ГУСЕНИЧНОЕ МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И ЕГО ОТКРЫТОЕ ВЕДУЩЕЕ КОЛЕСО
TRACK-TYPE MODULAR DEVICE AND OPEN DRIVE WHEEL THEREOF

Область техники
Изобретение в общем относится к области гусеничных модульных систем транспортных средств для использования, как правило, вместо колес транспортного средства и, в частности, к единственным верхним ведущим колесам, верхние части которых зацепляет бесконечная гибкая резиновая гусеница, которая также проходит вокруг нижних частей множества находящихся рядом с землей натяжных и ходовых колес для удерживания приводимой в движение гусеницы вдоль земли с целью передвижения транспортного средства.
Уровень техники
Для многочисленных работ в сельскохозяйственном поле обычно используются сельскохозяйственные транспортные средства, такие как тракторы, комбайны и тому подобное, а для многочисленных различных работ на множестве грунтовых поверхностей используются строительные транспортные средства и другие большие рабочие транспортные средства. Как правило, такие транспортные средства имеют большие колеса с шинами, на которых транспортные средства поддерживаются на земле. Однако, для улучшенной силы сцепления, вместо колес с шинами используются гусеничные модульные системы транспортных средств (или "гусеничные модули"), и подобные гусеничные модульные системы обеспечивают существенно большую площадь сцепления с поверхностью земли, которая распределяет массу транспортного средства и стремится предотвратить увязание транспортных средств в грязи или других мягких грунтовых поверхностях.
Каждый подобный гусеничный модуль имеет большое верхнее ведущее колесо, соединяемое относительно оси транспортного средства для вращения с ним, множество натяжных и ходовых колес и бесконечную гибкую резиновую (т.е. резиновую или резиноподобную) гусеницу с главной внутренней поверхностью и отстоящими гусеничными звеньями, выступающими из нее внутрь, при этом гусеница проходит вокруг колес и приводится в движение за счет ее зацепления с ведущим колесом. Подобные ведущие колеса, конечно, имеют отстоящие по окружности элементы привода, сцепляемые с гусеничными звеньями.
За последние десятилетия в гусеничных модульных системах транспортных средств был сделан ряд существенных улучшений, некоторыми примерами которых являются улучшения, описанные в патентах США №№ Re36284, 6543862 и 6536854, принадлежащих ATI, Inc. из Опора Vernon, Indiana, правообладателя изобретения, раскрытого и заявленного в данном документе. Конструкции ведущих колес патентов США №№ 6543862 и 6536854 служат для снижения износа гусениц за счет уменьшения сдвигающих усилий на гусеничных звеньях. Отсутствие мешающей гусеницам боковой конструкции и получающаяся в результате допускаемая величина свободной регулируемости поперечного положения гусеницы на ведущем колесе составляла часть данных улучшений, и усовершенствование было важным, особенно учитывая, что преждевременный излишний износ гусениц был первоочередной задачей, когда речь идет о технологии гусеничных модулей. Тем не менее, несмотря на существенные улучшения, сделанные в технологии гусеничных модулей, остается необходимость в усовершенствованном устройстве, включая необходимость в усовершенствованных ведущих колесах, которые преодолеют некоторые проблемы и недостатки предшествующего уровня техники.
Среди насущных потребностей в отношении гусеничных модулей и ведущих колес гусеничных модулей имеется потребность в значительно более легком оборудовании. В прошлом эксплуатационные требования приводили к тяжелым конфигурациям ведущих колес. Следует признать, что более легкие ведущие колеса должны означать меньшие затраты и более большую рабочую эффективность. Была постоянная потребность в более легких ведущих колесах гусеничных модулей и естественно в результате более легких гусеничных модулях, без ущерба для эксплуатационных требований.
Еще одной постоянной потребностью является необходимость облегчения установки бесконечных резиновых гусениц на гусеничных модулях. Прошлые конфигурации неизбежно влекли за собой часто громоздкие и вследствие этого неприятные процедуры снятия и установки гусениц. В некоторых случаях снятие и установка может требовать снятия натяжного колеса, чтобы позволить продолжение снятия и/или установки. Имеется постоянная потребность в облегчении снятия и установки резиновых гусениц.
