CN103826964B - 履带模块设备及其开放驱动轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆履带模块（10），其包括上部驱动轮、多个惰轮（14A和14B）和承重轮（15A和15B）、以及环状橡胶履带（16），该环状橡胶履带具有凸耳（20），凸耳绕轮延伸且由驱动轮（12）驱动，该驱动轮具有：中间主板（22），该中间主板具有第一直径的外边缘（40B）以及形成驱动轮的暴露的内表面和外表面的内侧和外侧（28A和28B）；驱动构件，该驱动构件沿轴向跨过主板边缘且沿径向突出超过主板边缘（26）而突出到第二直径。

Description

履带模块设备及其开放驱动轮

技术领域

本发明整体涉及用于取代车轮的车辆履带模块系统领域，更具体地，本发明涉及单个上部驱动轮，该上部驱动轮的上部部分由环状柔性橡胶履带接合，该环状柔性橡胶履带还绕多个近地惰轮和承重轮的下部部分延伸，以沿着地面保持从动履带，从而使车辆移动。

背景技术

诸如牵引机、联合收割机和类似物的农业车辆通常在农业领域中用于从事各种工作，建造车辆和其它大型工作车辆用于在各种地面上从事许多不同的工作。通常，这些车辆具有大型车轮，车轮具有轮胎，车辆在轮胎上被支撑在地面上。然而，为了改善牵引，车辆-履带模块系统（或“履带模块”）用来取代具有轮胎的车轮，这样的履带模块系统提供大得多的接地面积，接地面积扩散车辆重量，并且趋于防止车辆陷入泥浆或其它软的地面中。

每个这样的履带模块都具有能够连接到车轴以与车轴一起旋转的大的上部驱动轮、多个惰轮和承重轮以及环状柔性橡胶（即橡胶或橡胶类似物）履带，履带具有主内表面和从该主内表面向内突出的间隔开的履带凸耳，履带绕车轮延伸，且通过其与驱动轮的接合而被驱动。当然，这样的驱动轮具有与履带凸耳接合的沿周向间隔开的驱动构件。

最近几十年，在车辆履带模块系统中具有许多显著的进步，其中的一些改进的例子可见于属于印第安纳州芒特弗农的ATI公司（本文所公开和要求保护的发明的受让人）的美国专利No.Re36,284（Kelderman）、No.6,543,862（Kahle等人）和No.6,536,854（Juncker等人）。'862和'854专利的驱动轮结构用来通过减小履带凸耳上的剪切力而减小履带磨损。不具有履带干涉侧结构以及由此能够自由调节履带在驱动轮上的左右位置，是这些进步的一部分，考虑到对于履带模块技术而言早期过度磨损已经成为主要的关注点，那么改进是尤为重要的。然而，尽管在履带模块技术上取得了显著的进步，但是仍然需要改进的设备，包括需要改进驱动轮，这将克服现有技术中的某些问题和缺陷。

关于履带模块和履带模块驱动轮而言迫切的需要是需要轻得多的设备。在过去，操作要求已经使得驱动轮构造非常沉重。已经认识到，较轻的驱动轮将意味着较低的成本和较高的操作效率。一直需要较轻的履带模块驱动轮，以及自然形成的较轻的履带模块，而不会损害操作要求。

另一个持续的需要是需要方便环状橡胶履带安装在履带模块上。过去的构造通常是笨重的，因此履带的移除和安装是令人讨厌的过程。在某些情况下，移除和安装可能需要移除惰轮，以允许进行移除和/或安装。一直需要方便橡胶履带的移除和安装。

现有技术的履带模块和履带模块驱动轮的另一个缺陷在于，难以或不可能通过配重而正确地适应具有不同马力等级的不同车辆的特定履带模块。一直需要一种履带模块或履带模块驱动轮，其能够容易地进行重量调节，以适应特定的车辆。

履带模块领域中的另一个问题（实际上是某些过去的改进所认识到的问题），是允许沿着履带和驱动轮而从履带和驱动轮之间清洁泥浆和碎屑。需要一种驱动轮，其具有高度的开放度，以使得泥浆和碎屑的积聚或摄取最小化。避免或最小化泥浆和碎屑的积聚将增加履带和驱动轮的操作效率和有效相互作用。

