CN102300763A - 用于履带型机械的链轮驱动组件 - Google Patents

Abstract

用于履带型机械(100)的链轮驱动组件(130)包括绕所述链轮驱动组件的中央径向设置的多个齿(131)，所述多个齿中的每个包括相反的齿腹(131a)，其中连续的齿对限定大致凹形的通道(134)，所述通道用于将与连续的履带链(111)的履带链节构件(112)相关联的圆柱形的栓构件(113)接收在其中，每个所述齿腹具有小于约17度的齿角。

Description

用于履带型机械的链轮驱动组件

技术领域

本发明整体涉及用于履带型机械的驱动组件，更具体地，涉及用于与履带型机械相关联的牵引装置的链轮驱动组件。

背景技术

履带型机械通常包括具有多个联锁链节的履带组件，每个链节联接至地面接合牵引板。相邻的链节可以通过横向设置的履带栓互相连接以形成连续的链。可转动套管可以绕履带栓设置，可转动套管能够相对于履带栓转动。可转动套管能够接合链轮驱动毂的一部分。当驱动马达转动链轮驱动毂时，链轮驱动毂的齿与套管之间的间隔接合，迫使履带链节沿毂的转动方向运动，从而推进机械。

因为可转动的套管使得履带套管能够相对于履带链节转动，减少套管和链轮之间的接触面的摩擦，使用可转动套管的履带组件可能比具有固定(即不可转动)套管的履带组件更不容易由于摩擦而磨损。但是，因为具有可转动套管的履带链节的摩擦远低于具有固定套管的履带链节，可转动套管可能更容易从链轮的齿所限定的空间意外滚出或滑出。在重负载状况下，滑动可能会在机械操作期间导致履带看起来在“跳动”，可能会导致驱动链轮齿过早磨损(或损坏)。该现象也可能对操作者控制机械的能力产生负面影响。

为了减少这种滑动引起的套管滑动和履带“跳动”，一些系统依赖于增加与驱动链轮相互作用的部件的宽度和尺寸，从而增加链轮接触面处的部件的表面积，这有效地增加摩擦力(套管滑动或跳动所必须克服的力)。例如，授权予Tucker，Jr.的美国专利No.7201242(’242专利)公开了一种具有驱动链轮的履带驱动车辆，所述驱动链轮具有与驱动带的橡胶驱动肋相互作用的空间。为了减小橡胶驱动肋在重负载状况下变形(这可能引起滑动)的趋势，’242专利的车辆使用的驱动肋具有被设计成更精确地符合驱动链轮的尺寸和形状的、比传统驱动肋更大的宽度和高度参数。增大驱动肋的尺寸可以增加驱动链轮和驱动肋之间相互作用的表面积，从而可能地减小肋上的“点负载”的变形效应。通过增加相互作用的表面积，现有技术的系统也可以有效地增加摩擦力，减小履带滑动和/或跳动的可能性。

虽然增加驱动链轮和驱动肋的宽度和尺寸以增加它们之间相互作用的表面积在一些情况下可以减少驱动肋的变形和驱动带的“跳动”，这可能具有显著的缺点。例如，增加履带组件的材料用量可能增加机械的制造和材料成本。此外，增加驱动链轮和驱动肋的宽度和尺寸会不必要地增加履带组件的重量，有效地降低了机械的功率重量比(效率)。

本发明的用于履带型机械的链轮驱动组件旨在克服上述一个或多个问题。

发明内容

根据一个方面，本发明涉及一种用于履带型机械的链轮组件。该链轮组件可以包括绕所述链轮组件的中央径向设置的多个齿。所述多个齿中的每个包括相反的齿腹，其中连续的齿对限定大致凹形的通道，所述通道用于将与连续的履带链的履带链节构件相关联的圆柱形的栓构件接收在其中，每个所述齿腹具有小于约17度的齿角。

根据另一方面，本发明涉及一种用于履带型机械的履带组件，其包括多个链节构件、多个栓构件、和驱动链轮。所述多个栓构件中的每个能够将相邻的链节构件联接在一起以形成履带链并且可以包括绕所述栓构件的圆柱形表面设置的可转动的套管。所述可转动的套管能够相对于各自的栓构件转动。驱动链轮可以包括绕所述驱动链轮的中央径向地设置的多个齿。所述多个齿中的每个包括相反的齿腹，其中连续的齿对的齿腹限定用于将所述可转动的套管接收在其中的大致凹形的通道，每个齿腹具有在约10度和约17度之间的齿角。

