CN102307777A - 用于履带总成的凸轮套管和使用该凸轮套管的履带式机械 - Google Patents

Abstract

提供一种用于履带式机械(10)的履带总成(16)的凸轮套管(72)。该履带总成包括通过履带销(70)联接在一起的第一链条(40)和第二链条(42)。限定一纵向轴线(A)的套管包括沿纵向轴线定向并从套管的第一端(80)延伸到套管的第二端(92)的中心孔(78)以便容置履带销。该套管包括绕纵向轴线定位在第一位置(110)处的第一凸耳(96)和绕纵向轴线定位在第二位置(114)处的第二凸耳(112)，第二位置与第一位置相距小于约180°。套管的第一端具有大致圆筒形的形状。

Description

用于履带总成的凸轮套管和使用该凸轮套管的履带式机械

技术领域

本发明总体涉及一种用于履带式机械的底架，且更具体地涉及一种与底架的履带总成一起使用的凸轮套管。

背景技术

履带式机械广泛用于建筑业、矿业、林业和其他类似行业。此类履带式机械的底架利用履带总成而不是车轮来提供接地推进。此类履带总成在难以获得足够牵引的环境——例如上述环境——中可能是优选的。具体地，代替滚动过车轮的工作表面，履带式机械采用一个或多个包括由联接的履带链节形成的闭环的履带总成，其中，履带链节限定有外表面以及内表面，外表面支承接地履带板，而内表面绕一个或多个可旋转的履带接合元件——例如驱动链轮、惰轮、张紧轮和辊——运动。

在履带式机械的典型操作期间，履带总成的各个运动部件可能经历显著的磨损。具体地，例如驱动链轮、惰轮、辊和履带链节都可能经历由大致恒定的金属间接触引起的磨损。特别关心的是驱动链轮与套管之间的磨损。根据一个示例性实施例，销和套管组件可联接履带总成的第一组履带链节和第二组履带链节。具体地，可构造成旋转也可不构造成旋转的套管可绕履带销定位，并且可在沿前进或后退的旋转方向驱动链轮时接合驱动链轮。这种相互作用可导致在套管和驱动链轮的接触表面上的显著磨损，并因此可能改变构件之间的工作节距，从而引起履带总成的增加的负载应力和可能的故障。

因此，已开发多种方案来尝试延长某些履带总成构件的使用寿命。例如，美国专利No.3,960,412公开了一种销套，其具有大致卵形的外构型以限定一对相对地布置的磨损表面。在履带总成操作期间，链轮齿在它们的齿根处接合该对相对地布置的磨损表面中的第一磨损表面。一旦第一磨损表面磨损到预定点，限定链轮的节段就可由具有较高节距的节段替换，因此使节径大致变回如由销套和链轮组合所限定的原始节径。在发生另外的磨损之后，销套可以旋转，使得链轮齿的齿根接合该对磨损表面中的第二磨损表面。在此构型中，具有较高节距的节段可用原始链轮节段替换。虽然这种替换链轮节段的方法可用于延长履带总成有关部分的使用寿命，但应理解，仍需要改善履带总成的各种操作特性。

本发明涉及一个或多个以上阐述的问题。

发明内容

根据一个方面，提供一种用于履带式机械的履带总成的凸轮套管。该履带总成包括通过履带销联接在一起的第一链条和第二链条。限定一纵向轴线的套管包括沿纵向轴线定向并从套管的第一端延伸到套管的第二端的中心孔以便容置履带销。套管包括绕纵向轴线定位在第一位置处的第一凸耳和绕纵向轴线定位在第二位置处的第二凸耳，第二位置与第一位置相距小于约180°。套管的第一端具有大致圆筒形的形状。

根据另一个方面，机械包括框架和与该框架联接的第一履带总成。第一履带总成包括通过履带销联接在一起的第一链条和第二链条，以及附接在第一链条和第二链条上的接地履带板。具有第一凸耳和第二凸耳的套管绕履带销定位。驱动链轮构造成沿前进方向和后退方向驱动第一履带总成。当第一履带总成沿前进方向驱动时，第一凸耳接合驱动链轮；当第一履带总成沿后退方向驱动时，第二凸耳接合驱动链轮。

