專利名稱：用于履帶型機械的鏈輪驅動組件的制作方法
技術領域：
本發明整體涉及用于履帶型機械的驅動組件，更具體地，涉及用于與履帶型機械相關聯的牽引裝置的鏈輪驅動組件。
背景技術：
履帶型機械通常包括具有多個聯鎖鏈節的履帶組件，每個鏈節聯接至地面接合牽引板。相鄰的鏈節可以通過橫向設置的履帶栓互相連接以形成連續的鏈。可轉動套管可以繞履帶栓設置，可轉動套管能夠相對于履帶栓轉動。可轉動套管能夠接合鏈輪驅動轂的一部分。當驅動馬達轉動鏈輪驅動轂時，鏈輪驅動轂的齒與套管之間的間隔接合，迫使履帶鏈節沿轂的轉動方向運動，從而推進機械。因為可轉動的套管使得履帶套管能夠相對于履帶鏈節轉動，減少套管和鏈輪之間的接觸面的摩擦，使用可轉動套管的履帶組件可能比具有固定(即不可轉動)套管的履帶組件更不容易由于摩擦而磨損。但是，因為具有可轉動套管的履帶鏈節的摩擦遠低于具有固定套管的履帶鏈節，可轉動套管可能更容易從鏈輪的齒所限定的空間意外滾出或滑出。 在重負載狀況下，滑動可能會在機械操作期間導致履帶看起來在“跳動”，可能會導致驅動鏈輪齒過早磨損(或損壞)。該現象也可能對操作者控制機械的能力產生負面影響。為了減少這種滑動引起的套管滑動和履帶“跳動”，一些系統依賴于增加與驅動鏈輪相互作用的部件的寬度和尺寸，從而增加鏈輪接觸面處的部件的表面積，這有效地增加摩擦力(套管滑動或跳動所必須克服的力)。例如，授權予Tucker，Jr.的美國專利 No. 7201242 (‘ 242專利)公開了一種具有驅動鏈輪的履帶驅動車輛，所述驅動鏈輪具有與驅動帶的橡膠驅動肋相互作用的空間。為了減小橡膠驅動肋在重負載狀況下變形(這可能引起滑動)的趨勢，’242專利的車輛使用的驅動肋具有被設計成更精確地符合驅動鏈輪的尺寸和形狀的、比傳統驅動肋更大的寬度和高度參數。增大驅動肋的尺寸可以增加驅動鏈輪和驅動肋之間相互作用的表面積，從而可能地減小肋上的“點負載”的變形效應。通過增加相互作用的表面積，現有技術的系統也可以有效地增加摩擦力，減小履帶滑動和/或跳動的可能性。雖然增加驅動鏈輪和驅動肋的寬度和尺寸以增加它們之間相互作用的表面積在一些情況下可以減少驅動肋的變形和驅動帶的“跳動”，這可能具有顯著的缺點。例如，增加履帶組件的材料用量可能增加機械的制造和材料成本。此外，增加驅動鏈輪和驅動肋的寬度和尺寸會不必要地增加履帶組件的重量，有效地降低了機械的功率重量比(效率)。本發明的用于履帶型機械的鏈輪驅動組件旨在克服上述一個或多個問題。
發明內容
根據一個方面，本發明涉及一種用于履帶型機械的鏈輪組件。該鏈輪組件可以包括繞所述鏈輪組件的中央徑向設置的多個齒。所述多個齒中的每個包括相反的齒腹，其中連續的齒對限定大致凹形的通道，所述通道用于將與連續的履帶鏈的履帶鏈節構件相關聯
3的圓柱形的栓構件接收在其中，每個所述齒腹具有小于約17度的齒角。根據另一方面，本發明涉及一種用于履帶型機械的履帶組件，其包括多個鏈節構件、多個栓構件、和驅動鏈輪。所述多個栓構件中的每個能夠將相鄰的鏈節構件聯接在一起以形成履帶鏈并且可以包括繞所述栓構件的圓柱形表面設置的可轉動的套管。所述可轉動的套管能夠相對于各自的栓構件轉動。驅動鏈輪可以包括繞所述驅動鏈輪的中央徑向地設置的多個齒。所述多個齒中的每個包括相反的齒腹，其中連續的齒對的齒腹限定用于將所述可轉動的套管接收在其中的大致凹形的通道，每個齒腹具有在約10度和約17度之間的齒角。根據另一個方面，本發明涉及一種履帶型機械，其包括多個鏈節構件、多個栓構件、用于產生轉矩輸出的驅動機構、以及操作地聯接至驅動機構并且能夠響應于驅動機構產生的轉矩輸出而轉動的驅動鏈輪。多個栓構件中的每個能夠將相鄰的鏈節構件聯接在一起以形成履帶鏈并且可以包括繞栓構件的圓柱形表面設置的可轉動的套管。可轉動地套管能夠相對于各自的栓構件轉動。驅動鏈輪可以包括繞驅動鏈輪的中央徑向地設置的多個齒。多個齒中的每個包括相反的齒腹，其中連續的齒對的齒腹限定大致凹形的通道，用于將可轉動的套管接收在通道中，每個齒腹具有小于約17度的齒角。
