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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Fachrichtung der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Betonglätteinrichtung, die eine oder
mehrere drehbare, mit Glättkellen
ausgerüstete
Rotoreinrichtungen zum Endbearbeiten einer Betonoberfläche enthält. Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf eine Betonglätteinrichtung, wie beispielsweise
eine Aufsitz-Glätteinrichtung,
die Rotoreinrichtungen enthält, die
für eine
Lenkbetätigung
gekippt werden können.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Es
sind eine Vielzahl von Maschinen zum Glätten oder für eine Endbearbeitung auf anderer Weise
von nassem Beton verfügbar.
Diese Maschinen reichen von einfachem Handglättern, zu Glätteinrichtungen
zum Nachlaufen, zu Glätteinrichtungen mit
Eigenantrieb, einschließlich
einiger größerer Nachlauf-Maschinen,
als auch relativ großer
Maschinen mit zwei Rotoren oder drei Rotoren. Glätteinrichtungen mit Eigenantrieb
und insbesondere Aufsitz-Glätteinrichtungen
können
größere Betonabschnitte
schneller und effektiver endbearbeiten, als dies von Hand geschobene
Glätteinrichtungen
können.
Die Erfindung ist auf Glätteinrichtungen
mit Eigenantrieb gerichtet und wird primär anhand einer beispielgebenden
Aufsitz-Glätteinrichtung
beschrieben.
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Aufsitz-Betonglätteinrichtungen
enthalten gewöhnlich
einen mobilen Rahmen mit einem Deck. Mindestens zwei oder manchmal
drei oder mehr Rotoreinrichtungen sind an der Unterseite des Decks montiert.
Jede Rotoreinrichtung enthält
eine angetriebene Welle, die sich vom Deck nach unten erstreckt,
und eine Vielzahl von Glättkellen,
die am Bodenende der angetriebenen Welle montiert sind und sich
von dort radial nach außen
ausstrecken, und auf der zu behandelnden Oberfläche gelagert sind. Die angetriebenen
Wellen der Rotoreinrichtung werden durch eine oder mehrere eigen ständige Motoren
angetrieben, die am Rahmen montiert sind und gewöhnlich mit den angetriebenen
Wellen durch Getriebekästen
der entsprechenden Rotoreinrichtungen verbunden sind. Das Gewicht
der Glätteinrichtung und
der Bedienperson wird durch Reibung auf den Beton durch die rotierenden
Glättkellen übertragen, wodurch
die Betonoberfläche
geglättet
wird. Die einzelnen Kellen können
gewöhnlich
relativ zu ihren Lagern gekippt werden, durch Betätigung eines
geeigneten mechanischen Hebel- und
Verbindungssystems, das für
die Bedienperson, erreichbar ist, die auf einer Bedienplattform
sitzt, um die Neigung der Kellen zu verändern und um dadurch den Druck,
der durch das Gewicht der Maschine auf die zu bearbeitende Oberfläche aufgebracht
wird, zu verändern. Diese
Neigungseinstellung der Kellen gestattet es, dass die Endbearbeitungseigenschaften
der Maschine eingestellt werden können. So kann beispielsweise
die Bedienperson in einer idealen Endbehandlung zunächst eine
anfängliche "schwimmende" Behandlung durchführen, bei
der die Kellen mit niedrigen Geschwindigkeiten (im Bereich von etwa
30 U/min) jedoch mit einem hohen Drehmoment betrieben werden. Dann
lässt man
den Beton für
weitere 15 Minuten bis eine halbe Stunde erhärten, und die Maschine wird
mit progressiv ansteigenden Geschwindigkeiten und progressiv ansteigender
Kellenneigung betrieben, bis zum Durchführen eines Endbehandlungs – oder "scharfschleifenden" Schrittes bei der
höchstmöglichen
Geschwindigkeit – bevorzugt über 150 U/min
bis zu etwa 200 U/min.
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Die
Kellen von Aufsitz-Glätteinrichtungen können auch
zum Lenken gekippt werden, unabhängig
von einer Neigungssteuerung für
Endbehandlungszwecke. Durch das Kippen der angetriebenen Wellen
der Rotoreinrichtungen kann die Bedienperson Kräfte in die Betonoberfläche durch
die rotierenden Kellen eintragen, um das Fahrzeug in einer Richtung
anzutreiben, die sich senkrecht zur Richtung der Neigung der angetriebenen
Welle erstreckt. Insbesondere lenkt ein Verkippen von mindestens
der angetriebenen Welle der Rotoreinrichtung von einer Seite zur
anderen und von vom nach hinten das Fahrzeug jeweils in die Vorwärts/Rückwärts- und Links/Rechts-Richtungen. Es wurde
festgestellt, dass bei Aufsitz-Glätteinrichtungen, die zwei Rotoreinrichtungen
aufweisen, die angetriebenen Wellen beider Rotoreinrichtungen für eine Vorwärts/Rückwärts-Lenksteuerung
gekippt werden, während
nur die angetriebene Welle einer der Rotoreinrichtungen gekippt
werden muss für
eine Links/Rechts-Lenksteuerung.
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Die
meisten Lenkeinrichtungen sind mechanisch betrieben. Diese Einrichtungen
enthalten gewöhnlich
zwei Lenksteuerhebel, die benachbart des Fahrersitzes montiert sind
und jeweils von den linken und rechten Händen des Fahrers erreicht werden können. Jeder
Hebel ist mechanisch über
ein geeignetes, mechanisches Verbindungsgetriebe mit einer Verschwenk-Getriebebox
einer zugeordneten Rotoreinrichtung gekoppelt. Der Fahrer lenkt
das Fahrzeug durch Verkippen der Hebel vorwärts und rückwärts und von Seite zu Seite,
um die Getriebeboxen jeweils von Seite zu Seite und vorwärts und
rückwärts zu verkippen.
Lenkeinrichtungen dieser Art sind beispielsweise im US-Patent 4,
046, 484, Holz und dem US-Patent 5, 108, 220, Allen u.a., offenbart.
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Mechanisch
betriebene Steuereinrichtungen der durch die Patente von Holz und
Allen u.a. offenbarten Art sind schwierig zu betätigen, da sie das Einleiten
einer merklichen physikalischen Kraft durch die Bedienperson erfordern.
Der gewöhnliche
Lenksteuerhebel erfordert eine Kraft von 20 bis 40 Pfund, um ihn
entweder in einer Richtung vorwärts
und rückwärts oder
in einer Richtung von Seite zu Seite zu betätigen. Die meisten Bedienpersonen
ermüden,
wenn sie diese Kräfte
aufbringen, insbesondere wenn man bedenkt, dass die Bedienperson
diese Kräfte
kontinuierlich oder nahezu kontinuierlich über mehrere Stunden durchgehend
mit nur kurzen oder keinen Pausen aufbringen muss. Die Ermüdung des
Fahrers ist besonders problematisch bezüglich von Bewegungen von Seite
zu Seite, die wegen der anatomischen Gestaltung der Maschinen merklich
schwieriger für
die Bedienperson aufzubringen sind als Bewegungen nach vom und zurück.
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Es
wurden bereits Vorschläge
gemacht, die traditionellen mechanisch betätigten Lenksteuereinrichtungen
einer Betonglättmaschine
durch angetriebene Einrichtungen zu ersetzen. Beispielsweise hat Whiteman
Industries, Inc., Carson, Californien, eine hydraulisch gelenkte
Aufsitz-Glätteinrichtung
unter ihrem Markennamen "HTS-Series" eingeführt. Diese Maschine
wird über
hydrostatische Pumpen hydrostatisch angetrieben, die durch den Motor
der Maschine betätigt
werden, und die unter Druck stehendes, hydraulisches Strömungsmittel
sowohl zu den hydraulischen Motoren der Rotoreinrichtungen als auch
zu hydraulischen Lenkzylindern leiten, die die angetriebenen Wellen
der Rotoreinrichtungen verkippen. Die Lenkeinrichtungen werden durch
Joysticks gesteuert, die in der Nähe des Fahrersitzes auf der Fahrerplattform
montiert sind. Diese Joysticks sind leichter zu betätigen als
die traditionellen mecha nischen Hebel. Der Fahrer erfährt demnach
nicht die Ermüdungserscheinung,
wie Fahrer traditioneller, mechanisch gelenkter Maschinen.
