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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Raupenkette zur Benutzung
in Erdbewegungsmaschinen, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Festhalten der Verbindungsstellen der Raupenkette.
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Stand der
Technik
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Eine
Raupenverbindungsstelle wird normalerweise durch eine Überlagerungsanpassung
zwischen den Enden der Raupenstifte und ihrer jeweiligen Kettengliedbohrungen
zusammengehalten, in welchen die Stiftenden eng gehalten werden.
Auch wenn eine sehr hohe Druckkraft benutzt wird, um die Kettenglieder
auf ihre jeweiligen Stiftenden zu drücken, haben die Kettenglieder
dennoch einen Tendenz, sich nach Außen auf den Stift zu bewegen,
als Ergebnis von Arbeitskräften,
welche auf die Raupe während
der Benutzung der Maschine ausgeübt
werden. Diese nach außen
gerichtete Bewegung bewirkt, dass die Verbindungsstellen lose werden,
oder das, was im Allgemeinen als Endspiel bezeichnet wird, ausbilden.
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Verschiedene
Verfahren wurden versucht um das Endspiel in Raupenverbindungsstellen
zu begrenzen. Haltevorrichtungen, wie diejenige, welche in US-A-4,182,578 und US-A-4,288,172
offenbart sind, wurden erfolgreich verwendet, um derartige Endspielbewegungen
zu reduzieren. Um Herstellungstolleranzen Rechnung zu tragen, müssen Verbindungsstellen,
welche solche Halter verwenden, einen gewissen Spielraum aufweisen,
welcher einen begrenzten Betrag an eingebautem Endspiel erzeugt.
Als Ergebnis reduzieren diese Halter das Endspiel, aber eliminieren
es nicht vollständig.
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Ein
weiteres Verfahren zur Begrenzung vom Endspiel ist in US-A-3,831,257 offenbart,
wobei ein Schweißen
um die Enden der Raupenstifte verwendet wird. In diesem Verfahren
hängt die
Haltung von der Stärke
der Schweißung
ab. In der Praxis ist die Schweißungsstärke schwierig zu kontrollieren,
mit jedem Grad an Konsistenz. Wenn eine Schweißung derart geschweißt ist,
dass sie bricht, geht ihre gesamte Rückhaltefähigkeit verloren. Kürzlich wurden das
Verfahren und die Vorrichtung zum Halten einer Raupenverbindungsstelle,
offenbart in US-A-5,201,171, erfolgreichangewendet. In einer solchen
Vorrichtung und Verfahren muss eine geeignete Nut in dem Stift hergesellt
werden, und Material von der Nabe wird in die radiale Richtung in
die Nut des Stiftes verdrängt
werden.
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Der
Vorspann von Anspruch 1 basiert auf US-A-6 270 173. US-A-6 270 173
offenbart, dass in einem fahrenden Fahrwerksriemen, in welchen ein Paar
von linken und rechten Gliedern mit Stiften, welche jeweils mit
Druck in die entsprechenden Glieder eingepasst sind, verbunden sind,
eine fixierende Endoberfläche
des Stiftes oder der Glieder kontinuierlich und lokal in einer axialen
Richtung des Stiftes von der fixierenden Endoberfläche gepresst
und deformiert wird, entlang eines inneren oder äußeren Umfangsteils einer Öffnung eines
Stift-Presspassungs-Loches. Dann wird ein Teil des öffnenden
Umfangsteils des Endes des Stiftes oder des Kettenglieds im Durchmesser
vergrößert oder
reduziert, so dass der diametral vergrößerte oder reduzierte Teil
in einem passenden Halteraum zurück
gehalten und fixiert wird. Das Material vom Ende des Glieds wird
in die Nut gebogen, nicht extrudiert oder zum Fluss in die Nut gepresst.
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Die
Lösung
des obenstehenden Problems wird durch ein weiteres Problem erschwert,
welches das Unvermögen
zur Änderung
der Abmessungen der Raupe ist. Eine solche Abmessung ist die Raupen-zu-Raupen-Breite
oder Spurweite der Raupe. Wie Eisenbahnschienen sehen die Raupenglieder ein
Paar von Laufoberflächen
vor, auf welchen die Räder
oder Rollen der Maschine laufen. Die Raupenbreite oder Spurweite
jeder einzelnen Maschine ist für
alle praktischen Zwecke permanent gesetzt und kann nicht verändert werden.
