DE4024711C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten einer Fahrbahndecke - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten einer FahrbahndeckeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie eine zum
Durchführen des Verfahrens zweckmäßige Vorrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 5.
In einer aus der DE-OS 22 46 749 bekannten
Fahrbahn-Nivelliermaschine ist in einem fahrbaren
Chassis ein querverfahrbarer Wagen mit einer vertikal
auf und ab verstellbaren Platte gelagert. An der Platte
sind pneumatische Zylinder-Kolbeneinheiten befestigt,
deren Kolben mit Arbeitselemente darstellenden
Schlaghämmern verbunden sind. Jede
Kolben-Zylindereinheit enthält eine hubabhängige
Umsteuervorrichtung für die Beaufschlagung des Kolbens.
Es werden die Arbeitselemente so höhenjustiert, daß sie
sich bei der Fahrbewegung an die Fahrbahndecke anlegen.
In einer bestimmten Höhenlage des Arbeitselementes wird
dieses pneumatisch von der Fahrbahndecke abgehoben und
ab Erreichen eines Umschaltpunkts pneumatisch nach unten
beschleunigt und auf die Fahrbahndecke gehämmert. Wenn
das Arbeitselement eine bestimmte Tiefe erreicht, bleibt
es unten. Ist die Eindringtiefe zu gering, dann wird das
Arbeitselement erneut pneumatisch angehoben und ab
Erreichen des Umschaltpunkts wieder nach unten
beschleunigt. Die Schlagkraft ist durch die mögliche
Beschleunigung und die Masse des Arbeitselements
einschließlich der Kolbenstange und des Kolbens
begrenzt. Die Schlagfrequenz resultiert aus der Masse,
dem pneumatischen Druck, der Höheneinstellung des
Arbeitselements sowie hauptsächlich aus der Elastizität
und/oder der Härte der Fahrbahndecke und ist variabel.
Das Arbeitselement wird durch den pneumatischen
Druckimpuls beschleunigt, beim Aufschlagen ist der
pneumatische Druck nicht mehr wirksam, da der Kolben
schon vorher druckentlastet wird. Bei zu hoher oder zu
tiefer Justierung bleibt der Kolben in einer Endlage
stehen; die eingespeiste Druckluft strömt wirkungslos
ab. Da die vom Arbeitselement für jeden Schlag
gespeicherte Energie begrenzt ist, muß sie, um Wirkung
zu erzielen, möglichst schlagartig zur Einwirkung
gebracht werden. Durch das Hämmern kommt es aber zur
Kornzertrümmerung und zum Herauslösen von Bestandteilen
der Fahrbahndecke, was beim Nivellieren wünschenswert,
zum Aufrauhen hingegen unerwünscht ist. Der
Aufrauheffekt ist unbefriedigend, weil mit der
Schlagwirkung und dem Abtragen zwar eine ebene aber
wiederum relativ glatte Oberfläche der Fahrbahndecke
entsteht. Zum Aufrauhen polierter Fahrbahnen (Spurrillen
mit Aquaplaninggefahr, verschmierte Brems- oder
Beschleunigungszonen, und dgl.) eignen sich das bekannte
Verfahren und die dafür eingesetzte Vorrichtung nur
bedingt.
Ein ähnliches Verfahren ist aus GB-PS 10 320 bekannt. In
der zum Durchführen dieses Verfahrens geeigneten
Vorrichtung werden vertikal bewegliche Meißel durch
Rückholfedern von der Fahrbahndecke abgehoben und in
einer Endstellung gehalten. Darüberliegende, vertikal
bewegliche Hämmer werden von Sternantrieben taktweise
angehoben und dann durch Druckfedern nach unten
beschleunigt, bis sie auf den Meißeln aufgeschlagen, die
sich schlagartig in die Fahrbahndecke bohren.
Bei einer aus GB 21 18 599 A bekannten Vorrichtung zum
Aufrauhen ebener Untergrundbereiche sind in einem
geschleppten Wagen nebeneinanderliegende Aufrauhelemente
angeordnet, die durch einen pneumatischen Antrieb
beaufschlagt werden und auf die Fahrbahndecke
aufschlagen.
Bei einem aus DE 32 27 221 A1 bekannten Verfahren werden
mit Auflast beaufschlagte Walzenkörper, deren
Mantelflächen mit Werkzeugen besetzt sind, über die
Fahrbahndecke gerollt, um durch Anbrechen aufzurauhen.
Die Walzenkörper können zusätzlich zur Auflast einer
Vibration ausgesetzt werden. Die zum Durchführen des
Verfahrens bekannte Vorrichtung ist ein selbstfahrendes
Fahrzeug, an dessen Fahrzeugrahmen die relativ schmalen
Walzenkörper aufgehängt sind. Um eine glatte
Fahrbahndecke genügend aufzurauhen, muß das bekannte
Verfahren mehrfach wiederholt werden, weil durch die
Auflast, selbst durch Überlagern mit einer Vibration,
die pro Flächeneinheit erzielbare Aufrauhwirkung gering
ist. Der Zeit- und Energieaufwand für das Aufrauhen sind
hoch. Eine gleichmäßige Aufrauhwirkung wird nur mit
permanenter, großer Sorgfalt des Fahrzeugführers
erreicht. Das Fahrzeug selbst ist eine teures
Spezialfahrzeug.
Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen von einer
glatten Fahrbahndecke die Oberfläche ganz oder teilweise
abgetragen und tieferliegende Teile der Fahrbahndecke
freigelegt werden. Dies erfolgt durch Anfräsen (DE 29 48 540 A1),
Abschleifen, Einschneiden, Anreißen, Abhämmern,
Sandstrahlen oder Flammstrahlen. Nachteilig ist bei
diesen bekannten Verfahren der hohe Energie- und
Kostenaufwand und ein unverhältnismäßig großer
Materialverlust der Fahrbahndecke.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
sowie eine zur Durchführung
des Verfahrens geeignete Vorrichtung der jeweils eingangs genannten Art (DE-OS 22 46 749)
zu schaffen, mit denen bei
geringem und gut genutztem Energieaufwand Fahrbahndecken
besser als bisher aufgerauht werden.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des
Verfahrens gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 bzw. bezüglich
der Vorrichtung gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 5
gelöst.
Bei dem Verfahren werden durch das schlagfreie
Eindrücken der schon aufliegenden Aufrauhelemente und
deren Bewegungen entlang der Fahrbahndecke gleichmäßige
Rillen geformt. Wegen der mit ihren Reaktionskräften an
der großen darüberliegenden Masse abgestützten
Schwellkräfte wird nahezu die gesamte Energie zum
Aufrauhen benutzt. Da die angelegten Aufrauhelemente
ohne Schlagwirkung jeweils durch eine Schwellkraft
eingedrückt werden, wird das Material der Fahrbahndecke
nur schonend verdrängt und nur in vernachlässigbarem Maß
zerkleinert oder abgetragen. Die Schwellkräfte sind
nicht mit durch Vibration bzw. Massenbeschleunigung
erzeugten Kräften vergleichbar, deren mechanische
Einwirkung auf die Fahrbahndecke aus der Verzögerung
beschleunigter Massen resultieren. Die die
Aufrauhelemente in die Fahrbahndecke drückenden
Schwellkräfte können wesentlich größer als durch
Vibration erzeugbare Kräfte sein; trotz des höheren
absoluten Kraftwertes sind sie weitaus schonender als
diese. Ein gleichmäßiger und intensiver Aufrauheffekt
läßt sich bei vertretbarem Energieaufwand schon mit
einem einzigen Durchlauf erreichen.
Die Vorrichtung ist als Aufrauhbohlen-Anbaueinheit ein
eigenständiges Arbeitsaggregat, das sich praktisch mit
jedem Schleppfahrzeug kombinieren läßt, das die
entsprechende Antriebs- und Energieversorgung
bereitzustellen vermag. Die von den einzelnen
Komponenten repräsentierte Masse ist der Schlüssel für
das schonende und intensive Aufrauhen. Die Schwellkräfte
werden nach oben abgestützt und können voll über die
Arbeitselemente in der Fahrbahndecke zur Wirkung
gebracht werden. Die Vorrichtung ist robust und baulich
einfach, bedienungsfreundlich, universell einsetzbar und
verschleißarm. Im Betrieb stützen sich die Antriebe
sozusagen nach oben wie gegen ein stationäres Widerlager
ab, während sie die Aufrauhelemente auf genau
vorherbestimmbare Weise in die Fahrbahndecke drücken. Im
Vergleich mit bekannten und teuren Spezial- und
Aufrauhfahrzeugen ist dies ein kostengünstiger und
bezüglich des Transports und des universellen Einsatzes
wichtiger Aspekt. Im Betrieb unterbleiben die
gefürchtete Kornzertrümmerung und das Herauslösen von
Bestandteilen. Es zeigt sich überraschend, daß selbst
kleine Körner oder Steine mit der Vorrichtung ohne zu
zerbrechen angeritzt werden und im Verbund festgelegt
bleiben. Erstaunlicherweise arbeitet die Vorrichtung
geräusch- und staubarm und vor allem ohne spürbare
Vibration, was für die Vorrichtungsstandzeit vorteilhaft
und umweltfreundlich ist.
Der Fertiger ist durch die angebaute
Aufrauhbohlen-Anbaueinheit zur Aufrauhmaschine
erweitert. Mit einer normalen Einbaubohle kann er
hingegen in üblicher Weise betrieben werden. Bisher war
es nämlich üblich, für das Aufrauhen und das
Deckenfertigen unterschiedliche Maschinen einzusetzen,
was wegen des Transports, der Lagerhaltung und der
Wartung teuer und aufwendig ist. Praktisch jeder
Deckenfertiger läßt sich durch Anbau der passenden
Aufrauhbohlen-Anbaueinheit umrüsten.
