CN105128959B - 驱动导轮、履带驱动装置以及履带连接和张紧系统 - Google Patents

Abstract

驱动导轮、履带驱动装置以及履带连接和张紧系统。本发明提供驱动导轮和履带的组合装置，其包括由多个相连的履带板和多个从动表面组成的履带。履带包围绕驱动导轮从而使多个履带板与驱动导轮接触。驱动导轮具有多个驱动面和圆周轮辋表面，该圆周轮辋表面包括多个履带接触表面，每个履带接触表面都与接触导轮的履带板中的一个的内表面接触。履带板接触表面具有的形状使得与履带板接触表面切线垂直的线不穿过驱动导轮的旋转轴线，因此允许驱动导轮轮辋上的履带板接触表面从而将牵引力传送给履带。优选驱动导轮包括中心轮毂和以焊接方式连接到中心轮毂的多个单独齿元件。本发明还提供履带张紧和连接系统。

Description

驱动导轮、履带驱动装置以及履带连接和张紧系统

本申请是申请号为200910130765.6、申请日为2009年2月11日的同名的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及驱动导轮，例如在车辆履带装置(crawler)中使用的，及其他涉及履带装置本身的改进；使用履带装置的车辆(特别是移动式起重机)；和实现以及利用导轮和其他履带装置改进型式的方法。

背景技术

很多车辆，特别是在不平的地表面上移动的建筑装备，利用履带驱动来进行操纵。履带驱动装置一般为履带装置的一部分，其具有机架，环形履带与驱动马达一起安装在机架上。驱动导轮，有时候还称为驱动链轮，将扭矩从驱动马达传送至履带以产生用于移动履带装置机架的牵引力，并因此成为车辆的一部分，相对于地面上的履带部分并因此相对于地面来移动车辆。履带可以由单个导轮来驱动，并在同样安装在机架上的惰轮上串接，或者履带可以由两个驱动导轮来驱动。一些履带装置机架在框架相对两端上设置两个惰轮，并在履带装置的其他位置包括驱动导轮。

除了直线向前运动之外，还需要利用在车辆相对侧的一组履带驱动装置来执行转向运动。这些转向运动需要一个履带比另外的履带转的更快，或者典型地，一个履带旋转而另一履带静止。有些时候车辆，特别是建筑装备，需要原地旋转，其可以通过在一个方向驱动一个履带而在另一相对方向驱动另一履带。

履带装置机架可以是车辆机架的永久部分，或者在作为整体单元不能在公路上运输的大型车辆的情况下，诸如大型移动式起重机，履带以这样的方式连接车辆的其他部分即整个履带装置，包括履带装置机架、履带和驱动导轮与车辆的其余部分分离。对于一些大型履带装置，即使这些分离的单元也会超过公路运输的重量限制。那样的话，履带就需要从机架上拆卸下来在公路重量限制之内提供单独运输荷载。

履带装置中单个部件的尺寸是施加在履带装置上的荷载的函数，所述荷载不但包括由车重和车辆承载的任何荷载导致的荷载，而且包括实现车辆预期运动所需的荷载，以及这些荷载如何在履带装置零件布置中处理。例如，借助于独立履带板连接在一起组成的履带，其具有与导轮上的驱动表面接合的从动表面，驱动和从动表面都是构件(诸如齿和耳)的一部分，该构件必须足够大来承载将扭矩从导轮向履带传送需要的压缩荷载。特别是对于切割操作来说(当起重机变换方向时)，由导轮传送给履带的牵引力是非常巨大的。如果导轮上的齿与履带板上的耳接合的话，齿和耳的尺寸必须能够承受导轮和履带板之间的力来产生牵引作用力。

使用传统的导轮设计，导轮上的齿和每个履带板上的耳必须承受全部的牵引力。使用大型齿的材料成本以及重量由于履带板上齿的数量会翻倍。更明显的，增大的耳尺寸被复制在每个履带板上的耳上。通常需要50个或者更多的履带板来制造履带。增加的重量对于操作(需要较大的发动机以及较多的燃料来操作装备)以及工作地点之间的运输都是问题。因此能够用较少的材料重量产生相同的牵引力的履带和导轮设计将是一个大的改进。通常对于大型的导轮而言，可能重达2000磅或者更多，铸造这样的导轮也变得具有挑战性，并且铸造这样的大型的物体甚至相当不方便。

如上所述，为了获得公路重量限制之内的单独荷载，通常需要从大型的履带装置机架上将履带从履带装置上移走。这就需要将履带分离，从而从履带装置机架上移走，接着在新的工作地点再次安装在履带装置机架上并再次连接。现有的连接履带端部的方法可以证明是耗时的。对于大型起重机和重型履带机而言，履带端部的再次连接可能是一项令人十分沮丧的工作。此外，一旦履带再次设置在机架上并再次连接，为了合适的履带操作就需要设立履带张力。并且，即使履带从不需要拆除，履带元件随着时间的磨损也会导致履带有效长度变得较长。当履带过长需要拆掉独立履带板的时候，对于履带变化的长度来设定正确的履带张力就变得十分重要。

当履带在一个驱动导轮和在履带装置机架上的相对一端的一个惰轮上串接时，通常使得惰轮可以相对于履带装置机架的其余部分来调节以实现正确的履带张力。当可调整构件上的荷载仅仅是压缩荷载时这种张力系统可以工作，因为惰轮仅仅向机架传送压缩荷载。但是，如果履带装置机架的两端都配备有驱动导轮，那么随着驱动导轮将扭矩传送给履带，弯曲荷载通过机架来承担。这种弯曲荷载在驱动导轮和机架之间建立了可调节的连接，这样驱动导轮可以相对于机架的其余部分水平移动来产生合适的履带张力，形成复杂的结构。

