用于硬表面的履带板几何形状

摘要

根据本发明的一个实施方案的一种履带链构件(200)包括将靴形构件(202)联接到第一凸耳(214)的第一肋(218)；以及将靴形构件(202)联接到第二凸耳(216)的第二肋(220)，在第一肋(218)和第二肋(220)之间限定第一侧凹部(222)，第一侧凹部(222)同样从靴形构件(202)的外部延伸并位于第一顶表面(228)下方，第一侧向端(204)限定沿履带链行进方向(T1)的第一侧向端宽度(W204)，第一侧凹部(222)也跨越第一侧向端宽度(W204)的大部分。

说明书

技术领域

本发明涉及在使用环形履带传动的重型设备的履带链中使用的履带板。具体地，本发明涉及适于在硬表面使用的履带板几何形状。

背景技术

在许多当前应用中，诸如履带链节或履带板之类的履带链构件利用销彼此附接，该销允许履带链构件相对于彼此旋转，同时当安装在履带式车辆的底盘上时仍允许链保持张紧。对于诸如电动绳铲等的重型设备，使用将履带轨道和履带板结合成单个整体的履带板。在一些应用中，需要履带板将机器的重负荷支撑在例如岩石之类的硬表面上。

由于岩石等硬表面的刚性，履带板可能会产生裂纹，或者经历″趾甲″(履带板沿行进方向的伸长)，这是由于施加在履带板上的重负荷而需要进行修理。

各种履带板几何形状在本领域中是已知的，包括在授予Keith Hannan等人的美国专利第6,543,863号中公开的履带板几何形状。′863专利公开了一种用于履带传动的履带板，该履带板具有中空主体，该中空主体具有顶部和底部部分以及在它们之间限定空隙的周边侧壁。支柱位于空隙中并在顶部和底部之间延伸。支柱位于履带板的主承重区域中并且承载履带板上的大部分负荷。这使得侧壁的厚度最小化。通过补充铸造方法可以更有效地制造履带板。然而，′863专利需要活芯铸造和完全热处理，这增加了履带板的成本。

因此，需要开发一种在硬表面上使用时的履带板，该履带板比迄今为止设计的更坚固且制造成本更低。

发明内容

根据本发明的一个实施方案的履带链构件包括履带板构件，其包括限定履带链行进方向和垂直于履带链行进方向的横向方向的靴形构件，靴形构件进一步限定第一侧向端、第二侧向端和从第一侧向端跨越至第二侧向端的地面接合表面；第一凸耳，从靴形构件在平行于履带链行进方向的第一方向上延伸；第二凸耳，从从靴形构件在平行于履带链行进方向且与第一方向相反的第二方向上延伸；履带链构件进一步限定从第一凸耳跨越至第二凸耳的第一顶表面；第一肋，将靴形构件联接到第一凸耳；以及第二肋，将靴形构件联接到第二凸耳，在第一肋与第二肋之间限定第一侧凹部，第一侧凹部还从靴形构件的外部延伸并位于第一顶表面下方，第一侧向端限定沿履带链行进方向的第一侧向端宽度，第一侧向端还沿履带链行进方向跨越第一侧向端宽度的大部分。履带链构件进一步限定沿横向方向的中间平面、从地面接合表面延伸的第一底部空隙以及从地面接合表面延伸的第二底部空隙，第一底部空隙被布置在中间平面的一侧并且第二底部空隙被布置在中间平面的另一侧，从而在其间形成支撑柱。

根据本发明的一个实施方案的履带链构件，该履带板构件包括限定履带链行进方向和垂直于履带链行进方向的横向方向的靴形构件，靴形构件进一步限定第一侧向端、第二侧向端和从第一侧向端跨越到第二侧向端的地面接合表面；其中，履带链构件进一步限定沿横向方向的中间平面、从地面接合表面延伸的第一底部空隙和从地面接合表面延伸的第二底部空隙，第一底部空隙设置在中间平面的一侧，并且第二底部空隙设置在中间平面的另一侧，从而在其间形成支撑柱。

根据本发明的一个实施方案的履带链组件包括多个互锁的履带链构件，其中每个履带链构件限定履带链行进方向、垂直于履带链行进方向的横向方向，并且包括限定第一侧向端、第二侧向端和从第一侧向端跨越到第二侧向端的地面接合表面的靴形构件；第一履带构件，从邻近第一侧向端设置的靴形构件延伸，以及第二履带构件，从邻近第二侧向端设置的靴形构件延伸，第二侧向端与第一履带构件间隔开，在其间限定中心支撑区域；第一肋和第二肋，在第一履带构件和靴形构件的第一侧向端之间延伸，在其间限定第一侧凹部；第三肋和第四肋，在第二履带构件和靴形构件的第二侧向端之间延伸，在其间限定第二侧凹部；其中，每个履带链构件进一步限定沿横向方向的中间平面、从地面接合表面延伸的第一底部空隙和从地面接合表面延伸的第二底部空隙，第一底部空隙设置在中间平面的一侧，并且第二底部空隙设置在中间平面的另一侧，在其间形成支撑柱。