Bei der Verfahrensvariante gemäß Anspruch 2 lassen sich
hohe Eindrückkräfte für die Aufrauhelemente erzeugen, so
daß glatte oder wegen ihrer Beschaffenheit nur schwierig
aufzurauhende Fahrbahndecken schon in einem Durchlauf
gleichmäßig und bis zum gewünschten Rauhigkeitsgrad
aufrauhbar sind. Wegen der Frequenz der Schwellkräfte
geht in der dynamischen Phase die darüberliegende Masse
gegen unendlich; sie kann durch die Reaktionskräfte der
Schwellkräfte nicht mehr angehoben werden. Der absolute
Wert der Schwellkräfte kann größer sein als das
statische Gewicht der Masse; durch die Frequenz bleibt
in der dynamischen Phase sichergestellt, daß die Masse
und damit die Vorrichtung nicht zu schwingen beginnt.
Dies führt zu einem geräuscharmen, praktisch
vibrationslosen Verfahrensablauf und zu einer genau
dosierbaren Aufrauhung.
Bei der Verfahrensform gemäß Anspruch 3 lassen sich
genau und reproduzierbar verschieden starke
Schwellkraftwerte einstellen. Die Schwellkräfte
hydraulisch zu erzeugen hat den Vorteil eines genau
bestimmten Kraftverlaufs über der Zeit. Der Kraftverlauf
wird auf eine optimale Aufrauhwirkung und den
Fahrbahndeckentyp abgestimmt.
Wichtig ist ferner die Verfahrensvariante gemäß Anspruch
4, weil durch die Phasenverschiebung der
Verfahrensablauf geräuscharm wird. Die Qualität der
Aufrauhung ist hochwertig, da benachbarte
Aufrauhelemente nicht gleichzeitig wirken und sich nicht
gegenseitig beeinflussen.
Die Ausführungsform gemäß Anspruch 6 ist in der
Arbeitsbreite auf die jeweiligen Anforderungen
einstellbar und selbst während des Betriebs umstellbar.
Ein Fahrbahndeckenfertiger ist bei der Ausführungsform
gemäß Anspruch 7 das ideale Zugfahrzeug. Die
Aufrauhbohlen-Anbaueinheit ist anstelle der üblichen
Einbaubohle angebaut. Der Fertiger stellt die
Antriebsenergie für die Antriebe der Abbaueinheit zur
Verfügung, kann ausreichend langsam und exakt gesteuert
gefahren werden. Ein gesondertes Schleppfahrzeug wird
nicht gebraucht.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 8 lassen die
versetzten und in hintereinanderliegenden Reihen
angeordneten Aufrauhelemente eine individuelle Anpassung
an den Profilverlauf der Fahrbahndecke zu, wobei jedes
Aufrauhelement einen relativ kleinen Bereich bearbeitet
und gering belastet wird. Dies ermöglicht lange
Standzeiten der Aufrauhelemente.
Hydraulische Arbeitszylinder gemäß Anspruch 9 gestatten
eine genau reproduzierbare Einstellung des Werts des
Verlaufes der Schwellkräfte. Jedes Aufrauhelement
arbeitet in der durch das Fahrbahndeckenprofil
vorgegebenen, gerade richtigen Höhe. Der übliche
hydraulische Grunddruck hält die Aufrauhelemente
zwischen der Einwirkung der Schwellkräfte in Anlage an
der Fahrbahndecke. Selbst sehr leistungsfähige
Arbeitszylinder lassen sich auf engem Raum unterbringen.
Die Steuerung und Energieversorgung ist technisch
einfach.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 10 wird durch das
Stillsetzen einzelner Antriebe bzw. Antriebsgruppen der
Energieeinsatz auf die jeweilige Arbeitsbreite
abgestimmt. Über die eingestellte Arbeitsbreite wird
eine gleichmäßige Aufrauhung erreicht.
Die Ausführungsform gemäß Anspruch 11 ist bezüglich
Herstellung, Wartung und Reparatur vorteilhaft. Der
Werkzeugeinsatz läßt sich für den jeweiligen
Fahrbahndeckentyp wählen. Der leistenförmige
Werkzeugeinsatz kann einstückig oder mehrteilig sein
bzw. mehrere pyramidenförmige Zähne aufweisen.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 12 werden die
Aufrauhelemente beim Arbeiten sauber geführt und
abgestützt. Das Gelenk ermöglicht es jedem
Aufrauhelement, sich so an das Fahrbahndeckenprofil
anzupassen, daß der Werkzeugeinsatz gleichmäßig
arbeitet. Das Gelenk schließt ferner schräge Kräfte am
Arbeitszylinder aus.
In der Ausführungsform gemäß Anspruch 13 liegt ein
starres, vom Arbeitskolben beaufschlagtes Gelenkviereck
vor, das sich zwischen den Führungselementen seitlich
schrägstellen kann, um eine satte Auflage des
Aufrauhelementes bei unebener Fahrbahndecke zu sichern.
Die Rückholfedern verhindern das Herabfallen der
Aufrauhelemente und halten eine spielfreie Verbindung
zum Arbeitskolben aufrecht.