根据又一个方面，一种操作机械底架的方法包括以下步骤：在驱动链轮沿前进旋转方向旋转期间，使驱动链轮齿的右齿面与套管的第一凸耳接合。在驱动链轮沿后退旋转方向旋转期间，驱动链轮齿的左齿面接合套管的第二凸耳。

附图说明

图1是根据本发明的示例性机械的侧视图；

图2是根据本发明的图1的机械的履带总成的一部分的透视图；

图3是根据本发明的图2所示的履带总成构件的分解视图；

图4是根据本发明的凸轮套管的侧视图，其在此定向成接合图1的机械的驱动链轮；以及

图5是根据本发明的图4的凸轮套管的一个可选实施例的侧视图。

具体实施方式

在图1中总体地示出一机械10的示例性实施例。机械10可为推土机、装载机或挖掘机，或任何其他采用如文中所述的履带式底架12的公路车辆或野外车辆。因此，机械10在文中也可被称为履带式机械。机械10总体可包括框架14，该框架14具有布置在其第一侧18的履带总成16或第一履带总成以及布置在其第二侧或相对侧的第二履带总成(未示出)。履带总成可一起接合地面或其他表面，以在工作期间推进机械10。应理解，机械10的履带总成可以是类似的，并且还可彼此成镜像。因此，文中将更详细地描述仅履带总成16或第一履带总成。

如图所示，履带总成16可绕多个滚动元件——如驱动链轮20、前惰轮22、后惰轮24和多个常规的履带辊(如辊26)——延伸。在底架12的典型操作期间，驱动链轮20可沿前进旋转方向驱动以沿前进方向驱动履带总成16以及因此沿前进方向驱动机械10，以及沿后退旋转方向驱动以沿后退方向驱动履带总成16和机械10。更具体地，接地的履带板如履带板28可附接在履带总成16上，以便接合地面或其他表面并推进机械10。虽然在履带式机械的上下文中对机械10进行说明，但应理解，本发明并不限制于此，并且预期各种各样其他的具有履带的机械也落在本文的范围内。例如，履带总成16可在输送带系统中用作在旋转元件之间传输转矩的履带，或用于本领域的技术人员公知的任何其他应用中。

现在参见图2，更详细地示出了履带总成16的一部分。具体地，履带总成16可包括经由销和套管组件44联接在一起的第一链条40和第二链条42。根据示例性实施例，第一链条40可包括多个互相连接的外侧链节如链节46a和46b，交替以多个互相连接的内侧链节48a和48b。然而，应理解，在此还可设想其他履带构型，例如具有S形的链节或多件式的链节。第一链条40和第二链条42可一起限定一用于接合驱动链轮20、前惰轮22、后惰轮24和辊26的内表面50，如图1所示。第一链条40和第二链条42的外表面52可构造成支承接地的履带板——如履带板28。根据一个实施例，接地的履带板——如履带板28——可通过将螺栓(未示出)固定在履带板28的附接孔54及第一链条40和第二链条42中的对应附接孔56内而附接在履带总成16的相邻链节上。

现在参见图3，示出了图2所示的履带总成构件的分解视图。具体地，如图所示的销和套管组件44可包括销70和套管72——文中也称为凸轮套管。后文更详细地描述的套管72可限定一纵向轴线A，并可具有外表面或外周74以及限定中心孔78的内表面76。中心孔78可沿纵向轴线A定向，并可从套管72的第一端80延伸到套管72的第二端82。根据一个实施例，履带销70可容置在套管72的中心孔78内，以容许履带销70与套管72之间的相对旋转。如图所示，履带销70以及因此中心孔78可具有大致圆筒形形状。然而，应理解，文中还设想了使用可选的形状或截面。

根据该示例性实施例的履带销70可具有比套管72长的长度。因此，履带销70的第一端84和第二端86可延伸越过套管72的相应端80和82。履带销70的第一端84可通过外侧链节46b的第一开口88和外侧链节46a的第二开口90定位。类似地，履带销70的第二端86可通过内侧链节48b的第一开口92和内侧链节48a的第二开口94定位。根据一个实施例，履带销70的第一端84可压配合在外侧链节46a的第二开口90内，而履带销70的第二端86可压配合在内侧链节48a的第二开口94内。尽管描述了用于附接的特定装置，但应理解，可设想任何已知的用于将履带销70固定在第一链条40和第二链条42上的装置。

