专利名称：挖掘机的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及到类似液压挖土机之类的掘地用挖掘机，具体地说，本发明涉及到一种超小型旋转式挖掘机，它带有一个由两部分构成的悬臂，这两部分可通过一交叉连接件折成有角度弯曲的形式和从有角度弯曲的形式分开。从而能在一很小的半径内转动。
例如液压挖土机之类的挖掘机主要由一基部承载底盘和一上部旋转体构成，上部旋转体通过旋转装置以可旋转的方式安装在基部底盘上。上部旋转体上设置有机器操作员占据的操作室以及包括有悬臂、支臂和铲斗的前部工作装置。悬臂、支臂和铲斗由液压缸驱动，并且，为了驱动上述液压油缸和诸如车辆驱动电机及旋转电机之类的其它液压启动器，将发动机连同液压泵，转换阀等一道包容在车辆的机箱内。
为防止前部工作装置在有限的空间内进行上方操作过程中转向不同方向时碰撞到周围建筑物或其它结构，必须要使得上部旋转体的转动半径尽可能地最小化。在这方面，业已研制出了所谓的超小型旋转式液压挖土机，它配置成具有在上部旋转体宽度范围内的转动半径。日本公开专利说明书H7-243223内公开了一种典型的超小型旋转式液压挖土机。这种先有技术的超小型旋转式液压挖土机是以以下参照图9至
图13所述方式配置的。
首先参照图9，标号1表示挖土机的基座承载件(底盘)，标号2表示上部旋转体。基座承载件1由履带式底盘构成，该承载件具有一对沿其相对的横向两侧的履带3。上部旋转体2通过一旋转基体4以可旋转方式支承在基座承载件1上。上部旋转体2的框架5的顶部安装有一操作室6，该操作室配备有用于机器操作员的驾驶座以及操纵杆和其它手工操作或控制装置。前部工作装置7主要由悬臂8、支臂9以及铲斗10构成并设置在上部旋转体2的一部分上。在这种情况下，如图10所示，操作室6和前部工作装置7并排地定位于上部旋转体2的左右前部。而且，标号11表示机箱，此机箱用于容纳液压缸，它们起用于前部工作装置的驱动装置的作用；发动机；液压泵；转换阀；以及，工作液体罐，它用于向诸如液压电机或其它用于挖土机车辆驱动和旋转装置的驱动装置之类的液压启动器提供压力油。机箱11从操作室6的后侧延伸至前部工作装置7的安装基体。
在这种情况下，前部工作装置7不是直接与上部旋转体2相连而是安装在与上部旋转体2的框架相连的回转柱12上。此回转柱12设置成使前部工作装置7作回转运动，也就是说，设置成使前部工作装置7沿水平方向转动。这方面，图11示出了悬臂底部的结构，在该结构处，悬臂8的基端部分与回转柱12相连。回转柱12以可水平旋转的方式与垂直转轴13相连，而垂直转轴13则设置在上部旋转体2的框架5上。转轴13分成用于使液压导管14通过的上部和下部部分。尽管附图中未作显示，但却有一摆动驱动液压缸以下述方式连在回转柱12与上部旋转体2之间通过启动该摆动驱动液压缸可以使回转柱12沿水平方向转过预定角度。
前部工作装置7由悬臂8、支臂9和铲斗10构成，而悬臂8、支臂9和铲斗10则分别由悬臂控制液压缸15、支臂控制液压缸16以及铲斗控制液压缸17所驱动。悬臂8和悬臂控制缸15的基端通过销钉18及19以可枢轴转动的方式分别与设置在回转柱12上的支架12a相连。悬臂控制缸的另一端通过销钉20以可枢轴转动的方式与悬臂8相连，因此，悬臂8会因悬臂控制缸15的操作而上下转动。同样，支臂9通过销钉21以可枢轴转动的方式与悬臂8相连，并且，支臂控制油缸16的相反两端分别通过销钉22和23以可枢轴转动的方式与悬臂8和支臂9相连。因此，支臂9会因支臂控制缸的操作而相对悬臂8上下转动。此外，铲斗10通过销钉24以可枢轴转动的方式支承在支臂9的前端，而铲斗控制缸17的相反两端则分别通过销钉25和26以枢轴转动的方式与支臂9和铲斗10相连。所以，铲斗10会因铲斗控制缸17的操作而上下转动。
