WO2005095191A1 - Raupengurt für pistenfahrzeug sowie herstellungsverfahren - Google Patents

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Definitions

  • Caterpillars on snow groomers consist of several parallel belts that are connected to each other by cross members.
  • Conventional belts of this type consist of an elastomer which is reinforced by a textile carcass.
  • These known carcasses consist of several strips of polyamide fabric layered one on top of the other. The lifespan of these known belts corresponds to about one fifth of the lifespan of the snow groomer.
  • the present invention has for its object to increase the life of such belts. This object is achieved by the combination of features of the claims.
  • aramid has a much higher tensile strength than polyamide, the carcass can be made correspondingly thinner. This significantly improves the alternating bending strength. This significantly increases the service life of the belts.
  • the much higher stiffness of aramide compared to polyamide also significantly reduces the risk of injury when a belt breaks and improves the load distribution on the various belts of a caterpillar.
  • the supporting chain threads preferably consist of several threads and are in the opposite direction of rotation. Twisted threads. For their part, the threads are twisted in the same direction as the individual threads of the threads. With the same number of turns per linear meter, this means that the filaments in the core of the threads are approximately parallel to the longitudinal extension of the threads. This results in the highest possible tensile strength and rigidity of the threads.
  • the carcass is impregnated with liquid epoxy resin and the epoxy resin is at least partially cured, so that a thin layer of synthetic resin of about 1% of the carcass weight surrounds the carcass.
  • the carcass prepared in this way is immersed in a latex solution to match the elastomer to be applied. After curing, a latex layer of at least 10% of the carcass weight encases the carcass. A layer of elastomer is vulcanized on both sides of this latex layer at about 160 ° by calendering.
  • the manufacturing method described results in a particularly permanent connection between the elastomer and the carcass.
  • the holes in the at least one row of holes are preferably cut by high pressure water jet. Conventionally, these holes are punched. This leads to frayed perforated edges and irregular perforated walls. These disadvantages can be avoided by means of water jet cutting and the transmission of force between the belt and crossbeam can thereby be improved.
  • An exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing. It shows:
  • FIG. 1 is a partial perspective view of a caterpillar of a snow groomer
  • Fig. 4 shows the structure of a thread
  • Fig. 6 shows another embodiment in cross section, as well
  • Fig. 7 and Fig. 8 two variants of the connection of the tape ends to an endless belt in longitudinal section.
  • FIG. 1 schematically shows the structure of a caterpillar 10 of a snow groomer.
  • the caterpillar 10 is guided over two spaced-apart rollers 11, one of which is connected to a drive unit.
  • the caterpillar 10 consists of a plurality of parallel belts 12, each with at least one row of through holes 13.
  • Cross members 14 made of aluminum are screwed to all the belts 12 via the holes 13.
  • the longitudinal direction of the cross beams 14 runs parallel to the axes of the rollers 11.
  • the straps 12 consist of an elastomer 15 in which a textile carcass 16 is embedded.
  • the card Cash register 16 made of a single fabric layer in which the load-bearing warp yarns 17 run undulating parallel to the outer surfaces 18 of the belt 12 and consist of aramid.
  • the warp yarns 17 are connected to one another by weft threads 19 made of polyamide.
  • the carcass 16 has weft yarns 20 running straight through on both sides of the warp yarns 17. On one side of the warp yarns 17, these straight weft yarns 20 can likewise consist of aramid. This results in a particularly high puncture resistance of the carcass 16.
  • the weft yarns 20 are connected to one another by corrugated warp threads 21 made of polyamide. These corrugated warp threads 21 contribute practically nothing to the longitudinal strength and rigidity of the belt 12, but only serve to hold the carcass 16 together. As shown in FIG. 2, the holes 13 are reinforced by hollow rivets 22.
  • the warp yarn 17 is a cord which is wound from three twists 28 in the opposite direction of rotation of the twists 28.