Еще одним недостатком гусеничных модулей и ведущих колес гусеничных модулей предшествующего уровня техники было то, что было трудно или невозможно правильно размещать за счет взвешивания конкретный гусеничный модуль в разные транспортные средства с различной номинальной мощностью. Имеется постоянная потребность в гусеничном модуле или ведущем колесе гусеничного модуля, который легко позволяет регулировку массы для приспосабливания к конкретному транспортному средству.
Еще одной проблемой в области гусеничных модулей, на самом деле, проблемой, признаваемой некоторыми прошлыми улучшениями, была проблема непрерывной очистки грязи и мусора между и вдоль гусеницы и ведущего колеса. Имеется необходимость в ведущем колесе с высокой степенью открытости для того, чтобы минимизировать скапливание или попадание грязи и мусора. Избегание или минимизация скапливания грязи и мусора имеет тенденцию к повышению рабочей эффективности и эффективного взаимодействия гусеницы и ведущего колеса.
Еще одной проблемой было то, что ведущие колеса гусеничных модулей предшествующего уровня техники, которые имеют наружный обод, из которого выступают элементы привода, могут фактически демонстрировать изменяющиеся диаметры делительной окружности в процессе передаточного взаимодействия с гусеничными звеньями. В дополнение, это может усугубляться за счет скапливание грязи и мусора в зависимости от конфигурации контактных поверхностей между резиновой гусеницей и ведущим колесом. Различные диаметры делительной окружности могут вызывать излишний износ гусениц вследствие напряжений материала гусениц. Существует постоянная потребность в конфигурации ведущего колеса, которая устраняет или минимизирует колебания диаметра делительной окружности.
Упомянутые выше требования и проблемы были в значительной степени неисправляемыми требованиями и проблемами. Решение подобных проблем, которое все-таки сохраняет преимущества технологии гусеничного модуля и даже сохраняет преимущества автоматической регулируемости гусеницы-колеса в процессе работы, чтобы было обеспечено отсутствием мешающей ведущему колесу боковой конструкции, было бы важным продвижением в данной области.
Задачи изобретения
Задачей изобретения является создание усовершенствованного гусеничного модульного устройства и ведущего колеса гусеничного модуля, которые преодолевают некоторые проблемы и недостатки предшествующего уровня техники, включая проблемы и недостатки, упомянутые выше.
Более конкретно, одной задачей изобретения является создание усовершенствованного гусеничного модуля и ведущего колеса гусеничного модуля, которые являются легкими и соответственно облегчают эффективную работу.
Еще одной задачей изобретения является создание усовершенствованного гусеничного модульного устройства и ведущего колеса гусеничного модуля, которые избегают или минимизируют скапливание и удаление грязи и мусора вдоль и между ведущим колесом и резиновой гусеницей.
Еще одной задачей изобретения является создание усовершенствованного гусеничного модульного устройства и ведущего колеса, которые существенно облегчают снятие и установку резиновой гусеницы с гусеничного модуля.
Еще одной задачей изобретения является создание усовершенствованного гусеничного модульного устройства и ведущего колеса гусеничного модуля, которые легко позволяют приспосабливать конкретный гусеничный модуль к размеру/номинальной мощности транспортного средства, с которым будет использоваться модуль.
Еще одной задачей изобретения является создание усовершенствованного гусеничного модульного устройства, которое снижает износ гусениц, связанный с разницей диаметров делительных окружностей, за счет минимизации разницы диаметра делительной окружности.
Еще одной задачей изобретения является создание гусеничного модуля и ведущего колеса гусеничного модуля, которые обеспечивают подобные преимущества и решения, не ухудшая рабочие требования подобного устройства.
Краткое описание изобретения
Данное изобретение представляет собой усовершенствование в гусеничном модульном устройстве транспортного средства, относящемся к типу, содержащему верхнее ведущее колесо, соединяемое относительно оси транспортного средства для вращения с ним, множество натяжных и ходовых колес, включая первое и второе натяжные колеса и одно или более ходовых колес между ними, и бесконечную гибкую резиновую гусеницу с главной внутренней поверхностью и выступающими из нее отстоящими звеньями, при этом гусеница проходит вокруг колес и приводится в движение за счет ее зацепления с ведущим колесом. Результатом характеристик изобретения является усовершенствованный гусеничный модуль и ведущее колесо гусеничного модуля, преодолевающие описанные выше проблемы и недостатки. При описании усовершенствованного ведущего колеса, термины "осевой" и "радиальный", используемые в различных формах, относятся к оси ведущего колеса.
