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Die
Erfindung betrifft eine Bodenverdichtungsvorrichtung gemäß dem
Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Vibrationsplatten
oder Rüttelplatten werden meist zur Bodenverdichtung verwendet
und bestehen üblicherweise aus einer einen Antrieb aufweisenden
Obermasse und einer Untermasse, die im Wesentlichen aus einer Bodenkontaktplatte
und einer von dem Antrieb angetriebenen Schwingungserregereinrichtung
besteht. Bei der Schwingungserregereinrichtung handelt es sich üblicherweise
um einen, zwei oder vier Unwuchterreger, die auf einer oder zwei
von dem Antrieb angetriebenen Erregerwellen angeordnet sind. Die
Obermasse ist an mehreren Stellen mit der Untermasse durch Feder-Dämpfereinheiten,
z. B. Gummipuffer, gekoppelt. Durch das Drehen der Erregerwellen
werden Kräfte erzeugt, welche die Bodenkontaktplatte intervallweise anheben
und – bei entsprechender konstruktiver Gestaltung des Erregers – ein
kleines Stück in die vom Bediener gewünschte Richtung
versetzen. Dadurch kann die Vibrationsplatte nicht nur vorwärts
bzw. rückwärts bewegt, sondern auch gelenkt werden.
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Kleine
Vibrationsplatten werden von dem Bediener über eine Deichsel
gelenkt, was aufgrund des relativ niedrigen Gewichts der Vibrationsplatte
mit vertretbarem Kraftaufwand möglich ist. Bei größeren Vibrationsplatten
dagegen erfolgt die Lenkung mit Hilfe des Schwingungserregers, bei
dem die Unwuchten in Axialrichtung der Erregerwelle geteilt, d. h.,
auf der Untermasse in der rechten und linken Hälfte angeordnet
sind. Durch Betätigen eines Schalthebels an der Deichsel
wird eine Hydraulik aktiviert, welche die Stellung der Fliehgewichte
relativ zueinander derart beeinflusst, dass unsymmetrische Kraftvektoren
auf die Bodenkontaktplatte wirken, wodurch ein Giermoment um die
Hochachse der Maschine erzeugt wird und die Maschine einlenkt.
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Insbesondere
bei größeren, aber auch bei kleinen Vibrationsplatten
ist daher die Lenkbarkeit entweder für den Bediener kraftaufwändig
oder mechanisch nur mittels der aufwändigen Hydraulik realisierbar.
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Aus
der
EP 1 064 431 B1 ist
eine Richtungssteuerung für eine Vibrationsplatte bekannt,
bei welcher durch die Änderung der Dämpfungseigenschaften
von Dämpfungselementen der Vibrationsplatte ein Giermoment
erzeugbar ist, so dass die Platte in der entsprechenden Richtung
um die Hochachse der Vibrationsplatte drehbar ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vibrationsplatte mit
einer Seitensteuerung anzugeben, die konstruktiv einfach aber dennoch
hochwirksam ist.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch eine Bodenverdichtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch
1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung
sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Es
hat sich gezeigt, dass durch das bezüglich der Fahrtrichtung,
d. h. der Rollachse der Vorrichtung unsymmetrische und bezüglich
der Nickachse der Vorrichtung spiegelsymmetrische Verändern
der Feder- bzw. Dämpfungseigenschaften bzw. -kennwerte
von wenigstens einem Feder- und/oder Dämpfungselement,
das beispielsweise auf der rechten oder linken Seite der Vibrationsplatte
angeordnet sein kann, eine zur Fahrtrichtung und zur Hochachse der
Bodenkontaktplatte senkrechte Bewegungskraft der Platte erzeugt
wird, so dass sich die Platte in die entsprechende Richtung, also
in der Horizontalen quer zur Fahrtrichtung verschiebt.
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Nachfolgend
wird ein Feder- und/oder Dämpfungselement stellenweise
auch als Dämpfungselement, Dämpfereinheit oder
Dämpfer bezeichnet, es sei jedoch stets ein Feder- und/oder Dämpfungselement
darunter verstanden. Ein Feder- und/oder Dämpfungselement
kann Feder- oder Dämpfungseigenschaften oder sowohl Feder-
als auch Dämpfungseigenschaften aufweisen. Derartige Dämpfer
können beispielsweise Blatt-, Schrauben-, Teller-, Membran-
oder Ringfedern aus beispielsweise Stahl oder Kunststoff, Gummipuffer,
Hydraulikdämpfer, Pneumatikdämpfer oder Kombinationen daraus
sein. Die Feder- und/oder Dämpfungscharakteristik eines
Dämpfers kann veränderbar sein. Insbesondere können
bei einem sowohl Feder- als auch Dämpfungseigenschaften
aufweisenden Dämpfer die Feder- und die Dämpfungseigenschaften
unabhängig voneinander veränderbar sein.
