ITTO950689A1

ITTO950689A1 - Carrello per una macchina di tipo cingolato

Info

Publication number: ITTO950689A1
Application number: IT95TO000689A
Authority: IT
Inventors: Thomas E Oertley
Original assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1994-08-19
Filing date: 1995-08-17
Publication date: 1997-02-17
Also published as: IT1280914B1; JP3694547B2; US5752574A; JPH0867277A; ITTO950689A0

Abstract

Una struttura di carrello per una macchina di tipo cingolato ha un primo ed un secondo gruppo di telaio di rulli di cingolo distanziati che sono disposti in posizione adiacente e parallela all'asse estendentesi longitudinalmente della macchina. Una molteplicità di primi e secondi rulli di guida del cingolo sono collegati ai rispettivi gruppi di telaio di rulli e l'asse di rotazione di ogni rullo di guida è sostanzialmente non perpendicolare all'asse estendentesi longitudinalmente. Questa disposizione produce una configurazione a "punte in fuori" o "punte in dentro" dei rulli di guida, il che fa si che le maglie del gruppo di catena di cingolo entrino in contatto con i rulli di cingolo in aree differenti mentre la macchina avanza in marcia avanti e quindi in retromarcia. La vita utile della struttura di carrello è così prolungata.

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo: "Carrello per una macchina di tipo cingolato"

DESCRIZIONE

Campo tecnico

La presente invenzione si riferisce in generale ad una struttura di carrello per una macchina di tipo cingolato e più in particolare ad una struttura di carrello perfezionata che permette un aumento della vita utile di alcuni componenti del carrello.

Tecnica anteriore

Le forme attuali e anteriori di strutture di carrello per macchine di tipo cingolato utilizzano tecniche di progettazione e di fabbricazione che richiedono che i singoli gruppi di cingolo sinistro e destro siano paralleli l’uno all'altro. Strette tolleranze di fabbricazione e di montaggio assicurano che i gruppi di cingolo sinistro e destro siano mantenuti paralleli. Ciò è realizzato ritenendo che si verifichi una usura eccessiva dei componenti di guida dei cingolo se i gruppi di cingolo non sono mantenuti in una relazione parallela. Tuttavia, con i gruppi di cingolo sinistro e destro mantenuti paralleli, le maglie dei cingoli appoggiano contro i cerchi associati dei rulli dei cingoli in una posizione molto precisa. Quando le superfici di accoppiamento delle maglie e dei rulli si usurano, le superfici di contatto assumono profili di usura che si adattano esattamente l’uno all’altro. Perciò un funzionamento continuo della struttura di carrello in movimento produce una usura lungo tutte le superfici di contatto delle maglie e dei rulli.

La presente invenzione è diretta al superamento di uno o più dei problemi precedentemente esposti.

Descrizione dell'invenzione Secondo un primo aspetto dell’invenzione, una macchina di tipo cingolato ha un telaio principale avente un asse longitudinale ed una struttura di carrello che comprende un primo ed un secondo gruppo di telaio di rulli di cingolo distanziati dal, e adiacenti al telaio principale. Il carrello comprende una molteplicità di primi e secondi rulli di guida dei cingoli collegati rispettivamente al primo e al secondo gruppo di telaio di rulli. Ognuno dei rulli di guida dei cingoli ha un asse di rotazione che è sostanzialmente non perpendicolare all’asse longitudinale.

La rapida usura dei componenti del carrello in movimento di macchine ad autosostentamento di tipo cingolato costituisce una preoccupazione sostanziale di proprietari e conducenti di queste macchine. Sono stati suggeriti e sperimentati molti accorgimenti differenti allo scopo di prolungare la vita utile dei componenti del carrello in movimento. Questi comprendono diverse protezioni e schermature, diversi tipi di cerchi sostituibiliper irulli, e l'impiego di materiali duri annegati nei cerchi dei rulli e nelle superfici delle maglie. Anche se alcuni di questi accorgimenti hanno avuto un limitato successo, la maggior parte di essi non si è dimostrata fattibile o economica .

