KR20110028507A

KR20110028507A - 자기 윤활형 트랙 롤러 조립체 및 이를 사용하는 기계

Info

Publication number: KR20110028507A
Application number: KR1020117000882A
Authority: KR
Inventors: 제프리 에스. 반데르빈
Original assignee: 캐타필라 인코포레이티드
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2011-03-18
Also published as: JP2011527973A; CN102099241A; WO2010008972A8; EP2296959A4; US20100007205A1; WO2010008972A3; WO2010008972A2; EP2296959A2

Abstract

본 발명은 유체 포트 없는 외부면(15)과 어떤 유체도 없는 내부면(18)을 포함하는 굴착기 또는 트랙터와 같은 트랙형 기계(500)를 위한 트랙 롤러 조립체(10)에 관한 것이다. 트랙 롤러(10)는 자기 윤활형 부싱(30a, 30b)을 포함하며, 자기 윤활형 부싱은 고체 윤활제를 보유하는 기판과 같이 윤활 특성을 갖는 기판을 포함하며, 이는 트랙 롤러(10)에 있어서 정기적인 정비를 필요로하는 액체 윤활이 필요치 않게 한다. 부싱(30a, 30b)은 밀봉되어, 부싱(30a, 30b)과 샤프트(40) 사이의 간극(65a, 65b)에 파편이 유입되는 것이 방지될 뿐 아니라, 부싱의 모든 고체 윤활제의 배출이 방지된다.

Description

자기 윤활형 트랙 롤러 조립체 및 이를 사용하는 기계{SELF-LUBRICATED TRACK ROLLER ASSEMBLY AND MACHINE USING SAME}

본 발명은 트랙형 기계(track type machine)용 트랙 롤러 조립체(track roller assembly) 분야, 더 구체적으로는 자기 윤활형(self-lubricated) 트랙 롤러 조립체에 관한 것이다.

굴착기와 트랙터와 같은 트랙형 기계에 사용되는 트랙 롤러는 트랙형 기계가 상이한 지형 하에서 빈번하게 작동하는 조건으로 인해 극히 높은 레벨의 응력과 마모를 받는다. 트랙 롤러는 구릉성(hilly)이고 암석이 많은 지형과 같은 극도의 조건에서 작동하는 동안 손상을 입기 더 쉽다. 따라서, 이러한 트랙 롤러는 비교적 높은 서비스 비용과 짧은 마모 수명과 기타 작동에 관한 수많은 문제점을 겪는다. 이러한 문제점들 중 하나는 트랙 롤러가 항구적으로 잘 윤활되게 유지될 필요성으로부터 발생한다. 트랙형 기계를 어려운 지형 하에서 작동시키는 것은 종종 트랙 롤러의 베어링 조립체로부터 트랙 롤러의 다른 영역으로의 윤활 유체의 누출을 유발한다. 이는 누출을 수리하거나 전체 트랙 롤러 조립체를 교체하기 위한 서비스 비용을 증가시킨다. 과거의 트랙 롤러 설계와 관련된 다른 문제점에는 조립체를 축조하는 데 있어서 부품 수가 많고, 제조 공정이 복잡하고, 축조하는 동안 액체 윤활제를 취급해야하는 것이 있다.

미국 특허 제3,773,393호는 액체 윤활형 트랙 롤러 조립체 설계의 예시를 논의한다. 한 쌍의 측방향으로 이격된 단부 캡(end cap)은 샤프트를 수용하고, 실린더형 내부 벽과 단부 벽에 의해 형성된 말단부 보어(dead-end bore) 내에 샤프트를 지지하는 기능을 한다. 베어링 조립체는 보어 내에 장착되고 단부 캡과 샤프트 사이에 개재되며, 내부 벽 및 단부 벽에 고정된 디스크형 추력 와셔에 의해 고정식으로 지지되는 슬리브형 실린더형 부싱을 포함한다. 단부 벽 내에 형성된 수직으로 연장되는 채널은 포트를 통해 롤러 조립체에 도입될 수 있는 오일과 같은 액체 윤활제를 수용한다. 이러한 특허는 부싱과 추력 와셔의 사용을 교시하지만, 극도의 작동 조건 하에서와 같이 발생되기 쉬운 윤활 유체의 누출을 방지하는 오래 지속된 문제점을 해결하지 못한다.

일 태양에서, 트랙 롤러 조립체는 제1 내부 벽면에 의해 형성된 제1 내부 실린더형 보어를 포함하는 제1 칼라를 포함한다. 제2 칼라는 제2 내부 벽면에 의해 형성된 제2 내부 실린더형 보어를 포함한다. 제1 자기 윤활형 부싱은 제1 내부 베어링면 및 제1 칼라의 제1 내부 벽면과 접촉하는 외부면을 갖는다. 제2 자기 윤활형 부싱은 제2 내부 베어링면 및 제2 칼라의 제2 내부 벽면과 접촉하는 외부면을 갖는다. 샤프트는 제1 내부 베어링면에 의해 수용되는 제1 단부와, 제2 내부 베어링면에 의해 수용되는 제2 단부를 갖는다. 샤프트는 제1 및 제2 칼라에 대해 회전된다.

