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Die Erfindung betrifft einen Verbindungsdorn zur gelenkigen Verbindung zweier Kettenglieder einer Raupenkette, wobei der Dorn aus einem Metallbolzen und einer darauf unlösbar angeordneten, elastischen Umhüllung besteht, welche beim Einschieben des Dornes in die Bohrungen der Ketten- glieder elastisch verformbar ist.
Es ist bekannt, die Kettenglieder von Raupenfahrzeugen mittels einfacher Stahlbolzen gelenkig miteinander zu verbinden. Bei stark beanspruchten Ketten, z. B. für Panzer, werden an Stelle solcher Stahlbolzen Verbindungsdorne verwendet, die aus einem Stahlbolzenkern oder einer Stahl- hülse bestehen mit aufvulkanisierten Gummiringen. Beim Einschieben in die Bohrungen der Ketten- glieder verformen sich die Gummiringe und erzeugen dadurch eine Radialspannung. In Fachkreisen sind solche herkömmlichen Verbindungsdorne unter dem Namen "Torsibloc" bekannt.
Die Vorteile derartiger Verbindungsdorne bei Kettenfahrzeugen sind geringerer Verschleiss, wesentlich reduzierte Geräuschbildung und infolge des Dämpfungseffektes geringere Vibrationen.
Derartige Verbindungsdorne weisen aber auch gewisse Nachteile auf, vor allem dann, wenn sie stark belastet werden. Durch die Verformungen bilden sich Quetschfalten, die sich in einem er- höhten Spannungszustand befinden, was zu einer örtlichen Überbeanspruchung führt.
Ferner bestehen an den Berührungsstellen der gequetschten Gummielemente Reibstellen Gummi/Gummi, was zu erhöhter Überhitzung und Zerstörung der elastischen Umhüllung und damit des Systems führen kann. Schliesslich bilden auch die Reibstellen Gummi/Stahl eine Schwächung, weil dort sowohl die Stahlhülse wie auch der Gummi durch Verschleiss stärker beansprucht werden. Schliesslich ist die Radialsteife in den meisten Fällen ungenügend und führt zu erhöhter Kettendehnung. Die
Radialsteife kann nicht ohne weiteres durch Vergrösserung der Radialkräfte erhöht werden, weil sonst der Gummi überbeansprucht wird.
Bei den bekannten "Torsiblocs" ist die Gummifüllung des freien Bohrungsraumes etwa 94%.
Durch Erhöhung des Füllungsgrades z. B. auf 100% liesse sich die Radialsteife ebenfalls erhöhen.
Dies würde aber eine noch stärkere Überhitzung der verschiedenen Reibstellen bewirken.
Als wesentlicher Nachteil der bekannten Verbindungsdorne muss die Tatsache erwähnt werden, dass sie sich axial in einem labilen Gleichgewichtszustand befinden, d. h. sie lassen sich bereits unter geringer axialer Krafteinwirkung um einige Millimeter axial verschieben. Die axiale Hysteresis ist daher sehr gross bzw. die Axialsteife generell zu klein, der zufolge die Verbindungsdorne seitlich wandern können.
Es wurde schon versucht, eine 100%ige Gummifüllung mit einer einteiligen, schlauchförmigen Umhüllung zu erzielen. Die Versuchsausführung brachte eine hohe Radial- und Axialsteife und eine verhältnismässig geringe Vorspannung, so dass der Gummi noch über eine grosse Arbeitsreserve verfügt. Damit die Vorspannkräfte aber auch nur einigermassen genau definierbar sind, müssen die Herstellungstoleranzen der Stahlteile und der Gummiringe vor dem Aufvulkanisieren extrem klein sein. Eine wirtschaftlich vertretbare Fabrikation ist kaum möglich.
Ein Verbindungsdorn der gattungsgemässen Art geht aus der DE-PS Nr. 2400481 hervor. In dieser Patentschrift wird ein Verbindungskörper beschrieben, der eine Vergrösserung der Standfläche schwerer Gleiskettenfahrzeuge herbeiführt zwecks Senkung der spezifischen Bodenpressung und besserer Verteiler der Wechselkräfte auf die Kettenbolzen. Die den Verbinderkörper durchdringenden Verbindungsdorne sind mit einteiligen, elastisch verformbaren, aufvulkanisierten Gummihülsen versehen. Diese Gummihülsen weisen ebenfalls die vorerwähnten Nachteile auf.
Die Erfindung stellt sich nun zur Aufgabe, einen Verbindungsdorn zur gelenkigen Verbindung zweier Kettenglieder einer Raupenkette zu schaffen, bei welcher diese Nachteile vermieden sind.
Erfindungsgemäss erfolgt dies so, dass die Umhüllung über ihren Umfang bzw. über ihre Länge in ihrer Materialstärke zwischen einem grösseren und einem kleineren Wert alternierend ausgebildet ist, wobei diese Werte grösser bzw. kleiner sind als die Differenz zwischen dem Radius des Bolzens und demjenigen der Bohrungen.
Durch die Gummiumhüllung mit unterschiedlicher Materialstärke wird eine wesentliche Verbesserung der Kettenkonstruktion erzielt.
An Hand der Fig. 1 bis 5 der nachfolgenden Zeichnungen werden vorerst die in der Beschreibungseinleitung aufgeführten, bekannten Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Aufbauend auf den bekannten Lösungen werden sodann Ausführungsbeispiele der Erfindung
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durch den "Torsibloc" gemäss Fig. 2 in grösserem Massstab, Fig. 4 schematisch die Form der axialen
Hysteresis-Kurve des "Torsiblocs" gemäss Fig. 2, Fig. 5 eine theoretische Ausführungsvariante eines
Verbindungsdornes mit hohem Füllvolumen, Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs- form eines erfindungsgemässen Verbindungsdornes, Fig. 7 einen Querschnitt durch eine zweite Aus- führungsform eines erfindungsgemässen Verbindungsdornes, Fig.
8 einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verbindungsdornes, und Fig. 9 schematisch eine axiale Hysteresis-Kurve des erfindungsgemässen Verbindungsdornes.
In der Fig. 1 sind die beiden Kettenglieder einer Raupenkette mit --1 und 2-- bezeichnet.
An den einander benachbarten Verbindungskanten der Kettenglieder --1, 2-- sind abwechslungsweise Vorsprünge --3-- und Ausnehmungen --4-- so angeordnet, dass die Vorsprünge --3-- des einen Kettengliedes-l-in die Ausnehmungen --4-- des andern Kettengliedes --2-- hineinragen. Die Vorsprünge --3-- sind mit Bohrungen --5-- versehen, die miteinander fluchten und in die in bekannter Weise ein Stahlbolzen --6-- eingeschoben ist.
Bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten bekannten Verbindungsdorn"Torsibloc", auf den in der Beschreibungseinleitung bereits hingewiesen worden ist, sind auf den Metallkern --6, 8-Gummiringe-7-- aufvulkanisiert. Der Stahlkern kann aus einem vollen Bolzen --6-- oder einer Stahlbüchse --8-- bestehen. In Fig. 3 sind die Gummiringe in unverformtem Zustand mit --71-- und in verformtem Zustand mit --7-- bezeichnet.
Beim Einschieben des Verbindungsdornes in die Kettenglieder werden die Gummiringe --7-unter Einwirkung des radialen Verformungsdruckes Pr von ihrer ursprünglichen Dicke S0 elastisch auf die Dicke S, zusammengedrückt. Dabei bilden sich seitliche Quetschfalten --9--, deren Ränder sich berühren und die Reibstellen --10-- Gummi/Gummi bilden, die sich im Fahrbetrieb stark erhitzen und verschleissen. Auch die Reibstellen --11-- Gummi/Stahl nützen sich stark ab.
Unter Einwirkung von Axialkräften Ak lassen sich die bekannten "Torsiblocs" leicht um einige Millimeter in Axialrichtung verschieben. Die Hysteresis-Kurve H gemäss Fig. 4 ist daher sehr breit.
In Fig. 4 sind die Axialkraft Ak als Ordinate und die Axialverschiebung Av als Abszisse aufgetragen.
In Fig. 5 ist schliesslich die Ausführungsform dargestellt mit einer schlauchförmigen, elastischen Umhüllung --12-- zur Erzielung einer 100%igen Füllung. Wie eingangs erwähnt worden ist, sind aber die Anforderungen an die Herstellgenauigkeit der Stahlteile und des unvulkanisierten Gummis so hoch, dass ein vertretbarer Fabrikationsaufwand nicht möglich ist.
Bei der ersten erfindungsgemässen Ausführungsform des Verbindungsdornes --16-- ist auf der Stahlhülse --8-- eine Gummiumhüllung --13-- aufvulkanisiert, die sich über die ganze Länge der Hülse --8-- erstreckt. Die Wandstärke der Umhüllung --13-- ist unterschiedlich, da letztere dicke und dünne Stellen --14 bzw. 15-aufweist, deren Wandstärken S0 bzw. S2 grösser bzw. kleiner
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Bei den erhöhten Stellen --14-- handelt es sich um ringförmige Rippen, die beim Einschieben des Verbindungsdornes --16-- in die Bohrungen --5-- der Kettenglieder --1, 2-- radial zusammengedrückt werden. Zwischen den Ringrippen --14-- sind die als Ringnuten mit Kreissegmentquerschnitt ausgebildeten Vertiefungen --15-- angeordnet. Das verformte Material der Ringrippen --15-weicht unter Wirkung der Radialkraft Pr elastisch nach den Vertiefungen --15-- hin aus und füllt diese aus. Dadurch wird eine mindestens annähernd 100%ige Füllung des freien Bohrungsraumes durch die Gummiumhüllung erzielt.
Bei der Ausführungsform des Verbindungsdornes-17-- gemäss Fig. 7 ist die Umhüllung mit erhöhten, langverlaufenden Rippen --20-- versehen, zwischen denen längsverlaufende Kanäle --19-- mit Kreissegmentquerschnitt angeordnet sind. Auch hier ist die Rippenwandstärke S0 grösser als der Abstand S und letzterer wieder grösser als die Wandstärke S2 der Umhüllung im Bereich des Nutengrundes.
In der Fig. 8 ist ein Verbindungsdorn --18-- dargestellt, der im Querschnitt etwa dreieckförmig
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ist, wobei die abgerundeten Kanten --22-- die Erhöhungen bilden und die mittleren Bereiche der Verbindungslinien 21 die Vertiefungen sind. In analoger Weise könnte der Querschnitt des Verbindungsdornes die Form eine Vieleckes haben, wobei die Verbindungslinien der Ecken sowohl nach aussen wie auch nach innen gewölbt sein könnten.
Durch die erfindungsgemässen Ausführungsformen des Verbindungsdornes kann die Vorspannung
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niedrig gehalten werden, so dass die Gummiumhüllung nach der Verformung noch über eine grosse
Arbeitsreserve verfügt. Es bilden sich keine Quetschfalten wie bei den bekannten"Torsiblocs", weil die Umhüllung einteilig ist (nicht mehr dreiteilig). Somit entstehen auch keine Reibstellen
Gummi/Gummi mit starker Überhitzung und grossem Verschleiss. Auch die Reibstellen Gummi/Stahl entfallen. Die Dimensionierung der Erhöhungen und Vertiefungen auf der Umhüllung erfolgt so, dass nach der Verformung die vollständige Ausfüllung des freien Bohrungsraumes in den Ketten- gliedern erreicht wird. Die Toleranzanforderungen an die Stahlteile sind weniger hoch als bei der Ausführungsform wie unter Fig. 5 beschrieben.
Die Radialsteife wird um ein Vielfaches erhöht, d. h. die Kettendehnung wird stark verringert.
Die Einschubkräfte beim Laden der Verbindungsdorne in die Kettenglieder sind geringer, der Gummi hat weniger Reibung und fliesst daher leichter in die Bohrungen, ohne beim Einstossen gequält zu werden. Der Verbindungsdorn ist axial stabil, so dass ein Wandern in Axialrichtung nicht mehr auftritt. Dadurch ist die Hysteresis-Schleife, wie in Fig. 9 gezeigt ist, sehr schmal.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verbindungsdorn zur gelenkigen Verbindung zweier Kettenglieder einer Raupenkette, wobei der Dorn aus einem Metallbolzen und einer darauf unlösbar angeordneten, einteiligen, elastischen Umhüllung besteht, welche beim Einschieben des Dornes in die Bohrungen der Kettenglieder elastisch verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (13) über ihren Umfang bzw. über ihre Länge in ihrer Materialstärke zwischen einem grösseren (S0) und einem kleineren Wert (Sy) alternierend ausgebildet ist, wobei diese Werte (S-, S,) grösser bzw. kleiner sind als die Differenz zwischen dem Radius des Bolzens (8) und demjenigen der Bohrungen (5).