CN109383654B - 被动履带张紧系统 - Google Patents

Abstract

一种张紧系统，其包括：惰轮；连接至所述惰轮的轭；围绕所述惰轮的至少一部分延伸的一组履带驱动轨；由所述履带驱动轨支撑的移动底座，所述移动底座限定框架；附接至所述移动底座的预加载致动元件；以及配置成由所述预加载致动元件预加载的弹簧元件。

Description

被动履带张紧系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年8月2日提交的第62/540,191号美国临时专利申请的优先权，其全部内容以参考的方式并入本申请。

技术领域

本发明涉及履带和用于张紧履带的系统。

背景技术

履带通常在经历其使用寿命期间变得松动和松垂。张紧系统有助于减少松动和松垂。

发明内容

根据一种构造，一种张紧系统包括：惰轮；连接至所述惰轮的轭；围绕所述惰轮的至少一部分延伸的一组驱动履带；由所述履带驱动轨(crawler drive track)支撑的移动底座，所述移动底座包括框架；连接至所述框架的预加载致动元件；以及多层弹簧元件，其配置成由所述预加载致动元件预加载，并且配置成压靠所述轭(yoke)以张紧所述驱动履带。

根据另一种构造，一种用于履带的张紧系统包括：惰轮；包括框架的移动底座；连接至所述框架的预加载致动元件；以及由所述预加载致动元件预加载的弹簧元件。所述弹簧元件具有第一锚固板和第二锚固板。止动元件连接至所述弹簧元件的第一锚固板并从所述第一锚固板延伸。

根据另一种构造，一种张紧由挖掘机械的框架支撑的履带的方法包括：用预加载致动元件拉伸和预加载所述履带；将至少一个垫片放置在弹簧元件和所述框架的壁之间；以及停用所述预加载致动元件。

通过考虑详细描述和附图，本发明的其他方面将变得显而易见。

附图说明

图1是动力挖掘铲车的侧视图。

图2是图1的动力挖掘铲车的移动底座的局部侧视图，其示出了根据一种结构的张紧系统。

图3是图2的张紧系统的放大图。

在详细解释本发明的任何实施例之前，应该理解，本发明的应用不限于在下面的描述中阐述的或在以下附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或实施。而且，应该理解，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，不应被认为是限制性的。

具体实施方式

图1示出了动力挖掘铲车10。铲车10包括移动底座15、履带驱动轨20、转台25、旋转框架30、支臂35、支臂35的下端40(也称为支臂脚)、支臂35的上端45(也称为支臂头)、受拉缆索50、起重机架抗拉构件55、起重机架抗压构件60、可旋转地安装在支臂35的上端45上的滑轮65、铲斗70、可枢转地连接到铲斗70的铲斗门75、提升绳索80、绞盘鼓轮(未示出)、铲斗柄85、鞍座块90、承运轴95和传动单元(也称为挖掘驱动，未显示)。旋转结构25允许上部框架30相对于下部底座15旋转。转台25限定铲车10的旋转轴线100。旋转轴线100垂直于由底座15限定的平面105，并且大致对应于地面或支撑表面的坡度。

移动底座15由履带驱动轨20支撑。移动底座15支撑转台25和旋转框架30。转台25能够相对于移动底座15旋转360度。支臂35在下端40处被可枢转地连接到旋转框架30。支臂35通过受拉缆索50被保持成相对于旋转框架30向上和向外延伸，受拉缆索50锚固到起重机架抗拉构件55和起重机架抗压构件60。起重机架抗压构件60安装在旋转框架30上。

铲斗70通过提升绳索80从支臂35悬挂出来。提升绳索80缠绕在滑轮65上并且在提环110处附接到铲斗70。提升绳索80锚固到旋转框架30的绞盘鼓轮(未示出)。绞盘鼓轮由至少一个电动机(未示出)驱动，该电动机包括传动单元(未示出)。当绞盘鼓轮旋转时，提升绳索80被放出以降低铲斗70，或被拉入以升高铲斗70。铲斗柄85也连接到铲斗70。铲斗柄85可滑动地支撑在鞍座块90中，并且鞍座块90在承运轴95处可枢转地安装到支臂35。铲斗柄85包括在其上的齿条和齿构造，其啮合安装在鞍座块90中的驱动小齿轮(未示出)。驱动小齿轮由电动机和传动单元(未示出)驱动，以使铲斗柄85相对于鞍座块90伸出或缩回。

