的两端可与另一连接部件的两端相配合。
本发明的又一目的在于提供一种新的、改进的连接装置，它用在重型机械大臂和斗柄之间。该连接装置包括一特殊的锁定机构，该锁定机械设有用来在阴阳两部件之间产生楔形锁定功能的楔形杆。
本发明的又一目的在于提供一种新的、改进的快速拆卸的连接装置，它用在重型机械大臂和斗柄之间。并且阳部件的一端设一钩，另一端设一插入件，并通过它们阳部件在其两端与阴部件导向连接，以便与铰接在阴部件两端上销子共同作用。
本发明的又一目的在于提供一种新的、改进的快速拆卸的连接装置。其中，阴部件设有销毂，该销毂用于与斗柄进行销连接，而且其中的一个销毂上设有一偏心布置的衬套，通过对不同斗柄的不同心度和/或间隙的补偿，使销子安装更为简单。
本发明又一目的在于提供了一种遥控的快速拆卸的连接装置，它具有一锁定和未锁定位置之间可以是用液压驱动、电驱动或气压驱动。
本发明的其它目的、特点和优点将结合附图在下面进行详细描述，其中，相同的数字代表相同的零件。
图1为重型机械的侧视图，该机械有一大臂，该大臂通过本发明的快速拆卸连接装置与带有工具的斗柄连接;
图2为图1所示机械的侧视图，该机械有一放置在地上的斗柄，该斗柄处在大臂的下面，在这个位置，可以组装两个连接部件;
图3为该机械局部侧视图，其中大臂和斗柄都向前伸出，以说明相互连接的连接装置;
图4为水平放置在地上并处在大臂下面的斗柄的放大视图，它表示两连接部件的连接方法，其中使用抓钩来使两连接部件连接在一起来;
图5为该机械的局部视图，它表示大臂和斗柄通过两连接部件进行连接的方法，阳部件上的抓钩端使两连接部件连接在一起，但将连接部件的相应两端调转过来，如图1-4所示的相反，因此表示了连接部件具有对称性结构;
图6为处在连接状态和锁定位置的本发明的连接装置的放大侧视图，用虚线表示内部结构，以显示锁定机构的锁定位置;
图7为本发明的连接装置的纵向截面放大图，它显示内部结构和表示用在阴部件端部的销子，用抓钩将两连接部件相互连接起来;
图8为沿图7中的线8-8的垂直截面图;
图9为沿图7中的线9-9的垂直截面图;
图10为沿图7中的线10-10的垂直截面图;
图11为本发明的连接装置的平面图，它表示在插入件端、安在阴部件上的销子，和说明螺旋轴和齿轮箱组件如何驱动锁定装置，并滑动地安装在阳部件上。
图12为两连接部件的分解图，它也表示处在阴部件的插入件上的阴部件的校准销子;
图13为与图11相同的局部平面视图，但表示的是另一个实施例，在这个实施例中，锁定机构由液压缸驱动;和
图14为图12中的阴部件的平面视图，从前面或配合面看。
参照附图，特别是图1，它显示了本发明所改进的连接装置，该连接装置用数字15表示。并且安装在具有一大臂17和一斗柄18的重型机械16上。该连接装置15连接在所述大臂和斗柄之间，它被应用在具有大臂的任何重型机械上，以便使带有各种工具或工作部件的斗柄能快速更换。它不仅包括图示的履带机械，而且还包括轮胎机械，例如反向铲。在重型机械的底座或回转平台21上包括一司机室或操作室20，而回转平台21本身又转动支撑在履带行走部分22上。
大臂17的一端在23处与该重型机械铰接，并通过大臂升举油缸24在垂直方向上摆动。该油缸24的一端铰接在机座25上，其另一端铰接在大臂17上的26处。因此，油缸24的伸缩就使大臂垂直上下摆动。
大臂上设有一斗柄油缸30，它的一端与大臂铰接在31处，另一端与连接装置15铰接在32处。该连接装置也与大臂的端部铰接在33处。
斗柄18包括一铲斗36和油缸37。该铲斗36与斗柄的端部铰接在38处，并且它包括连杆39，连杆39与油缸37的一端铰接在40处。油缸37的另一端与斗柄18的上端铰接在41处。当斗柄放在地上并置于大臂下面，如图2和图4所示时，或斗柄处在地上向前延伸位置，如图3所示时，就清楚该连接装置15可以连接或拆卸。而且由于连接装置15的连接部件是对称的，这样该连接部件的两端相互之间可以装配起来。如下所述，斗柄可以颠倒过来安装，如图5所示。
为了简便起见，图中未示出所有的各种用于油缸，并与由重型机械16产生的液压动力源连接的油管。
连接装置15包括一阳连接部件45，它连接在大臂和斗柄油缸上，和一阴连接部件46，它可固定在斗柄18上。当阴连接部件46如图所示与斗柄销钉连接时，它最好是焊接在斗柄上或栓接在斗柄上。在阴连接部件直接焊在或栓接在斗柄的端部上时，正与下面将要提到的，阴连接部件本身就不需要销轴套。
