CN1146751A - 橡胶履带用芯轴和橡胶履带及其卷装方法 - Google Patents
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Abstract
一种橡胶履带用芯轴和橡胶履带及其卷装方法，可以防止因导轮凸缘部转到芯轴导轨面上的引起的履带脱落。为此，本发明是在橡胶履带(5)内等间距地埋设芯轴(10、20)，该芯轴(10、20)设有导向倾斜面，该导向倾斜面使在车辆后退时引导轮凸缘部(4a)容易进入设在橡胶履带(5)宽度方向中央部的一对突起部(13、14、23、24)的内侧面。导向倾斜面的倾斜角(θ)为5°以上、15°以下，该倾斜面的长度(LR)要尽可能地长。
Description
本发明涉及橡胶履带用芯轴和橡胶履带及其卷装方法，特别是涉及适用于推土机和油压挖掘机等建筑机械为主的各种装轨车辆的橡胶履带用芯轴和橡胶履带及其卷装方法。
过去，以推土机和油压挖掘机等建筑机械为主的各种装轨车辆，在设在引导轮和起动轮之间的履带框架的上下分别装有上转轮和下转轮，将金属制的履带卷绕在上述各轮子上。现有技术所用的履带是用联节销连接铁制的环节而形成封闭状，将履板分别安装在各环节上，由传递到所述起动轮上的动力使履带转动，从而使车辆行走。近年，由于装轨车辆在城市街道上运行数量增加，因此，为降低车子行走部分的噪音和振动、防止铺装路面的损伤、保护操作人员的健康、延长装轨车辆的使用寿命，普及整体形的橡胶履带，以取代上述金属制的履带。该整体形的橡胶履带是将金属制的芯轴以规定间距埋设在环形带状的橡胶带中制成的，使起动轮的齿与这些芯轴相啮合而进行驱动的。
图4和图5表示现有的橡胶履带的一例。在该图中，橡胶履带1是由环形带状的橡胶构件(弹性环形带)2、数个金属制的芯轴50(这些芯轴是沿着橡胶构件2的长度方向按规定间距进行埋设的)及数根金属制的芯线3(该芯线是围绕这些芯轴的外侧、沿着长度方向进行埋设的)构成的。在芯轴50的宽度方向中央部设有比起动轮的齿顶间距短的、前后方向长度为B的、大致呈半圆状的啮合结合部51。引导轮4及上下转轮在一对导轨53、54上面转动，这一对导轨是向啮合结合部51的左右两端突出地进行设置的。
上述橡胶构件2的外周面上形成规定形状的突起。在该橡胶构件2的宽度方向中央部、在相邻的芯轴之间设有与起动轮啮合的结合孔2a，芯轴50的啮合结合部51与起动轮的齿相啮合时，由于上述啮合结合孔2a而使起动轮的齿顶越过去。芯线3埋设在橡胶构件2内，以确保橡胶履带1的抗拉强度和提高刚性。
另外，如图6所示，在车体前部将橡胶履带1卷绕在引导轮4上。在引导轮4的宽度方向中央部，即夹在左右转动面内的部分设有向转动面突出的凸缘部4a。该凸缘部4a如图5所示，通过一对导轨53、54之间。另外，如图4所示，在上述一对导轨53、54相对的内侧面的两端分别设有为使引导轮的凸缘部4a顺利地进入导轨之间的导向倾斜面53a、53b、54a、54b。上述啮合结合部51和导轨53、54从橡胶构件2的内周表面露出来。
卷装了上述结构的橡胶履带1的装轨车辆在行进中进行转向操作时或者走行在左右倾斜的路面时，橡胶履带有时会从引导轮4上脱落下来。这种履带脱落现象大多发生在装轨车辆后退时。例如，当车辆要后退转弯时，如图7所示，将要向引导轮4上卷绕的履带部分受到与橡胶履带1的长度方向相垂直的轴向负荷F的作用，使橡胶履带1变形。虽然橡胶履带1上埋设了芯线3(参照图5)，可以充分承受拉力方向的负荷，但不能抗横向负荷，于是芯轴50之间产生错动δ。