附图说明

结合本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的若干实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：

图1是具有使用本发明的一个实施方案的履带链的诸如电动绳铲的机器的透视图。

图2是可以与图1的机器一起使用的根据本发明的一个实施方案的诸如履带板的履带链构件的透视图。

图3是沿着图2的履带板的线3-3截取的截面图。

图4是图2的履带板的仰视图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的一个实施方案，其示例在附图中示出。在所有附图中，尽可能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，在本说明书中将指示附图标记，并且附图将显示附图标记，后跟字母例如100a、100b等。应当理解，在附图标记之后立即使用字母表示这些特征具有类似的形状并且具有与当几何结构关于对称平面成镜像时通常的情况类似的功能。为了在本说明书中容易解释，字母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特征的重复。

本发明的各种实施方式包括诸如履带板的履带链构件和可使用根据本发明的各种实施方式的多个履带链构件的履带链等。首先，将讨论可使用这种履带链构件或这种履带链的机器。

参照图1，示出了具有框架102(可包括转台108)的机器100，框架102具有履带系统104，履带系统104包括位于框架102的相对侧的第一履带链104a和第二履带链104b。机器100在上下文中被示出为具有操作员驾驶室106、吊臂110、吊臂110的下端112(也被称为吊臂脚)、吊臂110的上端114(也被称为吊臂点)、拉索116、龙门张紧构件118、龙门压缩构件120、可旋转地安装在吊臂110的上端114上的滑轮122、铲斗124、可枢转地联接到铲斗124的铲斗底门126、起重绳128、绞盘滚筒(未示出)和铲斗手柄130。电动机控制绞盘滚筒，引起吊臂、铲斗的下降或升高，以及铲斗手柄相对于吊臂的上下运动。

履带104a和104b是以传统方式与框架102连接的机器底盘132的一部分。每个履带104a和104b包括多个联接在一起的履带板60，履带板60形成围绕多个可旋转元件延伸的无端环。在典型的设计中，惰轮134和驱动链轮136将与履带104a和104b中的每一个相关联并安装到履带滚轮框架138上。多个履带滚轮140也可安装到滚轮框架138上，并与履带104a和104b中的每一个相关联，以在所需路径中支撑机器100和履带104a和104b，如本文进一步所述。一个或多个承载辊142也可以与轨道104a和104b中的每一个相关联，以在操作期间支撑和引导与辊140相对的履带。

履带104a和104b的独特设计以及它们作为其一部分的整个履带和底盘系统被设想为使得机器100能够在诸如柔软的脚下条件的某些环境中操作而没有与许多早期设计相关的缺点。虽然在本文中强调了在挖掘机的机器环境中的使用，但是应当理解，机器100可以包括不同类型的机器。例如，本文考虑了履带式拖拉机或甚至半履带式机器。此外，机器100可包括输送机或其他类型的机器，其中履带用于除地面接合元件之外的目的。而且，机器可以是某种类型的液压铲运机、推土机、挖掘机、反铲挖土机等。

铲斗124通过吊绳128悬挂在吊臂110上。起重绳128缠绕在滑轮122上并在吊钩144处附接到铲斗124。起重绳128锚固在绞盘卷筒(未示出)上。绞盘滚筒是由结合了传动单元(未示出)的至少一个电动机(未示出)驱动。当绞盘滚筒旋转时，放出起重绳128以降低铲斗124或者拉入以升高铲斗124。铲斗手柄130还联接到铲斗124。铲斗手柄130可滑动地支撑在鞍座块146中，并且鞍座块146在拖运轴(未清楚示出)处可枢转地安装到吊臂110。铲斗手柄130上包括与安装在鞍座块146中的驱动小齿轮(未示出)接合的齿条和齿结构。驱动小齿轮由电动机和传动单元(未示出)驱动以相对于鞍座块146延伸或缩回铲斗手柄130。

