專利名稱：抗剪切鉚釘和鋸鏈的制作方法
技術領域：
本發明的實施方式大體上涉及鋸鏈鉚釘的領域，并且尤其涉及這樣的鉚釘，即該 鉚釘具有抗剪切區域以在受到較大力時減小鉚釘剪切，同時保持其它區域針對鉚釘頭形成 而被優化。
背景技術：
機械收割機上使用的鋸鏈的常見故障模式是鉚釘剪切。這種增加的鉚釘剪切的原 因是樹木收割機鋸鏈僅只不過是適用于傳統鏈鋸的鋸鏈的較大的形式。但是，樹木收割機 在鋸鏈上施加大得多的力，這繼而導致鋸鏈結合在障礙物凹槽(bar groove)內，從而在接 合到不可切割物體時不會被釋放，等等。由于傳統的鏈鋸鏈不適于承受這樣的力，所以樹木 收割機鋸鏈往往會斷裂，并且尤其會在將鏈條部件聯接到一起的鉚釘的肩部處受剪斷裂。一旦斷裂，鏈條的端部會被快速加速為類似于鞭子的運動，而鏈條的其余部分會 自由斷裂，并以如步槍子彈一樣高的動能飛到空中。此現象被稱為鏈鎖彈。當然，鏈鎖彈對 于附近的人員和設備是危險的。降低對操作員和設備的危險的措施包括鏈條捕捉器、鏈鎖 彈保護裝置，以及用19mm或更厚的層壓聚碳酸脂窗代替標準的13mm駕駛室玻璃。降低危 險的其它措施包括在使用之前檢查鏈條是否損害。但是，一般認為，許多鏈條在它們損壞時 會馬上失效。用于混凝土切割機的鋸鏈例如也傾向于在接觸障礙物的鏈條材料被磨損時從鉚 釘和鉚釘孔斷裂。為了使鏈條具有更長壽命，可通過減小切割機和支承板內的鉚釘孔的直 徑而在障礙物接觸區域和鉚釘孔之間添加更多的材料。此增加的材料可提高切割機或支承 板的強度和壽命，但是會因鉚釘直徑減小而降低鉚釘的剪切強度。在其它鏈部件內在鉚釘 直徑和材料厚度之間實現平衡將是困難的。

發明內容


附圖的圖中以示例而非限制的方式示出了本發明的實施方式，在附圖中用相同的 附圖標記表示相同的元件，附圖中
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圖1示出根據本發明的一個實施方式的鋸鏈部分的側視圖；圖加和213示出根據本發明的一個實施方式的鋸鏈沿圖1的線2-2剖取的橫截面 視圖；圖3示出根據本發明的一個實施方式的鉚釘，為了圖示將其大致對半切開；圖4示出根據本發明的一個實施方式的鉚釘，為了圖示將其大致對半切開；圖5示出根據本發明的一個實施方式的圖2b的一部分的詳細視圖；圖6a是示出根據本發明的不同實施方式的方法的流程圖，而圖6b和6c是鉚釘的 側視圖，示出了其中可進行圖6a所示的方法的所述操作的區域；圖7a是示出根據本發明的不同實施方式的方法的流程圖，而圖7b和7c是鉚釘的 側視圖，示出了其中可進行圖7a所示的方法的所述操作的區域；圖是示出根據本發明的不同實施方式的方法的流程圖，而圖8b是鉚釘的側視 圖，示出了其中可進行圖8a所示的方法的所述操作的區域；圖9a是示出根據本發明的不同實施方式的方法的流程圖，而圖9b是鉚釘的側視 圖，示出了其中可進行圖9a所示的方法的所述操作的區域；圖IOa是示出根據本發明的不同實施方式的方法的流程圖，而圖IOb是鉚釘的側 視圖，示出了其中可進行圖IOa所示的方法的所述操作的區域；圖Ila是示出根據本發明的不同實施方式的方法的流程圖，而圖lib是鉚釘的側 視圖，示出了其中可進行圖Ila所示的方法的所述操作的區域；而且圖1 是示出根據本發明的不同實施方式的方法的流程圖，而圖12b是鉚釘的側 視圖，示出了其中可進行圖1 所示的方法的所述操作的區域。