在这种情况下，悬臂8分成上部部分和下部部分，即分成通过销钉18以可绕枢轴转动方式与回转柱12相连的下部悬臂8L以及通过销钉21以可枢轴转动方式与支臂9相连的上部悬臂8U。此外，下部悬臂8具前端部分，此部分通过销钉27以可枢轴转动的方式与上部悬臂8U的基端部分相连。以可枢轴转动方式连接悬臂控制缸15的销钉20设置在下部悬臂8L的一部分上。因此，术语“悬臂底部”是指下部悬臂8L通过销钉18以可枢轴转动方式与回转柱12相连的底部。
标号28表示一对交叉连接件，其功能是控制下部与上部悬臂8L和8U之间的敞开角度。交叉连接件28均由管状或杆状部件构成并沿悬臂8的相反的侧面延伸。销钉29以可枢轴转动的方式将交叉连接件28的基端支承在一对支架12a上以及这对支架之间，而这对支架则竖立在回转柱12上。交叉连接件28的其它端部通过销钉30以可绕枢轴转动的方式连接于上部悬臂8U的基端部，具体地说，是连接于基端部的侧面，在该侧面处，上部悬臂8U连接于下部悬臂8L。具体如图12所示，在悬臂8的最大上升位置处。交叉连接件28的中心轴线即把交叉连接件28的销钉29和30连接起来的线X1与把下部悬臂8L的销钉18和27连接起来的线X2相交叉。
利用如上所述的结构，当悬臂8上升和下降时，下部悬臂8L会绕以可枢轴转动的方式将下部悬臂8L连接于回转柱12的销钉18垂直转动。这时，交叉连接件28会随悬臂8的运动绕销钉29而不是绕销钉18以相互连接的关系上下转动。也就是说，以可枢轴转动方式将下部和上部悬臂8L和8U连接起来的销钉27以及位于交叉连接件28的其它端部处的销钉30会分别沿弧形运动轨迹T1和T2转动，而所说的运动轨迹则具有位于相分离点上的相应中心。此外，销钉18与27之间的线X1的长度(弧形轨迹的半径)不同于销钉29与30之间的线X2的长度。因此，弧形轨迹T1和T2在中心位置与半径方面是彼此不同的。
如图12所示，销钉29位于这样的位置，该位置更靠近所说的枢点并略低于销钉18的位置，因此，线X2具有大于线X1的长度。所以，在悬臂8上下运动的范围内，销钉27和30的轨迹T2与T2会随悬臂8从最上部的抬起位置向下移至最下部的位置而彼此交叉两次。另一方面，悬臂8的前端即以可枢轴方式转动将上部悬臂8U与支臂9连接起来的销钉21会画出一个由非圆形曲线构成的轨迹T3。
如图9所示，悬臂8可上升至最上部位置从而呈实线所示的旋转姿态或下降至最下部位置从而呈单点划线所示的深挖姿态或呈双点划线所示的最大延展姿态。在掘土操作时，悬臂8在位于最大延展姿态或其附近时通常与地面相接触。在深挖姿态时，铲斗10的深度方向的位置决定了可能的挖掘范围。在挖掘操作时，前部工作装置7在位于最大延展姿态或其附近时主要沿向前的方向伸展，从而使悬臂8的下部与上部悬臂8L和8U之间的打开角度最小化，也就是说，在更大程度上整个地折叠和弯曲悬臂8，从而增加与地面的角度以保证有较大的挖掘深度。相反，在旋转姿态，为了使前部工作装置7整体上不再为紧凑形式并使转动半径最小化，可通过尽可能地增加下部与上部悬臂8L和8U之间的敞开角而几乎将悬臂置于直立位置。
这就是下部和上部悬臂8L和8U的敞开角度随悬臂8运动而变化的原因。交叉连接件28按下述方式以可枢轴转动方式连接在上部支臂8U与转动柱12的支架12a之间交叉连接件28与上部悬臂8U的枢轴连接点会画出弧形轨迹T2，该轨迹不同于下部悬臂8L与上部悬臂8U的枢轴连接点的弧形轨迹T1，从而，在悬臂8上升和下降时会使下部与上部悬臂8L和8U之间的敞开角发生变化。说到下部与上部悬臂8L和8U在轨迹T1和T2的交叉点处所具有的敞开角的大小，该敞开角在轨迹T1上的枢点位于轨迹T2的弧的外侧时会变得较小，而在轨迹T2上的枢轴点位于轨迹T1的弧的外侧时则会变得较大。