当斗柄18包括一个作为工具的铲斗时，另外的带有其它不同工具有斗柄上可以设有阴连接部件以便更换。这样该重型机械可以完成许多不同的工作。如带有抓斗或剪刀的斗柄可以在挖掘机上互换。
阳连接部件包括一个带有一对平行的有一间隔的侧板49和50的构架，在侧板49和50的两端部附近通过横向板51和52相互连接在一起，如图11至13所示。将能理解，整个连接装置用合适的钢来制作，并且侧板和横板的厚度是这样的，在使用挖掘机的连接装置的过程中，该构架能承受所有的力。侧板包括一配合面55和一背面56，如图12所示。配合面55适合与图14中阴部件46的构架配合面57配合。沿着每个侧板49和50的配合面上设有许多齿58。这些齿最好为齿轮齿，并且在连接部件的每一侧以齿条传动形式出现。
阳连接部件的上端或顶端有一插入件60，其下端或底端有抓钩61，在根据所使用的一端和带有销钉的阴部件的端部的斗柄过程中，其中的每一个都有助于使连接部件斗柄在一起。正如下面将要描述的。
所述插入件包括一头部62和一平的主体63。头部62处在主体63的外端。头端62上设有一挡板64，它从主体63的表面63a朝外凸出形成一凸缘。在装配过程中，当销子处在阴部件46的头部时，该凸缘有助于与阴部件上的销子配合。主体63朝头部62方向逐渐变窄，如图11所示，从而形成倾斜的边缘。在装配过程中，该倾斜的边缘有助于所述插入件插在阴部件的相对应的一端。在与头部62相对的主体63的另一端上，设有钩66，钩66是在侧板49和50上形成的，以便在联接过程中与销子连接，并有助于准确地将阴部件的相应端与阳部件相配置。从而每个部件的相互啮合部分配合连接。
抓钩61设置在阳部件的底部，当阴部件上的销子设置在阴部件的底端时，该抓钩61将有助于阳部件和阴部件的相互连接。抓钩61有些象扇雷达波束的形状，并构成一钩，该钩的朝向与阳部件头部上的钩66的朝向相反。因此，在使用抓钩和使用插入件时，阳部件与阴部件相互连接动作有些不同。正如图11所示，钩61朝着其自由端逐步变窄以形成边缘，该边缘有助于阴部件的相应端与阳部件对正。从而在两部件相互配合以前就已经对正。另外，该钩形状为钩状，以便连接和支撑阴部件的销子，并固定部件的两端，从而每个部件的啮合部分配合连接。
在阳部件的底端和后部，销毂72设在每个侧板上，并连接在两侧板之间，侧板上有一轴套73，以便构成一销孔74，该销孔与大臂自由端上的销孔共同配合将销子33装入，以便将阳部件的底端铰接在大臂的一端。从而阳部件的下部相对大臂的一端在垂直平面内能够摆动。
而在阳部件的顶端和后部，销子毂75设在侧板49和50的内侧形成一销孔75a，该销孔75a与销子32配合将斗柄油缸的一端连接在阳部件的上端或前端。因此，油缸的伸缩将使阳部件在垂直平面内摆动。
另外在阳部件上还设有操作驱动锁定机构76，它包括一齿轮箱和马达组件77，该组件包括齿轮箱78和马达79，如图7-12所示。马达79最好为液压马达，但如果需要也可以是电动的或其它任何合适的马达。正如图7所示，齿轮箱78包括一小齿轮80;它与主动齿轮81啮合。小齿轮78通过轴82与马达79相连，主动齿轮81固定在梯形螺纹轴83上，该轴83的右旋螺纹在主动齿轮81的一侧，左旋螺纹处在主动齿轮81的另一侧，它们分别与相同螺纹的螺母84和85连接，螺母84和85直接连接在楔形锁定杆86和87。参见图7和图8，锁定杆通常为筒状，在锁定杆两端设有楔形或倾斜表面88和89，它们分别与阴部件上形成的插座配合，正如下面所描述的。楔形杆86和87分别在导向套管或导轨90和91中往复运动，导向套管上有合适的配合圆孔90a和91a。为了防止楔形杆在导向套管中转动，在它们的外表面上开有纵向延伸的键槽92和93，该键槽与销子或键95和96配合，该键从导向套筒90和91延伸。在每个楔形杆的相对的一侧也设有键槽，它与固定键槽中的另一侧上销子或键相配合。键槽开到该楔形杆的内端，在该杆运动到未锁定位置时，键槽朝里终至到这一点，以允许楔形杆的端部碰不到插座。另外，销子95和96作为挡块，以防止楔形杆脱离导向套管90和91。并且正如下文所述，在一个楔形杆较另一楔形杆先脱离插座时，使楔形杆停止运动。
