ОБЛЕГЧЕННАЯ ГУСЕНИЦА ДЛЯ СНЕГОХОДА
LIGHT-WEIGHT CATERPILLAR CHAIN FOR OVERSNOW VEHICLE (VERSIONS)

Настоящее изобретение относится к сцепляющейся с грунтом гусенице, которая приводится в движение ведущей звездочкой для перемещения транспортного средства по грунту. Более конкретно, настоящее изобретение относится к облегченной гусенице для применения на внедорожном транспортном средстве, например, таком как снегоход.
Снегоходы обычно применяются для трейл-райдинга (гонки верхом по пересеченной местности) и в утилитарных целях. Трейл-райдинг на снегоходе позволяет любителям езды на мотосанях путешествовать по регионам, которые являются непроходимыми для других типов транспортных средств. Например, снегоходы могут очень быстро передвигаться по замерзшим озерам в зимнее время в областях с северным климатом. Современные снегоходы могут очень быстро развивать высокую скорость и могут покрывать большие расстояния.
Снегоходы типично включают сцепляющуюся с грунтом гусеницу, приводимую в движение двигателем снегохода для перемещения машины. Гусеница установлена под шасси транспортного средства на задней подвеске, которая обеспечивает удобную езду и помогает поглощать толчки снегохода, пересекающего неровную местность.
Желательно снижать общий вес снегохода, чтобы увеличить расстояние, которое снегоход может преодолеть. Настоящее изобретение способствует сокращению веса гусеницы, используемой для приведения снегохода в движение.
В одном примерном варианте осуществления настоящего изобретения сцепляющаяся с грунтом гусеница для применения в транспортном средстве, имеющем ведущую звездочку, включает корпусную часть в виде непрерывной петли, имеющую наружную поверхность для сцепления с грунтом и внутреннюю поверхность, включающую приводные элементы, предназначенные для зацепления с ведущей звездочкой, для вращения корпусной части и перемещения транспортного средства. Корпусная часть сформирована из полимерного материала, имеющего модуль Юнга выше чем 10000 psi (68,94 МПа).
В еще одном примерном варианте осуществления настоящего изобретения сцепляющаяся с грунтом гусеница для применения в транспортном средстве, имеющем ведущую звездочку, включает корпусную часть, имеющую наружную поверхность для сцепления с грунтом, и внутреннюю поверхность, имеющую элементы привода, предназначенные для зацепления с ведущей звездочкой, для вращения корпусной части и перемещения транспортного средства. Корпусная часть сформована из полимерного материала, имеющего модуль Юнга выше чем 10000 psi (68,94 МПа). Гусеница далее включает множество армирующих элементов, введенных путем формования внутрь корпусной части.
В еще одном дополнительном примерном варианте осуществления настоящего изобретения сцепляющаяся с грунтом гусеница для применения в транспортном средстве, имеющем ведущую звездочку, включает корпусную часть, имеющую внутреннюю поверхность, включающую множество приводных бобышек. Многочисленные приводные бобышки размещены в продольном направлении на некотором расстоянии друг от друга, чтобы создавать приводные элементы, предназначенные для зацепления с ведущей звездочкой, чтобы вращать корпусную часть и перемещать транспортное средство. Корпусная часть и многочисленные приводные бобышки сформированы в виде единой цельной детали из полимерного материала, имеющего степень кристалличности, большую чем или равную 50%.
В еще одном дополнительном примерном варианте осуществления настоящего изобретения сцепляющаяся с грунтом гусеница для применения в транспортном средстве, имеющем ведущую звездочку, включает корпусную часть в виде бесконечной ленты, имеющую внутреннюю поверхность, включающую многочисленные приводные бобышки, сформированные в виде единой цельной детали с корпусной частью. Многочисленные приводные бобышки размещены в продольном направлении на некотором расстоянии друг от друга, чтобы создавать приводные элементы, предназначенные для зацепления с ведущей звездочкой, чтобы вращать корпусную часть и перемещать транспортное средство. Корпусная часть также имеет наружную поверхность, включающую множество гусеничных грунтозацепов, сформированных в виде единой цельной детали с корпусной частью и предназначенных для сцепления с грунтом. Первая серия гусеничных грунтозацепов в продольном направлении расположена на одной линии с приводными бобышками, и вторая серия гусеничных грунтозацепов в продольном направлении размещена на одной линии с промежутками между соседними приводными бобышками.