В одном аспекте изобретения ведущее колесо содержит: (1) круглый средний главный диск, имеющий центральную часть, выполненную с возможностью соединения относительно оси транспортного средства, при этом диск заканчивается по окружности краем первого диаметра и имеет внутреннюю и наружную стороны, образующие внутреннюю и наружную поверхности ведущего колеса, т.е. его открытые стороны; (2) отстоящие по окружности элементы привода, проходящие в осевом направлении поперек и выступающие радиально за пределы края главного диска до второго диаметра, при этом каждый элемент привода имеет внутренний в осевом направлении и наружный в осевом направлении концы и средний участок между ними, который соединен в его среднем положении с краем главного диска, и наружную входящую в зацепление с гусеницей поверхность; (3) по существу плоское кольцо жесткости, концентрическое со средним главным диском и соединенное с элементами привода на их внутренних концевых участках, при этом кольцо имеет внутренний диаметр не меньше, чем приблизительно половина первого диаметра, и наружный диаметр не больше, чем приблизительно второй диаметр.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, внутренний диаметр кольца жесткости не меньше, чем первый диаметр, т.е. диаметр круглого среднего диска. Это сохраняет массу низкой, сохраняет боковые поверхности среднего главного диска открытыми, и обеспечивает преимущество изготовления, обеспечивая как жесткость кольца, так и вырезание круглого среднего диска из одного и того же металлического диска. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления по меньшей мере одно кольцевое колесо-груз прикреплено на одной из боковых поверхностей среднего главного диска вокруг его центральной части, наиболее предпочтительно с наружной стороны среднего главного диска. Сильно открытые боковые поверхности среднего главного диска облегчают легкое прикрепление подобного колеса-груза (колес-грузов).
В предпочтительных вариантах осуществления, разница между вторым диаметром, т.е. диаметром, определяемым внешним протяжением элементов привода, и первым диаметром, т.е. диаметром круглого среднего главного диска, к которому прикреплены элементы привода, больше, чем длина выступа внутреннего звена из главной внутренней поверхности гусеницы. Данная разница важна, потому что она уменьшает износ ленты вследствие разницы диаметра делительной окружности, которая существовала бы в противном случае, когда приводные нагрузки присутствуют как на первом диаметре, так и на втором диаметре, т.е. когда работа проделывается поверхностями ленты, контактирующими с конструкцией колеса на обоих диаметрах.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления кольцо жесткости, соединенное с внутренними концевыми участками элементов привода, немного смещено от самих внутренних концов. Это обеспечивает возможность наружным поверхностям элементов привода проходить внутрь и обеспечивает длину наружной поверхности элемента привода и возможность меньшего наружного диаметра для кольца жесткости.
Некоторые варианты осуществления ведущего колеса изобретения дополнительно содержат опорные элементы звеньев, каждый из которых закреплен относительно края среднего главного диска между соседней парой элементов привода и каждый из которых имеет опорную поверхность звена, выполненную с возможностью зацепления с дистальным концом одного из гусеничных звеньев.
В еще одном аспекте изобретения ведущее колесо содержит круглый средний главный диск, который описан выше, и отстоящие по окружности элементы привода, каждый из которых имеет внутренний и наружный в осевом направлении концы и средний участок между ними, который соединен в его среднем положении с краем главного диска, и наружную входящую в зацепление с гусеницей поверхность с осевым размером по меньшей мере приблизительно на 50% больше, чем осевой размер гусеничных звеньев. Более предпочтительно, что осевой размер наружной входящей в зацепление с гусеницей поверхности по меньшей мере приблизительно на 65% больше, чем осевой размер гусеничных звеньев, и наиболее предпочтительно, что он по меньшей мере приблизительно в два раза больше осевого размера звеньев. Данный "широкий" подбор размеров наружных входящих в зацепление с гусеницей поверхностей элементов привода обеспечивает в процессе работы большой объем относительного бокового движения гусеницы и колеса и соответственно является важным фактором уменьшения износа гусеницы.