圖1示出根據所公開的實施方式的一種示例性的履帶型機械；圖2示出根據所公開的實施方式的圖1的履帶型機械的鏈輪驅動組件的一個示例性的部分；圖3a示出根據所公開的一些實施方式的包括圓柱形輪部分和多個齒段的一種示例性的鏈輪驅動組件的放大側視圖；圖3b示出用于圖3a的鏈輪驅動組件的一種示例性的齒段的透視圖。
具體實施例方式圖1示出根據所公開的實施方式的一種示例性公開的履帶型機械100。履帶型機械100可以是通過操作“連續的”履帶型牽引裝置來驅動、推進、定位和/或操縱的任何機械。這種機械可以包括例如履帶型拖拉機、滑移式裝載機、推土機、挖掘機、反向鏟、履帶式裝載機、前鏟機、或任何其他類型的可履帶操縱的機械。履帶型機械100可以包括可接合地面的履帶組件110和通過驅動鏈輪130聯接至履帶組件110的驅動機構120。履帶組件110 可以被配置成在被驅動機構120驅動時推進機械100。履帶組件110可以包括形成機械100的驅動系統的地面接合部分(即“連續的”履帶)的多個部件。履帶組件Iio可以包括具有多個鏈節構件112的鏈組件111、滾子框架組件115、至少一個空轉輪117，以及多個滾子118等。履帶組件110的上述部件僅是示例性的，而不意于是限制性的。因此，可以想到，履帶組件110可以包括與上述不同的和/或額外的部件。例如，履帶組件110還可以包括多個履帶板119，履帶板119可以固定至每個鏈節構件112以為鏈節構件112提供保護性的踏面覆蓋。鏈組件111可以包括聯接在一起以形成連續的鏈條接地履帶的多個鏈節構件 112。例如，相鄰的(例如連續的)鏈節構件，諸如鏈節構件112a、112b和112c可以通過多個栓構件113聯接在一起，每個栓構件具有設置在其上的可轉動的套管114。可轉動的套管 114可以與驅動鏈輪130接合，驅動鏈輪130聯接至驅動機構120 (例如馬達)。驅動鏈輪 130在被驅動機構120驅動時可以迫使鏈組件111沿驅動鏈輪130的轉動方向運動。滾子框架組件115可以包括一個或多個車軸和/或用于支撐機械100的主要重量的任何其他適合的結構。根據一種實施方式，滾子框架組件115可以是機械100的主框架或底盤，機械100的很多部件(例如驅動機構120、操作艙等)可以安裝和固定在滾子框架組件115上。雖然圖1示出履帶型機械100包括單個滾子框架組件，但是可以想到，履帶型機械100可以包括多個滾子框架組件。根據一種實施方式，履帶型機械100可以包括用于與機械100相關聯的每個履帶組件110的至少一個滾子框架組件115。滾子框架組件115可以包括第一部分115a和第二部分115b。根據一種實施方式， 第一部分115a可以是滾子框架組件115的前端，且第二部分115b可以是滾子框架組件115 的后端。滾子框架組件115的第一部分115a和第二部分115b中的每一個可以包括空轉輪轂116，空轉輪轂116上能夠安裝空轉輪117以引導鏈組件111的定位。滾子框架組件115可以被構造成接收多個滾子118，多個滾子協作以提供平臺，在履帶型機械100運動的過程中滾子框架組件115可以在該平臺上滾動。滾子118可以是能夠與鏈組件111相互作用以當鏈組件111繞滾子框架組件115行進時引導并定位鏈組件 111的任何適合類型的重載車輪。