В дальнейшем примерном варианте осуществления настоящего изобретения сцепляющаяся с грунтом гусеница для применения в транспортном средстве, имеющем ведущую звездочку, включает корпусную часть в виде бесконечной ленты, имеющую наружную поверхность для сцепления с грунтом, и внутреннюю поверхность, имеющую приводные элементы, предназначенные для зацепления с ведущей звездочкой, для вращения корпусной части и приведения транспортного средства в движение. Корпусная часть имеет толщину менее чем 0,2 дюйма (5,08 мм).
В еще одном дополнительном примерном варианте осуществления настоящего изобретения сцепляющаяся с грунтом гусеница для применения в транспортном средстве, имеющем ведущую звездочку, включает корпусную часть в виде непрерывной петли, имеющую наружную поверхность для сцепления с грунтом и внутреннюю поверхность, включающую элементы, предназначенные для зацепления с ведущей звездочкой, для вращения корпусной части и приведения транспортного средства в движение. Корпусная часть сформирована из полимерного материала, имеющего молекулярную массу более чем два миллиона дальтонов.
Дополнительные признаки изобретения станут очевидными квалифицированным специалистам в этой области технологии при рассмотрении нижеследующего подробного описания наилучшего способа исполнения изобретения, насколько это представляется в настоящий момент.
Подробное описание в частности обращается к сопроводительным чертежам, на которых:
на фиг.1 представлен вид в перспективе с пространственным разделением деталей для примерного варианта осуществления сцепляющейся с грунтом гусеницы и ведущей звездочки согласно настоящему изобретению для применения в транспортном средстве;
на фиг.2 представлен вид поперечного сечения еще одного примерного варианта осуществления настоящего изобретения, изображающий еще один пример сцепляющейся с грунтом гусеницы для применения в транспортном средстве, имеющем ведущую звездочку; и
на фиг.3 представлен еще один вид поперечного сечения, далее иллюстрирующий сцепляющуюся с грунтом гусеницу и ведущую звездочку из фиг.2.
На фиг.1 изображен один вариант осуществления сцепляющейся с грунтом гусеницы 10 для применения в транспортном средстве (не показано), имеющем ведущую звездочку 12. Должно быть понятно, что в то время как показана одиночная ведущая звездочка 12, в других вариантах осуществления могут быть предусмотрены множественные ведущие звездочки. Понятно, что гусеница 10 может быть сформирована с компоновками, отличными от таковых, описанных здесь.
Транспортное средство типично включает двигатель (не показан), такой как двигатель внутреннего сгорания, который конструкционно соединен с гусеницей 10 через ведущую ось 11. В примерном варианте исполнения снегохода бесступенчатая трансмиссия (не показана) общепринятым способом соединяет двигатель с ведущей осью 11. Ведущая звездочка 12 расположена на ведущей оси 11 для совместного вращательного движения вокруг оси 13 ведущей звездочки.
Как изображено на фиг.1, ведущая звездочка 12 включает центральную ступицу 15 и множество Y-образных выступов 17. Ответвления Y-образных выступов формируют углубленную часть 32 и разнесенные друг от друга пары зубцов 19, 21 звездочки, которые скомпонованы для зацепления с соответствующими парами приводных элементов 26, сформированных на гусенице 10, как обсуждается ниже. Поэтому при вращении звездочки 12 вокруг оси 13 звездочки зубцы 19, 21 звездочки приводят в движение гусеницу 10.