В еще одном аспекте данного изобретения гусеничное модульное устройство содержит верхнее ведущее колесо, соединяемое относительно оси транспортного средства для вращения с ним, множество натяжных и ходовых колес и бесконечную гибкую резиновую гусеницу с главной внутренней поверхностью и выступающими из нее отстоящими звеньями, при этом гусеница проходит вокруг колес и приводится в движение за счет ее зацепления с ведущим колесом, причем усовершенствованием является ведущее колесо подобного гусеничного модульного устройства. Более конкретно, ведущее колесо содержит: (1) круглый диск ведущего колеса с центральной частью, выполненной с возможностью соединения относительно оси транспортного средства, боковой поверхностью и периферийным краем первого диаметра; (2) отстоящие по окружности элементы привода, проходящие в осевом направлении поперек диска ведущего колеса; и (3) по меньшей мере одно колесо-груз, прикрепленное к боковой поверхности диска ведущего колеса в положении радиально за пределами центральной его части.
В предпочтительных вариантах осуществления колесо-груз предпочтительно кольцевое, вокруг центральной части диска ведущего колеса и наиболее предпочтительно с наружной стороны среднего главного диска. Некоторые предпочтительные варианты осуществления содержат второе колесо-груз, которое прикреплено рядом с первым колесом-грузом, концентрично с ним.
Необходимо заметить, что термин "резиновая гусеница", как используется в данном документе, обозначает гусеницы, сделанные из натуральной резины, синтетической резины или любого резиноподобного или полимерного материала.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид в перспективе предпочтительного гусеничного модульного устройства в соответствии с представленным изобретением;
Фиг. 2 - передняя проекция устройства с Фиг. 1;
Фиг. 3 - задняя проекция устройства с Фиг. 1;
Фиг. 4 - увеличенный вид в перспективе усовершенствованного ведущего колеса подобного гусеничного модульного устройства;
Фиг. 5 - увеличенный вид в перспективе ведущего колеса с задней стороны Фиг. 4;
Фиг. 6 - еще один, немного увеличенный, вид в перспективе гусеничного модульного устройства, но с вырезанной частью резиновой гусеницы, чтобы более хорошо показать ведущее колесо и его взаимное расположение с резиновой гусеницей;
Фиг. 7 - схематичное изображение, показывающее относительные осевые размеры гусеничных звеньев и наружные входящие в зацепление с гусеницей поверхности элементов привода;
Фиг. 8 - вид в перспективе, как на Фиг. 4, но показывающее два кольцевых колеса-груза, прикрепленных к ведущему колесу; и
Фиг. 9 - вид в перспективе ведущего колеса варианта осуществления изобретения, в котором ведущее колесо содержит опорные элементы звеньев между соседними парами элементов привода.
Подробные описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Фиг. 1-3 и 6 иллюстрируют гусеничный модуль 10 в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, а Фиг. 4, 5, 7 и 8 иллюстрируют усовершенствованное ведущее колесо 12 гусеничного модуля 10.
В дополнение к ведущему колесу 12, которое соединяется относительно оси трактора или другого рабочего транспортного средства таким образом, что ведущее колесо 12 вращается с ним, гусеничный модуль 10 содержит первое и второе натяжные колеса 14A и 14B и пару ходовых колес 15A и 15B, при этом все колеса установлены с возможностью вращения на конструкции модуля. Бесконечная гибкая резиновая гусеница 16 проходит вокруг колес и приводится в движение за счет зацепления с ведущим колесом 12. Резиновая гусеница 16 содержит главную внутреннюю поверхность 18 и множество разделенных промежутками звеньев 20, которые выступают из главной внутренней поверхности 18.
Как лучше всего показано на Фиг. 4 и 5, ведущее колесо 12 содержит круглый средний главный диск 22, который имеет центральную часть 24, которая выполнена с возможностью соединения с осью транспортного средства с помощью кольца показанных крепежных отверстий. Средний главный диск 22 является единственным большим диском ведущего колеса 12. Диск 22 заканчивается по окружности краем 26, а круг, образованный краем 26, имеет первый диаметр. Средний главный диск 22 имеет внутреннюю и наружную стороны 28A и 28B соответственно, и с данной конструкцией ведущего колеса 12, внутренняя и наружная стороны 28A и 28B образуют внутреннюю и наружную поверхности ведущего колеса 12, т.е. открытые стороны ведущего колеса 12.
Ведущее колесо 12 имеет элементы 30 привода, разделенные по окружности промежутками вдоль края главного диска 22. Элементы 30 привода проходят поперек края 22 в осевом направлении и выступают радиально за пределы края 26 главного диска до второго диаметра, большего, чем первый диаметр (Должно быть понятно, что термин "диаметр" используется в данном описании в смысле, что круг, касающийся частей таких элементов привода, которые находятся дальше всего от оси главного диска 22, образует круг, имеющий диаметр). Как видно на чертежах, каждый элемент 30 привода содержит дистальную, параллельную осевому направлению цилиндрическую часть 30A, выполненную с возможностью зацепления гусеницы, и опору 30B элемента привода.
