具有带有静态密封夹紧轴环的机械支重轮组件的机器系统

摘要

一种机器系统(20)包括支重轮框架(22)和安装到支重轮框架(22)的支重轮组件(30)。支重轮组件(30)包括第一和第二夹紧轴环(50)，其定位在支重轮轴(32)上，并且各自包括下轴环部分(52，53)和上轴环部分(54，55)。紧固件(56，60)将下轴环部分(52，53)和上轴环部分(54，55)夹紧到支重轮轴(32)，以形成静态密封件(58，60)。夹紧轴环(48，50)可以形成有分割线(72，73)，以使夹紧轴环(48，50)能够变形，从而模拟与支重轮轴(32)的过盈配合。

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种机械支重轮组件，并且更具体地涉及一种具有在支重轮轴的端部处形成静态密封件的夹紧轴环的支重轮组件。

背景技术

可旋转元件被用于所有种类的机器系统中，以使一件设备或设备的一部分能够抵靠另一件设备或设备的另一部分或者抵靠要相对于机械运动的某个物体或材料旋转。从机器履带领域已知机械支重轮的一种常见应用。履带式机器(例如挖掘机、履带式牵引机或其他履带式机器)中的机器履带通常用于在履带绕多个可旋转的履带接合元件以无限循环前进时将机器的重量支撑在履带上。根据履带的设计，多个所谓的履带支重轮可以安装在履带支重轮框架的下方或以其他位置安装到履带支重轮框架，并随着履带绕一个或多个惰轮和驱动链轮的运动而在履带链节或履带板的内侧表面上滚动。

履带式机器可以在极其苛刻的条件下操作。履带式机器本身可能很重，并且基底可能包含非常坚硬和磨蚀性的材料，并且不均匀。即使在软的地面条件下(如在潮湿环境中工作的挖掘机可能遇到的情况)，坚硬和/或突出的物体(例如树桩)也可能使履带系统部件承受很大、不均匀和反复的负荷。一般而言，履带系统和履带系统中的可旋转部件(包括履带支重轮、链轮、惰轮和其他部件)经过坚固性设计，以延长在这些恶劣环境下的使用寿命。对坚固性设计和延长使用寿命的需求促使工程师不断寻求改进的方法来管理机械支重轮系统(例如履带系统)中的负荷、延长磨损部件的寿命并制定精细的润滑策略。在Johannsen的美国专利第9，745，005B2号中提出了一种已知的用于履带式机器的支重轮组件。Johannsen提出了一种支重轮组件，该支重轮组件具有支重轮壳，该支重轮壳具有容纳圆柱形轴的孔。第一轴环设置在轴的第一端与支重轮壳之间，并与轴过盈接合。第二轴环与轴的相对端过盈接合。

发明内容

在一个方面，一种机器系统包括支重轮框架和安装到该支重轮框架的支重轮组件。支重轮组件包括：支重轮轴，其限定在第一支重轮轴端和第二支重轮轴端之间延伸的纵向轴轴线；以及支重轮主体，其可旋转地定位在支重轮轴上。第一夹紧轴环和第二夹紧轴环分别位于第一支重轮轴端和第二支重轮轴端上，并且各自包括下轴环部分和上轴环部分。第一夹紧轴环还包括将下轴环部分和上轴环部分夹紧到第一支重轮轴端的第一紧固件，以形成绕支重轮轴周向延伸的第一静态密封件，并且第二夹紧轴环包括将下轴环部分和上轴环部分夹紧到第二支重轮轴端的第二紧固件，以形成绕支重轮轴周向延伸的第二静态密封件。

在另一方面，一种机械支重轮组件包括：限定在第一支重轮轴端与第二支重轮轴端之间延伸的纵向轴轴线的支重轮轴；以及可旋转地定位在该支重轮轴上并包括外踏走表面和绕支重轮轴周向延伸的内表面的支重轮主体。机械支重轮组件还包括：第一夹紧轴环，其包括下轴环部分和上轴环部分；和第一紧固件，其将下轴环部分和上轴环部分夹紧到第一支重轮轴端，以形成绕支重轮轴周向延伸的第一静态密封件；以及第二夹紧轴环，其包括下轴环部分和上轴环部分；和第二紧固件，其将下轴环部分和上轴环部分夹紧到第二支重轮轴端，以形成绕支重轮轴周向延伸的第二静态密封件。