在此，假设芯轴50的导轨53、54的导向倾斜面53a、54a的宽度方向长度为e，则：
(1)δ＜e时，引导轮4的凸缘部4a在上述导向倾斜面53a或54a上滑行，并进入对置的导轨53、54之间。
(2)δ＞e时，引导轮4的凸缘部4a跨到导轨53或54上，橡胶履带1从引导轮4上脱落下来不能行走。若履带反复脱落，则作业效率显著降低，并使橡胶构件2产生龟裂、剥离等损伤。
因此，基于上述现象，现有技术在设计时尽量减小错动量δ，尽量增大宽度方向的长度e。即，为了尽量减小δ，在橡胶构件中埋设偏置的软线(例如，参照日本实用新型公开平2-110592号、日本专利公开平3-220071号公报)，在芯轴上设置向橡胶履带长度方向突出的突起作为挡块(例如，参照日本专利公开平5-58353号、日本实用新型公开平5-86775号公报)。另外，为了尽量增大导向倾斜面的宽度方向长度e，而增大导向倾斜面相对于履带长度方向的角度θ。但是，规定角度θ的最大限度为45°，通常将θ角设定为20°～30°。
另外，在图8中，假设履带的牵引力的Fv，作用于履带上的轴向力为Fs，Fv和Fs的合力为f，Fs与f构成的角度为β，芯轴和引导轮凸缘部的摩擦系数为μ，则β＝tan(Fv/Fs)。因此，引导轮的凸缘部4a在导轨53的导向倾斜面53a上滑行而进入芯轴中央部的条件为：β-θ＞tan-1μ。即，如图9A所示，分力F1比芯轴和引导轮凸缘部的摩擦力大时，引导轮凸缘部4a在导向倾斜面53a上滑行。另一方面，如图9B所示，分力F2比芯轴与引导轮凸缘部的摩擦力小时，引导轮凸缘部4a不在导向倾斜面53a上滑行，而转到芯轴的导轨面上。
因此，采用现有技术将芯轴的导向倾斜面的角度θ设定为20°～30°时，作用于履带上的轴向力Fs大或履带上的牵引力Fv小时，角度β都小，引导轮凸缘部不在导向倾斜面上滑行，所以多发生履带脱落现象。
另外，如图10A～图10C所示，采用现有技术时，在一对导轨中充其量只能减小一侧导轨的导向倾斜面的角度。将图10A所示的芯轴埋设在橡胶构件中，构成橡胶履带，该芯轴在其中央部突出地设有一对长短不同的导轨，并且该长短不同的导轨交替地进行配置。采用这种结构的橡胶履带时，虽然可以减小导向倾斜面长度较长的导轨的倾斜角θ1，但由于导向倾斜面长度较短的导轨的倾斜角θ2比θ1大，因此引导轮凸缘部接触到倾斜角θ2时，会引起履带脱落。
图10B的芯轴是这样构成的，使在芯轴中央部突出形成的左右一对导轨沿橡胶履带的长度方向相互向相反方向偏置地进行设置。在这种情况下也与图10A一样，导向倾斜面长度较短的导轨的倾斜角θ2比导向倾斜面长度较长的导轨的倾斜角θ1要大。
一般情况下，如图10C所示，一对导轨的导向倾斜面的倾斜角大多以左右相同的倾斜角θ3构成。其原因有如下两点：
(1)关于芯轴的导向倾斜面，只把重点放在加大导向倾斜面的宽度方向长度e，而不重视使引导轮凸缘部在导向倾斜面上边滑行、边进入导轨之间。
(2)橡胶履带卷绕在引导轮或起动轮上时，相邻的芯轴之间的导轨前端相互易产生干扰，为了防止这种干扰，对履带长度方向的导轨的长度进行限制。