滾子118可以固定至滾子框架組件115的底部以使得每個滾子118的一部分基本在由鏈組件111的聯鎖的鏈節構件112所形成的通道內在套管 114上行進。如上所述，第一部分115a和第二部分115b中的每一個可以包括空轉輪轂116，空轉輪117可以安裝在空轉輪轂116上。空轉輪117可以提供繞滾子框架組件115引導鏈組件111的機械接口，并且提供用于將鏈組件的位置基本保持在機械100下方的橫向支撐。例如，當履帶型機械100向前行進時，與滾子框架組件的第一部分115a相關聯的空轉輪117 可以接收來自驅動鏈輪130的鏈組件111并且繞前部115a引導鏈組件111，將鏈組件111 保持就位以便于滾子118接合。類似地，與第二部分115b相關聯的空轉輪117可以接收來自滾子框架組件115下方的滾子118的鏈組件111并且繞第二部分115b引導鏈組件111， 從而將鏈組件保持就位以便于驅動鏈輪130接合。驅動機構120可以包括能夠產生轉矩輸出的一個或多個部件。例如，驅動機構120 可以包括任何適合類型的內燃機，例如汽油、柴油、天然氣或混合動力發動機或渦輪機。替代地或額外地，驅動機構120可以包括電聯接至電功率源并且能夠將來自電功率輸出的電能的至少一部分轉化為機械能的電動馬達。根據又一種實施方式，驅動機構可以包括流體連接至液壓泵并且能夠將泵增壓的流體轉化為轉矩輸出的液壓馬達。驅動鏈輪130可以聯接至驅動機構120并且能夠響應于驅動機構120產生的轉矩輸出而轉動。例如，驅動鏈輪130可以固定至(例如焊接、螺栓固定、熱聯接等)與軸(未示出)相關聯的轂121，所述軸可以聯接至驅動機構120。在機械操作期間，驅動機構120 可以轉動軸，導致驅動鏈輪130相應的轉動。根據一種實施方式，驅動鏈輪130可以通過驅動軸直接聯接至驅動機構120。替代地，驅動鏈輪130可以通過轉矩轉換器(例如齒輪箱、 變速器等)聯接至驅動機構120，使得驅動鏈輪130的轉動可以相對于驅動機構120產生的轉矩控制/調節。
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驅動鏈輪130可以包括多個齒131，所述多個齒131能夠接合履帶組件110的一部分使得施加于驅動鏈輪的轉動力被傳遞至履帶組件110。例如，多個齒131中的每一個能夠接合相鄰的栓構件113之間的空間，與栓構件113相關聯的套管114能夠與相鄰的齒131 的相對的齒腹限定的空間配合。隨著驅動鏈輪130轉動，驅動鏈輪130的齒131 “抓住”鏈組件111的栓構件113的套管114，迫使鏈組件111在驅動鏈輪130的轉動方向上前進。雖然圖1示出為“上驅”機械(即機械具有升高的驅動系統和兩個空轉輪)，可以想到，與所公開的實施方式一致的構造可以在任何履帶型機械中實施。例如，這里說明的驅動鏈輪構造可以適用于橢圓形履帶機械，其中驅動鏈輪與非驅動空轉輪117成一直線。因此，本發明的驅動鏈輪130可以適用于任何履帶型機械，不管與使用驅動系統的機械相關聯的驅動系統的尺寸、類型和結構。如圖2所示，驅動鏈輪130可以包括繞驅動鏈輪130的圓柱形表面徑向設置的多個齒131。多個齒131中的每一個可以包括頂面131b和多個齒腹131a。每個齒腹131a可以包括(在齒131的頂面131b處或附近的)基本平的部分132，以及基本凸形(即彎曲) 部分133。每個齒腹131a背向相應的齒131的中央(或“頂峰”)和頂面131b。如上所述，齒腹131a可以包括基本平的部分132和基本凸形部分133。齒腹131a 的基本平的部分132包括齒腹131a的具有基本一致斜率的部分。