DE102018006441A1

DE102018006441A1 - Bodenverdichtungsmaschine sowie verfahren zum betrieb einer oszillationsbandage einer bodenverdichtungsmaschine

Info

Publication number: DE102018006441A1
Application number: DE102018006441.8A
Authority: DE
Inventors: Manfred Hammes; Christian Berg; Sascha Zimmer
Original assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Current assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Priority date: 2018-08-14
Filing date: 2018-08-14
Publication date: 2020-02-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bodenverdichtungsmaschine umfassend einen Maschinenrahmen, eine Primärenergiequelle, insbesondere einen Dieselmotor, über die die für den Betrieb der Bodenerdichtungsmaschine erforderliche Antriebsenergie bereitgestellt wird, wenigstens eine um eine Rotationsachse rotierbar am Maschinenrahmen gelagerte Oszillationsbandage mit einem Bandagenmantel, in dessen Innenraum und radial zur Rotationsachse beabstandet ein erster Schwingungserreger und ein zweiter Schwingungserreger angeordnet sind, wobei in einem Oszillationsbetrieb die erste und die zweite Unwuchtmasse mit einem 180°-Phasenversatz mit gleicher Drehrichtung rotieren, und wobei der erste und der zweite Schwingungserreger derart innerhalb des Bandagenmantels gelagert sind, dass sie sich im Fahrbetrieb der Oszillationsbandage mit dem Bandagenmantel um die Rotationsachse mitdrehen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer Oszillationsbandage einer Bodenverdichtungsmaschine, wobei die Oszillationsbandage einen Bandagenmantel mit einem Bandagenmantelinnenraum aufweist, in dessen Innenraum in einem Oszillationsbetrieb zwei Unwuchtmassen um 180 ° phasenversetzt gleichgerichtet rotieren. Die Erfindung schlägt durch die Verwendung von zwei Antriebsmotoren einen Betrieb der Oszillationsbandage vor, der keine mechanische Zwangskoppelung zwischen den beiden Schwingungserregern erfordert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bodenverdichtungsmaschine sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Oszillationsbandage einer Bodenverdichtungsmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Gattungsgemäße Bodenverdichtungsmaschinen mit wenigstens einer Oszillationsbandage, insbesondere Tandemstraßenwalzen, sind bekannt. Sie umfassen einen Maschinenrahmen, eine Primärenergiequelle, insbesondere beispielsweise einen Dieselmotor, über die die für den Betrieb der Bodenverdichtungsmaschine erforderliche Antriebsenergie, insbesondere für den Fahrbetrieb und den Antrieb einer Oszillationseinrichtung bzw. einer Einrichtung, mit deren Hilfe die Oszillationsbewegung der Oszillationsbandage erzeugbar ist, bereitgestellt wird, und wenigstens eine um eine Rotationsachse rotierbar am Maschinenrahmen gelagerte Oszillationsbandage mit einem Bandagenmantel, in dessen Innenraum die Oszillationseinrichtung angeordnet ist. Die Rotationsachse verläuft horizontal und quer zur Vorwärtsrichtung. Diese umfasst konkret radial zur Rotationsachse beabstandet einen ersten Schwingungserreger mit einer ersten um eine erste Unwuchtachse rotierbar angeordneten Unwuchtmasse und einen zweiten Schwingungserreger mit einer zweiten um eine parallel zur ersten Unwuchtachse verlaufenden zweiten Unwuchtachse rotierbar angeordneten zweiten Unwuchtmasse. Die erste und die zweite Unwuchtachse verlaufen dabei parallel zueinander und auch parallel zur Rotationsachse der Oszillationsbandage. In einem Oszillationsbetrieb rotieren die erste und die zweite Unwuchtmasse des ersten und des zweiten Schwingungserregers mit einem dem Winkelversatz der beiden 180°-Phasenversatz zueinander innerhalb des Bandagenmantels mit gleicher Drehrichtung, wobei der erste und der zweite Schwingungserreger derart innerhalb des Bandagenmantels gelagert sind, dass sie sich im Fahrbetrieb der Oszillationsbandage zusätzlich mit dem Bandagenmantel um die Rotationsachse mitdrehen. Mithilfe dieser konkreten Anordnung und Betriebsweise der beiden Schwingungserreger wird somit im Gegensatz zu einer Vibrationsbewegung, bei der typischerweise eine einzige Unwuchtwelle für eine Auf- und Abbewegung der Bandage sorgt, eine sogenannte Oszillationsbewegung der Walzbandage erhalten. Dadurch, dass die jeweils eine Unwuchtachse und eine Unwuchtmasse umfassenden zwei Unwuchtwellen synchron, d.h. mit gleicher Drehrichtung, aber um 180 ° phasenversetzt zueinander betrieben werden, führt die Bandage eine schnell wechselnde Vorwärts-Rückwärts-Drehbewegung aus. Dies hat zur Folge, dass die Bandage die Verdichtungskraft in Form von Scherkräften tangential nach vorne und hinten in den Untergrund einleitet und dabei im Wesentlichen immer Bodenkontakt hat. Im Vergleich zu Vibrationsbandagen ist der durch eine Oszillationsbandage erreicht Verdichtungsprozess daher auch vergleichsweise schonend.
Um einen einwandfreien Betrieb einer solchen Oszillationsbandage zu ermöglichen, ist insbesondere die Sicherstellung des 180°-Phasenversatzes der beiden Unwuchtmassen im Rotationsbetrieb von zentraler Bedeutung. Konventionelle Oszillationsbandagen, wie beispielsweise in der EP0053598A1 offenbart, greifen hierzu auf eine von außerhalb des Bandagemantels angetriebene Antriebswelle zurück, die koaxial zur Rotationsachse der Oszillationsbandage verläuft. Im Inneren des Bandagenmantels ist diese zentrale Antriebswelle über Zahnriemen mit den zwei Unwuchtwellen der beiden Schwingungserreger mechanisch zwangsgekoppelt und treibt die gleichgerichtete Rotationsbewegung an. Die Zahnriemen verschleißen mit der Zeit und müssen ausgetauscht werden. Die Montage dieser Zahnriemen ist jedoch problematisch, da sichergestellt werden muss, dass die Positionierung der beiden Unwuchtwellen den gewünschten Phasenversatz von 180 ° aufweist. Montagefehler, beispielsweise bei Wartungsarbeiten, können hier unter Umständen zeitaufwändige Nacharbeiten nach sich ziehen. Zudem ist die erforderliche Anordnung von Zahnriemen im Innenraum des Bandagenmantels auch insofern nachteilig, als dass dieses mechanische Übertragungsgetriebe vergleichsweise teuer ist.
Hiervon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Oszillationsbandage dahingehend weiterzuentwickeln, dass sie den Wartungsaufwand verringert und gleichzeitig einen zuverlässigen Oszillationsbetrieb gewährleistet.
Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Bodenverdichtungsmaschine sowie einem Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Für eine gattungsgemäße Bodenverdichtungsmaschine ist es erfindungsgemäß somit vorgesehen, dass der erste Schwingungserreger einen ersten Antriebsmotor zum Rotationsantrieb der ersten Unwuchtmasse und der zweite Schwingungserreger einen zweiten Antriebsmotor zum Rotationsantrieb der zweiten Unwuchtmasse aufweist, wobei der erste und der zweite Antriebsmotor innerhalb des Bandagenmantels angeordnet sind. Der Antriebsmotor bezeichnet dabei dasjenige Element, welches an eine elektrische oder hydraulische Energieversorgung angeschlossen ist und letztlich die Drehbewegung der Unwuchtmasse um die Rotationsachse bzw. Unwuchtachse, insbesondere direkt, antreibt. Wesentlich ist somit, dass nunmehr zum Antrieb der beiden das Oszillationssystem bildenden Schwingungserreger nicht mehr auf eine gemeinsame Antriebswelle, einen einzigen gemeinsamen Antriebsmotor und der Antrieb der beiden Unwuchtmassen über ein die beiden Unwuchtmassen zueinander zwangskoppelndes Antriebsgetriebe erfolgt, sondern beide Schwingungserreger einen eigenen und separaten Antriebsmotor umfassen. Dabei gilt erfindungsgemäß, dass pro einstückigem Bandagenmantel zwei Schwingungserreger und damit zwei Antriebsmotoren vorgesehen sind. Im Fall einer segmentierten Oszillationsbandage, die zwei oder mehr Bandagenmantelsegmente aufweist, sind somit jedem jeweils einstückigen Bandagenmantelsegment jeweils zwei Schwingungserreger und zwei Antriebsmotoren zugeordnet. Damit ist für jeden Schwingungserreger erfindungsgemäß ein separater Antriebsmotor vorgesehen, wobei es sich hier insbesondere um hydraulisch oder elektrisch angetriebene Antriebsmotoren handelt. Insgesamt ist die erfindungsgemäße Oszillationsbandage daher auch frei von einem den Antrieb der beiden Unwuchtmassen miteinander zwangskoppelnden Getriebe, insbesondere frei von einem die beiden Unwuchtmassen zwangskoppelnden Riemengetriebe oder Zahnradgetriebe.
