用於履帶式作業機械的履帶鏈的筒組件和使用該筒組件的作業機械的製作方法

2024-01-20 09:03:15

專利名稱：用於履帶式作業機械的履帶鏈的筒組件和使用該筒組件的作業機械的製作方法
技術領域：
本發明總體涉及履帶式作業機械，更具體地涉及一種用於履帶式作業
機械的履帶鏈的可旋轉的套筒筒組件(bushing cartridge assembly),其 具有第 一和第二插入件，所述插入件具有圍繞筒的銷定位的載荷傳輸環形突起。
背景技術：
履帶式作業機械通常在建築業、採礦業、石油天然氣、林業和在其它 嚴酷的操作環境中使用。這種作業機械利用在其本體的每一側設置一個的 履帶而不是車輪，所述履帶由通常圍繞驅動鏈輪和一個或多個惰輪延伸的 一連串相配合的鏈節組成。履帶或"履帶鏈"與地面接合，並使作業機械 能夠在相對粗糙的地形上到處移動。
履帶鏈本身通常包括彼此配合的可動的金屬鏈節。在多個小時的操作 過程中，即使在使用了軸承和潤滑油以減少履帶鏈部件之間的摩擦的情況 下，移動的履帶鏈部件的金屬與金屬的持續接觸也會造成顯著的磨損。對 於可能將履帶鏈部件置於巨大的載荷下的較大的履帶式作業機械，與磨傷 及其它磨損有關的問題往往特別普遍。在某些情況下，大載荷確實可能造 成支承履帶鏈軸承的銷發生撓曲，並且，由於向軸承/支承組件的分立區 域施加的載荷不均衡而可能導致磨損問題，從而造成嚴重的磨損。在現有 技術中，易於迫使軸承組件的銷或履帶的部分相對於作業機械的前進方向 側向移動的載荷已知為側向載荷，且迄今為止尤其難以處理。側向載荷確 實能夠造成履帶鏈節的相鄰部分彼此碾磨。
從授予Oertley的美國專利No. 6,485,116中已知一種目的在於限制履
帶鏈中的某些類型的磨損的連接結構。Oertley使用了圍繞銷定位並與中央 套筒相互作用的滑動軸承。該滑動軸承具有冠狀鍵，以協助將某些載荷導 向其中央，從而減少不均衡載荷。儘管Oertley提出了一種至少針對某些 載荷類型的成功的方法，但是，總是存在改進的餘地。 本發明致力於上文所述的一個或多個問題或不足。

發明內容
一方面，本發明提供了一種用於履帶式作業機械的履帶鏈的滑動軸承 組件。該組件包括限定一軸線的銷和圍繞銷定位的可旋轉的套筒。還設有 分別定位在可旋轉的套筒的相對側的第 一和笫二插入件。各插入件包括一 徑向載荷支承表面和圍繞銷延伸的環形突起，該環形突起具有位於其上的 軸向載荷支承表面。
另一方面，本發明提供了一種履帶式作業機械。該作業機械包括一內 側履帶鏈節和一外側履帶鏈節。設有與內側和外側履帶鏈節可移動地配合 的滑動軸承組件。滑動軸承包括限定一軸線的銷和圍繞銷定位的可旋轉的 套筒。第一和第二軸向/徑向載荷傳遞插入件與內側履帶鏈節相配合，每個 插入件包括圍繞銷延伸的環形突起。
在又一方面，提供了一種操作履帶式作業機械的方法。該方法包括在 內側履帶鏈節和外側履帶鏈節之間插入可旋轉的套筒-滑動軸承/套式軸 承筒組件(bushing sleeve bearing cartridge assembly )的步驟。該方法還 包括減少內側履帶鏈節和外側履帶鏈節之間的磨損的步驟，該步驟通過將 鏈節上的軸向載荷經由可旋轉的套筒-滑動軸承筒組件的兩個插入件各自 的向內延伸的環形突起進行傳遞而實現。


圖1是根據本發明的履帶式作業機械的側視圖2是根據本發明的一個實施例的履帶鏈的部分的等軸測圖3是根據本發明的 一個實施例的可旋轉的套筒-滑動軸承筒組件的側剖視圖4是根據本發明的另一實施例的可旋轉的套筒-滑動軸承筒組件的側 剖視圖5是根據本發明的又一實施例的可旋轉的套筒-滑動軸承筒組件的側 剖浮見圖。
具體實施例方式
