Con il termine bruco si indica un dispositivo meccanico articolato che consente di assicurare la trasmissione della massa di un veicolo al suolo distribuendola su una superficie maggiore della sola superficie di contatto delle ruote di tale veicolo.
Il cingolo è teso su una serie di ruote allineate ma sospese indipendentemente, la trazione è affidata ad una ruota speciale, un ingranaggio detto " pignone ". Un set di ruote senza contatto con il suolo sostiene la parte superiore della pista.
I veicoli cingolati sono progettati per l'uso fuoristrada , compresi i terreni molto morbidi. Per lo sterzo, questi veicoli possono includere un assale anteriore direzionale (è poi indicata con halftrack o halftrack ) o utilizzare una differenza di velocità tra la pista destra e sinistra della canzone: veicolo accendere il lato della pista più lento . Inoltre, quest'ultimo sistema ha il vantaggio di consentire manovre di inversione a U sul posto.
Carro armato in ciniglia M4 Sherman del 1940 .
Piccolo inseguitore utilizzato nell'industria del vino.
Dumper cingolato Hutter.
ARGO ATV , con l'aggiunta di cingoli.
Un bruco, nel senso della tecnologia della locomozione terrestre, è una fascia continua ad anello chiuso (anulare), a contatto con il suolo, che presenta all'interno rilievi (o bugne) guide per i rulli (e anche una configurazione forma di denti motrici zingari) e, all'esterno, borchie. Il principio del bruco può essere visto come un mezzo per presentare meccanicamente una superficie preparata davanti alle ruote che avanzano su qualsiasi terreno.
Pista flessibile qui formata da elastici rinforzati.
Bruco articolato tipo Carden-Loyd Pidwell. Notare le forme sovrapposte di due maglie successive per mantenere il perno dell'articolazione.
Tracce articolate . Notare i vari angoli formati da due maglie successive.
Pista articolata Carden-Loyd Pidwell .
Particolare bruco atipico e traforato , che gira intorno a una scatola rigida formando una slitta.
Una pista non deve pattinare, cioè scivolare senza avanzare per mancanza di aderenza. Inoltre è generalmente provvisto di ramponi o tamponi, che sono forme in rilievo poste sulla faccia esterna della fascia. Uno skate è semplicemente un piccolo perno sporgente, che ha il vantaggio di essere meno aggressivo sul terreno. Si tratta, ad esempio, di un parallelepipedo di gomma. Tacchetti grippanti e aggressivi accelerano il degrado del suolo : la forma e l'altezza dei tacchetti sono quindi studiati come compromesso tra grip e degrado.
Da notare la forma tondeggiante (particolarmente studiata per fare presa sul terreno senza danneggiarlo troppo) dei ramponi in acciaio, fissati alle tegole.
Ramponi di altezza ridotta con angoli acuti.
Da notare i ramponi sfalsati di questa pista composta da 5 listelli standard pinzati in parallelo.
Tipico bruco di Holt. Ramponi a lame dritte perpendicolari alla traiettoria.
I tacchetti larghi e piatti di questa pista flessibile (citroën P19B half track) possono essere chiamati pattini.
Notare i gommini che lasciano segni a forma di V sul terreno con la punta rivolta all'indietro.
Binario in metallo le cui maglie portano 2 grandi cuscinetti in gomma.
Ogni collegamento di questo binario in metallo Pidwell porta 3 cuscinetti in gomma.
È l'intero dispositivo meccanico che tiene, guida e guida la pista associata. (Ai fini della descrizione si distingue più o meno nettamente dallo scafo ( telaio , carrozzeria) del veicolo. Si può suddividere in un insieme di ruote allineate che sono fissate dagli organi di sospensione).
La ruota dentata e la puleggia folle fungono anche da rulli inferiori.
Trenino classico con pista Holt . Da notare i 9 rulli fissati rigidamente ad una barra.
Notare l'inutilità e la mancanza di un rullo di supporto su questo treno cingolato di tipo Christie . Attraversare un muretto.
Primi piani triangolari , essendo il barbotin posizionato al vertice superiore del triangolo, ci sono quindi 2 pulegge di rinvio su questo Caterpillar D9.
Regolazione della tensione del cingolo traslando la puleggia di rinvio.
Meccanismo eccentrico regolabile tramite vite senza fine.
rulli di supporto intrecciati su 2 file.
Rulli alternati composti da una singola ruota e coppie di ruote sfalsate.
Ogni asse portante ha un gruppo di 2 rulli e un terzo offset ( Panzer VI , Tigre I ).
rulli di supporto intrecciati su 4 file.
Rulli intrecciati con un semicingolato alle ruote anteriori non motrici.
Ciottoli intrecciati disposti su 4 file.
Molti sistemi esistenti o esistiti, ricorrere a organi quali: carrelli , pendolo , il braccio oscillante , Sospensione Christie , balestra , molla a spirale (detta bobina), tassello elastico di gomma , barra di torsione , serranda , sospensione idropneumatica . Una soluzione basilare ed economica consiste nell'utilizzo di comuni carrelli ruota con pneumatici (con rischio di forature). La sospensione deve essere ovviamente più rigida per i rulli estremi e più morbida per i rulli centrali.