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Die
US-A 5, 890, 833 beschreibt eine Aufsitz-Glätteinrichtung zum Endbehandeln
von Beton mit mehreren Rotoren. Ein fester Glättrahmen montiert zwei oder
mehrere sich nach unten erstreckende Rotoreinrichtungen mit Kellen,
die reibend mit der Betonoberfläche
in Eingriff stehen. Die Rotoreinrichtungen werden mit doppelt wirkenden,
hydraulischen Zylindern gekippt, um ein Lenken und eine Steuerung zu
bewirken. Doppelt wirkende hydraulische Zylinder steuern weiterhin
die Kellenneigung. Ein manuell zu betätigendes Steuerelement, wie
beispielsweise ein Joystick-System, gestattet es der Bedienperson,
die Glätteinrichtung
mit minimalem physikalischem Aufwand zu steuern.
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Obwohl
eine hydrostatisch gelenkte Betonglätteinrichtung in einigen Aspekten
wesentlich besser ist als eine mechanisch gelenkte Maschine, zeigt sie
ihre eigenen Nachteile und Unzulänglichkeiten. So
machen beispielsweise die hydrostatische Pumpe, der hydraulische
Motor, die Lenkzylinder und die zugeordneten hydraulischen Einrichtungen
die Maschine sehr schwer. Demgemäß muss die
Bedienperson den Beton länger
aushärten
lassen als anderenfalls notwendig wäre, bevor er oder sie den anfänglichen,
so genannten "schwimmenden" Endbehandlungsschritt
durchführen
kann, selbst wenn die Glättkellen
auf ihrer minimalen Neigung sind, um das Maschinengewicht über eine
maximale Fläche
zu verteilen. Diese Verzögerung
behindert eine Endbehandlung, da dadurch die Bedienperson weniger
Zeit zur Verfügung
hat, um den Beton fertigzustellen. Zusätzlich neigt das komplexe hydraulische
System, das durch hydrostatisch gelenkte Maschinen erforderlich
ist, zu Leckagen. Auf frischem Beton ist jedoch verschüttetes Öl unerwünscht. Schließlich sind hydrostatisch
gelenkte Maschinen merklich teurer als manuell gelenkte Maschinen,
wegen den relativ großen
und teueren hydraulischen Motoren, Ventilen usw.
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Es
ergibt sich deshalb ein Bedürfnis
an einer angetriebenen Betonglätteinrichtung,
die ein Lenksteuersystem aufweist, das automatisch betätigbar ist,
und das ein relativ geringes Gewicht aufweist, kostengünstig und
einfach ist, verglichen mit mechanisch gelenkten Maschinen und hydrostatisch
gelenkten Maschinen.
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Dieses
Bedürfnis
wird durch die Glätteinrichtung
des Anspruches 1 und das Verfahren des Anspruches 13 erfüllt.
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ZIELE UND
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist demnach ein erstes Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine
Glätteinrichtung
mit Eigenantrieb zu schaffen, die ein angetriebenes Lenksystem umfasst,
das relativ einfach, gering im Gewicht und kostengünstig ist.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Betonglätteinrichtung mit Eigenantrieb
zu schaffen, die dem ersten Ziel genügt und die eine Ermüdung der
Bedienperson im Wesentlichen eliminiert oder mindestens weitgehend
reduziert.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Betonglätteinrichtung zu schaffen,
die dem ersten Hauptziel genügt,
und die für
ihren Betrieb keine Hochdruckströmungsmittel
erfordert, und demzufolge eine reduzierte Möglichkeit zeigt, dass Hydraulikmittel
verschüttet
wird, verglichen mit Systemen, die Hochdruckströmungsmittel für ihren
Betrieb benötigen.
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Ein
zweites Hauptziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Lenkverfahren
einer Betonglätteinrichtung
mit Eigenantrieb zu schaffen, das das Aufbringen von nur einer geringen
Betätigungskraft durch
die Bedienperson erfordert, und demzufolge die Bedienperson nicht
ermüdet.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das
dem zweiten Hauptziel genügt
und das keine schweren, komplexen und gegen Leckage anfälligen hydraulischen
Systeme verwendet.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung werden diese Ziele durch ein Lenken
einer Betonglätteinrichtung
nicht mit einem mechanischen Hebelsystem oder einem hydraulischen
System erreicht, sondern mit elektronischen Betätigern, wie beispielsweise
Kugelrollspindel-Betätiger.
Die Betätiger
werden indirekt durch eine Steuereinrichtung gesteuert, wie beispielsweise
mit einem elektronischen Joystick, und Kippen, wenn sie betätigt werden,
mindestens die angetriebene Welle(n) der Rotoreinrichtung oder der
Rotoreinrichtung in der Maschine, um die gewünschte Lenkbewegung durchzuführen.
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Bevorzugt
ist der Betätiger
oder sind die Betätiger
der Betätigeranordnung
jeder Rotoreinrichtung mit der entsprechenden Rotoreinrichtung durch ein
relativ einfaches Lenkgetriebe verbunden, das direkt mit der Getriebebox
der Rotoreinrichtung verbunden ist. Im typischen Fall einer Aufsitz-Glätteinrichtung
mit zwei Rotoreinrichtungen, sind zwei Betätiger und ein biaxial schwenkendes
Lenkgetriebe für eine
der Rotoreinrichtungen zugeordnet, um sowohl eine Lenkkontrolle
nach links und rechts als auch nach vorne und zurück zu bewirken,
während
nur ein einziger Betätiger
und sein zugeordnetes uniaxial schwenkbares Lenkgetriebe für die andere
Rotoreinrichtung vorgesehen ist, um nur eine Lenkkontrolle vorwärts und
rückwärts zu bewirken.
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Die
Steuereinrichtung kann jede Struktur umfassen, die eine physikalische
Bewegung der Bedienperson in ein elektronisches Lenkkommandosignalumwandelt.
Beispielsweise kann sie eine oder mehrere Joysticks, bevorzugt einen
Proportionalsteuerungs-Joystick umfassen, der elektronisch mit den
Betätigern
gekoppelt ist. Der oder die Joysticks) ist/sind mit den Betätigern gekoppelt,
so dass dann, wenn sich die Betätiger
bewegen, ein Rückmeldungssignal
die Position des Joysticks mit der Betätigerposition vergleicht und
dem Betätiger
fortlaufend mit Energie versorgt, bis die Betätigerposition mit der Sollposition,
wie sie durch die Joystickposition bestimmt wird, zusammenpasst.
Wird der Joystick losgelassen, kehrt der Betätiger automatisch in seine zentrierte
Position zurück.
Durch die Natur des Rückmelde-Kreises
zwischen dem Joystick und dem entsprechenden Betätiger, ist die Bewegungsgeschwindigkeit
der Maschine über
die zu behandelnde Oberfläche
direkt proportional der Magnitude der Joystickbewegung, und die
Maschine bewegt sich in Richtung der Joystickbewegung. Da die vom
Benutzer aufgebrachten Kräfte
sehr gering sind, wird die Ermüdung
der Bedienperson während
des Betriebs der Erfindung merklich reduziert, verglichen mit dem
Betrieb traditioneller, mechanisch gelenkter Maschinen.