也可利用过盈配合将套管72固定在履带总成16的第一链条40和第二链条42上。具体地，例如，套管72的第一端80可压配合在外侧链节46b的第一开口88内，且套管72的第二端82可压配合在内侧链节48b的第一开口92内。因此，套管72的第一端80和第二端82均可包括如将套管72压配合在链条40和42内所需的横向于纵向轴线A的圆筒形形状或圆筒形截面。应理解，通过将履带销70固定地附接在链节46b和48b上且将套管72附接在链节46a和48a上，并通过允许履带销70在套管72内的相对旋转，可以容许履带总成16具有期望的一定量的柔性。

如上所述，套管72在文中也可称为凸轮套管。具体地，套管72可包括一个或多个凸耳，例如沿着套管72的外表面74或外周定位的第一凸耳96。如图所示，第一凸耳96可在套管的中部98处从套管72的外表面74延伸，从而维持端部80和82的大致圆筒形形状以用于组装，如上文所述。然而，根据可选的实施例，第一凸耳96和文中所述的其他凸耳可延伸过套管72的整个长度。根据该示例性实施例，第一凸耳96和文中所述的其他凸耳可包括牺牲磨损材料，牺牲磨损材料由例如套管72的硬化锻造材料或铸造材料组成。

根据一个优选实施例，如图4所示，套管72可包括两个凸耳。具体地，套管72可包括以上介绍的第一凸耳96和第二凸耳112，第一凸耳96绕纵向轴线A总体定位第一位置110处，第二凸耳112绕纵向轴线A定位在第二位置114处，第二位置114与第一位置110相距小于约180°。应理解，位置110和114可代表相应凸耳96和114的中部、套管72外周可经历显著磨损的区域的周围、或任何其他期望位置。此外，如文中所述，可能希望例如通过提供如文中所述的牺牲磨损材料来增加套管72的厚度，牺牲磨损材料的量与在套管72周围的每个点处的预期磨损量成比例。因此，位置110和114和/或其他位置可分别代表相对于凸耳96和112具有固定关系的基准点。

在机械10操作(图1)期间，驱动链轮20可沿前进旋转方向F旋转，从而沿前进方向驱动履带总成16和机械10，或可沿后退旋转方向R旋转，从而沿后退方向驱动履带总成16和机械10。如本领域中公知的驱动链轮20可包括多个接触履带的外节段，例如驱动链轮节段116，仅示出其一部分。每个驱动链轮节段可包括多个驱动链轮齿118和交替的多个凹槽或齿根120。应理解，根据一个实施例，驱动链轮20和履带总成16的工作节距可如此地选择：使得套管72在典型操作期间接触驱动链轮20的驱动链轮齿118而不是齿根120。

根据该示例性实施例，第一凸耳96可限定套管72的在驱动链轮20沿前进旋转方向F旋转期间的前进磨损区域122，而第二凸耳112可限定套管72的在驱动链轮20沿后退旋转方向R旋转期间的后退磨损区域124。如文中所用，磨损区域可大体代表套管72可能经历磨损的区域——磨损归咎于套管72与驱动链轮20或底架12的任何其他构件的接触。根据该示例性实施例，套管72可定向成使得：在驱动链轮20沿前进旋转方向F旋转期间，第一凸耳96接合驱动链轮齿118的右齿面126。此外，第二凸耳112可在驱动链轮20沿后退旋转方向R旋转期间接合驱动链轮齿118的左齿面128。

更具体地，应理解，在典型操作期间，在履带总成16绕驱动链轮20及惰轮22和24旋转期间，套管(如套管72)可能承受多个循环负载。例如，当履带总成16沿前进方向和后退方向移动时，套管72的外表面74或外周可能随着套管接合旋转的驱动链轮20而承受循环负载。在经过很多小时的操作以后，驱动链轮20沿驱动链轮20的前进旋转方向F和后退旋转方向R两者接触套管72的区域可能被磨损掉，从而改变构件之间的工作节距，这可能导致履带总成16的一个或多个构件的增加的负载应力和可能的故障。

