CN101563268A - 用于履带式车辆的悬挂系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于履带式车辆的悬挂系统，所述悬挂系统包括：框架、围绕框架的履带、在框架和履带之间弹性地相互连接以偏压履带使所述履带与履带式车辆位于其上的地表面接合的多个悬挂模块和履带在其上延伸的至少一个惰轮。在正常负载下，履带式车辆的全部重量是由所述悬挂模块来承载而不是由至少一个惰轮来承载。在选择的条件下，所述至少一个惰轮承载所述履带式车辆的至少一部分重量以在所述选择的条件中使所述履带式车辆的悬挂硬化。

Description

用于履带式车辆的悬挂系统
技术领域
本发明涉及一种用于履带式车辆的悬挂系统。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供一种用于履带式车辆的悬挂系统，所述悬挂系统包括：框架；围绕框架的履带；多个悬挂模块，所述悬挂模块在框架和履带之间弹性地相互连接以偏压履带，使履带与履带式车辆位于其上的地表面接合；和至少一个惰轮，履带在惰轮上延伸。在正常负载下，履带式车辆的全部重量是由悬挂模块来承载而不是由至少一个惰轮来承载。在选择的条件下，所述至少一个惰轮承载所述履带式车辆的至少一部分重量以在所述选择的条件中使所述履带式车辆的悬挂硬化。
可以在施工车辆中体现悬挂系统，选择的条件可包括施加(由挖掘和提升引起的)垂直作用力至施工车辆。在一些实施例中，悬挂模块可包括刚性地安装至框架的制动块、安装至制动块的偏压组件以及安装至偏压组件的辊，使得在正常负载下车辆的全部重量通过偏压组件经由履带转移至地面。在一些实施例中，每个悬挂模块可被设计以在突然的动态负载下在另一悬挂模块的制动块上降至最低点(bottom out)。
在另一实施例中，本发明提供了一种悬挂具有履带框架和围绕履带框架的履带的施工车辆的方法，所述履带具有第一和第二相对侧面。所述方法包括安装至少一个惰轮至履带框架并围绕惰轮延伸履带的步骤。所述方法还包括在履带框架和履带之间插入多个悬挂模块，每个悬挂模块包括刚性地安装至履带框架的制动块、与履带接触的辊和在辊和履带框架之间的偏压组件。所述方法还包括抵靠履带的第一侧面用所述偏压组件偏压所述辊以保持在所述履带的第二侧面和地表面之间的大致恒定的接触；在正常负载下用悬挂模块支撑所述车辆的整个重量；和在选择的条件下用惰轮支撑所述车辆的至少一部分重量以使所述车辆的悬挂硬化。
通过考虑详细的说明和附图，本发明的其它方面将变得明显。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的具有悬挂系统的紧凑的履带式车辆的透视图。
图2是悬挂系统的悬挂模块的透视图。
图3是悬挂模块的部分分解视图。
图4是为了清楚起见移除了履带的紧凑的履带式车辆的部分仰视图。
图5是为了清楚起见移除了履带框架的外侧部分的悬挂系统的侧视图。
图6是在后惰轮上摆动的悬挂系统的侧视图。
图7是在前惰轮上摆动的悬挂系统的侧视图。
图8是用前惰轮和后惰轮支撑车辆的悬挂系统的侧视图。
具体实施方式
在详细说明本发明的任何实施例之前，可以理解，本发明不局限于随后的描述中所阐明的或在附图中所显示的构造的细节和部件的布置的应用。本发明能够具有其它的实施例并且能够以各种方式实施或执行。另外，可以理解，在此处所使用的措词和术语都是为了说明的目的并且不应当认为局限于此。在此处本发明中使用的术语“包含”、“包括”或“具有”以及它们的变形是指包含此后列出的项和其等价物以及另外的项。另外，除非另外指出或限制，术语“安装的”、“连接的”、“支撑的”和“联接的”以及它们的变形被广泛地使用并且包含直接和间接的安装、连接、支撑和联接。此外，术语“连接的”和“联接的”不局限于物理或机械的连接或联接。