根据另一个方面，本发明涉及一种履带型机械，其包括多个链节构件、多个栓构件、用于产生转矩输出的驱动机构、以及操作地联接至驱动机构并且能够响应于驱动机构产生的转矩输出而转动的驱动链轮。多个栓构件中的每个能够将相邻的链节构件联接在一起以形成履带链并且可以包括绕栓构件的圆柱形表面设置的可转动的套管。可转动地套管能够相对于各自的栓构件转动。驱动链轮可以包括绕驱动链轮的中央径向地设置的多个齿。多个齿中的每个包括相反的齿腹，其中连续的齿对的齿腹限定大致凹形的通道，用于将可转动的套管接收在通道中，每个齿腹具有小于约17度的齿角。

附图说明

图1示出根据所公开的实施方式的一种示例性的履带型机械；

图2示出根据所公开的实施方式的图1的履带型机械的链轮驱动组件的一个示例性的部分；

图3a示出根据所公开的一些实施方式的包括圆柱形轮部分和多个齿段的一种示例性的链轮驱动组件的放大侧视图；

图3b示出用于图3a的链轮驱动组件的一种示例性的齿段的透视图。

具体实施方式

图1示出根据所公开的实施方式的一种示例性公开的履带型机械100。履带型机械100可以是通过操作“连续的”履带型牵引装置来驱动、推进、定位和/或操纵的任何机械。这种机械可以包括例如履带型拖拉机、滑移式装载机、推土机、挖掘机、反向铲、履带式装载机、前铲机、或任何其他类型的可履带操纵的机械。履带型机械100可以包括可接合地面的履带组件110和通过驱动链轮130联接至履带组件110的驱动机构120。履带组件110可以被配置成在被驱动机构120驱动时推进机械100。

履带组件110可以包括形成机械100的驱动系统的地面接合部分(即“连续的”履带)的多个部件。履带组件110可以包括具有多个链节构件112的链组件111、滚子框架组件115、至少一个空转轮117，以及多个滚子118等。履带组件110的上述部件仅是示例性的，而不意于是限制性的。因此，可以想到，履带组件110可以包括与上述不同的和/或额外的部件。例如，履带组件110还可以包括多个履带板119，履带板119可以固定至每个链节构件112以为链节构件112提供保护性的踏面覆盖。

链组件111可以包括联接在一起以形成连续的链条接地履带的多个链节构件112。例如，相邻的(例如连续的)链节构件，诸如链节构件112a、112b和112c可以通过多个栓构件113联接在一起，每个栓构件具有设置在其上的可转动的套管114。可转动的套管114可以与驱动链轮130接合，驱动链轮130联接至驱动机构120(例如马达)。驱动链轮130在被驱动机构120驱动时可以迫使链组件111沿驱动链轮130的转动方向运动。

滚子框架组件115可以包括一个或多个车轴和/或用于支撑机械100的主要重量的任何其他适合的结构。根据一种实施方式，滚子框架组件115可以是机械100的主框架或底盘，机械100的很多部件(例如驱动机构120、操作舱等)可以安装和固定在滚子框架组件115上。虽然图1示出履带型机械100包括单个滚子框架组件，但是可以想到，履带型机械100可以包括多个滚子框架组件。根据一种实施方式，履带型机械100可以包括用于与机械100相关联的每个履带组件110的至少一个滚子框架组件115。

滚子框架组件115可以包括第一部分115a和第二部分115b。根据一种实施方式，第一部分115a可以是滚子框架组件115的前端，且第二部分115b可以是滚子框架组件115的后端。滚子框架组件115的第一部分115a和第二部分115b中的每一个可以包括空转轮毂116，空转轮毂116上能够安装空转轮117以引导链组件111的定位。

滚子框架组件115可以被构造成接收多个滚子118，多个滚子协作以提供平台，在履带型机械100运动的过程中滚子框架组件115可以在该平台上滚动。滚子118可以是能够与链组件111相互作用以当链组件111绕滚子框架组件115行进时引导并定位链组件111的任何适合类型的重载车轮。滚子118可以固定至滚子框架组件115的底部以使得每个滚子118的一部分基本在由链组件111的联锁的链节构件112所形成的通道内在套管114上行进。

如上所述，第一部分115a和第二部分115b中的每一个可以包括空转轮毂116，空转轮117可以安装在空转轮毂116上。空转轮117可以提供绕滚子框架组件115引导链组件111的机械接口，并且提供用于将链组件的位置基本保持在机械100下方的横向支撑。例如，当履带型机械100向前行进时，与滚子框架组件的第一部分115a相关联的空转轮117可以接收来自驱动链轮130的链组件111并且绕前部115a引导链组件111，将链组件111保持就位以便于滚子118接合。类似地，与第二部分115b相关联的空转轮117可以接收来自滚子框架组件115下方的滚子118的链组件111并且绕第二部分115b引导链组件111，从而将链组件保持就位以便于驱动链轮130接合。