  • the cord is right or Z-wound, whereas the twine 28 is left or S-wound.
  • the three individual threads 29 of the thread 28 are wound in the same direction of rotation as the thread 28, i.e. in the example shown on the left or S.
  • Each thread 29 consists of several hundred, e.g. about a thousand aramid filaments 30.
  • the number of turns per meter of the filaments 30 in the thread 29 is approximately equal to the number of turns per meter of the threads 29 in the thread 28 and (at least for the middle straps 12a of the bead 10) approximately equal to the number of turns per meter of the threads 28 in cord 17. This results in the highest possible rigidity and
  • the number of turns is exaggerated in the drawing. As About 60 turns per meter have proven to be expedient.
  • the carcass 16 in this case consists of a fabric according to FIG. 3, in which the weft threads 19 are considerably thinner than the warp yarns 17, and also of a thin cover fabric 34 made of polyamide, polyester and rubberized on both sides of this fabric or aramid.
  • a fiber-reinforced elastomer film can also be used, e.g. with short fibers made of aramid.
  • the two ends 35, 36 are vulcanized together over the length L in such a way that the warp yarns 17 of the opposite ends 35, 36 touch. This achieves a tensile strength of the connection of more than 70% of the tensile strength of the belt.

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Abstract

Raupengurt für ein Pistenfahrzeug, umfassend mehrere parallele Gurte (12) welche durch Querträger (14) miteinander verbunden sind ; jeweils ein Gurt (12) besteht aus einem Elastomer (15), welches durch eine textile Karkasse (16) verstärkt ist. Der Gurt (12) hat eine Reihe von Löchern (13) zum Befestigen der Querträger (14), die tragenden Kettfäden (17) der Karkasse bestehen aus Aramid und verlaufen ungewellt parallel zu den Aussenseiten (18) des Gurts (12).

Description

Raupengurt für Pistenfahrzeug sowie Herstellungsverfahren
Raupen von Pistenfahrzeugen bestehen aus mehreren paralle- len Gurten, welche durch Querträger miteinander verbunden sind. Herkömmliche Gurte dieser Art bestehen aus einem Elastomer, welches durch eine textile Karkasse verstärkt ist. Diese bekannten Karkassen bestehen aus mehreren übereinander geschichteten Bändern aus Polyamid-Gewebe. Die Lebens- dauer dieser bekannten Gurte entspricht etwa einem Fünftel der Lebensdauer des Pistenfahrzeuges.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer solcher Gurte zu erhöhen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der Ansprüche gelöst.
Weil Aramid gegenüber Polyamid eine wesentlich höhere Zugfestigkeit aufweist, kann die Karkasse entsprechend dünner ausgebildet werden. Dies verbessert die Wechsel-Biegefestigkeit markant. Dadurch wird die Standzeit der Gurte wesentlich erhöht. Durch die wesentlich höhere Steifigkeit von Aramid gegenüber Polyamid wird zudem die Verletzungsgefahr beim Reissen eines Gurtes wesentlich reduziert und die Lastverteilung auf die verschiedenen Gurte einer Raupe verbessert.
Vorzugsweise bestehen die tragenden Kettenfäden aus mehre- ren Zwirnen und sind im entgegengesetzten Drehsinn der. Zwirne gedreht. Die Zwirne ihrerseits sind im gleichen Drehsinn wie die Einzelfäden der Zwirne gedreht. Bei gleicher Anzahl Drehungen pro Laufmeter ergibt sich daraus, dass die Filamente im Kern der Zwirne annähernd parallel zur Längserstreckung der Zwirne verlaufen. Dadurch ergibt sich die höchstmögliche Zugfestigkeit und Steifigkeit der Zwirne.