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Die
Rollachse der Vorrichtung ist hierbei eine Längsachse entlang
der Fahrtrichtung der Vorrichtung, die durch deren Schwerpunkt verläuft.
Die Nickachse der Vorrichtung ist eine Querachse senkrecht zur Rollachse
und verläuft ebenfalls durch den Schwerpunkt der Vorrichtung.
Die Hochachse oder Gierachse der Vorrichtung verläuft senkrecht
zur Rollachse, senkrecht zur Nickachse sowie ebenfalls durch den
Schwerpunkt, so dass die drei Achsen ein Rechtssystem bilden.
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Als
Schwingungserreger in Bodenverdichtungsvorrichtungen, insbesondere
Vibrationsplatten, werden häufig zwei parallel zueinander
stehende Wellen mit gleicher Drehzahl gegeneinander drehend angetrieben.
Jede der Wellen weist ein oder mehrere Fliehgewichte auf, so dass
sich diese Fliehgewichte gegeneinander drehen und eine Unwucht erzeugen. Eine
konstante Phasenlage führt zu einer Auslöschung
von Kraftkomponenten in der Horizontalen und zu Kraftresultierenden
senkrecht zur Horizontalen und somit zu einem Schwingen der Vorrichtung auf
der Stelle. Durch eine Änderung der Phasenlage entstehen
Kraftresultierende aus der Rotation der beiden Wellen, so dass sich
die Ausrichtung der Schwingung bzw. der resultierenden Kraft ändert. Zum
Bewirken einer Bewegung des Bodenverdichtungsgeräts in
einer ersten Richtung (z. B. vorwärts) ist die für
den Stillstand definierte Phasenlage um einen positiven Winkel verstellbar,
während zum Bewirken einer Bewegung in eine der ersten
Richtung entgegen gesetzte zweite Richtung (z. B. rückwärts) die
Phasenlage um einen negativen Winkel verstellbar ist. Somit ist über
eine Einstellung der Phasenlage eine Richtungssteuerung der Vorrichtung
entlang der Rollachse bzw. in oder gegen die Fahrtrichtung wählbar.
Darüber hinaus kann eine der Wellen zwei Fliehgewichte
aufweisen, die gegeneinander und relativ zu der Welle verdrehbar
sind. Werden die beiden Fliehgewichte einer Welle in ihrer Phasenlage
verdreht, ist eine gleichförmige Phasenlage der beiden Wellen
bzw. deren Unwuchten nicht mehr erreichbar. Statt dessen ist ein
Giermoment erzeugbar, aufgrund dessen sich die Vorrichtung um die
Hochachse dreht.
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Zwischen
der Bodenkontaktplatte und einem Rahmen der Vorrichtung sind üblicher
Weise Dämpfungselemente angeordnet, um die auftretenden Schwingungen
der Bodenkontaktplatte gegen den Rahmen zu dämpfen. Werden
die Dämpfungselemente nur spiegelsymmetrisch zur Nickachse
und unsymmetrisch zur Rollachse der Vorrichtung in ihren Dämpfungseigenschaften
bzw. -kennwerten verändert, erfolgt eine entsprechende
unterschiedliche Übertragung der Vibrationskräfte
des Schwingungserregers über die Dämpfungselemente
auf die Obermasse. Dadurch entstehen auch unterschiedliche Gegenkräfte
vom Boden, auf den die Bodenkontaktplatte auftrifft. An der Vorrichtung
entsteht durch die zur Rollachse unsymmetrische und zur Nickachse symmetrische
Dämpfungscharakteristik eine Kraftkomponente senkrecht
zur Hochachse und senkrecht zur Nickachse. Folglich entsteht eine
Kraftresultierende in der Horizontalen quer zur Fahrtrichtung, was
eine Seitwärtsbewegung der Vorrichtung bewirkt. Dabei kann
die Vorrichtung je nach den in den Dämpfungselementen vorgenommenen
Veränderungen entweder in die eine oder die andere Richtung
entlang der Nickachse, also nach rechts oder nach links bewegt werden.
