Raupenantrieb

Kettenfahrzeug mit Kranaufbau

Dieselelektrische Schneefräse Bj. 1942, 16 t

Deutsches Halbkettenfahrzeug ausgerüstet zur Verlegung von Fernsprechkabeln, 1941

Gleiskettenfahrzeuge oder Kettenfahrzeuge fahren auf eigenen Flach-Gliederketten (auch Gleisketten oder Raupenketten genannt). Zusammen mit dem motorischen Antrieb und dem Chassis haben sie ein sogenanntes Kettenlaufwerk.

Vorteile von Fahrzeugen mit Kettenlaufwerken gegenüber Radfahrzeugen sind zum einen die Verteilung der Masse bzw. der Gewichtskraft des Fahrzeugs auf eine größere Fläche und damit eine Verringerung des Drucks auf den Untergrund. Zum anderen wird die Aufstandsfläche erheblich vergrößert und erfasst dabei in unebenem Gelände mehr Aufstandspunkte, wodurch das Fahrzeug eine gleichmäßigere Fahrbewegung erreicht. Die Geländegängigkeit wird insgesamt enorm erhöht.

Kettenaufbau

siehe Hauptartikel: Gleiskette

Der ursprüngliche und prinzipielle Aufbau besteht aus stählernen Laufflächengliedern, die mit Scharnieren zu einer geschlossenen Kette verbunden sind. Prinzipiell entsteht dadurch unter dem Fahrzeug eine eigene Fahrstraße, was beispielsweise im englischen Begriff „Crawler track“ bzw. „Caterpillar track“ zum Ausdruck kommt. Mittig auf der Innenseite der Kettenglieder sind erhöhte Ausformungen angebracht, die durch die Aneinanderreihung mit den anderen Gliedern eine Spurführung für die Trag- und Laufräder bilden, sie haben damit eine „Gleis“-Funktion. Weitere Ausformungen auf der Innenseite dienen als Eingriff für das Antriebsrad.

Gleisketten für schnellere Fahrzeuge wie Kampfpanzer werden üblicherweise in der so genannten „lebenden“ Ausführung verwendet, bei der die Kettenglieder mit Federkraft eine zusätzliche Vorspannung erhalten.

Heute gibt es auch Bauformen mit „Gummi-Ketten“, sogenannten Laufbändern, die ähnlich wie eine Reifenlauffläche aufgebaut sind. Mehrere Lagen aus Gewebe und Stahl werden mit Reifengummi umspritzt und profiliert. Zuerst wurden diese Laufbänder bei den sog. Minibaggern eingesetzt, heute aber auch bei Ackerschleppern mit Raupenantrieb, so z. B. dem John Deere Typ 8000T und bei den CAT-Traktoren des AGCO-Konzerns. Die Vorteile sind eine wesentlich bessere Laufruhe des Laufbandes, höhere Geschwindigkeiten und Schonung des befahrenen Untergrundes. Der Nachteil kann ein wesentlich höherer Verschleiß bzw. eine geringe Lebensdauer der Kette sein.

Kettenlaufwerk

Das einfachste Kettenlaufwerk besteht aus 2 Laufrollen

Kettenlaufwerk mit 5 Laufrollen

Schachtellaufwerk mit 5 Laufrollen und 4 Schachtelrollen

Raupenantrieb Terex-Bagger

Ein Kettenlaufwerk besteht aus folgenden Teilen:

• der Gleiskette, aus Metall oder integralen Verbundwerkstoffen, oft mit Gummistollen für den Straßenbetrieb
• einem Antriebsrad, (A) welches das Drehmoment des Motors direkt (mechanische Kupplung) oder indirekt (hydraulische Kupplung) auf die Kette überträgt
• einem entgegengesetztem Führungsrad (F) (das zugleich, zumeist hydraulisch, die Kettenspannung reguliert) sowie
• den meist gefederten Laufrädern oder Laufrollen (L) (mindestens 2)
• eventuellen Stützrollen, die den Rücklauf der Kette unterstützen
• dem Chassis bzw. bei Panzern der Fahrzeugwanne.