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Diese
und andere Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung erschließen sich
dem Fachmann aus der detaillierten Beschreibung und den beiliegenden
Zeichnungen. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass die
detaillierte Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen, obwohl
sie bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung anzeigen, nur zum Zwecke der Illustration
und nicht begrenzend an gegeben werden. Viele Änderungen und Modifikationenkönnen im
Schutzbereich der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, ohne
von ihrem Geist abzuweichen, und die Erfindung enthält alle
diese Multifikationen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte
beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung werden in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt,
in denen gleiche Bezugszeichen durchgehend gleiche Elemente darstellen und
in denen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Aufsitz-Betonglätteinrichtung
ist, konstruiert gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 ähnlich 1 ist
und die Glätteinrichtung
zeigt, wobei der Fahrersitz und benachbarte Abdeckungen abgenommen
wurden;
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3 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht der rechten Seite der Glätteinrichtung
zeigt, geschnitten durch die rechte Rotoreinrichtung der Maschine;
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4 eine
linksseitige, geschnittene Seitenansicht der Glätteinrichtung, geschnitten
durch die linke Rotoreinrichtung der Maschine;
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5 eine
teilweise fragmentarische, teilweise schematische, geschnittene
Stirnseitenansicht der Glätteinrichtung;
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6 eine
teilweise auseinandergezogene, perspektivische Darstellung der rechten
Rotoreinrichtung der Glätteinrichtung
ist, zusammen mit den zugeordneten Lenkgetriebe und den Betätigern;
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7 eine
Vorderansicht der Einrichtung gemäß 6 ist;
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8 eine
Seitenansicht der Einrichtung gemäß den 6 und 7 ist;
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9 eine
Draufsicht auf die Einrichtung der 6 bis 8 ist;
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10 eine
teilweise auseinandergezogene, perspektivische Darstellung der linken
Rotoreinrichtung der Maschine ist, zusammen mit dem zugeordneten
Lenkgetriebe und den Betätigern;
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11 eine
Draufsicht auf die Einrichtung der 10 ist;
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12 eine
geschnittene Seitenansicht der Einrichtung der 10 und 11 ist;
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13 eine
schematische Darstellung der elektronischen Steuerbestandteile eines
Lenksteuersystems gemäß einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist;
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14 eine
schematische Darstellung der elektronischen Steuerelemente eines
Lenksteuersystems gemäß einem
zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist;
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15 eine
geschnittene Seitenansicht der Glätteinrichtung ist, die ein
Drehmomentübertragungssystem
der Maschine zeigt;
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16 eine
teilweise fragmentarische, teilweise schematische Draufsicht des
Drehmomentübertragungssystems
der 14 und 15 ist;
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17 eine
auseinandergezogene, perspektivische Darstellung des Drehmomentübertragungssystem
der 14 bis 16 ist;
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18 eine
Draufsicht von unten auf die Glätteinrichtung
ist, wobei deren Kellen für
einen nicht-überlappenden
Betrieb eingerichtet sind;
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18A eine fragmentarische, geschnittene Seitenansicht
eines Bereichs der Rotoreinrichtung der Glätteinrichtung ist, ausgebildet
wie in 18 dargestellt;
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19 eine
Draufsicht von unten auf die Glätteinrichtung
ist, wobei deren Kellen für
einen überlappenden
Betrieb ausgebildet sind; und
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19A eine fragmentarische, geschnittene Seitenansicht
eines Bereichs der Rotoreinrichtung der Glätteinrichtung ist, ausgebildet
wie in 19 dargestellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
EHER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1. Resume
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Gemäß der Erfindung
wird eine selbstfahrende Betonglätteinrichtung
vorgesehen, die ein verbessertes Lenkhilfesteuersystem aufweist,
das die Maschine lenkt durch Kippen der angetrieben Welle(n) der
Rotoreinrichtung oder der Rotoreinrichtungen der Maschine, ohne
dass ermüdende
Betätigungskräfte durch
den Fahrzeugführer
eingesetzt werden müssen.
Das Lenksteuersystem enthält
mindestens einen elektrischen Betätiger, wie beispielsweise einen Kugelspindelbetätiger, der
mit jeder Rotoreinrichtung der Maschine gekoppelt ist und durch
eine von einer Bedienperson manipulierten Steuerung gesteuert werden
kann. Die Steuerung enthält
bevorzugt mindestens eine und möglicherweise
zwei Joysticks, die durch die Bedienperson betätigt werden können, um die
Maschine in Richtung der Joystick-Bewegung zu lenken, und bevorzugt
bei einer Geschwindigkeit, die proportional der Magnitude der Joystickbewegung ist.
Im typischen Fall, bei dem die Maschine durch Verschwenken einer
Getriebebox mindestens einer Rotoreinrichtung um zwei Achsen gelenkt
wird, ist ein separater Betätiger
für jede
Achse der Getriebebox-Verschwenkung vorgesehen. Die sich daraus
ergebende Maschine ist leicht zu betätigen, leicht im Gewicht und
zeigt ein nur geringes Risiko, dass Hochdruck-Strömungsmittel
austritt.
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2. Systemübersicht
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Die
vorliegende Erfindung ist auf jede angetriebene Betonglätteinrichtung
anwendbar, die durch Kippen der Rotoreinrichtung oder der Rotoreinrichtungen
der Glätteinrichtung
gelenkt wird. Demzufolge ist die Erfindung, obwohl sie hier primär in Verbindung
mit einem Aufsitz-Betonglätter
mit zwei gegenläufig
rotierenden Rotoreinrichtungen beschrieben wurde, nicht darauf beschränkt.
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Die 1 bis 6,
und zunächst
insbesondere 1, zeigen eine Aufsitz-Betonglätteinrichtung 20 gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, die als ihre Hauptkomponenten einen steifen Metallrahmen 22,
ein oberes Deck 24, das auf dem Rahmen montiert ist, eine
Fahrerplattform oder ein Bedienungspult 26, das auf dem
Deck vorgesehen ist, rechte und linke Rotoreinrichtungen 28 und 30,
die sich jeweils vom Deck 24 nach unten erstrecken und
die Glättmaschine 20 auf
der zu behandelnden Oberfläche
unterstützen,
aufweist. Die Rotoreinrichtungen 28 und 30 rotieren
in Richtung auf die Bedienperson oder jeweils im Gegenuhrzeigersinn
und im Uhrzeigersinn, um eine Glättoperation
durchzuführen.
Ein konventioneller Ringschutz 32 ist am äußeren Umfang
der Maschine 20 angeordnet und erstreckt sich vom Deck 24 nach
unten in die Nähe
der zu behandelnden Oberfläche.
Das Bedienpult 26 ist in Längsrichtung mittig auf dem
Deck 24 an seinem hinteren Bereich angeordnet und trägt einen Fahrersitz 34.
Das Bedienpult 26 und der Sitz 34 können über Gelenke
(nicht gezeigt) verschwenkt werden, um einen Zugriff auf die Komponenten
der Maschine zu gestatten, die darunter angeordnet sind, wie beispielsweise
der Motor 22 der Maschine. Ein Brennstofftank 36 ist
benachbart der linken Seite des Bedienpults 26 angeordnet
und ein Wasserrückhaltetank 38 (siehe 1)
ist an der rechten Seite des Bedienpults 26 angeordnet
und überlagert
einen der Betätiger 86 des
Lenksystems 76, das detailliert unten beschrieben ist.