在另一方面，一种用于机械支重轮组件的夹紧轴环包括：具有上轴环部分和下轴环部分的轴环主体；以及将上轴环部分和下轴环部分分开的分割线。轴环主体还包括夹具和密封件托架，它们各自部分地由上轴环部分和下轴环部分形成。轴环主体具有形成在其中的轴孔，该轴孔延伸通过夹具和密封托架中的每一个，以及多个紧固件孔，用于在分割线处将下轴环部分和上轴环部分夹紧在一起。

附图说明

图1是根据一个实施例的包括机器系统的机器的侧视图；

图2是根据一个实施例的安装到支重轮框架的机械支重轮组件的端视图；

图3是通过类似于图2的安装到支重轮框架的机械支重轮组件的截面端视图；

图4是图2和图3中描绘的支重轮组件和支重轮框架的截面侧视图；

图5是通过根据另一实施例的安装到支重轮框架的机械支重轮组件的截面端视图；

图6是图5的机械支重轮组件的截面侧视图；

图7是图5和图6的机械支重轮组件的部分分解的部分截面侧视图；

图8是根据一个实施例的夹紧轴环的透视图；并且

图9是根据另一实施例的夹紧轴环的透视图。

具体实施方式

参考参考图1，示出了根据一个实施例的机器10，其包括框架12和安装到框架12的机具系统16。机器10还包括机器系统20，该机器系统20被示为定位在框架12的一侧的地面接合履带系统。在所示实施例中，基本相同的地面接合履带系统安装在框架12的相对侧，但是在图1的视图中不可见。机器系统20可以包括支重轮框架22和绕驱动链轮33和惰轮35延伸的履带24。履带24是如图所示的椭圆形履带，但是在其他实施例中可以是″高驱动″履带配置。履带24包括以大致常规的方式附接到多个履带板28的多个联接在一起的履带链节26。机器系统20还包括安装到支重轮框架22的多个机械支重轮组件30。机器10被示为挖掘机，但是，应当理解，在本发明的情景内可以设想多种其他机器类型，例如，履带式牵引机或其他履带式机器。仅举几个例子，机器系统20可以替代地构造为输送机、工业加工机器或诸如装配线中的制造系统的一部分。在许多实施例中，支重轮组件30可旋转接触履带链节26并承受机器10的至少大部分重量。从下面的描述中将进一步显而易见的是，支重轮组件30(以下将以单数形式进行讨论)可以被独特地构造，以可靠地密封包含在其中的润滑流体。

现在还参考图2-4，更详细地示出了支重轮组件30的特征。如上所述，支重轮组件30可以安装到支重轮框架22。支重轮组件30包括限定纵向轴轴线34的支重轮轴32。纵向轴轴线34在第一支重轮轴端36和第二支重轮轴端38之间延伸。支重轮组件30还包括可旋转地定位在支重轮轴32上的支重轮壳或主体40。支重轮主体40包括外踩走表面42，该外踩走表面42可以成形为接触期望的任何机器部件或物体，并且在所示的情况下是非圆柱形的，并且构造为接触两个平行的履带链。支重轮主体40还包括绕支重轮轴32周向延伸的内表面44。空腔46可形成在支重轮主体40和支重轮轴32之间，并包含润滑流体以润滑支重轮主体40和支重轮轴32之间的接触界面。在替代实施例中，例如，衬套或轴承可以定位在支重轮主体40和支重轮轴32之间。如上所述，履带式机器和其他类型的机器可以包括经受侧面负荷、弯曲负荷、扭转负荷以及其他负荷的可旋转部件。支重轮组件30可以被构造成抑制或最小化润滑流体响应于服务期间的这样的负荷而从空腔46以及支重轮组件30的两个或更多个部件之间泄漏出。