发明内容

本发明涉及多个不同的方面，所有都对于履带装置产生不同益处。发明的导轮设计允许扭矩通过导轮轮辋和通过驱动齿传送到履带板，和驱动齿与履带板上的耳接合。结果，导轮上的齿的重量，单个履带板的重量，可以明显减轻。第二，发明的导轮设计可以是由单独的导轮元件组成的结构，例如是中心轮毂和多个齿元件，接着将这些导轮元件焊接到一起。第三，发明的履带连接系统当履带围绕履带装置机架安装的时候帮助连接履带端部。以及，还发明了履带张紧系统，使得在履带中建立正确的张紧力变得容易。

在第一方面，本发明是一种驱动导轮和履带的组合装置，履带由多个履带板组成，每个具有地面接合表面和与地面接合表面相对的内表面，履带还包括多个从动表面，履带包围驱动导轮布置从而使多个履带板与驱动导轮接触。驱动导轮具有旋转轴线并包括：ⅰ)多个驱动表面，其中至少一个与履带上的一个从动表面接合；ⅱ)圆周轮辋表面，包括多个履带板接触表面，每个都与接触导轮的履带板中的一个的内表面相接触。履带板接触表面具有的形状使得与履带板接触表面的切线垂直的线不穿过驱动导轮的旋转轴线，由此允许驱动导轮轮辋上的履带板接触表面向履带传送牵引力。

在第二方面，本发明是在驱动轮和履带之间传送力的方法。履带由多个相连的履带板组成，每个都具有地面接合表面、与地面接合表面相对的内表面和从动表面，履带包围驱动导轮布置从而多个履带板与驱动导轮接触。驱动导轮具有旋转轴线、多个驱动表面、和圆周轮辋表面，所述多个驱动表面中的至少一个与和导轮接触的履带板中的一个的从动表面接合，圆周轮辋表面包括多个履带板接触表面，每个都与接触导轮的履带板中的一个的内表面相接触。每个履带板接触表面具有的形状使得与履带板接触表面的切线垂直的线不穿过驱动导轮的旋转轴线。扭矩通过驱动导轮经由一个履带板上的从动表面和履带板的内表面施加到履带上。由导轮轮辋上的驱动导轮履带板接触表面施加的扭矩具有力臂，通过轮辋的履带板接触表面的接触在履带上产生关于力臂的力。

在第三方面，本发明是用在履带车辆上的驱动导轮，包含具有旋转轴线的中心轮毂和通过焊接连接到中心轮毂的多个单独齿元件。

在第四方面，本发明是制造用于履带车辆的驱动导轮的方法，包括：提供中心轮毂和多个单独的齿元件，通过焊接将齿元件和中心轮毂连接以产生所述的驱动导轮，其中，齿沿着驱动导轮的外围径向向外延伸。

在第五方面，本发明是允许车辆在地面上移动的履带装置，具有履带张紧系统，包括具有底部的履带装置机架，支撑在机架上的至少一个驱动导轮；由多个相连的履带板组成的履带，所述履带具有地面接合表面和与地面接合表面相对的内表面，履带包围驱动导轮设置从而使多个履带板与驱动导轮接触，履带围绕机架；和安装在机架上的履带张紧系统，所述履带张紧系统包括：1)与履带的内表面接合的至少第一滚轮；和2)连接到机架上的滚轮定位结构，其可以将第一滚轮相对于机架的底部升高来增加履带的张紧力。

在第六方面，本发明是用于允许车辆在地面上移动的张紧履带装置上的履带的方法，履带装置包括：ⅰ)具有底部的履带装置机架；ⅱ)支撑在机架上的至少一个驱动导轮；ⅲ)由多个相连的履带板组成的履带，所述履带具有地面接合表面和与地面接合表面相对的内表面。履带包围驱动导轮设置从而使多个履带板与驱动导轮接触，履带围绕机架。该方法包括使用连接到机架上的滚轮定位结构将与履带内表面接合的第一滚轮从第一位置提升到第二位置，其中，滚轮的第二位置与第一位置相比相对于机架的底部是升高的，由此增加了履带的张紧力。

在第七方面，本发明是允许车辆在地面上运动的履带装置，具有履带连接系统，包括：履带装置机架；至少一个支撑在机架上的驱动导轮；由具有地面接合表面的多个履带板组成的履带，履带板连续连接以形成具有可以连接在一起以形成环形履带的第一端和第二端的履带，履带围绕机架，其中，第一端和第二端彼此间隔但每个都与机架的一部分相邻；和安装在机架上的履带连接系统，所述履带连接系统包括：ⅰ)与机架连接的移动装置；ⅱ)连接在移动装置和履带之间的履带接合元件；ⅲ)籍此，移动装置的驱动引起了履带接合元件将履带移动到第一端和第二端可以连接的位置。

在第八方面，本发明是将用于允许车辆在地面上运动的履带装置上的履带端部连接的方法，履带装置包括：ⅰ)履带装置机架；ⅱ)支撑在机架上的至少一个驱动导轮；ⅲ)由多个履带板组成的履带，履带板具有地面接合表面且连续连接以形成具有第一端和第二端的履带，所述第一端和第二端可以连接在一起以形成环形履带。履带围绕机架，其中第一端和第二端彼此间隔但每个都与机架的一部分相邻。该方法使用履带连接系统，所述履带连接系统包括连接到机架上的移动装置，和连接在移动装置和履带之间的履带接合元件，以将履带移动到第一端和第二端可以连接的位置。