驱动机构120可以包括能够产生转矩输出的一个或多个部件。例如，驱动机构120可以包括任何适合类型的内燃机，例如汽油、柴油、天然气或混合动力发动机或涡轮机。替代地或额外地，驱动机构120可以包括电联接至电功率源并且能够将来自电功率输出的电能的至少一部分转化为机械能的电动马达。根据又一种实施方式，驱动机构可以包括流体连接至液压泵并且能够将泵增压的流体转化为转矩输出的液压马达。

驱动链轮130可以联接至驱动机构120并且能够响应于驱动机构120产生的转矩输出而转动。例如，驱动链轮130可以固定至(例如焊接、螺栓固定、热联接等)与轴(未示出)相关联的毂121，所述轴可以联接至驱动机构120。在机械操作期间，驱动机构120可以转动轴，导致驱动链轮130相应的转动。根据一种实施方式，驱动链轮130可以通过驱动轴直接联接至驱动机构120。替代地，驱动链轮130可以通过转矩转换器(例如齿轮箱、变速器等)联接至驱动机构120，使得驱动链轮130的转动可以相对于驱动机构120产生的转矩控制/调节。

驱动链轮130可以包括多个齿131，所述多个齿131能够接合履带组件110的一部分使得施加于驱动链轮的转动力被传递至履带组件110。例如，多个齿131中的每一个能够接合相邻的栓构件113之间的空间，与栓构件113相关联的套管114能够与相邻的齿131的相对的齿腹限定的空间配合。随着驱动链轮130转动，驱动链轮130的齿131“抓住”链组件111的栓构件113的套管114，迫使链组件111在驱动链轮130的转动方向上前进。

虽然图1示出为“上驱”机械(即机械具有升高的驱动系统和两个空转轮)，可以想到，与所公开的实施方式一致的构造可以在任何履带型机械中实施。例如，这里说明的驱动链轮构造可以适用于椭圆形履带机械，其中驱动链轮与非驱动空转轮117成一直线。因此，本发明的驱动链轮130可以适用于任何履带型机械，不管与使用驱动系统的机械相关联的驱动系统的尺寸、类型和结构。

如图2所示，驱动链轮130可以包括绕驱动链轮130的圆柱形表面径向设置的多个齿131。多个齿131中的每一个可以包括顶面131b和多个齿腹131a。每个齿腹131a可以包括(在齿131的顶面131b处或附近的)基本平的部分132，以及基本凸形(即弯曲)部分133。每个齿腹131a背向相应的齿131的中央(或“顶峰”)和顶面131b。

如上所述，齿腹131a可以包括基本平的部分132和基本凸形部分133。齿腹131a的基本平的部分132包括齿腹131a的具有基本一致斜率的部分。根据一种示例性的实施方式，基本平的部分132位于齿腹131a与齿的顶面131b相接合的齿131的顶部处或附近。基本凸形部分133可以包括与栓构件113相关联的套管114的圆形形状互补的表面。根据一种示例性的实施方式，基本凸形部分位于齿腹131a的基部处或附近(靠近驱动链轮130的当套管114落座于驱动链轮130中时所“骑乘”的周向边缘)。通过提供在每个齿腹131a的基部处或附近的弯曲表面和在齿腹131a的顶部处或附近的相对恒定且陡峭的平的部分132，驱动链轮130理想地被成形为在套管114落座时提供运动的灵活性，同时防止套管114从落座位置“跳”出。

如图2所示，相邻的齿的相对的齿腹形成通道134以将与栓构件113相关联的套管114接收在通道134中。通道134包括中点135a，使得包括中点135a的切线135垂直于从驱动链轮130的中心所画的径向线。

齿腹131a均可以包括齿角θ，即从驱动链轮130的中心经过中点135a的径向线136与包括齿腹131a的平的部分132的线137之间的角。与所公开的实施方式相一致的驱动链轮包括齿腹131a，每个齿腹的齿角θ小于约17度。根据本发明的一种示例性的实施方式，驱动链轮可以包括具有在10到17度之间的齿角的齿腹131a。根据另一种示例性的实施方式，齿腹131a可以被定制成包括代表在链轮的减少“跳动”能力、而不使得齿腹131a的齿角不必要地过于陡峭之间的理想的平衡的齿角。例如，在具有标准尺寸套管直径的履带组件的一些常见的履带型机械中，约12度和13度之间的齿腹131a提供了限制“跳动”而不对机械100的操作形成不必要的负面影响的理想的齿角。

可以想到，驱动链轮130可以被制造成单个元件，多个齿131中的每一个由单件材料整体形成。替代地，如图3A和3B所示，驱动链轮130可以由多个独立制造的部件组装而成。例如，如图3A所示，驱动链轮130可以包括轮部分140，轮部分140具有用于安装多个单独的链轮齿段145的多个孔141，每个链轮齿段具有对应于与轮部分140相关联的孔141的多个孔。因此，可以通过使用紧固装置142(包括例如螺母和螺栓、机螺栓、铆钉、以及任何其他适合的机械紧固装置)将每个链轮齿段145固定至轮部分140。替代地或额外地，一个或多个链轮齿段145可以使用临时或永久性焊接技术固定至轮部分140。