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Eine
Anhebe-Käfiganordnung 40,
am besten in den 2 und 5 zu sehen,
ist an der oberen Oberfläche
des Decks 24 unterhalb des Bedienpults 26 und
des Sitzes 34 befestigt. Die Anhebe-Käfiganordnung 40 ist
aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen Stahlrohren hergestellt,
einschließlich vorderer
und rückwärtiger,
im Wesentlichen horizontaler Röhren 42 und 44,
die im Abstand über
dem Deck 24 durch vertikale Tragrohre 46 gehalten
sind, die an den Enden der im Wesentlichen horizontalen Rohre 42 und 44 angeordnet
sind. Die vorderen und rückwärtigen,
im Wesentli chen horizontalen Rohre 42 und 44 sind
miteinander über
eine Platte 48 verbunden, die D-förmige Ausschnitte 50 (5)
aufweist, um eine zentrale Anhebestelle zum Aufnehmen eines Hakens
oder dergleichen auszubilden. Die Ausschnitte 50 sind so
angeordnet, dass die gesamte Maschine 20 von einem zentralen
Anhebepunkt angehoben werden kann, was die Notwendigkeit eliminiert,
Gurtzeug oder eine Vierpunkt-Befestigung zu verwenden, die gewöhnlich verwenden
werden, um derartige Maschinen für
den Transport anzuheben.
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Wie
die 3 bis 15 zeigen, enthält jede
Rotoreinrichtung 28, 30 einen Getriebekasten 52,
eine angetriebene Welle 54, die sich vom Getriebekasten
nach unten erstreckt, und eine Vielzahl von in Umfangsrichtung zueinander
beabstandeter Kellen 56, die an der angetriebenen Welle 54 über radiale
Tragarme 58 gelagert sind und sich radial vom Bodenende
der angetriebenen Welle 54 nach außen erstrecken, so dass sie
auf der Betonoberfläche
ruhen. Jede Getriebebox 52 ist an der Unterseite des Decks 24 montiert,
so dass sie um das Deck 24 schwenkbar ist, aus den unten
beschriebenen Gründen.
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Die
Steigung der Kellen 56 jeder der linken und rechten Rotoranordnungen 28 und 30 kann
individuell eingestellt werden durch eine fest zugeordnete, Kellenanstieg-Einstelleinrichtung,
die in den 1 bis 4 insgesamt
mit 60 bezeichnet ist. Jede Kellenanstieg-Einstelleinrichtung 60 enthält eine
im Wesentlichen vertikale Säule 62 und
eine Kurbel 64, die oben auf der Säule 62 montiert ist,
und die durch die Bedienperson gedreht werden kann, um die Steigung
der Glättkellen 56 zu
variieren. In der gewöhnlichen
Anordnung wirkt ein Druckring 66 mit einem Joch 68 zusammen,
das bewegbar ist, um den Druckring 66 in eine Position
zum Verschwenken der Glättkellen 56 um
eine Achse zu drücken,
die sich im Wesentlichen senkrecht zur Achse der angetriebenen Welle 54 erstreckt.
Ein Zugkabel 70 erstreckt sich von der Kurbel 64 durch
die Säule 62 und
zum Joch 68, um das Joch 68 mit der Kurbel 64 zu
verbinden. Eine Drehung der Kurbel 64 stellt den Winkel des
Jochs ein, um den Druckring 66 nach oben oder unten zu
bewegen, wodurch der gewünschte
Grad der Neigungseinstellung der Glättkellen erreicht wird. Eine
angetriebene Betonglätteinrichtung
mit dieser Art einer Kellenanstiegs-Einstellung ist beispielsweise
im US-Patent 2, 887,934, Whiteman, offenbart.
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Sowohl
beide Rotoranordnungen 28 und 30 als auch andere
angetriebene Komponenten der Glätteinrichtung 20 werden
durch eine Energiequelle, wie beispielsweise einen benzingetriebenen
Verbrennungsmotor 72 angetrieben, der unter dem Fahrersitz 34 montiert
ist. Die Größe des Motors 72 variiert
mit der Größe der Maschine 20 und
der Anzahl von Rotoreinrichtungen, die durch den Motor angetrieben
werden. Die dargestellten Zweirotoren-Maschine mit 48 Zoll verwendet
gewöhnlich
einen Motor mit etwa 25 PS. Die Rotoranordnungen 28 und 30 sind
mit dem Motor 72 durch ein einziges Drehmomentübertragungssystem 74 (15 bis 17) verbunden
und können
zu Lenkzwecken über
ein einziges Lenksystem 76 (6 bis 14)
gekippt werden. Das Lenksystem 76 und das Drehmomentübertragungssystem 74 werden
nachfolgend der Reihe nach beschrieben.
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3. Lenksystem
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Wie
es für
Aufsitz-Betonglätteinrichtungen dieser
Art typisch ist, wird die Maschine 20 durch Verkippen eines
Teils oder aller Rotoreinrichtungen 28 und 30 gelenkt,
so dass die Drehung der Kellen 56 horizontale Kräfte erzeugt,
die die Maschine 20 antreiben. Die Lenkrichtung ist senkrecht
zur Richtung der Verkippung der Rotoreinrichtung. Demgemäß bewirkt
ein Kippen von Seite zu Seite und vorwärts und rückwärts der Rotoreinrichtung, dass
sich die Maschine 20 jeweils vorwärts/rückwärts und links/rechts bewegt.
Der schnellste Weg zum Ausführen
des Verkippens, das für
eine Lenksteuerung erforderlich ist, liegt darin, die gesamten Rotoreinrichtungen 28 und 30,
einschließlich
der Getriebeboxen 56, zu kippen. Die nachfolgende Diskussion
wird demzufolge ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschreiben,
bei dem die gesamten Getriebeboxen 52 verkippen, es soll
jedoch darauf hingewiesen werden, dass die Erfindung gleichermaßen auf
Systeme anwendbar ist, in denen andere Komponenten der Rotoreinrichtungen 28 und 30 ebenfalls
für eine
Lenkkontrolle gekippt werden.
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Insbesondere
wird die Maschine 20 gelenkt, um sie vorwärts zu bewegen,
durch Kippen der Getriebeboxen 52 zur Seite, um den Druck
auf die inneren Kellen jeder Rotoreinrichtung 28, 30 zu
erhöhen, und
sie wird gelenkt, um sich rückwärts zu bewegen, indem
die Getriebeboxen 52 seitwärts gekippt werden, um den
Druck auf den äußeren Kellen
jeder Rotoreinrichtung 28, 30 zu erhöhen. Ein
Lenken von Seite zu Seite erfordert das Kippen von nur einer Getriebebox
(der Getriebebox 52 der rech ten Rotoranordnung 28 im
dargestellten Ausführungsbeispiel), wobei
das Kippen der Getriebebox 62 nach vom den Druck auf den
vorderen Kellen der Rotoreinrichtung 28 erhöht, um die
Maschine 20 nach rechts zu lenken. In gleicher Weise erhöht das Kippen
der Getriebebox 52 nach rückwärts den Druck auf die rückwärtigen Kellen
der Rotoreinrichtung 28, um die Maschine 20 nach
links zu lenken.
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Das
Lenksystem 28 kippt die Getriebebox 52 der rechten
und linken Rotoranordnungen 28 und 30 unter Verwendung
von rechten und linken Lenkanordnungen 80 und 82,
gesteuert durch eine Steuerung 85. Die rechte Lenkanordnung 80,
am besten in den 5 bis 9 zu sehen,
enthält
eine erste oder rechte Betätigeranordnung
und ein erstes oder rechtes Lenkgetriebe 88, das die rechte
Betätigeranordnung
mit der Getriebebox 52 der rechten Rotoranordnung 28 koppelt.
In gleicher Weise enthält
die linke Lenkanordnung 82, am besten in den 10 bis 12 zu
sehen, eine zweite oder linke Betätigeranordnung und ein zweites
oder linkes Lenkgetriebe 92, das die zweite Betätigeranordnung
mit der Getriebebox 52 der linken Rotoreinrichtung 30 koppelt.