因为导轮设计具有在其轮辋上的履带板接触表面，扭矩可以通过履带板接触表面传送到履带的履带板，由齿传送给履带的扭矩量减少了。结果，每个履带板上的耳元件可以减少尺寸。履带板的材料成本降低了，并且减少了履带板的重量，这减少了操作成本以及运输成本。

用单独铸造的齿元件和中心轮毂制成的优选导轮的设计，使得制造导轮变得容易，因为单独铸造的元件比较小。而且，夹具可以用于在制造导轮的时候保持齿元件相对于彼此处于正确的定位，从而使完成的导轮上具有精密公差。而且，由于导轮元件可以在很多设备上制成，比铸造一个大的导轮要少，可以实现更多的制造灵活性。

如果需要的话，在工作现场，导轮连接系统和履带张紧系统使得在履带装置机架上安装履带以及在装配时候合适地调节张紧力变得非常容易。优选的，用于张紧履带的相同结构可以提供在连接履带的时候使用的履带移动装置。

本发明的这些或其他优点，以及发明本身，结合所附的图将会更容易理解。

附图说明

附图1是利用本发明的有履带装置的移动式起重机的侧向正视图。

附图2是附图1的起重机的后向透视图。

附图3是现有技术的导轮和履带组合的一部分的透视图。

附图4是附图3的现有技术的导轮和履带组合的侧向正视图。

附图5是附图1和2的起重机上使用的导轮的侧向透视图，包含本发明的导轮，导轮和履带组合，履带张紧和连接系统。

附图6是附图5中的履带装置使用的用于驱动导轮的马达和齿轮装备的侧向透视图。

附图7是一个导轮的侧向透视图，具有与附图5中的履带装置的履带的相关部分，出于显示清楚的目的驱动马达和齿轮组件已经移除。

附图8是附图7中的导轮和履带的部分侧向正视图。

附图9是附图5中的履带装置上使用的一个导轮的剖视图。

附图10是附图9中的导轮的侧向透视图。

附图11是附图10中的导轮中使用的一个齿元件的透视图。

附图12是附图11的齿元件的俯视图。

附图13是附图11的齿元件的侧向正视图。

附图14是附图11的齿元件的端面正视图。

附图15是沿着附图13中的15－15线截取的剖视图。

附图16是沿着附图13中的16－16线截取的剖视图。

附图17是附图5中的履带装置上使用的一个履带板的透视图。

附图18是附图10中的导轮的分解图。

附图19是沿着附图6中的线19－19截取的剖视图。

附图20是在附图5中的履带装置上使用的履带张紧系统的分解图。

附图21是在附图20中的履带张紧系统中使用的连接件的透视图。

附图22是附图20中履带张紧系统中使用的垫片的平面图。

附图23是附图20中的履带张紧系统处于收缩位置的透视图。

附图24是附图20中的履带张紧系统处于伸展位置的透视图。

附图25是附图5中的履带装置的侧向透视图，其中履带被安装在履带装置上。

附图26是附图5中的履带装置的侧向透视图，其中履带被安装并完全张紧。

附图27是附图25中的履带装置部分的局部横截图，显示了设置于履带板之间的履带接合元件。

附图28是附图25中的履带装置部分的透视图，显示了在移动装置和履带之间连接的履带接合元件。

具体实施方式

现在将对本发明进行进一步说明。在随后的内容中，对发明的不同方面进行详细限定。这样限定的每个方面可以与任何其他的一个或多个方面结合，除非另有相反的明确指示。特别的，作为优选的或者有益的特征可以与任何其他的作为一个或者多个优选或者有益的特征相结合。

说明书和权利要求中的术语具有如下限定的意义。

履带装置机架的“底部”限定为履带装置机架的用来将履带装置重量、附接到履带装置的任何车辆的重量、和由该车支撑的任何荷载传递到地面上的那部分。一般履带装置机架底部安装有一系列的滚轮，在履带位于地面上时，滚轮允许机架沿着履带移动。优选的履带装置机架还包括顶部、前部和后部。机架的顶部与机架的底部相对。涉及履带装置机架或者连接到履带装置上的其他部分诸如导轮的术语“前”和“后”(或其变形表述方式如“向后”)，是从履带装置附接到其上的车辆前部角度得出的。在起重机中，其中履带装置附接车体上，车体可转动地连接到上部工作部分，其中吊杆安装在起重机的前部，车体一般设计带有被认为是“前部”的一部分，意图是在起重机在吊杆安装的方向上移动时该部分成为前面的部分。

本发明的导轮、组合的履带与导轮组合、履带张紧和履带连接部分对于在起重机上使用的履带装置特别有用。虽然本发明将同样适用于在其他车辆上使用的履带装置，但是这里将结合如图1、2所示的起重机10进行描述。移动式起重机10包括下部机件，也称为车体12，和具有履带装置14和16形式的可移动地面接合元件。当然是具有两个前履带装置14和两个后履带装置16，从附图1中的侧视图只能看到其中之一。另外的一组履带装置在附图2的透视图中可以看到。在起重机10中，地面接合元件可以是一组履带装置，每侧具有一个履带装置。当然也可以使用未示出的附加履带装置。

