DE60219697T2

DE60219697T2 - Gleiskette für Hochgeschwindigkeits-Geländefahrzeuge

Info

Publication number: DE60219697T2
Application number: DE60219697T
Authority: DE
Inventors: Gilles Quebec Soucy; Andre Quebec Deland; Marc Quebec Delisle; Claude Quebec Faucher
Original assignee: Soucy International Inc
Current assignee: Soucy International Inc
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2022-09-12
Also published as: ATE359952T1; ATE296746T1; EP1564119A1; EP1291270A3; US20030047996A1; CA2357140C; EP1564118A1; EP1291270B1; ES2243637T3; CA2482189A1; CA2482196C; CA2482196A1; DE60204402T2; DE60204402D1; DE60219697D1; US7416266B2; US20060103236A1; CA2482189C; EP1291270A2; ES2286735T3

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Endlos-Gleisketten, wie sie dazu verwendet werden, Gleiskettenfahrzeuge [d.h. Fahrzeuge, die Endlos-Gleisketten statt Reifen dazu verwenden, mit dem Gelände, über das sie gefahren werden, in Kontakt zu treten, z.B. Traktoren, Panzer, Planierraupen usw.] anzutreiben, und spezieller betrifft sie ein verbessertes Design für Gleisketten aus Kautschuk, das es ermöglicht, die Endlos-Gleiskette bei Autostraßengeschwindigkeiten effizienter anzutreiben.
2. Allgemeine Erörterung
In Gelände, in dem Luftreifen nur schwierig arbeiten können, werden häufig zahlreiche Fahrzeugtypen verwendet. Sowohl Militärfahrzeuge, wie Panzer und Amphibienfahrzeuge, als auch Zivilfahrzeuge wie Traktoren und Freizeitfahrzeuge, werden manchmal auf sehr weichem Gelände, z.B. Sandflächen, genutzt. Luftreifen können auf derartigen weichen Flächen nicht effizient betrieben werden, da sie die Tendenz zeigen, sich in die Fläche einzugraben, statt auf ihr zu fahren. Gleiskettenfahrzeuge wurden zur Verwendung in Gelände entwickelt, bei dem mit Luftreifen bereifte Fahrzeuge unpraktisch sind. Siehe z.B. die US-Patente 3,361,488 (OHm et al.), 3,688,858 (Jespersen), 3,734,577 (Snellman) und 3,955,855 (Massieon et al.). Bei vielen Geländetypen sorgen diese Fahrzeuge für verbessertes Funktionsvermögen in Bezug auf dasjenige von mit Luftreifen bereiften Fahrzeugen; jedoch ergeben sich bei vorhandenen Gleiskettenfahrzeugen immer noch Schwierigkeiten.
Ursprünglich wurden derartige Gleisketten aus mehreren Metallgliedern oder -schuhen hergestellt, die schwenkbar aneinander angebracht wurden, um eine Gleiskette zu bilden, die sehr schwer sind, zu einer schwerwiegenden Beschädigung an Straßen und anderen Flächen, auf denen sie fahren, führen, und die zu einer unbequemen Fahrt der Fahrgäste führen. Siehe z.B. die US- Patente 2,823,082 (Bauer) und 4,530,546 (Meisel, Jr.). Schwerere Fahrzeuge verwenden immer noch Metall-Gleisketten.
Die oben genannten herkömmlichen Gleisketten zeigen die Nachteile, dass sie laut und schwingungsanfällig sind, nicht ausreichend beständig sind und/oder nicht auf Straßenflächen verwendbar sind. Dies wegen der herkömmlichen Konfigurationen und der Verwendung von Metallteilen. Demgemäß erfolgten erhebliche Anstrengungen dazu, leisere, gleichmäßiger arbeitende und besser beständige Gleisketten für Gleiskettenfahrzeuge zu schaffen.
Es entwickelte sich Bedarf zum Herstellen eines Fahrzeugs, das für sowohl normalen Autostraßengebrauch als auch Geländegebrauch in schneebedecktem, sehr unebenem oder schlammigem Gelände geeignet ist. Es besteht erheblicher Bedarf an einem derartigen Fahrzeug nicht nur während bewaffneter Konflikte sondern auch folgend auf Naturkatastrophen (Schnee- und Windstürme, Überschwemmungen usw.), und derartige Fahrzeuge werden derzeit besonders in Entwicklungsländern benötigt. Unglücklicherweise benötigen fast alle verfügbaren selbstfahrenden Fahrzeuge eine Infrastruktur (geteerte Straßen, Brücken usw.) für ihren praktischen Betrieb, und die Entwicklungsländer sind Jahrzehnte entfernt davon, um über die erforderliche Infrastruktur für derartige herkömmliche Fahrzeuge zu verfügen. Ferner verfügen die meisten derzeit in Gebrauch befindlichen Lastbeförderungs-Geländefahrzeuge über entweder sehr große Räder oder sehr schwerfällige Gleisketten, die schwer, sich langsam bewegend und zur Verwendung auf geteerten Straßen bei normalen Autostraßengeschwindigkeiten ungeeignet sind.
Endlos-Gleisketten aus Kautschuk wurden aufgrund der Zunahme von Bauvorhaben in städtischen Gebieten verbreitet, wo Fahrzeuge mit Gleisketten auf geteertem Gelände fahren müssen, und da Bedarf an einer Landwirtschaft mit geringer Bodenverdichtung besteht. Durch die Kombination der Kautschuktechnologie und einem enormen Umfang an empirischen Versuchen sind nun in der Industrie verschiedene Typen von Kautschuk-Gleisketten verfügbar. Diese werden bei Aushubmaschinen, Aushubtransportern, Bohranlagen, Mähdreschern, Traktoren und dergleichen verwendet, sh. z.B. die US-Patente 5,279,378 (Graiwey et al.) und 6,267,458 (Hansen et al.). Die meisten derselben arbeiten nur am Arbeitsort, und sie werden durch Lastfahrzeuge oder Anhänger zwischen den Orten transportiert. Um die Unbequemlichkeit des Transportierens des Fahrzeugs zwischen Ar beitsorten zu beseitigen, wird ein Fahrzeug benötigt, das sowohl auf öffentlichen Straßen mit normalen Geschwindigkeiten als auch in Gelände-Baustellenumgebungen betrieben werden kann. Jedoch muss ein derartiges Fahrzeug so konstruiert werden, dass es die Fahrbahn wenig beschädigt, wenig Schwingungen und Geräusche zeigt und mit weniger Wartung und Schmierung arbeitet. Ferner werden an die Fahrgäste übertragene Schwingungen gelindert, und geteerte Straßen werden nicht wesentlich beschädigt.
Es wurde eine Anzahl von Hybrid-Lastfahrzeugen vorgeschlagen, bei denen die Glieder oder Schuhe aus Metall bestehen, das mit einem Kautschuküberzug oder -einsatz versehen ist. Sh. z.B. die US-Patente 2,359,586 (Sayler), 2,369,130 (Benson), 2,409,502 (Leguillon et al.), 3,148,921 (Batur et al.), 4,109,971 (Klack et al.), 4,359,248 (Kortering) und 4,588,233 (DenBesten).
3. Beschreibung der einschlägigen Technik
[Hinweis: So wie hier verwendet, betrifft der Begriff "Kautschuk" alle elastischen und primär unmetallischen Materialien wie Kautschuk, Elastomere oder Kombinationen hiervon, wie sie bei der Herstellung von Endlos-Gleisketten verwendet werden].