參照圖1，該圖示出了根據本發明的一個實施例的履帶式作業機械10。 該作業機械IO包括作業機械本體12，在其一側安裝有驅動鏈輪20。履帶 鏈14圍繞驅動鏈輪20及後惰輪18和前惰輪19延伸。履帶鏈14包括多個 鏈節15，每個鏈節與1至2個其它鏈節經由滑動軸承筒組件(sleeve bearing cartridge assembly) 30可動地配合。作業機械本體12可與多個履帶輪17 配合，它們以常規的方式倚靠履帶鏈14轉動。作業機械10可以常規的方 式在其相對側上包括相同的履帶鏈、驅動鏈輪和惰輪。作業機械10示出為 較龐大的"高驅動式"拖拉機，但是，應意識到，本發明並不局限於此， 根據本發明可設計出各種各樣的履帶式作業機械中的任意 一種。
參照圖2，該圖示出了履帶鏈14的一部分並表示出相鄰的和配合在一 起的履帶鏈節15的部分。履帶鏈節15可以相同，這裡所述的"內，，和"外" 鏈節表示對向安裝的鏈節，如圖2所示。滑動軸承筒組件30 (在下文中稱 為"筒組件30")將每個履帶鏈節15可移動地配合在相鄰的履帶鏈節上。 在一個設想的實施例中，每個筒組件30包括一預裝配的、不可修復的模塊， 該模塊可與相鄰的履帶鏈節壓配合，如文中所述。 一旦壓配合，則可以在 希望時將某些部件焊接在一起。筒組件30的各部件無須被預裝配，而是可 以在裝配整個履帶鏈14時彼此配合和與履帶鏈節15配合而不偏離本發明 的範圍。另夕卜，每個筒組件30無須與履帶鏈節壓配合，而是可以經由一些 其它裝置與履帶鏈節配合。
特別地參照大約示出在圖2的中央的剖開的筒組件30，筒組件30可 包括限定一軸線"L"的銷34。在銷34的一端或兩端分別定位有第一和第二環形軸環44a和44b,該第一和第二環形軸環44a和44b可與銷34壓配 合，如文中所述。可在銷34中設置孔腔35,以允許向筒組件30的部件提 供潤滑油。在孔腔35的一端或兩端通常定位有密封件31。分別靠近軸環 44a和44b以及在軸環44a和44b內側(沿軸線L朝向筒組件30的中央) 分別定位有第一和第二環形插入件36a和36b。在插入件36a和36b之間 定位有可旋轉的套筒42。在一個設想的實施例中，在與銷34配合時，軸 環44a和44b將可4t轉的套筒42、插入件36a和36b以及筒組件30的其 它部件夾置在其間。插入件36a、 36b、可旋轉的套筒42和止推環(文中 所述)可圍繞銷34滑動配合。在作業機械的操作過程中，當履帶14圍繞 其路逕行進時，可旋轉的套筒42通常倚靠如圖1所示的驅動鏈輪20轉動， 也可以倚靠惰輪18和19轉動。
根據本發明的多個可能的實施例中的一個示出圖2的筒組件30。每個 履帶鏈節15通常是相同的，並可包括內鏈節組15b與外鏈節組15a。每個 內鏈節組和外鏈節組可經由筒組件30與相鄰履帶鏈的外鏈節或內鏈節配 合。具體地，內鏈節15b可與插入件36a和36b聯接，例如與其壓配合， 外鏈節15a可與軸環44a和44b配合，也例如與其壓配合。插入件36a和 36b可比軸環44a和44b具有略大的外徑。外鏈節15a與內鏈節15b通常 分隔開一較小的間隙"Z"，以便鏈節15a和15b可在操作期間相對於彼 此轉動而基本不接觸，如文中所述。
在圖2的實施例中，可旋轉的套筒42可定位在兩個滑動軸承40上。 插入件36a和36b也可定位在兩個分開的滑動軸承40上。可以設想，每個 滑動軸承40可由較硬的金屬材料如滲氮鋼形成，並可包括在其外徑的中點 附近的曲線形的周向冠狀鍵41。但是，可以設想其中套筒40包括另一種 冠狀鍵結構或沒有冠狀鍵的實施例。也可在每一個軸環44a和44b與插入 件36a和36b之間、以及在插入件36a和36b與套筒42之間設置和定位 有多個密封件43。密封件43可以是環形的彈性密封件，例如與授予 Hasselbusch等人的美國專利No. 6,382,742中所述的類型相似。