Die erste Betätigeranordnung
enthält
sowohl einen Vorwärts/Rückwärts-Betätiger 84 als
auch einen Links/Rechts-Betätiger 86,
während
die zweite Betätigeranordnung
nur einen Vorwärts/Rückwärts-Betätiger 90 enthält. Die
Steuerung 85 ist bevorzugt mit den Betätigern 84, 86 und 90 gekoppelt,
so dass eine Betätigung
der Steuerung 85 in eine bestimmte Richtung die Maschine 20 so
lenkt, dass sie sich in die gleiche Richtung bewegt, bevorzugt bei
einer Geschwindigkeit, die proportional der Magnitude der Bewegung
der Steuerung ist.
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Die
Betätiger 84, 86 und 90 erstrecken
sich vertikal durch das Deck 24 der Betonglätteinrichtung 20 und
sind direkt oder indirekt am Rahmen 22 befestigt, beispielsweise
durch Befestigung am Deck 24 und/oder der linken Käfiganordnung 40,
wie am besten in 2 bis 5 zu sehen.
Jeder Betätiger kann
irgendein elektrisch betätigbares
Gerät umfassen,
das in selektiver Weise betätigenden
Strom von der Steuerung 85 in Form eines elektrischen Lenkkommandosignals
erhält
und diese Kommandosignale in eine lineare Bewegung der Ausgabesignale des
Betätigers
und in eine daraus resultierende Verschwenkung des zugeordneten
Lenkgetriebes 88 oder 92 umwandelt. Die Betätiger 84, 86 und 90 sind bevorzugt
von der derjenigen Art, die interne Rückmelde-Potentiometer aufweisen,
die die aktuelle Position der Ausgabesignale des Betätigers mit
der angestrebten Position vergleichen, wie sie durch die Steuerung 85 übertragen
wird. Wenn diese Positionen zueinander passen, stoppt die Betätigerbewegung,
und der Betätiger
hält sein
Ausgabesignal in dieser Position. Geeignete Betätiger umfassen Kugelspindelbetätiger, wie
sie beispielsweise von Warner Electric, South Beloit, IL, erhältlich sind.
Diese Betätiger
sind bi-direktional, vielseitig, relativ kostengünstig und rückkopplungsgesteuert. Jeder
Betätiger 84, 86 oder 90 enthält 1.) eine
stationäre
Basis 94, die sich über
das Deck 24 erstreckt und am Deck oder einer anderen stationären Komponente
der Maschine 20 befestigt ist, 2.) einen elektrischen Motor 96,
und 3.) eine linear verlagerbare Stange 98. Die Stange
wird durch einen Kugelspindelantrieb angetrieben, der eine präzise Positionierung
und eine hohe Lasttragekapazität
aufweist. Beispielsweise kann ein Betätiger dieser Art Sattelgeschwindigkeiten
bis zu 49 Zoll pro Sekunde und axiale Antriebslasten bis zu 408,32
kg (900 Pfund) erreichen. Der bevorzugte Betätiger hat eine Kraft-Leistungsgröße von etwa
226,80 kg (500 Pfund), obwohl leichtgewichtigere Betätiger verwendet
werden können, wenn
die Lenkgetriebe 88 und 92 durch komplexere Getriebeanordnungen
ersetzt werden. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass die
Kugelspindelbetätiger
dieser Art für
die Erfindung nicht wesentlich sind, und dass andere elektrisch
betriebene Betätiger an
ihrer Stelle verwendet werden können.
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Jedes
der linken und rechten Lenkgetriebe 88 und 92 werden
nachfolgend der Reihe nach erläutert.
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Wie
die 3 und 5 bis 9 zeigen, enthält das rechte
Lenkgetriebe 88 einen Lenkträger 100 und eine Schwenk-Traganordnung,
die den Lenkträger 100 auf
dem Deck 24 für
eine biaxiale Schwenkbewegung bezüglich des Decks montiert. Die
Schwenklageranordnung enthält
erste und zweite Paare von Stehlagern 102 und 110 und
ein Querrohr 104. Das erste Paar der Stehlager 102 ist
mit dem Boden des Decks 24 verschraubt. Das Querrohr 104 hat
1.) gegenüberliegende
Längsenden 106,
die im Stehlager 102 gelagert sind und 2.) gegenüberliegende
seitliche Enden 108, die benachbart dem zweiten Paar der
Stehlager 110 angeordnet sind. Der Lenkträger 100 enthält einen
Rahmen 112, der sich in Längsrichtung der Maschine 20 erstreckt,
und ein Paar Montageplatten 114, die sich seitwärts vom Rahmen 112 erstrecken.
Der Lenkträger 100 und
die Getriebebox 52 sind mit dem ersten Paar von Stehlagern 110 über Bolzen 116 fest
verbunden, die sich durch Löcher
in den Stehlagern 110, durch passende Löcher in den Montageplatten 114 und
in Gewindebohrungen auf der Oberseite der Getriebebox 52 erstrecken.
Durch diese Anordnung verschwenkt der Lenkträger 100 (und demzufolge
die Getriebebox 52) 1.) um eine seitliche Achse des Querrohrs 104,
um ein Verkippen der Getriebebox nach vom und hinten und demzufolge
ein Links/Rechtslenken zu bewirken und 2.) um eine Längsachse
des Querrohrs 104, um ein Verkippen der Getriebebox von
Seite zu Seite und demzufolge eine Vorwärts/Rückwärts-Lenkkontrolle zu bewirken.
Damit sich die Getriebebox um die Längsachse des Querrohrs verschwenken
kann, endet ein Längsende
des Rahmens 112 des Lenkträgers in einer Öse 118,
die mit dem Ausgang des Links/Rechts-Betätigers 86 durch
einen Schwenkstift 120 gekoppelt ist. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel
zeigt das gegenüberliegende
Ende des Rahmens 112 eine Montageplatte 122 für die Einstellsäule 62 für die Kellenneigung
(siehe 3), was sicherstellt, dass die Neigungseinstelleinrichtung 60 für die Kellen
sich mit der Getriebebox 52 bewegt, und dass eine Lenkkontrollbetätigung demzufolge
nicht die Kellenneigung beeinflusst. Damit sich die Getriebebox
um die seitliche Achse des Querrohrs verschwenken kann, ist der
Ausgang des Vorwärts/Rückwärts-Betätigers 84 schwenkbar
mit einer Öse 124 eines
Schwenkhebels 126 über
einen Schwenkstift 128 verbunden. Der Hebel 126 erstreckt
sich durch das zweite Paar von Stehlagern 117, durch die
seitlichen Enden des Querrohrs 104, und ist an Ort und
Stelle durch einen Rückhaltering 130 gehalten.
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Wie
die 2, 4, 5 und 10 bis 12 zeigen,
unterscheidet sich die linke Lenkanordnung 82 von der rechten
Lenkanordnung 80 nur darin, dass sie nur zum Schwenken
von einer Seite zur anderen für
eine Vorwärts/Rückwärts-Lenkoperation
ausgebildet ist. Im Ergebnis kann die Öse am Längsende seines Lenkgetriebes 92 weggelassen werden,
zusammen mit dem Links/Rechts-Betätigers 86. Zusätzlich kann
der zweite Satz von Lagern 110 durch einfache Unterstützungslager 150 ersetzt
werden. Das linke Lenkgetriebe 92 ist im Übrigen identisch
mit dem rechten Lenkgetriebe und enthält einen Lenkträger 140 und
eine Schwenkunterstützungseinrichtung.
