具有降低的刚性的履带滚轮的制作方法

1.本公开涉及使用无端履带传动的重型设备的底盘中使用的履带滚轮。确切地说，本公开涉及一种用于此类底盘中的履带滚轮。


背景技术：

2.在许多当前应用中，履带滚轮支承重型设备(如土方、建筑和采矿行业等中的使用无端履带传动的重型设备)的重量。通常，轴承供应于履带滚轮在其上旋转的轴与履带滚轮之间。施加在轴承上的压力可引起轴承磨损。
3.最终，轴承磨损，并且机器停止使用以更换轴承或对机器的底盘进行其它维护。对于使用机器的经济利用，这可能非希望地导致成本增加和生产减少。
4.授予murabe等人的美国专利号7,033,078公开流体动力学轴承组件，其以稳定方式提供高旋转速率以及稳健的刚度。流体动力学轴承组件具有3微米或更小的总径向间隙，以防止在止推轴承上接触。径向轴承在其表面上具有偏移凹槽以向止推轴承充分供应流体流。相对于轴承的直径的深度比优选为0.005或更小，以避免降低的平移刚度。径向间隙沿着轴线从中心到两端平滑地扩大，并且轴偏置以相对于套筒倾斜轴，使得轴可以以稳健的刚度旋转。另外，一对止推轴承设在径向轴承的两端上以提供稳健的刚度。
5.如可以理解的，
‘
078专利涉及旨在在高旋转速率下支承低负载的流体动力学轴承。另一方面，用于重型设备(如用于土方、建筑和采矿行业等)的底盘中的轴承在低旋转速率下经历高负载。因此，需要开发适合于重负载和低旋转速率的履带滚轮接头组件。


技术实现要素：

6.提供了一种根据本公开的实施例的履带滚轮构件。履带滚轮可包括本体，所述本体包括环形构造，所述本体限定旋转轴线、径向方向和围绕旋转轴线设置的周向方向。本体还可以限定轴向延伸穿过本体的通孔，通孔以旋转轴线为中心。盲空隙可以围绕旋转轴线环形地设置，盲空隙远离通孔径向地间隔开预定最小距离，以形成悬臂部分，所述悬臂部分限定弯曲点和从弯曲点到通孔径向地测量的弯曲径向距离。
7.提供了一种根据本公开的另一个实施例的履带滚轮构件。履带滚轮构件可包括本体，所述本体包括环形构造，所述本体限定旋转轴线、径向方向和围绕旋转轴线设置的周向方向。本体可限定外部，与外部连通并且轴向延伸穿过本体的通孔，以及围绕旋转轴线环形设置的盲空隙。本体可在包括径向方向和旋转轴线的平面中进一步包括多个节段，其包括：远离通孔间隔开第一径向距离的邻近通孔径向设置的第一轴向延伸节段，远离第一轴向延伸节段间隔开径向尺寸的第二轴向延伸节段，以及将第一轴向延伸节段连接到第二轴向延伸节段的弓形节段。弓形节段可限定盲空隙的轴向底部末端。
8.提供了一种根据本公开的实施例的履带滚轮接头组件。组件可包括履带滚轮，所述履带滚轮包括环形本体，所述环形本体限定旋转轴线、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端以及沿着旋转轴线设置的
第二轴向端。环形本体可以进一步限定外部，与外部连通并且轴向延伸穿过环形本体的通孔，以及围绕旋转轴线环形设置的盲空隙，盲空隙远离通孔间隔开，形成包括自由端的悬臂部分。轴可以设置在通孔中，并且径向轴承设置在通孔中，以径向地接触轴和履带滚轮的悬臂部分。
附图说明
9.并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的若干实施例，并且与描述一起用于解释本公开的原理。在附图中：
10.图1是根据本公开的实施例的可采用具有降低的刚度的履带滚轮的履带组件(也可称为底盘组件)的机器(如挖掘机)的透视图。
11.图2是图1的机器的底盘组件的侧视图。
12.图3是图2的底盘组件的透视图。
13.图4是根据本公开的实施例的与具有减小的刚度的履带滚轮配合的履带组件的透视图。
14.图5是图4的履带滚轮的沿其线5-5截取的横截面视图。图5的左侧示出了根据本公开的原理的减小履带滚轮的刚度的空隙，而图5的右侧示出了如所属领域中先前已知的没有空隙的履带滚轮。