具體實施例方式下文將使用本領域技術人員通常用來將他們工作的主旨傳達給本領域其他技術 人員的術語來說明示例性實施方式的各個方面。但是，本領域技術人員可看到，僅僅通過所 述方面中的一些方面就可實現可選實施方式。為了說明的目的，闡述了具體的材料和構造 以便透徹地理解示例性實施方式。但是，本領域技術人員可看到，可不通過所述的具體細節 而實現可選實施方式。在其它情況下，省略或簡化了公知的特征以便不使示例性實施方式 難理解。此外，各種操作將被作為多個獨立的操作來加以描述，而且以最有助于理解本發 明的方式加以說明；但是，說明順序不應被理解為暗示這些操作一定與順序有關。具體的， 這些操作不需要按說明的順序執行。短語“在一個實施方式中”可能會被反復使用。該短語通常不是指相同的實施方 式；但是，該短語可以指相同的實施方式。除非上下文另有說明，否則術語“包含”、“具有” 和“包括”是同義詞。用語“A/B”是指“A或B”。用語“A和/或B”是指“㈧、⑶或(A和B) ”。用語 “A、B 和 C 中的至少一個”是指“ (A)、(B)、(C)、(A 和 B)、(A 和 C)、(B 和 C)或(A、B 和 C) ”。 用語“㈧B”是指“(B)或(A B)”；即A是可選的。可能會使用術語“聯接”和“連接”以及它們的派生詞。應理解，這些術語并不意味 著彼此是同義的。相反，在具體實施方式
中，“連接”可被用于表示兩個或更多個元件相互間直接物理或電接觸。“聯接”可能是指兩個或更多個元件直接物理或電接觸。但是，“聯接” 還可是指兩個或更多個元件相互間沒有直接接觸，但是仍可相互配合或相互作用。本發明的實施方式可包含這樣的鉚釘，即該鉚釘適于將支承板對或者刀具和支承 板與傳動桿相聯接，并且該鉚釘可包含一個或多個具有較高抗剪切性的區域。在一個實施 方式中，肩部區域內和周圍的一個或多個區域可被硬化到高于鉚釘轂的端部的硬度，所述 端部通常需要具有足夠的延展性以變形為鉚釘頭。不同實施方式還可包含將凸緣表面的一 部分的硬度增加到高于肩部的硬度以便提供抗磨損性更高的表面。最后，不同實施方式可 包含硬得足以幫助可變形區域變形的轂端部。已知多種硬度標度。這里，當說明本發明的實施方式時，在提及硬度等級時將使用 洛氏硬度標度(HRC)的所謂“C-標度”。根據本發明的實施方式提供了一種具有抗剪切性的鉚釘，該鉚釘可使鋸鏈(例如 收割機鏈條)的強度增加以承受在使用時可能施加在其上的很大的力。鋸鏈設計可由于根 據本發明的各種實施方式提供的更強且更可靠的鉚釘而具有更大的靈活性。通過使鉚釘直 經減小，從而各種實施方式可使得例如在鏈條組件的鉚釘區域內的材料厚度增加。這種材 料厚度的增加可使得例如混凝土切割鋸鏈或適用于機械或人力控制切割設備的其它鋸鏈 的總體強度和壽命最大。圖1是鏈條的一部分的側視圖，示出如何使用鉚釘12來接合鏈條(例如鋸鏈10) 的部件。圖加和2b是沿圖1中的線2-2剖取的橫截面視圖。圖加示出在形成鉚釘頭之 前接合在一起的部件，并且圖2b示出通過例如使鉚釘12變形以便將部件緊固在一起而形 成的鉚釘頭14。部件可包括傳動桿16、一個或多個支承板18和刀具連桿20。在所示的實 施方式中，傳動桿16可沿一個方向在鉚釘12上施加力，而支承板18可沿另一方向在鉚釘 12上施加力，從而在鉚釘上施加有剪切應力。圖3是示出為大致對半切開的鉚釘12的透視圖，其示出了根據本發明的一個實施 方式。鉚釘12可包含凸緣22和構造成從凸緣22的側面沈延伸出的兩個轂(hub) 24。凸 緣22和轂M之間的接合部可限定肩部28。