Dies liegt daran, dass jede Veränderung
in der Raupenweite entsprechende Veränderungen in den verbleibenden
Komponenten im Maschi nenfahrgestell erfordern würde, und weil die veränderte Raupe
nicht mit der Raupe von existierenden Maschinen austauschbar wäre.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Überwindung der Unzulänglichkeiten
der vorherigen Versuche durch Vorsehen einer Raupenverbindungsstelle
mit begrenztem Endspiel.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Vorrichtung zum mechanischen Verbinden von Kettengliedern
einer endlosen Raupenkette für
eine Raupenmaschine gemäß Anspruch
1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung können
von abhängigen
Ansprüchen
erhalten werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Draufsicht eines Teils einer endlosen Raupenkette, welche die
vorliegende Erfindung umsetzt;
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2 ist
eine transversale Schnittansicht entlang Linie 2-2 von 1 durch
ein Scharnierkettenglied;
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3 ist
eine Explosionsansicht, welche ein Raupenkettenglied, ein Verformungswerkzeug
und einen Raupenstift der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist
eine Teil-Querschnittsansicht von einer der Verbindungsstellen,
welche in 2 gezeigt sind, und illustriert
die Struktur zum mechanischen Verriegeln des Stiftes in das Kettenglied;
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5 ist
eine schematische Querschnittsansicht von einer der Verbindungsstellen,
welche die nicht verformte Struktur zeigt;
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6 ist
eine schematische Querschnittsansicht von einer der Verbindungsstellen,
welche die verformte Struktur zeigt und
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7 ist
eine Endansicht einer verformten Verbindungsstelle entlang Linie
7-7 von 6 mit entferntem Verformungswerkzeug.
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Beste Art
zur Ausführung
der Erfindung
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen wird eine endlose Raupenkette, welche
die vorliegende Erfindung umsetzt, im Allgemeinen als 10 in 1 bezeichnet,
zur Benutzung auf einer raupenartigen Maschine (nicht gezeigt).
Die Raupenkette 10 ist aus einer Vielzahl von Kettengliedssätzen 12 konstruiert,
welche gelenkmäßig in transversaler
Beziehung der Kette 10 durch eine Vielzahl von Gelenkkettengliedern 14 gekuppelt
sind. Jeder Kettengliedssatz 12 umfasst ein Paar von lateral
beabstandeten, sich in Längsrichtung
erstreckenden Kettengliedern, wobei eines davon ein rechtes und
das andere ein linkes ist. Da solche Kettenglieder Spiegelbilder
voneinander sind, werden hier beide mit Bezugszeichen 16 bezeichnet.
An jedem Kettenglied 16 ist ein einwärtsgerichteter Endkragen oder
Ansatz 18 und ein endgegengesetzter auswärtsgerichteter
Endkragen oder Ansatz 20 vorgesehen. Der nach innen gerichtete
Endkragen 18 ist nach innen lateral beabstandet in Richtung
des Mittelpunktes der Raupenkette 10, während der nach außen gerichtete
Endkragen 20 davon nach außen lateral beabstandet ist.
Das Kettenglied 16 umfasst ferner eine longitudinal beabstandete
Raupenoberfläche 22.
Die Raupenoberfläche 22 hat
eine vorbestimmte Gesamtbreite „W" zwischen einer inneren Kante 24 und
einer äußeren Kante 26.
Die Raupenoberfläche 22 umfasst
einen Mittelteil 28 in voller Breite, einen nach außen gerichteten
Teil 30 mit im Allgemeinen halber Breite, welcher sich
entlang der äußeren Kante 26 über den nach
außen
gerichteten Endkragen 20 erstreckt, und einen nach innen
gerichteten Teil 32 mit im Altgemeinen halber Breite, welcher
sich entlang der inneren Kante 24 über den inneren Endkragen 18 erstreckt. Der
Abstand zwischen der inneren Kante 24 von einem Kettenglied
in dem Kettengliedssatz 12 zu der inneren Kante 24 des
anderen Kettenglieds definiert eine Raupenspurweite „G".