15.图6是图5的履带滚轮的空隙的放大细节视图，更详细地示出了空隙的形状。
具体实施方式
16.现在将详细参考本公开的实施例，其示例在附图中示出。在所有附图中，将尽可能使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。在某些情况下，在本说明书中将指出附图标记，并且附图将示出后接字母(例如100a，100b)或后接撇号(例如100'，100”)等的附图标记。应当理解，紧跟在附图标记之后使用字母或撇标志是为了指出这些特征具有相似的形状和相似的功能，在几何结构关于对称平面成镜像时通常就是这样。为了便于在本说明书中阐释，字母和撇号通常不包括在本文中，但是可在附图中示出以指示在本书面说明书中论述的具有相似或相同功能或几何形状的特征的重复。
17.现在将描述根据本公开的各种实施例的可使用履带滚轮或履带滚轮构件的滚轮接头组件。在一些实施例中，履带滚轮是实心体(例如，具有整体构造)。在其它实施例中，履带滚轮分成两个或更多个履带滚轮构件，其组装在一起以形成履带滚轮或履带滚轮接头组件等。在本公开的其它实施例中，用于履带滚轮、履带滚轮构件和履带滚轮接头组件的其它构造是可能的。
18.图1示出了挖掘机形式的履带式机器20的实施例，其包括根据本公开的原理构造的履带滚轮接头组件200的实施例。除其它用途之外，挖掘机可用于使用铲斗从工作场地移除材料。
19.更确切地说，图1示出了根据本公开的某些实施例的包括具有履带组件24的底盘系统22的机器20。应理解，尽管机器20示为挖掘机，但机器20可为包括履带式底盘系统22的任何其它类型。如本文所用，术语“机器”是指执行涉及与特定行业(如土方、建筑、景观美化、林业、农业等)相关联的物理移动的驱动操作的移动机器。
20.尽管结合挖掘机示出了该装置，但本文公开的装置在通常采用履带系统而不是轮的各种其它类型的机器中具有普遍适用性。术语“机器”可以指执行与诸如采矿、土方或建筑之类的行业或本领域已知的任何其它行业相关联的一些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、绳铲、履带式拖拉机、推土机或拉铲等。而且，一个或多个器具可以连接到机器。此器具可用于各种任务，包括例如提升和加载。
21.底盘系统22可以构造成支承机器20并且沿着地面、道路和其它类型的地形移动机器20。如图2和3中所示，底盘系统22的履带组件24可包括履带滚轮框架26、连接到履带滚轮框架26的各种引导部件以及接合引导部件的无端履带28。引导部件可以引导履带28并且包括驱动链轮30、惰轮32、滚轮34、履带引导件36和托架38，但是可以使用其它部件
22.履带28可包括链节组件40，其中多个履带板42固定到链节组件。链节组件40可形成履带28的柔性骨架，并且履带板42可在各种类型的地形上提供牵引。链节组件40可在围绕驱动链轮30、滚轮34、惰轮32和托架38的环形链中延伸。
23.如图2和3所示，履带板42可以固定到链节组件40的周边。例如，一个履带板42可以附接到每对横向间隔开的链节44。履带板42可以经由各种方法(例如，焊接、紧固等)连接到链节44。
24.如参照图1和4最佳理解，可以提供引导履带链组件的多个履带滚轮接头组件200。履带滚轮接头组件200包括从机器20的底盘系统22的框架(图4中未示出)延伸的轴202，履带滚轮300在轴上旋转。
25.现在参看图5，可以看到，履带滚轮300可包括环形本体302(例如，至少部分圆柱形、至少部分圆锥形等)，其限定旋转轴线304、围绕旋转轴线304设置的周向方向306和垂直于旋转轴线304延伸的径向方向308。第一轴向端310沿着旋转轴线304设置，并且第二轴向端312沿着旋转轴线304设置。