Die meisten Kautschuk-Gleisketten werden um eine Grundkarkasse oder ein Band herum aufgebaut. Die Karkasse verfügt über ein bandförmiges, kautschukartiges, elastisches Endloselement, eine Anzahl von darin eingebetteten Kernstäben (im Allgemeinen aus Metall), die in der zugehörigen Längsrichtung ausgerichtet sind und sich in den zugehörigen Querrichtungen erstrecken, und Stahlseile (zugbeständige Elemente), die in das elastische Endloselement so eingebettet sind, dass sie die Kernstäbe in Umfangsrichtung außen umgeben. Sh. z.B. die US-Patente 4,904,030 (Ono), 5,295,741 (Togashi et al.), 5,511,869 (Edwards et al.) und 6,241,327 (Gleasman).
Verschiedene haben die Konstruktion von Endlos-Gleisketten aus Kautschuk unter Verwendung mehrerer miteinander verbundener Polymermodule vorgeschlagen. Sh. z.B. die US-Patente 4,861,120 (Edwards et al.) und 5,005,922 (Edwards et al.).
Einstückig mit der Außenfläche dieses Grund-Bandelements sind Nasen für Bodenkontakt ausgebildet. Bekannte Kautschuk-Gleisketten verfügen über große Nasen mit einer Anzahl gut bekannter Ausrichtungen, die z.B. im Wesentlichen orthogonal zur Gleiskettenachse oder unter einem Winkel zu dieser oder mit einem Zickzack- oder modifizierten Zickzack-Design ausgebildet sind. Diese letzteren Spezial-Gleisketten verfügen auch über innere Nasen oder Hörner zum ausgerichteten Halten der Gleiskette, wenn sie über die Umfänge der mit Gummireifen versehenen Räder läuft, wobei derartige Nasen entweder im Zentrum der Innenfläche der Gleiskette (für Konstruktionen, die zum Einsetzen zwischen die Reifen von Doppelrädern geeignet sind) oder in zwei ausgerichteten Reihen nahe den Außenrändern der Gleiskette liegen (um dazwischen einen einzelnen Reifen aufzunehmen). Sh. z.B. die US-Patente 5,447,365 (Muramatsu & al.) und 5,540,489 (Muramatsu & al.).
Die Gleisketten werden durch mehrere rotierende Elemente (Räder, Kettenräder usw.) gehalten, die am Gleiskettenfahrzeug montiert sind, wobei sie mit diesen rotierenden Elementen in Umfangskontakt gehalten werden und dadurch angetrieben werden (oder sie sind, im Fall anhängerartiger, nicht angetriebener Fahrzeuge, für Drehung darauf gelagert).
Zu Problemen, wie sie beim tatsächlichen Überführen einer derartigen Endlos-Gleiskette aus Kautschuk in die Praxis angetroffen werden, gehört es, wie ein angemessener Zug in einem derartigen Band aufrechterhalten werden soll, wie derartige Gleisketten angetrieben werden sollen und wie das Band in Querausrichtung zu den Rädern gehalten werden soll, wenn diese großen Querlasten unterliegen. Andere Probleme bestehen im Aufrechterhalten der Unversehrtheit der Konstruktion und im Bereitstellen einer langen Lebensdauer für das Band, die Mittelrollen, die Antriebsräder und die mitlaufenden Räder.
Während kleinere Kautschuk-Gleiskettenfahrzeuge kommerziell verfügbar sind, transportieren diese keine angemessenen Lasten für Militärfahrzeuge (einschließlich Panzern), normalen Mehrpassagiertransport oder Produkttransport, und ihre Antriebsräder können in schwerem Schlamm oder Schnee leicht steckenbleiben.
Wie es im US-Patent 5,295,741 (Togashi et al.) angegeben ist, besteht, wenn sich ein mit Kautschuk-Gleisketten versehenes Fahrzeug auf sandigem Gelände oder in Steinbrüchen bewegt, die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Kautschuk-Gleisketten aufgrund von Dehnungen oder Kontraktionen des kautschukartigen Materials in vertikaler und horizontaler sowie anderen Richtungen gegenüber den Fahrtrichtungen des Fahrzeugs verschieben. Im Ergebnis springen die Kau tschuk-Gleisketten in unvermeidlicher Weise von den Kettenrädern oder Gleiskettenwalzen des Fahrzeugs ab. Es erfolgten verschiedene Versuche, um das Verschieben der Kautschuk-Gleisketten gegenüber dem Fahrzeug zu verhindern, jedoch hatten diese keinen Erfolg.
Bekannte Kautschuk-Gleisketten üben, wenn sie auf den sich drehenden Rädern von Fahrzeugen montiert sind, deutliche Widerstandskräfte aus, die zum Bewegen des Fahrzeugs überwunden werden müssen, d.h. Widerstandskräfte zusätzlich zu denjenigen Kräften, die durch die transportierte Last geschaffen sind und/oder durch das Gelände erzeugt werden. Diese weiteren Widerstandskräfte stehen mit den zusätzlichen Zugspannungen in Zusammenhang, die dazu erforderlich sind, die schweren Nasen der Gleisketten um die Räder zu strecken, auf denen sie montiert sind, sowie der zusätzlichen Reibung, wie sie zwischen den Gleisketten und dem Gelände erzeugt wird. Während die letzteren Reibungs-Widerstandskräfte bei nassen oder Schneebedingungen einen wertvollen Beitrag leisten, tragen sie in unerwünschter Weise zu Energiekosten bei, wenn das Fahrzeug auf ebenen, harten Flächen gefahren wird.
Die o.g. Patente repräsentieren eine große Anzahl von Patenten, die vorgeben, eines oder mehrere der Probleme zu lösen, wie sie bei der Realisierung eines Kautschuk-Gleiskettensystems auftreten. Eine derartige Anzahl von Patenten bildet die dokumentierte Augenscheinlichkeit, dass Anstrengungen zum Erreichen dieser Mischung von Gleisketten- und Radantriebssystemen für über ein halbes Jahrhundert erfolgten, ohne dass in der Praxis irgendein Maß für Erfolg zu erkennen wäre. Lösungen betreffend die Probleme einer tatsächlichen Realisierung eines Kautschuk-Gleiskette-Antriebssystems für Schwerlastfahrzeuge haben sich als schwer fassbar erwiesen, und wissenschaftliche Skalierungstechniken haben sich, bisher, nicht erfolgreich an Leichtlastfahrzeugen anwenden lassen, um ein Kautschuk-Gleisketten-Schwerlastsystem zu entwickeln. So ist, trotz des lange empfundenen Bedarfs an einem Schwerlast-Nutzfahrzeug unter Verwendung eines derartigen Kautschuk-Gleiskettensystems, und der Vorteile eines solchen, bis heute kein derartiges Fahrzeug kommerziell verfügbar.
Aus diesem Grund sind die meisten Militär-Gleiskettenfahrzeuge immer noch mit Metall-Gleisketten ausgerüstet. Bei der Bemühung, die Mängel in Zusammenhang mit derartigen Metall-Gleiskettensystemen zu verringern, wurden einige Gleis ketten auf der Bodenkontaktseite der Metall-Gleiskette mit Kautschukkissen versehen.
Jedoch leiden diese Metall-Gleisketten immer noch unter deutlichen Mängeln im Vergleich zu Fahrzeugen mit Rädern. Einige dieser Probleme können wie folgt zusammengefasst werden:

– Geräusche. Eine Metall-Gleiskette erzeugt einen übermäßig hohen Geräuschpegel. Diese Tatsache kann zu einem deutlichen strategischen Nachteil führen, wenn eine Verwendung in Zusammenhang mit Militärfahrzeugen erfolgt, da der Feind das Vorhandensein derselben über viele Meilen hinweg erkennen kann. Schäden. Hinsichtlich Zivilfahrzeugen, die mit derartigen Gleisketten versehen sind, oder Militärfahrzeugen, die in Friedenserhaltungsmissionen verwendet werden, können Metall-Gleisketten zu deutlichen Schäden der Bodenfläche führen, unabhängig davon, ob sie befestigt ist oder nicht.
– Gewicht. Viele Metall-Gleisketten sind schwer. Z.B. beträgt das typische Gewicht einer bei einem M113-Panzer verwendeten Metall-Gleiskette 544 kg (1200 Pfund), während die an einem Bradley-Panzer verwendete Metall-Gleiskette 1134 kg (2500 Pfund) wiegt. Ein derartiges Gewicht bildet sowohl einen Mangel hinsichtlich der Beweglichkeit der Fahrzeuge als auch hinsichtlich ihres Kraftstoffverbrauchs.
– Kurze Lebensdauer. Metall-Gleisketten zeigen eine kurze Lebensdauer. Selbst mit Kautschukkissen versehene Metall-Gleisketten nutzen extrem schnell ab, so dass die Kissen an einem Militärpanzer alle 800 bis 1600 km (500 bis 1000 Meilen) ausgetauscht werden müssen.
– Wartung. Metall-Gleisketten benötigen auch viel Wartung. Der Austausch der Kautschukkissen, der Metallglieder oder- schuhe usw. erfordert eine andauernde Wartung der Gleisketten.
– Kosten. Schließlich sind die Kosten der Herstellung, Wartung und Renovierung extrem hoch.

Wie oben gesehen, waren Anstrengungen zum Entwickeln einer Kautschukalternativ zu Metall-Gleisketten hinsichtlich "leichter" Fahrzeuge relativ erfolgreich. Jedoch zeigen derartige Kautschuk-Gleisketten, obwohl sie in vieler Hinsicht eine Verbesserung gegenüber den bekannten Metall-Gleisketten darstellen, immer noch die folgenden Mängel im Hinblick auf schwere Ausrüstung wie Panzer:

– Abspringen der Gleiskette. Das Abspringen der Gleiskette ist ein Effekt, gemäß dem eine Gleiskette den Kontakt mit dem Führungssystem verliert, so dass sie sich selbst vollständig vom Fahrzeug löst und so dessen Stopp verursacht. Um diesen Effekt einzuschränken, werden entlang dem Innenteil der Gleiskette mehr oder weniger stabile Vorsprünge oder Führungshörner angebracht, um einen Schutzwall zu bilden, der zwischen Führungsräder passt. Diese Räder sind im Allgemeinen in Paaren gruppiert, und der Raum zwischen ihnen ermöglicht es, dass sich die Führungshörner frei zwischen ihnen bewegen. Ein anderes Element, das wesentlich ist, um ein Abspringen der Gleiskette zu vermeiden, bildet die Verwendung eines geeigneten Spannrads.
– Springen von Zähnen. Gleisketten werden durch einen Motor angetrieben, der mechanisch mit einem Kettenrad verbunden ist, das in Vorsprünge oder Antriebsnasen auf der Innenfläche der Gleiskette eingreift. Wenn diese Antriebsnasen über die Zähne des Kettenrads springen können, treten Schäden und eine vorzeitige Abnutzung der Gleiskette auf. Die plötzlichen Bewegungen, wie sie sich ergeben, sorgen auch für eine deutliche Unbequemlichkeit der Fahrgäste des Fahrzeugs. Um einen derartigen Effekt springender Zähne zu verringern, müssen die Antriebsnasen an der Gleiskette eine möglichst kleine Reibung am Kettenrad erzeugen, während sie es ermöglichen, dass das Kettenrad in festen Eingriff mit der Gleiskette tritt. Erneut bildet die Spannung der Gleiskette ein kritisches Element.
– Abnutzung und Reißen. Gleisketten können aufgrund einer Anzahl anderer interner und externer Elemente vorzeitig zerstört werden, wie: Zerstörung von Verstärkungsstäben, Zerreißen des Verstärkungsgewebes, von Kabeln und Fasern sowie Abrieb, Durchstoßen, Reißen und Delaminieren der Kautschukkomponenten.

Betreffend den Stand der Technik zeigt FR-A-2683201 eine Gleiskette gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Verwendung bei einem Kettenfahrzeug, bei der zwischen Antriebsrädern Hörner angeordnet sind.
Die bekannten Lösungen, wie sie für Industrie- und landwirtschaftliche Fahrzeuge ausgebildet sind, sind unangemessen, wenn sie sich den schwerwiegenden Problemen bei Militärfahrzeugen gegenübersehen. Tatsächlich werden durch das hohe Gewicht von Militärfahrzeugen in Kombination mit den hohen Geschwindigkeiten und starken Beschleunigungen (sowohl lateral als auch longitudinal) hohe Belastungen in der Gleiskette erzeugt, die die o.g. Probleme beträchtlich verstärken.
Zusammenfassung der Erfindung
Demgemäß ist es die Aufgabe der Erfindung, eine funktionierende Lösung für diese Probleme unter Berücksichtigung der Tatsache zu schaffen, dass das Fahrgestell des Fahrzeugs, um wirklich benutzbar zu sein, straßenfahrfähig sein sollte, für hohe Zugkraft und geringe Bodenverdichtung sorgen sollte und das betreffende Gelände minimal stören sollte, und das in einem Schwerlastarbeitsmodus arbeiten sollte und bei den meisten Bodenbedingungen und Topografien von ebenem Land bis zu steilen Hängen für eine gleichmäßige Fahrt des Bedieners sorgen sollte, während die Nutzarbeit ohne Reißen der Riemen, ohne Verlieren des Antriebsvermögens zwischen Rädern und Riemen, die in Eingriff stehen, und ohne Ablösen der Bänder von den Rädern ausgeführt werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein derartiges Abspringen der Gleiskette, das Springen von Zähnen sowie das Abnutzen und Reißen an allen Fahrzeugtypen (militärisch, industriell, landwirtschaftlich und anderes) zu verringern.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, Metall-Gleisketten durch eine verstärkte Kautschuk-Gleiskette zu ersetzen, die die Vorteile von Metall- Gleisketten liefert (einschließlich guter Traktion, Abstützung und Anpassbarkeit an alle Geländetypen), während die Mängel deutlich verringert sind (Geräusche, Schäden an der Bodenfläche, Gewicht, kurze Lebensdauer, Wartung und hohe Kosten).
Daher ist Folgendes geschaffen: eine Gleiskette zur Verwendung an einem Gleiskettenfahrzeug, aus einem Polymer und mit solcher Ausbildung, dass sie über ein Antriebskettenrad, mehrere Führungsräder und ein Spannrad läuft, wobei diese Gleiskette über eine erste, äußere Bodenkontaktfläche und eine zweite, innere Antriebskettenrad-Kontaktfläche verfügt und sie Folgendes aufweist:

– einen Karkassenteil, bei dem Verstärkungseinrichtungen in das Polymer eingebettet sind; mehrere Laufflächennasen, die an der ersten Kontaktfläche angeordnet sind;
– mehrere Antriebsnasen, die auch als Traktionsnasen bezeichnet werden, die an der zweiten Kontaktfläche angeordnet sind;
– mehrere Antriebshörner, die auch als Führungshörner bezeichnet werden, die an der zweiten Kontaktfläche angeordnet sind, wobei jedes Antriebshorn über eine Vorderseite, eine Rückseite und zwei Querseiten verfügt; wobei der obere, vordere Teil jeder Querfläche abgeschrägt ist.

Es ist auch Folgendes geschaffen: Eine Gleiskette zur Verwendung an einem Gleiskettenfahrzeug, aus einem Polymer und mit solcher Ausbildung, dass sie über ein Antriebskettenrad, mehrere Führungsräder und ein Spannrad läuft, wobei diese Gleiskette über eine erste, äußere Bodenkontaktfläche und eine zweite, innere Antriebskettenrad-Kontaktfläche verfügt und sie Folgendes aufweist:

– einen Karkassenteil, bei dem Verstärkungseinrichtungen in das Polymer eingebettet sind;
– mehrere Laufflächennasen, die an der ersten Kontaktfläche angeordnet sind;
– mehrere Antriebsnasen, die auch als Traktionsnasen bezeichnet werden, die an der zweiten Kontaktfläche angeordnet sind; wobei der Kettenradantrieb aus einem Polymer besteht, das für hohe Abriebfestigkeit und niedrige Reibung sorgt.