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Der
nach innen gerichtete Endkragen 18 hat eine erste Bohrung 34,
welche sich dadurch von einer inneren Oberfläche 36 des nach innen
gerichteten Endkragens zu einer äußeren Oberfläche 38 davon
erstreckt. Die innere Oberfläche 36 ist
nach innen von der inneren Kante 24 der Raupenoberfläche 22 beabstandet.
Die äußere Oberfläche 38 ist
nach außen
relativ zu dem nach innen gerichteten Teil 32 der Raupenoberfläche 22 derart
beabstandet, dass sie in einer Position, welche näher zu der äußeren Kante 26 der
Raupenoberfläche 22 als
zu der inneren Kante 24 davon ist, angeordnet ist. Die
jeweils beabstandete Anordnung der inneren und äußeren Oberflächen 36 und 38 sieht
für die
erste Bohrung 34 eine vorbestimmte Bohrungslänge „L1",
welche größer als die
Hälfte
der Breite der Raupenoberfläche 22 ist, vor.
Bevorzugter Weise ist die äußere Oberfläche 38 innerhalb
eines Abstandes von wesentlich größer als 0,5 mal bis kleiner
als 1,0 mal der Raupenbreite „W" von der inneren
Kante 24 angebracht.
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Der äußere Endkragen 20 hat
eine zweite Bohrung 40 dadurch, welche sich von einer inneren Oberfläche 42 zu
einer äußeren Seitenoberfläche 44 des äußeren Endkragens 20 erstreckt.
Jede zweite Bohrung 40 hat eine Gegenbohrung 46,
benachbart zu der inneren Oberfläche 42.
Jede Gegenbohrung 46 hat eine radiale Schulter 48 am
Boden davon, welche nach außen
von der inneren Oberfläche 42 angebracht
ist. Es soll verstanden werden, dass die beabstandete Beziehung
der Endkragen 18, 20 dem nach außen gerichteten
Kragen 20 von einem Kettengliedsatz gestattet, mit dem
nach innen gerichteten Endkragen 18 von einem daneben liegenden
Kettengliedsatz in der Raupenkette zu überlappen. Wie in den Zeichnungen
gezeigt ist wird an der äußeren Seitenoberfläche 44 des
nach außen
gerichteten Endkragens 20 ein Stiftansatz 50 vorgesehen.
Die äußere Oberfläche 44 ist
mit einer erheblichen Distanz von der äußeren Kante 26 der
Raupenoberfläche 22 lateral
beabstandet, um für
die zweite Bohrung 40 eine vorbestimmte Bohrungslänge „L2" vorzusehen,
welche mindestens so groß ist
wie die Gesamtbreite „W" der Raupenoberfläche 22.
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Die
Verbindungsstelle 14 umfasst einen zylindrischen Stift 52,
eine drehbare röhrenförmige Buchse 54 und
ein Paar von gehärteten
Hülsenlagern 56.
Der Stift 52 hat entgegengesetzte Endteile 58,
wovon jeder in eine jeweilige von den zweiten Bohrungen 40 der
nach außen
gerichteten Endkragen 20 von jedem Kettenglied 16 in
einem Kettengliedsatz 12 gedrückt und nicht drehbar montiert
ist.
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Insbesondere
unter Bezugnahme auf 3–6 umfasst
die Verbindungsstelle 14 ferner eine mechanische ineinander
greifende Struktur 60, um den Stift 52 an dem
nach außen
gerichteten Endkragen 20 zu befestigen, um Endspiel durch
Verhinderung jeglicher axialen Bewegung der Kettenglieder 16 entlang
des Stiftes 52 zu verhindern. Die mechanisch ineinander
greifende Struktur 60 umfasst eine umfangsmäßig beabstandete
Nut 62, welche um jedes der Enden 58 des Stiftes 52 und
mindestens eine mechanisch ausgebildete Ausformung 64,
welche durch Extrudierung der äußeren Oberfläche 44 des Stiftansatzs 50 in
eine jeweilige der Nuten 62 gebildet ist, ausgebildet ist.
