DE1459719A1 - Strassenwalze,insbesondere Tandemwalze - Google Patents

Description

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H^NJCHEL-ηERKE Kassel, den 15· September 196Ί-

Aktiengesellschaft Mae/Le

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"Straßenwalze, insbesondere Tandemwalze"

Straßenwalzen jeder Bauart «erden bisher ausschließlich mit zylindrischen Walzenrädern gebaut. Dabei geht man von der Vorstellung aus, daß der Zylinder auf einer planen oder auf einer zu planenden Fläche mathematisch richtig aufliegt und daß alle Rollkreise, als deren 3μτππιβ man den Zylindermantel ansehen kann, mathematisch richtig auf der Unterlage, dem Planum ablaufen.

Es ist aber bekannt, daß im umgekehrten Falle, nämlich auf waagerecht liegenlen Zylindern flache Bänder nicht immer richtig ablaufen, wenn sie Dickentoleranzen aufweisen oder sonst nicht der mathcraatisch-parallel-epipedischen Form des Querschnittes entsprechen.· Man hat gefunden, daß bombierte Walzen z.B. bei Gurtförderern eine zentrierende «Virkung auf das Band ausüben. Bei Blechbänlern, die sich nicht wie Leder- oder Gummigurte verformen können oder sollen, hat man ;3iese zentrierende ii/irkun~ lurch .Valzenkörper erreicht, die aus zwei kegeligen Hälften bestehen. Sie rotieren um geneigte Achsen lergestalt, daß in der Mitte der Berührungszone des Bandes mit der Rolle die Erzeugende des einen Kegels mit der Erzeugenden des anderen Kegels fluchtet.

Die Theorie dieser aus zwei zueinander geneigten Kegeln bestehenden Äalzen ,besagt, daß an der Berührungsstelle mit dem Band jederseits

co zur Bandmitte oder Walzenmitte gerichtete Reibkräfte entstehen,

co die das Band in der Mittellage halten oder das etwa verrutschende ^ Band neu zentrieren.

σ Diese Theorie und Erfahrung auf eine Planierwalze übertragen, läßt _m es nicht abwegig erscheinen, von der bisherigen zylindrischen *" Gestalt der Walzenkörper abzugehen und statt dessen die ohnehin • wegen des Kurvenlaufs in der Mitte geteilte Zylinderwalze durch -

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zwei Kegelwalzen zu ersetzen. Der Effekt ist der, da.i bei losem Schüttgut die Tendenz vermindert wird', beim Festwalzen die'ochutfclage seitlich zu verbreitern. Kräfte, die das .välzgut nach innen in die .Valzbahn, also zur Mitte hin zu verschieben suchen, können nur erwünscht 3ein uni sich im 3ihne des Verdichtungseffekf:es des .Valzens nur nützlich auswirken.

Bei mehr oder weniger plastisch verformbaren straßendecken entsteht ein gewisser Kneteffekt, der ebenfalls der Verdichtung dient.

Nach der Erfindung ist davon ausgegangen, daß ier Ersatz z.B. der beiden zylindrischen ./alzenhälften, die die Vorderwalze (und genauso auch die Hinterwalze) einer sogenannten Tandemstraßenwalze bilden, durch zwei geneigte Kegelstumpfe keine Nachteile, sondern sogar Vorteile für die bezweckte Jalznrbeit bietet.

In den Zeichnungen ist die erfindungsgemäße ..alze in einigen Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Abbildung 1 zeigt eine Tandemwalze von der Seite gesehen, Abbildung 2 eine Vorderansicht.

Die Ausbildungen 3, 3a und 4, ^a beziehen sich auf Einzelheiten der vorderen Walze.

Abbildung 5 zei^t die Anordnung eines Pflugschares zwischen den Afalzenteilen,

Abbildung 6 den Einbau des Antriebes bei Mehrring-.Valzen, Abbildung 7 den Einbau des Antriebes bei Zweiring-«tfalzen.