所以，如图12所示，当悬臂8下降时，轨迹T1和T2会在紧靠最大延展位置之前的一点处彼此相交叉，并且，销钉27会一直相对该点位于轨迹T2的外侧以便使下部与上部悬臂8L和8U之间的敞开角最小化，直至到达了深挖位置。另一方面，当悬臂8从最大延展位置上升到旋转位置时，销钉30的位置会移至轨迹T1的外侧。轨迹T1和T2的中心位置和半径是这样确定的即当悬臂8处于最大延展位置时，销钉27和30的位置设置成彼此最大程度地相分离。由此，整个悬臂8可在挖掘操作时较大程度地弯曲，而下部与上部悬臂8L和8U之间较小的敞开角(例如最大延展位置处的角α或深挖位置处的角β)会确保有足够的挖掘深度。相反，当悬臂8上升至旋转位置时，下部或上部悬臂8L和8U会伸展至较大的角γ或者伸展至几乎垂直的位置，以便使前部工作装置后退成紧凑形式。结果，前部工作装置收缩成具有小的转动半径，此半径在图9所示的上部旋转体2的区域内，并且，前部工作装置可在不大可能碰撞到存在于上部旋转体2附近的建筑物墙壁或其它结构的情况下特别是在建筑结构基本是垂直建筑物墙壁或类似结构时旋转。
在如前所述那样设置的超小型转动式液压挖土机中，前部工作装置7安装在从上部旋转体2突出至外侧的回转柱12上而不是直接安装在上部旋转体2上，以便进行高效的侧沟挖掘。也就是说，当整个液压挖土机置于图13所示的姿态时，铲斗10位于几乎与上部旋转体2的一侧成直线的偏移位置。例如，在该位置处，于使得车辆沿预定方向移动的同时，前部工作装置会进行工作从而借助铲斗10顺利地挖掘沿道路或类似设施一侧的侧沟。
通常，液压挖土机处于图10所示的位置并且通过靠回转柱12使前部工作装置7相对上部旋转体2如图10中箭头P所示那样回转预定的角度且在这种状态下使上部旋转体2沿箭头Q所示的相反方向整个地转动而移至侧沟挖掘位置。
在上述先有技术中，交叉连接件28设置在悬臂8的相反的两侧。所以，各交叉连接件28突出于悬臂8的侧面，具体地说，在操作室附近突出于下部悬臂8L的下部的侧面，而所说的操作室则与前部工作装置7并列地位于上部旋转体2上且带有诸如操纵杆和操纵踏板之美尽管图中未作显示但却设置在操纵室前侧的机器操纵装置。此外，在前部工作装置7安装于回转柱12上以便作回转运动的情况下，当前部工作装置7位于图13所示的侧沟挖掘位置时，交叉连接件28会移至操作室正前方的位置，从而导致坐在操作室内操纵机器的操作员有极受压抑的感觉。具体地说，就类似所谓“小型挖土机”之类具有上部旋转体2的在整体上设置成紧凑型的小型液压挖土机而言，突出于悬臂8的相反两侧的交叉连接件会到达正在操纵上述操作控制装置的操作者附近，从而限制了开发出具有较高程度小型化的挖掘机。
依照上述情形，本发明的一个目的是提供一种挖掘机，它带有一交叉连接件，此连接件以不会妨碍坐在与前部工作装置相并列的驾驶座上的操作者对机器进行操纵的方式连接于前部工作装置的悬臂。
本发明的另一目的是提供一种超小型旋转式液压挖掘机，它带有一交叉连接件，此连接件以能改善设置在机器操作室内的操作装置的可控制性或可操纵性的方式安装于前部工作装置的悬臂。
本发明的又一个目的是提供一种用于悬臂的交叉连接件结构，它在结构上作了简化并且能有效地吸收源于简化了的交叉连接件的侧向弯曲负荷。
依照本发明，通过提供一种这样类型的挖掘机来达到上述目的，所述挖掘机包括一基底承载件和一上部旋转体，此上部旋转体以可旋转的方式安装在基底承载件上并配备有彼此相邻的驾驶员座位和前部工作装置，该工作装置包括一悬臂、一支臂以及一铲斗，前部工作装置的悬臂由下列部件构成一下部悬臂，它以可枢轴转动的方式支承在基底承载件上的支架上；一上部悬臂，它以可绕枢轴转动的方式连接于下部悬臂的前端；一悬臂控制液压缸，它连接于下部悬臂；以及，一交叉连接件，它连接在所述支架与上部悬臂之间，上述挖掘机的特征在于，所说的交叉连接件沿悬臂的一个侧面定位于远离驾驶座的一侧。
在交叉连接件仅沿悬臂的一侧设置在该侧上时，就会出现以偏置方式施加负荷的情况，从而将侧弯力施加于下部悬臂并使该下部悬臂朝向交叉连接件的一侧比另一侧承受更大的应力。依照本发明，为了抑制或减缓上述侧弯应力，前部工作装置配备有一侧向负荷缓冲装置，此装置或者通过使一悬臂控制液压缸定位于沿离开交叉连接件的方向偏离下部悬臂的中心轴线一段预定距离的位置处而构成或者通过使下部悬臂的中心轴线定位于沿朝向交叉连接件的方向偏离悬臂底部的中心轴线一段预定距离的位置处而构成。