Звездочка 12 имеет центральное отверстие 23, проделанное в ступице 15, через которое проходит ведущая ось 11. Ведущая ось 11 жестко скреплена со звездочкой 12 общепринятым способом. В качестве примера, звездочка 12 и Y-образные выступы 17, образующие зубцы 19, 21 звездочки, сформированы в виде единой цельной детали из прочного, легкого материала, такого как алюминий или пластмасса. Звездочка 12 также может быть сформирована из другого пригодного материала, такого как сталь или композит, содержащий углеродные волокна. Другими словами, точный состав звездочки 12 может быть выбран из широкого многообразия материалов без выхода за пределы области настоящего изобретения. В дополнение, зубцы 19, 21 звездочки могут быть сформированы отдельно от корпуса звездочки и затем жестко закреплены (с помощью клеевого средства, заклепок, сварных швов, болтов и т.д.) на звездочке 12.
В качестве примера, ведущая звездочка 12 включает центральный паз 30, образованный разнесенными друг от друга стенками 34. Паз 30 захватывает в себя центрирующие бобышки 28 гусеницы 10, когда звездочка 12 вращается, как обсуждается ниже. Если желательно, паз 30 может быть скомпонован с другими подходящими конфигурациями. Зубцы 19, 21 ведущей звездочки 12 сформированы включающими проемами 42. Ведущая звездочка 12 образует полости 44, связанные с проемами 42, для удаления снега, грязи и прочего мусора, как более подробно описано ниже.
На фиг.1 также изображена гусеница 10, включающая корпусную часть 14, имеющую наружную поверхность 16 и внутреннюю поверхность 18. В качестве примера, гусеница 10 сформирована из полимерного материала, имеющего высокий модуль упругости, как описано ниже. В качестве примера, полимерный материал имеет модуль Юнга, больший чем 10000 psi (68,94 МПа) и предпочтительно гораздо более высокий, как описано ниже. Предпочтительно, полимерный материал представляет собой полиэтилен с ультравысокой молекулярной массой.
В одном варианте осуществления корпусная часть 14 сформована или иным образом сформирована в виде непрерывной петли. В еще одном варианте осуществления корпусная часть представляет собой гусеницу из бесконечной ленты. В настоящей заявке термин «непрерывная петля» обозначает сплошную структуру без соединительных деталей, сцепок или сращений. В настоящей заявке термин «бесконечная лента» может включать соединительные детали, сцепки или сращения. В любом случае должно быть понятно, что могут быть реализованы альтернативные варианты исполнения с любыми другими пригодными конфигурациями.
Как упомянуто ранее, корпусная часть 14 имеет наружную поверхность 16 и внутреннюю поверхность 18. Толщина корпусной части 14 гусеницы 10 (расстояние между наружной поверхностью 16 и внутренней поверхностью 18), как показано размером Т, предпочтительно составляет менее чем около 0,2 дюйма (5,08 мм). В качестве примера, толщина предпочтительно варьирует между около 0,2 дюйма (5,08 мм) и около 0,1 дюйма (2,54 мм). Как иллюстрировано в фиг.1, корпусная часть 14 является достаточно тонкой, чтобы быть гибкой.
Наружная поверхность 16 включает множество гусеничных грунтозацепов 20, предназначенных для сцепления с грунтом. В качестве примера, грунтозацепы 20 сформированы в виде единой цельной детали с корпусной частью 14 гусеницы 10. Поэтому грунтозацепы 20 также сформированы из того же полимерного материала, что и корпусная часть. Как иллюстрировано в фиг.1, грунтозацепы 20 выступают из наружной поверхности 16 корпусной части 14. Также должно быть понятно, что грунтозацепы 20 могут иметь иные формы и размеры, нежели показанные на фиг.1.
Необязательно, с грунтозацепами 20 соединены протекторные накладки 22. В качестве примера, протекторные накладки 22 сформированы из второго материала, который является более эластичным, чем полимерный материал корпусной части 14 и грунтозацепов 20. В качестве примера, эластомерный второй материал имеет модуль Юнга, меньший или равный 5000 psi (34,47 МПа) и предпочтительно меньший или равный 2000 psi (13,788 МПа). Например, накладки 22 могут быть сформированы из резины, имеющей модуль Юнга около 1500 psi (10,341 МПа).
Протекторные накладки 22 получают либо совместным литьевым формованием с грунтозацепами 20, либо закреплением на грунтозацепах 20 любым пригодным способом, например с помощью клеевого средства. Необязательные протекторные накладки 22 обеспечивают усиленное сцепление с твердыми или ледяными поверхностями. Необязательные протекторные накладки 22 также снижают шум, когда гусеница 10 действует на твердых поверхностях сравнительно с вариантом исполнения гусеницы 10 без накладок 22 на грунтозацепах 20.
