翻转履带支重轮的制作方法

1.本发明涉及在使用环形履带驱动器的重型设备的底架中使用的履带支重轮。具体地，本发明涉及一种用于这种底架的履带支重轮和履带链节接口，其不易磨损。


背景技术：

2.在许多当前的应用中，履带支重轮支承重型设备的重量，诸如在土方工程、建筑和采矿业等中使用环形履带驱动器的那些。通常，在履带支重轮在其上旋转的轴和履带支重轮之间提供轴承。施加在履带支重轮或轴承上的压力可能导致履带支重轮、履带链节或轴承磨损。
3.最终，履带支重轮或履带链节可能经历剥落或类似的磨损模式。结果，机器经常停止使用以更换履带支重轮或履带链节，或以其它方式对机器的底架进行维护。这可能会导致不必要的成本增加和生产减少，以实现使用机器的经济效益。
4.美国专利授予凯廷的第5,704,697号专利公开了一种可旋转的驱动/支撑元件，该驱动/支撑元件具有一个支撑表面，该支撑表面与一个链节一起使用，该链节具有一个硬化的运行表面和一个侧表面，该硬化的运行表面在该支撑表面上延伸并且被适配成在一个行进方向上骑行，该侧表面也在该行进方向上延伸并且通常不与该元件接触。该运行表面具有一个预定宽度b，并且由在该行进方向上看具有曲率半径r的一个向外凸起的弧形形状的至少一个边缘区域，以及在该行进方向上看具有曲率半径r的一个向外凸起的弧形形状的从该边缘区域延伸到该侧面区域的一个对应拐角区域形成。凯廷还公开了r/b的比率，其范围从约.05到.11，并且优选地从约2.4到3.1。
5.可以理解的是，'697专利涉及履带链节和履带支重轮或类似物之间的弧形接口，其目的在于减少接触压力和履带支重轮或链节的散裂。然而，在一些应用中，这种设计不能充分减少散裂。


技术实现要素：

6.提供了根据本发明的实施例的履带支重轮构件。履带支重轮可包括主体，该主体包括限定旋转轴线、径向方向和围绕旋转轴线设置的周向方向的旋转构造。第一轴向端可以沿旋转轴线设置，第二轴向端可沿旋转轴线设置。半螺纹部分可包括第一履带接触区域，该第一履带接触区域包括靠近第一轴向端设置的第一履带接触表面，并可限定轴向设置在第一履带接触区域和第二轴向端之间的第一空隙。
7.提供了根据本发明的另一实施例的履带支重轮构件。履带支重轮构件可包括主体，该主体包括限定旋转轴线、径向方向和围绕旋转轴线设置的周向方向的旋转构造。主体可限定沿旋转轴线设置的近侧轴向端和沿旋转轴线设置的远侧轴向端。包括第一履带接口区域的半螺纹部分可具有设置在远侧轴向端附近的接口表面，并可限定轴向设置在第一履带接口区域和近侧轴向端之间的第一孔口。
8.提供了根据本发明的实施例的履带支重轮接合组件。该组件可以包括履带支重
轮，该履带支重轮包括限定旋转轴线的回转体，围绕旋转轴线设置的周向方向，垂直于旋转轴线延伸的径向方向，沿着旋转轴线设置的第一轴向末端，沿着旋转轴线设置的第二轴向末端，靠近第一轴向末端设置的第一边缘部分，靠近第二轴向末端设置的第二边缘部分，以及外侧履带接触表面，所述外侧履带接触表面轴向地设置在所述第一边缘部分附近。回转体还可限定外部，与外部连通并轴向地延伸穿过回转体的通孔，以及轴向靠近第二边缘部分设置的内侧槽。轴可以设置在通孔中，径向轴承可以设置在通孔中与轴径向接触。
附图说明
9.结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的若干实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
10.图1是根据本发明的实施例的诸如挖掘机的机器的透视图，该机器可采用具有履带支重轮的履带组件(也可称为底架组件)，该履带支重轮具有与外侧链节相对于内侧链节接合的交替接触区域。
11.图2是用于图1的机器的底架组件的侧视图。
12.图3是图2的底架组件的透视图。
13.图4是根据本发明的实施例的与履带支重轮配合的履带组件的透视图，该履带支重轮具有与外侧链节相对于内侧链节接合的交替接触区域。
14.图5是根据本发明的实施例的具有外侧链节和内侧链节的履带组件的一部分的正视图，所述外侧链节和内侧链节接触由空隙形成的履带支重轮的交替接触区域。
