DE10248525A1

DE10248525A1 - Verdichtungswalze für eine Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE10248525A1
Application number: DE10248525A
Authority: DE
Inventors: Dean R Potts
Original assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Current assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2003-06-18
Also published as: US6561729B1

Abstract

Eine Verdichtungswalze für eine Arbeitsmaschine hat erste und zweite Walzenabschnitte. Die ersten und zweiten koaxialen Walzenabschnitte drehen sich unabhängig voneinander. Die ersten und zweiten Walzenabschnitte sind miteinander durch eine steuerbare Kupplungsanordnung gekoppelt, die zwischen vollständig eingekuppelt und vollständig ausgekuppelt variiert werden können.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Arbeitsmaschinen zur Verdichtung von Asphalt und Erdboden, und insbesondere auf eine Konstruktion mit geteilter Trommel für solche Arbeitsmaschinen.

Hintergrund

Verdichtungsarbeitsmaschinen werden üblicherweise zur Verdichtung von frisch ausgebrachtem Asphalt, Erdboden oder anderen zu verdichtenden Materialien oder Substraten eingesetzt. Beispielsweise können diese Arbeitsmaschinen Verdichter der Plattenbauart oder Verdichter mit rollenden Walzen mit einer oder mehreren Walzen aufweisen. Die Arbeitsmaschinen der Walzenbauart wirken dahingehend, dass sie das Material verdichten, über welches die Maschine gefahren wird. Um wirkungsvoller das Material zu verdichten weist die Trommelanordnung bzw. Walzenanordnung oft einen Schwingungsmechanismus auf, um Schwingungskräfte auf das verdichtete Material aufzubringen.
Es ist die übliche Praxis bei der Verdichtung von Asphalt, Arbeitsmaschinen zu verwenden, die zwei sich drehende Walzen aufweisen, um wirkungsvoller das Material zu verdichten. Verdichter mit doppelter Walze werden verwendet, so dass während jedes Durchgangs über das verdichtete Material jede Walze einen Teil des Verdichtungsvorgangs ausführt. Diese Verdichter mit doppelter Walze haben entweder einen Gelenkrahmen, oder jede Walze hat die Fähigkeit, um eine Vertikalachse zu schwenken, so dass die Arbeitsmaschine in einer erwünschten Richtung während des Betriebs gelenkt werden kann. Während Betriebsvorgängen mit enger Lenkung kann die Außenseite der Walze über das verdichtete Material gleiten und bewirkt einen Riss in dem Material, weil der Außenteil der Walze sich schneller drehen möchte als der Innenteil. Andererseits kann der Innenteil der Walze den Asphalt aufpflügen oder aufschieben, weil die Tendenz des Innenteils der Walze ist, sich langsamer zu drehen, als der Außenteil. Dies ist das Gegenteil des Ziels der Endbearbeitung einer Straßenfläche, die glatt und flach ist.
Lösungen bei einem Versuch, das Problem zu minimieren, wie es oben dargelegt wird, sind das Vorsehen einer Walze, die erste und zweite Walzenabschnitte aufweist, die als geteilte Walzen bekannt sind. Die geteilte Walze teilt die Breite einer gegebenen Walze auf zwei Hälften auf, was gestattet, dass ein äußerer Walzenabschnitt sich während des Lenkens und anderen Betriebsvorgängen schneller dreht als ein innerer Walzenabschnitt. Konstruktionen mit geteilter Walze sind in der Technik bekannt und wenden oft eine Packung bzw. eine Anordnung mit fester Reibung an, um die zwei Walzenabschnitte miteinander zu koppeln. Die Reibungskraft der Reibungspackung muss überwunden werden, bevor ein Gleiten zwischen den Walzenabschnitten auftreten kann. Im Betrieb jedoch arbeiten die geteilte Walzen nicht immer in vorhersagbarer Weise, und ein Schlupf zwischen den Abschnitten tritt auf, wenn er nicht erwünscht ist, und er tritt oft nicht auf, wenn ein Schlupf erwünscht ist. Ein weiterer Versuch, dieses Problem anzusprechen, wird offenbart im US-Patent 5390495, gewährt am 21. Februar 1995 und Poclain Hydraulics zu eigenen. Dieses Patent lehrt die Anwendung von unabhängigen Antriebsmotoren zum Antrieb von jedem Walzenabschnitt.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung wird eine Verdichtungswalze für eine Arbeitsmaschine vorgesehen. Die Verdichtungswalze weist einen ersten Walzenabschnitt und einen zweiten Walzenabschnitt auf, der benachbart zum ersten Walzenabschnitt positioniert ist. Eine steuerbare Kupplungsanordnung verbindet den ersten Walzenabschnitt mit dem zweiten Walzenabschnitt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Arbeitsmaschine, die die vorliegende Erfindung verkörpert;
Fig. 2 zeigt eine axiale Querschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie 2-2 durch eine Verdichtungswalze der Arbeitsmaschine der Fig. 1, die die vorliegende Erfindung verkörpert; und
Fig. 3 zeigt eine axiale Querschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie 2-2, durch eine Verdichtungswalze der Arbeitsmaschine der Fig. 1, die ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Detaillierte Beschreibung