Внутренняя поверхность 18 включает сформированные в виде единой цельной детали приводные бобышки 24, которые создают элементы привода 26, которые предназначены для зацепления с зубцами 19, 21 ведущей звездочки. Центрирующие бобышки 28 размещены между элементами привода 26. В качестве примера, приводные бобышки 24 и центрирующие бобышки 28 сформированы в виде единой цельной детали из того же полимерного материала, как и корпусная часть 14. Элементы привода 26 скомпонованы для зацепления с зубцами 19, 21 ведущей звездочки, когда звездочка 12 вращается для продвижения корпусной части 14 и перемещения транспортного средства. Центрирующие бобышки 28 скомпонованы входящими в центральный паз 30 ведущей звездочки 12, чтобы сохранять положение корпусной части 14 гусеницы 10 относительно ведущей звездочки 12.
Необязательно, к центрирующим бобышкам 28 присоединены центрирующие накладки 29. В качестве примера, центрирующие накладки 29 сформированы из второго материала, который является более эластичным, чем полимерный материал корпусной части 14, приводных бобышек 24 и центрирующих бобышек 28. В качестве примера, эластомерный второй материал имеет модуль Юнга, меньший чем 5000 psi (34,47 МПа) и предпочтительно меньший чем 2000 psi (13,788 МПа). Например, накладки 29 могут быть сформированы из резины, имеющей модуль Юнга около 1500 psi (10,341 МПа).
Центрирующие накладки 29 получают либо совместным литьевым формованием с центрирующими бобышками 28, либо закреплением на центрирующих бобышках 28 любым пригодным способом, например с помощью клеевого средства. Необязательные центрирующие накладки 29 могут обеспечивать усиленное сцепление с ведущей звездочкой 12 и могут быть менее шумными, чем вариант исполнения гусеницы 10, включающей центрирующие бобышки 28 без накладок.
В еще одном варианте осуществления гусеница (не показана) сформирована включающей приводные проемы, соседствующие с приводными бобышками 24. Гусеница этого варианта исполнения приводится в движение звездочкой, как иллюстрировано в Патенте США № 7051829 на имя Wahl, который приведен здесь для сведения. В этом варианте исполнения центрирующие бобышки 28 обычно не употребляются.
Как показано на фиг.1, элементы привода 26 разнесены друг от друга в продольном направлении вдоль гусеницы 10, будучи размещенными по поперечным осям 40. Грунтозацепы 20 подобным образом расположены отстоящими друг от друга вдоль гусеницы 10, будучи размещенными вдоль поперечных осей 40. Должно быть понятно, что, в то время как грунтозацепы 20 показаны расположенными вдоль поперечных осей 40, грунтозацепы 20 могут быть исполнены с иной, в качестве примера, более высокой периодичностью, как обсуждается более подробно в фиг.3. Гусеница 10 способна нести грунтозацепы 20 с более высокой периодичностью, отчасти благодаря гибкости, обеспечиваемой полимерным материалом, составляющим гусеницу 10.
В качестве примера, вдоль отдельной поперечной оси 40 размещено множество грунтозацепов 20. Множество серий грунтозацепов 20 расположено параллельно другим сериям грунтозацепов 20. Должно быть понятно, что грунтозацепы 20 могут быть исполнены с другими пригодными конфигурациями.
Необязательно, в качестве примера, внутрь корпусной части 14 введены армирующие элементы 38. В качестве примера, армирующие элементы 38 сформированы из полимерного материала, имеющего модуль Юнга больше чем около 75000 psi (517,05 МПа) и предпочтительно больше чем около 95000 psi (654,93 МПа). Например, армирующие элементы 38 изготовлены из арамидных волокон или сложного полиэфирного материала.