另一个问题在于，现有技术的具有外带的履带模块驱动轮在与履带凸耳进行驱动相互作用期间实际上可能出现变化的节距直径，其中驱动构件从该外带伸出。此外，根据橡胶履带和驱动轮之间的接触表面的构造，这中情况可能通过泥浆和碎屑的积聚而加重。由于履带材料中的应力，不同的节距直径可以引起过度的履带磨损。一直需要一种驱动轮构造，其消除或最小化节距直径的变化。

前述需要和问题大部分已经称为棘手的需要和问题。这样的问题的解决方案在本领域中将是重要的进步，该解决方案仍然保留了履带模块技术的优点，甚至保留了在不具有干涉驱动轮侧结构的操作期间自动履带轮可调节性的优点。

发明内容

本发明的目的在于提供改进的履带模块设备和履带模块驱动轮，其克服现有技术中的某些问题和缺陷，包括以上所述的那些问题和缺陷。

更具体地，本发明的一个目的在于提供改进的履带模块和履带模块驱动轮，它们重量轻，从而便于高效地操作。

本发明的另一个目的在于提供改进的履带模块设备和履带模块驱动轮，其避免或最小化泥浆和碎屑沿着驱动轮和橡胶履带在驱动轮和橡胶履带之间的积聚。

本发明的另一个目的在于提供改进的履带模块设备和驱动轮，其显著地方便橡胶履带从履带模块的移除和安装。

本发明的另一个目的在于提供改进的履带模块设备和履带模块驱动轮，其容易地允许特定的履带模块适应使用该模块的车辆的尺寸/马力等级。

本发明的另一个目的在于提供改进的履带模块设备，其通过使节距直径的差最小化而减小了与节距直径差相关的履带磨损。

本发明的另一个目的在于提供履带模块和履带模块驱动轮，其提供这样的优点和方案而不会损害这样的设备的操作要求。

本发明是关于车辆履带模块设备的改进，其包括：上部驱动轮，其能够连接到车轴以与车轴一起旋转；多个惰轮和承重轮，包括第一和第二惰轮以及它们之间的一个或多个承重轮；以及环状柔性橡胶履带，该环状柔性橡胶履带具有主内表面和从该主内表面突出的间隔开的凸耳，履带绕轮延伸，且通过其与驱动轮的接合而被驱动。本发明的特征形成改进的履带模块和履带模块驱动轮，克服了上述问题和缺陷。在描述改进的驱动轮时，以各种形式使用的术语“轴向”和“径向”参考驱动轮轴线。

在本发明的一个方面中，驱动轮包括：（1）圆形中间主板，该圆形中间主板具有中心部分，该中心部分适于连接到车轴，该中间主板沿周向终止于第一直径的边缘，并且具有形成驱动轮的内表面和外表面（即其暴露侧面）的内侧和外侧；（2）沿周向间隔开的驱动构件，所述驱动构件沿轴向延伸跨过主板边缘并沿径向突出超过主板边缘而突出到第二直径，每个驱动构件具有轴向内侧端部、轴向外侧端部以及轴向内侧端部和轴向外侧端部之间的中间部分，该中间部分在其中间位置处固定到主板边缘，并且每个驱动构件还具有外部履带接合表面；以及（3）大致平的刚性环，该刚性环与中间主板同中心，并且固定到驱动构件的内侧端部部分，该刚性环的内径不小于第一直径的大约一半，且该刚性环的外径不大于大约第二直径。

在某些优选实施例中，刚性环的内径不小于第一直径，即圆形中间板的直径。这保持重量较低，保持中间主板的侧表面暴露，并且提供允许刚性环和圆形中间板由同一个金属板切割而成的制造优点。在某些优选实施例中，至少一个环形轮配重绕中间主板的中心部分附接到中间主板的一个侧表面处，最优选地附接在中间主板的外侧处。中间主板的良好暴露的侧表面方便了这种轮配重的容易安装。