다른 태양에서, 트랙형 기계는, 제1 바아 및 제1 바아로부터 롤러 수용 갭(gap)만큼 분리된 제2 바아를 갖는 트랙 롤러 프레임과 복수의 트랙 롤러 조립체를 포함한다. 각각의 복수의 트랙 롤러 조립체는 트랙 롤러 프레임의 제1 바아에 고정식으로 부착된 제1 칼라를 포함한다. 제1 칼라는 제1 내부 벽면에 의해 형성된 제1 내부 실린더형 보어를 포함한다. 제2 칼라는 제2 내부 벽면에 의해 형성된 제2 내부 실린더형 보어를 포함한다. 제2 칼라는 제1 칼라에 대향된 트랙 롤러 프레임의 제2 바아에 고정식으로 부착된다. 제1 자기 윤활형 부싱은 제1 내부 베어링면 및 제1 칼라의 제1 내부 벽면과 접촉하는 외부면을 갖는다. 제2 자기 윤활형 부싱은 제2 내부 베어링면 및 제2 칼라의 제2 내부 벽면과 접촉하는 외부면을 갖는다. 샤프트는 제1 내부 베어링면에 의해 수용된 제1 단부 및 제2 내부 베어링면에 의해 수용된 제2 단부를 갖는다. 샤프트는 제1 바아와 제2 바아 사이에서 제1 및 제2 칼라에 대해 회전한다.

다른 태양에서, 트랙 롤러 조립체를 조립하는 방법은, 제1 자기 윤활형 부싱을 제1 칼라의 제1 내부 실린더형 보어에 가압 끼움(press fitting)하는 단계와, 제2 자기 윤활형 부싱을 제2 칼라의 제2 내부 실린더형 보어에 가압 끼움하는 단계를 포함한다. 샤프트의 제1 단부는 제1 자기 윤활형 부싱의 제1 내부 베어링면에 접촉하도록 제1 칼라의 제1 내부 실린더형 보어 내로 삽입된다. 샤프트의 제2 단부는 제2 자기 윤활형 부싱의 제2 내부 베어링면에 접촉하도록 제2 칼라의 제2 내부 실린더형 보어 내로 삽입된다.

도 1은 본 발명에 따른 트랙형 기계의 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 트랙형 기계의 트랙 프레임 조립체의 뒤집힌 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 기계의 트랙 롤러의 단부 정면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 트랙 롤러의 분해 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 트랙 롤러의 단부 정면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 트랙형 기계(500)는 트랙 롤러 프레임 조립체(550)를 포함하는 트랙(520)과 트랙(520)의 길이를 따라 이격된 복수의 트랙 롤러 조립체(10)를 포함한다. 트랙 롤러 프레임 조립체(550)는 제1 바아(81), 및 제1 바아(81)로부터, 각 트랙 롤러 조립체(10)의 크기에 의해 결정될 수 있는 롤러 수용 갭(83)만큼 분리된 제2 바아(82)를 포함한다.

또한, 도 3 및 도 4를 참조하면, 트랙 롤러 조립체(10)는 제1 칼라(20a)와 제2 칼라(20b)를 포함한다. 제1 칼라(20a)는 제1 외면(21a) 및 제1 내부 실린더형 보어(25a)를 형성하는 제1 내부 벽면(23a)을 갖는다. 유사하게, 제2 칼라(20b)는 제2 외면(21b) 및 제2 내부 실린더형 보어(25b)를 형성하는 제2 내부 벽면(23b)을 갖는다. 또한, 제1 및 제2 칼라(20a 및 20b) 모두는 그들의 각각의 외면(21a 및 22b) 내에 형성된 적어도 하나의 볼트 구멍(22)을 가질 수 있다. 제1 칼라(20a)는 제1 칼라(20a) 내에 형성된 볼트 구멍(22)을 통과하는 볼트와 같은 통상의 부착 수단을 사용하여 트랙 롤러 프레임 조립체(550)의 제1 바아(81)에 부착될 수 있다. 유사하게, 제2 칼라(20b)는 제1 칼라(20a)를 제1 바아(81)에 부착하기 위해 사용되는 부착 수단과 유사한 부착 수단을 통해 트랙 롤러 프레임 조립체(550)의 제2 바아(82)에 부착될 수 있다.

트랙 롤러 조립체(10)는 제1 칼라(20a)의 제1 내부 실린더형 보어(25a)에 의해 수용되는 제1 자기 윤활형 부싱(30a)을 포함한다. 또한, 트랙 롤러 조립체(10)는 제2 칼라(20b)의 제2 내부 실린더형 보어(25b)에 의해 수용되는 제2 자기 윤활형 부싱(30b)을 포함한다. 제1 및 제2 자기 윤활형 부싱(30a 및 30b)은 제1 및 제2 내부 실린더형 보어(25a 및 25b) 내로 각각 긴밀하게 끼워질 수 있으며, 가압 끼움 또는 긴밀한 끼움을 제공할 수 있는 다른 유사한 방법을 채용함으로써 보어(25a 및 25b) 내로 삽입될 수 있다. 제1 자기 윤활형 부싱(30a)은 제1 내부 베어링면(32a) 및 제1 칼라(20a)의 제1 내부 벽면(23a)을 접촉할 수 있는 제1 외부면(34a)을 갖는다.