15.图6是具有通过围绕图5的履带支重轮的旋转轴线旋转空隙而形成的交替接触区域的履带支重轮的透视图。所示的履带支重轮与带一起包装，以保持就位用于运输或存储。
16.图7是图6的履带支重轮的前视截面图，该履带支重轮孤立地示出并且沿着包含径向方向和旋转轴线的平面剖开。
具体实施方式
17.现在将详细参考本发明的实施例，其示例在附图中示出。只要可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。在一些情况下，参考数字将在本说明书中指示，且附图将展示参考数字后接字母(例如，100a、100b)或撇号(例如，100'、100”等)。应了解，在参考数字后立即使用字母或撇号指示这些特征具有类似形状且具有类似功能，如几何形状关于对称平面成镜像时的情况。为了便于在本说明书中解释，字母和撇号通常不包括在本文中，而是可以在附图中示出，以指示在本书面说明书中讨论的具有相似或相同功能或几何形状的特征的重复。
18.现在将描述可使用根据本发明的各种实施例的履带支重轮或履带支重轮构件的支重轮接合组件。在一些实施例中，履带支重轮是实心体(例如具有整体结构)。在其它实施例中，履带支重轮被分成两个或多个履带支重轮构件，它们被组装在一起以形成履带支重轮或履带支重轮接合组件等。在本发明的其它实施例中，履带支重轮、履带支重轮构件和履带支重轮接合组件的其它构造是可能的。
19.图1示出了挖掘机形式的履带式机器20的实施例，该履带式机器20包括根据本发明的原理构造的履带支重轮接合组件200的实施例。在其它用途中，挖掘机可用于使用铲斗
从工地移除材料。
20.更具体地，图1示出了根据本发明的某些实施例的包括具有履带组件24的底架系统22的机器20。应当理解，虽然机器20被示出为挖掘机，但是机器20可以是包括履带式底架系统22的任何其他类型。如本文所用，术语“机器”是指执行驱动操作的移动式机器，所述驱动操作涉及与特定行业(例如，土方工程、建筑、景观美化、林业、农业等)相关联的物理移动。
21.虽然该装置是结合挖掘机来说明的，但是本文所公开的装置在通常采用履带系统而不是车轮的各种其它类型的机器中具有普遍适用性。术语“机器”可指执行与诸如采矿、土方工程或建筑之类的工业或本领域已知的任何其它工业相关联的某种类型的操作的任何机器。例如，机器可以是液压采矿铲、轮式装载机、电缆铲、履带式拖拉机、推土机或拉铲挖土机等。此外，一个或多个机具可连接到机器。这种工具可用于多种任务，包括例如提升和装载。
22.底架系统22可构造成支撑机器20并沿地面、道路和其它类型的地形移动机器20。如图2和3所示，底架系统22的履带组件24可包括履带支重轮框架26，连接到履带支重轮框架26的各种引导部件，以及接合引导部件的环形履带28。引导部件可引导履带28并包括驱动链轮30、惰轮32、支重轮34、履带引导件36和承载件38，但也可使用其它部件。
23.履带28可以包括具有多个固定到其上的板42的链节组件40。链节组件40可以形成履带28的柔性主干，并且板42可以在各种类型的地形上提供牵引力。链节组件40可以围绕驱动链轮30、支重轮34、惰轮32、承载件38以环形链的形式延伸。
24.如图2和3所示，履带板42可固定到链节组件40的周边。例如，一个板42可以连接到每对横向间隔开的链节44上。履带板42可以通过各种方法(例如焊接、紧固等)连接到链节44。
25.如参考图1和图4最佳地理解的，可以提供引导履带链组件的多个履带支重轮接合组件200。履带支重轮接合组件200包括从履带支重轮300在其上旋转的机器20的底架系统22的框架(图4中未示出)延伸的轴202。
26.现在参见图5至图7，可以看出，履带支重轮300可包括限定旋转轴线304(参见图7)的回转体302(可以是任何类型的回转体，具有或不具有孔，例如至少部分圆柱形，至少部分圆锥形等)，围绕旋转轴线304设置的周向方向306，以及垂直于旋转轴线304延伸的径向方向308。第一轴向末端310沿旋转轴线304设置，第二轴向末端312沿旋转轴线304设置。