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Jede »-»al ze . , und zwar Vorderwalzo %o und Hinterwalze ^l&> besteht hierbei aus zwei Kegel r/.umpf en ¹»? ,die mit ihrer unteren Erzeugenden flach auf den Boden gelegt sind. Diese Erzeugenden liegen also in der Horizontalebene, in der auch die (gedachte) Keprelspitze geortet ist* Es ist leicht einzusehen, daß die Drehachse ' jedes Kegelstumpf es um einen »Vinkel ΰί gegen die Horizontale geneigt ist. der der Hälfte des Zentriwinkels entspricht. Die beiden Kegel *,. laufen nun nicht, vie die Zylinierh-ilften, die sie ersetzen, geradeaus in mathematisch einwandfreiem Abrollen, sondern sie haben die Tendenz nach rechts und links in einer Kreisbahn auseinander zu laufen. Sie werden durch die - von oben auf die Laufebene gesehen - gerade und feste Achse gezwungen, geradeaus zu laufen» S^e "radieren" also auf der Laufebene und erzeugen dadurch die oben geschilderten Effekte. Die hierfür aufgewendete Mehrarbeit ist auf glatter, harter und ebener Bahn bei der praktisch verwendbaren geringen Achsenneigung (1:10) und der dieser Neigung entsprechenden Ke-selform sehr gering, bei der eigentlichen Äalzarbeit in losem oder plastischem Wagmaterial geht sie sogar in die geleistete walzarbeit als zusätzlicher Knetvorgatig ein.

Man hat es dabei in der Hand, diese Mehrarbeit, allerdings gleichzeitig auch den Effekt dadurch zu Vormindern (beispielsweise um den Verschleiß der Rollenmantel zu verringern), daß man die Kegel stumpfe in aöheiben unterteilt. (Scheiben 1, 1', 1" und 2, 2', 2" in Abb.2.) Man kann al§ö durch Rechnung oder Versuche feststellen, welche Bauart das Öptiwufi als Kompromiß zwischen größtmöglichem Kneteffekt und kleinsttragbarem Verschleiß ergibt, oder je nach Absicht mit einteiligen, zweiteiligen, oder mehrteiligen Kegeln arbeiten. Bei unendlicher Teilung «würden alle Scheiben genauso leicht laufen» wie die ursprünglichen Zylinder.

Praktisch kommt man mit einer Zweiteilung der Kegelstumpf« aus»

Zur Erläuterung wird untersucht, welche Verhältnisse bei zylindrischen Trommel von 1ooo ma 33urchmeaser und 12oo am eintreten, wenn man stattdessen zw@i ICgelstumpfe verwendet, deren

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Achsen 1 : 10 geneigt sind. Teilt man die entstehenden Kegeltommeln in je drei Streifen von je 2oo mm Breite und treibt den mittleren Streifen mechanisch an, so möge seine Drehzahl bei einer gewählten konstanten Umfangsgeschwindigkeit ( die der Fahrgeschwindigkeit der Walze entspricht ) mit n₀ bezeichnet werden. Dann beträgt die Drehzahl des inneren größeren Streifens 96 % von n_Q und die Drehzahl des äußeren kleineren Streifens etwa 1o4,5 % von η .

Alle diese DrehzahlVerhältnisse sind auf den mittleren Laufkreis der drei »Valzenringe bezogen.

Jeder einzelne der Ringe hat natürlich bei 2oo mm Laufkreisbreite infolge der kegeligen Form norh immer eine Tendenz, auf Kreisbogen zu laufen. Wenn aber der Ring durch die Konstruktion gezwungen wird, geradeaus zu laufen, dann wird sich seine Drehzahl auf den mittleren Lai'fkreisdurchniesser ausrichten. An den Kanten stimmt die Umfanr;s^eschwinigkeit dagegen nicht mit dem Laufkreisdurchmesser iiberein: der größere Laufkreis der Innenkante läuft zu schnell, der kleinere Laufkreis der Außenkante dagegen zu langsam. Die Vor- oder Nacheilung beträgt etwa 2 ?&. Der größere Laufkreis radiert also auf der BodenfläcHe und schiebt von dem verdichteten Material etwas nach hinten, dor kleinere Laufkreis schiebt etwas Material vor sich her. Dadurch kommt das Material in eine kreisende Bewegung. Dias kommt der Verdichtung, die durch das Walzen erreicht werden soll, zugute. Es ist also durchaus zu erwarten, daß die Wirksamkeit der schräggestellten, kegelförmigen falzen intensiver ist, als die der rein zylindrischen Walzen.