Der erste und der zweite Antriebsmotor sind erfindungsgemäß ferner über einen gemeinsamen Energieversorgungskreislauf an eine gemeinsame und außerhalb des Bandagenmantels ortsfest zum Maschinenrahmen gelagerte Energieversorgung, insbesondere an die Primärantriebsquelle, angeschlossen. Die für den Betrieb des ersten und des zweiten Antriebsmotors erforderliche Antriebsenergie wird somit außerhalb der Oszillationsbandage im Arbeitsbetrieb der Bodenverdichtungsmaschine generiert und über den Energieversorgungskreislauf hydraulisch oder elektrisch den innerhalb der Oszillationsbandage liegenden Antriebsmotoren zugeführt. Bei den Antriebsmotoren handelt es sich somit entweder um Elektromotoren oder um Hydromotoren. Damit umfasst der Energieversorgungskreislauf einen gegenüber dem Maschinenrahmen statischen und einen gegenüber dem Maschinenrahmen rotierenden Teil. Um hier eine zuverlässige Überleitung der Antriebsenergie zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Oszillationsbandage eine Drehdurchführung aufweist, über die eine fluidleitende oder elektrische Energie leitende Verbindung zur Energieversorgung des ersten und des zweiten Antriebsmotors als Teil des Energieversorgungskreislaufes zwischen einerseits dem ersten und zweiten Antriebsmotor im rotierenden Teil und andererseits der Energieversorgung im gegenüber dem Maschinenrahmen statischen Teil hergestellt wird. Die Drehdurchführung ist allgemein dadurch gekennzeichnet, dass sie einen (gegenüber dem Maschinenrahmen) feststehenden Statorteil und einen gegenüber der Oszillationsbandage feststehenden Rotorteil umfasst, die zueinander, insbesondere koaxial zur Rotationsachse der Oszillationsbandage, drehbar aneinander gelagert sind. Wesentlich ist nun, dass zwischen diesen beiden Teilen ein abgedichteter Übergang im Fall von Hydraulikfluid bzw. eine kontrollierte Übertragung elektrischer Energie im Fall von elektrischer Energie möglich ist. Der Statorteil weist dazu einen Energieeingang und einen Energieausgang, beispielsweise einen Fluideinlass und einen Fluidauslass auf. Der Rotorteil weist ebenfalls einen Energieeingang und einen Energieausgang auf, ebenfalls beispielsweise einen Fluideinlass und einen Fluidauslass. Der Fluideinlass des Startorteils ist nun mit dem Fluidauslass des Rotorteils derart verbunden, dass unabhängig von der Relativdrehlage der beiden Teile zueinander eine Fluidleitung zwischen diesen beiden Anschlüssen gegeben ist. Gleiches gilt für den Fluidauslass des Startorteils und den Fluideinlass des Rotorteils. Gegenüber dieser Zwei-Kanal-Übertragung sind auch Ausbildungen der Drehdurchführung zur Mehr-Kanal-Übertragung möglich. Solche Einrichtungen werden zur Übertragung elektrischer Energie beispielsweise als Schleifringen ausgebildet und hierzu analog in der Hydraulik als sogenannte hydraulische Schleifringe eingesetzt. Die Drehdurchführung stellt bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Oszillationsbandage die wesentliche Energieübertragungsschnittstelle zwischen dem mit der Oszillationsbandage um die Rotationsachse drehbaren Teil der Energieversorgungskreislaufes innerhalb der Oszillationsbandage und dem nicht drehbaren Teil des Energieversorgungskreislaufes dar. Die Drehdurchführung ermöglicht erst, dass die Antriebsmotoren mit der Oszillationsbandage um ihre Rotationsachse im Fahrbetrieb mit rotieren, um einen effizienten Verdichtungsbetrieb zu ermöglichen.
Durch die erfindungsgemäße Weglassung eines mechanischen Zwangskopplungsgetriebes zwischen der erste Unwuchtmasse und der zweiten Unwuchtmasse, insbesondere innerhalb des Bandagenmantels, sind die beiden Unwuchtmassen in ihrer Umdrehungsbewegung um ihre jeweilige Unwuchtachse im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik im Wesentlichen unabhängig voneinander verstellbar. Für den Betrieb der Oszillationsbandage ist der Phasenversatz von 180° allerdings auch hier zu erreichen und aufrecht zu erhalten. Erfindungsgemäß ist es dazu bevorzugt vorgesehen, dass das Erreichen und/oder Aufrechterhalten des 180 °-Phasenversatzes der beiden Unwuchtmassen im Oszillationsbetrieb frei von einer mechanischen Zwangskoppelung der ersten und der zweiten Unwuchtmasse miteinander unter wenigstens teilweiser Ausnutzung eines Selbstsynchronisationseffektes zwischen der ersten und der zweiten Unwuchtmasse erfolgt. Der Selbstsynchronisationseffekt an sich ist im Stand der Technik bekannt und bezeichnet vereinfacht die Tendenz zweier (oder auch mehrerer) um zueinander parallele Achsen rotierender Unwuchten, die in einem gemeinsamen, insbesondere relativ zu den beiden Rotationsachsen der rotierenden Unwuchten statischem, Tragsystem angeordnet sind, eine gemeinsame Drehzahl und eine feste Phasenlage zueinander einzunehmen. Einzelheiten hierzu sind in der Literatur beispielsweise in „Schwingungen und mechanische Antriebssysteme“ (Hans Dresig, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2006, Print-ISBN 978-3-540-26024-0) angegeben. Das Erreichen und/oder Aufrechterhalten des 180°-Phasenversatzes (bei zwei Unwuchtmassen bzw. bei mehr als zwei und damit mehr als zwei Unwuchtachsen rotierenden Unwuchtmassen entspricht der Phasenversatz dem Winkelversatz der Unwuchtwellen) erfolgt somit im Gegensatz zu bisherigen Ausführungsformen ohne eine mechanische, zwangsgekoppelte Antriebsverbindung zwischen der ersten und der zweiten Unwuchtachse. Die Synchronisation des ersten und des zweiten Antriebsmotors bzw. der Umdrehungsbewegung der ersten und der zweiten Unwuchtmasse um die erste und zweite Unwuchtachse erfolgt somit wesentlich über den vorstehend genannten Selbstsynchronisationseffekt. Eine aktive Phasenkopplung mithilfe einer mechanischen Zwangskoppelungseinrichtung, beispielsweise zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebsmotor und/oder zwischen Antriebswellen der Unwuchtmassen, ist dagegen nicht vorgesehen. Dies bedeutet insbesondere auch, dass im Rotationsbetrieb der erste und der zweite Schwingungserreger zueinander marginale Abweichungen plus minus wenige Grad, insbesondere im Bereich von +/- 20°, um den angestrebten 180°-Phasenversatz selbsttätig und ohne einen aktiven Eingriff von außen ausgleichen. Damit wird erreicht, dass das erfindungsgemäße System den 180°-Phasenversatz aufrechterhält.
Weitere Variationsmöglichkeiten der Erfindung bestehen insbesondere hinsichtlich der Relativanordnung der einzelnen Komponenten zueinander. So ist es beispielsweise bevorzugt, wenn der erste und der zweite Antriebsmotor auf einer gemeinsamen Seite der Oszillationsbandage angeordnet sind, insbesondere in Axialrichtung der Rotationsachse der Oszillationsbandage auf gleicher Höhe und/oder um die Rotationsachse um 180° zueinander versetzt. Auf diese Weise sind beide im Innenraum des Bandagenmantels der Oszillationsbandage angeordneten Antriebsmotoren von einer gemeinsamen Stirnseite des Bandagenmantels aus zugänglich, was beispielsweise zu Montage und Wartung der Oszillationsbandage vorteilhaft ist.
Ergänzend oder alternativ ist es ferner bevorzugt, wenn in Richtung der Rotationsachse der Oszillationsbandage gesehen ein Fahrantriebsmotor, insbesondere Hydromotor, auf einer Fahrantriebsseite der Oszillationsbandage angeordnet ist, und die Drehdurchführung auf der der Fahrantriebsseite der Oszillationsbandage gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Die Bezeichnung Seite bezeichnet dabei vorliegend nicht zwingend eine Stirnseite der Oszillationsbandage, sondern vielmehr ein Hälfte der Oszillationsbandage in Richtung ihrer Rotationsachse. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Anordnung des verhältnismäßig großen Fahrantriebsmotors, über den die Rotationsbewegung der Oszillationsbandage gegenüber dem Maschinenrahmen angetrieben wird, und die Anordnung der Drehdurchführung auf verschiedenen und einander gegenüberliegenden Seite erfolgt, was beispielsweise die Montage erleichtern kann.
Ein hierzu alternativer und ebenfalls bevorzugter Ansatz besteht darin, dass ein Fahrantriebsmotor auf einer Fahrantriebsseite der Oszillationsbandage angeordnet ist, und dass die Drehdurchführung ebenfalls auf der Fahrantriebsseite der Oszillationsbandage angeordnet ist. Im Vergleich zur vorhergehenden Weiterbildung ist die Drehdurchführung hier somit auf die Seite der Oszillationsbandage verschoben, auf der auch der Fahrantriebsmotor angeordnet ist. Dadurch, dass die Drehdurchführung bei dieser Ausführungsform in axialer Richtung der Rotationsachse der Oszillationsbandage gesehen von der der Antriebsseite der Oszillationsbandage gegenüberliegenden Seite auf die Antriebsseite verschoben worden ist, entsteht innerhalb des Bandagenmantelinnenraums ein großer freier, und insbesondere nicht rotierbar gestaltbarer, Bauraum, der zur Unterbringung weiterer Elemente, beispielsweise eines Tanks, elektronischer Bestandteile etc., genutzt werden kann, wie nachstehend noch näher beschrieben. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Überführung der des Energieversorgungskreislaufes vom Maschinenrahmen zur Drehdurchführung hin ebenfalls auf der Antriebsseite der Oszillationsbandage erfolgt. Bevorzugt ist es jedoch, wenn hierzu auf die der Antriebsseite gegenüberliegende Seite der Oszillationsbandage zurückgegriffen wird.
Um idealerweise nur möglichst kurze über Versorgungsleitungen zu überbrückende Wege innerhalb der Oszillationsbandage zu haben, sind die Drehdurchführung, der erste Antriebsmotor und der zweite Antriebsmotor bevorzugt auf einer gemeinsamen Seiten der Oszillationsbandage angeordnet, insbesondere derart, dass um die Rotationsachse rotierende Fluidaus- und/oder -einlässe der Drehdurchführung in Axialrichtung der Rotationsachse der Oszillationsbandage auf Höhe des ersten und/oder zweiten Antriebsmotors, insbesondere zumindest von deren Fluidaus- und/oder - einlässen, liegen. Damit muss die jeweilige Versorgungsleitung im Wesentlichen nur in radialer Richtung zwischen der Drehdurchführung und dem jeweiligen Antriebsmotor geführt werden. Die Versorgungsleitung ist eine elektrische Energie leitende oder Hydraulikfluid leitende Versorgungsleitung, für letzteres insbesondere ein Hydraulikschlauch und/oder ein Rohrleitungselement.
Wie vorstehend bereits erwähnt, umfasst die Drehdurchführung einen rotierenden Rotorteil und einen statischen Startorteil. Erfolgt die Energieversorgung über Hydraulikfluid bzw. ist der Energieversorgungskreislauf als Hydraulikfluidkreislauf ausgebildet, umfasst die Drehdurchführung bevorzugt eine Spaltdichtung zwischen dem rotierenden und dem statischen Teil, um Leckageverluste zwischen diesen beiden zueinander bewegbaren Teilen zu reduzieren. Eine solche Spaltdichtung kann insbesondere ein Metallfaltenbalg sein.