27.如本文所用，术语“轴向”或“轴向地”包括与轴向成小于45度的角度的方向，而术语“径向”或“径向地”包括与径向方向成小于45度的角度的方向。“纯”是指涵盖在所述方向的5度内的方向。相对术语如“内侧”和“外侧”应理解为分别指朝向机器内部或机器外部的方向。然而，应当理解，这些术语可以通过使履带支重轮接合组件、履带支重轮或履带支重轮构件绕竖直轴线旋转180度来转换。因此，“内侧”和“外侧”应广义地解释为涵盖这些特征如此旋转的实施例。
28.如本文所用，冠词“一”和“一个”旨在包括一个或多个项目，并且可与“一个或多个”互换使用。在仅有一个项目的情况下，使用术语“一个”或类似语言。此外，如在此使用的，术语“具有”、“具有”、“具有”、“带有”等旨在是开放式术语。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”，除非另有明确说明。
29.履带支重轮300的回转体302还可限定外部314和通孔316(见图7)，通孔316与外部314连通并轴向延伸穿过回转体302。第一边缘部分318可以被布置成靠近第一轴向末端310，并且第二边缘部分318'可以被布置成靠近第二轴向末端312。在其它实施例中可以省略这些特征。外侧履带接触表面320可设置成轴向靠近第一边缘部分318，内侧槽322可设置成轴向靠近第二边缘部分318'。
30.如参考图5可以理解的，内侧槽322可以通过绕旋转轴线旋转类似矩形的横截面并从履带支重轮300去除该材料而形成。在本发明的其它实施例中，内侧槽322或外侧槽328的其它构造(如图6和7中最佳示出的)是可能的。
31.如图4所示，轴202可以设置在通孔316中，并且径向轴承204可以设置在通孔316中，其接触轴202。在其他实施例中，该轴可以与该支重轮或该惰轮的主体是一体的。
32.参看图7，回转体302可进一步界定通孔最小直径324，且可进一步包括在包含径向方向308和旋转轴线304的平面中的纯粹径向向内延伸的区段326。纯径向向内延伸的区段326可以轴向地布置在外侧履带接触表面320附近，并且可以至少部分地限定外侧槽328，该外侧槽328轴向地布置在外侧履带接触表面320与内侧槽322之间。内侧履带接触表面330可轴向设置在外侧槽328和内侧槽322之间。
33.纯延伸的轴向区段332可设置成限定外侧槽328，与外侧履带接触表面320径向向内间隔开或偏移。这个纯粹延伸的轴向区段332可以终止于一个端点334处，该端点被轴向地布置在外侧槽缝328与内侧履带接触表面330之间，这样使得外侧槽缝328朝向第二轴向末端312开放。在其它实施例中可能不是这种情况。
34.如图5所示，外侧槽轴向宽度336可以从纯径向向内延伸的区段326测量到端点335，并且外侧槽径向深度338从外侧履带接触表面320测量到纯粹延伸的轴向区段332。
35.通孔最小直径324与外侧槽轴向宽度336的比率在2.0至3.0的范围内，通孔最小直径324与外侧槽径向深度338的比率在3.5至4.5的范围内。在这种情况下，外侧槽轴向宽度336可以在50.0mm至60.0mm(例如，约54.0mm)的范围内，并且外侧槽径向深度338可以在30.0mm至40.0mm(例如，约35.0mm)的范围内。
36.以及参考图5可以理解，内侧槽322可以限定内侧槽轴向宽度340和内侧槽径向深度342。通孔最小直径324与内侧槽轴向宽度340的比率可以在2.0至3.0的范围内，并且通孔最小直径324与内侧槽径向深度342的比率可以在3.5至4.5的范围内。在这种情况下，内侧槽轴向宽度340的范围可以从50.0mm到60.0mm(例如，大约54.0mm)，并且内侧槽径向深度342的范围可以从30.0mm到40.0mm(例如，大约34.0mm)。
37.现在参见图7，第一边缘部分318和/或第二边缘部分318'限定履带支重轮300的总直径344，履带支重轮300的总轴向长度346，以及限定筒轴向宽度350的履带链节接收筒348。