在优选的实施例中，第二直径（即由驱动构件的外侧范围限定的直径）和第一直径（即与驱动构件附接的圆形中间主板的直径）之间的差大于内侧凸耳从履带的主内表面突出的长度。该差是重要的，原因是其减小了由于节距直径的差而导致的带磨损，在第一直径和第二直径处存在驱动负荷时，即当带表面在两个直径处接触轮结构而进行工作时，将会出现这种解决节距直径的差。

在某些优选实施例中，刚性环固定在驱动构件的内侧端部部分处的刚性环从其自身的内侧端部稍稍偏置。这允许驱动构件外表面向内延伸，并且提供驱动构件外表面长度和用于刚性环的较小外径的可能性。

在本发明的某些实施例中，驱动轮还包括凸耳支撑构件，每个凸耳支撑构件在相邻的一对驱动构件之间固定到中间主板的边缘，并且每个凸耳支撑构件具有凸耳支撑表面，该凸耳支撑表面被定位成用以与一个履带凸耳的远侧端部接合。

在本发明的另一个方面中，驱动轮包括如上所述的圆形中间主板和沿周向间隔开的驱动构件，每个驱动构件具有轴向内侧端部部分、轴向外侧端部部分以及轴向内侧端部部分和轴向外侧端部部分之间的中间部分，该中间部分在其中间位置处固定到主板边缘；以及外部履带接合表面，该外部履带接合表面的轴向尺寸比履带凸耳的轴向尺寸大至少大约50%。更优选的是，该外部履带接合表面的轴向尺寸比履带凸耳的轴向尺寸大至少大约65%，最优选的是，该外部履带接合表面的轴向尺寸为履带凸耳的轴向尺寸的至少大约两倍。驱动构件的外部履带接合表面的宽度尺寸允许良好地应对操作期间履带-轮的侧向相对运动，从而是减小履带磨损的重要因素。

在本发明的另一个方面中，履带模块设备包括：上部驱动轮，其能够连接到车轴以与车轴一起旋转；多个惰轮和承重轮；以及环状柔性橡胶履带，该环状柔性橡胶履带具有主内表面和从该主内表面突出的间隔开的凸耳，履带绕轮延伸，且通过其与驱动轮的接合而被驱动，改进在于这样的履带模块设备的驱动轮。更具体地，驱动轮包括：（1）圆形驱动轮板，该圆形驱动轮板具有中心部分、侧表面和第一直径的周向边缘，该中心部分适于连接到车轴；（2）沿周向间隔开的驱动构件，所述驱动构件沿轴向延伸跨过该驱动轮板；以及（3）至少一个轮配重，所述至少一个轮配重附接到驱动轮板的侧表面，处于沿径向超过驱动轮板的中心部分的位置中。

在优选的实施例中，轮配重优选地是环形的，且围绕驱动轮板的中心部分，并且最优选地处于中间主板的外侧上。某些优选实施例包括第二轮配重，第二轮配重与第一轮配重同中心地且相邻地固定。

应该指出的是，在此所用的术语“橡胶履带”指的是由天然橡胶、合成橡胶或任何橡胶样材料制成的履带。

附图说明

图1为根据本发明的优选履带模块设备的透视图。

图2为图1的设备的前正视图。

图3为图1的设备的后正视图。

图4为这种履带模块设备的改进的驱动轮的放大透视图。

图5为从图4的后侧看的驱动轮的放大透视图。

图6为履带模块设备的另一个稍稍放大的透视图，但是去除了橡胶履带的一部分，以较佳地示出驱动轮及其与橡胶履带的关系。

图7为示出了履带凸耳和驱动构件的外部履带接合表面的相对轴向尺寸的示意图。

图8为与图4类似的透视图，但是示出了固定到驱动轮的两个环形轮配重。

图9为本发明实施例的驱动轮的透视图，其中该驱动轮包括处于相邻对的驱动构件之间的凸耳支撑构件。

具体实施方式

图1-3和6示出了根据本发明优选实施例的履带模块10，图4、5、7和8示出了履带模块10的改进的驱动轮12。

驱动轮12能够连接到牵引车或其它工作车辆的车轴，以使得驱动轮12与该车轴一起旋转，除了驱动轮12之外，履带模块10包括第一和第二惰轮14A和14B以及一对承重轮15A和15B，所有的轮都可旋转地安装到模块结构。环状柔性橡胶履带16绕轮延伸，并且通过与驱动轮12接合而被驱动。橡胶履带16包括主内表面18以及从主内表面18突出的多个间隔开的凸耳20。