Hinsichtlich der konkreten Verschaltung des ersten und des zweiten Antriebsmotors innerhalb des Energieversorgungskreislaufes kann auf verschiedene Varianten zurückgegriffen werden. So ist insbesondere eine Verschaltung des ersten und des zweiten Antriebsmotors in Reihe oder in einer parallel zueinander geschalteten Anordnung innerhalb des Energieversorgungskreislaufes möglich.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Gesamtkonstruktion der Oszillationsbandage hinsichtlich der mechanisch wirkenden Elemente erheblich vereinfacht und damit günstiger gestaltet werden kann. Insbesondere ist es auch möglich, den ersten und/oder den zweiten Antriebsmotor direkt oder über eine Kupplung auf eine die jeweilige Unwuchtmasse tragende Antriebswelle bzw. Unwuchtwelle, insbesondere stirnseitig, anzuflanschen. Zwischen dem die Rotationsbewegung erzeugenden Element, nämlich dem Antriebsmotor, und dem rotierenden Element, nämlich die Unwuchtwelle bzw. die die Unwuchtmasse tragende Antriebswelle, kann somit eine direkte bzw. nahezu direkte Antriebsverbindung geschaffen werden. Neben dem damit einhergehenden erhöhten Wirkungsgrad des Gesamtsystems liegen somit insbesondere keine Verschleißteile mehr zwischen dem Antriebsmotor und der Unwuchtmasse, wie es bei den bisher bestehenden und auf Zahnriemen zurückgreifenden Systemen bisher üblich war.
Der erste und der zweite Schwingungserreger der Oszillationsbandage sind rotierbar in einem gemeinsamen Tragsystem derart angeordnet, dass ihre Rotationsachsen relativ zueinander statisch bzw. ortsfest zueinander verlaufen. Über dieses Tragsystem erfolgt letztendlich der Austausch von Schwingungen zwischen dem ersten und dem zweiten Schwingungserreger, der insbesondere auch für den zu beobachtenden Selbstsynchronisationseffekt verantwortlich sind. Hinsichtlich der konkreten Ausgestaltung des Tragsystems kann auf eine Vielzahl alternativer Ausführungsformen zurückgegriffen werden. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der erste und der zweite Schwingungserreger über eine Radialstütze, insbesondere eine Tellerscheibe, an einer Innenmantelfläche des Bandagenmantels abgestützt sind. Solche Radialstützen, insbesondere Tellerscheiben, führen einerseits zu einer hohen Bandagenstabilität und ermöglichen andererseits eine besonders effiziente Schwingungsübertragung innerhalb der Oszillationsbandage und insbesondere auch zu deren Außenmantelfläche hin, um einen effektiven Verdichtungsvorgang zu erhalten. Eine Radialstütze bezeichnet ein Element, welches in radialer Richtung zur Rotationsachse der Oszillationsbandage zwischen dem Schwingungserreger und der Innenmantelfläche des Bandagenmantels verläuft. Eine Tellerscheibe ist somit eine zumindest nahezu scheibenförmige Radialstütze. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht nun darin, dass aufgrund des Verzichts eines Riemenantriebs innerhalb der Oszillationsbandage besonders gut eine Anordnung eines Rotationslagers einer Unwuchtmasse derart möglich ist, dass es in Axialrichtung der Rotationsachse auf Höhe der Radialstütze angeordnet ist. Das Rotationslager bezeichnet eines derjenigen Lager, die die Unwuchtmasse bzw. die Unwuchtwelle um die Unwuchtachse drehbar innerhalb der Oszillationsbandage lagern. Üblicherweise sind diese im Wesentlichen an den axialen Enden der Unwuchtmassen positioniert. Aus Platz- und Stabilitätsgrün- den erfolgte die Anbindung des bisher verwendeten Zahnradriemen üblicherweise nahe dieses Lagers, was letztlich dazu führte, dass in Bezug auf die bisher verwendeten Radialstützen das Rotationslager nicht auf Höhe der Radialstütze angeordnet werden konnte. Dadurch, dass die vorher notwendige Radialverbindung zur zentralen Antriebswelle über den Zahnriemen nunmehr wegfällt, kann die Radialstütze in axialer Richtung der Rotationsachse der Oszillationsbandage gesehen nunmehr auf die Höhe des Rotationslagers verschoben werden, wodurch eine belastbare Gesamtanordnung erhalten wird und beispielsweise kostenintensive Speziallagerbauteile, wie insbesondere speziell angepasste Lagertöpfe, vermieden werden können.
Dadurch, dass erfindungsgemäß nunmehr keine Zwangskoppelung mehr zwischen dem ersten und dem zweiten Schwingungserreger vorgesehen ist, stellen sich die beiden Unwuchtmassen beim Abschalten des Oszillationsbetriebes schwerkraftbedingt unabhängig voneinander derart ein, dass sie in Bezug auf ihre Unwucht den in vertikaler Richtung liegenden Tiefpunkt einnehmen. Diese Lage wir vorliegend auch als Nulllage der Unwuchtmasse bezeichnet. Insbesondere wenn die beiden Unwuchtmassen baugleich sind, nehmen sie somit von sich aus eine Relativlage zueinander mit einem Phasenversatz von 0° ein. Beide Unwuchtmassen befinden sich dann in der Nulllage. Für den Oszillationsbetrieb ist allerdings die Einstellung eines 180°-Phasenversatzes bezüglich der Drehlage der beiden Unwuchtmassen erforderlich. Dazu ist es notwendig, dass eine der beiden Unwuchtmassen der anderen Unwuchtmasse um 180° vor- bzw. nachläuft, wenn die Umdrehungsbewegung der beiden Unwuchtmassen um ihre jeweilige Unwuchtachse gestartet wird. Dies kann zunächst durchaus auch ohne spezielle Vorkehrungen erreicht werden, wenn die beiden Antriebsmotoren in einem gemeinsamen Energieversorgungskreislauf angeordnet sind. Es ist allerdings für einen zuverlässigen Oszillationsbetrieb der erfindungsgemäßen Oszillationsbandage erstrebenswert, wenn dieser Zustand besonders schnell und besonders zuverlässig erreicht wird. Um diesen Prozess daher nun zu erleichtern, ist erfindungsgemäß bevorzugt eine Einrichtung vorgesehen, die vorliegende als Anlaufhilfe bezeichnet wird, die derart ausgebildet ist, dass sie bei Inbetriebnahme das Erreichen des 180°-Phasenversatzes aus einer gemeinsamen Nulllage der ersten und der zweiten Unwuchtmasse heraus erleichtert. Bei der Anlaufhilfe handelt es sich somit allgemein um eine Einrichtung, die das Gesamtsystem der beiden Schwingungserreger inklusive ihres gemeinsamen Energieversorgungskreislaufes zum Erreichen des 180°-Phasenversatzes in der Anlaufphase der Schwingungserreger unterstützt. Mithilfe einer solchen Einrichtung wird der 180°-Phasenversatz einerseits schneller und andererseits gleichzeitig auch zuverlässiger erreicht. Die Anlaufhilfe sorgt somit insbesondere dafür, dass die beiden Unwuchtmassen bei einer Aufnahme der Oszillationsbetriebes aus einer gemeinsamen Nulllage heraus zielgerichtet und prognostizierbar den angestrebten 180°-Phasenversatz einnehmen, ohne dass hierzu auf ein die beiden Unwuchtmassen mechanisch zwangskoppelndes Element zurückgegriffen wird.
Hinsichtlich der konkreten baulichen Ausgestaltung der Anlaufhilfe können unterschiedliche Ansätze verfolgt werden. Vorzugsweise wird hierzu beispielsweise ein schaltbares Ventil oder ein elektrischer Schalter, mit denen die Energieversorgung innerhalb des gemeinsamen Energieversorgungskreislaufes zu einem der beiden Antriebsmotor übergangsweise unterbrochen und/oder über einen Bypass an einem der beiden Antriebsmotoren vorbei umgeleitet werden kann, zurückgegriffen. Das schaltbare Ventil bzw. der elektrische Schalter stellen somit eine Unterbrechung der Energieversorgung zu dem Antriebsmotor dar, wenn bereits ein Energiefluss im Energieversorgungskreislauf vorliegt und somit der andere Antriebsmotor mit Antriebsenergie versorgt wird. Der Schaltpunkt des Ventils/Schalters wird dabei zweckmäßigerweise derart gewählt, dass die Beschleunigung der betreffenden Unwuchtmasse aus der Nulllage zeitversetzt später zur Beschleunigung der anderen Unwuchtmasse erfolgt, idealerweise derart, dass die beiden Unwuchtmassen beim anschließenden Erreichen ihrer Endumdrehungsgeschwindigkeit einen Phasenversatz von annähernd 180° zueinander aufweisen. Die Dauer des konkreten Zeitversatzes hängt dabei von einer Vielzahl Faktoren, wie insbesondere der konkreten Ausgestaltung der Unwuchtmasse, ab und kann beispielsweise empirisch ermittelt werden.
Ergänzend oder alternativ zu dieser über ein Unterbrechungselement wirkenden Anlaufhilfe kann es insbesondere bei der Verwendung einer hydraulischen Energieversorgung auch bevorzugt sein, wenn die Anlaufhilfe ein Verzögerungselement im Energieversorgungskreislauf, insbesondere zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebsmotorzwischen, umfasst. Das Verzögerungselement ist derart ausgebildet, dass es eine Weiterleitung von Hydraulikfluid zumindest übergangsweise verringert. Das Verzögerungselement ist dabei derart dimensioniert, dass der gewünschte 180°-Phasenversatz bei der Inbetriebnahme des Oszillationsbetriebes möglichst zielgerichtet erhalten wird. Dies kann beispielsweise über ein steuerbares Stromregelventil erreicht werden. Die konkrete Ausgestaltung kann beispielsweise empirisch bestimmt werden.
Eine weitere Alternative der konkreten Ausgestaltung der Anlaufhilfe besteht darin, eine Zeitsteuerung vorzusehen, die insbesondere derart ausgebildet ist, dass sie eine um einen Differenzbetrag zeitversetzte Aktivierung des ersten Antriebsmotors relativ zum zweiten Antriebsmotor steuert. Bei dieser Variante wird die Inbetriebnahme des ersten und des zweiten Antriebsmotors somit über eine gemeinsame Steuereinheit zeitlich zueinander derart koordiniert, dass ein verlangsamtes und/oder verzögertes Anlaufen des einen Antriebsmotors gegenüber dem anderen Antriebsmotor aus der Nulllage heraus erfolgt. Die Zeitsteuerung umfasst somit sowohl Varianten, die ein zueinander versetztes Starten der beiden Antriebsmotoren, als auch Varianten, die ein zueinander verschiedenen Beschleunigen der beiden Antriebsmotoren, umsetzen. Mithilfe einer solchen Zeitsteuerung können zudem insbesondere weitere variable Betriebsparameter, wie beispielsweise die Temperatur des Hydraulikfluids und/oder weitere Faktoren, zur Herbeiführung des 180°-Phasenversatzes besonders gut berücksichtigt werden. Es ist daher auch bevorzugt, wenn die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass sie abhängig von wenigstens einem Betriebsparameter, insbesondere einer Temperatur von Hydrauliköl im Energieversorgungskreislauf, die Inbetriebnahme steuert. Dazu können beispielsweise bestimmte von dem jeweiligen Betriebsparameter abhängige Kennfelder und/oder geeignete Steuerprogramme von der Steuereinheit umfasst sein.