根據一種示例性的實施方式，基本平的部分132位于齒腹131a與齒的頂面131b相接合的齒131的頂部處或附近。 基本凸形部分133可以包括與栓構件113相關聯的套管114的圓形形狀互補的表面。根據一種示例性的實施方式，基本凸形部分位于齒腹131a的基部處或附近(靠近驅動鏈輪130 的當套管114落座于驅動鏈輪130中時所“騎乘”的周向邊緣)。通過提供在每個齒腹131a 的基部處或附近的彎曲表面和在齒腹131a的頂部處或附近的相對恒定且陡峭的平的部分 132，驅動鏈輪130理想地被成形為在套管114落座時提供運動的靈活性，同時防止套管114 從落座位置“跳”出。如圖2所示，相鄰的齒的相對的齒腹形成通道134以將與栓構件113相關聯的套管114接收在通道134中。通道134包括中點135a，使得包括中點135a的切線135垂直于從驅動鏈輪130的中心所畫的徑向線。齒腹131a均可以包括齒角θ，即從驅動鏈輪130的中心經過中點135a的徑向線 136與包括齒腹131a的平的部分132的線137之間的角。與所公開的實施方式相一致的驅動鏈輪包括齒腹131a，每個齒腹的齒角θ小于約17度。根據本發明的一種示例性的實施方式，驅動鏈輪可以包括具有在10到17度之間的齒角的齒腹131a。根據另一種示例性的實施方式，齒腹131a可以被定制成包括代表在鏈輪的減少“跳動”能力、而不使得齒腹131a 的齒角不必要地過于陡峭之間的理想的平衡的齒角。例如，在具有標準尺寸套管直徑的履帶組件的一些常見的履帶型機械中，約12度和13度之間的齒腹131a提供了限制“跳動”而不對機械100的操作形成不必要的負面影響的理想的齒角。可以想到，驅動鏈輪130可以被制造成單個元件，多個齒131中的每一個由單件材料整體形成。替代地，如圖3A和3B所示，驅動鏈輪130可以由多個獨立制造的部件組裝而成。例如，如圖3A所示，驅動鏈輪130可以包括輪部分140，輪部分140具有用于安裝多個單獨的鏈輪齒段145的多個孔141，每個鏈輪齒段具有對應于與輪部分140相關聯的孔141 的多個孔。因此，可以通過使用緊固裝置142 (包括例如螺母和螺栓、機螺栓、鉚釘、以及任
6何其他適合的機械緊固裝置)將每個鏈輪齒段145固定至輪部分140。替代地或額外地，一個或多個鏈輪齒段145可以使用臨時或永久性焊接技術固定至輪部分140。根據如圖3B所示的一種示例性的實施方式，每個鏈輪齒段145可以包括被設計為配合在與輪部分140相關聯的對應凹槽(未示出)中的凸緣145a。凸緣145a可以被配置為確保每個鏈輪齒段145的正確對準。此外，當凸緣145a正確地落座并固定在輪部分140 的凹槽中時，凸緣145a可以防止鏈輪齒段145相對于輪部分140的橫向運動和/或扭轉。工業實用性本發明所公開的驅動鏈輪組件可以用于任何履帶型機械中。更具體地，這里說明的驅動鏈輪組件在特別容易發生履帶“跳動”現象的鏈輪升高履帶型機械中是特別有利的， 該現象的特征是驅動鏈輪的齒跳過履帶組件的一個或多個套管。鏈輪升高履帶型機械中履帶組件與驅動鏈輪的相互作用越少，將履帶組件的套管保持在驅動鏈輪的齒所形成的通道中的阻力越小，這又使得機械特別是在驅動鏈輪的轉動力增大時容易發生履帶“跳動”。通過減小驅動鏈輪的齒角(從而使得驅動鏈輪更加陡峭)，滑過或“跳”過更陡峭齒角所需要的轉動力增大，從而限制履帶“跳動”的發生。這里所說明的具有優化的齒角的驅動鏈輪組件與傳統驅動組件相比可以具有若干優點。例如，這里公開的驅動鏈輪組件的齒角小于傳統驅動鏈輪組件的齒角。如上所述， 減小驅動鏈輪的齒角(相當于齒角陡峭度的上升)相當于提高驅動鏈輪對于履帶組件的套管作用于驅動鏈輪的齒的力的抵抗力。因此，裝備有這里所說明的驅動鏈輪組件的履帶型機械可以承受更大的負載(以及與此相關的轉動力的相應增大)，而不容易發生履帶“跳動”現象。此外，如這里所說明的，減小驅動鏈輪齒角可能不一定需要相應地增大驅動鏈輪或驅動肋部的尺寸。因此，這里公開的具有更陡峭齒角的驅動鏈輪可以由具有更平緩的齒角的傳統鏈輪所需要的相同或更少量的材料制造。因此，根據本發明的實施方式所制造的驅動鏈輪的重量不會對驅動系統的功率重量比(效率)產生負面影響。