Die Schwenkunterstützungseinrichtung
enthält
1.) Stehlager 142 und 2.) ein Querrohr 144 mit Längsenden 146 und
seitlichen Enden 148. Der Lenkträger 140 enthält einen
Rahmen 152 und ein Paar Montageplatten 154, die
sich seitlich vom Rahmen 152 erstrecken und mit den Unterstützungslagern 150 und
der Getriebebox 52 über
Schrauben 156 verbunden sind. Die Säule 62 der zugeordneten Neigungseinstelleinrichtung 60 für die Kellen
ist an einer Montageplatte 162 montiert, die an einem Ende des
Rahmens 152 montiert ist. Der Ausgang des Vorwärts/Rückwärts-Betätigers 90 ist
mit einer Öse 164 eines
Schwenkhebels 166 durch einen Schwenkstift 168 verbunden.
Der Schwenkhebel 166 erstreckt sich durch die Unterstützungslager 150,
durch die seitlichen Enden 148 des Querrohrs 144 und
ist an den Unterstützungsla gern 150 durch
Federstifte 172 befestigt, so dass die Getriebebox 52 und
der Rahmen 22 seitlich um die Längsachse des Querrohrs 144 verschwenken
können,
jedoch gegen ein Längsverschwenken
um die seitliche Achse feststehend sind.
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Die
Steuerung kann irgendein Gerät
sein, das physikalische Betätigungsbewegungen
in elektronische Lenkkommandosignale übersetzt. Wie 13 zeigt,
ist eine bevorzugte Steuereinrichtung 85 zum Erzeugen von
Lenkkommandosignalen und zum Übertragen
der Lenkkommandos an die Betätiger 84, 86 und 90,
ein proportional gesteuerter Dual-Achsen-Joystick, der elektronisch
mit den Betätigern
durch eine programmierte CPU 180 gekoppelt ist. Die oben
erwähnte
Rückkopplungsfähigkeit
der Betätiger 84, 86 und 90 gestattet,
dass sie mit der CPU 180 eine Schnittstelle bilden, um
die Betätigerbewegung
mit der Joystickbewegung in Beziehung zu setzen. Im Ergebnis bewegt
sich der geeignete Betätiger 84, 86 oder 90 in
die Richtung, die durch den Joystick 85 vorgegeben ist, über einen
Hub, der proportional der Magnitude der Joystickbewegung ist. Die
Maschine 20 bewegt sich demzufolge in Richtung der Joystickbewegung
mit einer Geschwindigkeit, die proportional der Magnitude der Joystickbewegung
ist. Um beispielsweise die Betonglättmaschine 20 in eine
Bewegung nach vom zu lenken, wird der Joystick 85 um seine
Vorwärts-Rückwärts-Achse nach
vom verschwenkt, und die CPU 180 steuert beide Vorwärts/Rückwärts-Betätiger 84 und 90,
damit diese ihre Ausgabestangen über
einen Hub herausschieben oder zurückziehen, der proportional
dem Grad der Joystickbewegung ist, wodurch die Getriebebox 52 angetrieben
werden, sich seitlich in Richtung aufeinander zu und voneinander
weg zu bewegen, um einen Betrag, der die Maschine 20 veranlasst,
sich gerade nach vom oder rückwärts mit
einer Geschwindigkeit zu bewegen, die proportional der Magnitude
der Joystickbewegung ist. In gleicher Weise erzeugt eine Joystickbewegung
von einer Seite zur anderen um seine zweite Achse ein Lenkkommandosignal,
das durch die CPU 180 in Verbindung mit den Rückkopplungspotentiometern
am Links/Rechts-Betätiger 86 verarbeitet
wird, um die Ausgabestange dieses Betätigers 86 herauszuschieben
oder zurückzuziehen,
um die zugeordnete Getriebebox 82 vorwärts oder rückwärts um einen Betrag zu kippen,
der proportional der Magnitude der Joystick-Bewegung ist, was dazu
führt,
dass sich die Endbehandlungsmaschine nach rechts oder links mit einer
Geschwindigkeit bewegt, die proportional der Magnitude der Joystickbewegung
ist. Wenn der Joystick 85 losgelassen wird und demgemäß in seine zentrierte
oder neutrale Position unter Wirkung innerer Belastungsfedern (nicht
gezeigt) zurückkehrt, kehrt
jeder der Betätiger 84, 86 und 90 ebenfalls
in seine zentrierte oder neutrale Position zurück.
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Wie
weiterhin 13 zeigt, enthält der Joystick 85 eine
stationäre
Basis 182 und einen Griff 184, der auf der Basis 182 montiert
und wie oben beschrieben verschwenkbar ist. Ein Wippenschalter 186 ist
am Griff 184 montiert und ist betätigbar, wenn er gedrückt wird,
um beide Vorwärts/Rückwärts-Betätiger 84 und 90 gleichzeitig
(jedoch in entgegengesetzter Richtungen) zu erregen, um entweder
eine Drehung der Maschine 20 im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn
zu bewirken, in Abhängigkeit von
der Richtung der Verlagerung des Wippenschalters. Bevorzugt ist
der Wippenschalter 186 so ausgebildet, dass sich die Maschine 20 in
Uhrzeigerrichtung dreht, wenn der Wippenschalter 186 nach
rechts verschwenkt ist, und sich im Gegenuhrzeigersinn dreht, wenn
der Wippenschalter 186 nach links verschwenkt ist.
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Als
Alternative zur oben beschriebenen Anordnung, kann der einzige Zwei-Achsen-Joystick 85 der 13 durch
zwei Joysticks 85R und 85L ersetzt werden, wie
in 14 dargestellt, wobei einer (85R) ein
Zwei-Achsen-Joystick ist, der geeignet ist sowohl für eine Vorwärts/Rückwärts- als
auch eine Links/Rechts-Lenkkontrolle, und der andere (85L) ein
Einzelachsen-Joystick ist, der nur vorwärts und zurück verschwenkbar ist, um lediglich
eine Vorwärts/Rückwärts-Lenkkontrolle
auszuüben.
Der Wippenschalter ist bei diesem Ausführungsbeispiel weggelassen.
Einige Bedienpersonen können
diese Anordnung bevorzugen, da sie, wie konventionelle mechanische
Hebelanordnungen, mit denen sie vertraut sind, eine zugeordnete
Steuerung für
jede Rotoreinrichtung verwenden.
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Das
oben beschriebene, angetriebene Lenksystem 86 zeigt viele
Vorteile über
traditionelle mechanisch betätigte
Systeme, und selbst über
hydrostatisch betätigte
Systeme. So ist es beispielsweise viel leichter zu betätigen als
mechanisch betätigte Systeme,
wobei die einzigen Kräfte,
die von der Bedienperson gefordert werden, die relativ kleinen Kräfte (in
der Größenordnung
von weniger als 1 bis 2 Pfund) sind, die notwendig sind, um die
inneren Federkräfte
des oder der Joysticks zu überwinden.
Zusätzlich
sind vier einfachere mechanische Getriebe erforderlich, um die Betätiger 84, 86 und 90 mit
den Getriebeboxen 52 zu koppeln, als sie erforderlich sind,
um mechanisch betätigte
Steuerhebel mit den Getriebeboxen früherer Systeme zu koppeln. Weiterhin,
ist die Maschine 20 im Gegensatz zu hydrostatisch gelenkten
Sys temen relativ leichtgewichtig und beinhalten kein Risiko, dass
Hochdruckströmungsmittel
austropft.