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Es
ist also bei einer konstanten Phasenlage der Wellen des Schwingungserregers,
aufgrund welcher sich die Vorrichtung nicht in oder gegen die Fahrtrichtung
be wegt, sondern auf der Stelle vibriert, möglich, eine
reine Querverschiebung der Vorrichtung durch die Änderung
der Dämpfungscharakteristiken der Dämpfungselemente
zu erzielen. Dies kann insbesondere von Vorteil sein, wenn aufgrund
mangelnden Bewegungsfreiraumes für eine Lenkbewegung der
Vorrichtung eine Seitwärtsbewegung der Vorrichtung für
eine Änderung der Bewegungsrichtung nötig ist.
Darüber hinaus ist eine komplizierte Hydraulik zum Drehen
des Schwingungserregers nicht notwendig. Eine einfach zu realisierende
Ansteuerung der Änderung der Dämpfungscharakteristiken
in den Dämpfern reicht für eine Seitwärtssteuerung
der Vorrichtung aus. Die Rotationsbewegung der Unwuchtwellen im
Schwingungserreger und die – in Fahrtrichtung gesehen – nach
vorne, oben, unten oder hinten gerichtete Richtung der resultierenden Schwingungskraft
bleibt unverändert erhalten.
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Bei
einer Bewegung der Vorrichtung entlang der Rollachse, also in Fahrtrichtung,
tritt eine Kraftresultierende in Fahrtrichtung aufgrund der gerichteten Vibration
durch eine entsprechende Phaseneinstellung der Wellenrotation auf.
Zusammen mit einer Kraftresultierenden in der Horizontalen quer
zur Fahrtrichtung aufgrund einer Verstellung der Dämpfungselemente
spiegelsymmetrisch zur Nickachse und unsymmetrisch zur Rollachse
ergibt sich eine totale Kraftresultierende, aufgrund der sich die
Vorrichtung schräg zur Rollachse bewegt. Die Vorrichtung bewegt
sich also einerseits nach vorne und verschiebt sich andererseits
auch bezüglich der ursprünglichen Fahrtrichtung
seitlich. Es sind aufgrund der möglichen totalen Kraftresultierenden
sämtliche Bewegungen der Vorrichtung in der Horizontalen durch
die Richtung der Schwingungsresultierenden und Dämpfungscharakteristik
einstellbar, so auch reine Querverschiebungen oder Verschiebungen schräg
zur Fahrtrichtung.
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Zur
symmetrischen Veränderbarkeit der Dämpfungseigenschaften
der Dämpfungselemente bezüglich der Nickachse
und zur unsymmetrischen Veränderbarkeit bezüglich
der Rollachse kann beispielsweise ein Dämpfungselement
auf der Nickachse, jedoch nicht auf der Hochachse angeordnet sein. Ferner
können zwei Dämpfungselemente im gleichen Abstand
von der Nickachse und im gleichen Abstand von der Rollachse angeordnet
sein. Somit ist eine zur Nickachse symmetrische und zur Rollachse unsymmetrische Änderung
der Dämpfungscharakteristik, also der Federkennwerte und/oder
der Dämpfungskennwerte der Dämpfer möglich.
Unter einer Anordnung auf einer Achse ist hier auch zu verstehen,
dass ein Dämpfer in einer Horizontalen über oder
unter der Achse angeordnet ist.
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Bei
einer Ausführungsform der Erfindung sind vier Dämpfer
zwischen der Bodenkontaktplatte und dem Rahmen der Vorrichtung angebracht,
wobei zwei Dämpfer auf der einen Seite der Rollachse und die
anderen beiden Dämpfer auf der anderen Seite der Rollachse
angeordnet sind. Dabei haben die beiden Dämpfungselemente
auf einer Seite der Rollachse jeweils einen gleichen ersten Abstand
zur Rollachse und jeweils einen gleichen zweiten Abstand zur Nickachse
der Vorrichtung. Die Dämpfungselemente sind also auf den
Ecken eines gedachten Quadrates oder sich in Fahrtrichtung erstreckenden
Rechtecks angeordnet.
