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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vibrationswalze zur Verdichtung
von Straßendecken
und dergleichen.
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Verdichtungswalzen
werden zum Verdichten von Aufschüttungen
einer Straße
oder einer Dammstruktur oder zum Verdichten von Straßendecken
mit Asphaltbelag verwendet. Im Allgemeinen werden Walzen mit Stahlrädern hinsichtlich
der Anordnung der Verdichtungsräder
(hierin Folge als Walzen bezeichnet) in Walzen vom Tandemtyp, bei
dem die Vorder- und Hinterwalzen fluchtend angeordnet sind, sodass
die Spuren der Vorder- und Hinterwalzen jeweils übereinanderliegen, und in Walzen
vom Makadamtyp, bei dem drei Walzen verwendet werden, unterteilt.
Außerdem
kann eine Vibrationserzeugungsvorrichtung an der Verdichtungswalze
bereitgestellt sein. Die Verdichtungswalze mit Vibrationserzeugungsvorrichtung
ermöglicht
das Verdichten der Strassendecke mit hoher Dichte, da sie die Straßenoberfläche unter
Vibration der Walzen verdichten kann. Die Vibrationserzeugungsvorrichtung
kann auf Tandem- und den Makadamwalzen angewendet werden, und eine
Verdichtungswalze mit Vibrationserzeugungsvorrichtung wird als Vibrationswalze
bezeichnet.
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Von
diesen Verdichtungswalzen ist eine Vibrationswalze von Makadamtyp
im japanischen Gebrauchsmuster Nr. HEI 3-24647 offenbart. 9 zeigt
schematisch die Innenstruktur der Walze dieser herkömmlichen
Vibrationswalze von Makadamtyp. Wie in 9 gezeigt
ist, ist ein feststehender Abschnitt 53a eines Walzenantriebsmotors 53,
der eine Walze 52 dreht, an einer Seite eines Körpers 51 angebracht,
während
ein Ausgangsabschnitt 53b des Walzenantriebsmotors 53 über eine
Halterung 54 und Gummivibrationsisolierungen 55 an
der Walze 52 angebracht ist. Das Bezugszeichen 56 kennzeichnet
die Vibrationserzeugungsvorrichtung. Das Gehäuse der Vibrationserzeugungsvorrichtung 56 ist
an der Walze 52 angebracht, und die Vibrationserzeugungswelle
(nicht dargestellt) im Inneren des Gehäuses ist mit einem Vibrationsmotor 57 verbunden.
Ein feststehender Abschnitt 57a des Vibrationsmotors 57 ist
an einer Halterung 58 befestigt, die sich von einem oberen
Teil des Körpers 51 zur
Außenoberfläche der Walze 52 und
weiter in den Innenbereich der Walze 52 hinein erstreckt.
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In
den meisten Fällen
unterscheiden sich die Vibrationswalzen vom Typ Makadam und Vibrationswalzen
vom Typ Tandem hinsichtlich ihres Einsatzgebiets. Tandem-Vibrationswalzen
werden zum großflächigen und
vollständigen
Verdichten von Straßendecken,
etwa eines Asphaltbelags, verwendet, während Makadam-Vibrationswalzen
zum Verdichten und Verbinden eines Übergangs zwischen neu gebauten
Straßendecken
oder eines Übergangs
zwischen einer neu gebauten Straßendecke und einer bestehenden
Straßendecke
verwendet werden.
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Bei
Verdichtungsarbeiten unter Verwendung der Tandem-Vibrationswalzen
wurden die folgenden Unzulänglichkeiten
festgestellt:
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(1) Probleme bezüglich der
Verdichtungsbreite
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Normalerweise
weist eine Tandem-Vibrationswalze mit 7 bis 9 Tonnen eine Verdichtungsbreite
(oder Walzenbreite) von etwa 1,5 bis 1,7 m auf. Wird beispielsweise
eine Fahrspur einer Fahrbahn (d. h. mit einer Breite von etwa 3,8
m) verdichtet, so werden zumindest drei Verdichtungsspuren benötigt. Um
die Anzahl der Verdichtungsspuren zu verringern, wurde die Vergrößerung der
Breite der Walze überlegt.
Die Vergrößerung der
Walzenbreite würde jedoch
zu einer stärkeren
Verdrängung
der Straßendecke
am Ende der Walze, die an der Außenseite einer Kurve angeordnet
ist, führen,
wenn beispielsweise eine kurvige Straßendecke verdichtet wird und
die Vibrationswalze dabei um die Kurve gelenkt wird. Dies bringt
eine Verschlechterung der Asphaltierungsqualität mit sich. Dieses Problem
kann gelöst werden,
indem die Walze in mehrere Teile unterteilt wird und Differentialmechanismus
oder ein Differentialgetriebe bereitgestellt wird. Dies ist jedoch
nicht bevorzugt, da die Konstruktion der Vibrationswalze kompliziert
wird und die Herstellungskosten dieser ansteigen.
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(2) Probleme bezüglich der
Kontakteigenschaften.
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Für das bessere
Abfließen
wird eine Fahrbahn typischerweise so asphaltiert. dass eine leichte Neigung
von der Mittellinie zu den beiden Strassenden entsteht, wie in 8 dargestellt ist. Beim Verdichten einer
solchen Fahrbahn entlang der Mittellinie mithilfe einer Tandem-Vibrationswalze
verschlechtern sich aufgrund der Breite der Walze 61 die Kontakteigenschaften
der Walze 61 zu ihren Enden hin. Dies ist in 8A dargestellt.