电源(未示出)安装到框架102，以向用于驱动起重滚筒的提升电动机(未示出)、用于驱动人群传输单元的一个或多个人群电动机(未示出)以及用于转动转台108的一个或多个摆动电动机(未示出)提供电力。在一些情况下，电动机为铲子的所有移动组件供电。人群、起重和摆动电动机中的每一个均由自己的电动机控制器驱动，或者响应于来自控制器(未清楚示出)的控制信号而被交替地驱动。

履带链104a和104b被认为非常适合于在坚硬的脚下条件工作。为此，履带链104a和104b可以是″高地面压力″履带，每个履带具有足够耐用以支撑机器100的相对大的重量的履带构件。每个履带板构件具有足迹，该足迹部分地由前边缘和后边缘限定，并且还部分地由外边缘限定。每个履带板构件进一步可包括等于履带板构件的足迹的接地面积，或者仅在相邻履带板彼此重叠或者由于设置在履带板构件的底表面上的空隙而小于履带板构件的足迹的接地面积。

为了提供一个点参照，图2至4示出了在机器100上使用时的笛卡尔坐标系，其中原点O位于质量中心C(也可以称为质心)，X轴与凸耳214、216、244的孔215、217、245以及横向方向L平行，Y轴与履带链行进方向T的方向平行，Z轴与垂直方向平行。

现在参照图2至图4，将讨论履带链构件200的各种特征，这些特征可以帮助履带链构件200承受在其上施加的负荷而不变形或开裂。如图所示，履带链构件200(例如，整体式履带板201)可包括靴形构件202，靴形构件202限定履带链行进方向T和垂直于履带链行进方向T的横向方向L。靴形构件202可进一步限定第一侧向端204(也可称为外侧边缘)，第二侧向端206以及沿着横向方向L从第一侧向端204跨越到第二侧向端206并且沿着履带链行进方向T从前边缘210跨越至后边缘212的地面接合表面208。靴形构件202可进一步包括从靴形构件202沿平行于履带链行进方向T的第一方向(负Y方向)延伸的第一凸耳214，以及从靴形构件202沿平行于履带链行进方向T并且与第一方向(负Y方向)相反的第二方向(正Y方向)延伸的第二凸耳216；将靴形构件联接到第一凸耳214的第一肋218，以及将靴形构件202联接到第二凸耳216的第二肋220，从而在第一肋218和第二肋220之间限定第一侧凹部222。

第一侧凹部222可以从靴形构件202的外部延伸并且在将第一和第二凸耳214、216连接在一起的顶表面228下方。也就是说，第一顶表面228可以至少部分地与第一侧凹部222的顶部边界247平行。第一侧凹部222可通过靴形构件202限定在底部上。也就是说，靴形构件202可以限定第一侧凹部222的底部边界248。此外，第一侧向端204可以沿履带链行进方向T限定第一侧向端宽度W204。第一侧侧凹部222还可以沿履带链行进方向T跨越第一侧向端宽度W204的大部分。换言之，第一侧凹部的宽度W222可以是第一侧向端宽度W204的75％或更多。尽管在图2至图4中没有清楚地示出，但是第二侧向端206可以被相同地配置。

对于图2至4所示的实施方式，第一肋218和第二肋220分别具有第一凹顶表面224和第二凹顶表面226，该第一凹顶表面224和第二凹顶表面226沿着履带链构件200的高度(沿着Z方向测量)跨越从靴形构件202到第一和第二凸耳214、216的顶表面228的大部分距离。在其他实施方式中可能不是这种情况。如在图3中最佳示出的，第一凹顶表面224或第二凹顶表面226可以限定范围为280mm至310mm的曲率半径ROC。

此外，如图3和图4中最佳所示，履带链构件200进一步限定沿横向方向L的中间平面(Y-Z平面)、从地面接合表面208延伸的第一底部空隙230和从地面接合表面208延伸的第二底部空隙232。第一底部空隙230可以被布置在中间平面(Y-Z平面)的一侧，并且第二底部空隙232可以被布置在中间平面(Y-Z平面)的另一侧，从而在其间形成支撑柱236。第一底部空隙230与第一侧凹部222在横向上间隔开。如图4所示，第一底部空隙230的第一和第二侧表面240、242可以相对于横向方向L或履带链行进方向T形成斜角(例如80度至87度)。

支撑柱236可以限定支撑柱高度H236(Z方向)和支撑柱宽度W236(Y方向)。支撑柱236的一部分，例如上硬化区域237可以限定上硬化区域高度H237，并且上硬化区域高度H237与支撑柱高度H236的比率可以在10％至25％的范围内。可以通过感应淬火等进行硬化。在一些实施方式中，支撑柱高度H236可以在275mm至325mm的范围内，支撑柱宽度W236可以在180mm至250mm的范围内。