支重轮组件30还包括分别位于第一支重轮轴端36和第二支重轮轴端38上的第一夹紧轴环48和第二夹紧轴环50。第一夹紧轴环48和第二夹紧轴环50中的每一个均包括下轴环部分52、53和上轴环部分54、55。应当理解，第一和第二夹紧轴环48和50在至少某些实施例中可以基本相同，因此，对第一或第二夹紧轴环48和50中的任何一个的本申请的描述可以被类推地理解为涉及第一或第二夹紧轴环48和50中的另一个。关于轴环部分52、53和54、55的术语″上″和″下″以相对的意义使用，并且并不意味着为了服务将任何轴环部分始终定位在上部位置或下部位置以，因为这些术语取决于视角。在所示的情况下，上轴环部分54、55被紧固到支重轮框架22，但是，可以设想以下实施例，其中，下轴环部分52、53被紧固到支重轮框架22，或者其中，下轴环部分52、53和上轴环部分54、55都附接到一个或多个支重轮框架。在图2的图示中，可以注意到，第一夹紧轴环48包括形成在上轴环部分54上的平面的上安装表面，以及形成在下轴环部分52上的下螺栓表面49。第一夹紧轴环48还具有形成在其中的轴孔57，其容纳支重轮轴32并且绕纵向轴轴线34大致周向延伸。第一夹紧轴环48还包括第一紧固件56，该第一紧固件56将上和下轴环部分52和54夹紧到第一支重轮轴端36以形成绕支重轮轴32周向延伸的第一静态密封件58。在所示的情况下，第一夹紧轴环48包括多个紧固件56，其位于轴孔57的外侧、前侧和后侧。，第二夹紧轴环50还包括第二紧固件60，在所示的情况下为多个紧固件60，其将下轴环部分53和上轴环部分55夹紧到第二支重轮轴端36，以形成绕支重轮轴32周向延伸的第二静态密封件62。第一静态密封件58和第二静态密封件62中的每一个可包括金属对金属静态密封件。可以将诸如市售商品名

如图3所示，上轴环部分54包括夹紧面67，并且下轴环部分52包括夹紧面65。上轴环部分54和下轴环部分52夹紧在一起使夹紧面65和67彼此密封接触，并且还使形成轴孔57的第一夹紧轴环48的内表面与支重轮轴32接触，以产生对应的静态密封件58。第一紧固件56将第一夹紧轴环48紧固到支重轮框架22，并且第二紧固件60将第二夹紧轴环50紧固到支重轮框架22。

在图2-4的实施例中，第一夹紧轴环48和第二夹紧轴环50中的每一个包括分割线72和73，分割线72和73将对应的上和下轴环部分54、55和52、53分开。分割线72和73可以由狭槽83形成，狭槽83部分延伸通过第一和第二夹紧轴环48和50的轴向长度，使得下和上轴环部分52、53和54、55各自是分别被分割线72和73部分地分开的一个件。

从图3的截面端视图还可以看出，轴孔57由在上轴环部分54中的半孔59和在下轴环部分52中形成的另一半孔61形成。当夹紧轴环48还没有通过紧固件56夹紧在支重轮轴32周围且夹紧到支重轮轴32时，半孔59和半孔61可以各自形成或者半孔59或半孔61之一可以形成小于整圆的一半。替代地，半孔59和半孔61可以一起形成整圆，该整圆相对于由支重轮轴32形成的圆而言尺寸较小。这些配置中的任何一种都可以实现如本文所述的过盈配合。从图3还可以看出，在所示的实施例中，紧固件56延伸通过第一紧固件孔75和第二紧固件孔77，并螺纹接合在支重轮框架22中。当紧固件56与支重轮框架22接合时，上轴环部分54和下轴环部分52被挤压在一起，以将半孔59和半孔61变形为半圆形状或扩大由此形成的整圆，使得支重轮轴32有效地过盈配合在轴孔57内。支重轮组件30还包括第一销孔74，该第一销孔延伸通过第一支重轮轴端36以及第一夹紧轴环48的下和上轴环部分52和54中的每一个；以及第二销孔76，该第二销孔延伸通过第二支重轮轴端38以及第一夹紧轴环50的下和上轴环部分53和55中的每一个。第一销78固定第一夹紧轴环48在支重轮轴32上的轴向位置。第二销80固定第二夹紧轴环50在支重轮轴32上的轴向位置，其中，第一和第二销78和80被容纳在第一销孔74和第二销孔76内。下轴环部分52和类似地下轴环部分53包括凸台63，其中，销78通过销孔74穿过凸台63。第一和第二销78和80可以在将支重轮组件30紧固到支重轮框架22之前安装在支重轮组件30中。