Eine Arbeitsmaschine 10, um die Dichte eines zu verdichtenden Materials oder einer Schicht 12, wie beispielsweise von Erdboden, Kies oder Mischungen mit Bitumen zu vergrößern, ist in Fig. 1 gezeigt. Die Arbeitsmaschine 10 ist beispielsweise ein Verdichter mit doppelter Schwingungswalze mit einer ersten/vorderen Verdichtungswalze 14 und einer zweiten/hinteren Verdichtungswalze 16, die drehbar an einem Hauptrahmen 18 montiert ist. Der Hauptrahmen 18 trägt auch einen Motor 20, der eine erste und eine zweite Leistungsquelle 22, 24 aufweist, die in herkömmlicher Weise damit verbunden sind. Strömungsmittelpumpen mit variabler Verdrängung oder elektrische Generatoren können als austauschbare Alternativen für die ersten und zweiten Leistungsquellen 22, 24 verwendet werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die vordere Walze 14 weist einen ersten Schwingungsmechanismus 26 auf, der betriebsmässig mit einem ersten Motor 28 verbunden ist. Die hintere Walze 16 weist einen zweiten Schwingungsmechanismus 30 auf, der betriebsmässig mit einem zweiten Motor 32 verbunden ist. Die ersten und zweiten Motoren 28, 32 sind betriebsmässig beispielsweise durch Strömungsmittelleitungen und Steuerventile oder elektrische Leiter, von denen weder das eine noch das andere gezeigt ist, mit der ersten Leistungsquelle 22 verbunden. Es sei bemerkt, dass die vorderen und hinteren Walzen 14, 16 mehr als einen Schwingungsmechanismus pro Walze haben könnten.
Insofern als die vordere Walze 14 und die hinteren Walze 16 strukturell und betriebsmässig ähnlich sind, lassen sich die Beschreibung, die Konstruktion und die Elemente, die sich auf die vordere Walze 14 beziehen, die nun im Detail besprochen wird, gleichfalls auf die hintere Walze 16 anwenden. Mit Bezug auf Fig. 2 weist die vordere Walze 14 einen ersten und einen zweiten Walzenabschnitt 40, 42 auf. Sowohl der erste als auch der zweite Walzenabschnitt 40, 42 ist jeweils aus einer äußeren Hülle 44 aufgebaut, die aus einer Stahlplatte hergestellt wird, die gewalzt bzw. gerollt wird und an dem Verbindungssaum zusammen geschweisst wird. Eine innere und eine äußere Abschlussplatte 46, 48 ist jeweils an dem Innendurchmesser der äußeren Hülle 44 beispielsweise durch Schweißen befestigt.
Gummiaufhängungen 50 isolieren schwingungsmäßig die vordere Walze 14 vom Hauptrahmen 18. Ein Antriebsmotor 52 ist zwischen dem Hauptrahmen 18 und dem ersten Walzenabschnitt 40 positioniert. Beispielsweise ist der Antriebsmotor 52 mit dem Hauptrahmen 18 beispielsweise durch Befestigungsmittel verbunden, und mit der äußeren Abschlussplatte 48 des ersten Walzenabschnittes 40. Der Antriebsmotor 52 ist zusätzlich betriebsmässig mit der zweiten Leistungsquelle 24 verbunden, die ein unter Druck gesetztes Betriebsströmungsmittel oder elektrischen Strom liefert, um den Motor 52 anzutreiben, um die Arbeitsmaschine 10 anzutreiben.
Der Schwingungsmechanismus 26 ist in einem umschlossenen Hohlraum 54 enthalten und wird coaxial zwischen den ersten und zweiten Walzenabschnitten 40, 42 innerhalb der ersten Verdichtungswalze 14 getragen. Der Schwingungsmechanismus 26 weist ein erstes/inneres exzentrisches Gewicht 60 und ein zweites/äußeres exzentrisches Gewicht 62 auf, die mit einer inneren Welle 64 bzw. einer äußeren Welle 66 verbunden sind. Eine Kardanwelle 68 verbindet den Motor 28 mit dem Schwingungsmechanismus 26. Insbesondere liefert der Motor 28 eine Dreheingangsgrösse an den ersten Schwingungsmechanismus 26, um der Verdichtungswalze 14 eine Schwingungskraft aufzuprägen. Der in Fig. 2 gezeigte Schwingungsmechanismus 26 ist ein schaltbarer Schwingungsmechanismus 70, der zwischen einer Vielzahl von getrennten Amplitudeneinstellungen über ein Handrad 72 umgeschaltet werden kann.