Каждый элемент 30 привода, конкретно цилиндрическая часть 30A, имеет внутренний в осевом направлении концевой участок 32A, который заканчивается внутренним в осевом направлении концом 33A, и наружный в осевом направлении концевой участок 32B, который заканчивает наружным в осевом направлении концом 33B, и средний участок 34 между ними, который прикреплен в его среднем положении к краю 22 главного диска с помощью опоры 30B элемента привода. Каждый элемент 30 привода также имеет наружную входящую в зацепление с гусеницей поверхность 36, которая выполнена с возможностью зацепления с резиновой гусеницей 16; более конкретно, внутренние поверхность 18 резиновой гусеницы 16 и поверхности гусеничных звеньев 20 будут зацеплять участки входящей в зацепление с гусеницей поверхности 36 в процессе операции приведения в действие.
Гусеничный модуль 10 также содержит плоское кольцо 40 жесткости, которое является концентрическим со средним главным диском 22 и прикреплено к элементам 30 привода на его внутренних концевых участках 32A. Кольцо 40 жесткости имеет круглый внутренний край 40A, имеющий диаметр, немного больший, чем первый диаметр, т.е. диаметр круглого среднего главного диска 22. Кольцо 40 жесткости предпочтительно формируют за счет вырезания его из той же самой детали заготовки металлической пластины, которую используют для образования среднего главного диска 22. Результатом линии разреза на этой стадии изготовления является диаметр внутреннего края 40A, немного больший, чем диаметр главного диска 22. Кольцо 40 жесткости также имеет круглый наружный край 40B, который имеет наружный диаметр не больше, чем второй диаметр, т.е. диаметр, образованный самыми наружными частями элементов 30 привода. Он служит для исключения какой-либо боковой поверхности, которая могла бы являться помехой боковому движению гусеничных звеньев 20 на входящей в зацепление с гусеницей поверхности 36 элементов 30 привода.
Разница между вторым диаметром, т.е. диаметром, определяемым внешним протяжением элементов 30 привода, и первым диаметром, т.е. диаметром круглого среднего главного диска 22, к которому прикреплены элементы 30 привода, больше, чем длина выступа внутренних звеньев из главной внутренней поверхности 18 гусеницы 30 - т.е. радиальное расстояние между внутренней поверхностью 18 и дистальным концом 20A гусеничного звена 20.
Как лучше всего схематично проиллюстрировано на Фиг. 7, осевой размер элемента 30 привода, в частности осевой размер наружной входящей в зацепление с гусеницей поверхности 36 цилиндрической части 30A более чем в два раза больше осевых размеров гусеничного звена 20. Как описано выше, "ширина" элементов 30 привода служит для обеспечения большого бокового относительного движения гусеницы и колеса в процессе работы и, соответственно, является важным фактором для уменьшения износа гусеницы.
Фиг. 8 показывает вариант осуществления ведущего колеса 12, которое содержит два кольцевых колеса-груза 44, концентрично прикрепленных к наружной стороне 28B среднего главного диска 22. Размеры и количество колес-грузов, если они используются, может быть выбрано, чтобы удовлетворить конкретные рабочие требования транспортного средства, к которому прикреплен гусеничный модуль 10.
Фиг. 9 иллюстрирует альтернативный вариант осуществления ведущего колеса изобретения. Ведущее колесо 50 с Фиг. 9 по существу аналогично ведущему колесу 12, за исключением, что ведущее колесо 50 содержит опорные элементы 52 звеньев, расположенные по одному между каждой парой элементов 30 привода. Опорные элементы 52 звеньев содержат опорные поверхности 52A звеньев, выполненные с возможностью контакта с дистальными поверхностями 20A гусеничных звеньев 20 в процессе действия альтернативного варианта осуществления. Данный признак обеспечивает некоторое разделение приводных нагрузок, передаваемых от ведущего колеса 50 на бесконечную резиновую гусеницу.
Несмотря на то что принципы данного изобретения показаны и описаны в данном документе в связи с конкретными вариантами осуществления, следует понять, что подобные варианты осуществления приведены в качестве примера, а не ограничения.