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Durch
eine gleichmäßige Veränderung der Dämpfungseigenschaften
der beiden Dämpfer auf einer Seite der Rollachse kann eine
zur Nickachse symmetrische und zur Rollachse unsymmetrische Änderung
der gesamten Dämpfungscharakteristik erzielt werden. Dadurch
ist die Vorrichtung in der Horizontalen quer zur Fahrtrichtung verschiebbar.
Hierbei können die beiden weiteren Dämpfungseinrichtungen
auf der anderen Seite der Rollachse entweder Dämpfungseinrichtungen
mit unveränderlichen Dämpfungscharakteristiken
oder ebenfalls Dämpfer mit veränderlichen Federkennwerten
und/oder Dämpfungskennwerten sein. In beiden Fällen
ist eine Seitwärtsbewegung der Vorrichtung in der Horizontalen
quer zur Fahrtrichtung oder schräg zur Fahrtrichtung oder
eine Bewegung der Vorrichtung in oder gegen die Fahrtrichtung erzielbar.
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Bei
einer symmetrischen Änderung der Dämpfungselemente
bezüglich der Nickachse und einer unsymmetrischen Änderung
bezüglich der Rollachse tragen zur Kraftresultierenden
keine Giermomente bei. Allerdings können bei einer sowohl
zur Rollachse als auch zur Nickachse unsymmetrischen Veränderung
der Dämpfungseigenschaften der Dämpfungselemente
Giermomente erzeugt werden, welche die Vorrichtung nicht versetzen
oder verschieben, sondern um die Hochachse drehen. Um diesen Effekt
auszunutzen, kann eine Ausführungsform der Erfindung mindestens
ein Dämpfungselement aufweisen, das auf der Nickachse,
jedoch nicht auf der Hochachse angeordnet ist, sowie mindestens ein
Dämpfungselement, das weder auf der Nickachse noch auf
der Hochachse angeordnet ist.
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Insbesondere
können vier Dämpfungselemente bereitgestellt werden,
wobei, wie oben beschrieben, zwei davon auf der einen Seite der
Rollachse und die anderen beiden auf der anderen Seite der Rollachse
angeordnet sind. Dabei haben die beiden Dämpfungselemente
auf einer Seite der Rollachse jeweils einen gleichen ersten Abstand
zur Rollachse und jeweils einen gleichen zweiten Abstand zur Nickachse
der Vorrichtung, wobei der erste Abstand gleich dem zweiten Abstand
sein kann.
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Durch
die Veränderung der Dämpfungseigenschaften zweier
Dämpfungselemente auf derselben Seite der Rollachse ist
eine unsymmetrischen Veränderung der Dämpfungseigenschaften
bezüglich der Rollachse und eine symmetrische Veränderung
bezüglich der Nickachse möglich. Ein Ansteuern
nur eines dieser Dämpfungselemente bewirkt aber eine unsymmetrische
Veränderung der Dämpfungseigenschaften sowohl
bezüglich der Rollachse als auch bezüglich der
Nickachse, wodurch ein Giermoment um die Hochachse der Vorrichtung
erzeugt wird. Somit kann durch ein Ansteuern nur eines Dämpfers
bzw. beider Dämpfer auf derselben Seite der Rollachse zur Änderung
deren Dämpfungseigenschaften eine seitliche Verschiebung
der Vorrichtung bzw. eine Drehbewegung der Vorrichtung um die Hochachse
erzielt und die Vorrichtung gelenkt werden.
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Hierbei
können die beiden weiteren Dämpfungseinrichtungen
auf der anderen Seite der Rollachse entweder Dämpfungseinrichtungen
mit eine unveränderlichen Dämpfungscharakteristik
oder ebenfalls Dämpfer mit veränderlichen Federkennwerten
und/oder Dämpfungskennwerten sein. In beiden Fällen
ist eine Seitwärtsbewegung der Vorrichtung in der Horizontalen
quer zur Fahrtrichtung, schräg zur Fahrtrichtung, eine
Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung entlang
der Rollachse oder eine Drehbewegung der Vorrichtung um die Hochachse erzielbar.
Dabei ist zum Drehen der Vorrichtung um die Hochachse keine Änderung
der Phasenlage von Fliehgewichten um eine sie tragende Welle des Schwingungserregers
notwendig, wodurch auch eine aufwändige Einrichtung zum Ändern
der Phasenlage der Fliehgewichte entfallen kann.