Mit Bezug auf Fig. 3 ist ein stufenlos variabler Schwingungsmechanismus 74 gezeigt, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in Fig. 2 bezeichnen. Ein Getriebekasten 80 hat eine innere Antriebswelle 82 und einer äußere Antriebswelle/Phasenwelle 84. Die innere Antriebswelle 82 ist mit einer inneren flexiblen Kupplung 86 angeschlossen, und die äußere Phasenwelle 84 ist mit einer äußeren flexiblen Kupplung 88 angeschlossen bzw. verbunden. Der Getriebekasten 80 weist einen doppelten Planetengetriebesatz 90 auf, der aus Sonnen-, Planeten- und Ring- bzw. Hohlrädern besteht, jedoch könnten andere Anzahlen von Planetengetriebesätzen genauso arbeiten. Eine Ausgangswelle 92 des Motors 28 ist mit dem Getriebekasten 80 verbunden, um eine Dreheingangsgrösse an den Schwingungsmechanismus 74 zu liefern. Ein Phasenmotor 94 ist mit dem Getriebekasten 80 verbunden und liefert eine Dreheingangsgrösse an den doppelten Planetengetriebesatz 90, um die Phase zwischen dem ersten exzentrischen Gewicht 60 und dem zweiten exzentrischen Gewicht 62 zu verändern.
Mit Bezugnahme, auf die Fig. 2 und 3 ist eine steuerbare Kupplungsanordnung 100 mit den inneren Abschlussplatten 46 der ersten und zweiten Walzenabschnitten 40, 42 verbunden. Die steuerbare Kupplungsanordnung 100 ist eine Kupplung 102, die so gezeigt ist, dass sie eine Kupplungspackung 104 und einen hydraulischen Kolben 106 besitzt. Jedoch sei bemerkt, dass eine elektrische Kupplung oder irgendeine andere Anordnung zur steuerbaren Kupplung der ersten und zweiten Walzenabschnitte als innerhalb des Umfangs der Erfindung angesehen wird. Steuerbar gekuppelt ist in diesem Beispiel definiert als eine Vorrichtung, die stufenlos zwischen einem Zustand gesteuert werden kann, wo die ersten und zweiten Walzenabschnitte 40, 42 miteinander gekuppelt sind, und einem Zustand, wo die ersten und zweiten Walzenabschnitte 40, 42 vollständig von einander entkuppelt sind.
Insbesondere ist ein äußeres Gehäuse 110 der steuerbaren Kupplungsanordnung 100 fest, beispielsweise durch Schweißen an der inneren Abschlussplatte 46 des ersten Walzenabschnittes 40 befestigt. Ein Paar von Lagern 112, die beispielsweise so gezeigt sind, dass sie doppelte selbstausrichtende Lager sind, ist an der Innenseite des äußeren Gehäuses 110 positioniert. Die Lager 112 könnten jedoch von irgendeiner anderen bekannten Bauart von Lagern sein, die die erforderlichen Lasten dieser Art von Anordnung ertragen können. Die Lager 112 tragen drehbar ein inneres Gehäuse 114 der steuerbaren Kupplungsanordnung 100. Es erstreckt sich eine Schulter 116 radial von einem Ende des inneren Gehäuses 114. Die Schulter 116 liegt an einem Ende des äußeren Gehäuses 110 an. Eine Dichtung 118 ist in der Schulter 116 und dem Ende des äußeren Gehäuses 110 gelegen. Durch (nicht gezeigte) Befestigungsmittel ist eine Kappe 120 an dem gegenüberliegenden Ende des äußeren Gehäuses 110 gesichert.
In dem Innendurchmesser des inneren Gehäuses 114 gegenüberliegend zur Schulter 116 sind die Kupplungspackung 104 und der hydraulische Kolben 106 positioniert. Coaxial zwischen der Kappe 120 und dem hydraulischen Kolben 106 ist ein Vorspannglied 122 gelegen, welches den hydraulischen Kolben 106 weg von der Kappe 120 vorspannt. In dem Innendurchmesser in dem anderen Ende des inneren Gehäuses 114 ist ein Lager 124 positioniert, welches ein Ende der äußeren Welle 66 des Schwingungsmechanismus 26 trägt. Ein kegelstumpfförmiges Glied 126 ist fest an dem inneren Gehäuse 116 an einer sich radial erstreckenden Schulter 128 befestigt, die benachbart zu dem Wälzlager 116 liegt. Das kegelstumpfförmige Glied 126 ist auch an der inneren Abschlussplatte 46 des zweiten Walzenabschnittes 42 befestigt. Ein Gehäuseglied 130 ist an der Seite der inneren Abschlussplatte 46 gegenüberliegend zum kegelstumpfförmigen Glied 118 gesichert. Das andere Ende der äußeren Welle 66 wird drehbar durch ein Lager 132 getragen, welches in einer Gegenbohrung bzw. Senkung in dem Gehäuseglied 130 positioniert ist.