Folglich ergibt sich eine unregelmäßige Verdichtung zwischen der
durch das Mittelteil der Walze 61 verdichteten Straßendecke
und der durch die Endteile der Walze 16 verdichteten Straßendecke.
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(3) Probleme bezüglich des
Walzendurchmessers
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Im
Allgemeinen können
durch eine Vergrößerung des
Walzendurchmessers die Kontakteigenschaften mit der Straßendecke
verbessert und eine glattere Endbearbeitung der Straßendecke
erzielt werden. Bei der Tandem-Vibrationswalze führt jedoch die Vergrößerung des
Walzendurchmessers zu anderen Nachteilen, etwa zu einer Sichtverschlechterung
vom Fahrersitz aus und zu einem größeren Körper.
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(4) Probleme bezüglich des
seitlichen Überstands
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Bei
der Tandem-Vibrationswalze ist ein Trägerelement, etwa ein Joch,
von der Endfläche
der Walze nach außen
hin angeordnet. Wird nun eine Strassendecke in der Nähe der Wand
einer Struktur verdichtet, so kann der Fahrer aus diesem Grund die Walze
nicht zu einer Position in unmittelbarer Nähe zur Wand bewegen, da das
Trägerelement
um ein gewisses Ausmaß vorsteht
(seitlicher Überstand), weshalb
nicht verdichtete Abschnitte der Straßendecke zurückbleiben.
In diesem Fall ist ein weiterer Vorgang erforderlich, um die nicht
verdichteten Abschnitte zu verdichten, wobei für diesen Zweck gemeinhin eine
Verdichtungsvorrichtung wie etwa ein Bodenramme, verwendet wird.
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Um
die oben angeführten
Unzulänglichkeiten
auszumerzen, kann die Verwendung einer Makadam-Vibrationswalze anstelle
der Tandem-Vibrationswalze zur vollständigen Verdichtung der Straßendecke
aus den folgenden Gründen
von Vorteil sein.
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Hinsichtlich
des Problems (1) bezüglich
der Verdichtungsbreite weist die Makadam-Vibrationswalze eine Beschaffenheit
auf, bei der entweder die Vorder- oder die Hinterwalzen als Paar
am beiden Seiten des Körpers
angeordnet sind und ein Differentialmechanismus bereits bereitgestellt
ist oder ein Differentialmechanismus einfach anzubringen ist. Eine
Verdrängung
der Straßendecke
bei der Verdichtung einer kurvigen Straßendecke tritt somit kaum auf,
selbst wenn die Verdichtungsbreite (d. h. die Gesamtbreite der drei
Walzen mit Ausnahme der Breite der übergeordneten Walze) vergrößert ist.
Die Verdichtungsbreite von Makadam-Vibrationswalzen der 9- bis-12-Tonnen-Klasse
beträgt
im Allgemeinen in etwa 2,1 m, sodass bei der Verdichtung der zuvor
angesprochenen Spur (Breite von etwa 3,8 m) der Fahrbahn nur zwei
Verdichtungsspuren erforderlich sind.
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Hinsichtlich
des Problems (2) bezüglich
der Kontakteigenschaften ist es bevorzugt eine Straße mit leichter
Neigung mit einer Makadam-Vibrationswalze zu verdichten, wie in 8B veranschaulicht ist,
da die Breite der einzelnen Walzen 52 geringer ist, was
hervorragende Kontakteigenschaften mit der Straßendecke mit sich bringt. Die
Endbearbeitungsqualität
der Straßendecke
ist somit gleichmäßig, mit anderen
Worten, es liegen aufgrund der Verdichtung mit unterschiedlichen
Teilen der Walze geringe Unterschiede in der Straßendeckenbeschaffenheit
vor.
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Hinsichtlich
des Problems (3) bezüglich
des Walzendurchmessers sind bei Makadam-Vibrationswalzen keine Sichtverschlechterung
vom Fahrersitz aus und keine Vergrößerung des Körpers gegeben, da
ein Walzenpaar 52 an beiden Seiten des Körpers 51 gelagert
ist und somit die Vergrößerung des
Walzendurchmessers den zwischen den Walzen 52 angeordneten
Körper 51 nicht
beeinflusst.
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Wie
zuvor erwähnt
sind einige bemerkenswerte Auswirkungen zu erwarten, wenn die Straßendecke
unter Verwendung einer Makadam-Vibrationswalze verdichtet wird.
Wird eine Strassendecke aber großflächig und wirksam verdichtet,
so müssen
alle Walzen, einschließlich
des Paars aus linker und rechter Walze 52 gleichzeitig
vibriert werden. Bei herkömmlichen
Makadam-Vibrationswalzen ist es aus den folgenden Gründen schwierig,
die rechte und die linke Walze 52 gleichzeitig zu vibrieren.