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4. Drehmomentübertragungssysteme
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Wie
die 15 bis 18 zeigen,
ist das Drehmomentübertragungssystem 74 so
ausgebildet, um ein Antriebsdrehmoment der Ausgangswelle 200 des
Motors 72 zu den Eingangswellen 202 der Getriebebox 52 zu übertragen,
um die Rotoreinrichtungen 28 und 30 rotierend
anzutreiben. Signifikante neue Merkmale des Drehmomentübertragungssystems 74 enthalten
1.) seine Fähigkeit,
Geschwindigkeitsverhältnisse
und/oder Kellenanordnungsdurchmesser zu verändern, so dass die Maschine 20 merklich
unterschiedliche Endbehandlungsarbeiten durchführen kann und 2.) seine Eliminierung
der Notwendigkeit für
eine komplexe Universalverbindung, während trotzdem eine Kippbewegung
der angetrieben Wellen 202 der Getriebeboxen 52 relativ
zur Ausgangswelle 200 des Motors aufgenommen werden. Diese
beiden Ziele werden erreicht durch die Verwendung 1.) einer Drehmomentumwandlungsanordnung 204 mit
variablem Geschwindigkeitsverhältnis
(16), und 2.) jeweils flexible Antriebswellen 206 (17).
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Die
Drehmomentumwandlungseinrichtung 204 enthält treibende
und angetriebene Kupplungen 208 und 210 mit variabler
Geschwindigkeit, die durch ein Drehmomentübertragungselement, bevorzugt
einen Riemen 212, miteinander gekoppelt sind. Eine Nabe 214 der
Antriebskupplung 208 ist mit der Ausgangswelle 200 des
Motors verkeilt (die entweder die tatsächliche Ausgangswelle des Motors 72 oder
eine andere Ausgangswelle ist, die direkt oder indirekt mit der
Motorausgangswelle gekoppelt ist), wie in 16 dargestellt.
In gleicher Weise ist eine Nabe 216 der angetriebenen Kupplung 210 mit
einer Zwischenwelle 218 verkeilt, so dass die Zwischenwelle mit
der angetriebenen Kupplung 210 rotiert. Die Zwischenwelle 218 wird
auf dem Rahmen 22 durch Standlager 220 unterstützt und
hat Ausgangsenden 222, die mit den entsprechenden linken
und rechten flexiblen Wellen 206 gekoppelt sind.
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Die
flexiblen Wellen 206 sind sowohl mit der Zwischenwelle 218 und
den Eingangswellen 202 der Getriebebox 52 gekoppelt.
Insbesondere, und wie in 17 zu
sehen, ist jede der flexiblen Wellen 206 mit einem zugeordneten
Ausgangsende 222 der Zwischenwelle 218 über eine
Kupplung 226 befestigt, die in ein zugeordnetes Lager 220 gepresst
ist. Ein Eingangsende jeder Kupplung 226 ist mit einem
zugeordneten Ausgangsende 222 der Zwischenwelle 218 verkeilt,
und ein Ausgangsende jeder Kupplung 226 ist mit einem Passstück 224 verschraubt,
das eingesetzt ist in das Eingangsende der zugeordneten flexiblen
Welle 206. Ein weiteres Passstück 228, das in ein
Ausgangsende jeder der flexiblen Wellen 206 eingesetzt
ist, ist mit der Eingangswelle 202 der zugeordneten Getriebebox
gekoppelt durch ein innenverkeiltes Kupplungsstück 230, das mit dem
Passstück 228 verschraubt
ist. Das verkeilte Passstück 230 gestattet
eine relative Axialbewegung zwischen der flexiblen Welle 206 und
der Eingangswelle 202 der Getriebebox während des Verschwenkens der
Getriebebox. Wenn gewünscht,
kann diese relative Bewegung auch erreicht werden, indem man eine
Axialbewegung zwischen der flexiblen Welle 206 und der Zwischenwelle 218 gestattet.
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Wie
oben kurz erläutert,
werden flexible Wellen als Wellen 206 verwendet, um ein
Verkippen der linken und rechten Getriebebox 52 relativ
zur Zwischenwelle 218 aufzunehmen, ohne dass komplexe Universalgelenke
erforderlich sind. Jede Welle 206 ist aus Materialien hergestellt,
die es gestatten, dass sie sich über
mindestens einen wesentlichen Bereich ihrer gesamten Länge verbiegen
können,
gewöhnlich überall bis
auf die Enden, während
sie eine ausreichende Torsionssteifigkeit behalten, damit die Welle 206 die
Eingangswelle der zugeordneten Getriebebox 52 antreiben
kann. Die Wellen 206 müssen
nicht in großem
Umfange biegbar sein, da sich die Getriebebox 52 nur um
wenige Grad (weniger als 10° und gewöhnlich im
Bereich von 4°)
im Betrieb verkippen. Im Gegensatz zu vielen Anwendungsstellen,
bei denen flexible Wellen dieser Art verwendet werden, biegen sich
die Wellen 206 jedoch dynamisch (d.h. während sie Drehmoment übertragen)
und wiederholt während
des Betriebs der Maschine 20. Eine flexible Welle aus gewundenem
Draht, wie sie oft bei Unkrautjätern
oder anderen Ausrüstungen
verwendet wird, die einen gewundenen, festen Pfad zwischen dem Antriebsmotor
und der angetriebenen Welle zeigen, sind für diesen Zweck als gut geeignet
befunden worden. Die dargestellte Welle ist im Bereich von einem
Fuß Länge und
einem Zoll Durchmesser. Falls gewünscht, kann eine Öse 232,
hergestellt aus Gummi oder einigen anderen feuchtigkeits- und schmutzbeständigen Materialien,
kann um den gewundenen Draht der Welle 206 herum angeordnet
sein, um ihn zu schützen.
Eine geeignete Welle aus gewundenem Draht ist erhältlich beispielsweise
Elliott Manufacturing Company, Binghamton, New York.
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Die
Drehmomentumwandlungseinrichtung 204 ist bevorzugt von
der Art mit einem variablen Geschwindigkeitsverhältnis, erhältlich beispielsweise von Cornet
Industries. Wie am besten in den 16 und 17 zu
sehen, enthält
die Antriebskupplung 208 die oben erwähnten Nabe 214 und
eine Antriebsscheibe 240 mit variabler Breite. Die Antriebsscheibe 240 enthält einen
ersten Bereich 242, der an der Nabe 214 befestigt
ist, und einen zweiten Bereich 244, der gleitend an der
Nabe 214 montiert ist, damit er axial bewegbar ist in Richtung
auf den ersten Bereich 242 und von ihm weg. Der zweite
Bereich 244 ist vom ersten Bereich 242 durch eine
Feder (nicht gezeigt) weg belastet und axial in Richtung auf den ersten
Bereich 242 unter der Wirkung einer Vielzahl von Zentrifugalnocken 246 bewegbar.
Die inneren Axialflächen
der ersten und zweiten Bereiche 242 und 244 sind
von ihren äußeren zu
ihren inneren radialen Enden winklig zueinander angeordnet, so dass
der effektive radiale Durchmesser der Antriebsrolle 240 (entsprechend
der Stelle an der Antriebswelle 240, die im Wesentlichen
die gleiche Breite wie der Riemen hat), variiert, umgekehrt mit
der axialen Beabstandung zwischen den ersten und zweiten Bereichen 242 und 244.
Demgemäß drücken die
Zentrifugalnocken 246, wenn sich die Geschwindigkeit der Ausgangswelle 200 der
Maschine erhöht,
den zweiten Bereich 244 in Richtung auf den ersten Bereich 242,
um die effektive axiale Breite der Antriebsrolle 240 zu
verringern. Der effektive radiale Durchmesser der Antriebsrolle
erhöht
sich demzufolge, da der Riemen entlang der Antriebsrolle in der
Richtung des Pfeils 248 in 16 nach
oben läuft.
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Die
angetriebene Kupplung 216 hat ebenfalls eine Antriebsrolle 250 mit
variablem Durchmesser, jedoch variiert der Durchmesser der Rolle 250 umgekehrt
zum Durchmesser der Rolle 240 der Antriebskupplung 208.