La presente invenzione fornisce una struttura di carrello che prolunga la vita utile di alcuni componenti in movimento. Ciò è ottenuto assicurando che le superfici associate di usura dei componenti in movimento abbiano più di un unico percorso di usura durante il funzionamento della macchina e della struttura di carrello.

Breve descrizione dei disegni

La figura 1 rappresenta una vista schematica in elevazione laterale di una macchina di tipo cingolato comprendente la presente invenzione;

la figura 2 rappresenta una vista schematica in pianta generalmente lungo le linee II-II della figura 1 ;

la figura 3 rappresenta una vista schematica in pianta simile alla figura 2, e che mostra una forma di attuazione alternativa dell’invenzione;

la figura 4 rappresenta una vista schematica in elevazione reale di un telaio principale e di un gruppo di carrello di una macchina di tipo cingolato, che illustra un’altra forma di attuazione alternativa dell'invenzione;

la figura 5 rappresenta un diagramma grafico che illustra l'angolo di campanatura positivo di una macchina di tipo cingolato secondo la tecnica anteriore ;

la figura 6 rappresenta un diagramma grafico che illustra l’angolo di campanatura negativo secondo la presente invenzione;

la figura 7 rappresenta una vista schematica in pianta di un rullo per cingolo che mostra una configurazione di usura di un gruppo di carrello secondo la tecnica anteriore;

la figura 8 rappresenta una vista schematica in pianta di un rullo per cingolo che mostra una configurazione di usura di un gruppo di carrello comprendente la presente invenzione;

la figura 9 rappresenta una vista schematica in elevazione frontale, parzialmente in sezione, di un rullo per cingolo e di maglie di cingolo associate, che illustra una configurazione di usura di una Struttura di carrello secondo la tecnica anteriore; e la figura 10 rappresenta una vista schematica in elevazione frontale, parzialmente in sezione, simile alla figura 9, di un rullo per cingolo e di maglie di cingolo associate, che illustra una configurazione di usura di una struttura di carrello comprendente la presente invenzione.

Forma migliore per l’attuazione dell’invenzione Con riferimento ai disegni, una macchina di tipo cingolato 10 ha un telaio principale 12 ed una struttura di carrello 14. Il telaio principale 12 ha un primo ed un secondo lato 16, 18 ed un asse estendentesi longitudinalmente 20, e la struttura di carrello 14 comprende un primo ed un secondo gruppo di telaio di rulli di cingolo 22, 24 che sono distanziati da, ed adiacenti rispettivamente al primo ed al secondo lato 16, 18 del telaio principale 12. Ognuno dei gruppi di telaio di rulli di cingolo 22, 24 è sostanzialmente parallelo all’asse estendentesi longitudinalmente 20. Una struttura di supporto 26 collega ognuno dei gruppi di telaio di rulli di cingolo 22, 24 al telaio principale 12. La struttura di supporto 26 può assumere molte forme e può comprendere uno o più alberi di articolazione 28 ed una barra equilibratrice 30. Ognuno dei gruppi di telaio di rulli di cingolo 22, 24 comprende una prima ed una seconda ruota di rinvio 32 , 34, ed una molteplicità di primi e secondi rulli di guida del cingolo 36, 38 col legati in modo rotativo rispettivamente al primo ed al secondo gruppo di telaio di rulli di cingolo 22, 24. Un rocchetto conduttore 40 è disposto su ogni lato della macchina 10 ed è azionato in versi di marcia avanti e di retromarcia dalla macchina 10. Un gruppo di catena di cingolo ad anello 42 circonda ogni rocchetto conduttore 40, la prima e la seconda ruota di rinvio 32, 34, ed i rulli di guida 36, 38. Il gruppo di catena di cingolo 42 comprende una molteplicità di maglie di cingolo interconnesse 44 ed una molteplicità di pattini di cingolo 46 fissati alle maglie di cingolo 44. I rulli di guida 36, 38 guidano le maglie di cingolo 44 mentre il gruppo di catena di cingolo 42 è azionato dal rocchetto conduttore 40.