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Eine
Ausführungsform der Bodenverdichtungsvorrichtung weist
eine Auswahleinrichtung für den Bediener auf, zum Eingeben
eines Bedienerwunsches und zum Auswählen einer Richtung
in der Horizontalen quer zur Fahrtrichtung, in welche die Vorrichtung
seitlich verschoben werden soll. Die Auswahleinrichtung kann eine
Fernsteuerung sein und ist mit einer Steuereinrichtung verbunden,
welche die Dämpfer der Vorrichtung ansteuert, um deren
Dämpfungseigenschaften so zu verändern, dass der
vom Bediener eingegebene Fahrtrichtungswunsch hinsichtlich eines
seitlichen Verschiebens der Bodenverdichtungsvorrichtung erfüllt
wird. Die Steuereinrichtung kann auch in bekannter Weise eine oder
mehrere Phaseneinstelleinrichtungen für die Fliehgewichte und
Unwuchtwellen ansteuern, um eine Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrt
oder eine Lenkung um die Hochachse zu ermöglichen.
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Die
Verbindung der Auswahleinrichtung mit der Steuereinrichtung kann
beispielsweise über ein elektrisch oder optisch leitendes
Kabel oder drahtlos über elektromagnetische Wellen erfolgen.
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Die
Auswahleinrichtung kann in Form eines Joysticks ausgebildet ist,
um eine zweidimensionale Auswahl der Bewegungsrichtung der Vorrichtung
in der Horizontalen zu erlauben, wobei Bewegungsrichtungen quer
zur Fahrtrichtung, entlang der Fahrtrichtung oder schräg
zur Fahrtrichtung auswählbar sind. Dabei kann entsprechend
der Stärke der Auslenkung des Joysticks in eine Richtung
eine Bewegung der Vorrichtung in der entsprechenden Richtung mit
entsprechend erhöhter oder verminderter Geschwindigkeit
ausgewählt werden.
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Alternativ
kann eine Auswahleinrichtung in Form eines Joysticks bei einer seitlichen
Stellung des Joysticks eine Drehung der Vorrichtung um die Gierachse
auswählen, während über zwei zusätzliche Tasten
eine Seitwärtsverschiebung nach rechts oder links wählbar
ist.
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Die
Auswahleinrichtung kann auch in Form eines Hebels ausgebildet sein,
um eine eindimensionale Auswahl der Bewegungsrichtung der Vorrichtung
zu erlauben. Dabei kann über die Stärke der Auslenkung
des Hebels in eine Richtung eine Geschwindigkeit einer Bewegung
der Vorrichtung in der entsprechenden Richtung quer zur Fahrtrichtung ausgewählt
werden.
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Die
Auswahleinrichtung kann auch in Form zweier Tasten ausgebildet sein,
um über eine der Tasten eine Auswahl der Bewegungsrichtung
der Vorrichtung in die eine Richtung in der Horizontalen quer zur
Fahrtrichtung, beispielsweise nach links, und über die
andere Taste eine Auswahl der Bewegungsrichtung in die andere Richtung
in der Horizontalen quer zur Fahrtrichtung, beispielsweise nach rechts,
zu erlauben.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist wenigstens
eine Feder-Dämpfereinheit ein Dämpfungsmaterial
aus einer elektroviskosen Flüssigkeit auf, das durch die
Lenkeinrichtung mit einer variierbaren elektrischen Spannung beaufschlagbar
ist. Elektroviskose Flüssigkeiten ändern ihre
Viskosität in Abhängigkeit von einer auf sie wirkenden elektrischen
Spannung. Bei Verwendung einer elektroviskosen Flüssigkeit
in einem Dämpfer ist es möglich, die Dämpfungscharakteristik
von vollständig dämpfungsfrei bis starr zu variieren
und somit, je nach Spannungsbeaufschlagung, den gewünschten Dämpfungswert
einzustellen.
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Es
können ein oder mehrere derartige Dämpfer zusammen
mit Gummipuffern verwendet werden, welche die Obermasse mit der
Untermasse in bekannter Weise koppeln. Dazu werden die elektroviskosen
Dämpfer parallel zu den Gummipuffern angeordnet.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform wird die Dämpfungscharakteristik
des ausgewählten Gummipuffers dadurch verändert,
dass ein Stab vorgesehen ist, der durch einen von der Lenkeinrichtung
ansteuerbaren Stellantrieb in den Gummipuffer ein- bzw. aus dem
Gummipuffer ausfahrbar ist.