根据如图3B所示的一种示例性的实施方式，每个链轮齿段145可以包括被设计为配合在与轮部分140相关联的对应凹槽(未示出)中的凸缘145a。凸缘145a可以被配置为确保每个链轮齿段145的正确对准。此外，当凸缘145a正确地落座并固定在轮部分140的凹槽中时，凸缘145a可以防止链轮齿段145相对于轮部分140的横向运动和/或扭转。

工业实用性

本发明所公开的驱动链轮组件可以用于任何履带型机械中。更具体地，这里说明的驱动链轮组件在特别容易发生履带“跳动”现象的链轮升高履带型机械中是特别有利的，该现象的特征是驱动链轮的齿跳过履带组件的一个或多个套管。链轮升高履带型机械中履带组件与驱动链轮的相互作用越少，将履带组件的套管保持在驱动链轮的齿所形成的通道中的阻力越小，这又使得机械特别是在驱动链轮的转动力增大时容易发生履带“跳动”。通过减小驱动链轮的齿角(从而使得驱动链轮更加陡峭)，滑过或“跳”过更陡峭齿角所需要的转动力增大，从而限制履带“跳动”的发生。

这里所说明的具有优化的齿角的驱动链轮组件与传统驱动组件相比可以具有若干优点。例如，这里公开的驱动链轮组件的齿角小于传统驱动链轮组件的齿角。如上所述，减小驱动链轮的齿角(相当于齿角陡峭度的上升)相当于提高驱动链轮对于履带组件的套管作用于驱动链轮的齿的力的抵抗力。因此，装备有这里所说明的驱动链轮组件的履带型机械可以承受更大的负载(以及与此相关的转动力的相应增大)，而不容易发生履带“跳动”现象。

此外，如这里所说明的，减小驱动链轮齿角可能不一定需要相应地增大驱动链轮或驱动肋部的尺寸。因此，这里公开的具有更陡峭齿角的驱动链轮可以由具有更平缓的齿角的传统链轮所需要的相同或更少量的材料制造。因此，根据本发明的实施方式所制造的驱动链轮的重量不会对驱动系统的功率重量比(效率)产生负面影响。

Claims (10)

1.一种用于履带型机械(100)的链轮组件(130)，包括绕所述链轮组件的中央径向设置的多个齿(131)，所述多个齿中的每个包括相反的齿腹(131a)，其中连续的齿对限定大致凹形的通道(134)，所述通道用于将与连续的履带链(111)的履带链节构件(112)相关联的圆柱形的栓构件(113)接收在其中，每个所述齿腹具有小于约17度的齿角。

2.根据权利要求1所述的链轮组件，其中，所述齿角在约10度和约17度的范围内。

3.根据权利要求1所述的链轮组件，其中，所述齿角为约12度。

4.根据权利要求1所述的链轮组件，其中，所述齿角为约13度。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的链轮组件，其中，所述多个齿和所述链轮组件为单个整体的单元。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的链轮组件，其中，所述链轮组件还包括圆柱形的轮部分(140)和一个或多个齿段(145)，所述圆柱形的轮部分和所述一个或多个齿段均具有多个孔(141)，用于绕所述圆柱形的轮部分的圆柱形表面可移除地安装所述一个或多个齿段。

7.根据权利要求6所述的链轮组件，其中，所述圆柱形的轮部分还包括用于将与所述一个或多个齿段相关联的凸缘(145a)接收在其中的安装通道，其中所述安装通道整体地形成在所述圆柱形的轮部分的圆柱形表面中。

8.一种用于履带型机械(100)的履带组件(110)，包括：

多个链节构件(112)；

多个栓构件(113)，所述多个栓构件中的每个能够将相邻的链节构件联接在一起以形成履带链(111)并且包括绕所述栓构件的圆柱形表面设置的可转动的套管(114)，所述可转动的套管能够相对于各自的栓构件转动；以及

驱动链轮(130)，其包括绕所述驱动链轮的中央径向地设置的多个齿(131)，所述多个齿中的每个包括相反的齿腹(131a)，其中连续的齿对的齿腹限定用于将所述可转动的套管接收在其中的大致凹形的通道(134)，每个齿腹具有在约10度和约17度之间的齿角。

9.根据权利要求8所述的履带组件，其中，所述齿角为约12度。

10.根据权利要求8或9所述的履带组件，其中，所述驱动链轮还包括圆柱形的轮部分(140)和一个或多个齿段(145)，所述圆柱形的轮部分和一个或多个齿段均具有多个孔(141)，用于绕所述圆柱形的轮部分的圆柱形表面周向地安装所述一个或多个齿段。

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