Für die Praxis hat sich eine Ausführungsform als
zweckmäßig erwiesen, wie sie aus Anspruch 14 hervorgeht.
Mit diesen Abmessungen lassen sich auch schwierige
Fahrbahndeckenprofile problemlos bearbeiten.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 15 ist eine
verschleißarme und saubere Führung der Aufrauhelemente
gewährleistet. Benachbarte Halter lassen sich sehr dicht
aneinandersetzen.
Eine weitere wichtige Ausführungsform geht aus Anspruch
16 hervor. Die durch den Querantrieb erzeugte
Querbewegung führt bei der Fahrbewegung der Vorrichtung
zu schlangenlinienförmigen Rillen, wodurch für
unterschiedliche Fahrrichtungen ein gleichförmiger
Aufrauheffekt entsteht. Das Rillennetz wird durch die
Schlangenlinienform sehr dicht. Die Schlangenlinienform
ist auch im Hinblick auf die Fahrsicherheit (kein
Führungseffekt für Reifen von Fahrzeugen) und den
Fahrkomfort (geringere Dröhngeräusche) vorteilhaft.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des
Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen schematischen Schnitt
durch eine Vorrichtung zum
Aufrauhen von Fahrbahndecken,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf
die Aufrauhelemente der Vorrich
tung von Fig. 1,
Fig. 3 und 4 einander zugeordnete Schnitte
eines Details der Vorrichtung
der Fig. 1 und 2,
Fig. 5 eine Seitenansicht eines Fahr
bahndeckenfertigers, der mit
einer Aufrauhbohlen-Anbauein
heit ausgestattet ist, und
Fig. 6 ein Schema zur hydraulischen
Steuerung.
Eine Vorrichtung V zum Aufrauhen einer Fahrbahndecke
(Beton- oder bituminöse Fahrbahndecke) ist als
Aufrauhbohlen-Anbaueinheit A ausgebildet und mit
Befestigungselementen E versehen, um, z. B. an Auslegern
B angeschlossen, von einem Schlepperfahrzeug über die
aufzurauhende Fahrbahndecke gezogen zu werden. Das
Schleppfahrzeug kann von beliebiger Bauart sein. Da die
Vorrichtung V, die mit fester Breite, sozusagen
einteilig, ausgebildet sein kann, jedoch gemäß Fig. 1
und 2 als Ausziehbohle mit einem mittleren
Bohlenhauptteil H und zwei seitlich aus- und
einfahrbaren Bohlenzusatzteilen Z ausgebildet ist, wird
die die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit A zweckmäßigerweise
anstelle einer üblichen Einbaubohle an einen
Fahrbahndecken-Fertiger D als Schleppfahrzeug S angebaut
(Fig. 5).
Die Vorrichtung V weist eine Vielzahl quer zur
Hauptbewegungsrichtung F in drei Reihen angeordneter
Aufrauhelemente W auf, die von oben an der Fahrbahndecke
anliegen und von Antrieben P in die Fahrbahndecke
eingedrückt werden. Die Aufrauhelemente W sind einzeln
in einem Träger 3 vertikal auf- und abverschiebbar
geführt. Vor dem Träger 3 ist ein Aufstandsteil
(Gleitblech 4 oder Laufrollen 4a) fest mit einem
oberhalb der Aufrauhelemente W liegenden Rahmen 2
verbunden. Der Rahmen 2 sitzt fest an obenliegenden
Rahmenteilen 1. Die Antriebe P für die Aufrauhelemente W
sind fest mit dem Rahmen 2 verbunden und mit den
Aufrauhelementen W zumindest in Druckrichtung nach unten
gekoppelt. Ähnlich sind die Bohlenzusatzteile Z
ausgebildet. Am Rahmen 2 jedes Bohlenzusatzteils Z ist
der Träger 3 für die Aufrauhelemente W angebracht. Die
Bohlenzusatzteile Z sind mit ihren Oberteilen 5 über
Schiebeführungen 6, 7 am Oberteil 1 des Bohlenhauptteils
H befestigt und mittels nicht dargestellter
Antriebsvorrichtungen seitlich ausfahrbar, um die
Arbeitsbreite den jeweiligen Anforderungen anzupassen
(Fig. 2). Solche Bohlenkonzepte sind bei Deckenfertigern
für die dort verwendeten Einbaubohlen bekannt.
Im Träger 3 sind für die Aufrauhelemente W vordere und
hintere Führungselemente 8, 9 sowie dazwischenliegende
Gleitbleche 10 angeordnet. Jedes Aufrauhelement W
besteht aus einem quaderförmigen Halter 11 und einem
unterseitigen Werkzeugeinsatz 12. Die Antriebe P sind
hydraulische Arbeitszylinder, die an eine
Steuervorrichtung 35, z. B. einen Drehschieber 37, s.
Fig. 6, und eine Druckversorgung 33 angeschlossen sind.