유사하게, 제2 자기 윤활형 부싱(30b)은 제2 내부 베어링면(32b) 및 제2 칼라(20b)의 제2 내부 벽면(23b)을 접촉할 수 있는 제2 외부면(34b)을 갖는다. 제1 및 제2 내부 벽면(23a 및 23b)은 제1 및 제2 자기 윤활형 부싱(30a 및 30b)이 제1 및 제2 칼라(20a 및 20b)에 대해 각각 회전 이동하는 것을 억제하도록 스코링될 수 있다(scored). 예시된 실시예에서, 자기 윤활형 부싱(30a 및 30b)은 제1 및 제2 칼라(20a 및 20b)의 내부 벽면(23a 및 23b)이 스코링된 후에 자기 윤활형 부싱(30a 및 30b)의 각각의 내부 실린더형 보어(25a 및 25b) 내로 가압 끼움된다.

본 발명에서 자기 윤활형 부싱은 외부 액체 윤활제를 필요치 않는 임의의 회전식 하중 지지 부재를 의미한다. 자기 윤활형 부싱의 몇몇 예시에는, GGB 베어링 테크놀러지(GGB Bearing Technology), RCB 베어링(RCB Bearing) 및 루브론 베어링 시스템즈(Lubron Bearing Systems)와 같은 베어링 공급업체로터 입수가능한, 폴리머계 윤활식 부싱, 에폭시계 윤활식 부싱, 펠릿(Pellet) 윤활식 부싱, 고체(Solid)(저 마찰) 윤활식 부싱 및 그래파이트계 윤활식 부싱이 포함된다. 제1 및 제2 자기 윤활형 부싱(30a 및 30b)은 고체 윤활제를 보유하는 기판을 포함하여 그들의 각각의 내부 베어링면(32a 및 32b) 상에 윤활을 제공할 수 있다.

도 1, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 트랙 롤러 조립체의 예시적인 실시예에서 샤프트(40)는 제1 및 제2 칼라(20a 및 20b)에 의해 각각 수용되는 제1 단부(42a)와 제2 단부(42b)를 갖는다. 샤프트(40)의 제1 및 제2 단부(42a 및 42b)는 자기 윤활형 부싱(30a 및 30b)의 제1 및 제2 내부 베어링면(32a 및 32b)을 접촉할 수 있다. 일 실시예에서, 샤프트(40)가 자기 윤활형 부싱(30a)에 대해 회전될 수 있도록?퓨?프트(40)의 제1 단부(42a)와 자기 윤활형 부싱(30a)의 제1 내부 베어링면(32a) 사이에 간극 갭(65a)이 존재한다. 샤프트(40)의 제2 단부(42b)와 자기 윤활형 부싱(30b)의 제2 내부 베어링면(32b) 사이에 간극 갭(65b)이 존재한다. 간극 갭(65a 및 65b)은 매우 작아서 갭은 도시된 도면에서 보이지 않을 수 있다. 그러나, 본 기술분야의 당업자는 샤프트 단부들(42a 및 42b)이 그들의 각각의 자기 윤활형 부싱(30a 및 30b)에 대해 회전될 수 있도록 갭이 충분히 크다는 것을 이해할 것이다.

예시된 실시예에서, 샤프트(40)는 샤프트(40)의 제1 단부(42a)에 인접한 제1 림부(43a) 및 샤프트(40)의 제2 단부(42b)에 인접한 제2 림부(43b)를 포함한다. 림부들(43a 및 43b)은 다양한 종류의 윤곽을 가질 수 있는 샤프트부(47)에 의해 분리되며, 샤프트부(47)의 윤곽에는, 제1 및 제2 림부(43a 및 43b)의 직경과 비교했을 때 감소된 직경을 갖는 것과 샤프트(40)가 트랙을 회전시킬 수 있는 한 돌출된 중심 플랜지를 갖는 것이 포함된다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 샤프트(40)는 중실(solid)이고, 중실 내부 체적을 포함하고, 성형이나 주조 또는 선반가공(lathing)과 같은 기타 유사한 방법으로 제조될 수 있다. 중실 샤프트는 중공 샤프트보다 더 강할 수 있고 제조하기에 더 쉽고 빠를 수 있기 때문에 일부 응용에서 바람직할 수 있다. 본 발명의 취지에 포함되는 다른 실시예에서, 샤프트는 중공일 수 있고, 또한, 샤프트(40)의 축(45)을 따라 진행하는 실린더형 보어를 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적인 일 실시예에서, 샤프트 반부들 사이의 총 정합면이 조립체의 강도를 증가시켜 채석장, 광산 또는 산림 응용에서의 충격 하중에 대해 더 견고하게 만들기 위해 샤프트의 중공 섹션은 감소되거나 제거된다. 따라서, 본 발명에서 논의되지 않은 샤프트의 대안의 설계는 본 발명의 취지 내에 있다.