Von der Erfindung mit umfasst sind auch Weiterbildungen mit einer Oszillationsbandage, die mehr als zwei Schwingungserreger mit jeweils einer Unwuchtachse umfasst. Eine Begrenzung der Anzahl der Schwingungserreger besteht dabei im Wesentlichen bauraumbedingt. Der für den Oszillationsbetrieb erforderliche Phasenversatz entspricht dann dem Winkelversatz der Unwuchtwellen innerhalb der Bandage. Bei beispielsweise insgesamt vier um die Rotationsachse der Oszillationsbandage gleichmäßig verteilt angeordneten Schwingungserregern liegt der durch die Selbstsynchronisation erreichte Phasenversatz bei jeweils 90°. Der im Rahmen der Beschreibung konkret erwähnte 180 -Phasenversatz ist somit exemplarisch für eine Variante mit genau zwei Schwingungserregern zu verstehen und kann sich in Abhängigkeit von der Gesamtzahl der vorhandenen wenigstens zwei Schwingungserreger entsprechend ändern.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in einem Verfahren zum Betrieb einer Oszillationsbandage einer Bodenverdichtungsmaschine, wobei die Oszillationsbandage einen Bandagenmantel mit einem Bandagenmantelinnenraum aufweist, in dessen Innenraum in einem Oszillationsbetrieb zwei Unwuchtmassen zueinander um 180° phasenversetzt gleichgerichtet rotieren. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es vorgesehen, dass zunächst ein Antreiben eines ersten innerhalb des Bandagenmantelinnenraums der Oszillationsbandage angeordneten Schwingungserregers mit einer ersten um eine erste Unwuchtachse rotierbar angeordneten Unwuchtmasse über einen über einen Energieversorgungskreislauf angetriebenen ersten Antriebsmotor und ein Antreiben eines zweiten innerhalb des Bandagenmantelinnenraums der Oszillationsbandage angeordneten Schwingungserregers mit einer zweiten um eine zweite Unwuchtachse rotierbar angeordneten Unwuchtmasse über einen über den Energieversorgungskreislauf angetriebenen zweiten Antriebsmotors erfolgt. Die Rotation der beiden vorhandenen Unwuchtmassen der beiden Schwingungserreger um ihre Unwuchtachse wird somit unabhängig voneinander über jeweils einen eigenen Antriebsmotor angetrieben. Hierbei ist es erfindungsgemäß nun vorgesehen, dass ein Weiterleiten hydraulischer oder elektrischer Energie durch eine Drehdurchführung hindurch zwischen einer außerhalb des Bandagenmantels der Oszillationsbandage an einem Maschinenrahmen der Bodenverdichtungsmaschine angeordneten Primärenergiequelle und den innerhalb der Oszillationsbandage mit dieser mitdrehend angeordneten ersten und zweiten Antriebsmotoren erfolgt. Wesentlich ist somit, dass die Überleitung hydraulischer oder elektrischer Energie vom Maschinenrahmen in den Innenraum der Oszillationsbandage unter Zwischenschaltung der Drehdurchführung erfolgt, sodass sich die Antriebsmotoren der beiden Schwingungserreger mit der Bandage der Oszillationsbandage um ihre Rotationsachse mitdrehen können und dabei die Rotationsbewegung der beiden Unwuchtmassen um ihre Unwuchtachsen antreiben. Eine mechanische Energieverteilung mit gleichzeitiger Zwangskoppelung der beiden Antriebsmotoren unter Rückgriff auf Zahnräder oder Riementriebe ausgehend von einer zentralen Antriebswelle, die über einen am Maschinenrahmen angeordneten Antriebsmotor angetrieben wird, ist bei diesem Verfahren somit nicht erforderlich. Dadurch kann erfindungsgemäß das Antreiben der Unwuchtmassen der Oszillationsbandage gegenüber konventionellen Oszillationsbandagen mit mechanischer Zwangskoppelung erheblich vereinfacht werden. Hinsichtlich der bevorzugten konkreten baulichen Ausgestaltung der Oszillationsbandage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die vorhergehenden Ausführungen zur erfindungsgemäßen Oszillationsbandage Bezug genommen.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es bevorzugt, wenn das Erreichen und/oder Aufrechterhalten des 180°-Phasenversatzes zwischen der ersten und der zweiten Unwuchtmasse unter Ausnutzung eines Selbstsynchronisationseffektes zwischen der ersten und der zweiten Unwuchtmasse erfolgt. Dies bedeutet, dass das erfindungsgemäße Verfahren Zeitintervalle umfasst, in denen bei der Inbetriebnahme des Oszillationsbetriebes aus der Nulllage der beiden Unwuchtmassen und/oder während des Oszillationsbetriebes der 180°-Phasenversatz nicht durch ein aktives mechanisches Zwangskoppeln, sondern aufgrund des Selbstsynchronisationseffektes bzw. unter gezielter Ausnutzung desselben erreicht wird. Dazu ist ein Lagern der beiden Schwingungserreger in einem bezüglich der Relativlage der beiden Schwingungserreger zueinander statischen Tragsystem innerhalb des Innenraums des Bandagenmantels der Oszillationsbandage vorgesehen, welches eine Schwingungsübertragung zwischen den beiden Schwingungserreger an zum Erhalt des selbst Synchronisationseffektes ermöglicht.
Vor der Inbetriebnahme der Oszillationsbandage befinden sich die beiden Unwuchtmassen üblicherweise schwerkraftbedingt jeweils in der Nulllage, sodass der Phasenversatz in dieser Ausgangssituation 0° beträgt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher zusätzliche Schritte umfassen, um bei der Inbetriebnahme der beiden Schwingungserreger das Erreichen des 180°-Phasenversatzes zu beschleunigen und/oder zu erleichtern. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass ein zeitversetztes Aktivieren des ersten Antriebsmotors zum zweiten Antriebsmotor erfolgt. Dies kann durch Schalten eines Schalters, der die Energieversorgung zu einem der beiden Antriebsmotoren unterbricht/verzögert und freigibt, und/oder mithilfe einer Zeitsteuerung erreicht werden. Ergänzend oder alternativ kann auch eine unterschiedliche Anfangsbeschleunigung der beiden Unwuchtmassen vorgesehen sein, insbesondere beispielsweise ebenfalls unter Rückgriff auf eine geeignete Steuerung. Sämtlichen unterstützenden Schritten zur Erreichung des 180°-Phasenversatzes ist gemein, dass die Inbetriebnahme der beiden Antriebsmotoren von einem gemeinsamen Anfangszeitpunkt hinsichtlich Aktivierungszeitpunkt und/oder Beschleunigung im Vergleich zueinander unterschiedlich verläuft. Das Ausmaß des unterschiedlichen Anlaufverhaltens bestimmt sich dabei nach den konkreten Gegebenheiten, beispielsweise den vorhandenen Unwuchtmassen, der gewünschten Umdrehungsgeschwindigkeit etc. Die dafür zu bestimmenden Größen lassen sich beispielsweise empirisch ermitteln. Das Ziel ist es dabei, mithilfe dieser Maßnahmen das Umdrehungsverhalten der beiden Unwuchtmassen um ihre Unwuchtachsen aus der gemeinsamen Nulllage heraus gezielt zu dem gewünschten 180°-Phasenversatz hinzuführen, ohne dabei auf eine mechanische Zwangskoppelung, wie beispielsweise Zahnräder oder einen Riementrieb, zurückgreifen zu müssen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen schematisch:

1 und 2: Seitenansicht auf gattungsgemäßen Bodenverdichtungsmaschinen, wobei 1 eine schemelgelenkte Tandemwalze und 2 eine knickgelenkte Tandemwalze zeigt;
3: Querschnittsansicht entlang der Drehachse einer Oszillationsbandage aus dem Stand der Technik;
4: Querschnittsansicht entlang der Drehachse einer Oszillationsbandage gemäß der Erfindung;
5A und 5B: Querschnittsansicht entlang einer Drehachse (5A) und senkrecht zu dieser Drehachse (5B) einer Drehdurchführung;
6: Hydraulikplan einer erfindungsgemäßen Verschaltung der Antriebsmotoren in einer ersten Variante;
7: Hydraulikplan einer erfindungsgemäßen Verschaltung der Antriebsmotoren in einer zweiten Variante;
8: Hydraulikplan einer erfindungsgemäßen Verschaltung der Antriebsmotoren in einer dritten Variante;
9: Hydraulikplan einer erfindungsgemäßen Verschaltung der Antriebsmotoren in einer vierten Variante;
10: Hydraulikplan einer erfindungsgemäßen Verschaltung der Antriebsmotoren in einer fünften Variante;
11: Prinzipansicht des Oszillationsbetriebes;
12: Veranschaulichung der Anlaufphase zum Erreichen des Aussetzungsbetriebes einer erfindungsgemäßen Anordnung;
13: grafische Veranschaulichung zu 12;
14: Prinzip Skizze einer Anlaufhilfe auf Grundlage des Ausführungsbeispiels gemäß 8;
15: Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
16: Querschnittsansicht entlang der Drehachse einer Ostasienbandage gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Sich in den Figuren wiederholende bau- und/oder funktionsgleiche Bauteile sind nicht zwingend mit separaten Bezugszeichen bezeichnet und/oder in jeder Figur separat angegeben.