可在肩部28內和周圍構成抗剪切區域30，該 抗剪切區域30可被優化以抵抗在切割操作期間鋸鏈10將受到的剪切力。鉚釘12因此使 鋸鏈10能夠承受更大的應力并且更不易于斷裂。抗剪切區域30可例如被熱處理到具有高 于轂M的硬度以便更好地承受剪切應力。鉚釘12上的硬度為抗剪切性而被優化的區域可 位于凸緣22內，并且可延伸越過肩部觀并且延伸到轂M內，在轂M內可能存在來自鏈條 內張力和/或對切割機沖擊的剪切應力。針對抗剪切性而優化的區域在展度上可被限制到 轂M內，從而其不會妨礙鉚釘頭14正確地形成。轂M可具有為如可變形區域32所示的 鉚釘形成而優化的強度和性質。可變形區域32可足夠地變形以形成如圖2b所示的鉚釘頭 14，并且可足夠軟，從而避免對鉚釘形成工具和/或設備提出預定范圍之外的要求，并且/ 或者延長鉚釘形成工具和設備的壽命。圖4是示出為大致對半切開的鉚釘12的立體圖，其示出了根據本發明的一個實 施方式。鉚釘12可包含第一區域或抗剪切區域30，該第一區域或抗剪切區域30構造成 承受剪切應力；第二區域32，該第二區域32可為鉚釘形成而優化，并且構造成在例如鉚釘 形成操作期間變形；在凸緣22的周面上的第三區域34，該第三區域34可構造成承受磨損， 這可通過例如提供為抵抗滑動磨損而被優化的硬度來實現；以及在轂的端部上的第四區域36，該第四區域36可構造成幫助鉚釘形成操作。例如，第四區域36可稍硬于第二區域32， 使得第四區域在所述形成過程期間仍可變形，但是對破裂或操作期間的進一步變形有更大 的抵抗性。例如圖2b所示的鉚釘頭14可通過例如旋壓(spinning)操作形成，其中第四區 域36被朝凸緣22壓縮，從而使鉚釘頭14成型并且使可變形區域32變形。圖5是圖2b的某些部分的局部放大視圖，其示出在變形了的鉚釘12與支承板18 之間限定的接合部35。在根據本發明的此實施方式中，第二或可變形區域32可充分變形， 從而接合部35限定了支承板18和鉚釘12之間的接觸部(例如，盡可能使任何間隙最小 化)。在一個實施方式內，鉚釘12可由于可變形區域32的足夠變形而被保持為相對于支承 板18固定。在各實施方式中，例如圖4所示的實施方式中，上述區域30、32、34和36中的每個 區域都可具有各不相同的性質。根據本發明的一個實施方式可提供這樣的鉚釘12，該鉚釘 12具有第一或抗剪切區域30，該區域30被硬化到抗剪切硬度的值大約在HRC 38至HRC 58 之間。在一個實施方式中，抗剪切區域30可被硬化為大約在HRC 48至HRC 55之間的范圍 內。在另一個實施方式中，第二或可變形區域32可具有值大約在HRC 25和HRC 35之間的 可變形硬度。在另一個實施方式中，第三或抗磨損區域34可被硬化為抗磨損硬度的值基本 等于或大于HRC 58。而在另一個實施方式中，一個實施方式可提供被硬化到值大約在HRC 30和HRC 35之間的第四區域36。不同實施方式可包含不同構造的鉚釘。例如，鉚釘可具有在肩部接合到凸緣的一 個轂。肩部區域可具有被優化的性質來抵抗剪切應力。肩部/抗剪切區域的硬度級的穿透 深度會隨著可能受到的力的性質和大小而改變。同樣，抗磨損表面的硬度的深度也可隨著 這些因素而改變。此外，與上述區域類似，鉚釘可具有一個或多個其他的具有不同硬度的區 域。圖6a是示出根據本發明的不同實施方式的方法的流程圖，而圖6b和6c是鉚釘 100的側視圖，示出每個鉚釘100的在其內可執行圖6a所示方法的所述操作的區域。虛線 橢圓可示出所述操作和鉚釘100的區域之間的對應關系。