马达和齿轮箱组件77滑动地安装在阳部件上。如果其中的一个楔形杆置于另一个的前面，那么该组件能滑动或浮动，并使另一个楔形杆固定。这样当两楔形杆处在锁定的固定位置时，作用在其上的力相等。同样的，如果一个楔形杆在另一楔形杆之前未固定或未锁定，并且由销子/槽挡住，那么马达和齿轮箱在另一杆回缩过程中将浮动或滑动。正如图10和11所示，马达和齿轮箱组件安装在矩形板98上。并使该板98固定在平行的两侧板49和50里面，并防止马达和齿轮箱组件在阳部件中相对转动。另外，该板98上设有凹槽，以便靠在轨道100和101上滑动，轨道100和101是从阳部件上的侧板49和50向里凸出形成的。因此，马达和齿轮箱组件安装在阳部件内，这样它能够浮动或移动以便适应楔形杆件的锁定或固定和未锁定或未固定。
阴连接件46包括两个平行间隔细长的侧板107和108，它们通过横向延伸的端板109和110将其相对的两端连接起来，正如图12和14所示。底板111在端板109和110之间和侧板107和108之间延伸，特别参见图7、8和14。端板109和110的上端为齿形113，该齿113有一锥形弯头，并且该齿113用来安装在由侧板49和50构成的阴连接部件上的齿座中，以控制两连接部件的横向移动。图9中显示了实现这种连接方式。另外，齿形截面上包括插口14，它用来与阳部件上的锁定机构中的楔形杆86和87配合。插口在其入口的顶端设有一由能够更换的耐磨板116形成的斜面115。在楔形杆处在锁定位置时，该斜面115与楔形杆86和87上的楔形面88和89相配合。该斜面115最好在与水平夹角约15度的方向上延伸。
在阴部件的顶端或前端，臂117和118从侧板107和108并以一定角度向外延伸，而且臂117和118上设有用于安装销子121的装定孔120，如图11所示，在阴阳部件初次引导配合的过程中，该臂117和118与插入件60共同作用。销子121根据需要可以是实心的或空心的，并通过固定在销子一端上的固定板122将其固定好。这样，当销子安装好时，该固定板122将靠在阴部件侧板107上。如下面所述，在阴部件的顶端，该销子是能更换地安装。
在阴部件的顶端，向外朝上伸出的臂125和126上有一相对着的销子孔127，在需要的时候可以将销子121装入，以便利用抓钩61完成阴阳部件的初次导向和相互连接。因此，销子121是可更换的，以便根据在装配过程中是使用插入件60还是使用抓钩61，将其安装在阴部件的两端。
在阴部件侧板107和108的范围内和在底板111上的是两排平行的齿轮齿131。该齿轮齿131在两部件连接过程中与阳部件上的齿轮齿58相配合。齿轮齿紧密配合以防止两部件之间沿其纵向轴线方向发生相对纵向移动。阴部件上的单个齿轮齿用来防止两部件之间沿其横向轴线方向相对于横向移动。正如图8和图9所示，在两部件处于连接关系时，阳部件上的间隔的侧板49和50处在阴部件上的侧板107和108的范围之内。当将两部件固定在一起时，阴部件上的插座114正好对着阳部件上的楔形杆86和87。这样所述的楔形杆就能准确地安装在所述插座中，以便将阴阳两部件锁在一起。
正如前面所述，对于齿轮齿的配合以及与阴部件上销子之间的相互连接，阴阳两连接部件是对称构成的，它涉及插入件60和钩66以及抓钩61。这种相互关系如图7所示。由于相互连接部件的对称性，可以将两连接部件的顶端与顶端或底端与底端相对着，也可以将一个部件的顶端对着另一部件的底端。这样，楔形杆与阴部件上的两端板109和110上的插座相配合是不会有困难的。
当阴部件上的销子121处在顶端时，阳部件上的抓钩61与用于连接目的的销子配合连接，如图4所示。在这种状态下，将斗柄放在大臂的下面，这样，该钩连接在阴部件上的臂125和126之间，并与销子121配合。在这之后，通过斗柄油缸使阳连接部件与斗柄上的阴连接部件相互连接，正如图4所示。
当斗柄处在如图3所示的完全伸开的位置时，销子安装在阴部件的顶端，这样插入件60起到与销子连接的作用，并逐渐向上移动，直到两连接部件连接在一起为止，并用锁定机构将它们锁住。使用司机室中的控制装置来控制锁定机构。因此，本发明的连接装置能够先将两连接部件的顶端连接起来，也可以先将两连接部件的末端连接起来。