在前部工作装置以可回转方式支承在上部旋转体的回转柱上的情况下，当前部工作装置变换至侧沟挖掘位置时，下部悬臂可能会转至操作员正前方的位置或转动一段危险的距离。所以，不在位于操作员一侧的下部悬臂的侧面设置交叉连接件具有很大的优点。但是，即使在悬臂未安装于回转柱上的情况下，只要交叉连接件存在于操作室的一侧，操作员就会有受压抑的感觉。因此，本发明不仅可应用于摆动式前部工作装置而且可应用于直接安装在挖掘机的上部旋转体上的前部工作装置。
就回转式前部工作装置而言，通过使铲斗的中心轴线定位于相对悬臂底部的中心轴线偏向悬臂远离上部旋转体上驾驶座的那一侧的位置处，可以使得所述铲斗位于正常侧沟挖掘位置的另一侧。此外，在悬臂本身的中心轴线沿离开驾驶座的方向偏离下部悬臂的悬臂底部的中心位置时，这种相对于中心轴线的偏离不仅有利于侧沟挖掘操作而且会起侧弯负荷缓冲装置的作用。利用这样的结构可取得类似的效果，在这种结构中，上部悬臂的中心轴线定位成与下部悬臂的从悬臂底部至与上部悬臂的枢轴连接处的中心轴线相平行并且定位于按预定距离离开下部悬臂的中心轴线而偏向远离上部旋转体上驾驶座的那一侧的位置处。
下部悬臂呈箱式结构的形式，它包括四个具有不同厚度基本上按剖面呈方形形状的方式焊在一起或连在一起的平板。通过使用比前述箱式结构相反侧上的侧板厚的位于交叉连接件上的侧板，下部悬臂本身可以起侧弯负荷缓冲装置的作用。在下部悬臂的箱式结构按上述方式由不同厚度的平板构成的情况下，将最大厚度的平板用作底部平板、将第二厚的平板用作位于交叉连接件一侧的侧板、将稍厚的平板用作位于远离交叉连接件的那一侧上的侧板以及将最小厚度的平板用作箱式结构的顶部平板是最合理的。
在附图中图1是作为本发明第一实施例的典型实例而示出的液压挖土机的平面图；图2是上述第一实施例的前部工作装置的悬臂部分从前侧看的外部图；图3是本发明第二实施例的前部工作装置的悬臂部分从前侧看的外部图；图4是本发明第三实施例中所使用的悬臂的基端部分的平面图；图5是利用图4的悬臂进行侧沟挖掘操作时的液压挖土机的平面图；图6是本发明第四实施例的悬臂安装部分的剖面图，此图包括了悬臂的底部部分；
图7是本发明第五实施例的下部悬臂的剖面图；图8是本发明第六实施例的下部悬臂的剖面图；图9是通常的摆动式液压挖土机的正视图；图10是图9的挖土机的平面图；图11是示出了一回转装置结构的概略说明图；图12是说明带有交叉连接件的前部工作装置的运动的操作图；图13是通常的液压挖土机处于侧沟挖掘位置时的平面图。
以下参照附图用最佳实施例详细说明本发明。在以下的说明中，与上述先有技术的对应部件相同或等价的组件仅用相同的标号表示，不再作重复说明。图1和图2示出了本发明的第一实施例。具体地说，图1以平面图的方式示出了作为挖掘机一个实施的液压挖土机；图2以从前部工作装置的悬臂的前侧看的外部图形式示出了该悬臂。
如图所示，在总体结构上，所述机器具体与前述先有技术的对应物没有差别，它包括一回转式前部工作装置7，此装置带有一悬臂8，悬臂8由下部悬臂8L和上部悬臂8U构成，并且，下部悬臂8L的基端部分通过销钉18以可枢轴转动的方式支承在回转柱12的支架12a上。交叉连接件40通过销钉41和42连接在支架12a与上部悬臂8U之间，悬臂控制缸43的相反的两端通过销钉44和45以可枢轴转动的方式分别连接于支架12a和下部悬臂8U。
但是，在这种情况下，一单个的交叉连接件40设置在悬臂8的侧面。也就是说，交叉连接件在沿悬臂8的右侧设置，但不设置在悬臂8的左侧即不设置在操作室6的那一侧。在这种单交叉连接件结构中，交叉连接件40与上述沿悬臂8的相反两侧使用了一对交叉连接件的通常复式或双交叉连接件结构中的交叉连接件相比应该有更大的强度。