26.如本文所用，术语“轴向”或“轴向地”包括与轴向方向成小于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。如本文所使用，冠词“一(a)”和“一(an)”旨在包括一个或多个项目，并且可与“一个或多个”互换使用。在意图表示仅有一个项目时，使用术语“一个(one)”或类似语言。另外，如本文所使用，术语“具有(has)”、“具有(have)”、“具有(having)”、“带有(with)”等旨在为开放式术语。此外，短语“基于”意图表示“至少部分地基于”，除非另有明确说明。
27.履带滚轮300的环形本体302可进一步限定外部314，与外部314连通并且轴向延伸穿过环形本体302的通孔316，以及可围绕旋转轴线304环形地设置的盲空隙318。盲空隙318远离通孔316间隔开，形成包括自由端322的悬臂部分320。轴202设置在通孔316中，并且径向轴承204(在图6中最佳地看到)可以设置在通孔316中，径向轴承径向地接触轴202和履带滚轮300的悬臂部分320。
28.聚焦于图6，盲空隙318在盲空隙318的底部处沿旋转轴线304限定轴向末端324，其可充当悬臂部分320的弯曲点326。因此，可以从盲空隙318的轴向末端324到通孔316径向地测量弯曲径向距离328。类似地，悬臂轴向尺寸330可以从悬臂部分320的自由端322到盲空隙318的轴向末端324轴向地测量。
29.由于这种构造，如图5所示，与具有更大刚性的履带滚轮的先前设计(参见图5的右侧)相比，履带滚轮300的刚性或刚度可以减小(参见图5的左侧)，这允许悬臂部分320、轴
202和径向轴承204向上移动，减小了轴承压力和所得的磨损。
30.在如图6中所示的某些实施例中，盲空隙318远离通孔316径向地间隔开径向最小距离332，并且通孔316限定通孔直径334(参见图5)。通孔直径334与弯曲径向距离328的比率可以在4.0到9.0的范围内，并且悬臂轴向尺寸330与弯曲径向距离328的比率可以在0.75到5.0的范围内。
31.在此类实施例中，径向最小距离332可以在5.0mm到20.0mm的范围内，通孔直径334可以在35.0mm到230.0mm的范围内，弯曲径向距离328可以在7.0mm到30.0mm的范围内，并且悬臂轴向尺寸330可以在10.0mm到120.0mm的范围内。
32.应注意，在本公开的其它实施例中，这些比率和尺寸范围可以改变为不同的。
33.继续参考图5和6，履带滚轮300的环形本体302可以限定阶梯状凹穴336，所述阶梯状凹穴轴向设置于环形本体302的外部314与盲空隙318之间。阶梯状凹穴336可以远离悬臂部分320的自由端322轴向间隔开在10.0mm到60.0mm的范围内的轴向拔模距离338(参见图6)。也就是说，阶梯状凹穴336的底表面340可被拔模，使得当添加盲空隙318时，底表面340被分割以形成悬臂部分320的自由端322。在一些实施例中，配合的保持止推轴承可以设置在凹穴中。在本公开的其它实施例中，情况可能并非如此。
34.聚焦于图6中的盲空隙，可以认识到，盲空隙318由至少三个表面限定，所述至少三个表面包括至少部分地限定悬臂部分320的第一圆柱形表面342，以及平行于第一圆柱形表面342(在图6看起来是平的，但应理解为围绕旋转轴线304为环形的)并且远离第一圆柱形表面342间隔开大于弯曲径向距离328的距离346的第二圆柱形表面344，以及至少部分地径向插置在第一圆柱形表面342与第二圆柱形表面344之间的弓形表面348。弓形表面348可直接连接到第一圆柱形表面342和第二圆柱形表面344，但不一定如此。例如，诸如相对于轴向方向和/或半径(形成径向表面)成角度的线(形成圆锥表面)的一条或多条曲线可以将弓形表面348连接到第一圆柱形表面342和第二圆柱形表面344。
35.如图6所示，在包含径向方向308和旋转轴线304的平面中，弓形表面348可由在弓形表面348与第一圆柱形表面342和第二圆柱形表面344之间的在该平面中沿着切向路径的样条线或多项式限定。在本公开的其它实施例中，其它构造是可能的。