Insbesondere enthält
die Antriebsrolle 250 der angetriebenen Kupplung einen ersten
Bereich 252, der an der Nabe 216 befestigt ist, und
einen zweiten Bereich 254, der an der Nabe 216 montiert
ist, dass er axial bewegbar ist in Richtung auf den ersten Bereich 252 und
von ihm weg. Der zweite Bereich 254 ist in Richtung auf
den ersten Bereich 252 durch eine Feder 256 belastet.
Wie bei der Antriebskupplung sind die inneren Axialflächen der ersten
und zweiten Bereiche 252 und 254 von ihren äußeren zu
ihren inneren radialen Enden winklig zueinander angeordnet, so dass
der effektive radiale Durchmesser der Antriebsrolle 250 sich
umgekehrt zum axialen Abstand zwischen dem ersten und zweiten Bereichen 252 und 254 verändert. Wenn
demnach der Riemen 212 entlang der Antriebsrolle 240 der
Antriebskupplung 208 während
einer Motorbeschleunigung sich nach außen bewegt, drückt die sich
erhöhende
Spannung die Feder 256, um den axialen Spalt zwischen den
ersten und zweiten Rollenbereichen 252 und 254 weiter
zu machen, um demzufolge den effektiven Durchmesser der angetriebenen
Rolle 250 zu verringem. Im Ergebnis läuft das Band 210 in
Richtung des Pfeils 258 in Figur 216 nach innen.
Das effektive Geschwindigkeitsverhältnis der Drehmomentumwandlungseinrichtung 204 erhöht sich
deshalb progressiv mit der Motorbeschleunigung, und verringert sich
progressiv mit der Motorabbremsung, wenn der umgekehrte Effekt auftritt.
Dies gestattet es, dass die Rotoranordnungen 28 und 30 über einen
Geschwindigkeits/Drehmoment-Bereich angetrieben werden können, der
sich dramatisch mit der Motorgeschwindigkeit verändert.
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Die
vorliegende Erfindung zieht Vorteile aus dieser Fähigkeit,
so dass sie fähig
ist, sowohl in einer überlappenden
als auch in einer nicht-überlappenden
Betriebsweise betrieben zu werden, bei Verwendung der gleichen Maschine 20.
Wie insbesondere in den 18, 18A, 19 und 19A am
besten zu sehen ist, sind die Glättkellen 56 an
ihren zugeordneten Tragarmen 58 durch Schrauben 260 montiert,
die sich durch Bohrungen 262 erstrecken, die axial entlang
der Tragarme 58 beabstandet sind, und sich in Gewindebohrungen 264 in
Montageträgern 266 für die Kellen 56 erstrecken.
Die Tragarme 58 sind lang genug und haben genug Montagebohrungen 262,
damit die Kellen 56 an unterschiedlichen Punkten entlang
der Arme 58 befestigt werden können, um damit sicherzustellen,
dass die Glättkellen 56 montiert
werden können,
entweder 1.) einwärts entlang
der Tragarme 58, so dass die beiden Kreise C1 und C2, die
die Kellen 56 der Rotoranordnungen 28 und 30 umschreiben,
sich nicht überlappen,
wie in den 18 und 18A zu
sehen; oder 2.) außen entlang
der Tragarme 58, so dass sich die beiden Kreise C1 und
C2, die die Kellen 56 der Rotoranordnungen 28 und 30 umschreiben, überlappen,
wie in den 19 und 19A zu
sehen. Wenn sich die Kellen 56 in ihren nicht-überlappenden
Positionen gemäß den 18 und 18A befinden, kann eine kreisförmige Pfanne (nicht gezeigt)
an den Böden
der Kellen 56 jeder der Rotoreinrichtungen 28 und 30 angeklemmt
werden, damit die Maschine 20 eine schwebende Betriebsweise
durchführen
kann.
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Die
Endbehandlungsmaschine 20 kann für ziemlich alle Endbehandlungsverfahren
eingesetzt werden. Um beispielsweise eine sogenannte "schwimmende" Betriebsart durchzuführen, deren Ziel
es ist, frisch vergossenen Beton vorzuarbeiten, sobald der Beton
sich ausreichend verfestigt hat, um bearbeitet zu werden, werden
die Kellen 56 an den inneren Bereichen der Tragarme 58 montiert,
so dass die Kreise C1 und C2, die jeden Satz der Kellen umschreiben,
sich nicht überlappen,
wie in den 18 und 18A gezeigt,
eine Pfanne (nicht gezeigt) kann dann an die Kellen 56 jeder
Rotoreinrichtung 28 oder 30 angeklemmt werden,
und die Endbehandlungsmaschine 20 wird dann über die
Betonoberfläche
gelenkt, wobei der Motor 72 bei einer niedrigen Geschwindigkeit
läuft.
Zu dieser Zeit zeigen die Antriebsrollen 240 und 250 der
Antriebs- und angetriebenen Kupplungen 208 und 210 der
Drehmomentumwandlungseinrichtung 204 jeweils ihren minimalen
und maximalen Durchmesser (oder Durchmesser in der Nähe des Minimums
und des Maximums), um eine maximale Geschwindigkeitsänderung
zu bewirken. Im Ergebnis wird ein hohes Drehmoment bei niedrigen
Umdrehungszahlen, weniger als 50 U/min, und gewöhnlich im Bereich von 30 U/min,
an die Kellen übertragen.
Alternativ dazu können
die Kellen 56 entlang der Tragarme weiter auswärts in einer
Position angeordnet sein, in der sich die Kreise C1 und C2 überlappen,
wie in den 19 und 19A zu
sehen. Die Bedienperson kann dann die Maschine 20 über die
Betonoberfläche
mit unterschiedlichen Motorgeschwindigkeiten und unterschiedlichen
Neigungen der Kellen steuern. Das Geschwindigkeitsverhältnis der
Drehmomentumwandlungseinrichtung 204 erhöht sich,
wenn sich die Motorgeschwindigkeit erhöht, wodurch die Rotoranordnungen 28 und 30 bei einer
höheren
Geschwindigkeit angetrieben werden können, als dies anderenfalls
möglich
wäre. Die
Endbehandlungsmaschine 20 kann selbst in sogenannten "brennendem Betrieb" , bei dem die Kellenneigung
maximiert und sich die Kellen 56 mit einer hohen Geschwindigkeit
von mehr als 150 U/min und bevorzugt im Bereich von etwa 200 U/min
drehen, verwendet werden. Demzufolge kann eine einzige Betonglättmaschine 20 verwendet
werden für
die gesamte Endbehandlung, einschließlich von schwimmenden Behandlungen
mit sehr niedriger Geschwindigkeit und hohem Drehmoment, und hochgeschwindigkeits-brennende
Behandlungen, und die gleichen Kellen 56 können sowohl
für nicht-überlappende
und für überlappende
Behandlungen verwendet werden. Keine bisher bekannte Maschine hat
diesen Vielseitigkeitsgrad.
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Die
Getriebeboxen 52 werden meist kontinuierlich während der
Endbehandlung gekippt, um die gewünschte Längssteuerung zu bewirken. Dieses Kippen
führt zu
einer wiederholten, dynamischen Biegung der flexiblen Wellen 206.
Es wurde festgestellt, dass die Wellen 206 merklich weniger
Wartung erfordern und ein viel längeres
Leben haben als Universalverbindungen, während sie unzugänglich gegen
eine Beschädigung
durch den nassen Beton sind.
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Viele
Abwandlungen und Modifikationen können in der Erfindung durchgeführt werden,
ohne von ihrem Schutzbereich abzuweichen. Einige dieser Abwandlungen,
wie beispielsweise ihrer Anwendbarkeit auf Aufsitz-Betonglätteinrichtungen,
die eine andere Anzahl als zwei Rotoren aufweisen, und selbst auf
selbstfahrend angetriebene Glätteinrichtungen, sind
oben beschrieben. Andere Abwandlungen erschließen sich aus den beiliegenden
Ansprüche.