支重轮组件30还包括：第一动态密封件64，其以轴向压缩保持在第一夹紧轴环48和支重轮主体40之间；和第二动态密封件66，其以轴向压缩保持在第二夹紧轴环50和支重轮主体40之间。第一和第二密封件64和66中的每一可包括金属面密封件，该金属面密封件分别具有固定为与支重轮主体40一起旋转的环形密封圈68和68，以及外部密封圈。第一销78可以固定第一夹紧轴环48的轴向位置以设置第一动态密封件64的轴向压缩，而第二销80可以固定第二夹紧轴环50的轴向位置以固定第二动态密封件66的轴向压缩。第一动态密封件64包括第一密封元件70，例如橡胶O形圈，并且第二动态密封件66包括第二密封元件71，例如第二橡胶O形圈。在所示的实施例中，第二夹紧轴环50以及类似地第一夹紧轴环48包括密封件凸缘79，该密封件凸缘79绕纵向轴轴线34周向延伸并且朝向由支重轮轴32限定的纵向轴轴线34的线段的轴向中心点轴向向内突出。密封件凹部81由密封件凸缘79形成。还参考图8，在另一视图中示出了夹紧轴环48。夹紧轴环48包括轴环主体91，该轴环主体91包括上和下轴环部分54和52。轴环主体91还包括夹具89和密封件托架87，它们各自部分地由上和下轴环部分54和52形成。轴孔57延伸通过夹具89和密封件托架87中的每一个。还可以看出，分割线72部分地延伸通过夹具89，并且上和下轴环部分52和54形成为一个件。

现在转到图5-7，示出了根据不同实施例的安装至履带支重轮框架122的支重轮组件130。支重轮组件130包括可旋转地定位在支重轮轴132上的支重轮主体140。支重轮组件130还包括第一夹紧轴环148和第二夹紧轴环150。夹紧轴环148包括上轴环部分154和下轴环部分152，该上轴环部分154和下轴环部分152被分割线172分开。夹紧轴环150包括被分割线173分开类似地构造的上和下轴环部分。与前述实施例相比，在图5-7的实施例中，分割线172和173将对应的下轴环部分152和上轴环部分154分成单独的件。分割线72和73仅部分地延伸通过它们相应的夹紧轴环部件，而分割线172和173整体延伸通过它们相应的夹紧轴环部件。支重轮组件130进一步包括第一动态密封件164和第二动态密封件166，其可以被类似地或相同地配置成与上述动态密封件64和66相同。提供紧固件156以将上轴环部分154和下轴环部分152挤压在一起，并且紧固件156可以与支重轮框架122螺纹接合。销孔174延伸通过下轴环部分152、上轴环部分154并通过支重轮轴132。将夹紧轴环148夹紧到支重轮轴132沿着分割线172将上和下轴环部分154和152挤压在一起。还可以采用夹紧轴环150的类似构造。销178在一个实施例中可以包括六角螺栓，该销178延伸通过销孔174。由于夹紧轴环148以及类似地夹紧轴环150被形成为分开的上和下轴环部分，所以销178可以固定夹紧轴环148的轴向位置进行动态密封件轴向压缩，并且还可以将上轴环部分154和下轴环部分152保持在一起，直到夹紧轴环148被紧固到支重轮框架122。还参考图9，其以另一视图示出了夹紧轴环148。可以注意到，下轴环部分152和上轴环部分154被分割线172完全分开。夹紧轴环148还包括具有密封件托架187和夹具189的轴环主体191。还示出了紧固件孔175和177，它们之间具有销孔174。紧固件孔175和177以及销孔174中的每一个形成在夹具189中。轴孔157延伸通过夹具189和密封件托架187。