Besonders hohe Standzeiten werden erreicht, wenn sämtliche tragenden Ara id-Kettgarne in einer gemeinsamen Fläche, also in einer einzigen Gewebelage, angeordnet sind. Durch diese Ausbildung wird eine gleichmässige Lastverteilung auf sämtliche tragende Kettgarne erreicht, auch über Umlenk- und Antriebswalzen. Wegen des mechanischen Verschleisses ist es vorteilhaft, die Gummischicht auf der Aussenseite des Gurtes dicker auszubilden als auf der Innenseite.
Zur Herstellung des Gurtes wird die Karkasse mit flüssigem Epoxyharz getränkt und das Epoxyharz mindestens teilweise ausgehärtet, so dass eine dünne Schicht Kunstharz von etwa 1 % des Karkassengewichts die Karkasse umgibt. Die derart vorbereitete Karkasse wird in eine Latexlösung passend zu dem aufzubringenden Elastomer getaucht. Nach dem Aushärten ummantelt eine Latexschicht von mindestens 10 % des Karkassengewichtes die Karkasse. Auf diese Latexschicht wird beidseitig eine Schicht Elastomer bei etwa 160° durch Kalandrieren aufvulkanisiert .
Die beschriebene Herstellungsart ergibt eine besonders dauerhafte Verbindung zwischen Elastomer und Karkasse. Die Löcher der mindestens einen Lochreihe werden vorzugsweise durch Hochdruck-Wasserstrahl geschnitten. Herkömmlicherweise werden diese Löcher gestanzt. Dies führt zu ausgefransten Lochrändern und unregelmässigen Lochwänden. Durch das Wasserstrahl-Schneiden können diese Nachteile vermieden und dadurch die Kraftübertragung zwischen Gurt und Querträ- ger verbessert werden. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer Raupe eines Pistenfahrzeuges,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Gurt,
Fig. 3 eine Teilansicht einer Karkasse,
Fig. 4 den Aufbau eines Zwirns
Fig. 5 den Aufbau eines Cord-Garns,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform im Querschnitt, so- wie
Fig. 7 und Fig. 8 zwei Varianten der Verbindung der Bandenden zu einem Endlosgurt im Längsschnitt.
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Raupe 10 eines Pistenfahrzeuges. Die Raupe 10 ist über zwei voneinander beabstandete Walzen 11 geführt,, von welchen eine mit einer Antriebseinheit verbunden ist. Die Raupe 10 besteht aus mehreren parallelen Gurten 12 mit je mindestens einer Reihe von Durchgangslöchern 13. Querträger 14 aus Aluminium sind über die Löcher 13 mit sämtlichen Gurten 12 verschraubt. Die Längsrichtung der Querträger 14 verläuft parallel zu den Achsen der Walzen 11.
Die Gurte 12 besteht aus einem Elastomer 15, in welches eine textile Karkasse 16 eingebettet ist. In den darge- stellten Beispielen gemäss Fig. 2 und 3 besteht die Kar- kasse 16 aus einer einzigen Gewebeschicht, in welcher die tragenden Kettgarne 17 ungewellt parallel zu den Aussenflä- chen 18 des Gurtes 12 verlaufen und aus Aramid bestehen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Kettgarne 17 durch Schussfäden 19 aus Polyamid miteinander verbunden. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 hat die Karkasse 16 beidseits der Kettgarne 17 geradlinig durchlaufende Schussgarne 20. Auf der einen Seite der Kettgarne 17 können diese geradlinigen Schussgarne 20 ebenfalls aus Aramid bestehen. Dies ergibt eine besonders hohe Durchstossfestigkeit der Karkasse 16. Die Schussgarne 20 sind durch gewellte Kettfäden 21 aus Polyamid miteinander verbunden. Diese gewellten Kettfäden 21 tragen praktisch nichts zur Längsfestigkeit- und steifigkeit des Gurtes 12 bei, sondern dienen lediglich zum Zusammenhalt der Karkasse 16. Wie Fig. 2 zeigt, sind die Löcher 13 durch Hohlnieten 22 verstärkt.