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Wie
in 9 dargestellt ist, umfasst die herkömmliche
Makadam-Vibrationswalze ein Paar aus Walzen 52, die axial
an beiden Seiten des Körpers 51 gelagert
sind. Da die Breite der einzelnen Walzen 52 im Vergleich
zu jener der Walze der Tandem-Vibrationswalzen
recht klein ist, sind diese einerseits zur Lösung der obgenannten Probleme
(1) und (2) geeignet. Anderseits aber ist eine Walze 52 von
geringer Breite je nach Zustand der Straßendecke für Rüttelvibrationen (d. h. Vibrationen
mit nach links und rechts verlaufenden Rüttelbewegungen)an der Walze 52 anfällig, was
in 9 durch Pfeile dargestellt ist. Die Rüttelvibrationen
werden stärker,
je kleiner das Verhältnis
der Walzenbreite zum Walzendurchmesser wird. Ist die Walzenbreite
ausreichend groß, wie
dies bei der Tandem-Vibrationswalze der Fall ist, so treten Rüttelvibrationen
kaum auf. Bei einer Makadam-Vibrationswalze hingegen ist die Walzenbreite gering
und die Walzen 52 sind freitragend am Körper 51 gelagert,
sodass die Rüttelvibrationen
verstärkt werden,
wenn der Schwerpunkt der Walze nicht dem Mittelpunkt der Vibrationen
entspricht.
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Demzufolge
werden bei der Makadam-Vibrationswalze aus 9 Vibrationen,
die von den Rüttelvibrationen
stammen, trotz der Bereitstellung von Gummivibrationsisolierungen 55 von
beiden Seiten des Körpers
ausgesendet, wenn das Paar 52 aus linker und rechter Walze
gleichzeitig vibriert wird. Folglich werden dem Fahrsitz so starke
Vibrationen übertragen,
dass der Fahrer nicht mehr auf diesem sitzen kann. Zudem entstehen
bei der Verdichtung mit einer Makadam-Vibrationswalze unregelmäßig verdichtete Abschnitte
der Straßendecke.
Aus diesem Grund wird die herkömmliche
Makadam-Vibrationswalze aus 9 in erster
Linie zum Verdichten von Straßendecken
für bestimmte, örtlich eingeschränkte Flächen verwendet,
etwa zum Verdichten eines Übergangs
auf der Straßendecke,
wobei nur eine, die linke oder die rechte, Walze 52 vibriert.
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Bei
der herkömmlichen
Makadam-Vibrationswalze aus 9 stellt
sich zudem der Nachteil, dass sich die Durchbiegungsseite der Gummivibrationsisolierung 55 ändert, da
sich die Isolierung 55 gemeinsam mit der Walze 52 dreht,
sodass eine aufgehängte
Last zu einer alternierenden Last wird.
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Zudem
stellt sich bei der Makadam-Vibrationswalze aus 9,
so wie auch bei der Tandem-Vibrationswalze, das Problem (4) bezüglich des seitlichen Überstands.
mit anderen Worten kann der Fahrer die Walze 52 nicht zu
einer Position in unmittelbarer Nähe der Wand einer Struktur
bewegen, da die Halterung 58 von der Walze 52 nach
außen
hin vorsteht, wie in 9 dargestellt ist, wodurch nicht verdichtete
Abschnitte der Straßendecke
zurückbleiben.
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Eine
weitere Vibrationswalze ist aus der Patentschrift US-A-4.732.507
bekannt, die einen Bodenverdichter mit einem Paar aus Trommeln,
die an einem Trommelrahmen angebracht und von einem Antriebsmechanismus
angetrieben werden, offenbart. Eine Vibrationseinheit ist am Trommelrahmen angebracht
und überträgt über dem
Trommelrahmen Vibrationen an die Trommeln, was zu einer Rüttelbewegung
der linken und rechten Trommel führt.
Elastische Isolierungsbeschläge
sind zwischen dem Trommelrahmen und dem Körper der Walze bereitgestellt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Vibrationswalze bereitgestellt, die Folgendes
umfasst: ein Paar aus Walzen, die axial an beiden Seiten eines Körpers freitragend
gelagert sind; ein Paar aus Vibrationserzeugungsvorrichtungen zum
Vibrieren der einzelnen Walzen, wobei jede Vibrationserzeugungsvorrichtung
jeweils innerhalb eines Innenumfangs der ihr zugeordneten Walze
angeordnet ist; ein Paar aus Vibrationsmotoren zum Antreiben der
einzelnen Vibrationserzeugungsvorrichtungen; und ein Paar aus Walzenantriebsmotoren
zum Drehen der einzelnen Walzen; und ein Verbindungselement, das transversal
zur Walze verläuft,
die Walzen miteinander verbindet, wobei jede Walze über den
ihr zugeordneten Walzenantriebsmotor mit dem Verbindungselement
verbunden ist, wobei das Verbindungselement über Vibrationsisolierungselemente mit
dem Körper
verbunden ist.
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Dieser
Aufbau bewirkt, dass Rüttelvibrationen
vermieden werden und der Verdichtungsvorgang mit rechter und linker
Walze, beide gleichzeitig vibrierend, ausgeführt werden kann, da die Walzen
durch die Walzenantriebsmotoren und das Verbindungselement miteinander
verbunden sind und das Verbindungselement weiters durch vibrationsabsorbierende Elemente
mit dem Körper
verbunden ist. Wenn nun die hintere Walze zusätzlich zum vorderen Walzenpaar
vibriert, kann dadurch eine effektive und sehr dichte Verdichtung
auf großflächigen Straßendecken durchgeführt werden.
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Da
kein seitlicher Überstand
vorliegt, kann der Fahrer die Walze unmittelbar an die Wand der Struktur
heranführen.
Dies ermöglicht
die effektive Durchführung
des Verdichtungsvorgangs, und eine gleichmäßige Endbearbeitungsqualität der asphaltierten
Straßendecke
kann erzielt werden.
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Vorzugsweise
sind die Vibrationsisolierungselemente außerhalb des Körpers angeordnet.