Во время работы снег, грязь и прочий мусор могут накапливаться на внутренней поверхности 18 гусеницы 10, на элементах привода 26 и на ведущей звездочке 12. Проемы 42, выполненные в зубцах 19, 21 звездочки, соединены с полостями 44 для того, чтобы обеспечить возможность перемещения снега, грязи и прочего мусора через проемы 42 в направлениях, указанных стрелками 46, когда звездочка 12 вращается для передвижения гусеницы 10. Движение снега, грязи и прочего мусора в направлении стрелок 46 позволяет удалять снег, грязь и прочий мусор с внутренней поверхности 18, элементов привода 26 и ведущей звездочки 12.
На фиг.2 и 3 изображен еще один вариант осуществления сцепляющейся с грунтом гусеницы 110 для применения в транспортном средстве (не показано), имеющем ведущую звездочку 112. Этот вариант осуществления по существу подобен предыдущему варианту исполнения и обеспечивает дополнительные признаки, применимые ко всем вариантам осуществления. Понятно, что этот вариант осуществления может включать все признаки предыдущего варианта исполнения.
На фиг.2 изображена гусеница 110, включающая корпусную часть 114, имеющую наружную поверхность 116 и внутреннюю поверхность 118. Наружная поверхность 116 включает грунтозацепы 120, скомпонованные для сцепления с грунтом. Грунтозацепы 120 в общем образуют выпуклую поверхность сцепления с грунтом, как иллюстрировано пунктирной линией 148. Выпуклая поверхность сцепления с грунтом, иллюстрированная пунктирной линией 148, обеспечивает возможность наклона гусеницы 10 относительно грунта G. Необязательно с грунтозацепами 120 соединены протекторные накладки 122.
По-прежнему со ссылками на фиг.2, внутренняя поверхность 118 включает выполненные в виде единой цельной детали приводные бобышки 124, включающие элементы привода 126, скомпонованные для зацепления с зубьями 125 ведущей звездочки 112, когда звездочка 112 вращается. В фиг.2 показана только половина ведущей звездочки 112, причем другая половина представляет собой зеркальное изображение. Приводные бобышки 124 составляют элементы привода 126. Центрирующие бобышки 128 также исполнены в виде единой цельной детали с внутренней поверхностью 118 гусеницы 110. Центрирующие бобышки 128 скомпонованы входящими в центральный паз 134 ведущей звездочки 112 для сохранения положения корпусной части 114 относительно ведущей звездочки 112. Необязательные центрирующие накладки 129 обеспечивают более бесшумную работу по сравнению с вариантом исполнения гусеницы 110, включающей только центрирующие бобышки 128 без необязательных центрирующих накладок 129.
В качестве примера, ведущая звездочка 112 соединена с ведущей осью 150. Звездочка включает множество зубьев 125, которые скомпонованы для зацепления с элементами привода 126, когда звездочка 112 вращается. Зубья 125 включают боковые элементы 136, имеющие наклонную поверхность 138, которая предназначена для способствования удалению снега, грязи и прочего мусора. Во время работы снег, грязь и прочий мусор могут накапливаться на внутренней поверхности 118, на элементах привода 124 и на ведущей звездочке 112. Промежуток между боковым элементом 136 и внутренней поверхностью 118 и наклонной поверхностью 138 облегчает перемещение снега, грязи и прочего мусора в направлении, указанном стрелкой 146, для удаления снега, грязи и прочего мусора с внутренней поверхности 118, элементов привода 124 и ведущей звездочки 112.
Все еще со ссылками на фиг.2, корпусная часть 114 необязательно включает внедренные армирующие элементы 148 для повышения прочности на разрыв корпусной части 114 и сведения к минимуму продольного растяжения гусеницы 110. В то время как фиг.2 показывает армирующие элементы 148, расположенные в продольном направлении, должно быть понятно, что расположение армирующих элементов 148 относительно корпусной части 114 не ограничивается каким-либо порядком размещения. Армирующие элементы 148 необязательно изготавливают из арамидных волокон или сложного полиэфира.
На фиг.3 показан вид поперечного сечения сцепляющейся с грунтом гусеницы 110 из фиг.2. Как раскрыто ранее, гусеница 110 включает корпусную часть 114, которая, вместе с прочими деталями, включает элементы привода 126. Ведущая звездочка 112 включает зубья 125, которые скомпонованы для зацепления с элементами привода 126, когда ведущая звездочка 112 вращается для перемещения корпусной части 114 и движения транспортного средства (не показано).
