CN1217818C - 履带式车用的车轮 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于履带式车的车轮(10)，其设置在车轮毂(12)上。为了实现这种具有最佳阻尼特性和微小的热征象的轻重量的车轮，车轮(10)具有一塑料制的轮圈(14)。轮圈(14)由具有拉伸弹性模量E＞2000N/mm2和断裂延伸率＞2%的聚酰胺制成并且其横截面构成实心的象脚形式。

Description

履带式车用的车轮
技术领域
本发明涉及一种用于履带式车的车轮，其设置在车轮毂上，该车轮由一种塑料构成，并且该车轮由一包括一垂直的盘和一周边较宽的圈的轮圈构成，其中在侧向伸出的圈与盘之间设有一半径。在这样的车轮中其涉及用于履带式车的履带的例如一滚轮、一支承轮、一支承圈或一转向轮。
背景技术
由EP 0 159 934 A2已知一种用于轻型履带式车的铝或纤维增强的树脂制的滚轮。该滚轮包括两个具有成形的圈的圆形盘。各圈在外面带有橡胶轮胎。两盘构成一导向槽用于履带式车的履带的履带环节的导向齿的定心。滚轮的整个横截面，特别是在肩部区域，即垂直的盘与周边的圈的接合区域具有较薄的横截面。当在斜坡上行驶、驶过障碍物如大石块时由于伸出的圈的较长的杆之故肩部区域受到特别的载荷。这样的交变应力对铝制的滚轮的使用寿命只具有很小的影响。然而，由纤维增强的树脂制的滚轮在该肩部区域存在断裂危险。受高载荷的肩部区域的交变变形伴随的加热产生显微脆裂，以致纤维塑料基体分解和断裂。因此这样的车轮达不到长的使用寿命。
发明内容
从EP 0 159 934 A2出发，本发明的目的在于，提供一种开头所述型式的车轮，其在重量轻的同时具有长的使用寿命。
为此，本发明提供一种用于履带式车的车轮，其设置在车轮毂上，该车轮由一种塑料构成，并且该车轮由一包括一垂直的盘和一周边较宽的圈的轮圈构成，其中在侧向伸出的圈与盘之间设有一半径，其特征在于，所述轮圈由具有拉伸弹性模量E＞2000N/mm2和断裂延伸率＞2％的聚酰胺制成，并且所述轮圈的横截面构成实心的象脚形式，其中所述圈的宽度为其厚度的1.0-2.5倍、其厚度为盘的宽度的0.5-1.5倍，并且所述盘与一金属的基圈固定连接，其中该基圈与所述车轮毂相连接。
本发明的车轮的优点是，与金属制的履带式车的车轮相比可以大大地减轻重量。除减轻重量外其得到这样的优点，即由于材料的固有阻尼与减轻的重量相结合降低了其例如由于车轮滚过履带及其中存在的履带间隙产生的传给履带式车的车体的振动。此外，按照本发明的设计得到比较小的热征象(Wrmesignatur)的优点，从而难以用热量变形图仪器识别车轮以及履带式车。其他的优点包括减小了具有本发明的车轮的履带式车的非弹性的质量、通过相应地减轻的构件重量而便于操作、减轻了存储和运输的重量，以及耐腐蚀。
聚酰胺是车轮的适用的塑料。聚酰胺比滚轮的已知的材料，即纤维增强的树脂具有显著更高的强度和冲击韧性并且是更耐热的。
聚酰胺具有拉伸弹性模量E＞2000N/mm2并且可在-40℃与+120℃之间应用。其缺口冲击韧性在该温度范围内至少为10kJ/m2。吸水率在标准大气23/50时＜1/％。
在铸造聚酰胺PA12G的情况下在断裂速度为5mm/min时的断裂延伸率＞20％。
包含20-50％的玻璃纤维组分的部分芳构化的聚酰胺在断裂速度为50mm/min时的断裂延伸率＞2％。
附图说明
由以下对附图中所示的本发明的车轮的设计得出其他的细节、特征和优点。其中：
图1为用于履带式车与履带式车的车轮毂的一部分相组合的车轮的第一结构设计的一部分之剖视图；
图2为用于履带式车的车轮的第二实施形式的类似于图1的视图；
图3为履带式车的车轮的第三结构设计；
图4为履带式车的车轮的正视图；
图5为沿图4的剖面线V-V通过履带车的车轮截取的剖面图；
图6为用于履带式车的车轮的另一结构设计的基本上类似于图5的剖面图；
图7为车轮与车轮轴承用的毂部分成整体的一个结构设计；
图8为车轮与车轮轴承用的毂部分相连结的类似于图7的视图；
图9为用于履带式车的车轮的又一实施形式的类似于图1至3的视图；
图10为履带式车的车轮的一个结构设计的局部剖视图，其类似于图1至3所示的结构设计，其中设有抗磨件；
图11为抗磨件的另一结构设计的类似于图10的视图；以及
图12为车轮的抗磨件的又一结构设计，其类似于图10和11中所示。
具体实施方式
图1以部分剖视图示出用于履带式车的车轮10。该车轮10设置在一部分地示出的轮毂上。车轮10具有由两个分圈16构成的轮圈14。轮圈14，即轮圈14的两分圈16由一种塑料构成。该塑料涉及聚酰胺(PA)。为了得到高的机械强度和耐热性，轮圈14的两分圈16可以是纤维增强的。
每一分圈16分成宽度为17的盘15和宽度为21、厚度为23的成一体成形的圈19。25表示一半径。
两分圈16的每一个与一所属的凸缘圈18固定连接。这样的连接可以涉及形锁合的和/或力锁合的和/或材料锁合的连接。两凸缘圈18具有L形横截面形状并且借助于连接元件20相互和与车轮毂12固定连接，该连接元件20由螺钉22和螺母24构成。
凸缘圈18由例如钢或轻金属或轻金属合金构成。
车轮10的轮圈14的两分圈16设置成下述方式：在它们之间构成一环绕导向槽26。导向槽26由两分圈16相互面对的导向面28限定。车轮10的轮圈14的分圈16的各导向面28用于车轮10在履带式车的相应的履带的导向齿上的导向。
轮圈14的各分圈16的外圆周上分别设有一化学粘结的滚圈30。滚圈30由例如橡胶或塑料或其他的适合的弹性材料构成。滚圈30滚过相应的履带的内工作面。
在图1中所示的实施例中，各分圈16和在其外圆周设置的滚圈30具有相对于导向槽的镜像对称的横截面。点划线32表示其对称平面。
图2示出车轮10的一个结构设计的类似于图1的视图，其与图1中所示的实施形式的区别在于，滚圈30为塑料制的轮圈14的各分圈16和圈19的成整体的构件。
同样的细部在图2中用如图1中同样的附图标记表示，以便省略对于图2再次描述所有这些细部。
图3示出车轮10的一个结构设计的类似于图1和2的简图，车轮10具有一包括两塑料制的分圈16的轮圈14，其中两分圈16的每一个与一所属的凸缘圈34成一体构成。塑料制的两分圈16的一个的圆周上设有一滚圈30，其类似于图1中的结构设计。右边所示的分圈16表示左边所示的分圈16的变型，因为，相当于图2，滚圈30为轮圈14或圈19的一个整体构件。
与分圈16成一体连结的各凸缘圈34可共同借助于垫圈36固定到车轮毂上。在垫圈36中涉及包括用于连接元件20的孔的钢圈，连接元件20具有螺钉22和螺母24，见图2。
同样的细部在图3中用如图1和2中同样的附图标记表示，以便省略对于图3再次详细描述所有这些细部。
图4为缩小而不按比例的车轮10的示意正视图，其中轮圈14具有多个辐条38，其中在图中只示出少数几个。备辐条38与各通孔40相交替配置，后者在图中也只示出少数几个。各通孔40和辐条38沿轮圈14的一个分度圆42均匀分布地设置，如由图5也可部分地看出的。这样的结构设计可以减轻车轮10的重量。为了提高车轮10或其塑料轮圈14的形状刚度(Formsteifigkeit)，将轮圈14设计成例如沿圆周方向具有波形截面也是可能的，如其在图6中以部分剖面所示出的。
图7为一具有车轮10的车轮毂12的示意剖视图。车轮10具有一单独的塑料制的轮圈14。轮圈14具有对称的横截面形状，其由点划对称线44表示。在轮圈14的外圆周上设有面向车轮毂12并与车轮毂12同心的环绕的各槽46，其用于安装轴承元件48。该轴承元件涉及例如滚动轴承，其构成车轮轴承50。
图8示出车轮10的类似于图7的简图，其与图7中所示的实施例的区域特别在于，对称的横截面形状的轮圈14具有一毂元件52，其设置成用于安装滚动轴承形式的轴承元件48。该环形毂元件52与轮圈14相连结。这样的连接可以涉及形锁合的和/或力锁合的和/或材料锁合的连接。毂元件52由金属或金属合金构成。
同样的细部在图8中用如图7中同样的附图标记表示，以便省略对于图8再次详细描述所有这些细部。
图9示出车轮10的一个结构设计的类似于图1或2的视图，其中轮圈14具有两个分圈16，其分别具有对称的横截面形状。由所属的点划线54表示相应的对称线。此外，按照图9的结构设计类似于图1中所示的实施形式，其中同样的细部在图1和9中分别用同样的附图标记表示，而不再次对图9详细描述。但该对称的结构设计并不是绝对必要的。
图10示出一分圈16的一部分的剖视图，其类似于图1和3中的分圈16，其中相应的分圈16的相应的导向面28设有抗磨件56。在图10中所示的实施例中抗磨件56由一抗磨环58构成，其固定到所属的导向面28上。这样的固定例如借助于胶粘剂60来实现。
另一可能性在于例如，将抗磨环58硫化到分圈16上。也可以采用多个环形段62代替抗磨环58(图11)。
图11示出一分圈16具有在所属的导向面28上的抗磨件56的类似于图10的部分视图，其中抗磨件56由多个环形段62构成。每一环形段62具有至少一个固定凸出部64。环形段62的固定凸出部64铸入所属的塑料制的分圈16中。环形段62与抗磨环58(见图10)相比的优点是，其借此能够补偿在相应的分圈16与所属的抗磨件56的材料之间由材料决定的热膨胀差异。环形段62可更换地固定在分圈16上。
图12示于一分圈16具有在所属的导向面28上的抗磨件56的类似于图10和11的示意图。抗磨件56由一抗磨环58构成，其铸入所属的分圈16中。抗磨件56也可以由各分开的环形段62构成，如以上关于图11所述的。
分圈16如按照图1、3和9的结构设计的情况下在其外圆周设有一滚圈30。
在基于盘15的宽度17＝100％情况下得到的盘15和圈19的尺寸比例汇总如下表：
图号 1  2  3  7  8  9
盘15的宽度17＝100％[mm] 22  22  22  40  40  23
圈19的宽度21[mm] 40  35  43  50  50  39
宽度21为宽度17的％ 181  159  195  125  125  169
圈19的厚度23[mm]  24  24  30  28  28  20
厚度23/宽度17之比 1∶1.1  1∶1.1  1∶1.36  1∶0.7  1∶0.7  1∶0.87
厚度23为盘15的宽度17的％ 110  110  136  70  70  87
厚度23/宽度21之比 1∶1.67  1∶1.45  1∶1.43  1∶1.78  1∶1.78  1∶1.95
宽度21为厚度23的％ 167  145  143  178  178  195
                          附图标记清单
10  车轮              12  车轮毂(用于10)      14  轮圈(10的)
15  盘                16  分圈(14的)          17  宽度(15的)
18  凸缘圈(用于16)    19  圈                  20  连接元件
    (基圈)                                        (10与12之间)
21  宽度(19的)        22  螺钉(20的)          23  厚度(19的)
24  螺母(20的)        25  半径                26  导向槽(14的)
28  导向面(26的)      30  滚圈(10上)          32  点划线(对称平面)
34  凸缘圈(16的)      36  垫圈(34上)          38  辐条(10的)
    (基圈)
40  通孔(10的)        42  分度圆(用于38、40)  44  点划线(对称平面)
46  槽(用于48)        48  轴承元件            50  车轮轴承
                          (用于50)(基圈)
52  毂元件(14的)      54  点划线(对称平面)    56  抗磨件(28上)
    (基圈)
58  抗磨环(56的)      60  胶粘剂(用于56)      62  环形段(56的)
64  固定凸出部(62上)

Claims (10)

1.用于履带式车的车轮(10)，其设置在车轮毂(12)上，该车轮(10)由一种塑料构成，并且该车轮(10)由一包括一垂直的盘(15)和一周边较宽的圈(19)的轮圈(14)构成，其中在侧向伸出的圈(19)与盘(15)之间设有一半径(25)，其特征在于，所述轮圈(14)由具有拉伸弹性模量E＞2000N/mm2和断裂延伸率＞2％的聚酰胺制成，并且所述轮圈(14)的横截面构成实心的象脚形式，其中所述圈(19)的宽度(21)为其厚度(23)的1.0-2.5倍、其厚度(23)为盘(15)的宽度(17)的0.5-1.5倍，并且所述盘(15)与一金属的基圈(18，34，52)固定连接，其中该基圈(18，34，52)与所述车轮毂(12)相连接。
2.按照权利要求1所述的车轮，其特征在于，参照所述盘(15)的宽度(17)，即规定所述盘(15)的宽度(17)为100％，则所述圈(19)的尺寸：
圈(19)的宽度(21)为110至210％。
3.按照权利要求1所述的车轮，其特征在于，所述聚酰胺为具有在断裂速度5mm/min时的断裂延伸＞20％的铸造聚酰胺PA12G或具有20至50％的玻璃纤维组分的部分芳构化的聚酰胺，其在断裂速度为50mm/min时的断裂延伸率＞2％。
4.按照权利要求1所述的车轮，其特征在于，所述轮圈(14)具有两个分圈(16)，在这两个分圈之间构成一环形的导向槽(26)，该导向槽由相互面对的导向面(28)限定。
5.按照权利要求4所述的车轮，其特征在于，所述导向面(28)设有一抗磨件(56、58)。
6.按照权利要求5所述的车轮，其特征在于，所述抗磨件(56)包括置入塑料的耐磨的复合材料、或作为纤维或者晶须的金属材料或陶瓷材料、或在磨损区域的耐磨材料的涂层。
7.按照权利要求5所述的车轮，其特征在于，所述抗磨件(56)由抗磨环(58)或环形段(62)构成，其固定在所述导向面(28)上。
8.按照权利要求5所述的车轮，其特征在于，所述抗磨件(56)由所述导向面(28)的涂层构成。
9.按照上述权利要求之一项所述的车轮，其特征在于，在所述圈(19)的外圆周上设有一滚圈(30)。
10.按照权利要求9所述的车轮，其特征在于，所述滚圈(30)为相应的圈(19)的成整体的构件，或所述滚圈(30)由弹性体材料构成并固定在所述的圈(19)上。
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