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Ein
derartiger Aufbau lässt
die Bereitstellung eines ausreichenden Anordnungsraums für den Antriebsmotor
oder die Hydraulikrohrleitungen zu, da die Vibrationsisolierungselemente
außerhalb
des Körpers
angeordnet sind.
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Praktischerweise
sind die Walzenantriebsmotoren jeweils ein Hohlkonstruktions-Motor, der eine Durchgangsöffnung aufweist,
und jeder Walzenantriebsmotor ist zwischen dem ihm zugeordneten, zum
Körper
benachbarten Vibrationsmotor und der zur Walze benachbarten Vibrationserzeugungserzeugungsvorrichtung
angeordnet, und ein Antriebselement zum Antreiben der Vibrationserzeugungsvorrichtung
ist durch die Durchgangsöffnung
eingeführt und
mit dem Vibrationsmotor verbunden.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend ausschließlich zu
Beispielzwecken beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug genommen wird, in denen:
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1A eine
Seitenansicht ist, die eine Makadam-Vibrationswalze gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, und 1B eine Vorderansicht dieser ist;
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2 eine
erklärende
Vorderansicht ist, die den Gegenstand der Erfindung zeigt;
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3 eine
erklärende
Seitenansicht ist, die den Gegenstand der Erfindung zeigt;
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4 eine
perspektivische Ansicht ist, die den Gegenstand der Erfindung zeigt;
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5A eine
Seitenansicht ist, die den Walzenantriebsmotor im Querschnitt zeigt,
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und 5B eine
Vorderansicht des Walzenantriebsmotors im Querschnitt ist, die Kolben
zeigt;
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6 eine
erklärende
Vorderansicht ist, die eine erste modifizierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 eine
erklärende
Vorderansicht ist, die eine zweite modifizierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8A eine
erklärende
Vorderansicht ist, die einen Verdichtungsvorgang mit einer Tandem-Vibrationswalze
auf einer Straßendecke,
die vom Mittelpunkt aus zu beiden Strassenden hin eine Neigung aufweist,
veranschaulicht, während 8B eine
erklärende
Vorderansicht ist, die einen Verdichtungsvorgang mit einer Makadam-Vibrationswalze auf
einer Straßendecke
wie in 8A veranschaulicht; und
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9 eine
erklärende
Ansicht ist, die die Innenstruktur einer Walze einer herkömmlichen
Makadam-Vibrationswalze schematisch veranschaulicht.
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Unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
werden nun bevorzugte Ausführungsformen
einer Vibrationswalze gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Obwohl auf die Vibrationswalze als eine Makadam-Vibrationswalze
Bezug genommen wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen
speziellen Typ eingeschränkt.
Die vorliegende Erfindung kann auf jede beliebige Vibrationswalze
angewendet werden, solange die Vibrationswalze ein Paar aus axial
an beiden Seiten des Körper freitragend
gelagerten Walzen, ein Paar aus Vibrationserzeugungsvorrichtungen
zum Vibrieren der einzelnen Walzen, ein Paar aus Vibrationsmotoren
zum Antreiben der einzelnen Vibrationserzeugungsvorrichtungen und
ein Paar aus Walzenantriebsmotoren zum Drehen der einzelnen Walzen
umfasst.
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Wie
in 1 dargestellt ist, ist die Makadam-Vibrationswalze
R mit zwei vorderen Walzen und einer hinterebn Walze ausgestattet,
und Fahrersitze C sind auf einem Körper 1 bereitgestellt.
Die dargestellte Vibrationswalze ist vom Typ mit so genannter Knickrahmenlenkung,
bei dem ein von oben betrachtet U-förmiges Joch 4 die
hintere Walze 2 axial an beiden Seiten der Walze 2 lagert
und das Joch 4 über
einen Mittelstift 3 mit dem Körper 1 verbunden ist.
Die Vibrationswalze R wird so durch Hydraulikzylinder (nicht dargestellt)
betätigt,
dass der Körper 1 und
das Joch 4 um den Mittelstift 3 als Angelpunkt zueinander
gedreht werden.
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Die
vorderen Walzen 5 sind als Paar bereitgestellt, und das
Walzenpaar 5 ist axial an beiden Seiten des Körpers 1 freitragend
gelagert. Wie in 2 dargestellt, ist in jeder
Walze 5 eine Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 untergebracht.
Ein Vibrationsmotor 7 zum Antreiben der Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 und
ein Walzenantriebsmotor 8 zum Drehen der Walzen 5 ist
für jede
Walze 5 bereitgestellt. In dieser bevorzugten Ausführungsform
werden die Hydraulikmotoren als Vibrationsmotor 7 und als
Walzenantriebsmotor 8 eingesetzt. In der hinteren Walze 2 ist
ebenfalls eine Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 untergebracht.
Da die Walze 2 aber an beiden Seiten der Walze 2 vom
Joch 4 axial gelagert und die Walze 2 durch eine
bekannte Befestigungsstruktur am Joch 4 angebracht ist,
wird in der folgenden Beschreibung auf eine Erläuterung dieser verzichtet.
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Bezug
nehmend auf 2 sind die Vibrationserzeugungsvorrichtung 6,
der Vibrationsmotor 7 und der Walzenantriebsmotor 8 vom
Körper 1 aus
in der Reihenfolge Vibrationsmotor 7, Walzenantriebsmotor 8 und Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 positioniert.