当前部工作装置工作以进行掘地操作时，就会有轴向力施加于下部悬臂8L，该轴向力包括轴向压力(挖掘操作)或轴向拉伸力(升降操作)。轴向压力在施加到下部悬臂41L上时会轴向地拉伸交叉连接件42。所以，会出现使下部悬臂41L朝交叉连接件42弯曲的弯矩。也就是说，在这种情况下，轴向压力会在交叉连接件42的一侧作用于下部悬臂41L，而轴向拉伸力则会作用于下部悬臂41L的另一侧。结果，尽管轴向挤压应力和侧弯应力彼此偏移而在远离交叉连接件42的那一侧上仅形成较小的复合应力但却会沿同一方向起作用并在交叉连接件42的一侧上合成为较大应力。此外，当拉伸力作用于下部悬臂41L时，交叉连接件会受到反作用力的挤压，所以，下部悬臂41L会以类似方式受能导致侧弯应力的弯矩的作用。在这种情况下，各个力会沿相反方向起作用，但下部悬臂41L上的轴向应力会在较靠近交叉连接件42的那些部分中变得较大。所以，在前部工作装置40工作时，下部悬臂41L会不断地受侧弯力的作用，并且，由弯曲力和轴向力构成的复合力会最大程度地作用于交叉连接件42的一侧。
依照本发明，为了抑制或减缓这种性质的侧弯应力，设置了一弯曲应力缓冲装置。可以将悬臂控制液压缸43用作弯曲应力缓冲装置。在前部工作装置配备有一个悬臂控制缸43的情况下，该控制缸通常是沿悬臂8的中心线安装的。但是，在本发明的这一实施例中，为了使应力平衡，悬臂控制缸43位于这样的位置处，该位置朝向远离操作室6的一侧偏移，具体地说，悬臂控制缸43的中心轴线A2沿离开操作室6的方向按Δd的距离偏离于下部悬臂8L的中心轴线A1。通过这样做，悬臂控制缸43的驱力的作用点会沿离开交叉连接件40的方向移至下部悬臂8L的中心轴线A1的一侧，从而产生抵消侧弯应力的力，所说的侧弯应力源于仅在下部悬臂8L的一侧使用一个交叉连接件40的单交叉连接结构。结果，应力会适当地分散，以防止应力集中到下部悬臂8L，具体地说是防止侧弯应力集中到位于交叉连接件40附近或正对着交叉连接件40的下部悬臂部分。
如上所述，交叉连接件40仅设置在悬臂8的一侧并位于远离操作室6的那侧上，而操作室6则与前部工作装置7并排设置在上部旋转体2上。所以，坐在操作室6内的操作员会在没有任何受压抑感觉的情况下顺利地操纵机器。特别是，当前部工作装置位于侧沟挖掘位置且按图13所示方式以与操作室6的前侧有面对面关系的方式设置悬臂8的一侧时，悬臂8的附近侧上没有那种能降低操作员机器可控性的突出障碍。就美似于通常在操作员室6前面的有限空间内带有机器控制装置的小型挖掘机而言，这样作具有特别的优点。否则，在操作室一侧突出的组件会妨碍某些机器操作装置的运动。通过取消操作室8一侧上的交叉连接件可以防止这种问题。结果，可以将挖掘机进一步缩减成更紧凑的形式。
参照图3，它示出了本发明的第二实施例，在该图中，用相同的标号表示与前述第一实施例相同或等价的组件。悬臂控制液压缸43以与前述第一实施例相同的方式相对下部悬臂50L的中心轴线A1安装在一偏移位置处，具体地说，悬臂控制缸43的中心轴线A2沿离开操作室6的方向朝下部悬臂50L的中心轴线A1的一侧偏移距离Δd1。此外，在这种情况下，下部悬臂50L配备有一底部部分，此部分相对一基端部分以直线的形式延伸，而所说的基端部分则以可绕枢轴转动的方式通过销钉18支承在回转柱12的成对支架12a上。与下部悬臂50L的中心轴线平行设置的上部悬臂50U的中心轴线A3位于这样的位置，该位置朝向上部旋转体上的操作室即朝远离交叉连接件40的那一侧按Δd2的距离偏离于中心轴线A1。因此，可以防止上部悬臂50U的中心轴线的前部(包括该前部)沿向外方向即离开操作室6的方向按Δd2的距离偏离于下部悬臂50L的中心轴线A1。