36.再次参考图5，履带滚轮300的环形本体302可沿着旋转轴线304限定中平面350，并且限定以中平面350为轴向中心并且围绕轴202周向设置的环形润滑空隙352。类似地，第一周向履带链节支承表面354、第二周向履带链节支承表面356，以及轴向设置于第一周向履带链节支承表面354与第二周向履带链节支承表面356之间的间隙凹槽358，其以中平面350为轴向中心。事实上，这些特征可以围绕中平面对称，但不一定如此。机器的负载(力)穿过第一周向履带链节支承表面354和第二周向履带链节支承表面356，产生了本文先前描述的轴承压力。
37.在如图5所示的某些实施例中，履带滚轮300可以分成第一履带滚轮构件400和第二履带滚轮构件400’。第一履带滚轮构件400可包括设置在中平面350处的第一轴向延伸脊402，而第二履带滚轮构件400’可包括至少径向或轴向邻接第一履带滚轮构件400的第一轴向延伸脊402的第二轴向延伸脊402’。第一轮缘404可轴向靠近第一周向履带链节支承表面354设置在第一轴向端310处，并且第二轮缘404’可轴向靠近第二周向履带链节支承表面356设置在第二轴向端312处。第一轮缘404和第二轮缘404’可以构造成将履带链组件保持
在履带滚轮300上。这些轮缘404、404’也可以围绕中平面350对称，但不一定如此。
38.还可提供焊接凹槽360，其与间隙凹槽358连通并且在第一轴向延伸脊402和第二轴向延伸脊402’上方。焊道可以放置在焊接凹槽360中以将第一履带滚轮构件400和第二履带滚轮构件400’保持在一起。
39.现在将参照图5和图6讨论可用作替换部件或以其它方式组装履带滚轮300的根据本公开的实施例的履带滚轮构件400。以本文先前类似描述的方式，履带滚轮构件400可包括本体406，所述本体包括环形构造，本体限定旋转轴线304、径向方向308以及围绕旋转轴线304设置的周向方向306。
40.本体406可以限定以旋转轴线304为中心的轴向延伸穿过本体406的通孔316，以及围绕旋转轴线304环形地设置的盲空隙318。盲空隙318可以远离通孔316径向地间隔开预定最小距离408，形成悬臂部分320，其限定弯曲点326，以及从弯曲点326到通孔316径向地测量的弯曲径向距离328。
41.在某些实施例中，通孔316可以限定通孔直径334。通孔直径334与预定最小距离408的比率可以在5.0到10.0的范围内，而通孔直径334与弯曲径向距离328的比率可以在4.0到9.0的范围内。在某些实施例中，预定最小距离408可以在5.0mm到15.0mm的范围内，并且弯曲径向距离328可以在7.0mm到20.0mm的范围内。在本公开的实施其它例中，这些比率和尺寸的其它范围是可能的。
42.如图5中最佳地看到，本体406可限定沿着旋转轴线304设置的第一轴向端410、沿着旋转轴线304设置的第二轴向端412，并且在第一轴向端410处进一步限定阶梯状孔口414。
43.如图6中最佳地看到，本体406可包括从第一轴向端410延伸的第一周向壁416，以及从第一周向壁416径向向内延伸的第一径向延伸表面418。第一径向延伸表面418可以远离第一轴向端410轴向间隔开第一轴向距离420。第二周向壁422可以从第一径向延伸表面418轴向延伸，并且第二径向延伸表面424可以从第二周向壁422径向向内延伸。其它构造也是可以的。
44.如图6所示，盲空隙318与阶梯状孔口414连通，并且至少部分地由第二径向延伸表面424限定(例如，限定盲空隙318的周边)。盲空隙318和阶梯状孔口414两者可以与外部314’连通。对于本公开的其它实施例，这可能不是真的。