權利要求
1.一種用于履帶型機械(100)的鏈輪組件(130)，包括繞所述鏈輪組件的中央徑向設置的多個齒(131)，所述多個齒中的每個包括相反的齒腹(131a)，其中連續的齒對限定大致凹形的通道(134)，所述通道用于將與連續的履帶鏈(111)的履帶鏈節構件(112)相關聯的圓柱形的栓構件(113)接收在其中，每個所述齒腹具有小于約17度的齒角。
2.根據權利要求1所述的鏈輪組件，其中，所述齒角在約10度和約17度的范圍內。
3.根據權利要求1所述的鏈輪組件，其中，所述齒角為約12度。
4.根據權利要求1所述的鏈輪組件，其中，所述齒角為約13度。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的鏈輪組件，其中，所述多個齒和所述鏈輪組件為單個整體的單元。
6.根據權利要求1、2、3、4或5所述的鏈輪組件，其中，所述鏈輪組件還包括圓柱形的輪部分(140)和一個或多個齒段(145)，所述圓柱形的輪部分和所述一個或多個齒段均具有多個孔(141)，用于繞所述圓柱形的輪部分的圓柱形表面可移除地安裝所述一個或多個齒段。
7.根據權利要求6所述的鏈輪組件，其中，所述圓柱形的輪部分還包括用于將與所述一個或多個齒段相關聯的凸緣(145a)接收在其中的安裝通道，其中所述安裝通道整體地形成在所述圓柱形的輪部分的圓柱形表面中。
8.一種用于履帶型機械(100)的履帶組件(110)，包括多個鏈節構件(112)；多個栓構件(113)，所述多個栓構件中的每個能夠將相鄰的鏈節構件聯接在一起以形成履帶鏈(111)并且包括繞所述栓構件的圓柱形表面設置的可轉動的套管(114)，所述可轉動的套管能夠相對于各自的栓構件轉動；以及驅動鏈輪(130)，其包括繞所述驅動鏈輪的中央徑向地設置的多個齒(131)，所述多個齒中的每個包括相反的齒腹(131a)，其中連續的齒對的齒腹限定用于將所述可轉動的套管接收在其中的大致凹形的通道(134)，每個齒腹具有在約10度和約17度之間的齒角。
9.根據權利要求8所述的履帶組件，其中，所述齒角為約12度。
10.根據權利要求8或9所述的履帶組件，其中，所述驅動鏈輪還包括圓柱形的輪部分(140)和一個或多個齒段(145)，所述圓柱形的輪部分和一個或多個齒段均具有多個孔 (141)，用于繞所述圓柱形的輪部分的圓柱形表面周向地安裝所述一個或多個齒段。
全文摘要
用于履帶型機械(100)的鏈輪驅動組件(130)包括繞所述鏈輪驅動組件的中央徑向設置的多個齒(131)，所述多個齒中的每個包括相反的齒腹(131a)，其中連續的齒對限定大致凹形的通道(134)，所述通道用于將與連續的履帶鏈(111)的履帶鏈節構件(112)相關聯的圓柱形的栓構件(113)接收在其中，每個所述齒腹具有小于約17度的齒角。
文檔編號B62D55/12GK102300763SQ200980155586
公開日2011年12月28日 申請日期2009年12月14日 優先權日2008年12月18日
發明者D·F·沙菲爾, D·M·安戈特, S·卡帕南, 鄭建平 申請人:卡特彼勒公司