在这种情况下，为了使上部悬臂50U的中心轴线A3按Δd2的距离偏离于下部悬臂50L的中心轴线A3，应按不同的形状来形成构成上部悬臂50U的箱式结构的内外或左右侧板50UL和50UR。也就是说，在均由箱式结构构成的下部和上部悬臂50L和50U中，主要由于需要有不同的强度，所以下部悬臂50L通常比上部悬臂50U有更大的剖面尺寸具体地说有更大的宽度。因此，在上部悬臂50U的两个侧板50UL和50UR中，交叉连接件40的一侧上的右侧侧板50UR即远离操作室6的那一侧上的右侧侧板50UR是以直线形状形成的，而左侧侧板50UL则在其被以枢轴转动方式连接的端部附近沿向前的方向朝另一侧板50UR显著弯曲，以便将上部悬臂50U调节成预定的宽度。
在上述结构中，下部悬臂50L的重心大致位于相对交叉连接件40与悬臂控制缸43之间的中间位置等距的位置处或者位于上述中间位置内，因此，交叉连接件40和悬臂控制缸43几乎以与在复式或双交叉连接件结构内相同的方式支承着下部悬臂50L的相反的两侧，从而基本上能防止将侧弯应力施加到下部悬臂50L上。
图4和图5说明了本发明的第三实施例，该实施例类似地具有一交叉连接件，它以能减缓可能会施加给下部支臂的侧弯应力的方式并且以能增加铲斗偏移度从而确保顺利地进行侧沟挖掘操作的方式连接于悬臂的一侧。
具体地说，特别如图4所示，本实施例使用了一前部工作装置60，它带有一悬臂61，此悬臂由下部悬臂61L和上部悬臂61U构成；以及，一交叉连接件62，此件以与在前述第二实施例中相同的方式可枢轴转动地连在回转柱12与上部悬臂61U之间。
下部悬臂61L的中心轴线A1作为一条直线穿过悬臂的底部即从被销钉63以可枢轴转动的方式支承在回转柱12的成对支架12a上的基端部分穿过下部悬臂61L的几乎整个长度。上部悬臂61U的中心轴线A2以与下部悬臂61L的中心轴线A1相平行的方式延伸并且相对中心轴线A1设置在一偏移位置处，即设置在这样的位置处，所说的位置沿离开上部旋转体2上的操作室6的方向也即沿朝向交叉连接件62的方向偏移距离Δd2。结果，上部悬臂61U的中心轴线的前部即支臂65和铲斗66的中心轴线会沿向外的方向按距离Δd2偏离下部悬臂61L的中心轴线A1。
在这种情况下，为了将上部悬臂61U的中心轴线A2设置在按距离Δd2偏离下部悬臂61L的中心轴线A1的位置处，应按不同的形状来形成构成上部悬臂61U的箱式结构的左右侧板61UL和61UR。具体地说，在均由箱式结构构成的下部和上部悬臂61L和61U中，由于需要有如前所述的不同强度，因此，下部悬臂61L比上部悬臂61U有更大的剖面尺寸具体地说有更大的宽度。所以，在上部悬臂61U的两个侧板61UL和61UR中，定位在右侧即定位在远离操作室6的那一侧或定位在交叉连接件62的那一侧上的右侧侧板61UR是以直线形状形成的，而位于上部悬臂61U的另一侧的左侧侧板61UL则在其以可绕枢轴转动的方式连接于下部悬臂61L的基端部分附近相对于一点沿向前的方向朝右侧侧板61UR显著弯曲，以便将上部悬臂61U调节成预定的宽度。
通过这种方式，连接于下部悬臂61L的上部悬臂61U具有自己的中心轴线A2，此轴线沿交叉连接件62的方向相对下部悬臂61L的中心轴线A1偏移距离Δd2。结果，整个悬臂61的重心以及下部悬臂61L的由单一交叉连接件结构所支承的重心会朝向交叉连接件62偏移。这种偏移能最大限度地减小作用在下部悬臂60L上的弯距，以减缓施加在下部悬臂61L上的侧弯应力，这是因为由上部悬臂61U的中心轴线A2的偏移所构成的侧弯应力缓冲装置起作用的缘故。因此，下部悬臂61L可在使悬臂61上升和下降时更顺利地移动并阻止出现源于反复负重的变形。
通过使用如前所述的单交叉连接件结构，当液压挖土机的前部工作装置60如图5所示处于侧沟挖掘位置时，与具有前部工作装置的沿轴向方向处于对齐状态的相应组件的挖掘机相比，铲斗66的偏移度增加了Δd3。这就能防止基底承载件1接触到周围的结构并且即使在侧沟挖掘操作时也能使操作人员平稳地控制机器，在侧沟挖掘操作中，通常需要操作员在建筑物或其它直立结构附近驾驶车辆。