因此，若要确保上述芯轴上的导轨的导向倾斜面在宽度方向上的长度e，就不得不增大导轨的导向倾斜面的倾斜角θ，这样，容易引起履带脱落。
另外，上述日本专利公开公报平5-58353号等专利是通过在芯轴上设置向橡胶履带长度方向突出的挡块，使相邻的一个芯轴的挡块插入另一个芯轴的挡块，这样来抑制装轨车辆后退转弯时所产生的橡胶履带的横向变形。采用上述挡块，尽管可以在一定程度上抑制橡胶履带的横向变形，但由于挡块相互之间有间隙，所以存在不能完全抑制履带横向变形的问题。
装轨车辆在后退转弯时，频繁发生履带从引导轮上脱落的原因是由于设置有芯轴的导轨的形状而引起的，本发明从此着手，目的是提供一种可避免履带跨到引导轮凸缘部的芯轴导轨面上的橡胶履带用芯轴和橡胶履带及其卷装方法。
本发明的第一种结构的橡胶履带用芯轴是沿着弹性环形带内部长度方向依次等间距地并列地进行埋设的，该橡胶履带用芯轴设有左右一对导轨，该导轨从弹性环形带的内周面向内侧具有一定高度，并且在弹性环行带的长度方向上排列成直列状，该导轨的顶面成为转轮的转动面，该橡胶履带用芯轴包括，左右一对导轨是左右一对突起部，在这一对突起部的相对的内侧面两端设有导向倾斜面，该导向倾斜面使从引导轮的转动面突出的凸缘部容易进入导轨，上述相对的导轨内侧面的一端侧的导向倾斜面长度比另一端侧的要长，并且一端侧的导向倾斜面在同一方向上是对齐的。
本发明的第二种结构的橡胶履带用芯轴，是在第一种结构中，设在一端侧的导向倾斜面相对于橡胶履带的长度方向的倾斜角可以为5°以上、15°以下。
本发明的第三种结构的橡胶履带用芯轴，是在第一或第二种结构中，左右一对突起部相对于芯轴的长度方向中心线可以前后错位地进行配置。
本发明的第四种结构的橡胶履带用芯轴是在第三种结构的橡胶履带用芯轴上，可以分别设置第一阻挡部和第二阻挡部，该第一阻挡部设在芯轴宽度方向上错位地突出的突起部的突出部上，该第二阻挡部在橡胶履带宽度方向上与突起部平行，并与突起部隔开一定间距。
本发明的第五种结构的橡胶履带用芯轴，是在第三种结构的橡胶履带用芯轴上，在相对于上述突起部(该突起部是在芯轴的宽度方向上错位地突出的)的突出部来说，在其前后方向的反向侧设置第三阻挡部，该第三阻挡部与突起部相邻接。
本发明的第六种结构的橡胶履带是将第一～第三种结构中的任意一种结构的橡胶履带用芯轴沿着弹性环行带内部长度方向等间距地并排地进行埋设，该橡胶履带用芯轴上的一对突起部从弹性环行带的内周面向内侧具有一定高度，并且在弹性环行带的长度方向上排列成直列状，同时使突起部的顶面成为转轮的转动面。
本发明的第七种结构的橡胶履带是将第四种结构和第五种结构的橡胶履带用芯轴沿着弹性环行带内部的长度方向等间距地、并列地进行埋设，并且可以在第一阻挡部与第二阻挡部的规定间隔部位内插入第三阻挡部，上述橡胶履带用芯轴是这样构成的：使设在其上的一对突起部从弹性环行带的内周面向内侧具有一定高度，并在弹性环行带的长度方向上排成直列状，而且使突起部的顶面成为转轮的转动面。
本发明的第八种结构的橡胶履带的卷装方法是这样的，即将第六种结构或第七种结构的橡胶履带卷装成：设在一端侧的导向倾斜面在车辆后退时朝向引导轮的凸缘部的进入方向。