該方法可包括102，即將整個鉚釘100熱處理到第一硬度例如可變形硬度。該可變形硬度可以是 例如大約在HRC 25和HRC 35之間的值；以及108，即通過在鉚釘100的凸緣106上和周圍加熱而將肩部區域104選擇性地熱處 理到抗剪切硬度。該抗剪切硬度可以是例如在HRC 38和HRC 58之間的值。在一個實施方 式中，該抗剪切硬度可以大約在HRC 48和HRC 55之間的范圍內。選擇性熱處理可例如通 過感應熱處理或其它硬度增加方法執行。在一個實施方式中，如圖6b所示，被處理的區域 112可從凸緣圓周114朝鉚釘100的中心116部分地延伸。在一個實施方式中，如圖6c所 示，被處理的區域112’可延伸跨越該鉚釘。圖7a是示出根據本發明的不同實施方式的方法的流程圖，而圖7b和7c是鉚釘 100的側視圖，示出了鉚釘100的其中可在不同實施方式中在其內執行圖6a所示方法的操 作的區域。該方法可包含類似于圖6a所示的實施方式的操作。但是，如操作208所示，通 過在肩部區域104上進行局部加熱，可將鉚釘100選擇性地處理到一定的抗剪切硬度。在 一個實施方式中，如圖7b所示，被處理的區域112可從凸緣圓周114朝鉚釘100的中心116 部分地延伸。在一個實施方式中，如圖7c所示，被處理的區域112’可延伸跨越該鉚釘。
圖8a和8b示出根據本發明的另一個實施方式，其中除了圖6a內所示的實施方式 內執行的操作之外，還可在凸緣圓周114上執行另一個處理操作310。例如，凸緣圓周114 可被選擇性地處理為抗磨損硬度，118。該抗磨損強度可例如是基本等于或大于HRC 58的 值。在另一個實施例中，除了圖7a所示的實施方式的那些操作之外，還可執行另一個處理 操作310。圖9a和9b示出根據本發明的另一個實施方式，其中除了圖6a和8a所示的實施 方式中執行的一個或多個操作之外，還可在轂122的端部120上執行另一個處理操作320。 例如，端部120可被處理成具有幫助鉚釘形成的硬度，從而可在端部120上更有效地執行壓 縮、壓軋、旋壓或其它鉚釘頭形成操作以使轂122變形。在另一個實施方式中，除了圖7a所 示實施方式中執行的操作之外，還可執行另外的處理操作320。圖IOa是示出根據本發明的一個實施方式的方法的流程圖，而圖IOb是鉚釘100 的側視圖，示出鉚釘100的在其內可執行圖IOa所示方法的所述操作的區域。該方法可包 括402，即將整個鉚釘100熱處理到第一硬度例如抗剪切硬度。該抗剪切硬度的值可 以例如大約在HRC 38和HRC 58之間。在一個實施方式中，該抗剪切硬度可在HRC 48和 HRC 55之間；以及404，即將轂122回火到可變形硬度。該可變形硬度的值可以大約在HRC 25和HRC 35之間的值。在一個實施方式中，可執行另一個與圖8a所示的操作相同或相似的操作310，其 中將凸緣圓周114選擇性地熱處理到抗磨損硬度。抗磨損硬度可以是例如基本等于或大于 HRC 58的值。在一個實施方式中，可執行另一個與圖9a所示的操作相同或相似的操作，其 中可將轂122的端部120進一步硬化到高于轂122的硬度以有助于可靠的頭部形成。圖Ila是示出根據本發明的不同實施方式的方法的流程圖，而圖lib是鉚釘100 的側視圖，示出鉚釘100的在其內可執行圖Ila所示方法的所述操作的區域。該方法可包 括502，將整個鉚釘100熱處理到第一硬度例如抗磨損硬度。該抗磨損硬度的值可以 例如基本等于或大于HRC 58 ；504，至少將肩部區域104選擇性地回火到抗剪切硬度。