每個插入件36a和36b可包括一軸向座孔47,各套筒件40定位成至少部分地位於相應的軸向座孔47內。在圖2所示的實施例中，支承插入件 36a和36b的外側滑動軸承40分別向外伸出各自的座孔47,並在筒組件 30相應的端部與軸環端接或幾乎端接。支承套筒42的內側滑動軸承40可 從其各自的位於套筒42內的位置向外伸出，並與插入件36a和36b端接或 幾乎端接。插入件36a和36b與其對應的滑動軸承40之間的相互作用允許 徑向載荷從內側鏈節板15b經由各插入件36a、 36b的內徑傳遞到插入件 36a、 36b、到滑動軸承40，並此後從滑動軸承40傳遞到銷34。
每一個冠狀鍵41允許橫向於軸線L的載荷在每個滑動軸承40和銷34 之間的界面上較均勻地支承。換句話說，每個較小的冠狀鍵41確保每個插 入件36a、 36b將載荷主要地傳遞至每個冠狀鍵41而不是每個滑動軸承40 的邊部一一即使在"徑向"載荷包括非徑向的矢量分量時。所述載荷轉而 經由每個滑動軸承40傳遞給銷34,該載荷通常將會在滑動軸承40和銷34 之間的界面上更加均勻地分布，從而避免對任一相鄰部件的不均衡磨損。 以與徑向載荷在插入件36a、 36b和銷34之間的傳遞類似的方式進行徑向 載荷經由滑動軸承40在套筒42和銷34之間的傳遞。
每個插入件36a和36b還包括一靠近座孔47的內側端的環形突起38, 該環形突起38從相應的插入件向內朝向銷34延伸。每個環形突起38還可 構造用於將作用在各插入件36a、36b上的軸向栽荷沿內側或外側方向傳遞 到相鄰的滑動軸承40上。每個環形突起38可包括位於其相對側的軸向載 荷傳遞表面39。軸向載荷應理解成包括作用於筒組件30上的與軸線L大 致同向的載荷。但是，本領域的技術人員應能意識到，實際上，在作業機 械的操作期間筒組件30可能遇到的所有載荷都將包括軸向矢量分量和徑 向矢量分量。
因此，筒組件30的徑向和軸向載荷支承特性通常將協同工作。例如， 每個環形突起38可將載荷的軸向部分傳遞到相鄰的滑動軸承40上，每個 插入件36a、 36b可將載荷的徑向部分傳遞到設置在各自的座孔47中的滑 動軸承40。另外，根據載荷的方向，其徑向分量和軸向分量最初均可被傳 遞至同一滑動釉承40。
圖3示出才艮據本發明的筒組件230的另一實施例。筒組件230在某些 方面與筒組件330類似，並在其中使用相同的標號以標示與圖2所示的特 徵結構相同的某些特徵結構。另外還可設想，可在圖2的履帶14中用筒組 件230替換所示的筒組件，文中所述的其它軸承組件實施例亦如此。與圖 2的實施例相比，筒組件230不包括設置在套筒42和銷34之間的滑動軸 承。相反，套筒42包括與銷34的外徑近似的大致恆定的內徑，並(可) 圍繞銷34旋轉。在筒組件230中可設有一側向孔腔29，該側向孔腔29與 軸向孔腔35相連，以允許在套筒42和銷34之間提供潤滑液。在文中所述 的任一實施例中均可設有側向孔腔。可在套筒42的相對側定位一組環形的 止推環46，以便可以在插入件36a和36b的環形突起38與套筒42之間傳 遞軸向載荷。
圖4示出根據本發明的筒組件330的又一實施例。再次4吏用相同的標 號以標示與關於前述實施例所述的某些特徵結構相周的那些特徵結構。圖 4的筒組件330與圖2和3的實施例不同，不同之處例如在於，每個插入 件336a和336b的環形突起38定位成靠近相應的軸向座孔347的外側端。 止推環46可分別設置在插入件336a和336b與軸環44a和44b之間，以 在它們之間傳遞軸向載荷。
圖5示出才艮據本發明的筒組件430的又一實施例。筒組件430與圖4 的筒組件330類似，但主要區別在於，還在套筒42和銷34之間在相對端 設置滑動軸承40。
工業適用性
當作業機械10行進過工作表面時，履帶14將圍繞鏈輪20及惰輪18 和19沿其路逕行進。在履帶14遇到其路徑中的曲面時，例如當履帶14 經過不平整表面時，或者當履帶14繞過鏈輪20或惰輪18和19時，相鄰 的履帶鏈節15將相對於彼此轉動。特別地參照圖2，當相鄰的履帶鏈節轉 動時，鏈節15a和15b將相對於彼此轉動。因此，插入件36a和36b將圍 繞銷34相對於軸環44a和44b旋轉。因為軸環44a和44b通常與銷34固定地配合、例如是壓配合，所以，它們將相對於銷34保持固定。