Abbildung 3 zeigt oben die geometrische Form 5 der beiden Walzenhälften. Abbildung 3 a ist ein Schnitt, der andeutet, daß der Walzenmantel 7 an der nach innen gekehrten Kante C senkrecht abgeschnitten ist. Die Kante ist also kegelförmig überdreht, so daß die Berührungslinie der rechten und linken Trommel im Bereich des Mantels eine senkrechte Linie ist. Hierdurch wird erreicht, daß durch den Spalt eintretendes Walzgut zwischen den beiden Mantelkanten zerrieben wird. Abbildung 4- ist ein Grundriß, der zeigt, daß diese senkrechte Berührungskante ? genau mittig im Achsenkreuz (x-x) liegt _BAD ORIGINAL

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Eine Ausführungsform des Erfindunpjsgedankens ist in Abbildung 4a in abgeändertem Grundriß dargestellt, bei dem die Berührungslinie (y-y) der Walzenkörper mit der Erdoberfläche um wenige Grad gegen das Achsenkreuz geneigt ist. Dadurch wird erreicht, daß der oben erwähnte Berührungspunkt etwas vor dem Achsenkreuz lie^t und somit etwas angehoben wird. Das Walzgut, das vor ier Walze hergeschoben wird, wird demzufolge unter die ^VaIze gedrückt und gerät nicht in den Spalt.

Die in Abbildung 4 a dargestellte Vorverlegung des Berührungspunktes hat theoretisch nur dann Sinn, wenn die Äalze in der Pfeilrichtung (Abbildung 4) gefahren wird. Es ist aber konstruktiv durchaus möglich, mit Hilfe von hydraulischen Zylindern die Achse je nach Fahrtrichtung in der gewünschten Weise zu knicken. Auch die3 i3t ein Gedanke der Erfindung.

In Abbildung 5 ist dargestellt, daß der gleiche Zweck auch dadurch erreicht werden kann, daß man aus dem unteren Teil des Schlitzes eine kloine Pflugschar F austreten läßt, die etwa anstehendes Walzgut seitlich unter die beiden Walzen schiebt und se ebenfalls verhindert, daß Walzgut in größeren Mengen in den Schlitz eintritt. ·

Konstruktive Ausbildung:

In Abbildung 6 ist eine schematische Ausbildung des Erfindungsgedankens dargestellt.

Wir sehen ein Gehäuse 9 , das zentral im Inneren ein in Kugellagern gelagertes Differential 1t üblicher Bauart aufnimmt. Dae Tellerrad 1*⁵ dieses Differentials wird durch ein Kegelrad 12 angetrieben, dessen Achse 13 in der Darstellung schräg nach hinten aus dem Gehäuse 9 austritt und , wie in Abb.1 dargestellt, durch eine Gelenkwelle 14 angetrieben wird. Im Hauptrahmen 4 nach Abb.1 befindet sich ein Getriebe 15 mit Antrieb durch einen Verbrennungsmotor 16 - Von diesem Getriebe geht nach vorn«und hinten der Antrieb für die beiden Walzentrommeln. Wahlweise kann natürlich der Antrieb auf eine, vorzugsweise die hintere, »Valze beschränkt werden.

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Aus dem Differential treten nach rechts nnl links .Yellon3turapfe 17 au3, auf denen jeweils ein Kardangelenk 18 montiert ist.' Durch dieses Kardangelenk ist die geneigte Antriebsachse 19 angetrieben. Sie trägt (aufgekeilt) einen Flansch, an dem durch eine diskusartige Scheibe 21 -ler mittlere Radkranz 2'angeschraubt ist.

Die Antriebsachse 10 i3^ in einem feststehenden Gehäuseteil 9 zweimal ncelanjert. Außen auf dem Gehäuse ist die Radscheibe des inneren .V'alzenkranzes 1" und 2" drehbar gelagert. Diese Lagerung wird zweckmäßig als Kugel- oder Rollenlagerung ausgebildet, .veil die Radkränze 1" und 2" gegenüber dem feststehenden Gehäuseteil 9 mit voller Drehzahl umlaufen.

Die Antriebswelle 19 trägt eine feste Verlängerung 19', auf der drehbar der äußere Radkranz 1,2 gelagert ist. Da die Wellen 19, ¹9* mit der Drehzahl des mittleren Radkranzes 1·, 2¹ umlaufen, der äußere Radkranz 1,2 aber nur etwa 4 % schneller läuft, kann diese Lagerung eine reine Büchsenlagerung sein, da es sich hier um eine verhältnismäßig geringe Relativbewegung handelt.

Das Gehäuse trägt oben den Drehzapfen 22. an dem der Lenkhebel 23 angreift. Der Drehzapfen ist außerdem im Hauptrahmen der Äalze schwenkbar gelagert.