자기 윤활형 부싱으로부터의 모든 고체 윤활제가 자기 윤활형 부싱(30a 및 30b)과 샤프트(40)의 제1 및 제2 단부(42a 및 42b) 사이 각각의 간극 갭(65a 및 65b)으로부터 배출되어 나오는 것을 억제하고, 또한, 간극 갭(65a 및 65b) 내로 파편이 유입되는 것을 억제하는 데 시일이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 시일(55a)은 제1 칼라(20a)와 샤프트(40)의 제1 림부(42a) 사이에 샤프트의 축(45)을 따라 위치되어 간극 갭(65a)을 밀봉할 수 있다. 제2 시일(55b)은 제2 칼라(20b)와 샤프트(40)의 제2 림부(42b) 사이에 샤프트의 축(45)을 따라 위치되어 간극 갭(65b)을 밀봉할 수 있다. 제1 및 제2 시일(55a 및 55b)은 기계적 시일, 듀오 콘 시일(duo cone seal) 또는 카세트 시일(cassette seal)과 같은 다양한 시일로부터 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 시일(55a 및 55b)은 각각의 제1 샤프트 단부(42a)와 제2 샤프트 단부(42b) 상에 각각 위치된 제1 부재, 및 각각의 제1 칼라(20a)와 제2 칼라(20b) 상에 각각 위치된 제2 부재를 포함할 수 있으며, 2개의 부재들은 제1 및 제2 샤프트 단부(42a 및 42b)와 칼라(20a 및 20b) 상에 각각 고정된 상태로 있음으로써 서로에 대해 회전한다. 또한, 시일(55a 및 55b)은 윤활되게 유지되도록 액체 윤활제를 사용하거나 자기 윤활형 재료로 만들어질 수 있다.

트랙 롤러 조립체(10)는 샤프트(40)의 제1 림부(43a)와 제1 칼라(20a) 사이의 제1 간격(60a), 및 샤프트(40)의 제2 림부(43b)와 제2 칼라(20b) 사이의 제2 간격(60b)을 형성한다. 간격(60a 및 60b)은 트랙 롤러 조립체(10)가 위치되는 기계가 극도의 조건에서 작동할 시 샤프트(40), 또는 샤프트(40)의 림부(43a 및 43b)가 칼라(20a 및 20b)에 대해 마찰되는 것을 방지한다.

간격(60a 및 60b)의 크기는 파편과 기타 입자가 트랙 롤러 조립체(10) 내로 유입되는 것을 허용하도록 크면 안된다. 따라서, 간격(60a 및 60b)은 샤프트(40)가 굽혀지는 극도의 조건 하에서조차 샤프트(40)가 칼라(20a 및 20b)에 대해 자유롭게 회전되게 할 수 있고, 또한, 전부가 아니라면 임의의 파편이 트랙 롤러 조립체(10) 내로 유입되는 것을 억제할 수 있는 크기일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 샤프트가 돌출 림 없이 만들어질 수 있기 때문에, 또는, 칼라가 샤프트와 접촉될 위험이 최소이기 때문에 간격이 유지될 필요가 없을 수 있다. 제1 간격(60a)은 제1 칼라(20a)를 샤프트(40)의 제1 림부(43a)로부터 제1 간격 거리만큼 분리시킴으로써 설정될 수 있다. 유사하게, 제2 간격(60b)은 제2 칼라(20b)를 샤프트(40)의 제2 림부(43b)로부터 제2 간격 거리만큼 분리시킴으로써 설정될 수 있다.

본 기술분야의 당업자는 임의의 파편이 트랙 롤러 조립체(10)에 유입되는 것을 중지시키기 위해 간격(60a)에 또는 그 둘레에 위치될 수 있는 래버린스 시일(labyrinth seal) 또는 v-링 시일과 같은 시일의 사용을 고려할 수 있다.

또한, 트랙 롤러 조립체(10)는 칼라(20a 및 20b)의 내부 벽면(23a 및 23b)과 샤프트의 단부(42a 및 42b) 상의 마모를 감소시키기 위해 제1 및 제2 추력 와셔(36a 및 36b)를 포함할 수 있는데, 이는 마모된 재료는 칼라(20a 및 20b)에 대한 샤프트(40)의 회전 이동을 방해할 수 있기 때문이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 추력 와셔(36a)는 제1 칼라(20a)의 제1 내부 벽면(23a)과 샤프트(40)의 제1 단부(42a) 사이에 삽입된다. 제2 추력 와셔(36b)는 제2 칼라(20b)의 제2 내부 벽면(23b)과 샤프트(40)의 제2 단부(42b) 사이에 삽입된다. 추력 와셔(36a 및 36b)는 칼라(20a 및 20b)에 부착되거나 부착되지 않을 수 있다. 또한, 추력 와셔(36a 및 26b)는 자가 윤활 부싱에 사용된 재료와 동일하거나 유사한 재료로 만들어질 수 있다. 본 기술분야의 당업자는 추력 와셔(36a 및 36b)의 사용이 선택적이며 샤프트와 칼라의 표면에 대한 손상을 방지하기 위해 바람직할 수 있다는 것을 알 것이다.