Die 1 und 2 zeigen jeweils eine Bodenverdichtungsmaschine 1, konkret vom Typ Tandemstraßenwalze. Wesentliche Elemente der Bodenverdichtungsmaschinen 1 sind ein Maschinenrahmen 2, ein Antriebsmotor 3, ein Fahrstand 4 und Verdichtungsbandagen 5,6. Neben der in 1 dargestellten drehschemelgelenkten Variante ist beispielsweise auch eine knickgelenkte Variante, wie in 2 angegeben, verbreitet. Hier ist der Maschinenrahmen 2 zweiteilig ausgebildet, umfassend einen Vorder- und einen Hinterrahmen, die über ein Kniegelenk miteinander verbunden sind. Der Antriebsmotor 3 ist am Maschinenrahmen 2 gelagert und stellt die Primärenergiequelle der Bodenverdichtungsmaschine 1 dar. Mithilfe des Antriebsmotors wird somit die für den Fahr- und Arbeitsbetrieb der Bodenverdichtungsmaschine 1 erforderliche Energie generiert. Im Arbeitsbetrieb fährt die Bodenverdichtungsmaschine 1 in und entgegen der Vorwärtsrichtung A über den zu verdichtenden Bodenuntergrund, beispielsweise Asphalt. Um die Verdichtungsleistung einer solchen Bodenverdichtungsmaschine zu verbessern, kann wenigstens eine der Verdichtungsbandagen beispielsweise als Vibrationsbandage 5 oder als Oszillationsbandage 6 ausgebildet sein. Die vorliegende Erfindung befasst sich konkret mit der Ausgestaltung der Oszillationsbandage 6. Die Erfindung erstreckt sich dabei ausdrücklich sowohl auf solche Bodenverdichtungsmaschinen 1 mit nur einer Oszillationsbandage 6 (optional beispielsweise in Kombination mit einer Vibrationsbandage) als auch auf Bodenverdichtungsmaschinen 1 mit zwei Oszillationsbandagen 6. Ferner sind auch solche Bodenverdichtungsmaschinen von der Erfindung mit umfasst, die eine erfindungsgemäße Oszillationsbandage 6 umfassen, die aber in ihrem Grundaufbau Abweichungen zu den beiden Ausführungsbeispielen aus den 1 und 2 zeigen.
Der Aufbau einer konventionellen, aus dem Stand der Technik bekannten Oszillationsbandage 6 ist in 3 näher angegeben. Die um die Rotationsachse R rotierbar gelagerte Oszillationsbandage 6 umfasst dabei einen hohlzylinderförmigen Bandagenmantel 7, der über stirnseitig bzw. von den einander gegenüberliegenden Stirnseiten kommend angeordnete Halteeinrichtungen 8 in an sich bekannter Weise mit dem Maschinenrahmen 2 der jeweiligen Bodenverdichtungsmaschine 1 schwingungsgedämpft verbunden ist. An die Halterarme 8 sind dann beispielsweise in an sich bekannter Weise Haltespangen oder ähnliches angelenkt, wie beispielsweise in den 1 und 2 angedeutet, die letztlich eine Verbindung zum Maschinenrahmen 2 herstellen. Für die Erzeugung der Oszillationsbewegung sind im Inneren des Bandagenmantels 7 zwei Schwingungserreger 19A und 19B mit zwei Unwuchtmassen 9A und 9B angeordnet, die parallel zur Rotationsachse R und in radialer Richtung hierzu in gleichem Abstand einander gegenüberliegend jeweils um die Unwuchtachsen 10A und 10B rotierbar sind. Der Antrieb der beiden Unwuchtmassen 9A und 9B erfolgt dabei gemeinsam über einen zentral auf Höhe der Rotationsachse R sitzenden Antriebsmotor 11, der eine durch den Bandagenmantelinnenraum auf Höhe der Rotationsachse R verlaufende Zentralwelle 12 antreibt, die wiederum über Zahnriemen 13A und 13B mit den Unwuchtmassen 9A und 9B verbunden ist. Dem Antriebsmotor 11 in axialer Richtung der Rotationsachse R gesehen gegenüberliegend ist ferner ein Fahrantriebsmotor 14 vorgesehen, über den die Drehbewegung der gesamten Oszillationsbandage 6 um die Rotationsachse R angetrieben wird. Damit gelingt ein gemeinsamer und gleichsinniger Rotationsbetrieb der beiden Unwuchtmassen 9A und 9B über den gemeinsamen Antriebsmotor 11, die über die Zahnriemen 13A und 13B sowie die Zentralwelle 12 miteinander zwangsgekoppelt sind. Die Zwangskopplung ist zum Erhalt der gewünschten Oszillationsbewegung dabei zwingend derart auszulegen, dass die Unwuchtmassen 9A und 9B einen 180° Phasenversatz in Bezug auf die Winkellage des Schwerpunktes der jeweiligen Unwuchtmasse um die Rotationsachse 10A/10B haben.
Im Vergleich zu dem vorstehend beschriebenen konventionellen Konzept zum Aufbau und Antrieb einer Oszillationsbandage 6 geht die Erfindung nun einen anderen Weg, wie in 4 näher beschrieben. Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass nunmehr zwei Antriebsmotoren 11A und 11B zum Rotationsantrieb der beiden Unwuchtmassen 9A und 9B vorhanden sind, wobei jeder dieser Antriebsmotoren 11A und 11B jeweils eine der beiden Unwuchtmassen 9A und 9B zur Rotation um die Unwuchtachse 10A und 10B antreibt. Jede der beiden Unwuchtmassen 9A und 9B weist somit einen eigenen Antriebsmotor 11A, 11B auf und die vorstehend beschriebene Lösung ist frei von einer mechanischen Zwangskoppelung, insbesondere frei von einer Zwangskoppelung der Rotationsbewegung der beiden Unwuchtmassen 9A und 9B über Zahnriemen, wie bisher üblich. Damit umfasst die Oszillationsbandage 6 somit zwei mechanisch unabhängig voneinander betreibbare Schwingungserreger 19A und 19B mit jeweils eigenem Antriebsmotor 11A und 11B.
Das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel gemäß 4 umfasst ferner eine Drehdurchführung 15. Die Drehdurchführung 15 sitzt im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der dem Fahrantriebsmotor 14 gegenüberliegenden Seite bzw. in der dem Fahrantriebsmotor 14 in Richtung der Rotationsachse R gesehen gegenüberliegenden Bandagenhälfte des Bandagenmantels 7 und stellt die energieübertragende Schnittstelle zwischen dem Maschinenrahmen 2 (angebunden über die Halterungen 8) mit der Primärantriebsquelle 3, insbesondere einem Dieselmotor, und der rotierenden Oszillationsbandage 6 mit den beiden Antriebsmotoren 11A und 11B dar. Mithilfe der Drehdurchführung 15 gelingt somit eine Energieversorgung der beiden sich mit der übrigen Oszillationsbandage 6 um die Rotationsachse R drehenden Antriebsmotoren 11A und 11 B von Seiten des nicht rotierenden Maschinenrahmens 2 aus. Die Drehdurchführung 15 weist einen zum Maschinenrahmen 2 im Wesentlichen ortsfesten Statorbereich 15A und einen im Wesentlichen zum Bandagenmantel 7 ortsfesten um die Rotationsachse R rotierenden Rotorbereich 15B auf. Einzelheiten hierzu werden nachstehend noch näher angegeben. Ferner umfasst die Drehdurchführung 15 im Statorbereich 15A einen Einlass 16A und einen Auslass 16B sowie im Rotorbereich 15B einen Einlass 17A und einen Auslass 17B. Im sich um die Rotationsachse R drehenden Innenraum der Oszillationsbandage 6 sind Versorgungsleitungen 18A (Zuleitung) und 18B (Ableitung) vorhanden, die den Rotorbereich 15B der Drehdurchführung 15 mit den beiden Antriebsmotoren 11A und 11B hin zu einem gemeinsamen Energieversorgungskreislauf verbinden, der über die Drehdurchführung 15 von außerhalb der Oszillationsbandage über die Primärantriebsquelle mit Energie versorgt wird. Zur konkreten Leitungsführung wird nachstehend noch näher Stellung genommen werden. Die konkrete Energieversorgung kann über hydraulische Energie bzw. die Förderung eines unter Druck stehenden Hydraulikfluids oder elektrisch bzw. durch Weiterleitung elektrischer Energie erfolgen, wobei in den vorliegenden Ausführungsbeispielen auf hydraulische Systeme zurückgegriffen wird. Diese lassen sich allerdings in analoger Weise auch durch elektrische Systeme ersetzen. Insbesondere die Drehdurchführung 15 ist dann zur Weiterleitung elektrische Energie und nicht hydraulische Energie ausgebildet, beispielsweise in an sich bekannter Weise über Schleifringe etc.
Die Unwuchtmassen 9A und 9B der beiden Schwingungserreger 19A und 19B sind in einem gemeinsamen, relativ zum Bandagenmantel 7 statischen, Tragsystem gelagert. Dieses umfasst neben den jeweils in Richtung ihrer Rotationsachse 10A und 10B endseitig angeordneten Unwuchtlagern 20A (endseitig zum Antriebsmotor 11A bzw. 11B) und 20B (endseitig zum dem Antriebsmotor 11A bzw. 11B gegenüberliegenden Ende der Unwuchtmassen 9 Ar/9B) die Tellerscheiben 21 und 22, die in Radialrichtung nach außen fest mit der Innenmantelseite des Bandagenmantels 7 verbunden sind, insbesondere über eine Schweißverbindung, die mit den Unwuchtlagern 20A und 20B verbunden sind. Dadurch beeinflussen sich die beiden um die Unwuchtachsen 10A und 10B rotierenden Unwuchtmassen 9A und 9B derart, dass sie sich einander selbst synchronisieren, da Schwingungen zwischen den beiden Unwuchtmassen über dieses statische Tragsystem wechselseitig übertragen werden.
4 verdeutlicht ferner bereits, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der auf eine mechanische Zwangskoppelung zwischen den beiden Unwuchtmassen 9A und 9B bewusst verzichtet wird, erheblich mehr Bauraum innerhalb der Oszillationsbandage verfügbar ist. Ferner kann der Innenraum nunmehr beispielsweise auch zur Wasserkühlung genutzt werden, da keine Zahnriemen mehr benötigt werden.
Die 5A und 5B zeigen beispielhaft die wesentlichen Elemente einer Drehdurchführung 15, konkret für Hydraulikfluid, wobei hier insbesondere in Bezug auf die konkrete Ausgestaltung, die Anzahl der Kanäle, der Dichtung etc. auf mannigfaltige Variationen zurückgegriffen werden kann. Wesentlich ist, dass die Drehdurchführung 15 allgemein derart ausgebildet ist, dass sie die Weiterleitung von elektrischer oder hydraulischer Energie zwischen dem Stator 15 A und dem Rotor 15B der Drehdurchführung bei sämtlichen bestimmungsgemäßen Relativdrehlagen dieser beiden Elemente zueinander ermöglicht. Die Drehdurchführung 15 als Ganzes ermöglicht dabei sowohl ein Zuleitung als auch eine Ableitung elektrischer oder hydraulischer Energie, sowohl von der Primärantriebsquelle am Maschinenrahmen zum Stator 15A als auch von dem Leitungssystem innerhalb der Oszillationsbandage, an das die beiden Antriebsmotoren 11A und 11B angeschlossen sind. Hierzu umfasst die Drehdurchführung 15 im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei statorseitige Ringräume 22, 23, die eine Fluidübertragung zwischen dem Statorteil 15A und dem Rotorteil 15B der Drehdurchführung 15 in jeder Drehlage um die Rotationsachse R ermöglichen. Der Statorteil 15A kann beispielsweise mit dem Maschinenrahmen bzw. im Wesentlichen ortsfest zu diesem angeordnet sein. Der Rotor 15B ist dagegen ortsfest mit der um die Rotationsachse R rotierenden Oszillationsbandage 6 verbunden und bewegt sich zusammen mit dieser.