Diese schwenkbare Drehzapfenlagerung kann sowohl über der Vorderwalze als auch über der Hin*:erwalze vorgesehen werden, weil der Schwerpunkt des Hauptrahraen3 so tief liegt, daß er sich stets unterhalb der Zapfen befindet. Das heißt, der Hauptrahmen' kann wiegenartig sowohl um den Drehpunkt an der Hinterachse schwenken, und Vorder- und Hinterachse können sich dem Gelände weitgehend anpassen. In vielen Fällen wird die schwenkbare Lagerung nur am vorderen Ende notwendig sein.

Die Lenkung selbst wird zweckmäßigerweise, wie in Abb.1 dargestellt, sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse angebracht, so daß die Aalze erfindungsmäßig kleinste Kurven durchfahren kann, indem sowohl die Vorder- als auch die Hinter-

walze einschlägt. 9 0 9 8 4 3/0055 ' BAD ORIGINAL

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Lin weiterer Vorteil besaht darin, dail beim Geradeausfahren die Vordervalze beispielsweise nach rechts, die Hinterwal ze nach links abscbwenkbar ist, während der Hauptrahmen die diagonale Verbindungslinie bildet. Es kann also ein Streifen gewalzt werden, der breiter ist, als die einzelne »Valzenbrei te. (Hundegang)

Eine andere Ausführung des Erfindung 3 ^e dank ens ist in Abb.'' darge-StC¹It. 3ie zeigt eine Aufteilung der Kegelstumpfe in nur zwei Hin^e und 30II die Möglichkeit erläutern, alle Ringe anzutreiben. Die hior boi spielstfoise senkrecht in der Achse des Drehzapfens für die Lenkung eingebaute Antriebswelle 13 treibt über ein Kegelrad 12 das Differential-Außenrad 11· an. Da3 Differential 10' ist auf einer waagerechten Achse 31 montiert. Auf ihr 3ind auch die Stirnräder 2't gelagert, die gleichsinnig vom Differential angetrieben werien. Deren Drehung wird auf die Zahnkränze 30 übertragen, die auf den Flanetenradträgern zweier Plantengetriebe montiert sind. Die Plantengetriebe 25 bestehen aus 1em Außenrad 26, das das innere Walzenrad antreibt, dem Sonnenrad ?7, das das äußere Walzenrad antreibt und den Flanetonrädern 28, die auf dem Ilantenträger 25 montiert sind, der auch den obon erwähnten Zahnkranz trägt.

Flantenträger, Sonnenrad und Außenrad sind aller auf der feststehenden, geneigten Achse 29 gelagert, ihre verlängerten Hohlachsen tragen die Äalzenräder.

Durch das Ilantenge +riebe wird eine Differentialwirkung sichergestellt, die es den äußeren und inneren tfalzenrädern gestattet, mit verschiedener Drehzahl entsprechend ihrer Geschwindigkeit umzulaufen.

Die geschilderte Anordnung wiederholt sich symmetrisch im »Valzenräderpaar jenseits der Symmetrielinie.

Das Differential 10" tritt beim Kurvenlauf in Tätigkeit, wenn das rechte und das linke Räderpaar mit verschiedener Drehzahl laufen.

In allen Fällen können Bremsen oder Differentialsperren vorgesehen werden, damit auch bei überfahren von Bordsteinen und ähn-

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lichen Hindernissen, nicht einzelne Räder einer Gruppe frei umlaufen können.

Alle beschriebenen Lösungen zeigen nur das Prinzip. Diese Beispiele sollen nur zeigen, wie unter Vervrendung bekannter Bauelemente der große konstruktive Vorteil ausgenutzt werden kann, der darin besteht, daß zwischen zwei geneigten Kegelwalzen ein Spalt entsteht, der es gestattet, sowohl ien Antrieb, wie die Abstützung und den Lenkmechanismus zentral anzubringen, ohne dazu - wie bei der Zylinderwalze - außen herum zu gehen und die Breite der Walze als Ganzes zu vergrößern, während im «Valzenbau allgemein die Tendenz besteht, keine über die eigentliche Walzbreite herausragenden Teile zu haben. Die effektive oder Nutzbreite der Walze reicht von der einen Außenkante Walzenrand zur anderen. Jede Auskragung behindert nur die Ausnutzung, weil man dann an Bordsteine, Zäune, Laternenmasten und andere senkrechte Hindernisse nicht heranfahren kann. Bekannt sind z.B. Taniemwalzen mit einseitiger, fliegender Lagerung ier Räder, bei denen wenigstens auf einer Fahrzeugseite dieser Nachteil beseitigt ist.

Nach der Erfindung ist eine sy "!metrische Anordnung gefunden, die big auf die geringe Neigung der Räder außen diese Nachteile weitgehend vermeidet.