应当注意，支撑柱236可以包含沿轨道行进方向T完全延伸穿过支撑柱236的空隙。在这种情况下，当考虑到本文中关于在此讨论的任何支撑柱的尺寸和比率时，可以忽略该空隙。

此外，第一底部空隙230可以在垂直于地面接合表面208的方向上限定200mm至350mm的范围内的第一底部空隙深度D230。第二底部空隙232可以限定200mm至350mm范围内的第二底部空隙深度D232。并且，第一底部空隙230限定在横向方向L上测量的范围为275mm至350mm的第一底部空隙长度L230。第一底部空隙230还可以限定在履带链行进方向T上测量的180mm至250mm范围内的第一底部空隙宽度W230。支撑柱236可以沿履带链行进方向T限定在350mm至450mm范围内的支撑柱厚度T236。

现在参照图3和4，履带链构件200可包括在与履带链行进方向T平行的第一方向上从靴形构件202延伸的第三凸耳244，以及在与履带链行进方向T平行且与第一方向相反的第二方向上从靴形构件202延伸的第四凸耳252。履带链构件200可以进一步限定从第三凸耳244跨越到第四凸耳252的第二顶表面229，将靴形构件202联接到第三凸耳244的第三肋254，以及将靴形构件202联接到第四凸耳252的第四肋256，从而在第三肋254与第四肋256之间限定第二侧凹部258。第二侧凹部258还可以从靴形构件202的外部延伸并且在第二顶表面229的下方。第二侧向端206还可以沿履带链行进方向T限定第二侧向端宽度W206。第二侧凹部258还可以沿履带链行进方向T跨越第二侧向端宽度W的大部分。

在一些实施方式中，第一侧凹部222可以一直延伸到第一底部空隙230也可以不一直延伸。在图3和图4所示的实施方式中，第一侧凹部222、第二侧凹部258、第一底部空隙230和第二底部空隙232彼此不连通。相反，腹板250将底部空隙230、232与侧凹部222、258分开。

在一些实施方式中，履带链构件200可以是关于Y-Z轴对称的。履带链构件200可以一体地形成、形成履带板201或者可以使用多个部件组装等。本文所论述的任何尺寸、角度或比率可在其他实施方式中根据需要或期望而变化，以不同于本文所提及的任何特定值。

如本文前面所讨论的，履带链组件104(参照图1)可通过互锁多个类似或相同配置的履带链构件200来组装，例如使用如图2至4所示的一系列履带链构件200。其他配置的履带链构件例如主链环等也可连接到多个相同或类似配置的履带链构件。

现在参照图1至图4，履带链组件104a、104b可包括多个互锁的履带链构件300，例如履带板301，其中每个履带链构件300限定履带链行进方向T、垂直于履带链行进方向T的横向方向L，并且包括限定第一侧向端30、第二侧向端306以及从第一侧向端304跨越到第二侧向端306的地面接合表面306的靴形构件302。如图所示，第一履带构件310可以从布置在第一侧向端304附近的靴形构件302延伸，并且第二履带构件312从布置在第二侧向端306附近的靴形构件302延伸，并与第一履带构件310间隔开，在其间限定了中心支撑柱313。第一突出部352和第二突出部354设置在中心支撑区域313中，围绕Y-Z平面在纵向上等间距地隔开，从而为机器100的辊140、142、惰轮134和链轮136提供引导，这些辊140、142、惰轮134和链轮136在这些突出部352、354之间通过。如图3最佳所示，第一突出部352至少部分地设置在第一底部空隙330上方，第二突出部354至少部分地设置在第二底部空隙332上方。

参照图2和图3，履带链构件300可包括在第一履带构件310和靴形构件302的第一侧向端304之间延伸的第一肋318和第二肋320。第一肋318和第二肋320可以在其间限定第一侧凹部322。类似地，可以存在第三肋319和第四肋321，其在第二履带构件312和靴形构件302的第二侧向端306之间延伸。第三肋319和第四肋321可以在其间限定第二侧凹部323。第一和第二侧凹部322、322可以如先前关于第一侧凹部222所描述的那样被配置。

参照图3和4，履带链构件300还可限定沿横向方向L的中间平面(Y-Z平面)，从地面接合表面308延伸的第一底部空隙330和从地面接合表面308延伸的第二底部空隙332。第一底部空隙330可以被布置在中间平面(Y-Z平面)的横向一侧上，并且第二底部空隙332可以被布置在中间平面(Y-Z平面)的横向另一侧上，从而在其间形成支撑柱336。第一和第二底部空隙330、332可以跨越中心支撑区域313。在其他实施方式中可能不是这种情况。