Jedem Aufrauhelement W ist ein eigener Antrieb P
zugeordnet. Die Antriebe P erzeugen nach unten
gerichtete Schwellkräfte für die Aufrauhelemente W und
stützen sich nach oben am Rahmen 2 und an der großen
Masse M der Vorrichtung V ab. Die Schwellkräfte werden
mit einer Frequenz erzeugt, die oberhalb der
Eigenfrequenz der Masse M liegt, z. B. in einem Bereich
zwischen 50 und 70 Hertz. In der dynamischen Phase geht
die Masse M gegen unendlich, so daß die Antriebe P
Schwellkräfte erzeugen können, die in der Lage wären,
die Vorrichtung in einer statischen Phase anzuheben. In
der dynamischen Phase wird durch die oberhalb der
Eigenfrequenz der Masse liegende Frequenz der
Schwellkräfte sichergestellt, daß die Schwellkräfte vom
Aufrauhelement W voll in die aufzurauhende Fahrbahndecke
eingebracht werden, weil die obenliegende Masse wie ein
oberes starres Widerlager wirkt.
Die Vorrichtung V wird in der Richtung F entlang der
Fahrbahndecke bewegt. Es entstehen zueinander parallele,
dicht aneinander liegende Rillen von einer Tiefe bis zu
beispielsweise 6 mm. Ein Querantrieb C bewegt die
Vorrichtung V gleichzeitig periodisch hin und her
(Pfeil Q). Aus der Überlagerung der beiden Bewegungen
resultiert ein schlangenlinienförmiges Rillenbild in der
Fahrbahndecke. Der Antrieb C kann z. B. ein hydraulischer
Exzenterantrieb sein, der seitlich an der Vorrichtung V
angreift.
Gemäß Fig. 2 sind im Hauptbohlenteil H und in den
Zusatzbohlenteilen Z jeweils drei quer zur
Hauptbewegungsrichtung F liegende parallele Reihen von
Aufrauhelementen W vorgesehen. Die Aufrauhelemente W in
der einen Reihe sind zu denen der anderen Reihen
seitlich (auf Lücke) versetzt. Die Länge jedes
Werkzeugeinsatzes 12 kann ca. 75 mm betragen, der
Querabstand zwischen den Werkzeugeinsätzen 12 beträgt
höchstens 150 mm. Die Antriebe P können einzeln von der
Druckversorgung abgetrennt werden. Zweckmäßigerweise
sind die Antriebe P gruppenweise (Gruppe Gr in Fig. 2)
abschaltbar. Damit wird bei kleiner Arbeitsbreite
vermieden, daß sich in Fahrtrichtung F überlappende
Bereiche doppelt arbeiten.
Gemäß den Fig. 3 und 4 ist an jedem Halter 11 der
Werkzeugeinsatz 12, z. B. durch Löten oder Verschrauben,
lösbar festgelegt. Der Werkzeugeinsatz 12 besitzt nach
unten weisende, z. B. pyramidenförmige, Aufrauhzähne 25.
Zumindest die Aufrauhzähne 25 bestehen aus Hartmetall.
Jedes Aufrauhelement W ist als Querholm in ein starres
rahmenförmiges Teil 13 eingegliedert, das ein Querjoch
16 und Verbindungselemente 14 und 15 aufweist. Im
Querjoch 16 sind Durchgangsbohrungen 17 vorgesehen. Auf
dem mittleren Verbindungselement 15 ist an der dem
Antrieb P zugewandten Seite ein Gegenlager 18 befestigt,
an dem ein Arbeitskolben 21 eines hydraulischen
Arbeitszylinders 19 angreift. Der Arbeitszylinder 19 ist
in den Rahmen 2 geschraubt. Er besitzt einen Anschluß 20
für eine hydraulische Versorgungsleitung 34, die über
die Steuervorrichtung 35 an eine Druckleitung 33 bzw.
eine Druckquelle 36 angeschlossen ist. Das Gegenlager 18
und der Arbeitskolben 21 bilden ein Gelenk G, das zwar
nach unten gerichtete Druckkräfte vom Arbeitskolben 21
an das Aufrauhelement W überträgt, gleichzeitig
Schwenkbewegungen des Aufrauhelementes W in Fig. 3
parallel zur Zeichnungsebene zuläßt. Dadurch paßt sich
der Werkzeugeinsatz 12 an das jeweilige
Fahrbahndeckenprofil (Spurrillen, Senken, Kuppen) an. Im
Rahmen 2 sind nach unten strebende Zuganker 22
befestigt, die die Bohrungen 17 des Querjoches 16 mit
einem Spiel x durchsetzen und an ihren unteren Enden mit
Federwiderlagern 23 Rückholfedern 24 abstützen, die von
unten gegen das Querjoch 16 drücken und das Gegenlager
18 in Anlage am Kolben 21 halten. Senkrecht zur
Zeichnungsebene sind in Fig. 3 die Halter 11 durch die
Führungselemente 8, 9 und die Gleitbleche 10 gegen ein
Ausweichen abgestützt.