如图4和5中最佳地示出，驱动轮12包括圆形中间主板22，该中间主板具有中心部分24，该中心部分适于通过如图所示的附接孔环而连接到车轴。中间主板22是驱动轮12的唯一的大型板。板22沿周向终止于边缘26，由边缘26形成的圆具有第一直径。中间主板22分别具有内侧和外侧28A和28B，考虑到驱动轮12的结构，内侧和外侧28A和28B形成驱动轮12的内表面和外表面，即驱动轮12的暴露侧。

驱动轮12具有沿着主板边缘22周向地间隔开的驱动构件30。驱动构件30沿轴向延伸跨过边缘22，并且沿径向伸出超过主板边缘26至大于第一直径的第二直径。（应当理解，术语“直径”在本说明书中表示，接触该驱动构件的最远离主板22轴线的部分的圆限定了具有一直径的圆。）如图所示，每个驱动构件30包括定位成用于履带接合的远侧轴向平行的圆柱形部分30A和驱动构件安装座30B。

每个驱动构件30，特别是圆柱形部分30A，具有终止于轴向内侧端部33A处的轴向内侧端部部分32A、终止于轴向外侧端部33B处的轴向外侧端部部分32B以及轴向内侧端部部分和轴向外侧端部部分之间的中间部分34，该中间部分在其中间位置处通过驱动构件安装座30B固定到主板边缘22。每个驱动构件30还具有外部履带接合表面36，该外部履带接合表面被定位成用以与橡胶履带16接合；更具体地，橡胶履带16的内表面18和履带凸耳20的表面在驱动操作期间将接合履带接合表面36的部分。

履带模块10还包括平的刚性环40，该刚性环与中间主板22同中心，并且固定到驱动构件30的内侧端部部分32A处。刚性环40具有圆形内边缘40A，该圆形内边缘的直径稍稍大于第一直径（即圆形中间主板22的直径）。刚性环40优选地由用来形成中间主板22的金属板原料的同一部件切割形成。在这样的制造步骤中，该切割线使得内边缘40A的直径稍稍大于主板22的直径。刚性环40还具有圆形外边缘40B，该圆形外边缘的直径不大于第二直径（即由驱动构件30的最外侧部分限定的直径）。这用来消除任何侧表面，该侧表面可能与履带凸耳20在驱动构件30的履带接合表面36上的侧向运动相干涉。

第二直径（即由驱动构件30的外侧范围限定的直径）和第一直径（即与驱动构件30附接的圆形中间主板22的直径）之间的差大于内侧凸耳从履带30的主内表面18突出的长度，即内表面18和履带凸耳20的远侧端部20A之间的径向距离。

如图7中最佳地示意性示出，驱动构件30的轴向尺寸，尤其是圆柱形部分30A的外部履带接合表面36的轴向尺寸，大于履带凸耳20的轴向尺寸的两倍。如上所述，驱动构件30的“宽度”用来允许良好地应对操作期间履带-轮的侧向相对运动，从而是减小履带磨损的重要因素。

图8示出了驱动轮12的实施例，其包括两个环形轮配重44，这两个环形轮配重同中心地附接到中间主板22的外侧28B。轮配重（如果使用的话）的尺寸和数量可以选择成用以满足履带模块10所附接的车辆的具体操作要求。

图9示出了本发明的驱动轮的可供选择的实施例。图9中的驱动轮50基本上类似于驱动轮12，不同的是驱动轮50包括凸耳支撑构件52，每对驱动构件30之间定位有一个凸耳支撑构件。凸耳支撑构件52包括凸耳支撑表面52A，该凸耳支撑表面被定位成用以在可供选择的实施例的操作期间接触履带凸耳20的凸耳远侧表面20A。该特征提供了一些对于从驱动轮50传递到环状橡胶履带的驱动负荷的分担。