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Wiederum
eine andere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Feder-Dämpfereinheit, deren Feder- und/oder Dämpfungseigenschaften
veränderbar sind, mehrere Federn und/oder Dämpfer
aufweist, die durch die Lenkeinrichtung über einen Stellantrieb
einzeln zu- oder abschaltbar sind. Dadurch ist es möglich,
z. B. die Ankopplungsstelle der Gummipuffer an der Unter- bzw. Obermasse
durch Zwischenschalten von Federn oder weiteren Gummipuffern zu
variieren. Ebenfalls möglich ist es, einzelne Gummipuffer
mittels eines magnetischen Riegels vollständig zu überbrücken
oder einen weiteren Gummipuffer zuzuschalten.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren anhand
von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Hierbei
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer Ausführungsform der Erfindung;
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2A bis 2C Kraftresultierende
an einer Bodenverdichtungsvorrichtung;
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3A bis 3D weitere
Ausführungsformen der Erfindung; und
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4A und 4B weitere
Ausführungsformen der Erfindung.
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Die 1 zeigt
schematisch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Vibrationsplatte. Es ist dargestellt, dass eine Obermasse 1 im
wesentlichen aus einem Antrieb 2 besteht, der auf einem Rahmen 3 befestigt
und durch einen Schutzrahmen 4 abgedeckt ist. An dem Rahmen 3 ist
weiterhin eine Führungsdeichsel 5 mit einem Lenkhebel 6 angebracht.
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Die
Obermasse 1 ist an ihrem Rahmen 3 mittels mehrerer, üblicherweise
vier als Feder- und/oder Dämpfereinheiten dienende Gummipuffer 7 an
einer Untermasse 8 befestigt, die im wesentlichen aus einer
Bodenkontaktplatte 9 und einer Schwingungserregereinrichtung 10 besteht.
Da die Schwingungserregereinrichtung 10 sowie der sie antreibende
Antrieb 2 bekannt sind, wird auf ihre detaillierte Beschreibung
verzichtet.
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Die
Gummipuffer 7 sind üblicherweise zwischen dem
Rahmen 3 und der Bodenkontaktplatte 9 eingesetzt.
In der Figur nicht erkennbar sind weiterhin ein oder mehrere Dämpfungselemente
vorhanden, die als Dämpfungsmaterial eine elektroviskose Flüssigkeit
enthalten. Die Gummipuffer 7 können auch zumindest
teilweise durch derartige Dämpfungselemente ersetzt sein.
Die Dämpfungselemente können auch Federeigenschaften
aufweisen, die gegebenenfalls auch verstellbar sein können.
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Elektroviskose
Flüssigkeiten zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Viskosität
in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung veränderbar
ist. So ist es z. B. möglich, die elektroviskose Flüssigkeit
in dem Dämpfer weitgehend widerstandsfrei strömen
zu lassen, wodurch die Dämpfungswirkung gering ist. Andererseits
kann die Viskosität durch Anlegen der Spannung auch deutlich
erhöht werden, was zu einer Verstärkung der Dämpfungswirkung
führt.
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Die
Veränderung der an den elektroviskosen Dämpfer
anzulegenden Spannung wird durch Betätigen des Lenkhebels 6,
der mit einer geeigneten, nicht dargestellten Steuereinheit verbunden
ist, bewirkt. Die Steuereinheit erzeugt und variiert die Spannung in
der gewünschten Weise.
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Die
Veränderung der an den elektroviskosen Dämpfer
anzulegenden Spannung wird durch Betätigen des Lenkhebels 6,
der mit einer geeigneten, nicht dargestellten Steuereinheit verbunden
ist, bewirkt. Die Steuereinheit erzeugt und variiert die Spannung in
der gewünschten Weise.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform sind auf beiden Seiten,
d. h., in Fahrtrichtung gesehen links und rechts mindestens zwei
elektroviskose Dämpfer, zum Beispiel links vorne, links
hinten, rechts vorne und links hinten bezüglich einem Mittelpunkt
der Bodenkontaktplatte 9 angeordnet. Die Flüssigkeiten
in beiden linken oder beiden rechten Dämpfern ändern
bei entsprechender Betätigung des Lenkhebels 6 ihre
Viskosität, so dass auf den beiden Seiten unterschiedliche
Dämpfungswirkungen erzielt und die gewünschte
laterale Bewegungskraft senkrecht zur Fahrtrichtung und senkrecht
zur Hochachse der Vibrationsplatte erzeugt werden kann.