38.在一些实施例中，总直径344可以在300.0mm至350.0mm(例如，约321.0mm)的范围内，总轴向长度346可以在350.0mm至450.0mm(例如，约410.0mm)的范围内，并且机筒轴向宽度350可以在300.0mm至400.0mm(例如，约342.8mm)的范围内。
39.返回参见图4和5，包括多个履带链节208的履带链206可与履带支重轮接触，履带链节208包括多个外侧部分208和多个内侧部分210。
40.参见图7，履带支重轮300可分成轴向串联布置的第一履带支重轮构件300a和第二
履带支重轮构件300b，它们通过焊接、紧固等相互连接。第一履带支重轮构件300a可具有第一半螺纹部分352，该第一半螺纹部分352构造成与履带链206的多个外侧部分208中的至少一个接触。并且第二支重轮构件300b可以具有第二半螺纹部分354，该第二半螺纹部分被构造成用于接触履带链206的多个内侧部分210中的至少一个。在其它实施例中，履带支重轮300可构成单件(或整体结构)。
41.这种“翻转”布置可以将支重轮和履带链节之间的接触点减少到一半，并且可以使履带链节上的压力加倍。此外，翻转支重轮可以设计成直径较大以补偿减少的支重轮材料。这可以提高履带链节的寿命。出乎意料的是，试验表明，即使通过减少“接触点”而具有相当高的接触压力，履带链节的磨损寿命也可得到改善。
42.换句话说，履带链节可接触履带支重轮的某些部分并悬于槽之上，从而增加接触压力，这已经出乎意料地显示出增加履带链节的磨损寿命等。
43.前述特征中的任一个可被改变为不同于本文所述或附图中所示。此外，在其它实施例中，任何比例或尺寸范围也可以变化，以不同于本文所述或附图所示。
44.现在将参照图7描述可用作刚刚描述的履带支重轮300的一部分或用作替换部分的履带支重轮构件400。
45.履带支重轮构件400可具有主体402，主体402具有沿旋转轴线304设置的第一轴向端404和第二轴向端406。主体402可具有半螺纹部分408，半螺纹部分408包括第一履带接触区域410，第一履带接触区域410具有第一履带接触表面412，第一履带接触表面412轴向404附近(例如，与第二轴向端部相比更靠近第一轴向端部)，并限定第一空隙416，第一空隙416轴向设置在第一履带接触区域410和第二轴向端部406之间。第一空隙414可具有任何合适的构造，包括凹槽、槽、孔等。
46.径向向内延伸的区段414设置成至少部分地限定第一履带接触区域410和第一空隙416。主体402可进一步限定从第一轴向端404到径向向内延伸的区段414的最小轴向距离418。第一空隙416可限定第一空隙最小直径420。
47.在一些实施例中，通孔最小直径324与最小轴向距离418的比率可以在1.0至2.0的范围内，并且第一空隙最小直径420与通孔最小直径324的比率可以在1.0至2.0的范围内。
48.在这种情况下，通孔最小直径324可以在100.0mm至200.0mm(例如约142.0mm)的范围内，最小轴向距离418可以在60.0mm至100.0mm(例如约83.0mm)的范围内，并且第一空隙最小直径420可以在150.0mm至300.0mm(例如约217.0mm)的范围内。此外，第一履带接触表面412可以限定范围从250.0mm到325.0mm(例如，大约287.0mm)的第一履带接触区域直径422。
49.继续参见图7，主体402可以进一步在包含径向方向308和旋转轴线304的平面中限定多个区段，从而形成第一空隙416。多个区段可包括径向向内延伸的区段414，该区段414径向插入在第一履带接触表面412和第一空隙最小直径420之间。轴向延伸区段424可限定第一空隙最小直径420，半径426可将径向向内延伸区段414连接到轴向延伸区段424。在一些实施例中，半径426可以限定范围从10.0mm到20.0mm(例如15.0mm)的曲率半径。
50.在本发明的其他实施例中，这些特征中的任一个可以被不同地构造或定尺寸。这些比例也作为例子给出，并不具有任何限制意义。
51.现在将参照图7描述可用作本文上述履带支重轮300的一部分或用作替换部件的