此外，为了确保有较高的强度，构成箱式结构的钢板或平板部件在外形上应尽可能地平直。情况通常是这样的，在形成为弯曲形状时，钢板的强度会因变形而下降。如前所述，在上部悬臂61U的两个侧板61UL和61UR中，一个侧板61UR具有不需要弯曲操作的平直形式，因此，它有助于改进上部悬臂61U的强度。此外，由于简化了必要的成形和切削操作，还可以在整体上减少上部悬臂61U的生产成本。
参照图6，通过使下部悬臂70L的中心轴线A相对悬臂底部部分的中心位置C偏向交叉连接件一侧(尽管图中未示出但该交叉连接件位于右侧)而不是使上部悬臂的中心轴线相对下部悬臂的中心轴线偏移，可以获得相类似的效果。具体地说，下部悬臂70L与销钉71相连，而销钉71则插在回转柱12的成对支架12a之间，并且，为了以可旋转方式将下部悬臂71L连接于销钉71，一相对下部悬臂70L延伸的凸出部分72通过套管73以可滑动的方式嵌在销钉71上。凸出部分72沿销钉71的轴向方向的运动受限制于支架12a。因此，悬臂底部的中心C定位于支架12a之间的中间位置即沿销钉71的轴向方向定位于凸出部分72的中心。
由箱式结构构成的下部悬臂70L不包括凸出部分72，此部分为非箱式结构，它带有一个沿垂直于下部悬臂71L的中心轴线A1的方向穿钻的销钉嵌合孔，以便与销钉71相连。因此，下部悬臂71不一定需要有从其前端到凸出部分72的均匀结构。在这种情况下，悬臂底部的中心C定位于这样的位置，该位置沿交叉连接件的方向按距离ΔD偏离于下部悬臂70L的中心轴线。利用这种结构，可以通过整个悬臂的重心朝向交叉连接件的偏移而增加铲斗的偏移量并减缓侧弯应力。
此外，就如图7和图8所示的在悬臂一侧仅有一个交叉连接件的单交叉连接件结构的悬臂而言，可将下部悬臂结构用作一侧弯应力缓冲装置，此装置可用来减缓下部悬臂上的侧弯应力并在防止下部悬臂变形的同时确保该悬臂顺利地移动。
如前所述，通常的作法是使用重量轻并由箱式结构构成的下部悬臂80以便提高结构强度(这也适用于上部悬臂和支臂)。具体地说，下部悬臂80通常具有如图7所示的剖面形状。如图所示，下部悬臂80由诸如钢板之类的四个平板81a至81d构成，这些平板焊在一起或牢固地连在一起以形成一箱形结构。在箱式结构的四个平板81a至81d中，悬臂控制缸与构成了下部悬臂80的下部或底部平板的平板81a相连。平板81b构成了顶板，它位于与底板81a相反的那一侧。此外，平板81c构成了下部悬臂80L的两个侧板中的一个，在本例中，平板81c构成了位于下部悬臂80L的右侧上的侧板，而交叉连接件82则沿该右侧侧板81c定位。最后一个平板以与操作室面对面的方式位于下部悬臂81的左侧。
如图7所示，下部悬臂80的各个平板81a至81d均有不同的厚度。通常，下部平板81a由具有最大厚度的平板构成，右侧平板81b由第二厚的平板构成，左侧平板81c由较厚的平板构成，而顶板81d则由具有最小厚度的平板构成。
如前所述，前部工作装置操作时，轴向压力(挖掘操作时)或轴向拉伸力(升降操作时)会作用于下部悬臂80。无论作用力处于哪个方向，侧弯应力都会连同上述轴向力作用于下部悬臂80。起作用的轴向力和弯曲力的合力最大程度地出现在交叉连接件82的附近即出现在右侧侧板81c上，但却几乎不出现在左侧侧板81d上。考虑到这种情况，将较厚的平板用作下部悬臂80的右侧侧板81c以确保有较大的强度，同时，从减轻重量和材料成本或经济理由的观点出发，将较薄的平板用作左侧侧板81d，此侧板在强度方面不需要满足任何严格的标准。
按着这种方式，根据要施加到相应平板上的负载，将具有不同尺寸具体地说具有不同厚度的平板用作下部悬臂80的四个平板81a至81d，以便提高抗侧弯应力的强度，所述侧弯应力则是因单交叉连接件结构而产生的。但是，这种结构并不会导致整个下部悬臂80重量有任何显著的增加，因为，相应的平板81a至81d局限在用于必要强度的厚度上。