– einen Karkassenteil, bei dem Verstärkungseinrichtungen in das Polymer eingebettet sind;
– mehrere Laufflächennasen, die an der ersten Kontaktfläche angeordnet sind;
– mehrere Antriebsnasen, die auch als Traktionsnasen bezeichnet werden, die an der zweiten Kontaktfläche angeordnet sind; wobei das Kettenrad über mehrere Aufnahmen verfügt, die entlang dem Umfang angeordnet sind, wobei jedes Kettenrad so ausgebildet ist, dass es in Antriebseingriff mit einer der Antriebsnasen tritt, und wobei der Umfang, von einer seiner Querseiten her gesehen, über Vieleckkonfiguration verfügt.

– einen Karkassenteil, bei dem Verstärkungseinrichtungen in das Polymer eingebettet sind;
– mehrere Laufflächennasen, die an der ersten Kontaktfläche angeordnet sind;
– mehrere Antriebsnasen, die auch als Traktionsnasen bezeichnet werden, die an der zweiten Kontaktfläche angeordnet sind, wobei jedes Führungshorn über eine Vorderseite, eine Rückseite und zwei Querseiten verfügt; wobei die Führungsräder über zwei Gleiskettenhalte-Außenflächen verfügen, zwischen denen die Führungshörner gemäß ihrer Ausgestaltung durchlaufen können, wobei jede Außenfläche zwischen ihr und den Führungshörnern einen ersten Zwischenraum sowie zwischen ihr und den Antriebsnasen einen zweiten Zwischenraum bildet, wobei der zweite Zwischenraum größer als der erste ist.

Bei einer anderen Ausführungsform ist das Kettenrad mit Folgendem versehen:

– einem Außenumfang mit Vieleckkonfiguration, von einem seiner Querseiten her gesehen;
– mehrere Hohlräume, die entlang diesem Umfang angeordnet sind, wobei jeder so ausgebildet ist, dass er eingreifend zu einer der Antriebsnasen passt; und
– einer Gleisketten-Kontaktfläche, die entlang dem Umfang liegt.

Während die Erfindung bei Endlos-Gleisketten für alle Gleiskettenfahrzeuge anwendbar ist, besteht ihr spezieller Zweck darin, die Effizienz von Schwerlast-Gelände-Gleiskettenfahrzeugen wie Militärpanzern zu erhöhen, die speziell für Fahrt mit normaler Geschwindigkeit über befestigte Autostraßen und auch für geeignete Anwendung auf unbefestigten Straßen und unebenem Offroad-Gelände konzipiert sind.
Andere Gesichtspunkte und viele der zugehörigen Vorteile werden besser ersichtlich sein, wenn dies unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verständlich wird und in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen berücksichtigt wird, in denen gleiche Bezugszeichen in allen Figuren gleiche Elemente kennzeichnen.
Die Merkmale der Erfindung, von denen davon ausgegangen wird, dass sie neuartig sind, sind speziell in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Demgemäß sollen die vorstehende Offenbarung und die Darstellungen gemäß den Zeichnungen nur als Veranschaulichung des Prinzips der Erfindung angesehen werden.
1 ist eine Gesamtseitenansicht eines erfindungsgemäßen Gleiskettensystems.
2 ist eine perspektivische Draufsicht eines Teils einer Gleiskette gemäß der Erfindung.
3 ist eine perspektivische Unteransicht der in der 2 dargestellten Gleiskette.
4 ist eine Seitenansicht der in der 2 dargestellten Gleiskette im Wesentlichen entlang einer in der 2 dargestellten Linie B-B.
5 ist ein Schnitt der in den 2 und 3 dargestellten Gleiskette im Wesentlichen entlang einer in der 3 dargestellten Linie A-A.
6 ist eine perspektivische Ansicht des Gebrauchs eines Kettenrads zum Antreiben einer Gleiskette gemäß der Erfindung.
7 ist eine Schnittansicht des in der 6 dargestellten Kettenrads im Wesentlichen entlang einer in der 1 dargestellten Linie C-C.
8 ist absichtlich ausgelassen.
9 ist eine Schnittansicht eines in der 8 dargestellten Führungsrads im Wesentlichen entlang der in der 1 dargestellten Linie D-D.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines Spannrads zur Verwendung bei einer Gleiskette gemäß der Erfindung.
11 ist eine Schnittansicht des in der 10 dargestellten Spannrads im Wesentlichen entlang der in der 1 dargestellten Linie E-E.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Die 1 zeigt eine allgemeine Seitenansicht eines Systems mit einer Kautschuk-Gleiskette gemäß der Erfindung, das an einem Militärfahrzeug 10 installiert ist. Das Gleiskettesystem verfügt über eine verstärkte Kautschuk-Endlos-Gleiskette 100, einen Kettenradantrieb 20, ein Spannrad 30 und mehrere Führungsräder 40, die das Fahrzeug abstützen und die Gleiskette 100 führen. Dieses System ist über ein geeignetes Aufhängungssystem (nicht dargestellt) mit einer geeigneten Antriebseinrichtung (nicht dargestellt) verbunden. Ein ähnliches System ist an der anderen Seite des Fahrzeugs 10 angebracht.
Wie es in der 2 dargestellt ist, ist eine Gleiskette 100 typischerweise um eine bandartige Karkasse 150 aus verstärktem Kautschuk herum aufgebaut. Wie oben angegeben, betrifft der Begriff "Kautschuk" jedes geeignete elastische Polymer. Das Band 100 verfügt über eine Außenfläche 200 und eine Innenfläche 300. Wie es in der 2 dargestellt ist, sind an der Außenfläche 200 mehrere Traktionsnasen 210, 220 und 230 angebracht. Diese Traktionsnasen oder Laufflächennasen stehen in Wechselwirkung mit der Fläche, auf der das Fahrzeug 10 bewegt wird, um für eine geeignete Traktion des Fahrzeugs zu sorgen. Die Traktionsnasen bestehen aus Kautschuk ausreichender Qualität, um die normale Abnutzung der Fahrfläche durch Abrieb zu unterstützen.
Wie es in der 3 dargestellt ist, ist die Innenfläche 300 der Gleiskette 100 mit Folgendem versehen:

i. mehreren Führungshörnern oder -nasen 320, die sich fortlaufend entlang der Längs-Mittellinie der Innenfläche 300 befinden. Diese Führungsnasen oder -hörner bilden einen quasi kontinuierlichen Wall, der in die im Kettenrad 20 ausgebildete Hohlkehle 29, eine im Spannrad 30 ausgebildete Hohlkehle 39 und die Öffnung 49 der das Führungsrad 40 bildenden Räder 41 und 42 passt. Die Passung der Führungshörner zu den Hohlkehlen und/oder Öffnungen 29, 39 und 49 ermöglicht es, die Gleiskette während der Bewegung des Fahrzeugs zu führen;
ii. mehreren Vorsprüngen 330, die als Traktionsnasen bezeichnet werden und entlang jeder Seite der Gleiskette 100 vorhanden sind. Diese Traktionsnasen sind so konzipiert, dass sie passend in die entsprechenden Hohlräume 23 im Kettenrad 20 passen. Sie gewährleisten so die Übertragung von Kraft vom Motor (nicht dargestellt) auf die Gleiskette 100; und
iii. ebenen Laufflächen 310 und 315, die an jeder Seite der Führungshörner 320 vorhanden sind. Die Abstützräder 40 laufen auf diesen Laufflächen und stützen das Gewicht des Fahrzeugs 10 ab.

Wie es in den 3 und 4 dargestellt ist, sind die Führungsnasen 320, die Traktionsnasen 330 und die äußeren Laufflächennasen 210, 220 und 230 auf solche Weise an der Gleiskette platziert, dass sie fortlaufende Segmente mit jeweils gleicher Schrittweite 130 bilden. Die verschiedenen Sektionen sind durch Sektionen 110 der Karkasse 150 unterteilt, an denen sich keine Nase, Horn oder ein anderer Vorsprung befindet, um so ein Scharnier zu bilden, das es der Gleiskette ermöglicht, sich selbst um die verschiedenen Räder zu winden, die das erfindungsgemäße Gleiskettensystem bilden. Wenn eine Verwendung bei einem Militärpanzer wie einem M113-Panzer erfolgt, liegt die Schrittweite 130 vorzugsweise zwischen 50,8 mm (2 Zoll) und 152,4 mm (6 Zoll). Jedoch ist es bei einem vorgegebenen Kettenraddurchmesser bevorzugt, die Schrittweite zu verringern, um die Anzahl der Antriebsnasen zu erhöhen, die zu einem jeweiligen Zeitpunkt in die Kettenradhohlräume 23 eingreifen. Die Minimalanzahl der Antriebsnasen 330, die mit den Hohlräumen 23 zu einem bestimmten Zeitpunkt in Kontakt stehen, beträgt vier.
Um die Wechselwirkung zwischen der Gleiskette und den anderen Komponenten des Gleiskettensystems zu optimieren, um ein Abspringen der Gleiskette, ein Überspringen von Zähnen sowie Abnutzung und Reißen zu verringern, ist es bevorzugt, dass jede Komponente so optimiert wird, wie es nachfolgend beschrieben ist.