In Fig. 5 dient als Schleppfahrzeug S für die
Vorrichtung V ein Fahrbahndecken-Fertiger D. Anstelle
der üblicherweise an Seitenauslegern 30 des Fertigers D
angebauten, strichliert angedeuteten Einbaubohle R ist
mittels Befestigungselemente E die Vorrichtung V als
Aufrauhbohlen-Anbauteil A mit ihren
Befestigungselementen E angebracht. Die Antriebe P der
Vorrichtung V sind an die Versorgung des Fertigers D
angeschlossen. Vorne ist im Fertiger D eine
Staubabsaugevorrichtung 28 vorgesehen, die beim Arbeiten
entstehenden Staub absaugt. Der Fahrzeugführerstand ist
mit einer staubdichten Kabine 29 eingekapselt.
In einem Unterbau 27 des Fertigers D ist ein als Räder-
oder Raupenfahrwerk ausgebildetes Fahrwerk 26
angeordnet. Die Seitenausleger 30 sind bei 31 am
Unterbau 27 schwenkbar gelagert. Eine hydraulische
Stützvorrichtung 32 dient zum Anheben der Anbaueinheit
A. Sie kann auch als Entlastungsvorrichtung benutzt
werden, um den Auflagedruck der Anbaueinheit A zu
regulieren.
Wird der Fertiger D mit der Einbaubohle R betrieben,
dann ist er mit üblichen Gutaufnahme-, Gutförder- und
Ausgabemitteln bestückt. Beim Einsatz mit der
Aufrauh-Bohlen-Anbau-Einheit A können diese Komponenten
abgebaut sein.
Der Fertiger D ist somit wahlweise zum Aufbringen einer
Fahrbahndecke mit gleichzeitiger Glättung und
Verdichtung der Fahrbahndecke durch eine
Hochverdichtungs-Einbaubohle R oder nach Austausch der
Einbaubohle R gegen die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit A zum
Aufrauhen glatter Fahrbahndecken einsetzbar. Die
Aufrauhbohlen-Anbaueinheit ist so dimensioniert, daß sie
auch an bereits im Betrieb gewesene Fertiger D paßt.
Gemäß Fig. 5 ist beispielsweise der Antrieb C für die
Querbewegung der Vorrichtung V zwischen den
Seitenauslegern 30 und dem Unterbau 27 des
Deckenfertigers D eingeordnet. Zur Querbewegung wird
entweder die seitliche Elastizität der Seitenausleger 30
genutzt. Die Seitenausleger 30 können bei 31 auch mit
einem Spiel gelagert sein, das die Querbewegungen der
Vorrichtung V gestattet.
In Fig. 6 ist schematisch dargestellt, wie die
Aufrauhelemente W hydraulisch beaufschlagt und in ihrer
Beaufschlagung gesteuert werden.
Die in Fig. 6 linke Gruppe der Aufrauhelemente W gehört
zu einer halben Reihe der Aufrauhelemente W im
Bohlenhauptteil H (Fig. 2). Die rechte Gruppe der
Aufrauhelemente W ist hingegen eine Reihe von
Aufrauhelementen W im Bohlenzusatzteil Z. Die Antriebe P
der in Fig. 6 gezeigten Aufrauhelemente werden gemeinsam
von einer Steuervorrichtung 35, nämlich dem Drehschieber
37, angesteuert. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2
sind insgesamt sechs Drehschieber erforderlich, die
miteinander gekoppelt sein können. Jeweils eine ganze
Reihe des Bohlenhauptteils H und der Bohlenzusatzteile Z
arbeitet mit Phasenverschiebung zur nächsten Reihe. Die
Frequenz wird für alle Reihen gleich eingestellt. Die
Antriebe P in den Bohlenzusatzteilen Z sind einzeln
durch Absperrventile 43 vom zugehörigen Drehschieber 37
abtrennbar. Bei jeweils drei schräg hintereinander
liegenden Antrieben P in den Bohlenzusatzteilen Z sind
die Absperrventile 43 miteinander gekoppelt, um eine
Gruppe Gr gemeinsam ab- oder zuschaltbarer Aufrauhelemente
W zu bilden. Das Ab- und Zuschalten kann mechanisch,
hydraulisch oder elektrisch erfolgen.
Der Drehschieber 37 ist in einem Hydraulikkreis
angeordnet und wird durch einen Hydraulikmotor 38
angetrieben. Die Arbeitsgeschwindigkeit des
Hydraulikmotors wird durch einen verstellbaren
Ablaßregler 39 eingestellt. Der Systemdruck ist durch
ein einstellbares Druckbegrenzungsventil 40 überwacht.
Das von der Druckquelle bereitgestellte Druckmittel wird
über einen Mengenteiler einerseits zum Hydraulikmotor 38
und andererseits zum Drehschieber 37 aufgeteilt. In der
Verbindung vom Mengenteiler 41 zum Drehschieber 37 ist
ein Druckspeicher 42 vorgesehen.