旋转台20可旋转连接到车体12上，这样旋转台可以相对于地面接合元件摆动。旋转台利用转盘安装在车体12上，这样旋转台20可以相对于地面接合元件14、16围绕轴线摆动。旋转台支撑：可枢转地安装在旋转台前部的吊杆22；安装在旋转台的第一端的桅杆(mast)28；连接在桅杆和旋转台后部之间的后部连接装置(backhitch)30；在支撑元件33上具有配重块84的可移动配重单元34。配重块可以是在支撑元件33上的多堆单独配重元件形式。(附图2出于清楚的目的而进行了简化，没有显示吊杆、桅杆和后部连接装置的全长)。

在桅杆28和吊杆22的顶部之间的吊杆拉索25用于控制吊杆角度和传送荷载，这样配重可以用于平衡起重机提升的荷载。拉线24从吊杆22延伸来支撑吊钩26。旋转台20还可以包括通常存在于移动式起重机上的其他元件，例如操作室、用于拉索25和拉线24的提升卷筒。如果需要，吊杆22可以包括可枢转地安装在主吊杆上的起重机转动臂，或者其他吊杆结构。后部连接装置30连接在桅杆28顶部附近，但是低于桅杆足够的距离从而不干扰与吊杆连接的其它项。后部连接装置30包括设计为如附图1所示的承受压缩和张紧荷载的栅格元件。在起重机10中，吊杆在起重机操作期间(比如在吊起、移动和放下操作中)相对于旋转台保持固定的角度。

配重单元相对于旋转台20的其余部分是可以移动的。张紧元件32连接在吊杆顶部附近以悬挂的方式来支撑配重单元。配重移动构件连接在旋转台和配重单元之间，这样配重单元可以移动到并保持在吊杆顶部前面的第一位置，并移动到并保持在吊杆顶部后面的第二位置。

至少一个线性致动装置(在本实施例中为齿轮齿条组件36)和至少一个臂用在起重机10的配重移动结构中以改变配重的位置，所述臂的第一端可以枢转地连接到旋转台上，第二端则枢转地连接到齿轮齿条组件36上。臂和齿轮齿条组件36连接在旋转台和配重单元之间，从而使得齿轮齿条组件36的伸展和收缩能改变配重单元相对于旋转台的位置。附图1中显示了配重处于最前位置(实线)和最后位置(虚线)，而附图2显示齿轮齿条组件36部分地伸展，其移动配重处于中间位置，例如当荷载从钩26上悬挂起来的时候。

枢轴架40，一种实心焊接板结构，连接在旋转台20和齿轮齿条组件36的第二端之间。后臂38连接到枢轴架40和配重单元之间。一组销37用于连接臂38和枢轴架40。后臂38也是焊接板结构，在其端部具有连接到枢轴架40上的带角部分39。这允许臂38与枢轴架40对齐且直接连接。

起重机10装备有配重支持系统80，其在一些国家需要符合起重机的规定。由于配重单元34可以相对于旋转台的前部向前移动很远，在支撑系统上的配重支持部分可能干扰摆动操作，除非它们被充分隔开。但是，这使得支撑构件本身很宽。起重机10因此使用连接到配重单元的配重支撑构件，该单元具有伸缩式配重支持系统。

配重支持系统80包括采用支撑脚82形式的至少两个地面接合元件，可以在荷载突然卸下的时候对于配重提供支撑。支持系统包括伸缩结构83，连接到地面接合元件82上并位于它们之间，这样可以调节地面接合元件82之间的距离。配重单元34的构造使得配重支持系统80可以移动，以及起重机有没有它都能工作。

配重移动结构和配重支持结构在申请号为No12/023902的美国专利申请中已经完全公开，其题目为“具有可变位置的配重的移动式起重机”,2008年1月31日提交(专利申请代理卷号no.3380－490)，此处结合作为参考。本发明的优选实施例涉及到大容量移动式起重机，大容量移动式起重机的其他方面在以下的共同未决美国专利申请中公开，这些申请已经转让给本申请的受让人，这些申请分别是：“具有可变位置的配重的移动式起重机”，申请号为No.11/733104，2007年4月9日提交(专利申请代理卷号no.3380－468)；“大容量移动式起重机的桅杆提升结构和方法”，申请号为No.11/740726，2007年4月26日提交(专利申请代理卷号no.3380－456)；“驱动导轮、履带驱动、和履带连接和张紧系统”,申请号为No.61/027755，2008年2月11日提交(专利申请代理卷号no.3380－495)；“吊杆提升传送系统和使用该系统的起重机”,申请号为No.61/098632，2008年9月19日提交(专利申请代理卷号no.3380－524)；“耳轴传送系统、车身连接系统和使用这些系统的起重机”(，申请号为No.61/099098，2008年9月22日提交(专利申请代理卷号no.3380－526)；和“起重机吊杆段连接系统”,申请号为No.12/273310，2008年11月18日提交(专利申请代理卷号no.3380－537)。这些申请中的每一个在此结合作为参考。

为了更好的理解本申请，首先结合图3和4所示的现有技术的履带和履带装置200来考虑是有意义的。这些图表示用在Manitowoc型18000起重机的履带装置上的履带和导轮。履带202由多个履带板210组成，履带板210通过销穿过履带板210上的耳而连接在一起，这是常规的。每个履带板210包括耳213，该耳包括从动表面214。导轮230采用偏置辐板(offset web)的形式。导轮一般由钢铸造形成整体单元，然后根据密封以及扭矩传送的需要机加工出孔。