트랙 롤러 조립체(10)는 포트리스(portless) 외부면(15)과 플루이드리스(fluidless) 내부 체적(18)을 가질 수 있다. 트랙 롤러 조립체(10)의 외부면(15)은 샤프트의 외부면과 칼라의 외면을 포함하는 트랙 롤러 조립체의 전체 외부면으로 정의된다. 포트리스 외부면은 트랙 롤러 조립체에 액체 유활제를 가하는 데 사용될 수 있는 포트를 갖지 않는 트랙 롤러의 외부면을 의미한다. 트랙 롤러 조립체(10)의 내부 체적(18)은 샤프트 내측과 만일 존재하는 경우, 자기 윤활형 부싱의 내측의 모든 체적을 포함하는 트랙 롤러 조립체 내부에 둘러싸인 전체 내부 체적으로 정의된다. 플루이드리스 내부 체적은 유체 윤활제를 전혀 갖지 않는 트랙 롤러 조립체의 내부 체적을 의미한다. 도 3에 도시된 예시된 실시예에서, 샤프트(40)는 중실편으로 만들어지고 샤프트(40)의 내부 체적(18)은 중공이 아니다.

이제 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 예시적인 실시예가 도시된다. 트랙 롤러 조립체(110)는 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4에 기술된 트랙 롤러 조립체(10)와 유사하지만 상이한 샤프트 구조를 갖는다. 도 4에 도시된 예시적인 실시예에서, 샤프트(140)는, 마찰 용접 또는 다른 유사한 부착 방법에 의해 샤프트 조인트(144)에 함께 부착되는 2개의 동일한 샤프트 반부(141a 및 141b)를 포함한다. 본 기술분야의 당업자는 샤프트가 다른 형상, 윤곽이 될 수 있고 다른 방식으로도 축조될 수 있다는 것을 생각할 수 있다. 예를 들어, 샤프트(140)는 편 또는 편들이 중실이거나 중공일 수 있는 단일편, 하나 초과의 편으로서 만들어질 수 있다. 본 기술분야의 당업자는 샤프트(140)가 선반작업 또는 기타 유사한 방법에 의해 정확한 치수의 크기를 갖는 하나의 중실편으로 만들어질 수도 있다는 것을 이해할 수 있다. 본 발명의 범주는 본 명세서에 기술된 실시예에 한정되어서는 안되며, 본 발명의 취지 내에 있는, 트랙을 이동시키는 대안의 샤프트 설계를 갖는 다른 실시예를 포함한다.

도 5에 도시된 예시된 실시예에서, 샤프트(140)는 림 대신에 중심 안내 플랜지(147)를 갖는다. 중심 안내 플랜지(147)는 제조 공정을 단순화할 수 있으며, 극도의 응용에서의 샤프트 손상의 위험을 감소시킬 수 있다. 샤프트(140)는 중공이고 내부 체적(118)을 포함한다. 샤프트(140)의 외부면(115)은 유체가 트랙 롤러 조립체에 유입될 수 있는 포트가 없기 때문에 포트리스이다. 또한, 내부 체적(118)은 체적(118) 내측에 액체 윤활제가 없기 때문에 플루이드리스이다. 예시된 실시예에서, 내부 체적은 내부 체적 캐비티가 응력 하에서 절첩되는 것(collapse)을 방지하는 브래킷과 같은 내부 지지 구조(52)를 갖는다. 제1 시일(155a)은 제1 칼라(20a)와 제1 샤프트 반부(141a) 사이에 위치되고, 제2 시일(155b)은 제2 칼라(20b)와 제2 샤프트 반부(141b) 사이에 위치되며, 시일들(155a 및 155b) 모두는 샤프트의 축(145)을 따라 위치된다. 시일(155a 및 155b)은 기계적 시일, 카세트 시일일 수 있고, 또는, 파편이 샤프트와 자기 윤활형 부싱 사이의 간극에 유입되는 것을 억제할 뿐 아니라 고체 윤활제가 간극 갭(65a 및 65b)을 이탈하는 것을 억제하는 시일의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 예시된 실시예는 시일(170a 및 170b)을 포함할 수 있다. 이러한 시일은, 칼라(20a 및 20b)와 샤프트(140) 사이에 위치된 간격(160a 및 160b)을 통해 어떤 파편도 트랙 롤러에 유입되는 것이 억제되는 v-링 시일과 같은 래버린스 시일일 수 있다. 제1 간격 시일(170a)은 샤프트(140)와 제1 칼라(20a) 사이에 위치되고, 제2 간격 시일(170b)은 샤프트와 제2 칼라(20b) 사이에 위치된다.

본 발명은 트랙 롤러 조립체를 사용하는 모든 트랙형 기계에서의 잠재적인 응용에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 트랙 롤러, 캐리어 롤러(carrier roller), 아이들러(idler), 굴착기, 트랙 로더 또는 차대(車臺: undercarriage)를 구비한 모든 시스템의 대부분의 형태에서 응용예에서 찾아 볼 수 있다. 본 발명은 트랙 롤러 조립체에 있어서 극도의 조건에서 작동 시 발생하기 쉬웠던 윤활제 유체 누출의 오래 지속된 문제점을 해결하는 것에 목적을 둔다.