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Alternativ
zu der Verwendung von elektroviskosen Dämpfern können
auch mechanische Einflüsse eine Veränderung der
Dämpfungscharakteristik bewirken. So ist es z. B. möglich,
bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung
mittels eines von der Lenkeinrichtung ansteuerbaren Stellmotors
einen Gewindestab in den Gummipuffer einzuschrauben, wodurch dieser
starrer wird. Entsprechend kann der Gewindestab auch aus dem Gummipuffer
herausgeschraubt werden, was zu einer weicheren Charakteristik des
Puffers führt.
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Alternativ
dazu ist auch die Verwendung von an sich bekannten Öldruck-Stoßdämpfern
mit veränderlichen, von außen beeinflussbaren
Durchtrittquerschnitten möglich. Weiterhin kann bei einer
anderen Ausführungsform der Erfindung die Ankopplungsstelle
der Gummipuffer an der Unter- bzw. Obermasse variiert werden, beispielsweise
durch Zwischenschalten von weiteren Gummipuffern oder Federn. Das Umschalten
erfolgt dann entweder mittels eines Stellantriebs oder eines elektromagnetischen
Aktors, der durch Betätigen eines Riegels entweder den
Gummipuffer vollständig überbrückt oder
einen weiteren Gummipuffer zuschaltet.
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Wiederum
bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird auf
die Führungsdeichsel vollständig verzichtet. Stattdessen
wird eine Fernsteuerung eingesetzt, die den Bediener in die Lage versetzt,
die Vibrationsplatte aus einiger Entfernung und somit außerhalb
des Gefahrenbereichs zu betreiben. Weiterhin ist der Bediener keinen
unangenehmen Schwingungen mehr ausgesetzt. Jedoch hat dies nicht
nur den Vorteil der Komfortsteigerung: Da auf die Führungsdeichsel
und die bisher verwendete, kostenintensive Hydraulik verzichtet
werden kann, sind erhebliche Herstellungskosten einzusparen.
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Die 2A zeigt
die Kraftresultierende in der Vorrichtung in einem Zustand des Vibrierens
auf der Stelle und einer Seitwärtsbewegung in der Horizontalen
quer zur Fahrtrichtung. Eine laterale Bewegungskraft FL aufgrund
der Dämpfungsänderung entspricht einer totalen
Kraftresultierenden FR, aufgrund derer sich
die Bodenkontaktplatte 9 bzw. die gesamte Vorrichtung in
der Horizontalen quer zur Fahrtrichtung x bewegt.
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Die 2B zeigt
einen anderen Fall, in dem die Vorrichtung sich mit unveränderter
Dämpfung gleichmäßig in der Fahrtrichtung
x nach vorne bewegt. Eine totale Kraftresultierende FR entspricht
der Bewegungskraft FF in Fahrtrichtung x.
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Die 2C zeigt
den Fall, in dem die Dämpfungseigenschaften der Dämpfungselemente
symmetrisch zur Nickachse aber unsymmetrisch zur Rollachse der Vorrichtung
geändert sind. Es entsteht aus der Resultierenden der Bewegungskraft
der Vorwärtsbewegung FF sowie aus
der Resultierenden für die laterale Bewegungskraft FL die totale Kraftresultierende FR. Diese Kraftresultierende FR bewirkt
eine Verschiebung der Vorrichtung schräg zur Fahrtrichtung
x.
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Die 3A zeigt
eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vibrationsplatte mit Dämpfungselementen 7, 7' und
einer Bodenkontaktplatte 9. Zudem sind die Rollachse oder
Längsachse R, die Nickachse oder Querachse N sowie die
Hochachse oder Gierachse H der Vorrichtung dargestellt. Es wird
verdeutlicht, wie die beiden Dämpfungselemente 7' bei
einer Änderung ihrer Dämpfungscharakteristik eine
zur Nickachse symmetrische und zur Rollachse unsymmetrische Veränderung
der Dämpfungselemente 7, 7' bzw. der
gesamten Dämpfungscharakteristik der Vorrichtung bewirken.
