DE2436570A1

DE2436570A1 - Verdichtungskeil fuer verdichtungsmaschinen

Info

Publication number: DE2436570A1
Application number: DE2436570A
Authority: DE
Inventors: Charles Franklin Riddle; Marice Joseph Trainor
Original assignee: Rexnord Inc
Current assignee: Rexnord Inc
Priority date: 1973-08-13
Filing date: 1974-07-30
Publication date: 1975-03-06
Also published as: US3891341A; JPS5054106A; ZA744916B; AU7194374A; CA1007969A

Description

PATENTANWALT DIPl.-FNG. H.E. BÖHMER

703 BOBLINGEN/WURTT. · SINDELFINGER STRASSE 49 O / O C C Π |~J

FERNSPRECHER (07031) 613040

Anmelder: REXNORD INC.

4701 West Greenfield Avenue, Milwaukee, Wisconsin, USA

Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

23. Juli 1974

Verdichtungskeil für Verdichtungsmaschinen

Die Erfindung betrifft einen verbesserten Verdichtungskeil für die Räder von Maschinen zum Verdichten von aufgefüllten Geländeabschnitten.

Zum Stand der Technik sind V-förmige Verdichtungskeile mit scharfen Schneidkanten und den verschiedensten Einlaufwinkeln bekannt. Die Schneidkante erstreckt sich mit wenigen Ausnahmen im allgemeinen in axialer Richtung des Rades.

Die US-Patentschrift 3.463.063 zeigt ein Fahrzeug zum Verdichten von aufgefüllten Geländeabschnitten und dieses Fahrzeug hat aufgrund der in dieser Patentschrift beschriebenen Erfindung einen beachtlichen wirtschaftlichen Erfolg gehabt. Die vorliegende Erfindung ist eine weitere Verbesserung der bekannten Maschine. Obgleich in den Zeichnungen in dieser Patentschrift genau definierte Kanten angezeigt sind, werden diese doch im praktischen Gebrauch fast sofort durch Abnutzung oder Verschleiß abgerundet, ehe noch das Muster einer allgemeinen Abnutzung offenbar wird.

- 2 —

509810/0249

Eines der Phänomene der bei V-förmigen Verdichtungskeilen beobachteten Abnutzungsmuster ist darin zu sehen, daß die Verdichtungskeile an ihren radial außen liegenden Ecken sehr stark durch Abnutzung abgerundet werden, obgleich das Fahrzeug nur in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung arbeitet und das Abreibmoment des Materials relativ zum Verdichtungskeil an sich in der einen oder in der Gegenrichtung auftreten sollte.

Offensichtlich ist dies nicht der Fall. Was auch immer eintritt, so scheint dies auf die quer liegenden Enden der Keile zurückzuführen zu sein, wobei der Ausdruck "quer" hier bedeuten soll, daß die Enden senkrecht zur Radachse stehen. Es wird angenommen, daß der verdichtete Boden, der unter Zusammenpreßdruck näher an der Mitte jedes Verdichtungskeiles, d.h. zwischen dessen beiden Enden liegt, sich an der geneigten Oberfläche des Verdichtungskeiles nur um eine gewisse Strecke nach oben bewegt, während das näher an den radial weiter außen liegenden Ecken liegende Material, wo der Boden nicht unter Zusammenpreßdruck steht, sich um eine größere Strecke in Richtung. auf die Enden der Verdichtungskeile hinaufbewegt. Das erklärt offenbar die außergewöhnliche Abrundung, die an den Enden solcher Verdichtungskeile auftritt. Eine Bewegung der Maschine in seitlicher Richtung liefert ebenfalls einen Beitrag zu dieser Wirkung.

Bisher war auf die Schneidkante und die Arbeitsfläche des Verdichtungskeiles Bezug genommen worden. Nunmehr soll auf die gleichen Teile des Verdichtungskeiles Bezug genommen werden, wobei jedoch der Ausdruck "Schneidkante" sich auf eine mäßig scharfe Kante, mindestens bei der Herstellung des Verdichtungskeiles bezieht, während der Ausdruck "Arbeitsfläche" besagen soll, daß die Fläche zu Beginn flacher ist.