Mit anderen Worten ist der Walzenantriebsmotor 8 dazwischen
angeordnet, der Vibrationsmotor 7 in der Nähe des Körpers 1 angeordnet
und die Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 in der Nähe der Walze 5 angeordnet
(an der Außenseite
der Walze 5).
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Eine
scheibenförmige
erste und zweite Endplatte 9 und 10 sind separat
am Innenumfang der Walze 5 angebracht. Die Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 ist
zwischen der ersten Endplatte 9 und der zweiten Endplatte 10 konzentrisch
mit der Walze 5 angeordnet. Als Beispiel für eine solche
Anordnung, die in 2 veranschaulicht ist, ist eine
Durchgangsöffnung
am Mittelabschnitt der ersten Endplatte 9 ausgebildet und
das die Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 aufnehmende Gehäuse 11 wird
in der Durchgangsöffnung
aufgenommen und danach am Randabschnitt der Durchgangsöffnung mithilfe
von Bolzen 12 fixiert. Die Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform ist
ein exzentrischer Antrieb mit einer Welle, d. h. eine Vibrationserzeugungswelle 15,
die gemeinsam mit einem an dieser angebrachten exzentrischen Gewicht 14 die
Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 bildet, ist durch Lager 13 drehbar
im Inneren des Gehäuses 11 gelagert
und ist zur Walze 5 konzentrisch.
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Als
Walzenantriebsmotor 8 verwendet die Vibrationswalze R gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
einen Hohlmotor ohne Welle mit einer Durchgangsöffnung 16 (5A),
und im Besonderen wird ein Multiprozess-Radialkolbenmotor 17 verwendet.
Der Radialkolbenmotor 17 ist ein bekannter Hydraulikmotor,
der dünn
und imstande ist, bei geringer Geschwindigkeit ein hohes Drehmoment
zu erzeugen, und dessen Ausgangsabschnitt 20, wie in 5A dargestellt
ist, innerhalb eines feststehenden Abschnitts 18, der mit
einem Lager 19 ein Gehäuse bildet,
drehbar gelagert ist. Wie in 5B dargestellt ist,
ist ein dünner
Zylinderblock 21 mit einem runden Querschnitt am Ausgangsabschnitt 20 angebracht. Am
Außenumfang
des Zylinderblocks 21 ist dem Umfang entlang eine Vielzahl
an Zylindern 22 gleichmäßig beabstandet
angebracht, und ein an seinem vorderen Ende mit einer Rolle 23 ausgestatteter
Kolben 24 ist in jedem der Zylinder 22 eingeführt, um
in der radialen Richtung des Zylinderblocks 21 beweglich zu
sein.
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Eine
Nockenoberfläche 25 ist
an der Innenoberfläche
des feststehenden Abschnitts 18 ausgebildet, die die Rollen 23 berühren. Das
Bezugszeichen 26 in 5A kennzeichnet
eine Scheibenbremse.
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Wenn
nun Drucköl
aus einem Druckölauslass
in die einzelnen Zylinder 22 fließt, so bewegt sich der Kolben 24 innerhalb
des Zylinders 22, und die Rolle 23 drückt an die
Nockenoberfläche 25,
sodass sich der Ausgangsabschnitt 20 durch die Auflagerkraft
dieser Nockenoberfläche 25 dreht.
Der Multiprozess-Radialkolbenmotor 17 ist wie oben beschrieben konstruiert,
und der Ausgangsabschnitt 20 kann als Konfiguration, die
nicht als Welle ausgebildet ist, vorliegen. Da der Ausgangsabschnitt 20 von
der Seite aus im Querschnitt betrachtet als ringförmiges Element
ausgebildet sein kann, kann die Durchgangsöffnung 16 am Mittelpunkt
des Ausgangsabschnitts 20 bereitgestellt sein.
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Beim
Radialkolbenmotor 17 wird der leere Kern der Durchgangsöffnung konzentrisch
mit dem Drewellenkern der Walze 5 angeordnet, und der Ausgangsabschnitt 20 ist
mittels Bolzen 27 am Gehäuse 11 der Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 angebracht.
Ein Ende der Vibrationserzeugungswelle 15 der Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 steht
vom Gehäuse 11 vor,
ist in die Durchgangsöffnung 16 des Radialkolbenmotors 17 eingeführt und über eine Kopplung 28 mit
der Ausgangswelle 76 des Vibrationsmotors 7 verbunden.
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Das
Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die
rechte und die linke Walze 5 durch die Walzenantriebsmotoren 8 und
mittels eines Verbindungselements 29 miteinander verbunden
sind, und dass das Verbindungselement 29 über Vibrationsisolierungselemente 30 am
Körper 1 angebracht
ist. Wie in den 2 und 4 dargestellt
ist, umfasst das Verbindungselement 29 gemäß dieser bevorzugten
Ausführungsform
ein Paar aus einer rechten und einer linken Befestigungsplatte 31,
die durch ein rechteckig geformtes Plattenelement gebildet sind,
ein Paar aus einer rechten und einer linken Halterung 32,
die zur Form des Buchstaben L gebogen sind, und ein Paar aus einer
vorderen und einer hinteren Verbindungsplatte 33, die sich
nach rechts und links erstrecken. Die Befestigungsplatte 31 ist
an der Außenseite
des Körpers 1 parallel
zur Seitenplatte 1a des Körpers angeordnet. An einer
dem Körper 1 gegenüberliegenden
Seite der Befestigungsplatte 31 ist die Halterung 32 z.