Industrielle Anwendbarkeit

Im Betrieb wird die steuerbare Kupplungsanordnung 100 verwendet, um die Kupplungskraft zwischen den ersten und zweiten Walzenabschnitten 40, 42 zu steuern. Dies kann entweder manuell durch irgend eine von einer Anzahl (nicht gezeigter) bekannter, vom Bediener gesteuerten Konfigurationen ausgeführt werden, wie beispielsweise hydraulisch oder durch Anwendung eines elektrischen oder elektrohydraulischen Systems durch Anwendung einer Steuervorrichtung. Insbesondere verwendet das gezeigte und beschriebene Beispiel die steuerbare Kupplungsanordnung 100 zur Kupplung der ersten und zweiten Walzenabschnitte 40, 42 mit einander. Das Vorspannglied 122 drückt gegen den hydraulischen Kolben 106, was bewirkt, dass die Kupplungspackung 104 das innere Gehäuse 114 mit dem äußeren Gehäuse 110 gekoppelt, wodurch die ersten und zweiten Walzenabschnitte 40, 42 gekuppelt werden. Die steuerbare Kupplungsanordnung 100 wird gelöst durch Aufbringen von unter Druck gesetztem Strömungsmittel auf den hydraulischen Kolben 106, der gegen das Vorspannglied 122 wirkt, um zu gestatten, dass sich das innere Gehäuse 114 frei vom äußeren Gehäuse 110 dreht. Durch Variieren des Druckes des hydraulischen Strömungsmittels kann die Kupplungskraft, die die ersten und zweiten Walzenabschnitte 40, 42 hält, stufenlos auf eine erwünschte Größe für eine gegebene Situation variiert werden.
Somit ist eine steuerbare Kupplungsanordnung 100 für die Verdichtungswalze 14 vorgesehen, die leicht gesteuert werden kann, um ein erwünschtes Ausmaß der Kupplung zwischen den ersten und zweiten Walzenabschnitten 40, 42 von vollständig eingekuppelt bis vollständig ausgekuppelt vorzusehen.

Claims

1. Verdichtungswalze für eine Arbeitsmaschine, die Folgendes aufweist:
einen ersten Walzenabschnitt;
einen zweiten Walzenabschnitt, der coaxial benachbart zum ersten Walzenabschnitt positioniert ist; und
eine steuerbare Kupplungsanordnung, die betriebsmässig mit dem ersten Walzenabschnitt und dem zweiten Walzenabschnitt verbunden ist.