예를 들어, 제1 및 제2 칼라는 제1 및 제2 칼라의 각각의 볼트 구멍을 통과하는 볼트를 통해 제1 및 제2 바아에 각각 부착된다. 트랙형 기계가 이동 중에, 트랙 롤러 조립체의 샤프트는 제1 및 제2 칼라에 대해 회전할 수 있다. 샤프트의 제1 및 제2 단부는 제1 및 제2 자기 윤활형 부싱 내측에서 그들의 각각의 내부 베어링면에 대해 마찰되면서 회전된다. 자기 윤활형 부싱은 그들의 각각의 칼라의 내부 실린더형 보어 내측에 긴밀하게 끼워지기 때문에 자기 윤활형 부싱은 제1 및 제2 칼라에 대해 거의 회전되지 않거나 아예 회전되지 않는다. 바람직한 실시예에서, 제1 및 제2 내부 벽면이 스코링되기 때문에 자기 윤활형 부싱과 칼라 사이의 상대적 회전은 더 억제된다. 그럼에도 불구하고, 자기 윤활형 부싱과 그들의 각각의 칼라 사이의 상대적 회전을 허용하거나 심지어는 이를 조장하는 것도 본 발명의 의도된 범주 내에 있다.

또한, 동일한 샤프트 반부를 갖는 트랙 롤러 조립체를 생산하는 것이 본 발명의 의도된 범주 내에 있다. 제조 과정 상 2개의 반부들 사이에 약간의 공차 편차가 생성될 수 있음에도 불구하고, 2개의 샤프트 반부가 동일하게 기능하는 것이 본 발명의 취지 내에 있다. 따라서, 샤프트의 일 단부와 트랙 롤러 조립체의 일 반부 내의 일 부싱 사이의 상호작용을 설명할 때, 본 기술분야의 당업자는 샤프트의 타 단부와 타 부싱 사이의 상호작용에도 이 설명이 적용된다는 것을 이해할 것이다.

샤프트는 제1 자기 윤활형 부싱의 제1 내부 베어링면에 대해 회전하기 때문에, 제1 내부 베어링면은 고체 윤활제를 보유하는 기판을 마모시키며, 윤활제를 샤프트의 제1 단부에 노출시키고, 따라서, 샤프트의 제1 단부와 자기 윤활형 부싱의 제1 내부 베어링면 사이의 영역을 윤활한다. 부싱의 내부 베어링면을 마모시킬 수 있는 기판은 샤프트의 제1 단부와 제1 자기 윤활형 부싱 사이의 간극 갭 내부에 유지되는데, 이는 시일이 윤활제가 트랙 롤러 조립체의 다른 부분으로 배출되는 것을 억제하기 때문이다. 또한, 시일은 어떤 파편도 샤프트와 자기 윤활형 부싱 사이의 간극 갭에 유입되는 것을 억제한다. 시일은 샤프트의 단부, 또는 자기 윤활형 부싱 또는 칼라 상에, 또는 샤프트, 자기 윤활형 부싱 및 칼라의 임의의 조합 상에 위치될 수 있다.

사용된 시일의 형식과 트랙 롤러 조립체 내에 시일을 조립하는 방법은 통상의 기술과 지식의 표준 내에 있는 것으로 본 기술분야의 당업자에 의해 이해될 수 있다. 또한, 시일은 오일 또는 그리스와 같은 일부 외부 윤활을 필요로 할 수 있고, 또는, 자기 윤활형 부싱을 위해 사용되는 것과 같은 자기 윤활형 재료로 만들어질 수 있다. 시일을 윤활하기 위해 윤활제를 사용하는 것은 본 발명의 의도된 취지 내에 있다. 일 실시예에서, 샤프트는 제1 및 제2 칼라로부터 제1 간격 및 제2 간격만큼 각각 분리될 수 있다. 제1 및 제2 간격은 샤프트가 작동 중에 아무때나 칼라들 중 하나에 접촉되는 것을 피하도록 충분히 클 수 있다. 이는 트랙 롤러 조립체의 외부면과 칼라에 대한 마모로 인한 임의의 손상을 감소시킬 수 있다.

본 발명은 유체 윤활제를 포함하지 않고 작동 중에 트랙 롤러 조립체로부터의 유체 윤활제의 누출의 문제를 해결할 수 있는 트랙 롤러 조립체의 실시예를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 트랙 롤러 조립체는 트랙 롤러 조립체를 윤활하기 위한 윤활 포트를 포함하지 않을 수 있고 트랙 롤러 조립체 내측에 유체 윤활제를 갖지 않을 수 있다. 본 발명으로부터 얻을 수 있는 이점은 윤활 누출의 문제에 대한 해결방안을 찾는 것에 제한되지 않을 수 있다. 오히려, 본 발명은 감소된 부품 수와 더 쉬운 제조 공정을 가질 수 있는 트랙 롤러 조립체 설계를 제공한다. 일 실시예에서, 조립체는 5개의 상이한 부품과 9개의 전체 부품(2개의 칼라, 2개의 부싱, 2개의 베어링, 2개의 시일 및 샤프트)만을 필요로 한다. 또한, 외부 윤활이 필요치 않기 때문에, 윤활 포트 플러그가 느슨해지거나 일반적으로 트랙 롤러 조립체에 대한 손상으로 인해 유체가 누출되는 위험이 감소되어 설계가 더 내구성 있고 신뢰성 있을 수 있다. 부가적으로, 트랙 롤러 설계는 윤활제 포트를 가질 필요성을 없앨 수 있어서, 포트와 윤활제 체적 챔버를 포함하는 설계를 제조하는 것과 관련한 비용을 없앨 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 트랙 롤러 조립체는 2개의 동일한 반부로 만들어질 수 있기 때문에, 이러한 트랙 롤러 설계를 제조하는 것은 과거의 트랙 롤러 조립체 설계보다 덜 비싸고 덜 복잡하며 더 견고할 수 있다. 트랙 롤러 조립체에 자기 윤활형 부싱을 유지하는 것은 액체 윤활제를 갖는 트랙 롤러 조립체를 유지하는 것보다 더 쉬울 수 있는데, 이는 자기 윤활형 부싱이 액체 윤활제에 의해 발생되는 번거로움을 처리할 필요 없이 트랙 롤러 조립체로부터 더 쉽게 제거되고 교체될 수 있기 때문이다.