Bilanciatore che sostiene 2 carrelli, a sua volta sospeso da una molla a balestra.
Sospensioni a balestra integrate da rulli pneumatici.
Molla di sospensione che supporta un forcellone.
Binario di Carden-Loyd Pidwell e le sue borchie di guida sulla faccia interna. Vediamo anche il pignone con una fila di denti e una molla elicoidale.
Da notare il barbotin, la puleggia di rinvio, i 2 rulli di appoggio, le 3 molle elicoidali di sospensione associate ai 6 rulli di scorrimento che sono raggruppati a coppie su bracci oscillanti.
Lampada a sospensione Horstmann. Da notare le 4 molle di sospensione lunghe e i 4 rulli portanti con anelli di gomma.
Principio della barra di torsione.
In questa immagine le barre di torsione non sono visibili. Pidwell con una fila di borchie di guida con uno spessore di gomma sulla faccia interna.
In un veicolo cingolato, la trasmissione svolge le funzioni di trazione e sterzo (salvo il caso specifico delle motoslitte). Poiché la direzione si ottiene guidando indipendentemente ogni cingolo ad una velocità diversa, la progettazione di una trasmissione è in gran parte ispirata ad altri meccanismi noti e utilizzati altrove, vedi: frizione (una per lato), differenziale , cambio , variatore meccanico di velocità , idrostatico o trasmissione elettrica...
Classificazione per numero di bruchi Motoslitte con pistaSulle motoslitte la trazione è assicurata dal single track e la sterzata si ottiene facendo perno sui due sci anteriori.
Veicoli a due binariPer movimenti di peso eccezionale, veicoli di trasporto cingolati di lanciatori spaziali o escavatori a tazze tipo Bagger 288 , Bagger 293 .
Un attuatore a coppia elevata controlla la posizione relativa (l'angolo tra) delle due coppie di binari.
Veicolo con architettura automobilistica Regia secondo il disegno di Jeantaud . I 4 binari (eventualmente rimovibili) si trovano al posto delle ruote.
Veicolo a 4 cingoli: trasmissione a 2 assi motori con differenziale ordinario. Sterzo con 2 perni (che riduce al minimo lo slittamento in curva).
Veicolo doppio a 4 cingoli: 1 monopilota, 1 monomotore, il sollevatore della sezione posteriore ha un albero di trasmissione articolato. Sterzo per articolazione centrale .
8 binari tipo Carden-Loyd Pidwell.
Sterzo con 4 assi pivottanti.
È una cintura deformabile in un ciclo infinito, sia per il trasporto che per la guida.
Per un dato modello di binario, le principali dimensioni nominali sono:
Tuttavia, un bruco è più di un semplice anello perché deve essere progettato per:
Il design di un cingolato è quindi inseparabile dal treno cingolato corrispondente.
Guidare da una singola fila di denti che attraversano la pista.
Spinto da una doppia fila di denti che attraversano la pista.
Pignone con una fila di denti. Guidato dai perni delle cerniere della pista di una pista Holt.
Guidare tramite perni sui bordi della pista.
Guidare tramite perni sui bordi della pista.
La qualità dominante consentita dal principio del bruco è una bassa pressione media sul terreno, poiché la superficie di contatto è ampia. Per una data dimensione, le possibilità di attraversare ostacoli sono maggiori di quelle della ruota, per ovvie ragioni geometriche.
Per il progettista la scelta tra la ruota e la pista non ha una risposta scontata, anche tenendo conto delle condizioni di utilizzo previste e le discussioni tecniche su questo argomento sono sempre all'ordine del giorno. La pista ha il vantaggio per i mezzi pesanti (il sistema di binari è più leggero del sistema di ruote, e quindi consente un veicolo più leggero a parità di caratteristiche (protezione, potenza di fuoco, capacità di carico) o un veicolo più efficiente. a parità di peso). La pista ha anche il vantaggio in tutti i terreni (migliore distribuzione della massa, migliore capacità di attraversare, migliore capacità di girare). Il sistema di ruote più pesanti ha il vantaggio in termini di velocità e versatilità (onorevoli capacità fuoristrada e migliori capacità su strada), si consuma meno rapidamente e si consuma meno rapidamente sulle strade. I moderni sistemi di ruote utilizzati sui veicoli militari eliminano il problema delle forature.
Si noti che i rover come Curiosity , veicoli relativamente leggeri e lenti ( 0,1 km/h per il Curiosity Mars Science Laboratory e 12 km/h per l'Apollo 17 Lunar Rover), sono dotati di speciali ruote metalliche senza pneumatici.