Die Nut 62 ist durch eine kegelstumpfförmige Oberfläche 65,
welche mit einem Radius 66 verbunden ist, ausgebildet.
Die kegelstumpfförmige
Oberfläche 65 ist
zu dem Ende des Stiftes 52 hin verjüngt und der Radius 66 befindet
sich von der kegelstumpfförmigen
Oberfläche 65 aus
auswärts. Die
kegelstumpfförmige
Oberfläche
ist verjüngt,
um einen Winkel „A" von 15 Grad oder
weniger aufzuweisen, um eine einleitende Verjüngung für den Stift 52 vorzusehen,
oder sie wird in das Kettenglied gepresst. Die mechanisch ausgebildeten
Ausformungen 64 werden bevorzugter Weise durch das Verformungswerkzeug 66,
welches axial auf die äußere Oberfläche 44 des
Ansatzses 50 drückt,
ausgebildet. Der Durchmesser des Stiftes 52 außerhalb
der Nut 62 definiert ein Stiftgebiet 63, welches
in der Größe relativ
zu dem Durchmesser innerhalb der Nut 62 reduziert ist.
Der Durchmesser des reduzierten Stiftgebietes 63 sieht
einen Zwischenraum zwischen der Bohrung 40 des zweiten
Verbinders vor, um ein Ritzen des zweiten Verbinderlochs 40 während der
Zerlegung der Komponenten zu verhindern. Während der Zerlegung müssen der
Stift 52 und der Verbinder 16 auseinander genommen werden,
und der reduzierte Durchmesser wird ein Ritzen durch das geformte
Modul verhindern.
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Das
Verformungswerkzeug 67 umfasst eine Basis 68,
welche dafür
geeignet ist, hohen Kräften
zu widerstehen. Die Basis 68 hat eine erste Oberfläche 70 und
eine zweite Oberfläche 72,
welche eine Gegenbohrung 73 aufweist, um das Ende 58 des
Stiftes 52 aufzunehmen. Die Gegenbohrung des Verformungswerkzeuges 67 hat
einen inneren Durchmesser, welcher dimensioniert ist, um die Belastung 63 des
Stiftes 62 aufzunehmen. Der diametrale Zwischenraum zwischen
der Gegenbohrung 73 und dem Stiftgebiet 63 ist
in der Größenordnung
von 0–3
mm. Eine Vielzahl von Verformungssegmenten 74 erstreckt
sich von der zweiten Oberfläche 72 zum
Kontakt mit der äußeren Oberfläche 44 von
dem Ansatz 50. Die Verformungssegmente 74 haben
eine Verformungsfläche 75,
welche durch eine vorbestimmte Länge
L3, Breite W2 und
Höhe H
definiert sind, und die Querschnittsfläche der Nut 62 sollte
gleich oder kleiner als die Verformungsfläche 75 der Verformungssegmente 74 sein.
Die äußere Oberfläche 44 des
Stiftansatzs hat eine Höhe
von H2. Im derzeitigen Ausführungsbeispiel
sind vier Verformungssegmente gezeigt, jedoch kann jede Anzahl verwendet
werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die Anwendung
einer ausreichenden Kraft auf das Verformungswerkzeug 67 wird
dazu führen,
dass die Verformungssegmente 74 Metall von der äußeren Oberfläche 44 des
Ansatzs 50 in die Nut 62 extrudieren. Die Form
und der Querschnitt der Nut 62 sind geformt und dimensioniert,
um die Füllung
der Nut 62 durch die Ausformung 64 und ebenfalls
die Haltung zwischen dem Stift 52 und dem Kettenglied 16 zu steuern.
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Die
röhrenförmige Buchse 54 umfasst
eine Stiftbohrung 76, welche dimensioniert ist, um die Buchse 54 frei
drehbar um den Stift 54 zu befestigen. Die Buchse 54 hat
ein Paar von entgegengesetzten Endflächen 78 und ist von
einer Größe, um sich
zwischen den nach innen gerichteten Rücken 18 zu erstrecken,
und dazu frei drehbar zu sein.