-3-

509810/0249

Der Verdichtungskeil in Form eines umgekehrten V gemäß der vorliegenden Erfindung für ein Verdichtungsfahrzeug ist mit verdickten Ecken versehen, so daß die Arbeitsfläche des Verdichtungskeils vergrößerte Endabschnitte und einen schmalen Mittelabschnitt aufweist, und jede der geneigten Flächen des Verdichtungskeiles hat einen entsprechenden vertieften Mittelabschnitt. Die geneigten Flächen sind außerdem, vom Ende her gesehen, konkav, so daß die Basis des Verdichtungskeiles fUr bessere Stabilität eine ausreichend große Abmessung in Umfangsrichtung aufweist, während der äußere Endabschnitt des Verdichtungskeiles eine relativ lange Abschrägung für ein gutes Durchdringen des aufgefüllten Bodens und für einen günstigen Winkel für die Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges im Gelände aufweist.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausfuhrungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Die unter Schutz zu stellenden Merkmale der Erfindung sind in den ebenfalls beigefügten Patentansprüchen im einzelnen angegeben.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Bodenverdichtungsfahrzeug gemäß US-Patentschrift

3.463.063;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Basis eines Verdichtungskeiles gemäß der Erfindung, wobei die BasisTeil ist, der auf den zylindrischen Radkranz des Rades des Fahrzeuges paßt;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Verdichtungskeiles;

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Verdichtungskeil und seine Arbeitsfläche;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht des Verdichtungskeiles,in Richtung auf ein Ende des Keiles gesehen;

-A-509810/0249

Fig· 6

und 7 Endansichten der Verdichtungskeile gemäß dem Stande der Technik vor und nach einer normalen Benutzungsdauer und Abnutzung; ^+j,

Fig. 8 Seitenansichten des gleichen zum Stande der Technik gehörenden Verdichtungskeiles zur Darstellung der wesentlich größeren Abnutzung und Abrundung der radialen äußeren Ecken, die während der gleichen Benutzungsdauer auftritt;

und 11 Endansichten des Verdichtungskeiles gemäß der vorliegenden Erfindung zur Darstellung der Keile vor und nach der gleichen Benutzungsdauer und Abnutzung und

und 13 ähnliche Seitenansichten des gleichen Verdichtungskeils, welche im Gegensatz zum Stand der Technik bei der gleichen Betriebsdauer angenähert die gleiche Abnutzung wie in Fig. 8 und 9 zeigen.

Das selbstangetriebene Fahrzeug 14 in Fig. 1 hat Räder 15, deren Durchmesser in der Größenordnung von 1,50 m liegt. Jedes Rad 15 enthält einen innenliegenden Abschnitt mit einem Montagering 16 am Achsbolzen und einen äußeren zylindrischen Radkranz 17, der, in axialer Richtung gemessen, bis zu 90 cm breit sein kann. Jedes Rad 15 enthält außerdem eine Anzahl von Reihen mit in gleichförmigen Abständen angeordneten Verdichtungskeilen 20. Die Reihen erstrecken sich um den Umfang des Rades herum, und die Verdichtungskeile benachbarter Reihen sind am Umfang des Rades gegeneinander versetzt, so daß die Enden benachbarter Verdichtungskeile relativ frei liegen.

Jeder Verdichtungskeil kann entweder geschmiedet oder möglicherweise aus verschweißten Stahlplatten hergestellt sein. Die hier gezeigten Verdichtungskeile sind aus einem relativ verschleißfesten Stahl gegossen. Jeder Verdichtungskeil 20 weist zwei parallele Seitenwände, die relativ geneigten Seitenwände 22 und eine massive Kappe 23 auf. Jeder Ver-

-5-

509810/0249

dichtungskeil besteht aus einem einzigen Stück mit einem innenliegenden Hohlraum 24 und verschiedenen außen liegenden Oberflächen, die in besonderer, noch zu beschreibender Weise ausgestaltet sind. Die Basisoberfläehe des Verdichtungskeiles 20 gegenüber der Kappe 23 ist etwa rechteckig und leicht gebogen, so daß sie auf den Radkranz 17 des Rades paßt. Der Verdichtungskeil 20 ist mit dem Radkranz 17 rund um die Basis des Keils herum fest verschweißt und vorzugsweise in der Weise, daß der Hohlraum 24 durch den Radkranz 17 verschlossen ist.

Die äußeren Oberflächen des Verdichtungskeiles bestehen aus der radial nach außen gerichteten Arbeitsfläche 27, den parallelen senkrcht zur Achse des Radkranzes 17 liegenden Endflächen 28 und den konkaven Keilflächen 29. Die Flächen 28 und 29 erstrecken sich vom Radkranz 17 nach der Arbeitsfläche 27.