Как также показано на фиг.3, гусеница 110 включает грунтозацепы 120. По фиг.1 и 2 должно быть понятно, что на фиг.3 показано несколько рядов грунтозацепов 120. Также следует отметить, что наличествует большее число рядов грунтозацепов 120, чем элементов привода 126. Первые серии 160 грунтозацепов 120 расположены в продольном направлении на одной линии с приводными бобышками 124, и вторые серии 162 грунтозацепов 120 в продольном направлении размещены на одной линии с промежутками 164 между соседними приводными бобышками 124. Грунтозацепы 120, сформированные на наружной поверхности 116, могут быть расположены между элементами привода 126 благодаря гибкости, обеспечиваемой полимерным материалом, составляющим гусеницу 110.
Как было описано выше, корпусная часть 14, 114 гусеницы, а также грунтозацепов 20, 120, приводных бобышек 24, 124 и центрирующих бобышек 28, 128, в качестве примера, сформированы в виде единой цельной детали из полимерного материала, имеющего модуль Юнга больше чем 10000 psi (68,94 МПа). В прочих примерных вариантах осуществления полимерный материал имеет модуль Юнга, больший или равный 25000 psi (172,35 МПа), больший или равный 50000 psi (344,7 МПа) или больший или равный 75000 psi (517,05 МПа). В предпочтительных вариантах осуществления полимерный материал представляет собой полиэтилен с ультравысокой молекулярной массой, имеющий модуль Юнга больше чем около 95000 psi (654,93 МПа).
Полимерный материал корпусной части 14, 114, грунтозацепов 20, 120, приводных бобышек 24, 124 и центрирующих бобышек 28, 128 может быть также охарактеризован в понятиях степени кристалличности полимерного материала. В качестве примера, полимерный материал имеет степень кристалличности, большую чем или равную 50%. В прочих примерных вариантах осуществления полимерный материал имеет степень кристалличности между около 55% и 85%. В предпочтительных вариантах осуществления полимерный материал имеет степень кристалличности, большую чем или равную 85%.
Полимерный материал корпусной части 14, 114, грунтозацепов 20, 120, приводных бобышек 24, 124 и центрирующих бобышек 28, 128 может быть также охарактеризован в понятиях молекулярной массы полимерного материала. В качестве примера, полимерный материал имеет молекулярную массу, превышающую два миллиона дальтонов. В других примерных вариантах осуществления корпусная часть формируется из полимерного материала, имеющего молекулярную массу, превышающую три миллиона дальтонов, большую чем четыре миллиона дальтонов или большую чем пять миллионов дальтонов. В предпочтительных вариантах осуществления полимерный материал представляет собой полиэтилен с ультравысокой молекулярной массой, имеющий молекулярную массу между примерно тремя миллионами дальтонов и примерно 5,7 миллионами дальтонов.
Свойства обсуждаемого здесь полимерного материала обеспечивают возможность сформировать гусеницу из тонкого листа полимерного материала. В качестве примера, корпусная часть имеет толщину менее чем 0,2 дюйма (5,08 мм). Предпочтительно корпусная часть имеет толщину между около 0,2 дюйма (5,08 мм) и около 0,1 дюйма (2,54 мм).
Понятно, что гусеница, изготовленная из описанного здесь полимерного материала, не ограничивается конкретными конструкциями гусеницы, иллюстрированными здесь. В соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы любые другие конфигурации приводных бобышек, грунтозацепов и центрирующих бобышек. Как обсуждалось выше, может быть также использована любая желательная конструкция звездочки, включая многочисленные ведущие звездочки, как это хорошо известно в технологии. Также понятно, что гусеница может быть сформирована с центрирующими бобышками или без таковых, в зависимости от конструкции гусеницы.
Хотя изобретение было описано в подробностях с привлечением определенных примерных вариантов осуществления, вариации и модификации существуют в пределах области и смысла настоящего изобретения, как описанного и определенного нижеследующими пунктами формулы изобретения.