电源(未示出)安装到旋转框架30，以供电至用于驱动提升鼓轮的提升电动机(未示出)、用于驱动挖掘传动装置的一个或多个挖掘电动机(未示出)和用于转动转台25的一个或多个摆动电动机(未示出)。挖掘、提升和摆动电动机中的每一个均由其自身的电动机控制器驱动，或者可选地根据来自控制器(未示出)的控制信号驱动。

图2示出了移动底座115，其可用于代替移动底座15，或与其他机器(例如，包括混合和绳索式挖掘铲车在内的挖掘铲车、推土机、采矿挖掘机、起重机等)一同使用。移动底座115包括框架120、惰轮125(例如，齿轮)、驱动齿轮130(示意性地示出)以及连接到驱动齿轮130的驱动器135(示意性地示出)。驱动履带(未示出)沿着框架120的底部140、围绕惰轮125的至少一部分、沿着框架的顶部145、并围绕驱动齿轮130的至少一部分延伸。驱动器135驱动驱动齿轮130旋转，这使履带轨围绕移动底座115移动。

参考图2和图3，移动底座115还包括张紧系统150，以调节惰轮125的位置并在履带驱动轨中保持所需的张力。张紧系统150包括弹簧元件155、一个或多个垫片160(图2)、预加载致动元件165和轭170。轭170连接(例如，固定)到惰轮125。

参考图3，在图示的结构中，弹簧元件155是弹性体弹簧单元，其具有第一锚固板175和连接到第一锚固板175的第一端板180。弹簧元件155还包括第二锚固板185和连接到第二锚固板185的第二端板190。弹簧元件155还包括设置在第一端板180和第二端板190之间的中间板195，以及设置在(即夹在)各个中间板195与第一端板180和第二端板190之间的多层弹性体材料层200。在图示的结构中，弹簧元件155包括十层弹性体材料层200和九个中间板195。其他结构包括不同数量的弹性体材料层200和中间板195(例如，多于或少于十层的弹性体材料层200和多于或少于九个中间板195)。另外，尽管弹性体材料层200、中间板195、第一锚固板175、第一端板180、第二锚固板185和第二端板190在图3中被大致显示成具有特定的形状和/或尺寸，其他结构包括除图示以外的各种其他形状和尺寸(例如，更圆的形状、尺寸等)。弹性体材料层200和中间板195的尺寸和数量可以设计成为特定应用而优化弹簧应变率(刚度)和所需的挠曲。例如，可以选择弹性体材料层200和中间板195中各层的长度、宽度和厚度，以及弹性体材料层200和中间板195的层数，以实现特定的弹簧应变率。

继续参考图3，弹性材料层200各自至少部分地由弹性体材料(例如，热塑性塑料、热塑性弹性体、基于尿烷的材料(例如聚氨酯)，和/或基于橡胶的材料)形成。中间板195、第一锚固板175、第一端板180、第二锚固板185和第二端板190各自至少部分地由金属(例如，钢)形成。其他构造包括用于弹性材料层200、中间板195、第一锚固板175、第一端板180、第二锚固板185和第二端板190的不同材料或材料组合。在一些构造中，选择弹性材料层200和中间板195的数量、尺寸和形状，以及它们各自的制作材料，以优化弹簧元件155的弹簧应变率(刚度)。

参考图3，在图示的结构中，第一锚固板175通过紧固件205连接到第一端板180，但是在其他结构中，第一锚固板175和第一端板180一体地形成为单件或用其他结构连接在一起。虽然未示出，但在一些结构中，第二端板190也通过紧固件连接到第二锚固板185，与第二锚固板185一体地形成为单件，或者用其他结构与第二锚固板185连接。弹性材料层200各自通过粘合剂、紧固件或通过其他结构或方法(例如，模制)连接到一个或多个中间板195。其他结构包括各种其他数量和布置的板和弹性材料层，以及通过各种其他方式将板和弹性材料层在弹簧元件155中连接在一起。

参考图2和图3，预加载致动元件165连接到移动底座115的框架120。在一些结构中，预加载致动元件165的至少一部分(例如，用紧固件)固定到框架120。在所示的结构中，预加载致动元件165是具有柱塞部分(未示出)的液压缸，柱塞部分朝向第一锚固板175移动并压靠第一锚固板175。其他结构包括不同类型的预加载致动元件165(例如，气动缸、电动线性致动器等)。