图1示出根据本发明的一个实施例的利用悬挂系统的紧凑的履带式装载机10。虽然本发明被显示为体现在紧凑的履带式装载机10中，但本发明还可被体现在其它的履带式车辆中。紧凑的履带式装载机10包括车身框架20、发动机25、液压系统30、驾驶室(cab)35、一对支撑臂40、一对提升臂45、铲斗50、一对提升致动器55、一对支撑铰链60、一对附加装置致动器65和包括悬挂系统的一对履带组件70(每个履带组件在紧凑的履带式装载机10的每个相对侧上)。
发动机25驱动液压系统30和履带组件70，所述液压系统30提供加压的液压流体至致动器55、65。操作者控制液压系统30，并且因此用驾驶室35中的控制操作紧凑的履带式装载机10。支撑臂40枢转地安装至车身框架20，提升臂45枢转地安装至支撑臂40，附加装置接口(interface)73枢转地安装至提升臂45。提升致动器55在提升臂45和车身框架20之间被相互连接并响应于操作者对液压系统30的控制伸展和缩回以使得提升臂45相对于支撑臂40和车身框架20在升高和下降的方向上枢转。支撑铰链60枢转地安装在车身框架20和每个提升臂45之间以给提升臂45提供另外的支撑和稳定性。
附加装置致动器65在提升臂45和附加装置接口73之间被相互连接，并且响应于操作者对液压系统30的控制伸展和缩回以相对于提升臂45在卷曲和倾倒的方向上枢转铲斗50。虽然所示出的附加装置为铲斗50，但在其它的实施例中所述紧凑的履带式装载机10可包括其它的附加装置，包括而不局限于螺丝钻、凿岩锤、挖沟机(trencher)、抓斗(grapple)、旋转的清扫机、树桩研磨机、锯、混凝土搅拌机、泵、切削机(chipper)、雪投掷机(snow thrower)、旋转的切割机和锄耕机。在具有其它的附加装置的情形下，附加装置汽缸65可用于预期目的地升高、降低、倾斜或枢转所述附加装置。
每个履带组件70包括履带框架75、履带80、一起限定悬挂系统的多个悬挂模块85(例如，所示的实施例中为四个)、前惰轮(idler)90、后惰轮95和驱动辊或链轮齿100。履带80绕着履带框架75延伸，并与悬挂模块85、前惰轮90、后惰轮95和驱动链轮齿100接触。液压系统30是可操作的以驱动履带组件70的链轮齿100旋转以使得履带80在每一侧上围绕履带框架75旋转，并且从而使得紧凑的履带式装载机10移动。
悬挂模块85弹性地介于履带框架75和履带80之间，使得在正常操作期间紧凑的履带式装载机10在悬挂模块85上而不是在所述惰轮90、95上行进。如在此处所使用的，术语“正常负载”是指紧凑的履带式装载机10承载其自身重量、承载不足以使悬挂模块85降至最低点的负载或在不会使得紧凑的履带式装载机10在前和后惰轮90、95上向前或向后摆动的模式中运行。
参考图2和3，每个悬挂模块85包括辊110、在辊110任一侧上的偏压组件115和具有上部和下部125、130的一对两片式制动块120。所述辊110具有三个履带接合表面135，所述接合表面135沿着与地面接合的履带80的前侧相对的履带80的后侧滚动。
每个偏压组件115包括一系列台阶状的板簧140，每个板簧具有第一和第二端。在每个偏压组件115中的板簧140被设置在逐渐伸长的堆叠(stack)中，且板簧140的第一端限定台阶，第二端大致垂直地对齐。在每个偏压组件中的最长的板簧140的第一端包括螺栓150延伸穿过的弹簧孔眼145。螺栓150螺纹连接到辊110围绕其旋转的辊轴155(图3)的相对端中，并且因此相互连接辊110和偏压组件115。
虽然所示出的偏压组件115包括四个板簧140，但是认为可使用任何多个或甚至单个板簧140。虽然在所示出的实施例中，最长的板簧140设置在所述堆叠的底部上，但在其它的实施例中，板簧140可以以其它顺序堆叠。另外，虽然板簧140的第二端被显示成垂直的对齐，但第二端在其它的实施例中可以不垂直地对齐。