Die besondere Ausgestaltung des Verdichtungskeiles ist durch die wulstartigen Vergrößerungen an den radial äußeren Ecken des Keiles gekennzeichnet. Die Vergrößerungen oder Verdickungen sind so gestaltet, daß die Arbeitsfläche 27 die Form eines Hundeknochens oder einer Hantel aufweist und im allgemeinen runde Endabschnitte 27a besitzt, die durch einen schmalen Mittelabschnitt 27b miteinander verbunden sind. Die Verdickungen sind außerdem so geformt, daß die Keilflächen 29 relativ überstehende Endabschnitte 29a und vertiefte Mittelabschnitte 29b aufweisen, die jeweils den Abschnitten 27a bzw. 27b der Arbeitsfläche entsprechen.

Die Verbesserungen an dem Verdichtungskeil und den mit solchen Keilen versehenen Rädern liegt zunächst in den konkaven Profilen der Keilflächen 29 und außerdem in den vertieften Mittelabschnitten dieser Flächen und den dazwischenliegenden Schultern 29c.

-6-

509810/0249

Das hier erwähnte konkave Profil ergibt für den Verdichtungskeil 20 Keilflächen, die, etwa vom Mittelabschnitt der Arbeitsfläche aus gesehen, eine relativ schmale Verjüngung in der Größenordnung von 20 aufweisen, während die Abschrägung von der Basis des Verdichtungskeiles nach dem Mittelabschnitt in der Größenordnung von 45 liegt. Dadurch ist es möglich; die Basis in Umfangsrichtung des Rades relativ breit zu halten, während die Keilfläche, die die Antriebskraft des Fahrzeuges auf den Boden überträgt, nur einen Winkel von 10 relativ zu einer von der Rotationsachse des Rades ausgehenden radialen Ebene aufweist.

Die zweite Verbesserung liegt in dem veränderten Abnutzungsmuster des Verdichtungskeiles, weiches sich durch das an den radial außen liegenden Ecken des Keiles vorgesehene zusätzliche Keilmaterial ergibt. Normalerweise wird an solchen Ecken das Material im allgemeinen viel schneller abgenutzt als an den übrigen Teilen des Keiles, die zwischen den erwähnten Ecken liegen und in den Figuren 6 bis 9 gezeigt sind. Diese Figuren sind bereits beschrieben und es sollte lediglich noch erwähnenswert sein, daß die größere Abrundung an den radialen äußeren Ecken des in Fig. 9 dargestellten Keiles tatsächlich dem entspricht, was bei der Benutzung von unzähligen Verdichtungskeilen beobachtet worden ist. Es wird angenommen, daß sich diese Verrundung aus der Verschiebung des Materials ergibt, das durch eine oder beide Keilflächen verdichtet wird. Dieses Material scheint sich in Richtung auf unverdichtetes Material an den Enden des Verdichtungskeiles zu verschieben, wo der Keil senkrecht zur Radachse steht.

Die Schultern 29c des Verdichtungskeiles 20 werden daher als besonders bedeutungsvoll für die Verhinderung einer derartigen Materialverschiebung angesehen. Es sollte dabei klar sein, daß das Material im allgemeinsten Sinne keinesfalls flüssig ist mit der Ausnahme, daß das Fahr-

-7-

509810/0249

zeug z.B. im Sand arbeitet, der aus sanitären Gründen zum Auffüllen benutzt worden ist.

Die Figuren 10 bis 13 zeigen die relativ gleichmäßige Abnutzung, die nach einer gleichen Betriebsdauer an den Verdichtungskeilen 20 festgestellt wurde, wie sie auch der Darstellung der Figuren 6 bis 9 zugrundeliegt.

Man könnte einwenden, daß der gesamte Keil einfach vergrößert werden sollte, so daß die gesamte Arbeitsfläche die in Fig. 4 durch die gestrichelten Linien 39 angedeutete Form aufweist. Ein solcher Verdichtungskeil würde jedoch keinesfalls das in einem aufgefüllten Geländebereich zu verdichtende Material wirksam zerkleinern und würde genauso durch Abnutzung abgerundet werden wie dies in den Figuren 6 bis 9 dargestellt ist.

Die Größe der Arbeitsfläche relativ zur Höhe und Basis des Verdichtungs-' keiles sind somit von Bedeutung. Im allgemeinen sollte die Höhe etwa gleich der Abmessung der Basis in Umfangsrichtung sein, und die Abmessung am äußeren Umfang sollte zwischen 1/10 und 1/5 der Abmessung der Basis sein, wobei der äußere Umfang des Rades gemeint ist. Die Form der Arbeitsfläche 27 nach Art eines Hundeknochens oder einer Hantel besagt, daß die Breite des Mittelabschnittes etwa halb so groß ist wie die der Enden oder der radial außen liegenden Ecken des Verdichtungskeiles.