Con particolare riferimento alle figure 1 e 2, ognuno dei primi rulli di guida del cingolo 36 ha un asse di rotazione 48 che è sostanzialmente non perpendicolare all’asse longitudinale 20 del telaio principale 12, ed ognuno dei rulli di guida del cingolo 38 ha un asse di rotazione 50 che è anch’esso sostanzialmente non perpendicolare all’asse longitudinale 20. Ogni asse di rotazione 48 forma un primo angolo acuto "a" con l'asse longitudinale 20 ed ogni asse di rotazione 50 forma un secondo angolo acuto "b" con l'asse longitudinale 20. L’angolo acuto "a” è preferibilmente sostanzialmente uguale all’angolo acuto "b". La relazione di non perpendicolarità degli assi di rotazione 48, 50 rispetto all’asse longitudinale 20 produrrà carichi laterali di spinta tra i rulli di guida del cingolo 36, 38 e le maglie del cingolo 44, il che è indicato come condizione nota come "punte in fuori". I rulli 36, 38 possono anche essere disposti in modo da realizzare una condizione "punte in dentro" e produrre risultati vantaggiosi simili .

Con particolare riferimento alle figure 1 e 3, è illustrata una forma di attuazione al ternativa dell’invenzione. In questa forma di attuazione, l’asse di rotazione dei primi rulli di guida del cingolo 36 e l’asse di rotazione 50 dei secondi rulli di guida del cingolo 38 sono ancora sostanzialmente non perpendicolari all’asse longitudinale 20. Tuttavia, in questa forma di attuazione, l’asse di rotazione 48 è sostanzialmente parallelo all’asse di rotazione 50. Anche se la prima e la seconda ruota di rinvio 32, 34 nelle figure 2 e 3 sono rappresentate sostanzialmente parallele all’asse estendentesi longitudinalmente 20, l’asse di rotazione delle ruote di rinvio 32, 34 può anche essere obliquo, o non per pendicolare, rispetto all’asse 20. Ciò produrrebbe una condizione simile di "punte in fuori” o "punte in dentro" fornendo le configurazioni di usura vantaggiose .

Con particolare riferimento alle figure 1 e 4, è illustrata una seconda forma di attuazione alternativa dell ’invenzione. In questa forma di attuazione, il telaio principale 12’ ha un asse orientato verticalmente 52, osservato in un piano verticale. Il primo ed il secondo gruppo di telaio di rulli di cingolo 22' , 24’ sono disposti in posizioni adiacenti rispettivamente al primo e al secondo lato 16’ , 18’ del telaio principale 12’ e sono sostanzialmente paralleli all’asse orientato verticalmente 52. Una molteplicità di primi rulli di guida del cingolo 36’sono collegati in modo rotativo al primo gruppo di telaio di rulli di cingolo 22’ ed una molteplicità di secondi rulli di guida del cingolo 38’ sono col legati in modo rotativo al secondo gruppo di telaio di rulli di cingolo 24’ . Ognuno dei primi rulli di guida 36’ ha un asse di rotazione 54 ed ognuno dei secondi rulli di guida 38’ ha un asse di rotazione 56. Gli assi di rotazione 54, 56 sono tutti sostanzialmente non perpendicolari all’asse orientato verticalmente 52.

Questa disposizione produce un angolo di campanatura che si alterna tra valori negativi e positivi . L'angolo di campanatura è definito come l’angolo tra un asse orizzontale immaginario 58, che è perpendicolare all’asse verticale della macchina 52, e gli assi di rotazione 54, 56 dei primi e dei secondi rulli di guida. Ognuno degli assi di rotazione 54, 56 forma un angolo di campanatura acuto "c" con l’asse orizzontale immaginario 58. L’angolo c” è preferibilmente compreso nel campo tra 0,05 e 2,0”. La maggior parte dei progetti anteriori di strutture di carrello è costruita in modo da realizzare un angolo di campanatura positivo, come è illustrato nel diagramma grafico della figura 5.Tale angolo di campanatura positivo costante fa in modo che il gruppo di catena di cingolo 42 sia spinto verso l'esterno della macchina 10, e le maglie di cingolo 44 scorreranno su un lato dei rulli di guida 34, 36. Ciò produce una configurazione di usura sulle porzioni di cerchio 80 dei rulli di guida 34, 36 simile a quella illustrata nella figura 7.