Die 6 bis 10 veranschaulichen nun verschiedene Ausgestaltungen des Energieversorgungskreislaufes 25 zur Energieversorgung der beiden Antriebsmotoren 11 A und 11B. Die vorliegenden Ausführungsbeispiele gemäß den 6 bis 10 gehen dabei allesamt auf hydraulische Varianten zurück. Wesentlich ist hier zunächst die Anbindung einer Antriebspumpe 26 an die Primärantriebsquelle 3, beispielsweise über eine Abtriebswelle 27 (mit oder ohne Kupplung), ein Pumpenverteilergetriebe oder ähnliches. Die Antriebspumpe 26, bei der es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine geregelte Verstellpumpe handelt, fördert Hydraulikfluid in den Energieversorgungskreislauf 25. Über die Drehdurchführung 15 gelangt dieses zu den beiden vorliegend in Reihe geschalteten Antriebsmotoren 11A und 11B und wird von dort erneut über die Drehdurchführung 15 schließlich rückgeführt zur Antriebspumpe 26. Die Antriebsmotoren 11A und 11B sind jeweils über Abtriebswellen 28A und 28B an die jeweiligen Unwuchtmassen 9A bzw. 9B angebunden.
6 zeigt nun die Anordnung der beiden Antriebsmotoren 11A und 11B in Reihe innerhalb des Energieversorgungskreislaufes 25. Nachdem das Hydraulikfluid somit einen der beiden Antriebsmotoren 11A/11B passiert hat, wird es dem jeweils anderen Antriebsmotor 11B/11A zugeführt und anschließend innerhalb des Energieversorgungskreislaufes 25 wieder zur Antriebspumpe 26 geleitet, jeweils unter Passieren der Drehdurchführung 15.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 7 sind die beiden Antriebsmotoren 11A und 11B dagegen parallel geschaltet. Der Energieversorgungskreislauf 25 ist dabei derart ausgestaltet, dass die Zuleitung des Hydraulikfluids von der Antriebspumpe 26 maschinenrahmenseitig kommend durch eine gemeinsame Leitung durch die Drehdurchführung 15 bis zum innerhalb der Oszillationsbandage 6 liegenden Leitungsknoten 29A erfolgt. Ab diesem Leitungsknoten 29A wird das Hydraulikfluid aufgeteilt und parallel zum Antriebsmotor 11A und zum Antriebsmotor 11 B auf Seiten der Oszillationsbandage geführt und im Leitungsknoten 29B in Fluidrichtung vor der Drehdurchführung 15 zusammengeführt und im Energieversorgungskreislauf 25 wieder zur Antriebspumpe 26 geleitet.
8 betrifft erneut eine Reihenschaltung der beiden Antriebsmotoren 11A und 11B, wobei ergänzend eine Bypassleitung 31 vorgesehen ist, die derart in den Energieversorgungskreislauf 25 eingebunden ist, dass sie eine Umgehung des ersten Antriebsmotors 11A ermöglicht. Dazu mündet die Bypassleitung ausgehend von einem Leitungsabschnitt zwischen der Antriebspumpe 26 und dem ersten Antriebsmotor 11A in einen Leitungsabschnitt zwischen den beiden Antriebsmotoren 11A und 11B im Bereich des Leitungssystems, der sich mit der Oszillationsbandage mit dreht. Ferner ist ein gesteuertes Proportional-Wegeventil oder Schaltventil 32 in der Bypassleitung 31 vorgesehen, über das somit die Durchströmbarkeit der Bypassleitung steuerbar bzw. blockierbar und freigebbar ist. Im in 8 gezeigten Schaltzustand des Ventils 32 ist die Bypassleitung 31 gesperrt. Damit wird das innerhalb des Energieversorgungskreislaufes 25 zirkulierende Hydraulikfluid nacheinander am Antriebsmotor 11A und anschließend am Antriebsmotor 11B vorbeigeführt. Nimmt das Ventil 32 dagegen die andere, den Durchfluss freigebende Stellung ein, ist die Bypassleitung 31 geöffnet. Damit wird das innerhalb des Energieversorgungskreislaufes 25 zirkulierenden Hydraulikfluid beispielsweise von der Antriebspumpe 26 zum zweiten Antriebsmotor 11B und anschließend über die Bypassleitung 31 wieder zur Antriebspumpe 26 unter Umgehung des ersten Antriebsmotors zurückgeführt (da der erste Antriebsmotor 11A in diesem Fall ein Strömungshindernis darstellt). Dadurch ist es möglich, das Anlaufverhalten beider Motoren 11A und 11B durch gezieltes Ansteuern des Ventils 32, insbesondere gezielt, zu beeinflussen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 9 ist die Bypassleitung 31 im Vergleich zum vorhergehenden Ausführungsbeispielen gleichzeitig an den zwischen dem zweiten Antriebsmotor 11B und der Antriebspumpe 26 und dem ersten Antriebsmotor 11A und der Antriebspumpe 26 verlaufenden Leitungsabschnitt des Energieversorgungskreislaufes 25 angebunden. Ferner ist ein Wechselventil 33 vorhanden, über das die Ableitung der Bypassleitung 31 einstellbar ist. Auf diese Weise können wahlweise der erste Antriebsmotor 11A oder der zweite Antriebsmotor 11B durch die Bypassleitung 31 umgangen werden.
10 schließlich zeigt eine Variante, bei der die beiden Antriebsmotoren 11A und 11B erneut parallel zueinander geschaltet sind. Im Unterschied zu dem hierzu ähnlichen Ausführungsbeispiel gemäß 7 sind hier ferner Ventile 32, beispielsweise schaltbare Wegeventile oder steuerbare Proportional-Wegeventile, jeweils im Leitungsabschnitt des ersten Antriebsmotor 11A und des zweiten Antriebsmotors 11B zum Leitungsknoten 29B hin positionier. Jede parallel geführte Leitung zwischen den beiden Leitungsknoten 29A und 29B weist somit ein eigenes Ventil 32 auf. Damit kann die Hydraulikfluidversorgung und damit die Energieversorgung für die beiden Antriebsmotoren 11A und 11B separat und unabhängig voneinander unterbrochen oder geschlossen werden.
11 veranschaulicht weiter das Bewegungsverhalten der beiden Unwuchtmassen 9A und 9B der beiden Schwingungserreger 19A und 19B im Oszillationsbetrieb, das heißt, wenn beide Unwuchtmassen 9A und 9B bei gleicher Umdrehungsrichtung um die parallel zueinander verlaufenden Unwuchtachsen 10A und 10B rotieren. Zur weiteren Verdeutlichung sind in 11 ferner die Schwerpunkte S1 und S2 der beiden Unwuchtmassen 9A und 9B angegeben. Gemäß 11 weisen die beiden Unwuchtmassen 9A und 9B somit einen Phasenversatz von 180° auf, der über den gesamten Betrieb mit den einzelnen nacheinander auftretenden Zeitpunkten A bis H aufrechterhalten bleibt.
Dadurch, dass erfindungsgemäß nun allerdings auf eine starre mechanische Zwangskoppelung zwischen den beiden Unwuchtmassen 9A und 9B verzichtet wird, über die bei konventionellen Oszillationsbandage der Phasenversatz stets aufrechterhalten worden ist, besteht beim erfindungsgemäßen Ansatz eine besondere Herausforderung in der Startphase des Oszillationsbetriebes. Schwerkraftbedingt nehmen die beiden Unwuchtmassen 9A und 9B bei abgeschalteter Antriebspumpe 26 eine Position ein, bei der der Schwerpunkt S1 und S2 der beiden Unwuchtmassen 9A und 9B in vertikaler Richtung maximal nach unten einschwenkt, was vorliegend auch als die Nulllage bezeichnet wird. Die beiden Unwuchtmassen 9A und 9B haben dann einen Phasenversatz von 0° zueinander, wie beispielsweise in 12 zum Zeitpunkt K gezeigt. Mithilfe der vorstehend beschriebenen Anlaufhilfen, beispielsweise in Form eines Ventils 32 und/oder eines Elastikelements 30 kann nun allerdings bei einer Betriebsaufnahme ein zuverlässiges und schnelles Einstellen des gewünschten Phasenversatzes auch ohne mechanische Zwangskoppelung zwischen den beiden Unwuchtmassen 9A und 9B erreicht werden. Entscheidend ist, dass die Anlaufbewegung einer der beiden Unwuchtmassen, beispielsweise der Unwuchtmasse 9B, gegenüber der anderen Unwuchtmasse verzögert wird, sei es hinsichtlich des Startzeitpunkt und/oder der anfänglichen Beschleunigung. Dies zeigt sich in 12 zum Zeitpunkt L dadurch, dass die ersten Unwuchtmassen 9A bereits aus ihrer Nulllage heraus beschleunigt und ca. 45° zurückgelegt hat, wohingegen sich die zweite Unwuchtmasse 9B nach wie vor in ihrer Nulllage befindet. Der Phasenversatz beträgt bei L 45°. Zum Zeitpunkt M setzt sich die Beschleunigung der ersten Unwuchtmasse 9A weiter fort und auch die Unwuchtmasse 9B ist aus ihrer Nulllage zumindest um 45° heraus bewegt. Der Phasenversatz der beiden Unwuchtmassen beträgt nun ca. 90°. Zum Zeitpunkt N schließlich drehen die beiden Unwuchtmassen 9A und 9B mit gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit bei einem Phasenversatz von 180°. Die Aufrechterhaltung dieses erreichten Phasenversatzes wird insbesondere auch durch einen Selbstsynchronisationseffekt unterstützt, bei dem in das vorstehend beschriebene Tragsystem eingeleitete Schwingungen zwischen den beiden Schwingungserregern ausgetauscht werden und eine stabile Aufrechterhaltung des 180°-Phasenversatzes zur Folge haben.