래버린스 시일은 자갈과 진흙과 같은 파편에 대한 시일을 통한 이동 경로를 어렵게 만드는 능력 때문에 효과적일 수 있다. 래버린스 시일은 칼라 또는 샤프트에 부착될 수 있고, 다양한 상이한 시일이 사용될 수 있다. 본 기술분야의 당업자는 트랙 롤러 조립체 내의 시일의 사용과 조립이 통상의 기술로 고려된다는 것을 이해한다. 본 발명의 범주는 본 명세서에서 설명된 실시예에 제한되지 않으며, 범주는 본 발명의 취지를 형성하는 특징을 포함하는 다른 실시예를 포함한다는 것이 의도된다. 예를 들어, 하이브리드 액체 오일 윤활제와 자기 윤활형 부싱을 갖는 트랙 롤러 조립체는 역시 본 발명의 의도된 범주 내에 있는 트랙 롤러 조립체의 일 실시예이다.

Claims

트랙 롤러 조립체(10)이며,
제1 내부 벽면(23a)에 의해 형성된 제1 내부 실린더형 보어(25a)를 포함하는 제1 칼라(20a)와,
제2 내부 벽면(23b)에 의해 형성된 제2 내부 실린더형 보어(25b)를 포함하는 제2 칼라(20b)와,
제1 내부 베어링면(32a)과 제1 외부면(34b)을 갖는 제1 자기 윤활형 부싱(30a)으로서, 제1 외부면(34b)은 제1 칼라(20a)의 제1 내부 벽면(23a)과 접촉하는, 제1 자기 윤활형 부싱(30a)과,
제2 내부 베어링면(32b)과 제2 외부면(34b)을 갖는 제2 자기 윤활형 부싱(30b)으로서, 제2 외부면(34b)은 제2 칼라(20b)의 제2 내부 벽면(23b)과 접촉하는, 제2 자기 윤활형 부싱(30b)과,
2개의 단부를 갖는 샤프트(40)로서, 제1 단부(42a)는 제1 내부 베어링면(32a)에 의해 수용되고 제2 단부(42b)는 제2 내부 베어링면(32b)에 의해 수용되며, 제1 및 제2 칼라(20a, 20b)에 대해 회전가능한, 샤프트(40)를 포함하는
트랙 롤러 조립체.
제1항에 있어서,
제1 및 제2 자기 윤활형 부싱(30a, 30b)은 고체 윤활제를 유지하는 기판을 포함하는
트랙 롤러 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
트랙 롤러 조립체(10)는 포트리스 외부면(15)과 플루이드리스 내부 체적(18)을 포함하는
트랙 롤러 조립체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
샤프트(40)는 중실인
트랙 롤러 조립체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 볼트 구멍(22)이 제1 칼라(20a)를 트랙 프레임(550)에 부착하기 위해 제1 칼라(20a)의 제1 외면(21a) 내에 형성되고,
적어도 하나의 볼트 구멍(22)이 제2 칼라(20b)를 트랙 프레임(550)에 부착하기 위해 제2 칼라(20b)의 제2 외면(21b) 상에 있고,
제1 칼라(20a)의 제1 내부 벽면(23a)과 제2 칼라(20b)의 제2 내부 벽면(23b)은 스코링되어 제1 및 제2 칼라(20a, 20b)와 제1 및 제2 자기 윤활형 부싱(30a, 30b) 사이 각각의 상대적 회전을 억제하는
트랙 롤러 조립체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
샤프트(40)의 축(45)을 따라 제1 자기 윤활형 부싱(30a)과 샤프트(40) 사이에 위치된 제1 시일(55a), 및 샤프트(40)의 축(45)을 따라 제2 자기 윤활형 부싱(30b)과 샤프트(40) 사이에 위치된 제2 시일(55b)과,
샤프트(40)의 제1 단부(42a)와 제1 칼라(20a) 사이의 제1 추력 와셔(36a), 및 샤프트(40)의 제2 단부(42b)와 제2 칼라(20b) 사이의 제2 추력 와셔(36b)를 더 포함하는
트랙 롤러 조립체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
샤프트(40)는 샤프트부(47)에 의해 분리된 제1 림부(43a)와 제2 림부(43b)를 포함하고,
제1 칼라(20a)는 샤프트(40)의 제1 림부(43a)로부터의 제1 간격(60a)을 갖고, 제2 칼라(20b)는 샤프트(40)의 제2 림부(43b)로부터의 제2 간격(60b)을 갖는
트랙 롤러 조립체.
제7항에 있어서,