Es sei angemerkt, daß die zum Stande der Technik gehörende US-Patentschrift 3.463.063 auf eine derartige Anordnung der Verdichtungskeile gerichtet ist, daß Reihen diagonaler Schlitze für das Auswerfen von Schmutz gebildet werden. Der Verdichtungskeil 20 ist besonders

-8-

509810/024 9

für diese Zwecke eingerichtet, da die Abnutzungsgeschwindigkeit an den radial außen liegenden Ecken des Keiles derart gewählt ist, daß eine seitliche Bewegung des verdichteten Material möglich ist.

Die Schultern 29c sollten sich vorzugsweise nur etwa vom Mittelabschnitt des Verdichtungskeiles nach der Arbeitsfläche erstrecken, so daß die näher an dem Basisabschnitt des Keiles liegenden konkaven Keilfiächen nicht vertieft sind und damit ein wirksames Auswerfen von Schmutz gestatten.

-9-

50981 0/0249

Claims

PATENTANSPRÜCHE

( 1. j Verdichtungskeil für die Räder von zur Bodenverdichtung dienen-3en Fahrzeugen, wobei jeweils am Umfang des Radkranzes eines Rades Reihen von Verdichtungskeilen nebeneinander und in Umfangsrichtung des Rades gegeneinander versetzt angeordnet sind und jeder etwa umgekehrt V-förmige Verdichtungskeil eine etwa rechteckige Basis, zwei senkrecht zur Radachse verlaufende etwa dreieckige Endabschnitte, eine Arbeitsfläche und zwischen Arbeitsfläche und Basis zwei keilförmig geneigte Seitenflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (27) aus einem schmalen Mittelabschnitt (27b) und zwei außenliegenden verbreiterten Endabschnitten (27a) besteht, und daß die Keilflächen (29) Endabschnitte (29a) und dazwischen einen fortschreitend vertieften Mittelabschnitt (29b) aufweisen, die in die entsprechenden Abschnitte (27a bzw. 27b) der Arbeitsfläche übergehen.
2. Verdichtungskeil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen (29) in der Weise konkav gewölbt sind, daß die Neigung dieser Keilflächen ha he der Basis etwa 45 und/iahe dem äußeren Ende etwa 20° beträgt.
3. Verdichtungskeil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Keilflächen (29)- zwischen den Endabschnitten (29a) und dem Mittelabschnitt (29b) eine Schulter (29c) gebildet ist.
4. Verdichtungskeil nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß er ein hohles Gußteil (20) mit einer offenen (24) Basis ist.
5. Verdichtungskeil nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Endabschnitte (27a) der Arbeitsfläche (27)

-10-

.5 0 98 10/02 4 9

etwa 1/5 bis 1/10 der Abmessung der Basis des Keiles (20) betragen, und daß der Mittelabschnitt (27b) der Arbeitsfläche etwa halb so breit ist wie die Endabschnitte (27a).
6. . Verdichtungskeil gemäß Anspruch 1 bis 5 für ein Antriebsund Bodenverdichtungsrad eines Bodenverdichtungsfahrzeuges mit einem Radkranz und mit ihrer Basis darauf in diagonalen Reihen angeordneten Verdichtungskeilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungskeile (20) eine in radialer Richtung außenliegende Kappe (23) mit einer Arbeitsfläche (27) aufweisen, die aus einem schmalen Mittelabschnitt (27b) und vergrößerten Endabschnitten (27a) bestehen und Über Keilflächen (29) und Seiten wände, die einen Hohlraum (24) umschließen, mit der Basis verbunden sind, daß dabei die Keilflächen (29) Vertiefungen (29b) und herausragende Endabschnitte (29a) sowie dazwischenliegende Schultern (29c) aufweisen, wobei alle Abschnitte der Keilflächen in die entsprechenden bschnitte der Arbeitsfläche Übergehen, und daß in der Nähe der Basis die Keilflächen nicht vertieft sind.
7. Verdichtungskeii nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß der Winkel, den die Keilflächen mit einer zur Radachse senk- . '

recht stehenden Ebene bildet, an der Basis größer ist als an der Kappe.
8. Verdichtungskeil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen der Basis jedes Verdichtungskeiles konkav sind.

50981 0/0249