依据本发明第一至第八种结构，在橡胶履带的芯轴上导轨(突起部)长度受到限制的条件下，必须使设在导轨内侧面的导向倾斜面的长度相对于车辆后退时引导轮凸缘部的进入侧要尽可能地大，而且必须使导向倾斜面的倾斜角为15°以下，这样，在一对导轨(该导轨设在芯轴的宽度方向中央部)的相对的内侧面上形成的导向倾斜面，使从引导轮的转动面上突出的凸缘容易进入导轨。另外，车体后退时在引导轮的凸缘部进入侧，导向倾斜面相对于橡胶履带长度方向的倾斜角为5°以上、15°以下。关于沿橡胶履带长度方向的导向倾斜面的长度，使车体后退时引导轮凸缘部进入侧的长度比车体前进时引导轮凸缘部进入侧的长度要长。
这样，如前面图9A所示，引导轮凸缘部与导向倾斜面接触时，沿着导向倾斜面上的分力F1比芯轴与引导轮凸缘部的摩擦力要大，因此引导轮凸缘部可以边在导向倾斜面上滑动、边进入导轨之间。这样，在卷装了本发明的橡胶履带的情况下，引导轮凸缘部不会转到导轨的转动面上，所以即使后退时进行转变或倾斜地行走，也不会产生履带脱落现象。
附图的简要说明：
图1是从本发明第一实施例橡胶履带的内周侧观看的部分平面图；
图2是图1中从橡胶构件上突出的芯轴导轨部分形状与引导轮的凸缘部的相对位置的说明图；
图3是从本发明第二实施例橡胶履带的内周侧观看的部分平面图；
图4是表示现有技术的橡胶履带的一例，是从橡胶履带的内周侧观看的部分平面图；
图5是图4的A-A断面图；
图6是表示现有技术的橡胶履带卷绕在引导轮上的状态的部分说明图；
图7是图6的Z向视图；
图8是图7的芯轴导轨部分的放大图；
图9A及图9B是图7的芯轴导轨部分的放大图，图9A是表示引导轮凸缘部在导向倾斜面上滑动的条件的说明图，图9B是表示引导轮凸缘部转到导轨面上的条件之说明图；
图10A～图10C是在现有技术的芯轴上，设在导轨内侧的导向倾斜面的倾斜角θ之说明图，图10A是表示具有一对左右长度不同的导轨的芯轴图，图10B是表示具有一对相互向相反方向偏置的导轨的芯轴图，图10C是表示具有一对长度相等的导轨的芯轴图。
下面，根据附图详细说明本发明的橡胶履带用芯轴和橡胶履带及其卷装方法的理想实施例。
参照图1和图2对第一实施例进行说明。图1中“前进”或“后退”表示装轨车辆前进或后退时橡胶履带5的移动方向。橡胶履带5是在橡胶构件(弹性环形带)2中等间距地、交替地埋设芯轴10和芯轴20构成的。在上述芯轴10的宽度方向中央部设有大致呈半圆状的啮合结合部11，该啮合结合部11的前后方向的长度为B，该长度比起动轮的齿顶间距要短，在啮合结合部11的两侧形成翼部12。在啮合结合部11与翼部12的接合部上，向上方突出地设置一对导轨(突起部)13、14，这一对导轨作为引导轮和上下转轮的转动面，该导轨13、14在橡胶履带5的长度方向上相互向相反方向偏置、并且从履带上突出来(第一阻挡部)，在其外侧分别设有向导轨13、14的偏置方向突出的挡块(第二阻挡部)15、16。
芯轴20与芯轴10一样，在宽度方向的中央部设有啮合结合部21，在其两侧形成翼部22。在啮合结合部21与翼部22的接合部上，向上方突出地设置一对导轨(突起部)23、24，这一对导轨是相互向相反方向偏置地进行设置的。另外，在导轨23、24的外侧分别设有挡块(第三阻挡部)25、26，该挡块向导轨23、24的偏置方向的相反方向突出。上述啮合结合部11、21，导轨13、14、23、24及挡块15、16、25、26都从橡胶构件2上露出来。该橡胶履带5的宽度方向的断面形状基本上与现有的橡胶履带1(参照图5)相同。