Die Anzahl der Laufräder ist begrenzt durch ihren Umfang, da sie sich einerseits gegenseitig nicht berühren, andererseits aber auch nicht zu klein sein dürfen. Um mehr Laufräder verwenden zu können, mit denen eine gleichmäßigere Last, eine feinere Federung und eine bessere Konturanpassung erreicht wird, entwickelte man als Zwischenlösung zwischen Rollen- und Radlaufwerken Schachtellaufwerke mit überlappenden Laufrädern. Abwechselnd werden Einfachrollen und Doppelrollen verwendet, die den gleichen, sehr großen Durchmesser haben, wobei die Doppelrollen außen auf den Kettengliedern liegen und die Einfachrollen dazwischen fahren. Alternativ dazu gab es Laufwerke mit wechselweise versetzten Doppelrollen. Erreicht wird damit ein komplexes und schwer wartbares Laufwerk mit annähernd doppelter Anzahl großer Rollen, die wiederum einen großen Durchmesser haben und damit widerstandsärmer, aber auch mit höherer Belastung rollen. Die Bauform blieb im Wesentlichen auf die Zeit des zweiten Weltkriegs beschränkt.

Wird die Kette getrennt von Vorlauf zurückgeführt, gestützt von Stützrollen, spricht man vom Rollenlaufwerk. Es ist die heute am meisten verbreitete Form. Verläuft der Rücklauf der Kette an der Oberseite der größeren Laufräder spricht man vom Radlaufwerk. Beide Bauformen haben spezifische Vor- und Nachteile.

Die Rollen oder Räder des militärischen Kettenlaufwerks sind gegenüber dem (zivilen) Drehgestell oder der Gehäusewanne federnd gelagert, um eine schnellere Fahrt auch im Gelände zu ermöglichen und die Belastung von Kette und Fahrwerk niedrig zu halten. Wurden anfangs kleine Federwege und viele, kleine Rollen an einem großen, starren Gestellträger verwendet, so beim „MK IV“ und Churchill, finden sich heute im militärischen Bereich große Federwege und vergleichsweise große Rollen. Bei langsamlaufenden Kettenlaufwerken, etwa bei Fördermaschinen im Tagebau oder Baumaschinen, entfällt die Federung in einigen Fällen ganz.

Die technische Grenze ist erreicht, wenn das Laufwerk für seine praktische Anwendung zu aufwändig und zu schwer wird. Die letzten Panzergenerationen Deutschlands im Zweiten Weltkrieg verwendeten daher nur verschachtelte Laufwerke mit Stahllaufrollen, die Panzer waren zu schwer geworden, auch war Gummi für die Bandagen nur noch begrenzt vorhanden. Die Panzer der Tiger-Baureihen brauchten zum Verladen auf Züge einen Satz schmalere Laufketten, da sie sonst nicht mehr auf Transportwaggons gepasst hätten. Aufwendigere Kettenlaufwerke haben einen geringeren Rollwiderstand, dagegen durch das größere Gewicht einen höheren Treibstoffverbrauch. Moderne Kampfpanzer erreichen zunehmend wieder das Gewicht dieser Panzergeneration, aufgrund der fortgeschrittenen Technik im Bereich von Ketten und Dämpfung jedoch ohne die Mobilitätseinschränkungen der Laufwerke der damaligen Typen.

Hinsichtlich kinematischer Berechnungen kann eine Antriebskette ohne weiteres als entartetes Rad betrachtet werden.

Antrieb und Lenkung

Als motorischer Antrieb wurden zunächst Dampfmaschinen verwendet, die heutigen Kettenfahrzeuge haben überwiegend Dieselmotoren.

Das Antriebsrad des Laufwerks befördert die Kettenglieder in Fahrtrichtung vorwärts, wobei der Rest des Fahrzeugs auf den Lauf- und Führungsrädern mitgezogen wird. Die Kettenantriebe jeder Seite können unabhängig voneinander, bei einigen Bauformen sogar gegenläufig angetrieben werden. Dadurch ist es bei den Lenkungsbauformen 2 und 3 (siehe unten) möglich, auf der Stelle zu drehen.

1. Zentrales Schaltgetriebe und Kombination von Kupplungen und Bremsen, jeweils rechts und links. Anwendung bei leichteren und mittelschweren zivilen Raupenfahrzeugen, früher auch bei Panzern.
2. Zweisträngiger Antrieb mit 2 stufenlosen Getrieben, meist hydrostatisch. Anwendung bei zivilen Raupenfahrzeugen, z. B. von Liebherr und Case Corporation. Ein Tiger-Prototyp soll einen zweisträngigen elektrischen Antrieb gehabt haben, aber der bewährte sich nicht, die Serie wurde anders ausgeführt (s. u.). Das Hauptproblem beim zweisträngigen Antrieb mit einem Motor ist, dass jeder Strang dazu ausgelegt sein muss, mehr als 100 % der Motorleistung zu übertragen, weil der kurveninnere Antrieb bremst und die Bremsleistung nicht vernichtet wird, sondern über das Verteilergetriebe auf den kurvenäußeren Antrieb übertragen wird.
3. Antrieb mit zentralem Schaltgetriebe und zwei Überlagerungslenkgetrieben (Differentialen) rechts und links, die Überlagerung der Lenkgeschwindigkeit erfolgt heute meist mit einem hydrostatischen Getriebe. Anwendung bei Panzern und einigen zivilen Raupenfahrzeugen von Caterpillar und Komatsu.