此外，可能从采用了履带总成如履带总成16的机械底架发出大量的噪音。可认为此类噪音在若干履带总成16和机械10构件之间产生，包括驱动链轮20与套管如套管72之间的接触。具体地，噪音可包括金属间的接触噪音，其源于旋转的驱动链轮20对套管72的冲击。此外，当套管72如上所述磨损并且履带总成16松弛、从而允许套管72的外表面74接触驱动链轮20的齿根120时，此类噪音可能增加。

如文中所述地采用至少包括第一凸耳96和第二凸耳112的凸轮套管72，这可以如文中所述通过提供前进磨损区域122和后退磨损区域124而延长套管72以及因此履带总成16的使用寿命。具体地，套管72可如此地定向：使得第一凸耳96在驱动链轮20沿前进旋转方向F旋转期间接合驱动链轮齿118的右齿面126。此外，第二凸耳112可在驱动链轮20沿后退旋转方向R旋转期间接合驱动链轮齿118的左齿面128。此外，在套管72的前进磨损区域122和后退磨损区域124处增加的这种牺牲磨损材料可延迟如上所述的增大的噪音的出现。

根据某些实施例，套管72可包括第三凸耳140，如图5所示。应理解，第三凸耳140在履带总成16操作期间可能不接合驱动链轮20。然而，例如在制造和/或组装期间，附加凸耳140可能是有用的。例如，可能期望使套管72的外表面74和中心孔78同时挤出成型。因此，可优选地挤出套管72，其具有绕纵向轴线A对称地定位的三个凸耳96、112和140。在将凸轮套管72挤出成型之后，根据一个制造工序，可将端部80和82加工成圆筒形形状，或其它有用的形状，以便将套管72附接到履带链条40和42，如以上参照图3所述。

还应理解，文中所述的驱动链轮20可包括一种或多种改型以适应凸轮套管72。例如，驱动链轮齿118之间的间距可相比于常规设计增加，以适应如由凸耳96、112和140限定的套管72的增加的外径。根据一个实施例，可增加驱动链轮20的外径以提供驱动链轮齿118的这种增加的间距。设想该改型和其他需要的改型，以在履带式底架12中结合使用凸轮套管72。

工业实用性

一般而言，用于履带式机械的履带总成的凸轮套管可包括第一凸耳和第二凸耳。可单独地提供或与履带总成或履带式机械相结合地提供的凸轮套管可限定一纵向轴线，并可具有一沿该纵向轴线定向的中心孔。中心孔可从套管的第一端延伸到套管的第二端以便容置履带销。第一凸耳可绕该纵向轴线定位在第一位置，且第二凸耳可绕该纵向轴线定位在第二位置。根据一个实施例，第二位置与第一位置相距小于约180°。根据某些实施例，凸轮套管还可包括第三凸耳，使得第一凸耳、第二凸耳和第三凸耳关于该纵向轴线对称。

履带总成可包括通过履带销联接在一起的第一链条和第二链条，该履带销如上所述可容置在凸轮套管的中心孔内。此外，凸轮套管的第一端和第二端可具有大致圆筒形的形状或其他有用的形状，使得第一端和第二端可分别压配合在第一链条和第二链条内。履带总成还可包括具有前进旋转方向和后退旋转方向的驱动链轮。第一凸耳可限定凸轮套管在驱动链轮沿前进旋转方向旋转期间的前进磨损区域，而第二套管可限定凸轮套管在驱动链轮沿后退旋转方向旋转期间的后退磨损区域。

根据一个特定实施例，凸轮套管可如此地定向：使得第一凸耳在驱动链轮沿前进旋转方向旋转期间接合驱动链轮齿的右齿面，且第二凸耳在驱动链轮沿后退旋转方向旋转期间接合驱动链轮齿的左齿面。因此，当履带总成以及因此机械沿前进方向驱动时，可从凸轮套管的第一凸耳除去牺牲磨损材料。类似地，当履带总成以及因此机械沿后退方向驱动时，可从凸轮套管的第二凸耳除去牺牲磨损材料。

凸轮套管可潜在地应用于采用履带式底架的任何机械如履带式拖拉机中。此外，本发明的凸轮套管可应用于包括一个或多个由链轮驱动的链条的履带式底架的履带总成。再者，本发明可应用于其中定位在履带总成的驱动链条之间的套管由驱动链轮驱动并因此受到显著磨损的履带总成。此类机械可包括但不限于推土机、装载机、挖掘机，或任何其他采用如文中所述的履带总成的公路车辆或野外车辆或固定式机械。