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Das
Paar von gehärteten
Hülsenlagern 56 umfasst
eine innere Fläche 80 und
eine äußere Fläche 82.
Die Hülsenlager 56 sind
angepasst, um in die Bohrungen 34 des nach innen gerichteten
Kragens 18 eingedrückt
zu werden. Es soll vom Fachmann verstanden werden, dass derartige
Hülsenlager 56 eine
gewisse minimale Länge
aufweisen müssen, welche
ausreichend ist, um die Lasten zu tragen, welche auf die Verbindungsstelle 14 während des
Betriebes wirken, wie durch das Gewicht und die Leistung der Maschine,
auf welcher die Raupenkette 10 angebracht ist, vorgegeben
ist. Wie gesehen werden kann, sind die ersten Bohrungen 34 wesentlich
größer als
die zweiten Bohrungen 40, um die Hülsenlager 56 aufzunehmen.
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Ein
erstes Paar von Dichtungen 84 ist vorgesehen zum Dichten
zwischen der Buchse 54 und dem nach innen gerichteten Endkragen 18,
und ein zweites Paar von Dichtungen 86 sieht eine Dichtung zwischen
dem nach innen gerichteten Endkragen 18 und dem nach außen gerichteten
Endkragen 20 vor.
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Ein
Satz aus vier Schubringen 88 ist innerhalb jeder der Dichtungen 84, 86 angebracht.
Die Schubringe 88 sind vorgesehen, um einen minimalen axialen
Abstand für
die Dichtungen 84, 86 zu halten, um zu verhindern,
dass die Dichtungen während
des Zusammenbaus oder des Betriebes zusammengedrückt werden.
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Unter
Bezugnahme auf 5–7 umfasst
jeder der Schubringe 88 eine seitliche Oberfläche 90,
welche mit dem Kettenglied 16 zusammenwirkt, um die Kompression
zu begrenzen. Die seitliche Oberfläche 90 hat ein vorbestimmtes
Oberflächengebiet.
Jedes der Verformungssegmente hat eine Endoberfläche 92, welche ein
vorbestimmtes Oberflächengebiet
aufweist. Die vorbestimmten Oberflächengebiete werden zusammengezählt, um das
gesamte Oberflächengebiet
der Verformungssegmente zu bestimmen. Um eine Einbettung der Schubringe
in das Kettenglied zu verhindern, muss das totale Oberflächengebiet
der Segmente relativ zu dem Oberflächengebiet des Ringes ein Verhältnis von
weniger als 1,0 aufweisen. Die Endoberfläche 92 der Verformungssegmente 74 ist
senkrecht zu der axialen Richtung des Stiftes und Kettengliedansatzes und
ist flach.
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Der
nach außen
gerichtete Endkragen 20 des Verbinders 16 erstreckt
sich axial nach außen gerichtet,
um mit der Nut 62 eine vorbestimmte Länge „L4" zu überlappen.
Die minimale vorbestimmte Länge
des Überlapps
ist ungefähr
0,5 mm und die maximale Länge
des Überlapps
ist etwa 3 mm. Die vorbestimmte Länge des Überlapps muss gehalten werden,
um die Nut 62 mit dem richtig verformten Modul 64 zu
füllen.
Wenn der Überlapp
zu klein oder zu groß ist,
wird die Nut nicht durch die Verformungsoperation gefüllt. Die
Höhe „H" der Verformungssegmente 74 des
Verformungswerkzeuges 67 relativ zu der Höhe „H2" der äußeren Oberfläche 44 des
Stiftansatzes 50 ist gleich der Hälfte oder weniger relativ zu der
Höhe der äußeren Oberfläche. Die
Verforumgssegmente 74 kontaktieren nur die innere Hälfte der äußeren Oberfläche 44 des
Stiftansatzes, denn die äußere Hälfte wird
benötigt,
um das verformte Materialmodul aufzunehmen, um das Modul in den
Stiftansatz 62 zu drücken.