Zum Aufrauhen wird die Vorrichtung V, z. B. gemäß den
Fig. 1 und 2, in der Hauptbewegungsrichtung F über die
aufzurauhende Fahrbahndecke geschleppt, wobei sie auf
den Gleitblechen 4 bzw. den Laufrollen 4a fährt. Die
Aufrauhelemente W sind in ihrer Höhenlage so
einjustiert, daß sie zunächst noch keine Bodenberührung
haben. Sobald das hydraulische System unter Grunddruck
gesetzt wird, fahren die Aufrauhelemente W nach unten,
bis die Aufrauhzähne 25 auf der Fahrbahndecke aufliegen.
Danach wird die Steuervorrichtung 35 betätigt, so daß
jedes Aufrauhelement W periodisch mit Schwellkräften
beaufschlagt und in die Fahrbahndecke eingedrückt wird.
Die Reaktionskräfte aus den Schwellkräften werden auf
den Rahmen 2 und auf die oberhalb der Aufrauhelemente W
liegende, große Masse M übertragen. Da die Frequenz der
Schwellkräfte oberhalb der Eigenfrequenz der Masse M
liegt, verharrt diese praktisch bewegungslos. Die
Aufrauhelemente W ritzen ohne hämmernden oder
schlagenden Effekt fortlaufende Rillen in die
Fahrbahndecke. Durch den Antrieb C wird die Vorrichtung
V gleichzeitig in Querrichtung Q hin- und herbewegt, was
ein schlangenförmiges Rillenbild erzeugt. Jedes
Aufrauhelement W paßt sich der Kontur der Fahrbahndecke
an, so daß auch stark unebene Fahrbahndecken gleichmäßig
aufgerauht werden.
Bei Abstellen der Steuervorrichtung 35 ziehen die
Rückholfedern 24 die Aufrauhelemente W in eine
vorherbestimmte Grundstellung zurück. Auch kann - falls
erforderlich - die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit A durch
die Vorrichtung 32 des Fertigers D angehoben werden.
Unabhängig davon, ob die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit A
als Aufrauhbohle mit fester Breite oder als Ausziehbohle
ausgebildet ist, läßt sie sich an jedes andere
Schleppfahrzeug anbauen, das in der Lage ist, die
ausreichende hydraulische Energieversorgung
sicherzustellen und langsam mit genau eingehaltener
Geschwindigkeit zu fahren. Es ist auch denkbar, die
Aufrauhbohlen-Anbaueinheit A mit einer eigenen
Energieversorgung zu versehen, so daß das
Schleppfahrzeug nur die Hauptfahrbewegung zu erzeugen
hat. Ferner ist es denkbar, das geschilderte Prinzip,
die Aufrauhelemente einzeln mit hydraulischen
Schwellkraftantrieben zu koppeln und die Reaktionskräfte
aus den Schwellkräften nach oben an einer großen Masse
abzustützen, bei einem Aufrauh-Fahrzeug mit baulich
integrierter Vorrichtung V anzuwenden. Dank des
vibrationsarmen Betriebes ließe sich die Vorrichtung
durchaus in das Fahrgestell eines herkömmlichen
Lastkraftwagens eingliedern oder hinten bzw. vorne an
dessen Fahrgestell anschließen.
Claims (16)
1. Verfahren zum mechanischen Bearbeiten einer
Fahrbahndecke, bei dem auf die
Fahrbahndecke aufsetzbare Arbeitselemente entlang der
Fahrbahndecke bewegt und periodisch zumindest nach unten
kraftbeaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
die auf die Fahrbahndecke aufgesetzten, als
Aufrauhelemente ausgebildeten Arbeitselemente mittels
pulsierend zwischen den Aufrauhelementen und einer
darüberliegenden großen Masse erzeugter, nach unten
gerichteter und an der großen Masse abgestützter
Schwellkräfte zum Aufrauhen der Fahrbahndecke durch
schlagfreies Ritzen in die Fahrbahndecke eingedrückt
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwellkräfte mit einer oberhalb der
Eigenfrequenz zumindest der großen Masse liegenden
Frequenz erzeugt werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schwellkräfte hydraulisch,
vorzugsweise mit einer zwischen 50 und 70 Hz liegenden
Frequenz, erzeugt werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schwellkräfte, vorzugsweise in
Hauptbewegungsrichtung benachbarter Aufrauhelemente,
zueinander phasenverschoben erzeugt werden.