13 gibt die zu den 11 und 12 erläuterten Bewegungsabläufe der beiden Unwuchtmassen 9A und 9B stark schematisiert in einer alternativen Ansicht wieder. In den oberen beiden Graphen in 13 ist die aktuelle Position H des Schwerpunktes S1/S2 der jeweiligen Unwuchtmasse 19 A/19B in vertikaler Richtung veranschaulicht. Änderungen in Horizontalrichtung sind ausgeblendet. Ferner sind die den einzelnen Phasen entsprechenden Zeitpunkte K, L bis M, O, C und G in 13 mit angegeben. Die untere Kurve zeigt den aktuell bestehenden Versatz Δφ der Phasenwinkel zwischen den beiden Unwuchtmassen 9A und 9B an. Wesentlich ist zunächst, dass bei einer Inbetriebnahme des Oszillationsbetriebes der Oszillationsbandage 6 die beiden Unwuchtmassen 9A und 9B in der Nulllage sind und einen Phasenversatz von Δφ = 0° haben. In der Anfangsphase Δt1 beschleunigt zunächst nur die erste Unwuchtmasse 9A, wohingegen die zweite Unwuchtmasse 9B nach wie vor im Wesentlichen in ihrer Nulllage bleibt. Die Beschleunigung der ersten Unwuchtmasse wird zum Zeitpunkt L bis M weiter fortgesetzt, wohingegen die zweite Unwuchtmasse nunmehr ebenfalls aus der Nulllage heraus beschleunigt wird (um die Zeitspanne Δt1 zeitversetzt zur ersten Unwuchtmasse). In dieser Phase steigt der bestehende Phasenversatz φ zwischen den beiden Unwuchtmassen weiter an und erreicht schließlich die angestrebten 180°, wenn die beiden Unwuchtmassen jeweils ihre Endumdrehungsgeschwindigkeit erreicht haben. 13 verdeutlicht, dass diese von der zweiten Unwuchtmasse 9B erst nach der ersten Unwuchtmasse 9A erreicht wird. Bei G besteht somit ein gleichmäßiger und synchroner Schwingungsbetrieb mit einem vollständigen Umlauf und einem Phasenversatz von 180° innerhalb des Zeitfensters Δt1. Mit dem vorstehend beschriebenen Schema lässt sich somit unter Rückgriff auf beispielsweise eine der bereits beschriebenen Anlaufhilfen zuverlässig ein 180° Phasenversatz zwischen den beiden Unwuchtmassen 9A und 9B auch dann erreichen, wenn diese zu Betriebsbeginn beide aus einer gemeinsamen Nulllage mit einem Phasenversatz von 0° heraus starten. Das Aufrechterhalten des einmal erreichten 180° Phasenversatzes erfolgt dabei insbesondere auch unter Ausnutzung des Selbstsynchronisationseffektes zwischen den beiden rotierenden Unwuchtmassen 9A und 9B.
14 zeigt beispielhaft den Aufbau eines Steuerungssystems, mit dem beispielsweise eine gezielte Steuerung des Ventils 32 zum erleichterten Erreichen des 180°-Phasenversatzes in der Anlaufphase der beiden Unwuchtmassen 9A und 9B erreicht werden kann. Auch dies zeigt, wie beispielsweise eine Anlaufhilfe im Sinne der Erfindung praktisch ausgestaltet sein kann. Dazu ist eine Steuereinheit 34 vorhanden, die in Signalverbindung mit wenigstens dem Ventil 32 steht. Es kann nun beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Ventilbetätigung durch die Steuereinheit 34 mittels einer Timerfunktion gesteuert wird. Dies bedeutet konkret, dass die Ventilumschaltung, insbesondere zu Beginn des Oszillationsbetriebes, automatisch von der Durchflussstellung des Ventils 32 in die in 14 gezeigte Sperrstellung nach Ablauf eines festgelegten Zeitintervalls erfolgt. Dieses Zeitintervall kann beispielsweise derart gewählt werden, dass der durch diesen Schaltvorgang erhaltene Umdrehungsvorsprung der Unwuchtmasse 9A gegenüber der Unwuchtmasse 9B so ist, dass die Unwuchtmassen 9A und 9B beim Erreichen ihrer endgültigen Umdrehungsgeschwindigkeit einen Phasenversatz von 180° aufweisen. Das dazu erforderliche Zeitintervall kann beispielsweise empirisch ermittelt werden. Dabei werden Kurvenverläufe wie in den 11 bis 13 erhalten. Die Steuereinheit 34 kann ferner mit der Antriebspumpe 26 in Signalverbindung stehen, um auf diese Weise beispielsweise den Beginn des Oszillationsbetriebes ermitteln zu können. Es kann weiter auch vorgesehen sein, dass mit der Steuereinheit 34 in Signalverbindung stehende Sensoren 35A und 35B vorhanden sind, die die Phasenlage der Unwuchtmassen 9A und 9B überwachen. Die Steuereinheit 34 kann dann diese ermittelten Daten nutzen, um das Ventil 32 derart zu öffnen oder zu schließen, dass der gewünschte Phasenversatz von 180° erreicht wird. Es kann auch eine Anzeigeeinrichtung 36 vorgesehen sein, beispielsweise innerhalb der Fahrerkabine, über die das Erreichen und/oder das Aufrechterhalten des Oszillationsbetriebes bzw. des 180° Phasenversatzes zwischen den beiden Unwuchtmassen 9A und 9B angezeigt wird.
15 gibt nun in einem Ablaufdiagramm die wesentlichen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Oszillationsbandage einer Bodenverdichtungsmaschine, insbesondere einer solchen Oszillationsbandage wie vorstehend näher beschrieben, wieder.
Wesentlich ist zunächst, dass im Schritt 37 ein Antreiben eines ersten innerhalb des Bandagenmantelinnenraums der Oszillationsbandage angeordneten Schwingungserregers mit einer ersten um eine erste Unwuchtachse rotierbar angeordneten Unwuchtmasse über einen über einen Energieversorgungskreislauf angetriebenen ersten Antriebsmotor erfolgt. Im Oszillationsbetrieb erfolgt ferner in einem Schritt 38 gleichzeitig zu Schritt 37 ein Antreiben eines zweiten innerhalb des Bandagenmantelinnenraums der Oszillationsbandage angeordneten Schwingungserregers mit einer zweiten um eine zweite Unwuchtachse rotierbar angeordneten Unwuchtmasse über einen über den Energieversorgungskreislauf angetriebenen zweiten Antriebsmotor. Jedem Schwingungserreger ist somit ein eigener Antriebsmotor zugeordnet. Ein gemeinsames Antreiben über einen gemeinsamen Antriebsmotor und ein mechanisches Zwangskoppeln der beiden Schwingungserreger miteinander, insbesondere mithilfe von Zahnriemen, ist nicht vorgesehen. Dadurch, dass jedem Schwingungserreger innerhalb der Oszillationsbandage bzw. in deren um die Rotationsachse R rotierenden Bereich ein sich mit der Oszillationsbandage mitdrehender, idealerweise radial zur Rotationsachse R beabstandeter, Antriebsmotor befindet, ist es erforderlich, dass in einem weiteren Schritt 39 die für die Schritte 37 und 38 erforderliche Antriebsenergie für die beiden Antriebsmotoren, sei es nun elektrische oder hydraulische Energie, durch ein Weiterleiten hydraulischer oder elektrischer Energie durch eine Drehdurchführung hindurch zwischen einer außerhalb des Bandagenmantels der Oszillationsbandage im Wesentlichen ortsfest zum Maschinenrahmen der Bodenverdichtungsmaschine angeordneten Primärenergiequelle, insbesondere ein an eine hydraulische Antriebspumpe oder einen elektrischen Generator angeschlossener Verbrennungsmotor, insbesondere Dieselverbrennungsmotor, und den innerhalb der Oszillationsbandage mit dieser mitdrehend angeordneten ersten und zweiten Antriebsmotoren, erfolgt. Erst mithilfe der Drehdurchführung als Teil einer Energieversorgungskreislaufes gelingt die Anbindung der beiden Antriebsmotoren der beiden Schwingungserreger an eine effiziente Energieversorgung außerhalb der Oszillationsbandage.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass im Schritt 40 ein Erreichen und/oder Aufrechterhalten eines 180°-Phasenversatzes zwischen der ersten und der zweiten Unwuchtmasse unter Ausnutzung eines Selbstsynchronisationseffektes zwischen der ersten und der zweiten Unwuchtmasse erfolgt. Dies setzt voraus, dass die beiden Schwingungserreger in einem gemeinsamen statischen Tragsystem gelagert sind, über das ein zuverlässiger und kontinuierlicher Austausch von Schwingungen zwischen den beiden Schwingungserregern erfolgt, so dass diese sich in ihrem Schwingungsverhalten gegenseitig zum Erreichen eines Selbstsynchronisationseffektes beeinflussen können.
Um insbesondere in der Anlaufphase, wenn die beiden Unwuchtmassen der beiden Schwingungserreger aus den vorstehend genannten Gründen in einer Nulllage mit einem Phasenversatz von 0° zueinander sind, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Verfahren bei Inbetriebnahme der beiden Schwingungserreger zum Erreichen des 180 °-Phasenversatzes ein zeitversetztes Aktivieren des ersten Antriebsmotors zum zweiten Antriebsmotor und/oder ein unterschiedliches Beschleunigen der beiden Unwuchtmassen im Schritt 41 umfasst. Diese beiden Maßnahmen stellen somit einen Schritt zur Anlaufhilfe des Gesamtsystems dar, um das zügige und zuverlässige Erreichen des gewünschten 180°-Phasenversatzes zu erleichtern. Dabei kann das zeitversetzte Aktivieren/unterschiedliche Beschleunigen insbesondere unter Ausnutzung einer Elastizität eines Elastikelementes im Energieversorgungskreislauf derart, dass dadurch eine Energieversorgungsverzögerung zu einem der Antriebsmotoren erreicht wird, und/oder mithilfe einer Zeitsteuerung erfolgt, insbesondere durch Schalten eines Schalters, der die Energieversorgung zu einem der beiden Antriebsmotoren unterbricht oder verzögert und freigibt, beispielweise einem elektrischen Schalter oder einem Hydraulikventil. Es kann dann vorteilhaft sein, wenn dieser Vorgang automatisiert mithilfe einer Steuereinheit erfolgt, da es damit beispielsweise auch möglich ist, insbesondere den Anlaufvorgang durch Ansteuerung eines Schalters/Ventils, eines Antriebsmotors etc., nachzuregulieren.
16 schließlich zeigt eine Alternative Ausführungsform einer Oszillationsbandage in einer Querschnittsansicht. Die Ansicht baut im Wesentlichen auf der 4 auf, wobei nachfolgend im Wesentlichen zu den bestehenden Unterschieden Stellung genommen wird.