該抗剪切硬度的值可以大 約在HRC 38和HRC 58之間。在一個實施方式中，該抗剪切硬度可在HRC 48和HRC 55之 間；以及506，將轂22回火到可變形硬度。該可變形硬度的值可以大約在HRC25和HRC 35 之間。在一個實施方式中，可執行另一個與圖9a所示的操作相同或相似的操作，其中將 轂端部處理到鉚釘頭形成硬度。圖1 是示出根據本發明的一個實施方式的方法的流程圖，而圖12b是鉚釘100 的側視圖，示出鉚釘100的在其內可執行圖1 所示方法的所述操作的區域。該方法可包 括602，對整個鉚釘100進行熱處理，以抵抗磨損。例如硬度值基本等于或大于HRC 58 ；以及
604，將鉚釘100的轂122選擇性地回火到可變形硬度。該方法適合于在提高的硬 度等級下不太易碎的材料。鉚釘頭形成從上文應理解，在鋸鏈組裝之前對鉚釘進行選擇性區域熱處理對于能夠適應于 鋸鏈切割時的不同力是有益的。例如，組裝后在鋸鏈中央連桿的接納孔內樞轉的凸緣部 22(見圖幻可根據希望被選擇性地硬化以適應于滑動摩擦。肩部28 (例如見圖幻可被硬 化以適應于剪切力。轂M可根據希望被硬化到較低的硬度以允許在組裝之后形成鉚釘頭 (例如見示出了鉚釘頭14形成之前和之后的情況的圖加和2b)。圖5示意性地示出鉚釘頭形成之后的實施方式。應注意，接合部35相對于直線部 分37是傾斜的。此接合部(還被稱為埋頭孔3 有利于在鉚釘頭部分14偏離的情況下提 高夾緊的程度。下文將簡要說明組裝過程以幫助理解其中對熱處理鉚釘轂存在特別考慮的不同 實施方式。圖1示出組裝好的鋸鏈的實施例。應注意，鋸鏈的實施例可以是一連串的交替側 連桿(side link)對(例如，一對包含切割桿20和側連桿18，而第二對包含一對側連桿 18)，并且可用于木材切割、集料(aggregate)切割或其它切割環境。在不同實施方式中，側 連桿對在每一端樞轉地聯接到中央和/或傳動桿。組裝過程通常是自動的，并且一般地，將 無頭部的鉚釘12插入中央連桿16的鉚釘接納孔，并將側連桿18和20組裝到鉚釘的轂M 上。松散組裝的鋸鏈被引導到鉚釘旋壓機內，在該旋壓機內，在鏈條每一側處的突出轂部M 被旋壓擠在側連桿上以形成鉚釘頭14，其實施例在圖2b中示出。旋壓(壓擠)操作的目標是實現如圖5所示的鉚釘轂均勻地配合在側連桿上。但 是，該配合很大程度上與轂的硬度性質以及鉚釘旋壓機的壓擠/旋壓操作有關。對于不同 的鋸鏈組裝操作以及對于依賴于它們的預期用途的鋸鏈部件而言，這些性質不一定是一致 的。存在可影響這些性質的多種不同的鋸鏈類型、大小和用途，甚至旋壓機也會影響這些性 質。因此，在不同實施方式中，可進行對鉚釘轂的熱處理以適應于這樣的變化。對這種定制熱處理操作的考慮包含在凸緣的每一側沿轂的長度實現較大或較小 的硬度。如果這一長度的最內部部分過硬，則旋壓操作可在轂的外端部產生主要的膨脹/ 變形，從而在轂的埋頭孔區域處產生主夾緊(圖5)，并且沿轂的內部直線部分37產生最小 的膨脹和夾緊。然而當最內部部分沒有被充分地硬化時，會導致相反的情形。在不同實施方式中，干涉配合的預期結果包括夾緊力均勻分布，以使得在部件之 間的鎖定強度最大而不會造成具有過高應力的集中區域。在不同實施方式中，這可通過選 擇性地改變沿鉚釘軸轂的長度的特定位置處的硬度來實現。例如，造成過度干涉的鉚釘轂 位置可被選擇性地硬化到較高硬度以阻止鉚釘在這些位置擴展。