Die Bezifferung der Dämpfungselemente 7, 7' kennzeichnet
deren unterschiedliche Einstellbarkeit und impliziert nicht eine
grundsätzlich unterschiedliche, immerwährende
Einstellung der jeweiligen Dämpfungscharakteristik. Deshalb
können die Dämpfungselemente 7, 7' auch
die gleichen Dämpfungscharakteristiken aufweisen. Außerdem
ist die Fahrtrichtung x der Vorrichtung angezeigt.
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In 3B ist
schematisch eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher
eine Dämpfungseinrichtung 7' auf der Nickachse
N, jedoch nicht auf der Rollachse R angeordnet ist, so dass eine
zur Nickachse N symmetrische, aber zur Rollachse R unsymmetrische Änderung
der Dämpfungscharakteristik der Dämpfungselemente 7, 7' durch
eine Dämpfungsänderung des Dämpfungselements 7' erreichbar
ist.
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Die 3C zeigt
schematisch eine weitere Ausführungsform, bei welcher die
Vorrichtung vier Dämpfungselemente 7, 7', 7'' aufweist.
Die Bezifferung der Dämpfungselemente 7, 7', 7'' kennzeichnet deren
unterschiedliche Einstellbarkeit, impliziert eine unterschiedliche
Einstellung der jeweiligen Dämpfungscharakteristik jedoch
nicht. Deshalb können die Dämpfungselemente 7, 7', 7'' auch
die gleichen Dämpfungscharakteristiken aufweisen. Bei einer
Veränderung der Dämpfungscharakteristik der beiden linken
Dämpfungselemente 7', 7'' in gleichem
Maße kommt eine bereits beschriebene Symmetrie der Dämpfungsänderung
zur Nickachse N und eine Unsymmetrie zur Rollachse R zustande, durch
welche sich die Vorrichtung quer zur Fahrtrichtung x bzw. zur Rollachse
R bewegt. Wird jedoch nur eines der linken Dämpfungselemente 7'' verstellt,
also in seiner Dämpungscharakteristik verändert,
ist eine Drehbewegung der Vorrichtung um die Hochachse H möglich, da
die entstehende Dämpfungsänderung der Dämpfungselemente
unsymmetrisch zur Nickachse N und unsymmetrisch zur Rollachse R
auftritt und dadurch ein Giermoment um die Hochachse H hervorruft.
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Eine
weitere Ausführungsform ist schematisch in 3D dargestellt.
Hier ist durch eine Änderung der Dämpfungseigenschaften
einer Dämpfungseinheit 7' auf der Nickachse N,
aber nicht auf der Rollachse R, eine Seitwärtsbewegung
der Vorrichtung erreichbar. Daneben ist durch eine Änderung
der Dämpfungscharakteristik in einer Dämpfungseinheit 7'',
die weder auf der Nickachse N, noch auf der Rollachse R angeordnet
ist, eine Drehbewegung der Vorrichtung möglich.
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Die 4A zeigt
schematisch eine Steuereinrichtung 11 einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die Feder-Dämpfungseinheiten 7 ansteuern
kann, um deren Federkennwerte und/oder Dämpfungskennwerte
einzustellen. Die Steuereinrichtung 11 ist als Fernsteuerung
mit einer Auswahleinrichtung 12 über ein elektrisch
oder optisch leitfähiges Kabel verbunden, damit über
die Auswahleinrichtung 12 eine Auswahl über eine
Ansteuerung der Feder-Dämpfungseinheiten 7 bezüglich
einer Änderung der Federkennwerte und/oder Dämpfungskennwerte
einer Feder-Dämpfereinheit 7 getroffen werden kann. Über
die Auswahleinrichtung 12 kann von einem Benutzer aber
auch ausgewählt werden, welche der Feder-Dämpfungseinheiten 7 zur Änderung
der Federkennwerte und/oder Dämpfungskennwerte angesteuert
werden sollen, oder ein Richtungswunsch des Benutzers zum Bewegen
der Vorrichtung an die Steuereinrichtung 12 eingegeben
werden, welche den Richtungswunsch in Steuersignale zur entsprechenden
Ansteuerung der Dämpfungselemente übersetzt.
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Die 4B zeigt ähnlich
wie 4A eine Steuereinrichtung 11 und eine
Auswahleinrichtung 12, wobei bei der dargestellten Ausführungsform
die Steuereinrichtung 11 und die Auswahleinrichtung 12 über
elektromagnetische Wellen, wie über Funk oder Infrarot,
in Form eines Fernsteuerungssystems miteinander verbunden sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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