Zunächst wird festgehalten, dass auch der zweite Antriebsmotor 11 B an den Energieversorgungskreislauf mit den Leitungen 18A und 18B angeschlossen ist, beispielsweise in einer der in den 5 bis 10 näher erläuterten Alternativen. Aus Übersichtlichkeitsgründen wurde dies in der vorliegenden Figur nicht vorgenommen.
Der für den praktischen Einsatz besonders relevante Unterschied besteht in der andersartigen Ausgestaltung der Drehlagerung des Bandagenmantels zum Maschinenrahmen hin, insbesondere auf der dem Fahrantriebsmotor 14 gegenüberliegenden Seite. Mit den Haltearmen 8 ist über Dämpfungselemente eine Lagerhülse 43 vorgesehen, deren innere Begrenzungswand 44 von der dem Fahrantriebsmotor 14 gegenüberliegenden Stirnseite über die axiale Mitte der Oszillationsbandage hinaus in Richtung zum Fahrantriebsmotor 14 versetzt ist. Dadurch wird ein verhältnismäßig großer, im Fahrbetrieb der Oszillationsbandage 6 nicht rotierender, Innenraum 42 erhalten, der beispielsweise zur Anordnung eines Tanks, der Bordelektronik oder sonstigen zu verstauenden Dingen genutzt werden kann. Die Außenmantelfläche der Lagerhülse 43 wir zudem ergänzend zum Fahrlager 45 auf Seiten des Fahrantriebs 14 als Lagerfläche für ein Fahrlager 46 zu Abstützung des Bandagemantels in der in Axialrichtung R des Bandagenmantels gegenüberliegenden Bandagenhälfte genutzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0053598 A1 [0003]

Claims

Bodenverdichtungsmaschine (1) umfassend - einen Maschinenrahmen (2), - eine Primärenergiequelle (3), insbesondere einen Dieselmotor, über die die für den Betrieb der Bodenverdichtungsmaschine (1) erforderliche Antriebsenergie bereitgestellt wird, - wenigstens eine um eine Rotationsachse (R) rotierbar am Maschinenrahmen (2) gelagerte Oszillationsbandage (6) mit einem Bandagenmantel (7), in dessen Innenraum und radial zur Rotationsachse beabstandet sind - ein erster Schwingungserreger (19A) mit einer ersten um eine erste Unwuchtachse (10A) rotierbar angeordneten Unwuchtmasse (9A) und - ein zweiter Schwingungserreger (19B) mit einer zweiten um eine parallel zur ersten Unwuchtachse (10A) verlaufenden zweiten Unwuchtachse (10B) rotierbar angeordneten zweiten Unwuchtmasse (9B), wobei in einem Oszillationsbetrieb die erste und die zweite Unwuchtmasse (9A, 9B) mit einem 180°-Phasenversatz mit gleicher Drehrichtung rotieren, und wobei der erste und der zweite Schwingungserreger (19A, 19B) derart innerhalb des Bandagenmantels (7) gelagert sind, dass sie sich im Fahrbetrieb der Oszillationsbandage (6) mit dem Bandagenmantel (7) um die Rotationsachse (R) mitdrehen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schwingungserreger (19A) einen ersten Antriebsmotor (11A) zum Rotationsantrieb der ersten Unwuchtmasse (9A) und der zweite Schwingungserreger (19B) einen zweiten Antriebsmotor (11B) zum Rotationsantrieb der zweiten Unwuchtmasse (9B) aufweist, wobei der erste und der zweite Antriebsmotor (11A, 11B) innerhalb des Bandagenmantels (7) angeordnet sind, und dass der erste und der zweite Antriebsmotor (11A, 11B) über einen gemeinsamen Energieversorgungskreislauf (25) an eine gemeinsame und außerhalb der Bandagenmantels (7) ortsfest zum Maschinenrahmen (2) gelagerte Energieversorgung (26) angeschlossen sind, wobei eine Drehdurchführung (15) vorhanden ist, über die eine fluidleitende oder elektrische Energie leitende Verbindung zur Energieversorgung (26) des ersten und des zweiten Antriebsmotors (11A, 11B) zwischen einerseits dem ersten und zweiten Antriebsmotor (11A, 11B) und andererseits der Energieversorgung (25) hergestellt wird.
Bodenverdichtungsmaschine (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erreichen und/oder Aufrechterhalten des 180°-Phasenversatzes der beiden Unwuchtmassen (9A, 9B) im Oszillationsbetrieb frei von einer mechanischen Zwangskoppelung der ersten und der zweiten Unwuchtmasse (9A, 9B) miteinander unter wenigstens teilweiser Ausnutzung eines Selbstsynchronisationseffektes zwischen der ersten und der zweiten Unwuchtmasse (9A, 9B) erfolgt.
Bodenverdichtungsmaschine (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Antriebsmotor (11A, 11B) auf einer gemeinsamen Seite der Oszillationsbandage (6) angeordnet sind, insbesondere in Axialrichtung der Rotationsachse (R) der Oszillationsbandage (6) auf gleicher Höhe und/oder um die Rotationsachse (R) um 180 ° zueinander versetzt.
Bodenverdichtungsmaschine (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrantriebsmotor (14) auf einer Fahrantriebsseite der Oszillationsbandage (6) angeordnet ist, und dass die Drehdurchführung (15) auf der der Antriebsseite der Oszillationsbandage (6) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
Bodenverdichtungsmaschine (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrantriebsmotor (14) auf einer Fahrantriebsseite der Oszillationsbandage (6) angeordnet ist, und dass die Drehdurchführung (15) ebenfalls auf der Antriebsseite der Oszillationsbandage (6) angeordnet ist.
Bodenverdichtungsmaschine (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehdurchführung (15), der erste Antriebsmotor (11A) und der zweite Antriebsmotor (11B) auf einer gemeinsamen Seiten der Oszillationsbandage (6) angeordnet sind, insbesondere derart, dass um die Rotationsachse (R) rotierende Fluidaus- und/oder -einlässe der Drehdurchführung (15) in Axialrichtung der Rotationsachse (R) der Oszillationsachse auf Höhe des ersten und/oder zweiten Antriebsmotors liegen.
Bodenverdichtungsmaschine (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Antriebsmotor (11A, 11B) in Reihe oder parallel geschaltet sind.
Bodenverdichtungsmaschine (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Antriebsmotor (11A, 11B) direkt oder über eine Kupplung auf eine die Unwuchtmasse (9A, 9B) tragende Antriebswelle (28A, 28B), insbesondere stirnseitig, angeflanscht sind.
Bodenverdichtungsmaschine (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Schwingungserreger (19A, 19B) über eine Radialstütze, insbesondere eine Tellerscheibe (21, 22), an einer Innenmantelfläche des Bandagenmantels (7) abgestützt sind, wobei ein Rotationslager (20A, 20B) der Unwuchtmasse (9A, 9B) vorhanden ist, das in Axialrichtung der Rotationsachse (R) auf Höhe der Radialstütze angeordnet ist.
Bodenverdichtungsmaschine (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anlaufhilfe vorhanden ist, die derart ausgebildet ist, dass sie bei Inbetriebnahme das Erreichen des 180 °-Phasenversatzes aus einer gemeinsamen Nulllage der ersten und der zweiten Unwuchtmasse heraus erleichtert.
Bodenverdichtungsmaschine (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationsbandage (6) mehr als zwei Schwingungserreger (19A, 19B)mit jeweils einer Unwuchtachse umfasst.
Bodenverdichtungsmaschine (1) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufhilfe wenigstens eines der folgenden Merkmale umfasst: - ein schaltbares Ventil (32) oder einen elektrischen Schalter, mit dem die Energieversorgung innerhalb des gemeinsamen Energieversorgungskreislaufes (25) wenigstens zu einem der beiden Antriebsmotoren (11A, 11B) übergangsweise unterbrochen und/oder über eine BypassLeitung (31) an dem wenigstens einen Antriebsmotor (11A, 11B) vorbei umgeleitet werden kann; - eine Zeitsteuerung, die insbesondere derart ausgebildet ist, dass sie eine um einen Differenzbetrag zeitversetzte Aktivierung des ersten Antriebsmotors (11A) relativ zum zweiten Antriebsmotor (11B) steuert; - eine Steuereinheit (34), die abhängig von wenigstens einem Betriebsparameter, insbesondere einer Temperatur von Hydrauliköl im Energieversorgungskreislauf (25), die Inbetriebnahme steuert.
Verfahren zum Betrieb einer Oszillationsbandage einer Bodenverdichtungsmaschine (1), wobei die Oszillationsbandage einen Bandagenmantel mit einem Bandagenmantelinnenraum aufweist, in dessen Innenraum in einem Oszillationsbetrieb zwei Unwuchtmassen um 180° phasenversetzt gleichgerichtet rotieren, umfassend die Schritte a) Antreiben (37) eines ersten innerhalb des Bandagenmantelinnenraums der Oszillationsbandage angeordneten Schwingungserregers mit einer ersten um eine erste Unwuchtachse rotierbar angeordneten Unwuchtmasse über einen über einen Energieversorgungskreislauf angetriebenen ersten Antriebsmotor; b) Antreiben (38) eines zweiten innerhalb des Bandagenmantelinnenraums der Oszillationsbandage angeordneten Schwingungserregers mit einer zweiten um eine zweite Unwuchtachse rotierbar angeordneten Unwuchtmasse über einen über den Energieversorgungskreislauf angetriebenen zweiten Antriebsmotor; c) wobei zu den Schritten a) und b) ein Weiterleiten (39) hydraulischer oder elektrischer Energie durch eine Drehdurchführung (15) hindurch zwischen einer außerhalb des Bandagenmantels der Oszillationsbandage an einem Maschinenrahmen der Bodenverdichtungsmaschine (1) angeordneten Primärenergiequelle und den innerhalb der Oszillationsbandage mit dieser mitdrehend angeordneten ersten und zweiten Antriebsmotoren.
Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erreichen und/oder Aufrechterhalten eines 180 °-Phasenversatzes zwischen der ersten und der zweiten Unwuchtmasse unter Ausnutzung eines Selbstsynchronisationseffektes zwischen der ersten und der zweiten Unwuchtmasse.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei Inbetriebnahme zum Erreichen des 180 °-Phasenversatzes ein zeitversetztes Aktivieren des ersten Antriebsmotors zum zweiten Antriebsmotor und/oder durch ein unterschiedliches Beschleunigen der beiden Unwuchtmassen erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zeitversetztes Aktivieren mithilfe einer Zeitsteuerung erfolgt, insbesondere durch Schalten eines Schalters, der die Energieversorgung zu einem der beiden Antriebsmotoren unterbricht oder verzögert und freigibt