5. Vorrichtung zum mechanischen Bearbeiten einer
Fahrbahndecke, insbesondere zum mechanischen Aufrauhen,
mit Arbeitselementen, die entlang der
Fahrbahndecke bewegbar sind und quer zur
Bewegungsrichtung nebeneinander liegen, mit einem
Antrieb (P) für ein die Arbeitselemente tragendes
Antriebs-Tragteil, an dem jedes Arbeitselement mittels
des Antriebs (P) in eine Aufliegestellung auf die
Fahrbahndecke absenkbar und zusätzlich zumindest in
Richtung nach unten mit Kraftimpulsen beaufschlagbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebs-Tragteil
ein eine relativ zur Masse der als Aufrauhelemente (W)
ausgebildeten Arbeitselemente große Masse (M)
repräsentierender, vorrichtungsfester Rahmen (2) ist,
daß mit den Antrieben (P) in der Aufliegestellung der
Aufrauhelemente (W) auf der Fahrbahndecke nach unten
wirkende und sich nach oben am Rahmen (2) abstützende,
pulsierende Schwellkräfte erzeugbar sind, daß unterhalb
des Rahmens (2) an diesem ein Träger (3) befestigt ist,
in dem die Aufrauhelemente (W) auf- und abbewegbar
angeordnet sind, und daß der Rahmen (2) mit dem Träger
(3), den Aufrauhelementen (W), den Antrieben (P) eine
Aufrauhbohlen-Anbaueinheit (A) bildet, die mit
Befestigungselementen (E) zum Anbauen an ein
Schleppfahrzeug ausgestattet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit (A) als Ausziehbohle
mit einem mittleren Hauptbohlenteil (H) und wenigstens
einem seitlich aus- und einfahrbaren Zusatzbohlenteil
(Z) ausgebildet ist, und daß im Hauptbohlenteil (H) und
im Zusatzbohlenteil (Z) Aufrauhelemente (W) angeordnet
sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit (A) anstelle einer
Einbaubohle an einem Fahrbahndecken-Fertiger (D) angebracht
und an die Energieversorgung und Steuerung
des Fertigers (D) angeschlossen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß in Hauptbewegungsrichtung (F) der Vorrichtung
mehrere, vorzugsweise drei, Reihen von Aufrauhelementen
(W) hintereinanderliegen, und daß die Aufrauhelemente
(W) in einer Reihe gegenüber den Aufrauhelementen (W) in
der (den) nächsten Reihe(n) quer zur
Hauptbewegungsrichtung (F) versetzt angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Antrieb (P) aus einem am Rahmen (2)
befestigten hydraulischen Arbeitszylinder (19) mit
einem einseitig beaufschlagbaren Arbeitskolben (21)
besteht, der zumindest in Druckrichtung nach unten starr
mit dem Aufrauhelement (W) verbunden ist, und daß die
Arbeitszylinder (19) der Antriebe (P) mit einer
hydromechanischen Steuervorrichtung (35), z. B. einem
Drehschieber (37), für Frequenz, Größe, Dauer und
Verlauf der Schwellkräfte verbunden sind, die in einen
hydraulischen Versorgungskreis (33, 36) eingegliedert
ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß von den vorgesehenen Antrieben (P) der
Aufrauhbohlen-Anbaueinheit (A) einzelne Antriebe (P)
bzw. Antriebsgruppen (Gr) abschaltbar sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Aufrauhelement (W) aus einem Halter (11) und
einem daran, vorzugsweise auswechselbar, angeordneten
Werkzeugeinsatz (12) besteht, und daß der
Werkzeugeinsatz (12) leistenförmig und/oder mit
einzelnen Aufrauh-Zähnen (25), vorzugsweise aus
Hartmetall, ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Halter (11) zwischen zwei quer
zur Hauptbewegungsrichtung (F) der Vorrichtung und
vertikal liegenden Führungselementen (8, 9, 10)
angeordnet ist, und daß in der Verbindung zwischen dem
Aufrauhelement (W) und dem Arbeitskolben (21) ein Gelenk
(G) vorgesehen ist, derart, daß das Aufrauhelement (W)
um das Gelenk auslenkbar und dadurch an das
Fahrbahndecken-Querprofil anschmiegbar ist.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß der Halter (11) über beabstandete
nach oben verlaufende Verbindungselemente (14) mit einem
zum Halter (11) parallelen Querjoch (16) starr gekoppelt
ist, daß am Rahmen (2) nach unten greifende Zuganker
(22) angeordnet sind, die sich mit Spiel (X) am Querjoch
(16) vorbei- oder durch dieses hindurcherstrecken, und
daß an den Zugankern (22) Rückholfedern (24) angeordnet
sind, die sich am Querjochj (16) unterseitig abstützen
und das Querjoch (16) im Gelenk (G) an den Arbeitskolben
(21) des im Rahmen (2) befestigten Arbeitszylinders (19)
andrücken.
14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß bei drei Aufrauhelementenreihen jeder
Werkzeugeinsatz (12) quer zur Hauptbewegungsrichtung
(F) des Trägers (2) ca. 75 mm lang ist, und daß der quer
zur Haupt-Bewegungsrichtung des Trägers gesehene Abstand
zwischen benachbarten Werkzeugeinsätzen (12) höchstens
ca. 150 mm beträgt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der Träger (3) zusätzlich zu quer
zur Hauptbewegungsrichtung (F) verlaufenden, vorderen
und hinteren Führungselementen (8, 9) zwischen in
Hauptbewegungsrichtung (F) benachbarten Haltern (11) als
weitere Führungselemente (10) im Träger (3) befestigte
Gleitbleche aufweist.
16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Querantrieb (C), z. B. ein
hydromechanischer Exzenterantrieb, für eine
oszillierende Hin- und Herbewegung (Q) des Rahmens (2)
quer zur Hauptbewegungsrichtung (F) vorgesehen ist.
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