用延伸通过板簧115和制动块120的上部125中的孔165且螺纹连接到制动块120的下部130中的螺纹孔170中的第一组紧固件160将所述偏压组件115固定在相关的制动块120的上部和下部125、130之间。上部125包括顶板簧140抵靠其偏转的弧形表面175。弧形轮廓175减小了板簧140上的应力集中。
用延伸穿过履带框架75中的孔且螺纹连接到各自的制动块120的上部125和下部130中的螺纹孔185中的第二组紧固件180将所述悬挂模块85固定到履带框架75上。履带框架75被夹在制动块120和紧固件180的头部之间。第二组紧固件180大致垂直于第一组紧固件160。第一和第二组紧固件160、180可以包括任何合适的紧固件诸如螺栓、铆钉、钉子、螺丝钉等等，或可以被使用用于刚性固定的另外的方式(例如焊接)来替代。例如，焊接和紧固件的组合可以用于将制动块120固定到履带框架75上。例如，制动块120的上部和下部125、130中的一个可被焊接至履带框架75，另一个部分被用延伸穿过板簧140的螺栓固定到所述焊接的部分上。在将制动块120刚性固定到履带框架75上的情形下，悬挂模块85在正常负载下通过所述偏压组件115将紧凑的履带式装载机10的全部重量经由履带80转移到地面。
参考图4和5，四个悬挂模块85在所示出的实施例的每个履带组件70中成大致线性对齐。在其它的实施例中，可以采用更多或更少的悬挂模块85，无论是线性对齐或是非线性对齐。每个履带组件70的履带框架75通过支架190刚性地安装至车身框架20上，支架被螺栓连接、焊接、铆钉连接或以别的方式刚性地固定至履带和车身框架75、20上。前后惰轮90、95相对于履带框架75是可旋转的。后惰轮95的旋转轴相对于履带框架75被固定，但前惰轮90被安装至震动系统195，所述震动系统195允许前惰轮90相对于履带框架75线性的行进以在行驶时容纳、吸收和抑制装载机10与物体的碰撞并且吸收在履带70的后侧和辊、惰轮和链轮齿110、90、95和100之间的碎片。
在所示出的悬挂模块85的布置中，每个悬挂模块85的制动块120被设置在下一个悬挂模块85的孔眼145和螺栓150上方。后制动块200刚性地安装至在最后的悬挂模块85的孔眼145和螺栓150上方的履带框架75。
悬挂系统被设计为在特定条件下“降至最低点”。当辊110向上被驱动足够距离以使得孔眼145邻接另一悬挂模块85的制动块120或后制动块200时，悬挂模块85被称为“降至最低点”。这可能在例如由紧凑的履带式装载机10快速地在石头、路边(curb)或其它坚硬物体上行驶引起的悬挂模块85的突然的动态负载条件下发生。悬挂模块85在这样的条件下被设计以降至最低点：用于为悬挂系统提供实际的端点、通过限制偏压组件115的剧烈摆动(oscillation)来稳定悬挂系统以及限制对偏压组件115的潜在损坏。
如图6、7和8所示，当由惰轮90、95承载车辆的重量时惰轮90、95被称为“降至最低点”。当附加装置用于向下推动至在紧凑的履带式装载机10的前面的地面210上时，使得紧凑的履带式装载机10的前端升高且紧凑的履带式装载机10的后端开始完全搁在在履带组件70的后惰轮95上或在后惰轮95和后辊110的一个或两个上，引起了如图6所示出的情形。当铲斗50被用来向下挖掘而进入到泥土中且紧凑的履带式装载机10向上拱起(ride up)以通过铲斗50向下施加车辆重量时，会发生这样的情形。当附加装置为手提钻、树桩研磨机、或操作者抵靠地面210驱动的其它附加装置时，也会发生这样的情形。
当附加装置承载使得紧凑的履带式装载机10向前摆动至履带组件70的前惰轮90上的很大的负载时，引起图7中所显示的情形。例如，当紧凑的履带式装载机10试图用附加装置提升很大负载时，会发生这样的情形。在这样的情形下，可由前惰轮90或前惰轮90和所述辊110的一个或两个一起承载紧凑的履带式装载机10的整个重量和负载。因此，可由紧凑的履带式装载机10承载在紧凑的履带式装载机10的前端的很大的垂直(大致向上或大致向下引导的)作用力引起如图6和7所示的情形。