由于使芯轴10的导轨13、14及芯轴20的导轨23、24偏置，因此导轨13与23之间的间隙以及导轨14与24之间的间隙是左右非对称地配置的，可以减轻引导轮和下转轮在导轨上转动时的噪音、振动。另外，由于使相邻的芯轴20的挡块25和26分别结合到由芯轴10的导轨13和挡块15所构成的凹部内以及由导轨14和挡块16所构成的凹部内，因此，可以在一定程度上抑制因左右方向的负荷作用时产生的橡胶履带向左右方向的错动。
芯轴10的导轨形状如图2所示，芯轴20的的导轨形状与芯轴10的相同。偏置的一对导轨13、14的相对内侧面设有与装轨车辆后退时或前进时橡胶履带的移动方向不同的导向倾斜面。后退时橡胶履带的移动方向，即后退时引导轮凸缘部进入侧的导向倾斜面相对于橡胶履带长度方向的倾斜角θ为5°≤θ≤15°，最好为10°左右，另外，在设计时具有上述倾斜角θ的导向倾斜面在橡胶履带长度方向上的长度LR，比前进时引导轮凸缘部4a进入侧所设的导向倾斜面在橡胶履带长度方向上的长度LF要长。前进时相对于橡胶履带移动方向的导向倾斜面的倾斜角α及长度LF都可以是这样的形状，即仅成为引导轮凸缘4a的导轨。
下面，对本发明的第二实施例加以说明。图3表示第二实施例的橡胶履带6。在该橡胶履带中以相等的间距交替地埋设芯轴30和芯轴40。芯轴30上对置的一对导轨(突起部)33、34的左右长度不同，芯轴40上对置的一对导轨(突起部)43、44的左右长度不同。设计时，装轨车辆后退时引导轮的凸缘部4a进入侧的导向倾斜面相对于履带长度方向的倾斜角θ，对于导轨33、34、43、44来说都为5°≤θ≤15°。另外，上述导向倾斜面的长度LR比装轨车辆前进时引导轮的凸缘部4a进入侧的导向倾斜面的长度LF要长。在设计时，装轨车辆前进时引导轮凸缘部4a进入侧的导向倾斜面的倾斜角比上述倾斜角θ要大。另外，履带长度方向长度短的导轨34、43也可以作成半径为r的曲面，代替倾斜角。
以上，对于本发明的橡胶履带用芯轴和橡胶履带及其卷装方法作了详细说明，特别是导轨内侧面的导向倾斜面的倾斜角，在车体后退时引导轮的凸缘部进入侧为5°以上、15°以下，并且要使该倾斜角侧的导向倾斜面长度尽量长。这样，车体后退时引导轮凸缘部与导向倾斜面接触时，沿着导向倾斜面上的分力比芯轴与引导轮凸缘部的摩擦力要大。因此，引导轮凸缘部可以边在导向倾斜面上滑行、边进入导轨之间，所以不会滑到芯轴导轨面上，后退时可以放心地进行转弯和倾斜地行走。由于本发明的改进，可以避免履带脱落，可显著提高操作效率，并可延长橡胶履带的使用寿命。
采用本发明，可以避免引导轮凸缘部滑到芯轴导轨面上，因此可以防止履带脱落。本发明可作为提高操作效率和橡胶履带寿命的橡胶履带用芯轴和橡胶履带及其卷装方法是很有用的。
Claims (11)
1、一种橡胶履带用芯轴，该芯轴沿着弹性环形带(2)内部长度方向依次等间距地、并列地进行埋设，该芯轴上设有左右一对导轨(53、54)，该导轨从弹性环形带的内周面向内侧具有一定高度，并且在弹性环行带(2)的长度方向上排列成直列状，该导轨(53、54)的顶面成为转轮的转动面，其特征在于，所述左右一对导轨(53、54)是左右一对突起部(13、14)，在这一对突起部的相对的内侧面两端设有导向倾斜面，该导向倾斜面使从引导轮的转动面突出的凸缘部容易进入导轨，所述相对的导轨内侧面的一端侧的导向倾斜面长度(LR)比另一端侧的要长，并且一端侧的导向倾斜面在同一方向上是对齐的。