继续参考图2图3，在操作期间，预加载致动元件165最初用于拉伸和预加载履带轨。为了预加载履带轨(crawler track)，柱塞部分接触并压靠第一锚固板175，将弹簧元件推向右侧，如图2所示。该运动迫使弹簧元件155抵靠轭170，这迫使惰轮125向右，从而张紧至少部分围绕惰轮125缠绕的履带。如图2和3所示，轭170可具有各种形状和尺寸。例如，轭170可以具有如图2所示的锥形轮廓，或者如图3所示的非锥形轮廓(例如，正方形横截面的梁等)。如图3所示，在一些结构中，第二锚固板185包括突出区域210，突出区域210限定凹槽215，凹槽215接收轭170的一端，使得轭170通过可释放的摩擦接合来配合抵靠第二锚固板185。其他构造包括将第二锚固板185连接到轭170的不同方式。

如图2所示，一旦履带已经通过预加载致动元件165预加载，一个或多个垫片160被放置(例如，手动地)在弹簧元件155和框架120的壁220之间，以保持在履带中产生的所需的张力。然后停用预加载致动元件165(例如，柱塞部分缩回)。随着时间的推移，当履带磨损时，在弹簧元件155和壁220之间增加(例如，手动地)附加的垫片160，以保持所需的张力。在一些结构中，为了增加额外的垫片160，预加载致动元件165再次被激活，并且协助压靠初始的一组垫片160和弹簧元件155，以便为插入附加垫片160创造空间。

参考图3，张紧系统150还包括止动元件225。止动元件225连接到第一锚固板175并从第一锚固板175延伸。在操作期间，止动元件225防止弹簧元件155沿轴线230进一步压缩。在图示的结构中，止动元件225沿轴线230垂直地从第一锚固板180延伸。在一些结构中，止动元件225与第一锚固板180一体地形成为单件。

参考图3，中间板195、弹性材料层200、第一端板180和第二端板190中的每一个均包括孔235，孔235的尺寸和形状设计成接收止动元件225的至少一部分。如图3所示，止动元件225延伸穿过孔235并朝向第二锚固板190。虽然止动元件225和孔235在所示实施例中通常是圆形的并且位于中央，但是其他实施例包括用于止动元件225和孔235不同的形状、尺寸和/或位置。在一些结构中，不设置止动元件225和/或孔235。

如图3所示，在一些结构中，张紧系统150附加地或替代地包括开关240(示意性地示出)，其指示弹簧元件155是否已经沿着轴线230被压缩到特定长度或者是否沿轴线230接近达到特定长度。开关240是限位开关或其他电子、磁性或霍尔效应器件。在图示的结构中，开关240是限位开关，其连接到止动元件225的一端并连接到控制器245。当弹簧元件155压缩时，第二锚固板185最终到达并接触开关240(或通过开关240检测)，从而激活开关240并向控制器245发送信号。在其他结构中，开关240连接在移动底座115上的其他地方(例如，连接到框架120)。在一些结构中，控制器245连接到驱动器135，并且如果开关240被激活，则减小驱动器135施加的扭矩和/或发出警告(例如，视觉的或声音的)，以便减小施加在弹簧元件155上的载荷。

在一些结构中，张紧系统150附加地或替代地包括传感器或其他装置，其测量轭170相对于框架120(或其他固定结构)的一部分的线性位置，以确定弹簧元件155已经实时压缩的距离，从而确定是否应该减小扭矩和/或发出警告。

参照图3，在一些结构中，第一锚固板175可包括至少一个唇缘或其他引导结构，其在框架120的一部分上延伸，以引导弹簧元件155并迫使弹簧元件155线性移动。第二锚固板185也可包括至少一个唇缘或引导结构，其在框架120的一部分上延伸以进一步引导弹簧元件155并迫使弹簧元件155线性移动。

在一些结构中，本文所述的张紧系统150、350有助于减少履带的履带板与转向轮、惰轮125和/或其他部件之间的接合点处的噪音和干扰。张紧系统150、350可以在接合点和销接头中产生减小的摩擦，尤其是在改变方向(例如，向前到向后)时。张紧系统150、350还可以有助于减少履带板的销/凸耳负载，并且可以有助于减少履带板在移动底座115或其他部件的底部上的隆起。张紧系统150、350还可以减少在移动底座115或其他部件的顶部上的履带松垂。

张紧系统150、350可以提供低成本的被动张紧方法，其中可以使用垫片调节过程。张紧系统150、350还可以有助于延长垫片调节之间的间隔。

虽然上面在与具有履带的动力挖掘铲车一起使用的背景下描述了张紧系统150、350，但是张紧系统150、350可以与其他结构结合使用，包括挖掘机(例如，液压)、混合动力挖掘机、推土机和/或小型设备。

尽管已经参考某些优选实施例详细描述了本发明，但是在所描述的本发明的一个或多个独立方面的范围和精神内存在各种变化和修改。

Claims (19)