Con una struttura di carrello 14, in cui l’angolo di campanatura si alterna tra un angolo negativo ed un angolo positivo, come illustrato nel diagramma grafico della figura 6, la vita utile dei rulli di guida del cingolo è prolungata. Ciò è illustrato nella figura 8, in cui la presente invenzione fa sì che le maglie di cingolo 44 siano spinte contro una flangia esterna 62 dei rulli 34, 36 approssimativamente per il 50% del tempo di funzionamento, e contro una flangia interna 64 per il restante 50% del tempo di funzionamento. Ciò produrrà una configurazione di usura desiderabi le sul le porzioni di cerchio 60 in cui si utilizza sostanzialmente tutta la larghezza della porzione di cerchio 60. Le superfici originali non usurate dei rulli 36, 38 nelle figure 7 ed 8 sono indicate con linee tratteggiate 66. Come illustrato nella figura 7, nei carrelli secondo la tecnica anteriore non si utilizza mai una porzione 68 delle superfici originali 66.

Con particolare riferimento alle figure 9 e 10, sono rappresentate alcune configurazioni di usura tra i rulli 36, 38 e le maglie di cingolo 44. La figura 9 illustra una tipica configurazione di usura di una struttura di carrello secondo la tecnica anteriore in cui i gruppi di telaio di rulli sono mantenuti sostanzialmente paralleli l'uno all’altro. Questa configurazione di usura mostra che l’usura avviene sostanzialmente su tutta la larghezza dei rulli e delle maglie. La figura 10 illustra una tipica configurazione di usura tra un rullo 36, 38 ed una maglia 44 di una struttura di carrello 14 comprendente la presente invenzione. Questa configurazione di usura mostra l'usura tra il rullo 36, 38 e la maglia 44 nella prima area di contatto 78, che sarebbe prodotta ad esempio quando la macchina avanza in marcia avanti. Quando la macchina opera in retromarcia, il non parallelismo dei gruppi di telaio di rulli 22, 24 e perciò dei gruppi di catena di cingolo 42, spinge i rulli 36, 38 contro i lati opposti delle maglie 44. L'usura avviene quindi tra i rulli 36, 38 e le maglie 44 nella seconda area di contatto 80. Poiché le superfici di contatto tra i rulli 36, 38 e le maglie 44 si usurano in profili concavi e convessi , le superfici di usura non corrisponderanno al 100% mentre le maglie 44 si spostano avanti e indietro sui rulli 36, 38. Ciò produce aree di contatto separate 78, 80 per funzionamenti in marcia avanti ed in retromarcia del veicolo 10, il che alla fine produce una maggiore vita utile dei rulli 36, 38 e delle maglie 44. La vita utile è ulteriormente aumentata se i rulli 36, 38 sono inizialmente fabbricati in condizione nuova con un profi lo concavo 82, e le maglie 44 sono fabbricate in condizione nuova con un profi lo convesso 84. I progetti attuali di rulli e maglie utilizzano superfici di contatto piatte (cilindriche).

Applicabilità industriale

Con riferimento ai disegni e alla descrizione dettagliata precedente, la presente struttura di carrello di tipo cingolato 14 è particolarmente utile per aumentare la vita di alcuni componenti del carrello. Con i gruppi di telaio di rulli di cingolo 22, 24 aventi "punte in dentro" o "punte in fuori", le maglie di cingolo 44 entreranno in contatto con i rulli 36, 38 in corrispondenza delle porzioni di sinistra o di destra mentre la macchina,10 avanza in marcia avanti. Quando il veicolo passa in retromarcia, il non parallelismo della struttura di carrello 14 spinge le maglie 44 sul lato opposto dei rulli 36, 38 su un’area di usura separata tra le maglie 44 ed i rulli 36, 38. Lo spostamento avanti e indietro delle maglie 44 sui rulli 36, 38 quando il veicolo cambia direzione crea almeno due aree di usura separate e distinte fra le maglie 44 ed i rulli 36, 38. Ciò produce una vita utile prolungata di questi componenti del carrello, anche se la pressione di contatto tra i rulli 36, 38 e le maglie 44 può aumentare. Prove precedenti hanno dimostrato che non vi è una relazione lineare fra la pressione di contatto e la velocità di usura.