1. Wie es in der 1 dargestellt ist, ist, wenn das Gleiskettensystem korrekt am Fahrzeug 10 installiert ist, die Gleiskette 100 so um das Kettenrad 20 herum angebracht, dass der Umschlingungswinkel von einem Fahrzeug zum anderen variieren kann, er jedoch im Allgemeinen zwischen 30 Grad und 180 Grad liegt.
2. Das Kettenrad 20 ist über eine geeignete Übertragungseinrichtung (nicht dargestellt) starr mit dem Motor (ebenfalls nicht dargestellt) gekoppelt. Da der Hauptzweck dieses Kettenrads darin besteht, Kraft vom Motor an die Gleiskette zu übertragen, ist es wesentlich, einen sicheren Eingriff zwischen den Traktionsnasen der Gleiskette und den entsprechenden Hohlräumen 23 im Kettenrad 20 zu sorgen. Geeigneter Eingriff ist dann erzielt, wenn die Gleiskette weder zur Seite wegrutscht noch Zähne auf diesem Kettenrad 20 übersprungen werden. Der korrekte Eingriff selbst hängt von einer bestimmten Anzahl von Hauptfaktoren ab, die wie folgt zusammengefasst werden können:
a. Querverschiebungen der Gleiskette 100 auf dem *p+10XRad 21 werden durch das Vorliegen der Führungshörner 320 verhindert, die mit der Hohlkehle 29 (die das Kettenrad in zwei Teile unterteilt) in Eingriff steht. Jedoch ist es bevorzugt, dass die Breite der Hohlkehle geringfügig größer (jedoch nicht zu viel) als die Breite der Führungshörner ist. Der empfohlene Abstand 28 (in der 7) für einen M113-Panzer liegt 1,9 mm (1/16'') und 2,38 mm (3/32'').
b. Querverschiebungen und Längsverschiebungen (die zu einem Überspringen von Zähnen führen) der Gleiskette 100 werden ferner dadurch verhindert, dass die Traktionsnasen 330 in die entsprechenden Hohlräume 23 im Kettenrad 20 passen. Die Qualität der Passung selbst hängt von den folgenden Faktoren ab: i. der Längszug in der Gleiskette 100 muss ausreichend groß dafür sein, dass die Vertikalkomponente der Zugkräfte diejenigen Kräfte kompensiert, die sich radial zwischen den Wänden der Hohlräume 23 und denen der Traktionsnasen 330 erstrecken; ii. diese Kontaktkräfte hängen vom verwendeten Material und den diesen Flächen verliehenen geometrischen Formen ab; iii. die Dauerhaftigkeit der Qualität dieser Flächen hängt von den Betriebsbedingungen, der elastischen Verformung und der Abnutzung ab.
c. Der durch das Band gebildete Winkel, wenn es um das Kettenrad 20 gelegt ist, und auch die Anzahl der Antriebsnasen 330 in Eingriff mit dem Kettenrad 20 haben deutlichen Einfluss auf Quer-, Tangential- und Vertikalverschiebungen der Gleiskette 100;
d. empirisch wurde ermittelt, dass:
i. das Kettenrad 20 über minimal zwölf (12) und vorzugsweise fünfzehn (15) Hohlräume 23 verfügen sollte;
ii. die Anzahl der Traktionsnasen 330 in Eingriff mit den Hohlräumen 23 vorzugsweise vier oder mehr entsprechen muss, um einen festen Eingriff zu gewährleisten und die Möglichkeiten überspringender Zähne zu verringern;
iii. die Form und die Abmessungen der Hohlräume 23 in direkter Beziehung zu denen der Antriebsnasen 330 stehen. Es hat sich herausgestellt, dass es bevorzugt ist, dass die Schrittweite 130 der Gleiskette 100 geringfügig kleiner als die Schrittweite 26 des Kettenrads 20 ist. Der Unterschied beträgt vorzugsweise zwischen 0% und 1%, um eine Dehnung während hoher Belastungen sowie Abnutzung während der Nutzungsdauer der Gleiskette zu kompensieren;
iv. die Verwendung eines Polymermaterials mit hoher mechanischer Beständigkeit und hoher Abriebfestigkeit bevorzugt ist. Diesbezüglich ist UHMW-Polyethylen eines der bevorzugten Materialien;
v. die Hohlkehle 29 in diesem Kettenrad 20 vorzugsweise V-förmig sein sollte, um die Installation der Gleiskette 100 am Fahrzeug 10 zu vereinfachen; und
vi. die Traktionsnasen 330, wie es in den 3 und 4 dargestellt ist, über eine vordere Fläche 323 und eine hintere Fläche 324 verfügen, die eine im Wesentlichen prismenförmige Kontur zeigen. Der tatsächliche Querschnitt dieser Traktionsnasen ist vorzugsweise vom im US-Patent 4,605,389 (Westhoff) beschriebenen Typ. Die Länge der in der Traktionsgleichung x²(1+y²) = t² verwendeten Tangente t ist eine Funktion der Dicke 120 der Gleiskette 100, der Position der neutralen Achse 140 sowie der Höhe 335 jeder Traktionsnase 330. Ein derartiges Profil sorgt während des Betriebs des Fahrzeugs für eine optimale Grenzfläche.
e. Durch Versuch wurde ermittelt, dass die Traktionsnasen 330 vorzugsweise die folgenden Eigenschaften zeigen sollten:
i. die Innenfläche 336 sollte um einen Winkel a geringfügig geneigt sein, der vorzugsweise mehr als 3 Grad beträgt, um eine Wechselwirkung mit den Rädern 40 zu verhindern;
ii. der Abstand 47 zwischen den Rädern 40 und den Traktionsnasen 330 sollte ausreichend groß dafür sein (größer als der Abstand 45 zwischen den Rädern 40 und den Führungsnasen 320), dass die Räder die Gleiskette 100 durch die Führungshörner 320, statt unter Verwendung der Traktionsnasen 330, effektiv führen;
iii. der obere Teil der Traktionsnasen 330 sollte vorzugsweise kegelstumpfförmig und abgerundet sein;
iv. die Basis der Traktionsnasen 330 sollte so breit wie möglich sein;
v. die Außenfläche 328 jeder Traktionsnase kann mehr als die Innenfläche 336 abgewinkelt sein, wie es bei c in der 5 dargestellt ist.
3. Wie es in der 1 dargestellt ist, laufen, wenn das erfindungsgemäße Gleiskettensystem an einem Fahrzeug 10 installiert ist, die das Fahrzeug abstützenden Führungsräder 40 auf der Gleiskette 100, die selbst auf der Bodenfläche platziert ist. Die Anzahl der Führungsräder 40 sollte für das Fahrzeuggewicht geeignet sein. Tatsächlich stützen die Führungsräder 40 das gesamte Fahrzeuggewicht ab, und sie widerstehen Querkräften, die sich beim Wen den des Fahrzeugs ergeben können, oder dann, wenn während der Bewegung des Fahrzeugs ein Zusammenstoß mit verschiedenen Objekten erfolgt.

Wie es in der 4 dargestellt ist, besteht jedes Führungsrad 40 aus zwei Rädern 43 und 44, von denen jedes über ein Kautschukband (41 bzw. 42) verfügt, die am Außenumfang angebracht sind. Jedes dieser Kautschukbänder 41 und 42 steht mit den ebenen Flächen 310 und 315 an der Innenseite 300 des Bands 100 in Kontakt. Die Räder 43 und 44 sind voneinander getrennt, um zwischen sich eine Hohlkehle 49 zu bilden. Diese Hohlkehle ist so konzipiert, dass sie geringfügig größer als die Breite der Führungshörner 320 ist, um auf jeder Seite eines Führungshorns 320 einen kleinen Zwischenraum 45 zu belassen. Zwischen dem äußeren Teil der Kautschukbänder 41 und 42 und dem inneren Teil der Führungsnasen 330 ist ebenfalls ein Zwischenraum 47 gebildet. Es ist bevorzugt, dass der Zwischenraum im Fall eines M113-Panzers auf zwischen 1,59 mm (1/16 Zoll) und 4,76 mm (3/16 Zoll) eingeschränkt ist. Dieser Abstand ist kritisch, wenn er so klein ist, dass er zu hoher Reibung führt, mit den sich ergebenden schwerwiegenden Schwierigkeiten. Andererseits fördert er, wenn er zu groß ist, das Abspringen der Gleiskette 100, und er macht es viel schwieriger, das Fahrzeug in einer geraden Linie zu fahren.
Die Antriebshörner 320 sind so konzipiert, dass sie die Führung der Gleiskette 100 maximieren. Dazu müssen die Seitenflächen 322 und 324 eine möglichst große Fläche bedecken, damit ihre Wechselwirkung mit den Führungsrädern 40 dergestalt ist, dass so gut wie möglich ein kontinuierlicher Wall zwischen ihnen geschaffen ist.