另一履带支重轮构件500。
52.履带支重轮构件500可包括主体502，主体502包括沿旋转轴线304设置的近侧轴向端504和沿旋转轴线304设置的远侧轴向端506。半螺纹部分508包括第一履带接口区域510，该第一履带接口区域510包括接口表面512，该接口表面512设置在远侧轴向端506附近，在第一履带接口区域510和近侧轴向端504之间限定第一孔口514。第一孔口514可以具有任何合适的构造，包括凹槽、槽、孔等。
53.第一履带接口区域512可以与近侧轴向端504间隔开最小轴向尺寸514。第一孔口514还可以限定第一孔口轴向宽度518。
54.在一些实施例中，通孔最小直径324与最小轴向尺寸516的比率在1.0至2.0的范围内，并且通孔最小直径324与第一孔口轴向宽度518的比率在2.0至3.0的范围内。在这种情况下，通孔最小直径324的范围可以从100.0mm至200.0mm(例如，约142.0mm)，最小轴向尺寸516的范围可以从60.0mm至100.0mm(例如，约83.0mm)，并且第一孔口轴向宽度518的范围可以从40.0mm至70.0mm(例如，约54.0mm)。
55.此外，接口表面512可以限定范围从250.0mm到325.0mm(例如，大约287.0mm)的第一履带接口区域直径520，并且第一孔口514可以限定范围从150.0mm到300.0mm(例如，大约217.0mm)的第一孔口最小直径522。
56.继续参见图7，主体502可以在包含径向方向308和旋转轴线304的平面中限定多个区段，从而形成第一孔口514。该多个区段可以包括轴向地插置在该近侧轴向端504与该第一孔口最小直径522之间的一个第一径向向内延伸的区段524，限定该第一孔口最小直径522的一个轴向延伸的区段526，以及连接该第一径向向内延伸的区段524和该轴向延伸的区段526的一个第一接合部528。在一些实施例中，第一接合部528可以限定范围从10.0mm至20.0mm(例如，约15.0mm)的曲率半径。此外，主体502还可以具有平行于径向方向308的对称平面530，使得第一孔口514关于对称平面530对称。这可能不是本发明的其它实施例的情况。
57.对于许多实施例，履带支重轮或履带支重轮构件可使用铁、灰铁、钢或其它合适的材料铸造。可以使用其他材料以及其他制造工艺来制造履带支重轮或履带支重轮构件，例如任何类型的机加工、锻造等。此外，本文所讨论的任何特征的构造，以及它们的尺寸，和/或它们的尺寸比可以根据预期应用而与本文具体陈述的不同。
58.工业实用性
59.实际上，根据本文所述的任何实施例的履带支重轮、履带支重轮构件、履带支重轮接合组件和底架组件可在oem(原始设备制造商)或售后市场环境中出售、购买、制造或以其它方式获得。
60.履带支重轮、履带支重轮构件或履带支重轮接合组件的各种实施例可以通过增加在履带支重轮与履带链节之间的界面处产生的接触压力来改善履带链节或履带支重轮接合组件的其它部件的磨损寿命。这提供了意想不到的结果，因为惯例认为，降低接触压力通常会改善磨损寿命而不是增加接触压力。
61.对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对这里所讨论的装置和组装方法的实施例进行各种修改和变化。考虑到本文公开的各种实施方案的说明书和实践，本发明的其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。例
如，一些设备的构造和功能可以与本文描述的不同，并且任何方法的某些步骤可以被省略，以与具体提到的顺序不同的顺序执行，或者在一些情况下同时或以子步骤执行。此外，可对各种实施例的某些方面或特征作出变化或修改以产生其它实施例，且各种实施例的特征和方面可添加到其它实施例的其它特征或方面或替代其它实施例的其它特征或方面，以便提供其它实施例。
62.因此，说明书和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求及其等同物指示。