工业实用性

现在总体上参考附图，特别是参考图7，以部分分解的视图示出机械支重轮组件130。支重轮主体140已经定位在支重轮轴132上，并且夹紧轴环148已经被夹紧到支重轮轴132。夹紧轴环150还没有被夹紧到支重轮轴132，并且动态密封件166被示出为似乎可能已经被安装。轴孔174被示出为延伸通过支重轮轴132。可以注意到，第一孔部分181一直延伸通过支重轮轴132。第二孔部分183延伸通过轴环部分153，并且第三孔部分185延伸通过轴环部分155。应当记得，夹紧轴环150包括两个件，因为分割线173将夹紧轴环150一分为二。还示出了下轴环部分153的夹紧面165和上轴环部分155的夹紧面167。

从图7描绘的状态，可将夹紧轴环150的部件装配在支重轮轴132上，并将夹紧轴环150夹紧到支重轮轴132。如上所述，当将机械支重轮组件130紧固到支重轮框架122时会发生产生第一和第二静态密封件158和160的夹紧。销178可穿过销孔174，并与上轴环部分155接合，以将上轴环部分153和下轴环部分155保持就位在设置动态密封件166的轴向压缩的固定轴向位置，直到机械支重轮组件130被紧固到支重轮框架122上时为止。销178可以包括第一组螺纹184(例如外螺纹)，该第一组螺纹184与形成在上轴环部分155的孔部分185中的第二组螺纹182(例如内螺纹)接合。将夹紧轴环150夹紧到支重轮轴132可以形成第二静态密封件160。还应当理解，将夹紧轴环150夹紧到支重轮轴132可将上和下轴环部分155和153挤压在一起。夹紧可使相应的夹紧轴环的材料变形，使得轴孔157呈现完全圆形形状或增扩大圆形形状，并使夹紧表面165和167彼此邻接。应当理解，本说明书以类似的方式适用于机械支重轮组件30，除了在机械支重轮组件30的情况下，不是将单独的轴环部分挤压在一起，而是将夹紧轴环48和夹紧轴环50夹紧到支重轮轴32导致83闭合。

在服务期间，当履带24绕可旋转的履带接触元件前进时，支重轮主体40、140可绕支重轮轴32、132旋转。因此，将支重轮主体40、140理解为沿着联接在一起的履带链节的平行链滚动并与其接触。在替代的机械支重轮实施方式中，根据本发明的支重轮组件与另一物体或部件之间的接触的性质可以是不同的。当机器系统20操作时，其可能预期会经受各种负荷，这些负荷会导致支重轮轴32被推向任一侧、弯曲或以其他方式受到干扰。在某些已知的机械支重轮系统中，将O形圈装配到支重轮轴的O形环槽中，使得通过金属对橡胶或类似材料的密封来实现支重轮组件内润滑流体的密封。已经观察到，随着时间的流逝，由于负荷、磨损或其他因素，例如非金属材料可能会表现出密封问题的低温，润滑流体有时会从支重轮组件内部漏过O形密封圈或类似物。根据本发明，夹紧轴环可提供坚固的金属对金属的密封件，该金属对金属的密封件可阻止这样的泄漏路径的形成。

本说明书仅出于说明性目的，并且不应被解释为以任何方式缩小本发明的范围。因此，本领域技术人员将理解，可以在不背离本发明的完整和公平范围和精神的情况下，对本发明的实施例进行各种修改。通过查阅附图和所附权利要求，其他方面、特征和优点将变得显而易见。如本文所用，冠词″一″和″一个″旨在包括一个或多个项目，并且可以与″一个或多个″互换使用。在仅想要一项的情况下，使用术语″一个″或类似语言。而且，如本文所使用的，术语″有″、″具有″、″拥有″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。