45.在包含径向方向308和旋转轴线304的平面中(如图6中的情况)，可以看到，盲空隙318由设置在距通孔316的预定最小距离408处的第一线性节段426以及远离第一线性节段426径向间隔开盲空隙318的径向尺寸430的第二线性节段428限定。弓形节段432可以将第一线性节段426连结到第二线性节段428。在本公开的其它实施例中，情况可能并非如此。
46.现在还将参考图5和6描述可作为替换部件或以其它方式组装履带滚轮300的履带滚轮构件400的另一实施例。
47.履带滚轮构件400可具有外部314’和与外部314’连通的通孔316，所述通孔轴向延伸穿过本体406。
48.如图6中最佳地看到，本体406可在包括径向方向308和旋转轴线304的平面中进一步包括限定盲空隙318的多个节段，其包括：远离通孔316间隔开第一径向距离436的邻近通孔316径向设置的第一轴向延伸节段434，远离第一轴向延伸节段434间隔开径向尺寸430的
第二轴向延伸节段438，以及将第一轴向延伸节段434连接到第二轴向延伸节段438的弓形节段432。弓形节段432可限定盲空隙318的轴向底部末端440。
49.如本文中先前所提及，在本公开的某些实施例中，通孔316可限定通孔直径334，并且通孔直径334与盲空隙318的径向尺寸430的比率可在0.7至14.0的范围内。在这种情况下，径向尺寸430可以在15.0mm到50.0mm的范围内。在本公开的其它实施例中，其它比率和尺寸是可能的。
50.本体406还可以包括朝向盲空隙318径向向内延伸的盲空隙限定表面442，以及从盲空隙限定表面442到盲空隙318的轴向底部末端440轴向地测量的盲空隙轴向深度444。第一轴向延伸节段434可限定第一轴向长度446，并且第二轴向延伸节段438可限定第二轴向长度448。在某些实施例中，盲空隙轴向深度444与盲空隙318的径向尺寸430的比率可以在0.35到7.0的范围内，并且第一轴向长度446与第二轴向长度448的比率可以在0.5到1.0的范围内。
51.在这种情况下，盲空隙轴向深度444可以在17.5mm到100.0mm的范围内，盲空隙318的径向尺寸430可以在15.0mm到50.0mm的范围内，第一轴向长度446可以在15.0mm到75.0mm的范围内，并且第二轴向长度448可以在17.5mm到100.0mm的范围内。
52.对于许多实施例，履带滚轮或履带滚轮构件可以使用铁、灰铁、钢或其它合适的材料铸造。可以使用其它材料以及其它制造工艺来制造履带滚轮或履带滚轮构件，如任何类型的机械加工、锻造等。另外，取决于预期应用，本文所论述的任何特征的构造及其尺寸和/或其尺寸比可以不同于本文已经具体陈述的内容。
53.工业适用性
54.在实践中，根据本文描述的任何实施例的履带滚轮、履带滚轮构件、履带滚轮接头组件和底盘组件可以在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。
55.当用于滚轮接头组件中时，履带滚轮或履带滚轮构件的各种实施例可以通过为滚轮提供更大柔性的几何形状来提高径向轴承寿命。
56.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，可以对本文中讨论的设备和组装方法的实施例进行各种修改和变化。考虑到本文中公开的各种实施例的说明和实施，本公开的其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。例如，一些设备可以被构造并且不同于本文中所述起作用，并且任何方法的某些步骤可以被省略，按照与具体提到的不同的顺序被执行或者在一些情况下同时或在子步骤中被执行。此外，可以对各种实施例的某些方面或特征进行变化或修改以产生另外的实施例，并且各种实施例的特征和方面可以补充或替代其它实施例的其它特征或方面以便提供另外的实施例。
57.因此，说明书和示例旨在认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由下面的权利要求及其等效物限定。