DE6607089U - Strassenwalze, insbesondere tandemwalze - Google Patents

Description

RA. 66?125*22.9.64

HENSCHEL-,VERKE Kassel, den 15. September 1964

Aktiengesellschaft Mae/Le

FS 2128

"Straßenwalze, insbesondere Tandemwalze"

Straßenwalzen jeder Bauart werden bisher ausschließlich mit zylindrisehen '.Vaizenrädern gebaut. Dabei geht man von d^r Vorstellung aus, daß der Zylinder auf einor planen oder auf einer zu planenden Fläche mathematisch richtig aufliegt und daß alle Rollkreise, als deren Surame man den Zylindermantel anr.ehen kann, mathematisch richtig auf der Unterlage, dem Planum ablaufen.

Es ist aber bekannt, daß i:a umgekehrten Falle, nämlich auf waagerecht liegenden Zylindern flache Bänder nicht immer richtig ablaufen, .venn sie Dickentoleranzen aufweisen oder sonst nicht der mathomatisch-parallel-epipedischen Form des Querschnittes entsprechen. Man hat gefunden, daß bombierte Walzen z.B. bei Gurtförderern eine zentrierende iVirkung auf das Band ausüben. Bei Blechbänlern, die sich nicht wie Leder- oder Gummigurte verformen können oder sollen* hat man diese zentrierende .Virkun~ -lurch «Valzenkörper erreicht, die aus zwei kegeligen Hälften bestehen. Si3 rotieren um geneigte Achsen iergestalt, laß in 1er Mitte der Brirührungszone des Bandes mit der Rolle die Erzeugende des einen Kegels mit der Erzeugenden des audoren Ke~*els fluchtet.

Die Theorie dieser aus zwei zueinander geneigten Kegeln bestehenden »Valzen besagt, daß an der Berührungsstelle nut dem Band jedorseits zur Bandmitte oder vValzenmitte gerichtete Roibkrafte entstehen,

j die das Band in der Mittellage halten oder das etwa verrutschende

» Band neu zentrieren.

Diese Theorie und Erfahrung auf eine Planierwilze übertragen., läßt , es nicht abwegig erscheinen, von der bisherigen zylindrischen

t Gestalt der Walzenkörper abzugehen und statt dessen die ohnehin

wegen des Kurver-7.aufs in der Mitte geteilte Zylinderwalze durch

zwei Kegelwalzen zu ersetzen. Der Effekt ist der, daß bei losem
Schüttgut die Tendenz vermindert wird, beim Festwalzen die Schuttlage seitlich zu verbreitern. Kräfte, die das Walzgut nach innen
in die A'alzbahn, also zur Mitte hin zu verschieben suchen, können
nur erwünscht sein und sich im Sinne des Verdichtungseffektes des
Walzens nur nützlich auswirken.

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

Nach der Erfindung ist davon ausgegangen, daß der Ersatz z.B.
der beiden zylindrischen tfalzenhälften, die die Vorderwalze
(und genauso auch die Hinterwalze) einer sogenannten Tandemstraßen-j walze bilden, durch zwei geneigte Kegelstumpfe keine Nachteile,
sondern söftar Vorteile für die bezweckte »Valzarbeit bietet. f

In den Zeichnungen ist die erfindungsgeraäße \Valze in einigen Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt.
Abbildung 1 zeigt eine Tandemwalze von der Seite gesehen,
Abbildung 2 eine Vorderansicht. f

Die Abbildungen 3, Ja und H-_i 4-a beziehen sich auf Einzelheiten j der vorderen tfalze. 1

Abbildung 5 zeigt die Anordnung eines Pflugschares zwischen den
Walzenteilen,

Abbildung 6 den Einbau des Antriebes bei Mehrring-falzen,
Abbildung 7 den Einbau des Antriebes bei Zwei ring-»Valzen. |