제1 시일(55a)이 제1 자기 윤활형 부싱(30a)과 제1 림부(43a) 사이에 위치되고, 제2 시일(55b)이 제2 자기 윤활형 부싱(30b)과 제2 림부(43b) 사이에 위치되는
트랙 롤러 조립체.
제8항에 있어서,
제1 칼라(20a)와 샤프트(40)의 제1 단부(42a) 사이에 위치된 제1 추력 와셔(36a)와,
제2 칼라(20b)와 샤프트(40)의 제2 단부(42b) 사이에 위치된 제2 추력 와셔(36b)와,
제1 칼라(20a)를 트랙 프레임(550)에 부착하기 위해 제1 칼라(20a)의 제1 외면(21a) 내에 형성된 적어도 하나의 볼트 구멍(22)과,
제2 칼라(20b)를 트랙 프레임(550)에 부착하기 위해 제2 칼라(20b)의 제2 외면(21b) 상에 있는 적어도 하나의 볼트 구멍(22)을 더 포함하고,
제1 및 제2 칼라(20a, 20b)의 제1 및 제2 내부 벽면(23a, 23b)은 스코링되어 제1 및 제2 칼라(20a, 20b)와 제1 및 제2 자기 윤활형 부싱(30a, 30b) 사이 각각의 상대적 회전을 억제하고,
제1 및 제2 자기 윤활형 부싱(30a, 30b)은 고체 윤활제를 보유하는 기판을 포함하는
트랙 롤러 조립체.
트랙 롤러 조립체(10)를 조립하는 방법이며,
제1 자기 윤활형 부싱(30a)을 제1 칼라(20a)의 제1 내부 실린더형 보어(25a)에 가압 끼움하는 단계와,
제2 자기 윤활형 부싱(30b)을 제2 칼라(20b)의 제2 내부 실린더형 보어(25b)에 가압 끼움하는 단계와,
샤프트(40)의 제1 단부(42a)를 제1 자기 윤활형 부싱(30a)의 제1 내부 베어링면(32a)에 접촉하도록 제1 칼라(20a)의 제1 내부 실린더형 보어(25a) 내로 삽입하는 단계와,
샤프트(40)의 제2 단부(42b)를 제2 자기 윤활형 부싱(30b)의 제2 내부 베어링면(32b)에 접촉하도록 제2 칼라(20b)의 제2 내부 실린더형 보어(25b) 내로 삽입하는 단계를 포함하는
트랙 롤러 조립체 조립 방법.
제10항에 있어서,
상기 가압 끼움하는 단계들은,
제1 자기 윤활형 부싱(30a)을 제1 내부 실린더형 보어(25a)에 가압 끼움하는 단계 전에 제1 칼라(20a)의 제1 내부 벽면(23a)을 스코링하는 단계와,
제2 자기 윤활형 부싱(30b)을 제2 내부 실린더형 보어(25b)에 가압 끼움하는 단계 전에 제2 칼라(20b)의 제2 내부 벽면(23b)을 스코링하는 단계를 포함하는
트랙 롤러 조립체 조립 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 삽입 단계들은,
샤프트(40)와 제1 자기 윤활형 부싱(30a) 사이의 제1 간극 갭(65a)을 밀봉하는 단계와,
샤프트(40)와 제2 자기 윤활형 부싱(30b) 사이의 제2 간극 갭(65b)을 밀봉하는 단계를 포함하는
트랙 롤러 조립체 조립 방법.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
중실 샤프트(40)를 형성하는 단계를 더 포함하는
트랙 롤러 조립체 조립 방법.
제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 추력 와셔(36a)를 제1 칼라(20a)의 제1 내부 실린더형 보어(25a) 내로 삽입하는 단계와,
제2 추력 와셔(36b)를 제2 칼라(20b)의 제2 내부 실린더형 보어(25b) 내로 삽입하는 단계와,
샤프트(40)와 제1 자기 윤활형 부싱(30a) 사이의 제1 간극 갭(65a)을 밀봉하는 단계와,
샤프트(40)와 제2 자기 윤활형 부싱(30b) 사이의 제2 간극 갭(65b)을 밀봉하는 단계를 더 포함하는
트랙 롤러 조립체 조립 방법.
제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
샤프트(40)의 제1 단부(42a)를 제1 내부 실린더형 보어(25a) 내로 삽입하는 단계는 제1 칼라(20a)와 샤프트(40)의 제1 림부(43a) 사이에 제1 간격(60a)을 설정하는 단계를 포함하고,
샤프트(40)의 제2 단부(42b)를 제2 내부 실린더형 보어(25b) 내로 삽입하는 단계는 샤프트(40)와 제2 칼라(20b)의 제2 림부(43b) 사이에 제2 간격(60b)을 설정하는 단계를 포함하는
트랙 롤러 조립체 조립 방법.