Fig. 4 und 5 zeigen den Aufbau der tragenden Kettgarne 17. Das Kettgarn 17 ist ein Cord, welcher aus drei Zwirnen 28 im entgegensetzten Drehsinn der Zwirne 28 gewunden ist. Im dargestellten Beispiel ist der Cord rechts oder Z-gewunden, wogegen der Zwirn 28 links oder S-gewunden ist. Die drei Einzelfäden 29 des Zwirns 28 sind im gleichen Drehsinn gewunden wie der Zwirn 28, im dargestellten Beispiel also links oder S. Jeder Faden 29 besteht aus mehreren hundert, z.B. etwa tausend Aramid-Filamenten 30. Die Windungszahl pro Meter der Filamente 30 im Faden 29 ist annähernd gleich der Windungszahl pro Meter der Fäden 29 im Zwirn 28 und (wenigstens für die mittlere Gurte 12a der Raupe 10) annähernd gleich der Windungszahl pro Meter der Zwirne 28 im Cord 17. Dies ergibt die höchstmögliche Steifigkeit und
Zugsteifigkeit der tragenden Kettgarne 17. Die Windungszahlen sind in der Zeichnung übertrieben dargestellt. Als zweckmässig haben sich etwa 60 Windungen pro Meter erwiesen. Für die äusserste Gurte 12b der Raupe 10 oder des Pistenfahrzeuges kann es zweckmässig sein, die Windungszahl der Zwirne 28 im Cord 17 etwas höher zu wählen. Dadurch ist die Zugfestigkeit dieses Gurtes 12b geringer als jene der mittleren Gurte 12a. Dies kann beim Kurvenfahren von Vorteil sein.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 6 im Querschnitt ersichtlich. Die Karkasse 16 besteht in diesem Fall aus ei- nem Gewebe gemäss Fig. 3, bei welchem die Schussfäden 19 erheblich dünner als die Kettgarne 17 sind, sowie aus je einem auf beiden Seiten dieses Gewebes aufgebrachten dünnen, beidseitig gummiertem Abdeckgewebe 34 aus Polyamid, Polyester oder Aramid. Statt dieses Abdeckgewebes kann auch eine faserverstärkte Elastomerfolie eingesetzt werden, z.B. mit Kurzfasern aus Aramid.
Zur Herstellung der Endlos-Gurte werden gemäss Fig. 7 die beiden Enden 35,36 eines Bandes von beispielsweise 10 m Länge mit dem beschriebenen Aufbau über eine Länge von z.B. 30 cm von entgegengesetzten Seiten her parallel zu den Aus- senflächen 18 bis zu den tragenden Kettgarnen 17 abgeschliffen. Die beiden Enden 35,36 werden über die Länge L überlappend so zusammenvulkanisiert, dass sich die Kettgarne 17 der gegenüberliegenden Enden 35,36 berühren. Da- durch wird eine Zugfestigkeit der Verbindung von über 70 % der Zugfestigkeit des Gurtes erreicht.
Bei herkömmlichen Gurten mit mehreren Gewebelagen der Karkasse ist die oben beschriebene Verbindungsart nicht möglich. Bei Gurten dieser Art Raupenfahrzeuge sind die Band- enden entweder durch metallische Scharniere oder durch Schräg- oder Fingerspleissung miteinander verbunden. All diese Verbindungsarten erreichen nicht die Festigkeit der oben beschriebenen Überlappungs-Spleissung.
Bei der erfindungsgemässen Überlappungs-Verbindung entsteht an den beiden Aussenflachen 18 je eine Stufe 37 von der
Höhe des Durchmessers d der tragenden Kettgarne 17. Bei der Anwendung in Raupen von Pistenfahrzeugen stören diese Stufen 17 kaum. Bei anderen Anwendungen kann es zweckmässig sein, diese Stufen 17 abzuschleifen, was in Fig. 7 strich- punktiert angedeutet ist.