另外，由于在两连接部件中的对称性，为了将一连接部件的顶端与另一连接部件的底端相配合，也可以将两连接部件固定连接在一起。如图5所示，带有铲斗2的斗柄可以颠倒过来。销子安装在阴连接部件的顶端，并通过抓钩61或阳连接部件的底端与该销子连接。同样，将阳部件的顶端与阴连接部件的底端相连接。在使用斗柄上的液压力的地方，当铲斗作为作功工具的情况下，由于液压连接是可逆的，因此其控制装置是可逆的，以便操作铲斗。按图5所示方法将铲斗安装在斗柄上，就可以用铲斗挖掘地表并将其提升。
所示实例中的阴部件包括一销毂，它用来将阴部件安装在斗柄上，斗柄上有一标准的销孔，阴连接部件也可以直接焊在或螺接在斗柄上。在侧板107和108的下端有销毂133和134，它对着销孔135，以便用销子137将阴连接部件铰接在斗柄上，如图1-6所示。在阴部件上端或前端，将单个销毂139设在上端板110上并处于中心位置，这样，该销毂能安装在斗柄的分叉端中间。有销孔140a的偏心衬套140被安装在销毂139中，为了补偿销孔135和140a之间的微小间隙和/或不同轴度，衬套140可以在它的环形插座中转动调整。如图6所示，用销子141将衬套铰接在斗柄的外端。
如图12所示，在阴部件的侧板107和108上可以设有校准杆144，其目的在于当两连接部件被安装在一起时，提高阴阳两部件的对准度。校准杆的端头有斜角，以便以两部件安装在一起时，阳部件易于对准阴部件。另外，阳部件上的侧板49和50的外侧上设有对准件，如图1和4所示。在对准件安装在阴部件的同时，在阳部件上也可以不安装对准件。
另外参见图11和12，在阳部件上设有板147，在阴部件上设有板148，以便安装液压接头，在该接头上必须将液压动力提供给斗柄上的液压缸，如图1-4所示的工作装置的液压缸37，该油缸驱动铲斗。这些板相对连接件的侧板垂直延伸。在板147上设有一阴液压接头，同时在板148上设有一阳液压接头。所述的板和液压接头将安装在连接部件上，这样，当两连接部件安装在一起时，它们相互之间对齐以便连接。因此，阴阳连接部件之间的液力连接很容易通过连接操作建立起来。
为了在拆卸和安装液压接头的过程中，尽可能减少液压流体的损失，该液压接头最好包括一阀，该阀在分开时关闭，在完全安装好时打开。对于两连接部件，可以设有其它形式的液压接头，如带人工阀的接头，以便将挖掘机上的液压源与作用在斗柄上的液压缸连接起来。在未示出的同时，液压连接装置可以这样制作，它有能从司机室中操作的动力驱动锁定装置，以便将该连接装置一起锁起来，如美国专利5108252或包括螺旋件的其它形式。另外，液压接头都可以安装在一侧，并可使用多个接头以便将液压动力提供给一个以上的液压马达或液压缸。
图13所示为本发明的另一实施例，它与前一实施例不同。在该实施例中，它使用液压缸来驱动阳部件上的锁定机构，代替图11所示实施例中使用的机械驱动系统。参照图13，液压缸160安装在车架161上，车架161滑动地安装在板轨100和101上。在所述楔形杆上的槽相同，它与导向衬套中的销子配合工作，以防止楔形杆的转动，和防止衬套的自由滑动。如前所述，挡块也是在楔形杆移位过程中起作用。液压缸包括一个连接在楔形杆86上的活塞杆163，和一个连接在楔形杆87上的活塞杆164。每根活塞杆都与缸内的活塞连接。通到两活塞之间的腔中的压力将驱动活塞杆，以便将楔形杆86和87推到固定位置或锁定位置。将活塞之间的腔中的液压流体排出，并将压力作用在活塞杆的端部，使楔形杆处于移动状态或未锁定状态。一个楔形杆固定在另一楔形杆之前，一但被固定，如有必要液压缸将在机架中滑动。同样地，在未锁定的操作中，如果一楔形杆在另一个前面移动，一当它碰到挡块时，它将使液压缸滑动，直到该力使另一楔形杆移动为止。
另外也可以使用气缸来代替液压缸，并且还可使用其它的液压系统。例如使用带有一个活塞杆的双向作用的液压缸，该活塞杆与其中的一个楔形杆连接，该缸与另一个楔形杆连接。
根据以上所述，本发明提供了一种改进的能迅速的拆卸的、用于重型机械的连接装置，该连接装置有一改进的将两连接部件锁在一起的机构。该连接装置包括两个相对称的连接部件，允许它们在两个方向上连接，并从两端开始。
在不脱离本发明的新构思的范围内，可对本发明作出各种各样的修改，但该专利申请仅仅受到所提出的权利要求范围的限制。