Con la forma di attuazione alternativa, che utilizza gli angoli di campanatura alternati positivi e negativi, si ottiene un aumento simile della vita utile dei componenti del carrello, in particolare i rulli 36’, 38’. Quando la macchina 10 è in funzione, l’angolo di campanatura passerà da negativo e positivo e le maglie 44 scorreranno sulla porzione di cerchio 60 e saranno adiacenti alle flange interne 64 o alle flange esterne 62. Le maglie 44 si muovono avanti e indietro tra le flange esterne ed interne 62, 64 mentre l'angolo di campanatura passa da negativo a positivo. Così si utilizza tutta la larghezza della porzione di cerchio 60 del rullo aumentando la vita utile dei componenti del carrello.

Altri aspetti , scopi e vantaggi della presente invenzione si possono ottenere dallo studio dei disegni, della descrizione e delle rivendicazioni annesse.

Claims

RIVENDICAZIONI 1.- Macchina di tipo cingolato avente un telaio principale ed una struttura di carrello, in cui il telaio principale suddetto ha un primo ed un secondo lato ed un asse longitudinale, in cui la struttura di carrello suddetta comprende un primo ed un secondo gruppo di telaio di rulli di cingolo distanziati da, ed adiacenti rispettivamente al primo e al secondo lato del telaio principale suddetto,ed una struttura di supporto che collega ognuno dei gruppi di telaio di rulli di cingolo suddetti al telaio principale suddetto, in cui il perfezionamento comprende: una molteplicità di primi rulli di guida del cingolo collegati in modo rotativo al primo gruppo di telaio di rulli suddetto e una molteplicità di secondi rulli di guida del cingolo collegati in modo rotativo al secondo gruppo di telaio di rulli suddetto, in cui ognuno dei primi e secondi rulli di guida del cingolo suddetti ha un asse di rotazione che è sostanzialmente non perpendicolare all'asse longitudinale suddetto. 2. - Macchina di tipo cingolato secondo la rivendicazione 1, in cui l'asse di rotazione dei primi rulli di guida del cingolo suddetti è sostanzialmente parallelo all’asse di rotazione dei secondi rulli di guida del cingolo suddetti. 3. - Macchina di tipo cingolato secondo la rivendicazione 1, in cui l’asse di rotazione dei primi rulli di guida del cingolo suddetti forma un primo angolo acuto "a" con l’asse longitudinale suddetto e l’asse di rotazione dei secondi rulli di guida del cingolo suddetti forma un secondo angolo acuto "b" con l’asse longitudinale suddetto, in cui l’angolo "a" è sostanzialmente uguale all’angolo "b". 4. - Struttura di carrello per una macchina di tipo cingolato avente un telaio principale con un primo ed un secondo lato ed un asse estendentesi longitudinalmente, in cui la struttura suddetta comprende: un primo gruppo di telaio di rulli di cingolo disposto in posizione adiacente al primo lato suddetto e sostanzialmente parallelo all’asse estendentesi longitudinalmente suddetto: un secondo gruppo di telaio di rulli di cingolo disposto in posizione adiacente al secondo lato suddetto e sostanzialmente parallelo all’asse estendentesi longitudinalmente suddetto; una molteplicità di primi rulli di guida del Cingolo collegati in modo rotativo al primo gruppo di telaio di rulli suddetto; una molteplicità di secondi rulli di guida del cingolo collegati in modo rotativo al secondo gruppo di telaio di rulli di cingolo suddetto; e in cui ognuno dei primi e secondi rulli di guida del cingolo suddetti ha un asse di rotazione che è sostanzialmente non perpendicolare all'asse estendentesi longitudinalmente suddetto. 5. - Struttura di carrello secondo la rivendicazione 4, in cui ognuno dei primi e secondi rulli di guida del cingolo ha una porzione di cerchio avente un profilo concavo. 