另外，沒有充分干涉配合 的區域可這樣來進行矯正，即，將首先擴展的區域選擇性地硬化到較高硬度，從而改變這兩 個區域的應變以在需要的位置強制實現更強的干涉配合。在不同實施方式中，轂的最外端部可被熱處理到低于轂的中間部分的較低硬度， 該較低的硬度可低于轂的肩部的硬度。盡管前文針對一些實施方式進行說明，但是圖4還 可用于示出這種選擇性硬度分布型。例如，端部(表示為36)可具有最低硬度。中間部分 (表示為3 可具有中間硬度。而內部或肩部(表示為30)可具有較高硬度。在不同實施方式中，硬度可根據需要改變以適應于應力、磨損和/或進一步處理。可選擇地，在不同實施方式中，可通過將其中干涉配合不充分的區域選擇性地硬 化到較低硬度來矯正干涉配合不充分的區域。具有較低硬度的鉚釘轂區域因此在接合處理 內會比以前更快地膨脹。在不同實施方式中，被選擇性地硬化到較高或較低硬度的區域可 擴展到鉚釘轂的整個橫截面，而在其它實施方式中，可僅對鉚釘轂的一部分橫截面進行選 擇性硬化。盡管文中為了說明優選實施方式已經示出和說明了具體的實施方式，但是本領域 技術人員應理解，在不背離本發明范圍的情況下，可用旨在實現相同目的的多種可選和/ 或等同實現方式替代所示和所述的具體實施方式
。本領域技術人員應容易理解，可以以多 種實施方式實現本發明。此申請將覆蓋這里所述的實施方式的任何修改或變型。因此，很 明顯，本發明僅由權利要求及其等同方案限定。
權利要求
1.一種鋸鏈鉚釘，其包括中心凸緣，該中心凸緣具有大小形成為接合鋸鏈內的第一連桿的鉚釘孔的周面；從該中心凸緣延伸出的相對轂，所述轂中的至少一個具有端轂部和中心轂部，所述端 轂部構造成通過第二鋸鏈連桿內的鉚釘孔，所述中心轂部的大小形成為被布置在所述第二 鋸鏈連桿的鉚釘孔內，所述端轂部具有第一轂硬度，而所述中心轂部具有小于所述第一轂 硬度的第二轂硬度，從而在所述端轂部變形而形成鉚釘頭時，改善所述中心轂部和所述第 二鋸鏈連桿鉚釘孔之間的所述干涉配合。
2.根據權利要求1所述的鋸鏈鉚釘，其中，所述第一轂硬度在HRC30和HRC 40之間， 而所述第二轂硬度在HRC 25和HRC 35之間。
3.根據權利要求2所述的鋸鏈鉚釘，其中，所述中心凸緣的所述周面具有凸緣面硬度， 并且其中由所述凸緣與所述轂之間的接合部限定一肩部區域，該肩部區域具有小于所述凸 緣面硬度的肩部硬度，由此限定所述鉚釘的在所述肩部處抗剪切力和在所述外周面上抗磨 損的強度性質。
4.根據權利要求3所述的鋸鏈鉚釘，其中，所述第二轂硬度小于所述肩部硬度。
5.根據權利要求3所述的鋸鏈鉚釘，其中，所述凸緣面硬度等于或大于HRC58，而所述 肩部硬度基本在HRC 38和HRC 58之間。
全文摘要
本發明提供了一種鋸鏈鉚釘，該鋸鏈鉚釘包括中心凸緣，該中心凸緣具有大小形成為接合鋸鏈內的第一連桿的鉚釘孔的周面；從該中心凸緣延伸出的相對轂，所述轂中的至少一個具有端轂部和中心轂部，所述端轂部構造成通過第二鋸鏈連桿內的鉚釘孔，所述中心轂部的大小形成為被布置在所述第二鋸鏈連桿的鉚釘孔內，所述端轂部具有第一轂硬度，而所述中心轂部具有小于所述第一轂硬度的第二轂硬度，從而在所述端轂部變形而形成鉚釘頭時，改善所述中心轂部和所述第二鋸鏈連桿鉚釘孔之間的所述干涉配合。
文檔編號B27B33/14GK102126049SQ20111000200
公開日2011年7月20日 申請日期2006年12月5日 優先權日2005年12月6日
發明者克里斯·塞涅爾, 大衛·斯科特·彭羅斯, 邁克爾·格特爾 申請人:布樓恩特公司