当紧凑的履带式装载机10经受使所有悬挂模块85偏转至前和后惰轮90、95承载紧凑的履带式装载机10的一部分重量的点的巨大负载时，引起图8中所示的情形。如果紧凑的履带式装载机10承载非常重的、中心设置的负载或如果紧凑的履带式装载机10在行驶时从突出部(bump)直接向下落下时，可以发生这样的情形。
在图6、7和8所示出的每种情形中，与如果悬挂系统被设计不在惰轮90、95上降至最低点相比，惰轮90、95提供更加稳定的底部，所述紧凑的履带式装载机10可从所述底部执行需要的操作。例如，与如果更弹性的悬挂模块85提供反作用力相比，当用前惰轮和/或后惰轮90、95抵靠地面210施加反作用力执行作业时，操作者能够更好地用提升组件(例如，提升臂45和铲斗50)来执行例如挖掘和提升的作业。在这点上，在悬挂系统在惰轮90、95上降至最低点的选择的条件下，惰轮90、95可被称为使紧凑的履带式装载机10的悬挂硬化。
根据本发明的紧凑的履带式装载机10的一个例子中，板簧140由厚度为0.401英寸和宽度为1.75英寸的SAE 5160弹簧钢构造。板簧140可以被设计使得应用紧凑的履带式装载机10的重量(即，“不用千斤顶(off-jack)的车辆重量”)至所述悬挂模块85使得板簧140充分偏转以使车辆降低等于约7/16英寸的第一量。例如，悬挂模块85也可设计以在另外偏转板簧140时降至最低点，导致使车辆降低等于约9/16英寸的第二量(即，使用时车辆悬挂的移动范围)。因此，用于从完全卸载到降至最低点的这种布置的总的移动范围将会是约一英寸。所述实施例不是要限制本发明，而是仅提供一个可能的实施例的示例。
在随后的权利要求中阐明了本发明的各种特征和优点。

Claims (20)

1.一种用于履带式车辆的悬挂系统，所述悬挂系统包括：
框架；
围绕所述框架的履带；
多个悬挂模块，所述悬挂模块在所述框架和所述履带之间弹性地相互连接以偏压所述履带，使所述履带与履带式车辆位于其上的地表面接合；和
至少一个惰轮，所述履带在所述惰轮上延伸；
其中，在正常负载下，所述履带式车辆的全部重量是由所述悬挂模块来承载而不是由至少一个惰轮来承载；和
其中，在选择的条件下，所述至少一个惰轮承载所述履带式车辆的至少部分重量以在所述选择的条件下使所述履带式车辆的悬挂硬化。
2.如权利要求1所述的悬挂系统，其中，所述选择的条件包括被施加至所述履带式车辆的端部的垂直作用力。
3.如权利要求1所述的悬挂系统，其中，所述至少一个惰轮被安装用于围绕相对于所述框架被固定的旋转轴旋转。
4.如权利要求1所述的悬挂系统，其中，每个悬挂模块包括辊和将所述辊与所述框架相互连接的至少一个偏压组件；其中每个悬挂模块的辊沿与所述地表面接合的所述履带的前侧相对的所述履带的后侧滚动；并且，其中所述偏压组件通过所述辊偏压所述履带以使所述履带与所述地表面接合。
5.如权利要求1所述的悬挂系统，其中，每个悬挂模块包括刚性地固定至所述框架的制动块和被安装至所述制动块并将所述车辆的重量从所述框架转移至所述履带的至少一个板簧；并且，其中所述制动块包括弧形表面以减少在偏转所述板簧时在所述板簧上的应力集中。
6.如权利要求1所述的悬挂系统，其中，每个悬挂模块包括偏压组件和具有第一和第二部分的制动块；其中至少一个第一紧固件抵靠所述偏压组件的相对侧面紧固所述制动块的所述第一和第二部分；并且，其中至少一个第二紧固件大致垂直于所述至少一个第一紧固件延伸以将所述制动块刚性地固定至所述框架。
7.如权利要求1所述的悬挂系统，其中，一个悬挂模块包括被刚性地安装到所述框架的制动块；并且，其中另一悬挂模块在突然的动态负载下抵靠所述制动块降至最低点。
8.一种施工车辆包括：
车身框架；
由所述车身框架支撑的内燃机；
在所述内燃机的影响下可操作的液压系统；
在所述液压系统的影响下可操作以执行作业的提升臂组件；和