1.一种张紧系统，其特征在于，所述张紧系统包括：

惰轮；

连接至所述惰轮的轭；

围绕所述惰轮的至少一部分延伸的一组履带驱动轨；

由所述履带驱动轨支撑的移动底座，所述移动底座包括框架；

连接至所述框架的预加载致动元件；

多层弹簧元件，其配置成由所述预加载致动元件预加载，并且配置成压靠所述轭而张紧所述履带驱动轨；以及

垫片，所述垫片配置成被放置在所述弹簧元件和所述框架的壁之间，以维持所述履带驱动轨的期望张力，其中，所述垫片被配置为与所述框架的壁直接接触，使得所述预加载致动元件能够被停用以释放所述预加载致动元件和所述弹簧之间的压缩力。

2.根据权利要求1所述的张紧系统，其特征在于，所述弹簧元件包括金属板层和弹性材料层，所述弹性材料至少部分地由弹性体材料制成。

3.根据权利要求1所述的张紧系统，其特征在于，所述弹簧元件包括第一锚固板、第二锚固板、第一端板和第二端板。

4.根据权利要求3所述的张紧系统，其特征在于，所述预加载致动元件包括柱塞部分，所述柱塞部分被配置成朝所述第一锚固板移动并压靠所述第一锚固板。

5.根据权利要求3所述的张紧系统，其特征在于，所述第一锚固板连接至所述第一端板，并且所述第二锚固板连接至所述第二端板。

6.根据权利要求1所述的张紧系统，其特征在于，所述弹簧元件包括金属板层和弹性材料层，所述弹性材料至少部分地由弹性体材料制成，其中所述弹簧元件还包括第一锚固板、第二锚固板、第一端板和第二端板，并且所述金属板层和弹性材料层设置在所述第一端板和第二端板之间。

7.根据权利要求6所述的张紧系统，其特征在于，所述张紧系统还包括止动元件，所述止动元件延伸穿过所述金属板中的至少一个以及所述弹性材料层中的至少一层。

8.根据权利要求7所述的张紧系统，其特征在于，开关连接到所述止动元件，所述开关配置成检测所述弹簧元件的压缩。

9.一种用于履带轨的张紧系统，其特征在于，所述张紧系统包括：

包含框架的移动底座；

连接至所述框架的预加载致动元件；

配置成由所述预加载致动元件预加载的弹簧元件，所述弹簧元件具有第一锚固板和第二锚固板；

传感器，所述传感器被配置为检测所述弹簧元件的至少一个位置；以及

止动元件，所述止动元件连接至所述第一锚固板并从所述第一锚固板向远处延伸，其中，所述传感器是限位开关，所述限位开关被连接至所述止动元件的远端，其中，所述传感器位于所述弹簧元件内并与所述第一锚固板间隔开，所述张紧系统还包括控制器，所述控制器被连接至所述止动元件。

10.根据权利要求9所述的张紧系统，其特征在于，所述传感器被配置为检测所述弹簧元件被压缩的距离。

11.根据权利要求9所述的张紧系统，其特征在于，所述弹簧元件包括第一端板、第二端板以及设置在所述第一端板和第二端板之间的中间板层和弹性材料层。

12.根据权利要求11所述的张紧系统，其特征在于，所述中间板、弹性材料层、第一端板和第二端板中的每一个均包括配置成接收所述止动元件的孔。

13.根据权利要求9所述的张紧系统，其特征在于，所述张紧系统还进一步包括轭，其中，所述传感器被配置为测量所述轭相对于所述框架的线性位置。

14.一种张紧履带轨的方法，所述履带轨由挖掘机械的框架支撑，其特征在于，所述方法包括：

用预加载致动元件拉伸和预加载所述履带轨；

将至少一个垫片放置在弹簧元件和所述框架的壁之间，使得所述垫片与所述框架的壁直接接触；以及

停用所述预加载致动元件，以释放所述预加载致动元件和所述弹簧之间的压缩力。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，预加载所述履带轨包括：使所述致动元件的柱塞部分压靠被连接至所述弹簧元件的第一锚固板。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，压靠所述第一锚固板包括：迫使所述弹簧元件抵靠被连接至惰轮的轭。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，迫使所述弹簧元件抵靠所述轭包括：调节所述惰轮的位置。

18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当延伸穿过所述弹簧元件的止动件接触被连接到所述弹簧元件的第二锚固板时，激活限位开关。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，激活所述限位开关包括：减小施加在所述弹簧元件上的负载。

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