借助于导轮230和其他过去用在起重机履带装置上的导轮，牵引作用驱动力在履带板210上的耳213和导轮上的齿234上的驱动表面242的接触界面上产生。虽然多个履带板与导轮接合，但是牵引作用力一般还是通过一个履带板耳213和一个导轮齿234传递的。这种单个耳和齿接触是“铸造”元件的大公差的结果。

导轮轮辋236在其围绕导轮230的时候支撑履带板210。轮辋236与履带板的内表面212结合。轮辋的形状使得在与履带板内表面212接触的地方与轮辋236的表面正交(与表面的切线垂直)的线240穿过导轮230的旋转轴线238。结果，除了小的摩擦力之外，没有扭矩在这些接触点传送。因此，如所注意到的，齿234和耳213必须设定尺寸以能够传送提供牵引作用的几乎所有力。

导轮230的偏置辐板设计提供了用于在导轮齿和履带板接合的时候使泥土、泥浆、小石块和其他在建筑工地地面上常见的东西通过的开口。但是，因为偏置辐板设计，履带板仅仅在耳213的一侧上被支撑。

起重机10的履带装置14和16，图5所示的最清楚，装配有两个驱动组件60，图6所示的最清楚。当然本发明可以采用具有一个驱动组件60和在履带装置机架43的相对侧的惰轮的履带装置。履带装置机架43的底部装有一组滚轮44，滚轮44在履带位于地面上时允许机架沿着履带移动。每个驱动组件60包括可变位移液压马达、弹簧装置、液压释放制动器63、直角齿轮输入装置65，输入行星齿轮64、正齿轮组66、行星齿轮组68、最终驱动行星齿轮70，所有这些都驱动本发明的改进导轮100。附图19显示了驱动组件60中的用于驱动导轮100的行星齿轮元件的各个部分的横截面图。法兰72用于将驱动组件60通过螺栓固定到履带装置机架43上。

在履带装置14上使用的履带50是由多个连接的履带板52制成，其形成环形履带，该履带具有地面接合表面以及与地面接合表面相对的内表面。类似地，每个履带板具有地面接合表面57和与地面接合表面相对的内表面53(附图7)。履带板52通过销(未示)穿过每个履带板52上的多个耳部54上的孔55连接到一起。履带板50包围驱动导轮100从而使多个履带板52a、52b、52c和52d与驱动导轮接触。附图7和8中显示的履带板52e为刚刚脱离与导轮100的接触。履带具有多个从动表面，在这种情况下由每个履带板上的从动表面提供，该从动表面至少部分由从履带板的内表面向内延伸的耳56构成。当履带板从附图8的角度被顺时针驱动时，从动表面59位于附图17所示的履带板52的背侧。但是，履带板52的设计当然可以使得当导轮100被操作以向相反方向驱动履带50时使耳56的相对面也有从动表面。

驱动导轮100具有旋转轴线102，并包括多个驱动表面和圆周轮辋表面，该多个驱动表面的至少一个与履带上的从动表面中的一个接合，圆周轮辋表面包括多个履带板接触表面，每个履带板接触表面都与接触导轮的履带板中的一个的内表面接触，这些在图7－9中显示最清楚。优选由沿着驱动导轮100的周界向外延伸的驱动齿132提供该多个驱动表面。驱动导轮也包括由两个肩部组成的圆周轮辋，驱动齿132的每侧上一个肩部，每个肩部包括该组履带板接触表面138。在优选实施例中，轮辋是由不连续的、单独的导轮100部分组成的。履带板接触表面具有的形状使得与履带板接触表面的切线107正交的线103不穿过驱动导轮的旋转轴线。替代地，表面具有力臂108，扭矩可以通过力臂108从导轮直接传送到履带板内部的履带板接触表面58，因此，允许驱动导轮轮辋上的履带板接触面将牵引力传送给履带50。

驱动导轮轮辋上的履带板接触表面具有的形状使得与履带板接触表面切线正交的线103和从履带板接触表面到旋转轴线102的半径105以角度109相交，角度优选在大约5度到大约18度之间，更优选在大约10度到大约15度之间。在优选实施例中，与履带板接触表面切线正交的线103和从履带板接触表面到旋转轴线的半径105以约为13度的角度109相交。

本发明因此包括在驱动导轮和履带之间传送力的方法，该方法通过驱动导轮经由履带板上的从动表面和轮辋上的履带板接触表面施加扭矩给给履带。由驱动导轮施加的扭矩具有力臂，通过轮辋上的履带板接触表面的接触在履带上产生关于该力臂的力。不考虑摩擦和由这样的摩擦引起的小作用力，ⅰ)由驱动表面和从动表面相接触产生的力和ⅱ)轮辋上的履带板接触表面和履带板的内表面相接触而产生的力二者的优选比例小于3：1。这意味着驱动履带所需的力的至少25％将通过轮辋上的履带板接触表面来传送。应当记得若干个履带板中的每一个都与导轮轮辋相接触，并因此使每个履带板都有牵引力传送通过，然而典型地一次仅有一个履带板与导轮上的驱动齿接触。例如，如附图8所示，履带板52e刚刚脱离与导轮的接触，导轮没有传送牵引力通过履带板54e。通过顺时针方向驱动，齿132将与履带板52d的耳56接合。该履带板也承受由导轮轮辋上的扭矩通过力臂108施加的牵引力。下一个履带板，52c，总体上不与导轮上的齿接触，但是在导轮轮辋上的履带板接触表面将对履带板52c施加牵引作用力。类似地，履带板52b在轮辋上被驱动，但是不是受齿132驱动，齿132未接合表面59。所有的轮辋驱动力的总和将优选地提供由导轮100施加到履带板50上的总驱动力的至少25％。在优选实施例中，ⅰ)由驱动表面和接触从动表面产生的力和ⅱ)轮辋上的履带板接触表面和履带板的内部面的接触产生的力的优选比例小于2：1，更适宜小于1：1，甚至小于4：5。在优选设计中，不考虑摩擦，轮辋的形状将使得由导轮施加到履带上的牵引力的约60％将通过轮辋与履带板52的内表面58的接合来传送，大约40％的力将由齿132与履带板耳56上的从动表面59接合来传送。