B. durch Schweißen
angebracht, sodass eine Oberfläche
der Halterung 32 parallel zur Befestigungsplatte und von
dieser entfernt vorliegt. Die vordere und die hintere Verbindungsplatte 33 sind
beispielsweise durch Schweißen
an einem Ende senkrecht an der Befestigungsplatte 31 angebracht,
sodass die Halterung 32 zwischen dem Paar aus Verbindungsplatten 33 eingeschoben
ist. Beide Seitenplatten 1a des Körpers 1 bilden einen
Einschnitt 1b zur Einführung
der Verbindungsplatten 33 aus, und das Verbindungsplattenpaar 33 erstreckt sich
durch die Einschnitte 1b hindurch und im Inneren des Körpers 1 nach
links und nach rechts. Die Verstärkungsplatte 33a ist
an der vorderen und der hinteren Verbindungsplatte 33 angebracht.
um eine Brücke
zwischen den Verbindungsplatten 33 auszubilden.
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Wie
in 5A dargestellt ist, ist am Mittelpunkt der Befestigungsplatte 31 eine Öffnung 31a zur Einführung des
Radialkolbenmotors 17 ausgebildet. Der Radialkolbenmotor 17 ist
in der Öffnung 31a eingeführt, und
sein feststehender Abschnitt 18 ist durch Bolzen 34 an
der Befestigungsplatte 31 angebracht. Wie in 2 dargestellt
ist, ist eine Öffnung 32a in der
Halterung 32 ausgebildet, und die Ausgangswelle 7a des
Vibrationsmotors 7 ist durch die Öffnung 32 hindurch
und in der Durchgangsöffnung 16 des
Radialkolbenmotors 17 eingeführt. Wie oben angesprochen
wurde, ist die Ausgangswelle 7a des Vibrationsmotors 7 über die
Kopplung 28 mit der Vibrationserzeugungswelle 15 verbunden.
Das Gehäuse
des Vibrationsmotors 7 ist durch Bolzen 35 an
der Halterung 32 fixiert.
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Wie
oben erwähnt
wurde, sind die rechte und die linke Walze 5, in denen
die Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 untergebracht ist,
durch die Walzenantriebsmotoren 8 und mithilfe des Verbindungselements 29 miteinander
verbunden. Solange das Verbindungselement 29 eine gewisse
Steifigkeit aufweist, unterliegt es hinsichtlich der Form und dergleichen
keinen besonderen Einschränkungen.
Das Verbindungselement 29 ist durch die Vibrationsisolierungselemente 30 am
Körper 1 befestigt.
Gemäß dieser
Ausführungsform
sind vier Eckabschnitte der Befestigungsplatte 31 über zylindrische
Vibrationsisolierungen 36 aus Gummi an der Seitenplatte 1a des Körpers angebracht.
Jede Gummivibrationsisolierung 36 ist mittels Bolzen oder
dergleichen an der Befestigungsplatte 31 und der Seitenplatte 1a angebracht.
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Nun
wird der Betrieb der Vibrationswalze gemäß der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Wie oben erwähnt,
dreht sich beim Walzenantriebsmotor 8 (d. h. dem Radialkolbenmotor 17)
der Ausgangsabschnitt 20 in Bezug auf den feststehenden
Abschnitt 18, wenn Hydrauliköl in die einzelnen Zylinder 22 einfließt. Durch
die Drehung des Ausgangsabschnitts 20 dreht sich auch die
daran befestigte Walze 5 und verdichtet die Straßendecke.
Wird dem Vibrationsmotor 7 Hydrauliköl zugeführt, so wird die Vibrationserzeugungswelle 15 und
somit auch das exzentrische Gewicht 14 über die Kopplung 28 gedreht.
In Folge der Drehung des exzentrischen Gewichts 14 wird
eine Vibrationserzeugungskraft erzeugt, und die Walze 5 vibriert.
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Da
die rechte und die linke Walze 5 über das Verbindungselement 29,
das eine gewisse Steifigkeit aufweist, miteinander verbunden sind,
und die Walzen 5 als eine gleichförmige, breite Einzelwalze betrachtet
werden können,
deren Mittelteil ausgeschnitten wurde, treten Rüttelvibrationen, wie sie in 9 veranschaulicht
sind, selbst dann kaum auf, wenn die rechte und die linke Walze 5 gleichzeitig
vibrieren. Deshalb wird dem Körper 1 keine
starke Vibrationskraft, die sich aus den Rüttelvibrationen ergibt, übertragen,
und dem Fahrer, der auf dem Fahrersitz C sitzt, wird nur eine relativ
schwache Vibrationskraft, die gleich gering ist wie bei der Verdichtung
mit einer herkömmlichen
Tandem-Vibrationswalze, übertragen.
Zudem ist es möglich,
die Straßenoberfläche glatt
fertig zu bearbeiten. Gemäß der Erfindung
ist es außerdem
möglich,
die Straßendecke
zu verdichten, während
beide Walzen 5, die rechte und die linke, vibrieren, und
wenn zudem noch die hintere Walze 2 vibriert, kann zusätzlich zur
Verdichtung eines Übergangs
auch die Verdichtung der gesamten Straßendecke großflächig durchgeführt werden,
was bisher mir der herkömmlichen
Tandem-Vibrationswalze ausgeführt
wurde.