2. Verdichtungswalze nach Anspruch 1, wobei die steuerbare Kupplungsanordnung eine Kupplung aufweist.

3. Verdichtungswalze nach Anspruch 1, wobei die steuerbare Kupplungsanordnung stufenlos steuerbar ist zwischen vollständig eingekuppelt und vollständig ausgekuppelt.

4. Verdichtungswalze nach Anspruch 1, wobei die steuerbare Kupplungsanordnung eine innere Abschlussplatte des ersten Walzenabschnittes und eine inneren Abschlussplatte des zweiten Walzenabschnittes verbindet.

5. Verdichtungswalze nach Anspruch 4, wobei die steuerbare Kupplungsanordnung ein äußeres Gehäuse aufweist, welches fest an der inneren Abschlussplatte des ersten Walzenabschnittes befestigt ist.

6. Verdichtungswalze nach Anspruch 5, wobei die steuerbare Kupplungsanordnung ein inneres Gehäuse aufweist, welches mit der inneren Abschlussplatte des zweiten Walzenabschnittes verbunden ist.

7. Verdichtungswalze nach Anspruch 6, die ein Paar von Lagern aufweist, die innerhalb des äußeren Gehäuses positioniert sind, die das innere Gehäuse drehbar ertragen.

8. Verdichtungswalze nach Anspruch 1, die einen Schwingungsmechanismus aufweist, der drehbar zwischen den ersten und zweiten Walzenabschnitten getragen wird.

9. Verdichtungswalze nach Anspruch 8, wobei eine erste Stummelwelle des Schwingungsmechanismus drehbar durch ein inneres Gehäuse der steuerbaren Kupplungsanordnung getragen wird, und wobei eine zweite Stummelwelle des Schwingungsmechanismus drehbar durch ein Gehäuse getragen wird, welches fest mit dem zweiten Walzenabschnitt verbunden ist.

10. Verdichtungswalze nach Anspruch 8, wobei der Schwingungsmechanismus ein Mechanismus mit variabler Schwingung ist.

11. Verdichtungswalze nach Anspruch 8, wobei der Schwingungsmechanismus ein stufenlos variabler Schwingungsmechanismus ist.

12. Verdichtungswalze für eine Arbeitsmaschine, die Folgendes aufweist:
einen ersten Walzenabschnitt mit einer inneren Abschlussplatte und einer äußeren Abschlussplatte;
einen zweiten Walzenabschnitt mit einer inneren Abschlussplatte und einer äußeren Abschlussplatte, wobei die zweite Walze coaxial benachbart zum ersten Walzenabschnitt positioniert ist; und
eine steuerbare Kupplungsanordnung, die betriebsmässig die innere Abschlussplatte des ersten Walzenabschnittes und die innere Abschlussplatte des zweiten Walzenabschnittes verbindet.

13. Verdichtungswalze nach Anspruch 12, wobei die steuerbare Kupplungsanordnung eine Kupplung aufweist.

14. Verdichtungswalze nach Anspruch 12, wobei die steuerbare Kupplungsanordnung stufenlos zwischen vollständig eingekuppelt und vollständig ausgekuppelt steuerbar ist.

15. Verdichtungswalze nach Anspruch 12, wobei die steuerbare Kupplungsanordnung ein äußeres Gehäuse aufweist, welches fest an der inneren Abschlussplatte des ersten Walzenabschnittes befestigt ist.

16. Verdichtungswalze nach Anspruch 15, wobei die steuerbare Kupplungsanordnung ein inneres Gehäuse aufweist, welches mit der inneren Abschlussplatte des zweiten Walzenabschnittes verbunden ist.

17. Verdichtungswalze nach Anspruch 16, die ein Paar von Lagern aufweist, die innerhalb des äusseren Gehäuses positioniert sind, welches drehbar das innere Gehäuse trägt.

18. Verdichtungswalze nach Anspruch 12, die einen Schwingungsmechanismus aufweist, der drehbar zwischen den ersten und zweiten Walzenabschnitten getragen wird.

19. Verdichtungswalze nach Anspruch 18, wobei eine erste Stummelwelle des Schwingungsmechanismus drehbar durch ein inneres Gehäuse der steuerbaren Kupplungsanordnung getragen wird, und wobei eine zweite Stummelwelle des Schwingungsmechanismus drehbar durch ein Gehäuse getragen wird, welches fest mit dem zweiten Walzenabschnitt verbunden ist.