导轮100优选由中心轮毂110和通过焊接连接到中心轮毂的多个单独的齿元件130组成。用于制作导轮100的零件的分解图显示在附图18中。除了中心轮毂110和齿元件130外，优选的驱动导轮100还包括两个辐板120；和多个支撑板128，支撑板128焊接到中心轮毂110，并焊接到两个辐板120之间。齿元件130因此跨在两个辐板120之间并通过焊接到辐板120和支撑板128来连接到中心轮毂。

中心轮毂110具有圆周表面，在中心部分112具有第一直径，在侧部114具有第二较小直径，在第一和第二直径交接的地方形成肩部116。尽管可以使用多于两个的辐板120，但是在优选实施例中使用两个辐板120。每个辐板120具有中心孔，直径126刚好大于侧部114的第二直径并小于中心轮毂110的中心部分112的第一直径。以这种方式，辐板120抵靠肩部116安装在中心轮毂110。每个辐板120沿着周长具有多个凹部122和124，凹部122和124由支撑部123隔开。齿元件130装配在凹部122中。支撑板128焊接到中心轮毂110并焊到辐板120之间。支撑板128的数量是齿元件130的两倍。每个齿元件130焊接到两个支撑板128上。每个齿元件130包括主体和齿部分132，主体安装在每个辐板的一个凹部122内，齿部分132径向向外延伸以接合并驱动履带板50。每个板上的凹部122和124的数量是齿元件的二倍。装配有齿元件的凹部122要比其余凹部124宽。凹部124用于允许灰尘和泥土脱离。

最好如附图10－16所示，每个齿元件130包括具有突出的齿零件132的主体部分和具有履带板接触面138的肩部134。齿零件132从肩部表面径向向外延伸以装配在相邻履带板之间的空间中。齿零件在前后两侧都具有驱动表面136，这样导轮可以在两个方向驱动履带。附图16显示了肩部134的优选形状，具有大体圆形外表面，但是在肩部与履带板52的内表面58接触的位置处带有两个具有宽度139的平坦部分138，。线107加到附图16中来显示在优选实施例中与驱动履带板接触的表面的切线与平坦部分138重合。平坦部分的宽度139被设计成允许有足够的表面接触来传送被设计成向表面138传送的牵引作用力。但是牵引作用不管是否在肩部上具有平坦部分138都被传送，只要肩部(形成导轮轮辋)的形状具有在履带板接触表面处的切线，该接触表面具有与中心轮毂的旋转轴线不相交的法线。

制造优选驱动导轮100的方法包括步骤：提供中心轮毂110和多个单独的齿元件130；和通过焊接来将单独的齿元件130连接到中心轮毂110上以制造驱动导轮，齿沿着驱动导轮的外围径向向外延伸。优选地，如上所述，两个辐板120在临近中心轮毂110的端部处焊接到中心轮毂110从而径向向外延伸，齿元件130通过焊接到辐板120上而与中心轮毂110相连接。这种构造方法的一个真实优点就是齿元件可以互相之间按照预定的间隔用夹具固定并在所述夹具中焊接到辐板上，因此来提供具有更精确齿移动的导轮。

履带装置14优选装备有履带张紧系统150，最佳显示在附图5和20－24中。如之前指出的，履带装置14具有机架43。当讨论履带张紧系统的时候，讨论机架的定向是很有意义的，特别是机架的底部，如之前限定的。履带装置具有支撑在机架上的至少一个驱动导轮100。但是本发明在履带装置具有两个驱动组件60时更加有效，如附图5所示，一个在履带装置机架前部而一个在机架的后部。此外，优选履带装置具有两个同样的履带张紧系统，但是以左旋和右旋配置安装。如之前指出的那样，履带50是由多个连接的履带板制成并具有地面接合表面和与地面接合表面相对的内表面。履带环绕驱动导轮从而多个履带板与驱动导轮接触。履带也绕过机架43。

履带张紧系统150安装在机架43上，优选安装在机架的顶部。履带张紧系统150至少包括：与履带内表面接合的第一滚轮；和连接到机架上的滚轮定位结构，滚轮定位结构可相对于机架的底部提升第一滚轮以此增加履带的张力。优选滚轮定位结构包括：第一臂元件152，具有可枢转地安装到机架43上的第一端，支撑第一滚轮162的第二端(优选由具有共同旋转轴线彼此间隔的两个滚轮组成)；和安装在机架和第一臂元件152之间的线性致动装置160。优选滚轮定位结构还包括：第二臂元件154，具有可枢转地连接到机架43上的第一端和第二端；以及连接件156，具有可枢转地连接到第一臂元件152上的第一端和可枢转地连接到第二臂元件154上的第二端。优选滚轮定位结构还包括与由第二臂元件154支撑的履带内表面接合的第二滚轮164(通常优选由两个间隔的滚轮组成)。线性致动装置可以优选是液压缸160。但是，其他线性致动装置也可以使用，例如齿轮齿条驱动装置或者蜗轮驱动装置。第一滚轮162围绕销165转动，该销也将第一臂元件152的第二端可枢转地连接到液压缸160。销165也将第一臂元件152的第二端可枢转地连接到连接件156的第一端。第二滚轮164围绕销167转动，该销也将第二臂元件154的第二端可枢转地连接到连接件156的第二端，液压缸160优选销接在机架43上的支架174上，其旋转轴线与可枢转连接(通过支架176连接)至机架上的第二臂元件154的旋转轴线对齐。支架163用于将第一臂元件152销接在机架43上。