虽然已经结合具体实施例描述和示出了本发明的原理，但是应当理解，这样的实施例仅仅是以实例的方式提供的，而并非限制性的。

Claims (15)

1.一种车辆履带模块设备，其包括上部驱动轮、多个惰轮和承重轮以及环状柔性橡胶履带，该上部驱动轮能够连接到车轴以与车轴一起旋转，该环状柔性橡胶履带具有主内表面和从该主内表面突出的间隔开的凸耳，履带绕轮延伸且通过其与驱动轮的接合而被驱动，其中改进在于驱动轮包括：

·圆形中间主板，该圆形中间主板具有中心部分，该中心部分适于连接到车轴，该中间主板沿周向终止于第一直径的边缘，并且具有形成驱动轮的内表面和外表面的内侧和外侧；

·沿周向间隔开的驱动构件，所述驱动构件沿轴向延伸跨过主板边缘并沿径向突出超过主板边缘而突出到第二直径，每个驱动构件具有轴向内侧端部部分、轴向外侧端部部分以及位于轴向内侧端部部分和轴向外侧端部部分之间的中间部分，该中间部分具有中间位置，并且每个驱动构件还具有外部履带接合表面，每个驱动构件在主板和中间位置大致对准的情况下固定到主板边缘；以及

·大致平的刚性环，该刚性环与中间主板同中心，并且固定到驱动构件的内侧端部部分处，该刚性环的内径不小于第一直径的一半，且该刚性环的外径不大于第二直径。

2.根据权利要求1所述的车辆履带模块设备，其中刚性环的内径不小于第一直径。

3.根据权利要求1所述的车辆履带模块设备，其中固定在驱动构件的内侧端部部分处的刚性环从该内侧端部偏置。

4.根据权利要求1所述的车辆履带模块设备，其还包括至少一个环形轮配重，该环形轮配重绕中间主板的中心部分附接到中间主板的外侧上。

5.根据权利要求4所述的车辆履带模块设备，其中所述至少一个环形轮配重包括第一轮配重和第二轮配重，该第二轮配重与第一轮配重同中心地且相邻地固定。

6.根据权利要求1所述的车辆履带模块设备，其中第二直径和第一直径之间的差大于凸耳从履带的主内表面突出的长度。

7.根据权利要求1所述的车辆履带模块设备，其还包括凸耳支撑构件，每个凸耳支撑构件在相邻的一对驱动构件之间固定到中间主板边缘，并且具有凸耳支撑表面，该凸耳支撑表面被定位成用以与一个履带凸耳的远侧端部接合。

8.根据权利要求1所述的车辆履带模块设备，其中每个驱动构件的外部履带接合表面的轴向尺寸比履带凸耳的轴向尺寸大至少50％。

9.根据权利要求8所述的车辆履带模块设备，其中该外部履带接合表面的轴向尺寸比履带凸耳的轴向尺寸大至少65％。

10.根据权利要求9所述的车辆履带模块设备，其中该外部履带接合表面的轴向尺寸为履带凸耳的轴向尺寸的至少两倍。

11.根据权利要求10所述的车辆履带模块设备，其还包括凸耳支撑构件，每个凸耳支撑构件在相邻的一对驱动构件之间固定到中间主板边缘，并且具有凸耳支撑表面，该凸耳支撑表面被定位成用以与一个履带凸耳的远侧端部接合。

12.根据权利要求1所述的车辆履带模块设备，其中与刚性环固定的每个驱动构件包括定位成用于履带接合的圆柱形部分，该圆柱形部分通过相应的驱动构件安装座固定到主板边缘。

13.根据权利要求12所述的车辆履带模块设备，其中每个驱动构件的驱动构件安装座大致沿着驱动构件的整个长度固定到其相应的圆柱形部分。

14.根据权利要求12所述的车辆履带模块设备，其中刚性环的内径不小于第一直径。

15.根据权利要求14所述的车辆履带模块设备，其中每个驱动构件的驱动构件安装座大致沿着驱动构件的整个长度固定到其相应的圆柱形部分。