當履帶14遭遇側向載荷時，例如在沿同向於軸線L的方向相對於內 側鏈節板15b推動外側鏈節板15a時，軸環之一將支承直接相鄰的部件。 例如，在外側鏈節板15a推至圖2的實施例的左側時，右側軸環44b將支 承在最右側的直接相鄰的滑動軸承40上。最右側的滑動軸承40轉而將軸 向載荷傳遞給插入件36b的環形突起38，環形突起38再將軸向載荷傳遞 給直接相鄰的滑動軸承40,並沿與軸線L平行的方向如此(傳遞)，最終 到達左側軸環44a。內側鏈節15b也可類似地被ii^目對於外側鏈節15a推 到一側，在該情況下，將相繼發生類似的過程，從而將軸向載荷傳遞通過 筒組件30。作用軸向載荷的過程與在圖3-5的實施例中幾乎一樣，除了止 推環46也將參與載荷通過筒組件的傳遞。
因此，本發明提供了一種軸承組件、例如一種筒-軸承組件，該組件能 夠比早先的設計更好地適應某些類型的載荷。在某些早先的設計中，載荷 不均衡地分布，造成過度和/或不均勻磨損。在某些設計中更加糟糕，相鄰 的履帶鏈節受迫於側向載荷而可能會彼此接觸，不僅造成軸承組件的不適 當的磨損，也造成履帶鏈節自身的不適當的磨損。通過設置所述軸環、載 荷支承突起，可將軸向載荷有效地傳遞通過所述組件。因此，內側和外側 履帶鏈節不那麼易於被迫彼此接觸並經受由此導致的磨損。另外，通過結 合以滑動軸承、特別是帶有冠狀鍵的滑動軸承來支承插入件，可以將徑向 載荷傳遞到銷34，而不會不均衡地加載到軸承組件部件的邊緣。
履帶14的履帶鏈節通常將先於筒組件30被磨壞。但是，可能發生部 件失效或密封洩露，並且，對於給定的作業機械，在有些情況下，希望在 再造履帶之前更換一個或多個筒組件。在這種情況下，可以使用拔取機構 或其它一些裝置將受損的筒組件從履帶14上拆下。然後可在該筒組件的位 置上替換一新的筒組件，並將履帶鏈節再一次圍繞筒組件壓入。
本說明書只是出於舉例說明的目的，而不應被認為以任何形式限制了 本發明的範圍。因此，本領域的技術人員將能領會到，可對目前公開的實 施例做出多種改變而不偏離本發明的意圖和範圍。例如，儘管設想(使)
外冠狀鍵位於滑動軸承40上可以是實用的實施策略，其它實施例可包括 (使)冠狀鍵位於插入件36a和36b的內徑上，以及/或者位於套筒42而 不是滑動軸承自身的內徑上。通過仔細研究附圖和所附權利要求將可以顯 見(本發明的)其它方面、特徵和優點。
權利要求
1.一種用於履帶式作業機械(10)的履帶鏈(14)的滑動軸承組件(30)，包括限定一軸線(L)的銷(34)；圍繞所述銷(34)定位的可旋轉的套筒(42)；以及分別定位在所述可旋轉的套筒(42)的相對側的第一和第二插入件(36a，36b)，每個所述插入件(36a，36b)包括一徑向載荷支承表面和圍繞所述銷(34)延伸的環形突起(38)，該環形突起(38)具有位於其上的軸向載荷支承表面(39)。
2. 根據權利要求l所述的滑動軸承組件(30)，其特徵在於，還包 括各自靠近所述插入件(36a, 36b)之一的環形突起(38)定位的第一和 第二滑動軸(40)，其中，所述第一和第二插入件(36a， 36b)分別包括一軸向座孔(47 );以及所述第一和第二滑動軸承(40)分別定位成至少部分地位於相應的插 入件(36a， 36b)的軸向座孔(47)中。
3. 根據權利要求3所述的滑動軸承組件(30)，其特徵在於， 所述第一和第二滑動軸承(40)分別包括一曲線形的冠狀鍵(41);以及所述滑動軸承組件(30 )包括一不能修復的筒，該筒包括在所述銷(34 ) 的相對側固定地配合的第一和第二軸環(44a, 44b )，所述軸環(44a， 44b) 將各所述插入件(36a， 36b)和所述可旋轉的套筒(42)夾置於其間。
4. 根據權利要求3所述的滑動軸承組件(30)，其特徵在於， 所述第一和第二滑動軸承(40)分別靠近所述第一和第二軸環(44a,44b)定位；以及各所述插入件(36a， 36b)的環形突起(38 )靠近相應的軸向座孔(47) 的內側端定位。
