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Die Erfindung betrifft ein elastisches Element mit zumindest einem darin eingebrachten Zugträger zur Erhöhung der Zugbelastbarkeit des elastischen Elements, wobei zumindest ein erster Endabschnitt des Zugträgers außerhalb des elastischen Elements liegt. Ein solches elastisches Element ist aus der
DE 2 202 090 bekannt.
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Die
DE 2 202 090 beschreibt eingangs ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung für Fördergurte mit seilförmigen Zugträgern, bei der die an den zu verbindenden Gurtenden freigelegten Zugträger in Gummi einvulkanisiert werden. Dabei werden zunächst die aus den zu verbindenden Gurtenden herausragenden Stahlseilenden versetzt zueinander nebeneinander gelegt, so dass sich die Stahlseilenden auf einer vorbestimmten Überlappungslänge überlappen. Der freiliegende Überlappungsbereich wird dann mit Gummi umhüllt und die anfangs freiliegenden Stahlseilenden werden in den Gummi einvulkanisiert. Die Überlappungslänge ist dabei so gewählt, dass die Haftfestigkeit des Gummis zwischen den überlappenden Stahlseilenden über die Überlappungslänge ausreicht, die Zugkräfte vom ehemals einen Gurtende auf das ehemals andere Gurtende zu übertragen.
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Die
DE 2 202 090 beschäftigt sich weiterhin mit dem Problem, dass in Folge der in den Gurtebenen unterschiedlichen Abstände zwischen den benachbarten Zugseilen unterschiedliche Gummibeanspruchungen in diesen Ebenen auftreten. Die Druckschrift schlägt deshalb vor, die zunächst freigelegten Enden der als Zugträger dienenden Seile stumpf aneinander stoßend in fluchtende Lage zu bringen, um sodann zwischen je zwei der stumpf aneinander stoßenden Zugträgerenden ein die Stoßstellen überlappendes Zwischenübertragungselement anzuordnen. Diese Zwischenübertragungselemente sind an den den Zugträgern zugekehrten Seiten stärker an die seitliche Oberfläche der seilförmigen Zugträger des Fördergurtes angepasst als zwei dieser Zugträger selbst. Nach dem Wiedereingießen der Verbindungsstelle in Gummi und anschließendem Vulkanisieren bleibt der Abstand zwischen den Zugträgern über die gesamte Verbindungsstelle gleich, so dass keine Gummibeanspruchungen aufgrund unterschiedlicher Abstände zwischen benachbarten Seilen wie in der Überlappungsmethode auftreten.
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Sowohl die Überlappungsmethode als auch die in der
DE 2 202 090 demgegenüber als vorteilhafter beschriebene Verbindungsmethode mittels Zwischenübertragungselementen ist jedoch sehr aufwendig und keinesfalls dazu geeignet, ein stahlseilarmiertes elastisches Element an einer Stelle aufzutrennen und die dabei entstehenden Enden umgehend wieder miteinander zu verbinden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Diese Aufgabe wird durch ein elastisches Element gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lehre sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung geht von einem elastischen Element aus, wie beispielsweise einem Gummielement, welches zumindest einen darin eingebrachten Zugträger zur Erhöhung der Zugbelastbarkeit des elastischen Elements aufweist. Dabei liegt zumindest ein erster Endabschnitt des Zugträgers außerhalb des elastischen Elements. An dem ersten Endabschnitt ist ein Nippel angeordnet, welcher in eine den Nippel hinterschneidende Aufnahme einschiebbar ist. Durch einen solchen Nippel können zum einen hohe Zugkräfte auf den Zugträger übertragen werden, zum anderen kann eine ohne großen Aufwand reversible Verbindung von mehren elastischen Elementen untereinander oder von zwei Enden eines elastischen Elementes gewährleistet werden. Es ist also nicht mehr notwendig, die in ein elastisches Element eingebrachten Zugträger endlos zu wickeln oder die Zugträger an ihren Enden zu spleißen, zu überlappen und zusammenzuvulkanisieren.
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Die Erfindung ist auf alle elastischen Elemente mit Zugträgern anwendbar, beispielsweise auf Gummielemente, vorzugsweise auf Gummibänder wie beispielsweise Fördergurte oder Förderbänder. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung bei Gummibandketten oder bei Bandsegmenten einer Gummibandkette, wie sie im militärischen Bereich bei gepanzerten Fahrzeugen, aber auch im zivilen Bereich bei Raupenfahrzeugen oder ähnlichem zum Einsatz kommen.
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Im Falle von Gummielementen können die Zugträger vorzugsweise in das Gummielement einvulkanisiert sein. Es ist aber genauso gut möglich, die Zugträger zwischen zwei zunächst getrennten Gummischichten einzukleben oder auch nur lose einzulegen.
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Vorzugsweise ist der Zugträger seilförmig ausgestaltet. Insbesondere kann der Zugträger ein Stahlseil umfassen. Stahlseilarmierungen können besonders hohe Zugkräfte aufnehmen. Es ist aber auch der Einsatz von hochbelastbaren Gewebebändern denkbar.
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Der oder die Nippel ist/sind vorzugsweise an den Endabschnitt des Stahlseils angegossen, angeschmiedet, angepresst oder angeklebt. Die Nippel können aus metallischem und/oder polymerem Material bestehen. Vorzugsweise sind die Nippel derart scheibenförmig ausgestaltet, dass deren Dicke nur geringfügig über dem Durchmesser des Stahlseils liegt. Dadurch können besonders viele Zugträger nebeneinander in der Bandebene angeordnet werden.
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Vorzugsweise übersteigt die Ablösekraft der Nippel von ihrem Stahlseil die Bruchkraft des Stahlseils. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Gesamtbelastbarkeit des elastischen Elements durch die Zugbeanspruchbarkeit der Stahlseile definiert ist, welche in der Regel aus einschlägigen Tabellen leicht zu ermitteln ist.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt am anderen Ende des Zugträgers ein zweiter Endabschnitt an einer gegenüberliegenden Seite des Gummielements außerhalb des Gummielements. An diesem zweiten Endabschnitt ist ein weiterer Nippel angeordnet, welcher in eine den weiteren Nippel hinterschneidende weitere Aufnahme einschiebbar ist. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße elastische Element als Segment eines reversibel segmentierbaren stahlseilarmierten Gummibandes fungieren. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „stahlseilarmiertes Gummiband” in breitem Kontext verstanden. Es kann sich dabei um ein Gummiband aus einer Mehrzahl von Segmenten handeln, es kann sich aber genauso gut um lediglich ein einziges Gummiband handeln, welches mittels der an dessen beiden Enden vorgesehenen Verschlussstellen verbunden wird.
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Vorzugsweise sind mehrere Zugträger nebeneinander in das Gummielement eingebracht. Auf diese Weise kann die Zugbelastbarkeit des Gummielements erhöht werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Nippel der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen elastischen Elements/Gummielements in die den Nippel hinterschneidenden Aufnahmen eingeschoben. Die Hinterschneidung ist derart ausgestaltet, dass die Nippel insbesondere dann von den Aufnahmen festgehalten werden, wenn die Zugträger auf Zug beansprucht werden. Die Kraftübertragung erfolgt also vorzugsweise durch Formschluss. Um die Nippel in die Aufnahmen einzubringen, sind die Aufnahmen vorzugsweise seitlich geöffnet oder lassen sich seitlich öffnen, um die Nippel von der Seite in die Aufnahmen hineinzuschieben. Dies geschieht vorzugsweise im nicht zugbelasteten Zustand, beispielsweise während einer Wartungspause.
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Die Aufnahmen sind vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Stahl gefertigt. Es ist aber auch möglich, dass die Aufnahmen aus einem anderen stabilen Material gefertigt sind, wie z. B. Faserverbundstoffen oder hochstabilen Polymeren. Im Falle, dass die Aufnahmen aus Metall gefertigt sind, können die Aufnahmen an ihrer Außenseite noch zusätzlich in Gummi einvulkanisiert sein oder von einem Polymer beschichtet sein, um die Oberflächenflexibilität und -elastizität des Bandbereichs im Bereich der sich anschließenden Aufnahmebereiche fortzusetzen. In jedem Fall ist es von Vorteil, wenn die Aufnahmen aus einem ausreichen stabilen Material gefertigt sind, dessen Zugbelastbarkeit die kumulierte Ablösekraft der Nippel von ihren Zugträgern übersteigt. Dadurch kann eine hohe insgesamte Zugbelastbarkeit des Gummielements erreicht werden. Es kann auch von Vorteil sein, dass die Zugbelastbarkeit die kumulierte Zugbelastbarkeit der Zugträger übersteigt. Dies sorgt für maximale insgesamte Zugbelastbarkeit, sofern die Zugbelastbarkeit der Zugträger die Ablösekraft der Nippel von ihren Zugträgern übersteigt.
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Vorzugsweise sind die Nippel gegen ein seitliches Herausrutschen aus den Aufnahmen gesichert. Dies kann durch stabile Barrieren, welche nach dem Einschieben der Nippel in ihre Aufnahmen auf den Enden der Aufnahmen befestigt werden, bewerkstelligt werden. Diese Sicherungen können abnehmbar, beispielsweise durch Aufstecken, aber vorzugsweise auch dauerhaft, beispielsweise durch Anschweißen oder Ankleben angebracht werden.
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Vorzugsweise sind die Aufnahmen eingerichtet, eine stabile reversible Verbindung mit einer anderen Aufnahme einzugehen. Eine solche Verbindung kann beispielsweise über sogenannte Verbinder bewerkstelligt werden, wie sie beispielsweise in der
EP 1 631 487 B1 beschrieben sind. Die Aufnahmen können aber auch über Scharniere oder Verschraubungen eine stabile reversible Verbindung miteinander eingehen.
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Die Erfindung umfasst auch eine Gummibandkette mit einem einzigen Gummielement nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen, wobei die beiden Aufnahmen des Gummielements miteinander verbunden sind, so dass eine geschlossene Kette entsteht. Ebenso umfasst die vorliegende Erfindung eine Gummibandkette mit mehren Gummielementen nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen, wobei jede Aufnahme eines Gummielements mit einer Aufnahme eines anderen Gummielements verbunden ist, so dass die Gummielemente als Bandsegmente einer Gummibandkette zu einer geschlossenen Kette verbindbar sind.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung von bevorzugten Realisierungsbeispielen. Die Erfindung umfasst auch diejenigen Ausführungsformen, welche sich aus einer Kombination von Merkmalen ergeben, die separat in den Patentansprüchen und in der Figurenbeschreibung und in den Figuren aufgeführt oder gezeigt sind.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand ihrer vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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In den Zeichnungen bezeichnen die gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elastischen Elements,
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2 eine perspektivische Darstellung (teilweise geschnitten) einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elastischen Elements, wobei eine Aufnahme der Nippel ein Scharnier umfasst,
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3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elastischen Elements,
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4 eine perspektivische Darstellung (teilweise geschnitten) einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elastischen Elements, mit einer Verbindung zu einem anderen elastischen Element in Form eines sogenannten Verbinders,
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5 eine perspektivische Darstellung (teilweise geschnitten) einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen elastischen Elements, mit einer Verbindung zu einem anderen elastischen Element in Form eine Verschraubung,
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6 eine Gummibandkette mit einem einzigen Gummielement gemäß vorliegender Erfindung, wobei die beiden Aufnahmen des Gummielements miteinander verbunden sind, so dass eine geschlossene Kette entsteht, und
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7 eine Gummibandkette mit mehren Gummielementen gemäß vorliegender Erfindung, wobei jede Aufnahme eines Gummielements mit einer Aufnahme eines anderen Gummielements verbunden ist, so dass die Gummielemente als Bandsegmente einer Gummibandkette zu einer geschlossenen Kette verbunden sind.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elastischen Elements. Das elastische Element 1 weist zumindest einen in das elastische Element 1 eingebrachten Zugträger 2 auf, welcher zur Erhöhung der Zugbelastbarkeit des elastischen Elements 1 dient. Ein Endabschnitt 2a des Zugträgers 2 liegt dabei außerhalb des elastischen Elements 1. An dem Endabschnitt 2a ist ein Nippel 3 angeordnet. Dieser Nippel 3 ist dazu eingerichtet, oder geeignet, in eine den Nippel 3 hinterschneidende Aufnahme 10 eingeschoben zu werden. Die Aufnahme 10 ist nicht unmittelbarer Bestandteil des erfindungsgemäßen elastischen Elements 1. Dieser Umstand kommt in 1 und 3 darin zum Ausdruck, dass die Aufnahme 10 gestrichelt dargestellt ist. Gleichwohl ergeben sich aus dem Zusammenwirken von Nippel 3 und Aufnahme 10 synergistische Effekte, wie sie in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben werden.
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2 zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elastischen Elements, wobei eine Aufnahme 10 für die Nippel 3 ein Scharnier 12 umfasst. Das elastische Element 1 liegt hier in Form einer Gummibandkette oder eines Bandsegments einer Gummibandkette vor. Mehrere Zugträger 2 sind hier nebeneinander in das Gummiband 1 einvulkanisiert. Die Zugträger 2 liegen in Form von Stahlseilen vor. An einem Endabschnitt eines jeden Stahlseils 2 ist jeweils ein Nippel 3 angegossen, angeschmiedet, angepresst oder angeklebt. Die Nippel 3 bestehen aus metallischem und/oder polymerem Material. Im vorliegenden Beispiel sind die Nippel 3 als dünne quadratische Scheiben ausgestaltet, deren Dicke nur geringfügig über dem Durchmesser des jeweiligen Stahlseils 2 liegt. Die Nippel 3 der Stahlseile 2 sind in die Aufnahme 10 eingeschoben, so dass sich ein formschlüssiger Hinterschnitt der Nippel 3 durch die Aufnahme 10 ergibt. Die Endabschnitte 2a der Zugträger 2 reichen dabei durch einen Spalt in der Aufnahme 10 hindurch. Zur gegenüberliegenden Seite hin läuft die Aufnahme 10 in eine oder mehrere Buchsen (in 2 beispielhaft drei Buchsen gezeigt) aus, welche eine oder mehrere Scharnierachsen (in 2 beispielhaft eine einzige Scharnierachse) aufnehmen.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elastischen Elements. Wie schon im Zusammenhang mit 1 beschrieben, weist das elastische Element 1 zumindest einen darin eingebrachten Zugträger 2 auf, wobei ein erster Endabschnitt 2a des Zugträgers 2 außerhalb des elastischen Elements 1 liegt. An diesem ersten Endabschnitt 2a ist ein Nippel 3 angeordnet, welcher in eine den Nippel 3 hinterschneidende Aufnahme 10 einschiebbar ist. Am anderen Ende des Zugträgers 2 liegt ein zweiter Endabschnitt 2b an einer gegenüberliegenden Seite des Gummielements 1 außerhalb des Gummielements 1. An dem zweiten Endabschnitt 2b ist ein weiterer Nippel 3 angeordnet, welcher in eine den weiteren Nippel 3 hinterschneidende weitere Aufnahme 10 einschiebbar ist. Der Zugträger 2 reicht also durch das gesamte elastische Element 1 hindurch und weist an beiden Endabschnitten 2a, 2b einen Nippel 3 auf. Ein derartiges Element kann mittels einer Verbindung zwischen zwei Aufnahmen 10 zu einer Bandkette geschlossen werden oder kann als Bandsegment Teil einer Gummibandkette sein.
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4 zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elastischen Elements, mit einer Verbindung zu einem anderen elastischen Element in Form eines sogenannten (End-)Verbinders. Bezüglich der Merkmale der Stahlseile
2, der Nippel
3 und der Aufnahmen
10 wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Ausführungen zu
2 verwiesen. Die Aufnahmen
10 laufen an den den Stahlseilen
2 abgewandten Seiten in eine Buchse aus, durch welche ein Bolzen geschoben ist. Die Enden der Bolzen werden durch zwei Verbinder
11 mittels Schrauben eingeklemmt (Kraftschluss). Dadurch wird die Aufnahme
10 des einen elastischen Elements
1 mit der anderen Aufnahme
10 des anderen elastischen Elements
1 drehbar verbunden. Vorzugsweise sind die Bolzen in ihren Buchsen gummigelagert, wie dies beispielsweise in der
EP 1 631 487 B1 oder in der
DE 10 2009 020 906 A1 beschrieben ist. Dabei befindet sich die Gummilagerung zwischen Bolzenoberfläche und Buchseninnenwandung. Die Gummilagerung befindet sich in kraftschlüssigem oder reibschlüssigem Kontakt sowohl mit der Bolzenoberfläche als auch mit der Buchseninnenwandung. Ein Verdrehen der Bolzen in ihrer jeweiligen Buchse bewirkt also eine Verformung oder Verdrillung der Gummilagerung, ohne dass sich die Kontaktflächen zwischen Bolzen und Gummilagerung einerseits sowie zwischen Rohrinnenwandung und Gummilagerung andererseits gegenseitig zueinander verschieben. Dadurch kann gewährleistet werden, dass sich die Bolzen in ihren Buchsen bis zu einem gewissen Grad drehen können, ohne dass es zu Reibungsvorgängen zwischen Gummioberflächen und Metalloberflächen kommt. Die Verbindung zwischen den beiden Aufnahmen
10 kann einfach durch Lösen der Schrauben der Endverbinder
11 und durch Abziehen der Endverbinder
11 von den Bolzen gelöst werden. Umgekehrt ist auch ein schnelles Verbinden der beiden Aufnahmen
10 miteinander möglich.
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5 zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen elastischen Elements, mit einer Verbindung zu einem anderen elastischen Element in Form von Verschraubungen 13. Zur Vermeidung von Wiederholungen bezüglich der Ausgestaltung der Stahlseile 2, der Nippel 3 und der Aufnahmen 10 wird wiederum auf die Ausführungen zu 2 verwiesen. Die Aufnahmen 10 laufen zu der den Stahlseilen 2 abgewandten Seite in zueinander versetzte Profile aus, welche derart mit Gewinden versehen sind, dass sie mittels Schrauben 13 miteinander verbunden werden können. Dadurch kann auf besonders einfache Weise eine stabile reversible Verbindung zwischen den beiden Aufnahmen 10 realisiert werden.
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6 zeigt eine Gummibandkette mit zwei Enden, welche mittels einer einzigen Verbindungsanordnung 11, 12, 13 miteinander zu einer geschlossenen Kette verbunden sind. Rein exemplarisch ist in 6 die Verbindungsform 13 (Verschraubung) der 5 dargestellt, welche die beiden Enden der Gummibandkette 1 um die Umlenkrollen eines Kettenfahrzeugs zusammenschließt.
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7 zeigt eine Gummibandkette mit mehreren Gummielementen gemäß vorliegender Erfindung, wobei jede Aufnahme 10 eines Gummielements 1 mit einer Aufnahme 10 eines anderen Gummielements 1 verbunden ist, so dass die Gummielemente 1 als Bandsegmente einer Gummibandkette zu einer geschlossenen Kette verbunden sind.
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Bezüglich der belastungsspezifischen Dimensionierungen der einzelnen Komponenten in den voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird auf die empfehlungsmäßigen Daten des nachstehenden Ausführungsbeispiels verwiesen, welches für eine Gummibandkette eines 20-Tonnen-Panzers vorgesehen ist.
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Zur Übertragung der maximalen Kettenzugkräfte von ca. 100 kN (Kilo-Newton) sollten die als Zugträger 2 verwendeten Stahlseile eine Grenzlast von 147 kN aushalten. Zur Übertragung steht ein Bauraum von 420 mm Breite zur Verfügung.
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Vorzugsweise werden hierzu 3 mm Stahlseile 6 × 7 verwendet, deren Grenzlast gemäß Seilfestigkeitsklasse 1 mindestens 1,770 kN beträgt. An Stahlseile von jeweils 1300 mm Länge werden beidseitig im ZAMAK-Verahren Nippel 3 mit den Ausmaßen 20 × 20 × 4 mm angespritzt. In Zugversuchen wurde die Grenzlast der so präparierten Zugträger mit mehr als 2 kN ermittelt, wobei es zu keinen Beschädigungen der Nippel 3 kam.
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Durch Aneinanderreihen von 96 derartiger Zugträger 2 in den Aufnahmen 10 wird auf einer Breite von 384 mm die Grenzlast von mindestens 192 kN realisiert. Dadurch ist das stahlseilarmierte Gummiband ausreichend für die aufzunehmenden Kettenzugkräfte eines 20-Tonnen-Panzers ausgelegt. Durch Kombination von 7 solcher Bandsegmente (in Analogie zu 7) wird die erforderliche Länge der Gummibandkette zur kompletten Umschlingung des Fahrwerks von 9760 mm Länge erreicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elastisches Element
- 2
- Zugträger
- 2a
- erster Endabschnitt (von 2)
- 2b
- zweiter Endabschnitt (von 2)
- 3
- Nippel
- 10
- Aufnahme (für 3)
- 11
- Endverbinder
- 12
- Scharnier
- 13
- Verschraubung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2202090 [0001, 0002, 0003, 0004]
- EP 1631487 B1 [0017, 0032]
- DE 102009020906 A1 [0032]