滚轮旋转定位结构优选还包括保持结构，允许滚轮定位结构保持第一滚轮162处于选定的位置，在该位置处其与履带50处于张紧接合的状态。在所示的实施例中，保持结构包括安装在液压杆周围的多个垫片170。杆具有将杆和滚轮定位结构其余部分连接的连接端161以及液压缸壳体169。垫片170围绕杆安装并处于液压缸壳体169和杆连接端161之间。

张紧履带的方法使用第一滚轮和连接到机架上的滚轮定位结构以提高滚轮来与履带的内表面接合。滚轮从如图23所示的第一位置提升到附图24所示的第二位置。在第二位置滚轮相对于机架的底部与第一位置相比被升高，从而增加了履带的张力。优选采用使用辅助液压动力源来伸展液压缸160的杆。一旦达到合适的张紧力(可以采用多种手段来判断，包括测量液压缸160中的压力，或者使用在两个张紧系统150上的滚轮164之间的直边并测量在没有荷载情况下履带中的垂度)，接着垫片170围绕在液压缸壳体169和杆连接端161之间的杆设置。两根棒180铰接到杆连接端161的相对两侧，可以借助于通过垫片170相对侧的凹部171和173被锁定到位而用于将垫片170紧固到位。随后压力可以从液压缸160中释放。垫片的制作材料使得它不损害液压缸的杆，但是其可以承担在履带处于操作张力之下的时候将在滚轮定位结构上承受的较高的压缩荷载。如果垫片需要足够表面区域，尼龙和铝适合制造这样的垫片。

履带装置14优选装配有履带张紧系统。本发明的履带张紧系统使用上面所述的履带张紧结构的部分以也允许方便地与履带50连接。如附图25所示，当履带安装在履带装置机架43上的时候，将具有第一和第二自由端181和182，第一和第二自由端181和182连接在一起使履带形成环形履带50。第一和第二端181和182彼此间隔，但是每个都与机架一部分邻接。履带连接系统安装在机架43上并包括与机架相连的原动机装置，以及连接到驱动元件和履带之间的履带接合元件。原动机装置的驱动使得履带接合元件将履带移动至第一和第二自由端181和182可以连接的位置。优选原动机装置的驱动将履带181第一端向履带第二端182移动，而同样的第二履带连接系统安装在机架上，使得其履带接合元件将履带第二端182向履带第一端181移动。

如上所述，优选原动机装置使用液压缸160来驱动，但是也可以使用齿轮齿条驱动或者蜗轮驱动。原动机装置使用第一和第二臂元件152和154、连接件156、滚轮162和164来与履带的内表面接合。此外，履带接合元件190在连接操作中连接在连接件156和履带之间，最好如图27和28所示。履带接合元件190优选使用包含孔的彼此间隔的臂192，销194穿过孔可以用于将接合元件190销接至连接件156上。连接件156优选包括在连接件156的每侧的一系列孔172，这样臂192的孔可以与一系列孔172对准，而与履带相对于履带装置机架43的位置无关。

连接履带的端182和端182的方法包括当履带放置在地面上时将机架43置于履带上。辅助起重机用于将履带的端部吊起并在液压缸160延伸到如附图25所示的位置时，将它们放置到临近机架顶部的位置。之后履带接合元件被置于两个相邻的履带板之间而将销194被设置穿过连接件156中的一组孔172和臂192中的孔。其他履带连接系统以同样的方式连接到履带的其他端。优选使用液压动力的辅助动力源以释放驱动组件60上的制动从而使导轮100可以转动。这样压力在液压缸160(优选双作用缸)上反向并且缸缩回。缸的运动还可以移动连接件156，这使得连接在移动装置和履带之间的履带接合元件190，移动履带进入第一端和第二端可以连接的位置。在履带销已经插入来连接端181和182之后，压力就从液压缸160上去除来释放接合元件190上的荷载，这样它们可以从履带上移除。随后，履带被张紧，如上所述，垫片被放置在如附图26所示的位置。

本发明的优选实施例提供了多种优势。在导轮上的齿和每个履带板上的耳可以明显减小尺寸，因为仅仅需要部分牵引作用力通过齿和耳的接合来传送。导轮的结构可以从一件钢铸件变成由齿铸件、中心轮毂和两个辐板组成的焊接加工件。较小的相对简单的齿可以由许多铸造厂来铸造，增加了制造灵活性。例如18000型的传统导轮尺寸、重量和困难极大限制了铸造厂的数量。单独的铸造导轮齿元件130重130lbs，而18000型的整体铸造导轮重2000lbs。单独的齿元件可以在焊接之前固定到位。与诸如18000型的单件导轮铸件相比，齿可以得到更加精确地定位。双辐板设计在两侧支撑齿和轮辋，因此履带板在耳的两侧上被支撑。