履带组件，包括履带框架、在所述液压系统的影响下相对于所述履带框架可移动以移动所述车辆的履带、所述履带在其上延伸的至少一个惰轮和弹性地安装在所述履带框架和所述履带之间的多个悬挂模块；
其中，在正常载荷下，由悬挂模块而不是由所述至少一个惰轮来承载所述履带式车辆的全部重量；和
其中，响应于提升臂组件在选择的条件下执行作业，所述至少一个惰轮承载所述履带式车辆的至少部分重量以使所述履带式车辆的悬挂硬化，从而便利所述作业的执行。
9.如权利要求8所述的施工车辆，其中，所述选择的条件包括被施加至所述施工车辆的端部的垂直作用力。
10.如权利要求8所述的施工车辆，其中，所述至少一个惰轮被安装用于围绕相对于所述履带框架被固定的旋转轴旋转。
11.如权利要求8所述的施工车辆，其中，每个悬挂模块包括辊和将所述辊与所述履带框架相互连接的至少一个偏压组件；其中每个悬挂模块的所述辊沿着与所述地表面接合的所述履带的前侧相对的所述履带的后侧滚动，其中所述偏压组件通过所述辊偏压所述履带以使所述履带与地表面接合。
12.如权利要求8所述的施工车辆，其中，每个悬挂模块包括刚性地固定至所述履带框架的制动块和被安装到所述制动块并且将所述施工车辆的重量从所述履带框架传移到所述履带的至少一个板簧；并且，其中所述制动块包括弧形表面以减少在偏转所述板簧时在板簧上的应力集中。
13.如权利要求8所述的施工车辆，其中，每个悬挂模块包括偏压组件和具有第一和第二部分的制动块；其中至少一个第一紧固件抵靠所述偏压组件的相对侧紧固所述制动块的第一和第二部分；并且，其中至少一个第二紧固件大致垂直于所述至少一个第一紧固件延伸以将所述制动块刚性地固定至所述履带框架。
14.如权利要求8所述的施工车辆，其中，一个悬挂模块包括被刚性地安装到所述履带框架的制动块；并且，其中另一悬挂模块在突然的动态负载下抵靠所述制动块降至最低点。
15.一种悬挂具有履带框架和围绕所述履带框架的履带的施工车辆的方法，其中，所述履带具有第一和第二相对侧面，所述方法包括以下步骤：
安装至少一个惰轮至所述履带框架并围绕所述惰轮延伸所述履带；
在所述履带框架和所述履带之间插入多个悬挂模块，每个悬挂模块包括刚性地安装至所述履带框架的制动块、与所述履带接触的辊和在所述辊和所述履带框架之间的偏压组件；
抵靠所述履带的第一侧面用所述偏压组件偏压所述辊以保持在所述履带的第二侧面和地表面之间的大致恒定的接触；
在正常负载下用所述悬挂模块支撑所述车辆的整个重量；和
在选择的条件下用所述惰轮支撑所述车辆的至少部分重量以使所述车辆的悬挂硬化。
16.如权利要求15所述的方法，其中，安装至少一个惰轮包括安装第一惰轮用于相对于所述框架围绕相对于所述框架被固定的旋转轴旋转。
17.如权利要求16所述的方法，其中，安装至少一个惰轮进一步包括安装第二惰轮用于相对于所述框架围绕第二旋转轴旋转，并在所述履带框架和第二惰轮之间插入减震器以允许所述第二旋转轴相对于所述履带框架移动。
18.如权利要求17所述的方法，其中，用所述惰轮支撑所述车辆的至少部分重量包括响应于施加至所述履带式车辆的端部的垂直作用力将所述施工车辆摆动至所述第一和第二惰轮中的一个上。
19.如权利要求15所述的方法，其中，每个悬挂模块包括被安装至所述偏压组件的一部分上的制动块；其中插入多个悬挂模块包括将所述制动块刚性固定至所述履带框架；所述方法进一步包括在突然的动态负载下抵靠另一悬挂模块的所述制动块将至少一个悬挂模块降至最低点。
20.如权利要求15所述的方法，其中每个悬挂模块包括被安装到所述偏压组件的一部分上的制动块；其中插入多个悬挂模块包括用至少一个第一紧固件将所述制动块固定到所述偏压组件和用垂直于所述至少一个第一紧固件的至少一个第二紧固件将所述制动块固定到所述履带框架。
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