In pratica, la locomozione da bruchi viene quindi utilizzata principalmente per le seguenti attività:
Citiamo anche usi meno frequenti:
Per la locomozione terrestre fuori strada, nessun miglioramento spettacolare basato esclusivamente sul principio del bruco sembra essere prevedibile pur mantenendo un carattere rustico. Per superare particolari ostacoli, rimarrebbero concepibili senza eccessive complicazioni architetture come i bruchi all'estremità di bracci articolati mobili. Inoltre, possiamo ragionevolmente prevedere che la locomozione con le gambe fornirà maggiori possibilità di attraversamento (vedi il robot BigDog ), ma senza migliorare i consumi e la velocità.
Cingolo in gomma o elastomero , rinforzato con fili di acciaio e ora anche misto a cariche di rinforzo.
A causa dei progressi nelle tecnologie dei materiali compositi deformabili, la tendenza attuale è quella di preferirlo alla pista articolata.
Immagine indicativa di una cerniera metallica. per dare un'idea del principio dell'assemblaggio di fasce flessibili mediante graffe ad-hoc.
Le tessere grandi e le bugne di guida sembrano rivettate su 2 listelli per costituire il binario completo.
Bruco a 6 segmenti (Rotapède).
Notare la puleggia di ritorno attaccata a una slitta per la regolazione della tensione. I rulli di supporto sono sostituiti da un tampone.
Fascia morbida stampata con cuscinetti metallici imbullonati.
Cingolo monopezzo in gomma stampata con tacchetti, (trattore agricolo con cingoli flessibili).
Possiamo considerarli come una sorta di catena, vale a dire un insieme di maglie articolate l'una rispetto all'altra. Come nel caso di una catena di trasmissione a rulli o di una catena di bicicletta , tutti i perni delle cerniere rimangono paralleli tra loro. (Numero abituale di collegamenti per pista: da meno di 32 ( Renault FT ) a più di 100).
Su un collegamento bruco, possiamo distinguere:
Solita catena da bicicletta composta da una successione di maglie larghe e maglie strette (e non concepita per entrare in contatto con il terreno).
Un bullone a testa esagonale, mostrato qui con una rondella piatta e una rondella di sicurezza Grower , simboleggia un modo semplice ed economico per attaccare le tacchette rimovibili a una pista.
Riparazione di un binario con bulloni.
Note varie:
Il binario di Holt si presenta come una stretta catena di trasmissione, formante un binario (o una sorta di binario pieghevole), che verrebbe posto perpendicolarmente su lastre più grandi chiamate "tegole", a contatto con il terreno (in ogni caso, su un terreno duro, sono i ramponi oi cuscinetti portati dalle tegole, che sono a diretto contatto).
La pista di Holt è generalmente associata ad una sospensione rigida, o comunque a bassa ampiezza di corsa. I rulli portanti sono quindi solidali con una trave e non hanno movimenti individuali.
Questo tipo di binario equipaggia veicoli lenti e robusti (macchine per lavori pubblici, caricatori, ruspe, ecc.) o basi mobili per gru.
Gru Liebherr.
Dettaglio lato pignone.
Particolare lato puleggia di rinvio.
Sospensione tipo Christie senza rullo di supporto.
Notare gli 8 rulli (su 4 carrelli) che sembrano costituiti da 2 ruote separate.
Notare i rulli con scanalature, a forma di puleggia.
Pista di metallo Pidwell, ogni altro collegamento ha un capo guida.
La flessione della parte superiore supportata dai 2 rulli attesta la flessibilità del cingolo deformabile verso l'interno.
Notare la relativa flessibilità di questa pista Pidwell con 2 file di guide.
Tipica pista Pidwell con 2 file di guide. Notare la guida ai lati dei rulli.
Grande pista Pidwell per carichi extra pesanti. Notare lo zingaro.
Questo binario è del tipo Carden-Loyd Pidwell perché il rotolamento dei rulli avviene direttamente sul lato interno della maglia.
La faccia esterna di un collegamento è allargata e forma una sorta di piastrella. Notare la posizione dei perni delle cerniere.
Intorno al 1900 sarebbero già stati depositati più di cento brevetti relativi alla locomozione dei bruchi, ed è illusorio voler inventariare progetti disparati, o addirittura prototipi, più o meno realizzabili.
Alcuni autori di brevetti o prototipi, tra gli altri:
Al volgere del XX ° secolo, l'uso di bruchi è cresciuto da stadio di prototipo alla produzione.
Durante l'inverno del 1913 un semicingolato raggiunse ufficialmente la velocità di 60 km/h sulla Neva , stabilendo così un record per un veicolo cingolato.
L'idea di alleggerire il bruco Holt, largamente utilizzata dal 1905, sembra naturale. Tuttavia, le prime realizzazioni di una pista più leggera e meglio adattata alle alte velocità non sono apparse che dopo il 1920. I suoi principali inventori sembrano essere stati:
Bruco Holt (forma insolita) realizzato da un brevetto di CL Best, 26 ottobre 1915.
Trattore Hornsby, probabilmente intorno al 1905: la pista differisce notevolmente dalla pista Holt. La guida sembra essere effettuata dalla cresta mediana dei rulli.
Test di un bruco flessibile probabilmente intorno al 1913; la pista sembra non avere borchie.