5. 根據權利要求3所述的滑動軸承組件(30)，其特徵在於，所述 各插入件(36a， 36b)的環形突起(38)靠近相應軸向座孔(47)的外側 端定位。
6. —種履帶式作業機械(10)，包括 內側履帶鏈節(15b); 外側履帶鏈節(15a);與所述內側和外側履帶鏈節可動地配合的滑動軸承組件(30),所述 滑動軸承組件(30)包括限定一軸線(L)的銷(34)、圍繞所述銷(34) 定位的可旋轉的套筒(42)、以及第一和第二軸向/徑向載荷傳遞插入件 (36a, 36b),所述插入件(36a, 36b)與所述內側履帶鏈節(15b)配 合，並各自具有一圍繞所述銷(34)延伸的環形突起(38)。
7. 根據權利要求6所述的履帶式作業機械(10)，其特徵在於，還 包括各自定位成至少部分地位於所述銷(34)和所述插入件(36a， 36b) 之一之間的第一和第二滑動軸承(40);其中，所述第一和第二插入件(36a， 36b)各自的環形突起(38)包 括一靠近相應的滑動軸承(40)並垂直於所述銷(34)的外表面定向的軸 向載荷支承表面(39);以及所述第一和第二插入件(36a， 36b)各包括一軸向座孔(47),各自 的環形突起(38)靠近相應的軸向座孔(47)的一端向內延伸。
8. 根據權利要求7所述的履帶式作業機械(10)，其特徵在於， 所述滑動軸承組件(30)還包括定位成至少部分地位於所述可旋轉的套筒(42)和所述銷(34)之間的第三和第四滑動軸承(40);以及 所述滑動軸承(40)各包括一曲線形的冠狀鍵(41)。
9. 一種操作履帶式作業機械(10)的方法，包括如下步驟 將可旋轉的套筒-滑動軸承筒組件(30)插入內側履帶鏈節(15b)和外側履帶鏈節(15a)之間；以及通過將履帶鏈節上的軸向載荷經由可旋轉的套筒-滑動軸承筒組件(30)的兩個插入件(36a， 36b)各自向內延伸的環形突起(38)進4亍傳 遞而減少內側履帶鏈節(15b)和外側履帶鏈節(15a)之間的磨損。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述磨損減少步驟還 包括，將作用於內側和外側履帶鏈節(15a)中至少一個上的軸向載荷經由 各向內延伸的環形突起(38)傳遞到至少一個軸環(44a， 44b)，所述方 法還包括如下步驟在插入步驟之前，圍繞銷(34)滑動配合各第一和第二插入件(36a， 36b)、可旋轉的套筒(42)以及第一和第二滑動軸承(40)來組裝筒組件 (30);以及在銷(34)的相對端壓配合第一和第二軸環(44a, 44b),以將第一 和第二插入件(36a， 36b)、可旋轉的套筒(42)及第一和第二滑動軸承 (40)夾置在該第一和第二軸環之間。
全文摘要
本發明提供了一種用於履帶式作業機械(10)的履帶鏈(14)的筒-軸承組件(30)。該筒-軸承組件(30)包括圍繞銷(34)定位的軸向/徑向載荷支承插入件(36a，36b)和定位在該插入件之間的可旋轉的套筒(42)。在插入件(36a，36b)和銷(34)之間以及在銷(34)和可旋轉的套筒(42)之間設有帶有冠狀鍵的滑動軸承(40)。在銷(34)的相對端設有軸環(44a，44b)，軸環(44a，44b)固定地配合在銷(34)的相對端，從而將筒組件(30)的其他部件夾置於其間。還提供了操作履帶式作業機械(10)的方法，包括通過使軸向載荷經由圍繞履帶銷(34)定位的插入件(36a，36b)進行傳遞而減少相配合的履帶鏈節(15a，15b)之間的磨損。
文檔編號B62D55/21GK101203420SQ200680022117
公開日2008年6月18日 申請日期2006年4月25日 優先權日2005年6月20日
發明者E·J·約翰森, M·D·哈塞爾布施, M·S·蒂克費爾斯 申請人:卡特彼勒公司