Eine noch höher belastbare Verbindung ergibt sich, wenn die Schliff-Flächen 38 um einen geringen Winkel d/L gegenüber den Aussenflächen 18 geneigt sind, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Dabei entfallen die Stufen 37. Die Biegestei- figkeit des Gurts ist auch über die Verbindungsstelle hinweg annähernd konstant. Der Winkel d/L ist in der Grössen- ordnung von 0,05°, jedenfalls geringer als 0,5°. Die Schliff-Flächen 38 sind immer noch annähernd parallel zu den Aussenflächen 18, dies im Gegensatz zu herkömmlichen Schräg-Spleissungen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Gurt aus einem durch eine textile Karkasse (16) verstärkten Elastomer (15) für eine Raupe (10) eines Pi- stenfahrzeuges, wobei der Gurt (12) in Längsrichtung mindestens eine Reihe von zylindrischen Löchern (13) zum Befestigen von Querträgern (14) der Raupe (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkasse (16) mindestens ein Gewebe umfasst, dessen tragende Kettfäden (17) ungewellt parallel zu den Aussenflächen (18) des Gurtes (12) verlaufen und aus Aramid bestehen.
2. Gurt nach Anspruch 1, wobei die tragenden Kettfäden (17) Cord-Garne sind, die aus mehreren Zwirnen (28) im entgegengesetzten Drehsinn der Zwirne (28) gewunden sind, und wobei die Zwirne (28) im gleichen Drehsinn wie die Einzelfäden (29) der Zwirne (28) gewunden sind.
3. Gurt nach Anspruch 2 , wobei die Anzahl Windungen der Filamente (30) pro Meter .-Faden (29) annähernd gleich der Anzahl Windungen der Fäden (29) pro Meter Zwirn (28) und vorzugsweise annähernd gleich der Anzahl Windungen der Zwirne (28) pro Meter Cord sind.
4. Gurt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sämtli- ehe tragenden Aramid-Kettfäden (17) der Karkasse (16) in einer gemeinsamen Fläche angeordnet sind.
5. Gurt nach Anspruch 4, wobei die beiden Enden eines Bandes zu einem Endlos-Gurt verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verbindungsstelle beide Bandenden (35,36) von gegenüberliegenden Seiten bis annähernd auf die tragenden Kettenfäden (17) wenigstens annähernd parallel zu den Aussenflächen (18) über die gleiche Länge (1) abgeschliffen sind, und dass die beiden Bandenden (35,36) über die Länge (1) überlappt zusammenvulkanisiert sind.
6. Gurt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Karkasse (16) mit einem Kunstharz ummantelt und getränkt ist, auf welchem der Elastomer (15) haftet, und wobei das Gewicht des Kunstharzes vorzugsweise weniger als 4 % des Karkassengewichts beträgt.
7. Gurt nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Löcher (13) mittels Hochdruck-Wasserstrahl geschnitten und vorzugsweise mittels Hohlnieten (22) verstärkt sind.
8. Gurt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Elastomerschicht auf der einen Seite der Karkasse (16) dicker ist als auf der gegenüberliegenden Seite.
9. Raupe für ein Pistenfahrzeug, umfassend mehrere parallele Gurte (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welche durch die Querträger (14) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstei- figkeit der äussersten Gurte (12 b) geringer ist als die Zugsteifigkeit der mittleren Gurte (12 a) .
10. Verfahren zur Herstellung eines Gurtes nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkasse (16), deren tragende Kettfäden (17) unge- wellt sind und aus Aramid bestehen, mit einem Kunstharz ummantelt und getränkt wird, dass der Kunstharz mindestens teilweise ausgehärtet und anschliessend mit einer Latex-Lösung umgeben wird, die ebenfalls mindestens teilweise ausgehärtet wird, dass beidseitig auf die so vorbehandelte Karkasse je eine Elastomerschicht aufvulkanisiert wird, und dass die Löcher geschnitten werden.
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