6. - Struttura di carrello secondo la rivendicazione 4, comprendente una molteplicità di maglie di cingolo, in cui ogni maglia di cingolo ha una superficie di traversa avente un profilo convesso. 7. - Struttura di carrello per una macchina di tipo cingolato avente un telaio principale con un primo ed un secondo lato ed un asse ori entato verticalmente quando la macchina suddetta è osservata in un piano orientato verticalmente, in cui la struttura suddetta comprende: un primo gruppo di telaio di rulli di cingolo disposto in posizione adiacente al primo lato suddetto e sostanzialmente parallela all’asse orientato verticalmente suddetto; un secondo gruppo di telaio di rulli di cingolo disposto in posizione adiacente al secondo lato suddetto e sostanzialmente parallelo all’asse orientato verticalmente suddetto; una molteplicità di primi rulli di guida del cingolo collegati in modo rotativo al primo gruppo di telaio di rulli di cingolo suddetto; una molteplicità di secondi rulli di guida del cingolo, collegati in modo rotativo al secondo gruppo di telaio di rulli di cingolo suddetto; e in cui ognuno dei primi e secondi rulli di guida del cingolo suddetti ha un asse di rotazione che è sostanzialmente non perpendicolare rispetto all’asse orientato verticalmente suddetto. 8. - Struttura di carrello secondo la rivendicazione 7, in cui l’asse di rotazione di ognuno dei primi e secondi rulli di guida del cingolo suddetti forma un angolo acuto con un asse orizzontale immaginario che è perpendicolare all’asse orientato verticalmente suddetto. 9. - Struttura di carrello secondo la rivendicazione 8, in cui l’angolo acuto suddetto è compreso nel campo tra 0,05 e 2,0°. 10. - Struttura di carrello secondo la rivendicazione 7, in cui ognuno dei primi e secondi rulli di guida del cingolo suddetti ha una porzione di cerchio avente una superficie concava. 11. - Struttura di carrello secondo la rivendicazione 7, comprendente una molteplicità di maglie di cingolo, in cui ogni maglia di cingolo ha una superficie di traversa avente un profilo convesso. 12. - Struttura di carrello per una macchina di tipo cingolato avente un telaio principale con un primo ed un secondo lato ed un asse estendentesi longitudinalmente, in cui la struttura suddetta comprende: un primo gruppo di telaio di rulli di cingolo disposto in posizione adiacente al primo lato suddetto e sostanzialmente parallelo all’asse estendentesi longitudinalmente suddetta; un secondo gruppo di telaio di rulli di cingolo disposto in posizione adiacente al secondo lato suddetto e sostanzialmente parallelo all'asse estendentesi longitudinalmente suddetto; una mol teplici tà di primi rulli di guida del cingolo collegati in modo rotativo al primo gruppo di telaio di rulli suddetto; una molteplicità di secondi rulli di guida del cingolo collegati in modo rotativo al secondo gruppo di telaio di rulli di cingolo suddetto; e una prima ruota di rinvio di guida del cingolo collegata in modo rotativo a ciascuno del primo e del secondo gruppo di rulli suddetto, in cui ogni prima ruota di rinvio ha un asse di rotazione che è sostanzialmente non perpendicolare all’asse estendentesi longitudinalmente suddetto. 13. - Struttura di carrello secondo la rivendicazione 12, comprendente una seconda ruota di rinvio di guida del cingolo collegata in modo rotativo a ciascuno del primo e del secondo gruppo di telaio di rulli suddetti , in cui ogni seconda ruota di rinvio ha un asse di rotazione che è sostanzialmente non perpendicolare all’asse estendentesi longitudinalmente suddetto.