In konstruktiver Ausnutzung des Spaltes lassen sich innerhalb dieses Spaltes und der Hohlräume, die durch die beiden inneren Laufringe gebildet werden, auch noch ein Übersetzttögagetriebe im unmittelbaren Anschluß an das Differential unterbringen und sogar als Antrieb ein hydrostatischer Motor.

In diesem Falle trägt der Hauptrahmen nur den Verbrennungsmotor, gegebenenfalls ein Übersetzungsgetriebe ins Schnelle und die hydrostatische Pumpeneinheit. Durch den Spalt zwischen den kegeligen Walzen sind für den Antrieb dann nur zwei Druckschläuche einzuführen. Die in bekannter Weise schwenkbare Pumpendinheit sorgt für die Geschwindigkeitsregelung durch Dosierung der Druckflüssigkeit und auch für den Vorwärts- und Rückwärtsgang mit jeweils vollem Geschwinfgkeitsbereich während des

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Für den Marschgang kann man einen der Hydraulikmotoren abschalten und die gesamte Fördermenge der Pumpe auf nur einen Motor konzentrieren. Dadurch erhält man eine Marschgewindigkeit, die der doppelten Arbeitsgeschwindigkeit entspricht.

Die Keilform des Spaltes kann auch dazu ausgenutzt werden, daß z,,3. bei einer nicht angetriebenen Vorderwalze die Schwenkmöglichkeit quer zur Längsachse auch durch kardanisch.es Aushängen der

in

Knickachse erreicht wird, wobei ein Tragbügel, der den/Hauptrahmen featgelagerten Drehzapfen trägt, um eine waggerechte in der Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnete Achse schwenken kann, soweit der Keilapalt dies zuläßt. (AnschlägeI)

Die Erfindung ist auch auf die Vorderwalze in konventionellen Dreiradwalzen anwendbar, sogar auf jedes einzelne Hinterrad, so daß die Vorderwalze wie beschrieben aus zwei Kegelstumpfen besteht mit Abstützung zentral durch den Spalt, während die Hinterräder jedes für sich einen Kegelstumpf bilden, der auf geneigter Achse montiert wird. Ebenso kann die Erfindung bei gezogenen Einachswalzen, Schaffußwalzen etc. vor allem aber auf Rüttelwalzen angewendet werden. Auch für andere Walzentypen konimt die Erfindung in Betracht, z.B. bei Anhänge- oder Schleppwalzen, Schaffußwalzen usw. Dabei werden die Walzenräder dieser Typen ebenfalls als Doppelkegelstümpfe ausgebildet.

Endlich ist die Erfindung auch bei Rüttelwalzen oder kombinierten falzen anwendbar*

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Claims (5)

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2. Patentansprüche.
3. \1 .j Straßenwalze, insbesondere Tandemwalae, mit symmetrischen, feststehenden oder lenkbaren Hinter- und/oder Vorderwalzen, wobei nur die Hinterwalze oder beide angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die «Valzen (4a, 4b) aus zwei symmetrisch angeordneten, auf 3chräg«n /zellen (19» 19') laufenden Kegelstiimpfen (1,2) bestehen, deren Erzeugende als AufstanJslinien auf der waagerechten .Vegebene waagerecht gerichtet sind, so daß die Kegelstümpfe zwischen ihren einander zurichteten Enden einen nach oben sich öffnenden keilförmigen Spalt bil:len, durch den Abstützung, Lenkung und Antrieb der falzen (4a, 4b) eingeleitet werden.
4. ?. Straßenwalze nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Kegelstumpfe (I₁?) in einem Funkte oder durch Andrehen eines Gegenkegelsturapfes in ein^r lotrechten Linie (6) berühren.
5. 5. Straßenwalze nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelstürapfe (1,2) in zwei oder mehrere Scheiben (1,1',1" und 2, 2¹, 2") unterteilt sind, die mit gleicher oder verschiedener Drehzahl umlaufen.

   4. Straßenwalze nach den Ansprüchen 1-3» ladurch gekennzeichnet, daß die geneigten Achsen der Kegelstümpfe (1, 2) nicht nur in der lotrechten Ebene einen Winkel miteinander und zur Waagerechten bilden, sondern auch einen stumpfen Winkel in der Projektion auf der Waagerechten Ebene zueinander, der eich in Fahrtrichtung nach vorn öffnet, wobei der Berührungspunkt oder die Berührungslinie über der Aufstandslinie liegt.

   5. Straßenwalze nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Spalt nach vorn eine Pflugschar (8) angeordnet ist.

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