Der Bremsweg eines modernen Kampfpanzers ist vor allem durch die Kraftverteilung auf eine große Fläche oft gleich oder kürzer als der eines Sportwagens mit gleicher Geschwindigkeit. Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist der Bremsweg häufig sogar fast Null. Umgekehrt steigt die übertragbare Zugkraft vor allem auch bei schlechten Bodenverhältnissen. Einen ähnlichen Effekt erreicht man durch die in den 60er Jahren durch die Bundeswehr erprobte Lauster-Achse.

Historie

Eine anwendungstaugliche Gleiskette wurde von Alvin Lombard für Dampftraktoren zum Baumstamm-Transport in Maine (USA) erfunden und 1901 patentiert^[1]. Mit einer Vielzahl produzierter Dampfschlepper war Lombard der erste kommerzielle Hersteller von Gleiskettenfahrzeugen. Ein weiterer früher Produzent war der Kalifornier Benjamin Holt, der am 24. November 1904 ebenfalls eine Laufkette konstruierte^[2][3][4][5]. Seine Firma, The Holt Manufacturing Company, wurde 1925 durch eine Fusion mit der Firma Best zu der heute noch existierenden Firma Caterpillar. Die ersten Kettenfahrzeuge wurden ausschließlich durch einseitigen Bremseneingriff oder getrennte Drehzahlregelung von 2 Fahrmotoren gelenkt, was zu schlechten Fahreigenschaften hohem Verschleiß führte. Ein wesentlicher Fortschritt der Lenktechnik wurde durch das sog. Doppeldifferential erreicht, das von der Fa. Cletrac entwickelt wurde^[6]. Vor der Hydrostat-Getriebe-Ära war es mit dieser Technik möglich, die Gleisketten separat ohne Bremseneingriff zu steuern. Die deutschen Panzer Tiger und Panther im Zweiten Weltkrieg hatten Doppeldifferentiallenkungen, aber nicht stufenlose sondern sogenannte 2-Radien-Lenkungen.

Namhafte deutsche Hersteller von Kettenfahrzeugen waren bzw. sind: Demag, Hanomag (heute Komatsu), Stock, LHB, Lanz, Deutz AG, Famo, Henschel, Krupp, Liebherr.

Liste der Kettenfahrzeuge

Verbotsschild in Hellwege (Niedersachsen)

• Bagger
• Panzer
• Planierraupe
• Laderaupe
• Pistenraupe
  • Snow-Trac
• Kettenschlepper Antriebsfahrzeug im Steillagenweinbau
• Kettenkrad
• Halbkettenfahrzeug
• Raupenschlepper Ost

Siehe auch

• Liste von Kettenfahrzeugen der Bundeswehr
• Laufrolle (Panzer)
• Rome plow

Modellbau

Es gibt auch sowohl elektrisch als auch mit einem Verbrennungsmotor angebetriebene funkferngesteuerte Modelle von Kettenfahrzeugen, insbesondere von Baggern, Panzern und Planierraupen.

Einzelnachweise

1. ↑ Patent US 674737 „LOGGING-ENGINE“; Alvine O. Lombard (filing date: 9 Nov 1900, Issue date: May 1901)
2. ↑ Patent US 874008 „Traction Engine“; Benjamin Holt (filing date: 9 Feb 1907, issue date: Dec 1907)
3. ↑ Patent US 945538 „Traction Engine“; Benjamin Holt (filing date: 24 Dec 1908, issue date: 4 Jan 1910)
4. ↑ Patent US 970503 „Traction Engine“; Benjamin Holt (filing date: 20 Aug 1909, issue date: 20 Sep 1910)
5. ↑ Patent US 1026090 „Traction Engine“; Benjamin Holt (filing date: 17 Aug 1909, issue date: 14 May 1912)
6. ↑ Patent US 1456349 „DIRECTION-CHANGING TRANSMISSION MECHANISM“ (filing date 14 Apr 1921, issue date 22 May 1923)

Weblinks

• Raupenschlepper (PDF) Deutsche Fachzeitschrift Nr. 315, März/April 2003