2、如权利要求1所述的橡胶履带用芯轴，其特征在于，设在一端侧的导向倾斜面相对于橡胶履带(5)的长度方向的倾斜角(θ)为5°以上、15°以下。
3、如权利要求1或2所述的橡胶履带用芯轴，其特征在于，上述左右一对突起部(13、14)相对于芯轴(10)的长度方向中心线是前后错位地进行配置的。
4、一种橡胶履带用芯轴，其特征在于，它是在权利要求3所述的橡胶履带用芯轴上，分别设置第一阻挡部和第二阻挡部(15、16)，所述第一阻挡部设在所述突起部(13、14)的突出部上，该突起部是在芯轴(10)的宽度方向上错位地突出的；第二阻挡部在橡胶履带宽度方向上与所述突起部(13、14)平行，并与突起部隔开一定距离。
5、一种橡胶履带用芯轴，其特征在于，它是在权利要求3所述的橡胶履带用芯轴上，在相对于所述在芯轴的宽度方向上错位地突出的突起部(23、24)的突出部来说，在前后方向的反向侧设置第三阻挡部(25、26)，该第三阻挡部与突起部(23、24)相接邻。
6、一种橡胶履带，其特征在于，将权利要求1或2所述的橡胶履带用芯轴(10)沿着弹性环行带(2)内部长度方向等间距地、并列地进行埋设，该橡胶履带用芯轴上的一对突起部(13、14)从弹性环行带(2)的内周面向内侧具有一定高度，并且在弹性环行带(2)的长度方向上排列成直列状，同时使突起部(13、14)的顶面成为转轮的转动面。
7、一种橡胶履带，其特征在于，将权利要求3所述的橡胶履带用芯轴(10)沿着弹性环行带(2)内部长度方向等间距地、并列地进行埋设，该橡胶履带用芯轴上的一对突起部(13、14)从弹性环行带(2)的内周面向内侧具有一定高度，并且在弹性环行带(2)的长度方向上排列成直列状，同时使突起部(13、14)的顶面成为转轮的转动面。
8、一种橡胶履带，其特征在于，将权利要求4和权利要求5所述的橡胶履带用芯轴(10、20)沿着弹性环行带(2)内部长度方向等间距地、并列地进行埋设，并且在第一阻挡部与第二阻挡部(15、16)的规定间隔部位内插入第三阻挡部(25、26)，以使设在其上的一对突起部(13、14、23、24)从弹性环行带(2)的内周面向内侧具有一定高度，并且在弹性环行带(2)的长度方向上排列成直列状，而且使上述突起部(13、14、23、24)的顶面成为转轮的转动面。
9、一种橡胶履带的卷装方法，其特征在于，权利要求6所述的橡胶履带(5)是这样进行卷装的，即使设在所述一端侧的导向倾斜面在车辆后退时朝向引导轮(4)的凸缘部(4a)的进入方向。
10、一种橡胶履带的卷装方法，其特征在于，权利要求7所述的橡胶履带(5)是这样进行卷装的，即使设在所述一端侧的导向倾斜面在车辆后退时朝向引导轮(4)的凸缘部(4a)的进入方向。
11、一种橡胶履带的卷装方法，其特征在于，权利要求8所述的橡胶履带(5)是这样进行卷装的，即使设在上述一端侧的导向倾斜面在车辆后退时朝向引导轮(4)的凸缘部(4a)的进入方向。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C01 | Deemed withdrawal of patent application (patent law 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |