DE2353001A1

DE2353001A1 - Rad, insbesondere fuer fahrzeuge, zum verdichten von muell, schutt, truemmern o.dgl

Info

Publication number: DE2353001A1
Application number: DE19732353001
Authority: DE
Inventors: William B Peterson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-11-03
Filing date: 1973-10-23
Publication date: 1974-05-16
Also published as: GB1407108A; US3823983A; FR2205909A5

Description

DR.-ING. HANS H. PONTANI

Patentanwalt

8752 Kls^;no'-'h'?^:rn b. Aschaffenburg
Hirschr-fäJ 3 - Tel. 06027 / 8825

10. Okt. 1973 PB/H.

William B. Peterson, 2750 East Spring Street

. ' Long Beach, CaI. 9O8Q6/ÜSA

"Rad, insbesondere für Fahrzeuge, zum Verdichten von Müll, Schutt, Trümmern o.dgl."

Die Erfindung bezieht-sich ganz allgemein auf die Technik der Handhabung von Materialien und spezieller auf Räder für Fahrzeuge,die auf lose befestigtem Gelände oder Untergrund Verwendung finden, beispielsweise als Fahrzeuge zum Verdichten, Vermählen, Verschieben usw. von Müll, Schutt ο. dgl. ' '

Bereits bekannte, auf losem oder unbefestigtem Gelände verwendete Räder besitzen im wesentlichen flache, zylinderförmige Stahlreifen oder Randzonen, auf denen verschiedenartige Elemente in Form von Trageisen, Rippen oder Leisten befestigt sind. Ein solches Element muß, wenn es für einen solchen Zweck erfolgreich verwendbar sein soll, eine Anzahl von Funktionsbedingungen erfüllen.

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Die Elemente müssen selbstreinigend sein, um die Ansammlung .von Schmutz und Müll an dem Rad zu verändern. Die Elemente müssen außerdem ausreichend belastbar sein, damit sie sich nicht verbiegen und nicht zerbrechen, und sie sollten derart angeordnet und in einer solchen Form ausgebildet werden, daß sie die Materialien mit maximaler Wirkung zermahlen, abbrechen und zerstören, während sie andererseits auch die notwendige Zugkraft für das Fahrzeug übertragen. Eine Vielzahl solcher Elemente wurde für diesen Zweck schon vorgeschlagen, einschließlich solcher, mit sich verjüngender Form, also mit einer breiten Basis an dem Reifen des Rades und mit einer schmalen Schneidekante. Diese Art von Leisten zeigt sich jedoch im allgemeinen als nicht zufriedenstellend, weil der sich verjüngende Querschnitt das Eindringen der Elemente in das Gelände beschränkt. Bei einer anderen, bereits verwendeten Ausführungsform bestehen diese Elemente aus im wesentlichen flachen, dünnen Flügeln oder Klingen und sind diagonal über das Rad in zwei Reihen auf dem Umfang in abgewinkelter Anordnung angebracht. Weil diese Elemente zu dünn sind, um hohen Torsionsbelastungen und auf die Räder ausgeübten Kräften zu widerstehen, wurden zur Unterstützung und Verstärkung Ansätze an den Enden dieser Elemente angebracht; Im allgemeinen sind diese Verstärkungs-Ansätze kurze, aufrechtstehende Rippen, die senkrecht zu den Elementen und an deren beiden Enden montiert sind. In der Praxis hat sich gezeigt, daß der zuvor geschilderte Aufbau zur Verwendung

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auf lockerem, gering verfestigtem Gelände nicht ideal geeignet ist. Die Elemente und die Verstärkungsansätze bilden nämlich Fallen, in denen sich der Schmutz und Schutt sammelt und dort fest zusammenbackt. Als Ergebnis dieser Erscheinung wird die Arbeitsweise des Rades verschlechtert oder es wird ein häufiges Reinigen der Oberfläche des Rades erforderlich.

Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Radkonstruktion für derartige Fahrzeuge aufzuzeigen, welche auf losem, gering verfestigtem Gelände eingesetzt werden können, wobei eine maximale Zugkraftübertragung und ein maximales Zermahlen und Zerbrechen des Materials durch den Einfluß des Rades erreicht werden sollte.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, das zuvor beschriebene Rad derart auszubilden, daß ein Verdichten und eine Anhäufung von Schmutz und Müll an dessen Oberfläche verhindert wird.

Ferner sollte erfindungsgemäß eine solche Rad-Fläche zur unmittelbaren Befestigung an Fahrzeugen geschaffen werden..

Schließlich war es noch Aufgabe der Erfindung, das zuvor beschriebene Rad in Form einer ein- oder beidseitig offenen Trommel oder Walze auszuführen, die zur Montage über herkömmliche Luftreifen geeignet sein sollte, wie sie solche Fahrzeuge

besitzen. 40S&20/0271

Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgaben durch den Erfindungsgegenstand gelöst werden können, der ein Rad mit einem im wesentlichen flachen, zylinderförmigen Reifen oder Rand betrifft, welcher eine Anzahl von Elementen in Form von Leisten, Bügeln oder Rippen trägt, die auf der Außenfläche des Reifens über dem Umkreis verteilt angeordnet sind. Jedes Element besitzt einen Hauptsteg, der schräg zu der Portbewegungsrichtung des Rades ausgerichtet ist und zumindest an einem Ende über eine Ansatzleiste bzw. einen Ansatzsteg verfügt, der sich an den Hauptsteg anschließt und mit diesem,bezogen auf die Fortbewegungsrichtung des Rades, einen stumpfen Winkel einschließt. Bei dieser Konstruktion werden rechte oder spitze Winkel in Fortbewegungsriehtung des Rades vermieden und dadurch Behälter, Löcher oder Fallen beseitigt, in denen Schmutz und Schutt infolge der Rotation des Rades verdichtet und zusammengebackt werden könnte. Bei einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung bestehen die Elemente aus einem Hauptsteg, wie bereits zuvor beschrieben wurde, und aus an beiden Enden befestigten Ansatzstegen, die im wesentlichen parallel zu der Fortbewegungsrichtung des Rades ausgerichtet sind, wobei die Elemente die Form eines abgewandelten ¹¹Z" oder "S" aufweisen. Die Stege werden aus dünnen metallischen Platten gebildet, um ein maximales Eindringen der Elemente in das Gelände zu gewährleisten.

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Bei diesen im Querschnitt relativ dünnen Stegen der Elemente auf dem erfindungsgemäßen Rad beträgt das Verhältnis der Stegdicke .zu der Steghöhe vorzugsweise etwa 1:8. Die beschriebenen Elemente sind in 2, -3, 4 oder mehr Reihen auf dem Umkreis des Rades angeordnet. Das Rad kann über eine Nabe oder eine Lagerbüchse und über einen ringförmigen Plansch verfügen, der sich von der Nabe bis zu dem im wesentlichen flachen, zylinderförmigen Reifen erstreckt; andererseits kann das Rad auch in Form eines an den Enden offenen Zylinders gestaltet und derart ausgebildet sein, daß es über der Außenfläche eines herkömmlichen Luftreifens befestigt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung besitzt das Rad eine Mehrzahl von auf dem Umkreis angeordneten Reihen solcher Elemente, wobei Jedes Element einen Hauptsteg mit einer Ausrichtung von etwa -45° zu der Portbewegungsriehtung des Rades und mit an beiden Enden anschließenden Änsatzstegen besitzt, die im wesentlichen parallel zu der Portbewegungsriehtung des Rades orientiert sind. Diese Konstruktion ergibt ein selbstreinigendes Rad, das keine Fugen, Löcher oder Fallen zur Anhäufung von Schmutz und Schutt aufweist und bei dem die Antriebskraft des Traktors genügt,' um jeden Sehmutz oder Schutt von den Rad-Elementen zu entfernen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Erörterung und genauen

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Beschreibung von Ausführungsarten der Erfindung und ihrer Arbeitsweise hervor.

Es zeigt

Fig. 1 die Ansicht eines vierrädrigen Fahrzeuges, das mit Rädern nach einer Ausführungsart der Erfindung.versehen ist,

Fig. 2 die Rückansicht eines Rades der Ausführungsart nach Fig. 1 mit vier Reihen von Leisten,

Fig. 3 die Seitenansicht des Rades nach Fig. 2,

Fig. 4 die Ansicht eines Rades mit drei Reihen von Leisten bzw. Elementen, bei denen die Stege in jeder Reihe untereinander parallel verlaufen und im wesentlichen ausgerichtet sind,

Fig. 5 die Ansicht eines Rades mit zwei Reihen von Elementen, bei denen die Hauptstege im wesentlichen ausgerichtet sind,

Fig. 6 die Ansicht eines der Ausführungsart nach Fig. 5 ähnelnden Rades, jedoch mit dichterer Anordnung der einzelnen Elemente in den Reihen über dem Umkreis, und

Fig. 7 die Ansicht eines Rades mit Elementen, bei denen die Verbindungsstellen zwischen den Haupt- und Ansatzstegen gekrümmt oder abgerundet sind.

Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 10, z.B. einen herkömmlichen, mit Eigenantrieb versehenen Traktor, der vier Räder besitzt,

von denen jedes mit einem im wesentlichen flachen, zylinder-

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förmigen Rad gemäß einer Ausführungsart der Erfindung versehen ist, Dieser Traktor 10 ist zum Einsatz für verschiedenartige Zwecke bei der Handhabung von Materialien eingerichtet, z.B. zum Verschieben, Verdichten, Vermählen oder Zerbrechen von Schutt, Abfällen u. dgl., und für solche Arbeiten wird er im allgemeinen auf losem und nicht verdichtetem Gelände verwendet. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, besteht das Rad aus einem mit offenen Enden versehenen Zylinder oder walzenförmigem Körper _%12, der mit einem im wesentlichen flachen Mantel bzw. Außenfläche 14 versehen ist. Der Zylinder 12 ist auf einem herkömmlichen Luftreifen aufgesetzt, wie dies in dem älteren US-Patent 3.^50.013 beschrieben ist. In dieser Ausführungsart wird der an den Enden offene Zylinder über den herkömmlichen Luftreifen des Traktors angeordnet, die dann durch Aufblasen radial in einen peripheren Eingriff mit der Innenseite des Zylinders 12 ausgedehnt werden. Die Räder besitzen außerdem auf dem Umkreis abnehmbare Befestigungsbauteile in Form von Ringen 13 und 15, die an dem Zylinder mit Bolzen 17 gesichert sind. Jeder Zylinder trägt desweiteren nach innen und nach außen weisende Schilde in Form von kreisförmigen Platten 19 und 21. Nicht gezeigte Distanzringe sitzen an der Innenseite am Umkreis jedes Zylinders 12. Die Schilde 19 und 21 werden zwischen diesen Distanzringen oder Abstandshalter und den Befestigungsringen 13 und 15 gehalten. Jedes nach außen weisende Schild 19 trägt desweiteren einekoaxiale, kreisförmige Platte 23, die mit Hilfe von Bolzen an dem Schild entfernbar befestigt ist, um einen Zugang

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zu dem Rad und dem Reifen zu ermöglichen. Die erläuterte Zylinder- und Radkonstruktion gleicht der in dem älteren . US-Patent 3.450.013 beschriebenen Konstruktion, auf die hier verwiesen wird.

über dem Umkreis des Rades ist auf dem Mantel 14 eine Anzahl von Elementen 25 angeordnet, die als Eisen, Leisten, Rippen oder Bügel bezeichnet werden können. Diese Elemente sind nach der Darstellung in einer Anzahl von über den Umkreis laufenden Reihen 16, 18, 20 und 22 auf jedem Rad befestigt.

Anhand der Fig. 2 wird nun die Form und der Aufbau dieser Elemente und ihre Anordnung auf dem Rad beschrieben. Von den dargestellten Elementen besitzt jedes einen Hauptsteg mit an diesen anschließenden vorderen und hinteren Ansatzstegen oder Stützelementen 26 bzw. 28,die sich von jedem Ende der Hauptstege aus erstrecken. Der Hauptsteg 24, ist, wie man den Figuren entnehmen kann, in einem Winkel von etwa 45 zu der Rotations- bzw. Portbewegungsrichtung des Rades angeordnet; geeignet sind Winkel zwischen etwa 30 und 60 , vorzugsweise zwischen etwa 4o° und 50°, jeweils bezogen auf die Portbewegungsrichtung des Rades. Der Steg wird aus einem dünnen, plattenförmigen metallischen Werkstoff hergestellt, der durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise durch Schweißen, mit dem Rad verbunden werden kann. Die Dicke des plattenförmigen Materials für die Stege und deren Höhe werden danach bemessen, daß'ein maximales Eindringen der Stege in das lockere

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Gelände und.in den Müll oder Schutt erreicht wird, der auf Schuttabladeplätzen abgeladen wird. Im allgemeinen sollte das ,Verhältnis der Stegdicke zu der Steghöhe zwischen etwa 1:8 und etwa 1:12 betragen. Das optimale Verhältnis von etwa 1:8 ist dargestellt. Bei typischen Ausführungsarten der. Erfindung kann die Stegdicke zwischen etwa 1,25 cm (1/2") •und etwa 1,9 cm (6/8") und die Steghöhe zwischen etwa 10 cm (4") und etwa 15 cm (6") liegen. Andererseits können diese Elemente 25 auch· gegossen werden, wobei deren Dicke - in radialer. Richtung gesehen - am inneren Ende des Steges etwa doppelt so groß wie am äußeren Ende des Steges sein kann.

An jedem Ende des Steges 24 befindet sich ein vorderer und ein hinterer Ansatz- oder Stützsteg 26 und 28. Diese Stege können als einstückige Verlängerungen des Hauptsteges 24 ausgebildet werden, der gebogen oder ungefähr in die dargestellte Z-Form gegossen werden kann; andererseits können auch getrennte Stege durch Schweißen oder durch sonstige geeignete Maßnahmen mit den Enden des Hauptsteges 24 verbunden werden. Bei den ,Ansatz- oder Verstärkungsstegen und 28 ist vorzugsweise das Verhältnis ihrer Dicke zu ihrer Höhe gleich dem Dicken-/Höhenverhältnis des Hauptsteges; ' die Ansatzstege sind in Drehungs- bzw. in Fortbewegungsrichtung des Rades orientiert und schließen mit dem Hauptsteg 24 · einen stumpfen Winkel A ein - bezogen auf die Drehungsrichtung des Rades. Der Winkel A liegt vorzugsweise zwischen etwa 120° und 150°, noch besser bei etwa 135°, wie dies in.Pig. gezeigt ist. Die Anordnung der Ansatz- und Hauptstege in

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dieser Weise stellt sicher, daß das Rad selbstreinigend ist, weil die Rotationskraft zu einem Ablösen oder Abschleudern des Materials von den Verbindungsstellen oder den Zwischenabschnitten dieser Stege führt.

Die aus diesen Haupt- und Ansatzstegen gebildeten Elemente sind in parallelen, über den Umfang des Rades verlaufende Reihen 16, 18, 20 und 22 angeordnet . Nach der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsart der Erfindung sind die Elemente jeder übernächsten Reihe, beispielsweise der Reihen 16 und 20, in gleicher Weise auf dem Rad ausgerichtet, wobei die Hauptstege jeder Reihe parallel zueinander verlaufen und gegenüber dem Element der anderen Reihe angebracht sind. Die Elemente benachbarter Reihen, beispielsweise der Reihen 16 und 18, besitzen eine gestaffelte oder versetzte und entgegengesetzte Orientierung. Die Elemente in diesen Reihen sind umgekehrt bzw. zickzackförmig zueinander angeordnet, so daß die Hauptstege 24 der Elemente in einer Reihe einen im wesentlichen rechten Winkel zu den Hauptstegen der Elemente in der nächsten Reihe einschließen. Die Elemente sind jedoch zwischen benachbarten Reihen gestaffelt bzw. versetzt angeordnet, so daß ein im großen und ganzen offener Bereich 30 zwischen den Hauptstegen entsteht und eine Ansammlung von Schutt in diesem Bereich nicht möglich ist.

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Die Ansatzstege 26 und. 28 verlaufen im wesentlichen parallel zu der Drehrichtung bzw. Fortbewegungsrichtung des Rades. Wie Fig. 3 zeigt, verjüngt sich die nach außen weisende Kante 29 jedes Ansatzsteges oder sie ist radial nach außen in Richtung zu dem Hauptsteg in einem Winkel von etwa 3O°-6O° abgeschrägt. Diese Konstruktion führt zu einem minimalen Biegen oder Deformierender Ansatzrippen und gewährleistet ein größtmögliches Eindringen der Elemente in das Gelände.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung von drei über den Umkreis laufenden Reihen 32, 3^ und 36 von Z-förmigen Elementen 29. Diese Elemente sind ähnlich den anhand von Fig. 2 und 3 be-, schriebenen; jedoch sind die Ansatz- oder Verstärkungsstege 31 und 33 von geringerer Länge. Außerdem sind die nach außen weisenden Enden oder Kanten der Ansatzstege 31 und 33 nicht verjüngt oder abgeschrägt. Die Elemente aller Reihen auf dem Umkreis des Rades sind in gleicher Weise orientiert, um eine Reihe von Hauptstegen 35 zu erhalten, die im wesent-"" liehen parallel verlaufen. Die Elemente jeder benachbarten Reihe sind allerdings gestaffelt orientiert zu der nächsten Reihe. . ;

Fig. 5 erläutert eine andere Anordnung der Elemente 39 auf dem Mantel bzw. auf der Außenfläche eines Rades. Diese Elemente bilden hier zwei über den Mantel laufende Reihen 36 und 38, wobei die Hauptstege 37 jedes Elementes im wesent-

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lichen mit dem Hauptsteg des Elementes in der nächsten Reihe ausgerichtet ist, so daß die Elemente einen Quersteg bilden, der sich im wesentlichen quer über die gesamte Breite des Rades nahezu ohne Unterbrechung erstreckt. Diese Stege sind jedoch wesentlich fester und stabiler, als dies mit einem einzigen Quersteg erreicht werden könnte, und zwar wegen des Vorhandenseins der inneren Stege 41, die die nach innen weisenden Enden jedes Hauptsteges 37 abstützen. Die nach außen weisenden Ansatzstege 43 sind in Form und Ausrichtung mit den nach innen weisenden Ansatzstegen 4l identisch.

In Fig. 6 ist eine weitere Anordnung von Elementen 45 mit den Hauptstegen 42 gezeigt, die der Anordnung nach Fig. 5 ähnlich ist; in diesem Fall sind jedoch die Elemente jeder Reihe dichter angeordnet als in Fig. 5. Die Ansatzstege 44 und 46 sind denen in Fig. 4 gleich.

Noch eine weitere Form der Elemente, die ebenfalls verwendet werden kann, ist in Fig. 7 wiedergegeben. In dieser Ausführungsart besitzen die Elemente 47 eine abgewandelte S-Form. Die Elemente sind in diesem Fall durch eine gebogene oder abgerundete Verbindungsstelle 48 zwischen jedem Hauptsteg 49 und den Ansatzstegen 50 und 51 entstanden. Wie bereits zuvor anhand der Fig. 2 und 3 dargelegt wurde, können die Haupt- und Ansatzstege einstückig ausgebildet sein,

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wobei sie aus einer einzigen Platte hergestellt werden, die in die gewünschte Form gebogen wird; andererseits können auch einzelne Platten miteinander verbunden oder zusammengeschweißt werden; außerdem können die Elemente gegossen werden. Vorzugsweise bestehen die Haupt- und Ansatzstege aus einem Stück.

Die erfindungsgemäß auf dem Rad angeordneten Elemente sind zur Verwendung an Fahrzeugen auf lockerem, gering verfestigtem Gelände ideal geeignet. Diese Elemente können in verhältnismäßig geringen Längen ausgebildet werden und sie erlauben im Vergleich zu gegenwärtig erhältlichen Elementen eine größere Flexibilität in ihrer Anordnung auf der Radoberfläche. Dies führt zu einer großen Anzahl von unterbrochenen Stellen, an denen Druck auf den Untergrund ausgeübt wird, und erhöht die Zermahl- und Zerkleinerungswirkung des Rades und ergibt gleichzeitig die notwendige Zugkraft für das Fahrzeug. Die bereits gegebene Vielfalt der Anordnungsmöglichkeiten der Elemente kann noch weiter erhöht werden durch verschiedene Radanordnung an dem Fahrzeug. Bei Fahrzeugen mit mehreren Achsen kann das Rad auf der hinteren Achse umgedreht werden, so daß die Hauptstege auf diesen Rädern nicht mehr parallel, sondern senkrecht zu den Hauptstegen auf den Vorderrädern verlaufen, wodurch die Wirkung des Fahrzeugs, die sich in dem Zermahlen und Zerkleinern äußert, vergrößert wird.

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Die vorstehende Erläuterung bezog sich auf die bevorzugten und dargestellten Ausführungsarten der Erfindung. Weitere Abwandlungen im Rahmen der Erfindung sind jedoch durchaus möglich.

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Claims

Patentansprüche■ ,

1. Rad, insbesondere für Fahrzeuge, zum Verdichten, Verteilen und Verschieben von Materialien, wie Schutt, Trümmer, Müll, Abfälle u. "dgl., dadurch gekennzeichnet, daß dieses einen trommel- oder walzenförmigen Körper (12) mit einer im wesentlichen flachen, zylindrigen Außen- bzw. Mantelfläche (14) und eine Anzahl von im allgemeinen Z- oder S-förmigen Elementen (25, 30, 39, 45, 4?) in Form von Trageisen, Leisten oder Rippen aufweist, die auf dem umkreis des Rades auf der Außenfläche (14) des zylinderförmigen Körpers (12) angeordnet und in Gestalt von radialen Vorsprüngen ausgebildet sind, wobei jedes Element über ei:,en Hauptsteg (24, 35, 37, 42, 49), der in einem Winkel von etwa 30° - 60° zur Dreh- bzw. Fortbewegungsriehtung des Rades angeordnet ist_s verfügt und mit vorderen und hinteren Ansatz- oder Verstärkungsstegen (26, 28, 31, 33, 41, 43, 44, 46, 50, 51) versehen ist, die sich von dem Hauptsteg in Drehrichtung des Rades erstrecken.

2. Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen weisende Kante der Ansatz- oder Verstärkungsstege (26, 28) radial nach außen und zu dem Hauptsteg (24)

hin abgeschrägt ist. -

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3. Rad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf diesem die aus Hauptsteg und Ansatzsteg bestehenden Elemente (25, 30, 39, 45, 47) in mindestens zwei auf der Außenfläche (14) umlaufenden Reihen (l6, 18, 20, 22, 32, 34, 36, 38, 40) angeordnet sind.

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Lee rs e i t e