Das Verformungswerkzeug 67, welches beabstandete Segmente 74 aufweist,
umfasst eine Oberfläche 94 zwischen
den beabstandeten Segmenten 74. Wenn das Verformungswerkzeug axial
bewegt wird, um das Modul 64 in die Nut 62 zu verformen,
kontaktiert die Oberfläche 94 die
Stiftansatzoberfläche 44,
um das Eindringen der Segmente zu begrenzen, um übermäßige Verformung zu verhindern,
da das Kettengliedmaterial in der Härte von einem Kettenglied zum
anderen variiert.
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Unter
Bezugnahme auf 7 ist die Kettengliedansatzoberfläche 44 derart
gezeigt, dass sie eine Vielzahl von verformten Taschenflächen 96 aufweist,
wobei jede eine vorbestimmte umfangsmäßige Weite „W2" aufweist. Alle umfangsmäßigen Weiten werden
zusammenaddiert, um eine gesamte umfangsmäßige Weite zu erhalten. Die
gesamte umfangsmäßige Weite
sollte weniger als 60% des Umfangs des Stiftes 52 sein.
Diese zusammengenommene umfangsmäßige Weite
ist begrenzt, so dass die Raupenverbindungsstelle mindestens einmal
erneut gebaut und erneut geformt oder erneut extrudiert werden kann.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
endlose Raupenkette 10, welche gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung konstruiert ist, bietet eine Struktur, welche strukturelle
Integrität oder
Lasttragekapazität
der Raupenkette erhält,
um vermindertes Endspiel zu eliminieren, und die Kettendimensionierung
zu erhalten.
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Die
mechanisch ineinander greifende Struktur 60 ist vorgesehen,
um Endspiel in der Verbindungsstelle 14 zu eliminieren.
Der Ineinandergriff 60 umfasst die Nuten 62 entlang
der Endteile 58 des Stiftes 52. Wenn die Raupenkette 10 einmal
zusammengebaut ist, auf eine konventionelle Art und Weise mit einer
Raupenpresse, wird ein geeignetes Verformungswerkzeug 76 auf
jeder der äußeren Oberflächen 44,
welche auf den Ansätzen 50 der
nach außen
gerichteten Endkragen 20 und in axialer Ausrichtung mit
dem Stift 52 vorgesehen sind, angebracht. Eine geeignete
Kraft wird dann auf das Verformungswerkzeug 67 durch eine
Presse oder ähnliches
angewandt, um Metall von der äußeren Oberfläche 44 des Stiftansatzes 50 in
die Nuten 62 um den Stift 52 herum zu extrudieren.
Die mechanisch ausgebildete Ausformung 64 ist aus Metall
ausgebildet, welches von der äußeren Oberfläche 44 des
Stiftansatzes 50 in die Nut 62 absteht. Die Ausformung 64 hat
eine Querschnittskonfiguration, welche im Wesentlichen an die Form
der Nut 62 angepasst ist. Die Nut 62 ist durch
einen Kegelstumpf 65, welcher mit einem Radius 66 verbunden
ist, ausgebildet. Im Betrieb verhindert die Ausformung 64 jegliche
axiale Bewegung des Stiftes 52 in der zweiten Bohrung 40 in
dem nach außen
gerichteten Endkragen 20, und stellt somit sicher, dass
die Verbindungsstelle 14 fest ohne jegliches Endspiel bleibt.
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Um
die Raupenverbindungsstelle zur Reparatur zu zerlegen, wird eine
Kraft aufgewendet, um die Kettenglieder voneinander zu entfernen,
oder um die Stifte von den Kettengliedern zu spreizen. Die aufgewendete
Kraft wird das Modul scheren, um ein Entfernen der Stifte zu erlauben.
Das Stiftgebiet ist kleiner in der Größe als der Rest des Stiftes,
um einen Zwischenraum vorzu sehen. Der Zwischenraum verhindert eine
Einritzung der Bohrung des Stiftansatzes.
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Bei
Betrachtung des Vorstehenden ist es offensichtlich, dass die vorliegende
Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum mechanischen Verbinden
des Raupenstiftes und des Raupenkettenglieds vorsieht, um Endspiel
in der Raupenkette zu eliminieren, um die Verbindungsstelle in der
Raupenkette zu verbessern.