本说明书只是基于说明的目的，并且不应当被解释为以任何方式缩小本发明的范围。因此，本领域技术人员应理解，可对在此公开的实施例作出各种改型而不脱离本发明的完整和合理的范围及精神。其他方面、特征和优点将在审阅附图和所附权利要求后变得显而易见。

Claims (13)

1.一种用于履带式机械(10)的履带总成(16)的凸轮套管(72)，所述履带总成包括通过履带销(70)联接在一起的第一链条(40)和第二链条(42)，所述凸轮套管包括：

套管，其限定一纵向轴线(A)，并具有沿所述纵向轴线定向且从所述套管的第一端(80)延伸到所述套管的第二端(82)的中心孔(78)以容置所述履带销，所述套管包括绕所述纵向轴线定位在第一位置(110)处的第一凸耳(96)和绕所述纵向轴线定位在第二位置(114)处的第二凸耳(112)，所述第二位置与所述第一位置相距小于约180°，所述第一端具有大致圆筒形的形状。

2.根据权利要求1的凸轮套管，其特征在于，所述第二端包括大致圆筒形的形状。

3.根据权利要求2的凸轮套管，其特征在于，所述第一端压配合在所述第一链条内，所述第二端压配合在所述第二链条内。

4.根据权利要求1、2或3的凸轮套管，还包括第三凸耳(140)，其特征在于，所述第一凸耳、第二凸耳和第三凸耳关于所述纵向轴线对称。

5.根据权利要求1、2、3或4的凸轮套管，其特征在于，所述履带总成包括具有前进旋转方向和后退旋转方向的驱动链轮(20)。

6.根据权利要求5的凸轮套管，其特征在于，所述第一凸耳限定所述套管在所述驱动链轮沿前进旋转方向旋转期间的前进磨损区域(122)，所述第二凸耳限定所述套管在所述驱动链轮沿后退旋转方向旋转期间的后退磨损区域(124)。

7.根据权利要求6的凸轮套管，其特征在于，所述套管如此地定向：使得所述第一凸耳在所述驱动链轮沿前进旋转方向旋转期间接合驱动链轮齿(118)的右齿面(126)，所述第二凸耳在所述驱动链轮沿后退旋转方向旋转期间接合所述驱动链轮齿的左齿面(128)。

8.一种机械(10)，包括：

框架(14)；

与所述框架联接的第一履带总成(16)，所述第一履带总成包括通过履带销(70)联接在一起的第一链条(40)和第二链条(42)、附接在所述第一链条和所述第二链条上的接地的履带板(28)、以及绕所述履带销定位的套管(72)，所述套管包括第一凸耳(96)和第二凸耳(112)；以及

构造成沿前进方向和后退方向驱动所述第一履带总成的驱动链轮(20)，其中当所述第一履带总成沿前进方向驱动时，所述第一凸耳接合所述驱动链轮，而当所述第一履带总成沿后退方向驱动时，所述第二凸耳接合所述驱动链轮。

9.根据权利要求8的机械，其特征在于，所述第一凸耳绕所述套管的外周定位在第一位置(110)处，所述第二凸耳绕所述外周定位在第二位置(114)处，所述第二位置与所述第一位置相距小于约180°。

10.根据权利要求9的机械，还包括第三凸耳(140)，其特征在于，所述第一凸耳、第二凸耳和第三凸耳绕所述套管的外周等距地间隔开。

11.根据权利要求8或9的机械，其特征在于，所述套管如此地定向：使得当所述第一履带总成沿前进方向驱动时，所述第一凸耳接合驱动链轮齿(118)的右齿面(126)，而当所述第一履带总成沿后退方向驱动时，所述第二凸耳接合所述驱动链轮齿的左齿面(128)。

12.根据权利要求8、9、10或11的机械，其特征在于，所述套管的第一端(80)压配合在所述第一链条内，所述套管的第二端(82)压配合在所述第二链条内。

13.根据权利要求12的机械，其特征在于，所述第一端和所述第二端包括大致圆筒形的截面。

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