至于平板的厚度，尽管下部悬臂的相应平板被显示为在横向方向上有均匀的厚度，但如果需要的话，它们也可如图8所示那样设置。在这种情况下，右侧和左侧侧板83c和83d由横向上有均匀厚度的厚板和薄板构成，而底板和顶板83a和83b则由在横向上有不同厚度的平板构成，所说的厚度在右侧侧板83c的被施加有较大侧弯负载的那一侧处为最大并朝左侧侧板83d连续或逐步减小。
通过如前所述那样将单交叉连接件设置成位于悬臂的一侧，可以防止出现这样的问题即悬臂会妨碍坐在驾驶座上的操作者对机器的控制操作。此外，尽管是单交叉连接件结构，但通过使悬臂控制缸定位于沿离开交叉连接件的方向偏移预定距离的位置，可以防止或抑制在驱动悬臂时施加在下部悬臂上的侧弯应力，从而使悬臂顺利地移动并防止因反复施加侧弯应力而引起的下部悬臂的变形。
权利要求
1.一种挖掘机，它包括一基部承载底盘和一上部旋转体，此上部旋转体以可旋转的方式安装在基底承载底盘上并配备有彼此相邻的驾驶座位和前部工作装置，该前部工作装置包括一悬臂、一支臂以及一铲斗，前部工作装置的悬臂由下列部件构成一下部悬臂，它以可枢轴转动的方式支承在基部底盘上的支架上；一上部悬臂，它以可枢轴转动的方式连接于下部悬臂；一悬臂控制液压缸，它连接于下部悬臂；以及，一交叉连接件，它连接在所述支架与上部悬臂之间，上述挖掘机的特征在于，所说的交叉连接件仅沿悬臂的一个侧面定位于远离驾驶座的一侧。
2.如权利要求1所述的挖掘机，其特征在于，所述悬臂配备有一侧弯负荷缓冲装置，它用于减缓在悬臂操作过程中由交叉连接件所施加的侧弯负荷。
3.如权利要求2所述的挖掘机，其特征在于，通过使上述悬臂控制缸定位在沿离开交叉连接件的方向按预定距离偏离下部悬臂的中心线的位置处而构成所说的侧弯负荷缓冲装置。
4.如权利要求2所述的挖掘机，其特征在于，通过使所述下部悬臂的轴向中心线定位在沿交叉连接件方向按预定距离偏离悬臂底部的轴向中心线的位置处而构成所说的侧弯负荷缓冲装置。
5.如权利要求1所述的挖掘机，其特征在于，它还包括一回转柱，此回转柱安装在前述上部旋转体上以便以可绕枢轴转动的方式支承所述下部悬臂、悬臂控制液压缸以及交叉连接件的一端。
6.如权利要求5所述的挖掘机，其特征在于，所述铲斗的中心轴线定位在这样的位置，该位置沿离开所述驾驶座的方向偏离悬臂底部的中心轴线。
7.如权利要求6所述的挖掘机，其特征在于，所述悬臂本身的中心轴线定位在这样的位置，该位置沿离开所述驾驶座的方向偏离前述悬臂底部的中心位置。
8.如权利要求6所述的挖掘机，其特征在于，所述上部悬臂的中心轴线定位成与下部悬臂的从所述悬臂底部延伸至与上部悬臂的枢轴连接处的中心轴线相平行并且定位在这样的位置，该位置沿离开所述驾驶座的方向按预定的距离偏离于所述下部悬臂的中心轴线。
9.如权利要求1所述的挖掘机，其特征在于，所述下部悬臂是由剖面基本上为方形的箱形结构构成的，该箱形结构是这样形成的即将四块有不同厚度的平板牢固地连在一起，并使位于朝向前述交叉连接件的那一侧上的侧板比位于该箱式结构另一侧上的侧板厚。
10.如权利要求9所述的挖掘机，其特征在于，所述下部悬臂的箱式结构配备有最厚的平板，它位于该箱式结构的底侧；第二厚的平板，它位于该箱式结构朝向交叉连接件的侧面；稍小厚度的平板，它位于该箱式结构离开所述交叉连接件的那个侧面；以及，最小厚度的平板，它位于该箱式结构的上侧。
全文摘要
提供了一种摆动式前部工作装置,它通过销钉使悬臂的下部悬臂的底部以可枢轴转动的方式支承在支架上。交叉连接件仅沿悬臂的右侧通过销钉连在支架与上部悬臂之间,操作室那一侧没有交叉连接件。就这种单交叉连接件结构而言,悬臂可能会在有偏负荷分布的情况下操作,所以下部悬臂可能会承受较大的应力。一悬臂控制液压缸定位在沿离开操作室的方向偏离下部悬臂的中心轴线的位置处,从而形成了一抑制或减缓前述侧弯应力的侧向负荷缓冲装置。
文档编号E02F3/38GK1179806SQ96192882
公开日1998年4月22日 申请日期1996年12月19日 优先权日1996年1月31日
发明者佐久间宣光 申请人:日立建机株式会社