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Da
die Vibrationsisolierungselemente 30 (d. h. die Gummivibrationsisolierungen 36)
nichtdrehbar am Körper 1 angebracht
sind, ist es möglich,
die Unzulänglichkeiten
des Stands der Technik, nämlich
die Änderung
der Durchbiegungsseite der Gummivibrationsisolierung 55 aufgrund
der Drehung der Isolierung gemeinsam mit der Walze, sodass eine
aufgehängte
Last zu einer alternierenden Last wird, auszumerzen. Folglich ist
die erforderliche Festigkeit der Vibrationsisolierungselemente 30 geringer
und die Lebensdauer der Vibrationsisolierungselemente 30 verlängert.
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Der
Betrieb des Ein- und Ausschaltens der rechten und der linken Walze 5 sowie
der Walze 2 erfolgt über
einen in der Umgebung des Fahrersitzes C vorgesehenen Schalter (nicht
dargestellt), etwa einen Drehschalter, der auf die jeweiligen Vibrationsmodi
umschalten kann. Die Vibrationsmodi umfassen beispielsweise die
folgenden: (1) einen Modus zum ausschließlichen Vibrieren der rechten
Walze 5 und (2) einen Modus zum ausschließlichen
Vibrieren der linken Walze 5 für einen örtlich eingegrenzten Verdichtungsvorgang,
etwa zum Verdichten eines Übergangs;
sowie (3) einen Modus zum Vibrieren aller Walzen, einschließlich der
rechten und der linken Walze 5 und der hinteren Walze 2 für einen
großflächigen Verdichtungsvorgang
der gesamten Straßendecke.
Weitere Vibrationsmodi, etwa einen Modus zum ausschließlichen
Vibrieren der rechten und der linken Walze 5 und einen
Modus zum ausschließlichen
Vibrieren der hinteren Walze 2, können nach Bedarf eingestellt
werden.
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Im
Vergleich zu einer herkömmlichen
Tandem-Vibrationswalze können
die folgenden Vorzüge und
Vorteile der Makadam-Vibrationswalze R, auf die die vorliegende
Erfindung angewendet wird, aufgeführt werden.
- (1)
Beim Verdichten einer kurvigen Straßendecke wird, wenn die Vibrationswalze
um die Kurve gelenkt wird, die Strassendecke kaum verdrängt und eine
flache und glatte Verdichtung der Straßendecke kann erzielt werden,
da die rechte und die linke Walze 5 differenzial bewegt
werden können, um
die Straßendecke
zu verdichten.
- (2) Beim Verdichten einer Straßendecke, bei der eine leichte
Neigung senkrecht zur Verdichtungsrichtung vom Mittelpunkt zu den
beiden Straßenenden
erzeugt wird, kann eine gleichmäßige Endbearbeitungsqualität der Straßendecke
erzielt werden, da die Walzen 5 oder die Walze 2 die Straßendecke
jeweils in Übereinstimmung
mit dem Neigungswinkel kontaktieren können.
- (3) Aufgrund der vergrößerten Verdichtungsbreite ist
die Anzahl der Verdichtungsspuren gesenkt, und die Arbeitseffizienz
des Verdichtungsvorgangs kann gesteigert werden.
- (4) Der Durchmesser der Walze 5 kann ohne Vergrößerung des
Körpers 1,
d. h. ohne Beeinträchtigung
der Sicht vom Fahrersitz C aus und ohne Steigerung der Herstellungskosten,
vergrößert werden,
und eine hervorragende Endbearbeitung der Straßendecke kann erzielt werden.
-
Sind
die Vibrationsisolierungselemente 30 außerhalb des Körpers 1 angeordnet,
so wird zudem der folgende Vorteil erzielt. Wie in 6 dargestellt ist,
umfasst eine erste modifizierte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung Vibrationsisolierungselemente 30 (oder Gummivibrationsisolierungen 36),
die im Inneren des Körpers 1 angeordnet
sind. Hierin ist die Form des Verbindungselements 29 leicht
modifiziert. Eine solche Anordnung kann für die Vibrationswalze angewendet
werden, wenn innerhalb des Körpers 1 ein
ausreichend großer
Innenraum vorhanden ist. Üblicherweise
sind jedoch im Inneren des Körpers 1 der
Motor zum Antrieb des Fahrzeugs, Hydraulikrohrleitungen und andere
Teile kompakt angeordnet. Daher wären die Form und der Anordnungsplan
der Befestigungsvorrichtungen, wie etwa des Vibrationsisolierungselements
selbst und des Motors, stark eingeschränkt, wenn die Vibrationsisolierungselemente 30 im
Inneren des Körpers 1 angeordnet werden.
Die Bereitstellung der Vibrationsisolierungselemente 30 außerhalb
des Körpers 1 kann
dieses Problem lösen,
und bestehende Vibrationswalzen können einfach auf die Vibrationswalze
gemäß der vorliegenden
Erfindung umgerüstet
werden.
-
In
dieser Ausführungsform
ist das Verbindungselement 30 an einer unteren Stelle des
Körpers 1 positioniert
und erstreckt sich durch den Körper 1 hindurch.
Nehmen aber eine Hydraulikrohrleitung oder andere Teile diesen Platz
ein, so kann sich das Verbindungselement 29 unterhalb des
Körpers 1 erstrecken,
ohne durch den Körper
hindurch zu treten.