优选履带张紧系统以包括竖直分量的运动提升滚轮。滚轮定位结构可以竖直移动滚轮。但是，所示的装置允许当滚轮定位结构处于机架的顶端部分时而不是可能安装在机架内部时具有足够的履带张紧力，例如借助于竖直作用液压缸。

应当理解的是，这里描述的优选实施例的各种变化和变型对于本领域技术人员而言是显而易见的。例如，导轮可以制造成具有凹部，该凹部包括与履带板上的耳接合的驱动表面，或者驱动履带板可以如此设计，在导轮上的齿还接触履带板上的与耳不同的从动表面。进一步地，导轮可以由中心轮毂和端板一体铸造的一个铸件制成，以及齿元件可以分开铸造并焊接到位。更重要的是，提供驱动表面的导轮轮辋上的履带板接触表面和导轮焊接特征是相互独立的。导轮可以由焊接件制成，其不使用轮辋来传送大量的牵引力，传统的一体铸造导轮可以利用本发明而被重新设计以通过导轮轮辋提供牵引力的传送。履带板可以由多件制成，比如由具有地面接合表面的链栓接到其上而成。导轮上的齿于是可以驱动履带链中的连接件而不是直接驱动履带板。虽然已经描述了大体矩形履带装置机架，但是履带装置的机架形状也可以是三角形的。这样的变化和变型可以在不脱离本发明的精神的范围内实现而且并不会减少预期的优势。因此可以认为这样的变化和变型是在附加的权利要求的范围之内的。

Claims (11)

1.一种履带车辆的驱动导轮，包括：

a）具有旋转轴线的中心轮毂；

b）通过焊接单独连接到所述中心轮毂上的多个齿元件；

c）焊接到所述中心轮毂上的至少两个辐板，其中每个相应的齿元件跨在所述至少两个辐板之间并通过焊接到所述至少两个辐板上而与所述中心轮毂连接；以及

d）焊接到所述中心轮毂上且焊接到所述至少两个辐板上并位于所述至少两个辐板之间的支撑板，

其中，每个辐板包括围绕其周界的多个凹部，每个相应的齿元件安装在多个凹部中的相应一个凹部中，且每个辐板上的凹部的数量是齿元件的数量的两倍。

2.如权利要求1所述的驱动导轮，其中，所述中心轮毂具有圆周表面，所述圆周表面在中心部分具有第一直径且在侧部具有较小的第二直径，在所述第一直径和所述第二直径的相交处形成肩部，所述至少两个辐板包括两个辐板，每个辐板具有中心孔，所述中心孔的直径大于所述第二直径且小于所述第一直径，所述辐板安装在所述中心轮毂上抵靠所述肩部。

3.如权利要求1所述的驱动导轮，其中，所述支撑板的数量是所述齿元件的数量的两倍，且每个齿元件也焊接到两个所述支撑板上。

4.如权利要求1所述的驱动导轮，其中，每个齿元件包括安装在每个辐板的一个凹部中的主体，和径向向外延伸以接合并驱动履带的齿部分。

5.如权利要求1所述的驱动导轮，其中，安装齿元件的凹部比其余的凹部宽。

6.一种组合装置，由履带和如权利要求1所述的驱动导轮组成，所述履带由多个相连的履带板制成以形成环形履带，所述履带具有地面接合表面以及与所述地面接合表面相对的内表面，所述履带包围所述驱动导轮从而使多个履带板与所述驱动导轮接触；其中，每个齿元件包括：具有肩部的主体，所述肩部具有履带板接触表面；和从肩部表面径向向外延伸的齿，以安装在相邻履带板之间的空间中。

7.如权利要求6所述的组合装置，其中，所述履带板接触表面具有的形状使得对于与履带板接触的齿元件而言，与该齿元件与履带板接触的位置处的表面的切线垂直的线不穿过所述中心轮毂的旋转轴线，由此允许所述履带板接触表面向履带传送牵引力。

8.一种制造履带车辆的驱动导轮的方法，包括：

a）提供中心轮毂、至少两个辐板、多个支撑板和多个单独的齿元件；

b）将所述至少两个辐板焊接到所述中心轮毂上；

c）将所述支撑板焊接到所述中心轮毂上且焊接到所述至少两个辐板上并位于所述至少两个辐板之间；以及

d）通过焊接将所述齿元件单独地连接到所述中心轮毂上，以制造所述驱动导轮，其中多个齿元件中的每个相应的齿元件跨在所述至少两个辐板之间并通过焊接到所述至少两个辐板上而与所述中心轮毂连接，且所述齿元件绕着所述驱动导轮的周界径向向外延伸，

其中，每个辐板包括围绕其周界的多个凹部，每个相应的齿元件安装在多个凹部中的相应一个凹部中，且每个辐板上的凹部的数量是齿元件的数量的两倍。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述至少两个辐板包括两个辐板，所述两个辐板焊接到所述中心轮毂上并靠近所述中心轮毂的端部以径向向外延伸。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述齿元件彼此以预定间隔固定在夹具中并在所述夹具中被焊接到所述辐板上。

11.如权利要求9所述的方法，其中，所述中心轮毂具有圆周表面，所述圆周表面在中心部分具有第一直径且在侧部具有较小的第二直径，在所述第一直径和所述第二直径的相交处形成肩部，每个辐板具有中心孔，所述中心孔的直径大于所述第二直径且小于所述第一直径，所述辐板放置在所述中心轮毂上抵靠所述肩部并焊接就位。