4. Jedoch sollte ihre Länge nicht dergestalt sein, dass dies die Drehung der Gleiskette 100 um das Kettenrad 20 und das Spannrad 30 behindert. Daher ist es bevorzugt, dass die Führungshörner zu ihrer Außenseite hin verjüngt sind. Es ist auch bevorzugt, dass die Oberseite jeder Seite 322 und 324 der Führungshörner in der Längsrichtung, entsprechend der Bewegung der Gleiskette 100, wenn sich das Fahrzeug nach vorne bewegt, verjüngt ist. Im Ergebnis bildet das Führungshorn, von der Oberseite her gesehen (wie in der 3 dargestellt), eine Dreiecksfläche 329, die an der Seite des Führungshorns, die der normalen Bewegung der Gleiskette 100 entspricht, eine Ecke 325 bildet. Ohne die Abschrägungen 326 und 328 hätte die Gleiskette 100 die Tendenz, abzuspringen, wenn Querkräfte auf die Räder 40 wirken. Tatsächlich besteht, wegen der Art, mit der die Räder 40 im Allgemeinen am Fahrzeug 10 angebracht sind, dann, wenn Querkräfte auf diese Räder 40 einwirken, die Tendenz, dass sie zur allgemeinen Richtung des Fahrzeugs fehlausgerichtet werden, wodurch eine größere Möglichkeit dafür geschaffen ist, dass die Gleiskette selbst vom Fahrzeug abspringt. Die Verwendung von Abschrägungen 326 und 328 senkt diese Gefahr wesentlich, ohne dass die Fläche der Oberflächen 322 und 324 deutlich verringert würde.
5. Die Höhe und die Länge der Führungshörner 320 hängt von der Konfiguration des Fahrzeugs 10 ab. Jedoch hat es sich herausgestellt, dass es bevorzugt ist, dass das Verhältnis zwischen der Höhe und der Breite ungefähr zwei beträgt. Auf diese Weise ist die Drehung um das Kettenrad und das Spannrad angemessen, ohne dass der Schutz gegen ein Abspringen der Gleiskette beeinträchtigt wäre. Es ist auch extrem wichtig, dass die Führungshörner 320 stabil sind. Falls erforderlich, sollten sie mit bekannten Maßnahmen verstärkt werden, zu denen Fasern und stabile Einsätze gehören.
6. Wie es in der 1 dargestellt ist, ist die Gleiskette 100, wenn sie am Fahrzeug 10 installiert ist, um das Spannrad 30 gewunden, um einen Umschlingungswinkel zu bilden, der vorzugsweise zwischen 30 Grad und 180 Grad liegen sollte. Das Spannrad 30 befindet sich im Allgemeinen an der Hinterseite des Fahrzeugs, und es ermöglicht es, die erforderliche Zugkraft in der Gleiskette 100 aufrechtzuerhalten, um zu gewährleisten, dass die Traktionsnasen 330 in einer angemessenen Fassungsbeziehung zu den Hohlräumen 23 im Kettenrad 20 verbleiben.

Das Spannrad sollte so konzipiert sein, dass es die Abnutzung und den Abrieb der Gleiskette verringert. Daher sollte zumindest sein äußerer Teil aus einem relativ weichen Material wie Kautschuk bestehen. Damit das Spannrad die Gleiskette 100 nicht beschädigt, ist es erforderlich, dass die Gleiskette mit Verstärkungsmitteln wie Kabeln, Fasern oder Gewebe versehen ist.
Um die Beständigkeit des Fahrzeugs gegen ein Abspringen der Gleiskette zu erhöhen, ist es erforderlich, dass der in der 9 dargestellte Zwischenraum 47 größer als der in derselben Figur dargestellte Zwischenraum 45 ist.
Während hier eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass Variationen und Modifizierungen möglich sind, ohne vom Grundgedanken der durch den beigefügten Anspruch definierten Erfindung abzuweichen.

Claims

Gleiskettensystem zur Verwendung an einem Gleiskettenfahrzeug (10), wobei dieses Gleiskettensystem über eine Gleiskette (100) aus einem Polymer, ein Antriebskettenrad (20), mehrere Führungsräder (40) und ein Spannrad (30) verfügt, wobei die Gleiskette so angeordnet ist, dass sie über das Antriebskettenrad, die mehreren Führungsräder (40) und das Spannrad (30) läuft, und sie über eine erste, äußere Bodenkontaktfläche (200) und eine zweite, innere Antriebskettenrad-Kontaktfläche (300) verfügt und Folgendes aufweist: a. einen Karkassenteil (150), bei dem Verstärkungseinrichtungen in das Polymer eingebettet sind; b. mehrere Einfädelnasen (210, 220, 230), die an der ersten Kontaktfläche angeordnet sind; c. mehrere Traktionsnasen (330), die an der zweiten Kontaktfläche angeordnet sind; d. mehrere Führungshörner (320), die an der zweiten Kontaktfläche angeordnet sind, wobei jedes Führungshorn (320) über eine Vorderseite, eine Rückseite und zwei Querseiten (322, 324) verfügt; wobei die Führungsräder über zwei Gleiskette-Trägeraußenseiten (41, 42) verfügen und wobei die Führungshörner so ausgebildet sind, dass sie zwischen diesen hindurchtreten; dadurch gekennzeichnet, dass jede Außenfläche zwischen sich und den Führungshörnern einen ersten Zwischenraum (45) sowie zwischen sich und den Traktionsnasen einen zweiten Zwischenraum, der größer als der erste ist, bildet.