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Außerdem verwendet
die Vibrationswalze R eine Bauweise, bei der der Walzenantriebsmotor 8 ein
Hohlkonstruktionsmotor mit einer Durchgangsöffnung 16 ist und
der Hohlkonstruktionsmotor 8 zwischen dem benachbart zum
Körper 1 angeordneten Vibrationsmotor 7 und
der benachbart zur Walze 5 angeordneten Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 positioniert
ist, und bei der das Antriebselement zum Antreiben der Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 (beispielsweise
die Vibrationserzeugungswelle 15 als solche, die Kopplung 28 und
die Ausgangswelle 7a des Vibrationsmotors 7) durch
die Durchgangsöffnung 16 eingeführt und
mit dem Vibrationsmotor 7 verbunden ist (hierin in Folge
als " Bauweise A" bezeichnet). Mit
einer solchen Anordnung können
die folgenden Effekte erzielt werden.
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Zu
Vergleichszwecken wird eine zweite modifizierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in 7 dargestellt
und im oben angesprochenen japanischen Gebrauchsmuster Nr. HEI 3-24647
geoffenbart ist, ist der Vibrationsmotor 7 am äußeren Ende
der Walze 5 angeordnet. Der Ausgangsabschnitt 41b des
Walzenantriebsmotors 8 ist über die Halterung 42 an
der Endplatte 44 angebracht, die entlang dem Innenumfang
der Walze 5 fixiert ist. Der feststehende Abschnitt 41a ist
am Verbindungselement 29, das aus der Befestigungsplatte 31 und
der Verbindungsplatte 33 besteht, befestigt. Das Verbindungselement 29 ist
an der Befestigungsplatte 31 über die Gummivibrationsisolierungen 36 mit
der Seitenplatte 1a des Körpers 1 verbunden.
Das Gehäuse 45,
in dem die Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 untergebracht
ist, ist an der Endplatte 44 angebracht, während die
Vibrationserzeugungswelle 15 mit dem Vibrationsmotor 7 verbunden ist.
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Bei
dieser Konstruktion ist es erforderlich, die Halterung 37 zum
Umgehen der äußeren Seitenoberfläche der
Walze 5 einzusetzen, da das Gehäuse des Vibrationsmotors 7 nicht-drehbar
am Körper 1 befestigt
werden muss. In diesem Fall kann der Fahrer, wie bereits oben erwähnt, die
Walze 5 nicht in unmittelbarer Nähe zur Wand der Struktur hinbewegen, da
die Halterung 37 um ein gewisses Ausmaß vorsteht (seitlicher Überstand).
Im Gegensatz dazu benötigt
die Bauweise A keine solche Halterung, die von der Außenoberfläche der
Walze 5 aus vorsteht. Deshalb kann der Verdichtungsvorgang
unter gleichzeitiger Heranführung
der Walze 5 in unmittelbarer Nähe zur Wand durchgeführt werden,
was zu verbesserter Arbeitseffizienz des Verdichtungsvorgangs und
gleichmäßiger Asphaltierungsqualität führt.
-
Außerdem ist
bei der Bauweise A der Vibrationsmotor 7 im Inneren des
Körpers 1 positioniert und
nur die Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 und der Walzenantriebsmotor 8 sind
im Inneren der Walze 5 angeordnet. Aus diesem Grund kann
der Raum, den die Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 (das
Gehäse 11 der
Vibrationserzeugungsvorrichtung oder dergleichen) in Anspruch nimmt,
in seitlicher Richtung der Walze 5 vergrößert werden.
Deshalb kann eine große
Vibrationserzeugungsvorrichtung verwendet werden, und die Vibrationserzeugungsvorrichtung
kann vom Typ mit zwei Wellen sein und Getriebe umfassen. Demnach
steht für
den eingeschränkten
Raum im Inneren der Walze 5 eine breite Palette an Konstruktionen
einer Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 zur Verfügung, und
für verschiedene
Anforderungen können
jeweils unterschiedliche Vibrationserzeugungsvorrichtungen entwickelt
werden.
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Wird
des weiteren ein Multiprozess-Radialkolbenmotor 17 als
Walzenantriebsmotor 8 verwendet, so werden die folgenden
Vorteile erzielt. Wie oben erwähnt
ist der Radialkolbenmotor 17 schmal und zur Erzeugung eines
hohen Drehmoments bei niedriger Geschwindigkeit imstande. Da der
Motor 17 ein hohes Drehmoment bei niedriger Geschwindigkeit
erzeugt, ist bei der Anwendung des Motors 7 auf die Walzen 5 kein
Untersetzungsgetriebe notwendig, weshalb der Raum, den der Walzenantriebsmotor 8 in
Anspruch nimmt, in seitlicher Richtung der Walze 5 verringert
werden kann. In Kombination mit der Anordnung, bei der der Vibrationsmotor 7 im
Inneren des Körpers 1 positioniert
ist, ermöglicht
eine solche Bauweise, dass die Vibrationserzeugungsvorrichtung 6 in
seitlicher Richtung der Walze 5 mehr Raum in Anspruch nehmen
kann und schlussendlich auch mehrere mögliche Anordnungspläne für die Vibrationserzeugungsvorrichtung 6.
-
Obwohl
die Erfindung in ihren Einzelheiten beschrieben wurde und auf spezifische
Ausführungsformen,
einschließlich
Modifikation dieser, Bezug genommen wurde, versteht es sich für Fachleute
auf dem Gebiet der Erfindung, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen
hinsichtlich Form und Anordnung der einzelnen Elemente vorgenommen
werden können,
ohne vom Schutzumfang der Erfindung, der in den beigefügten Ansprüchen definiert
ist, abzuweichen.