第一底部空隙330可以限定沿横向方向L的从275mm至350mm范围内的第一底部空隙长度L330，以及沿着履带链行进方向T测量的从180mm至250mm范围内的宽度W330。第一底部空隙330与第一侧向端304间隔开的距离356与第二底部空隙332与第二侧向端306间隔开的距离相同。该距离356在某些实施方式中可以在500mm至600mm的范围内。在其他实施方式中，这些尺寸可以根据需要或期望而变化。在其他实施方式中，第一和第二底部空隙的配置和它们的布置可根据需要或期望而变化，以与图3和图4中所示的不同。

第一底部空隙330在垂直于地面接合表面308的方向(Z方向)限定200mm至350mm范围内的第一底部空隙深度D330，并且第二底部空隙332在垂直于地面接合表面308的方向(Z方向)上限定与第一底部空隙深度D330相同的第二底部空隙深度D332。在其他实施方式中可能不是这种情况。

如图3最佳所示，支撑柱336限定支撑柱高度H336和上硬化区337，上硬化区域337限定上硬化区域高度H337，并且上硬化区域高度H337与支撑柱高度H336的比率可以在10％至25％的范围内。如图4最佳所示，支撑柱336可以沿横向方向L在275mm至350mm的范围内限定支撑柱宽度W336。支撑柱336可以在中间平面(Y-Z平面)居中。在其他实施方式中，该支撑柱可以被不同地配置和定位。

参照图2和图3，第一肋318包括第一凹顶表面324，第二肋320包括第二凹顶表面326，第三肋319包括第三凹顶表面358，并且第四肋321包括第四凹顶表面360。

第一底部空隙330、第二底部空隙332、第一侧凹部322和第二侧凹部323彼此不连通，由腹板350(也可以称为壁)隔开。在其他实施方式中可能不是这种情况。第一侧向端304和第二侧向端306被示出为是翻转的。在其他实施方式中可能不是这种情况。

同样，对于本文所讨论的任何实施方式、尺寸、角度和比率的值可以变化为不同于图2至图4中所示的任何值。此外，在各种实施方式中各种特征可以被不同地配置或省略。

工业实用性

在实践中，根据本文所讨论的任何实施方式，履带链组件、履带链构件和/或机器可以被销售、制造、购买等，并且在售后市场或原始设备情景中。也就是说，机器可以与根据本文所描述的实施方式的履带链组件和/或履带链构件一起出售，或者机器可以被重装、修理、翻新以使用本文讨论的任何实施方式。包括但不限于履带链构件的各种组件可以由任何合适的材料制造，例如铸铁、灰铸铁、钢等。履带链构件可以是初始铸造或锻造的，并且然后可以在履带链构件上机加工出另外的特征。例如，可以对凸耳的孔进行机加工。

在一个具体应用中，已经确定具有较高碳含量的特定材料在使用时可能更耐用，但更容易开裂。由于在主中心空隙或任何侧凹部中没有障碍物，并且它们足够大以允许进入，因此可以更容易地被进入、被进行焊接等的修复。

尽管示出了与电绳铲相关的布置，但是本文公开的布置在通常采用履带系统的各种其他类型的机器中具有普遍适用性，与轮相反。术语″机器″可以指执行与诸如采矿或建筑的行业或本领域已知的任何其他行业相关的某种类型的操作的任何机器。例如，机器可以是挖掘机、轮式装载机、电缆铲或拉铲挖土机等。此外，一个或多个工具可以连接到机器。这些工具可用于各种任务，包括例如提升和装载。

对于本文所讨论的任何实施方式，履带链组件可包括多个类似或相同配置的履带链构件。应当理解的是，还可以提供至少两个另外的履带链构件，其具有不同或不相似的几何形状，就像两个主链节被连接到多个类似或相同配置的履带链构件等的情况。

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，可以对本文所讨论的装置和组装方法的实施方式进行各种修改和变化。通过考虑本文所公开的各种实施方式的说明书和实践，本发明的其他实施方式对于本领域技术人员将是显而易见的。例如，某些设备的构造和功能可能与本文描述的有所不同，并且任何方法的某些步骤可以被省略，以与具体提及的不同的顺序执行，或者在一些情况下同时执行或者在子步骤中执行。此外，可以对各种实施方式的某些方面或特征进行变化或修改，以创建进一步的实施方式，并且可以将各种实施方式的特征和方面添加到或替换其他实施方式的其他特征或方面，以提供更进一步的实施方式。

因此，本说明书和实施方式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书及其等同物指示。