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66Θ7089-7.1.71

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Jede »Valze · , und zwar Vorderwalze %a und Hinterv/alze ^b besteht hierbei aus zv/ei Kegelstu'mpfen 1,2 , die rait ihrer unteren Erzeugenden flach auf den Boden gelegt sind. Diese ErzeuiT^nden listen also in der Horizontalebene^ in der auch die (gedachte) Kogelspitze geortet ist. Es ist leicht einzusehen, daß die Drehachse ί ,jeäes Kegelstumpf es um einen vVinkel ei gegen die Horizontale geneigt ist. der der Hälfte des Zentriwinkel =5 entspricht. Die beiden Kegel 1,- laufen nun nicht, v/i β die Zylin'lorhfilf ten, die sie ersetzen, geradeaus in mathematisch oinwanclfreiem Abrollen, sondern sie haben die Tendenz nach rechts und links in einer Kreisbahn auseinander zu laufen. Sie werden durch die - von oben auf die Laufebene gesehen - gerade und feste Achse gezwungen, geradeaus zu laufen. Sie "radieren¹¹ also auf der Lauf ebene und erzeugen dadurch die oben geschilderten Effekte. Die hierfür aufgewendete Mehrarbeit ist auf glatter, harter und ebener Bahn bei der praktisch verwendbaren njeringen Achsenneigung (1:10) und der dieser Neigung entsprechenden Kegelforßi sehr gering, bei der eigentlichen Walzarbeit in losem oder plastischem vVegmaterial geht sie sogar in die geleistete Walzarbeit als zusätzlicher Knetvorgang ein.

Man hat es dabei in der Hand, diese Mehrarbeit, allerdings gleichzeitig auch den Effekt dadurch zu vermindern (beispielsweise um den Verschleiß der Rollenmantel zu verringern), daß man die Kegelnturapfe in Scheiben unterteilt. (Scheiben 1, 1', 1" und 2, 2¹ , 2" in Abb.2.) Man kann also durch Rechnung oder Versuche ifeststellen, welche Bauart das Optimum als Kompromiß zwischen größtmöglichem Kneteffekt und kleinsttragbarem Verschleiß ergibt, oder je nach Absicht mit einteiligen, zweiteiligen, oder mehrteiligen Kegeln arbeiten. Bei unendlicher Teilung wurden alle Scheiben genauso leicht laufen, wie die ursprünglichen Zylinder.

Praktisch kommt man mit einer Zweiteilung der Kegelstumpfe aus.

Zur Erläuterung wird untersucht, welche Verhältnisse bei einer zylindrischen Trommel von 1ooo mm Durchmesser und 12oo mm Breite eintreten, wenn man stattdessen zwei Kegelstumpfe verwendet, deren

Achsen 1 : ΊΟ geneigt sind. Teilt man die entstehenden Kegeltommeln in $e drei Streifen von je 2oo mm Breite und treibt den mittleren Streifen mechanisch an, so möge seine Drehzahl bei einer gewählten konstanten Umfangsgeschwindigkeit ( die der Fahrgeschwin digkeit der >Valze entspricht ) mit n₀ bezeichnet werden. Dann beträgt die Drehzahl des inneren größeren Streifens 96 % von n_Q und die Drehzahl des äußeren kleineren Streifens etwa 104,5 % von n_Q.

Alle diese Drehzahlverhältnisse sind auf den mittleren Laufkreis dor dppi Λβΐ aenrirure bezogen.

Jeder einzelne der Ringe hat natürlich bei 2oo mm Laufkreisbreite infolge der kegeligen Form noch immer eine Tendenz, auf Kreisbogen zu laufen. Ή$ώχϊ aber der Ring durch die Konstruktion ge'zwüngen wird, geradeaus zu laufen, dann wird sich seine Drehzahl auf den mittleren Laufkreisdurchraesser ausrichten. An den Kanten stimmt die Umfanßsgeschwinigkeit dagegen nicht mit dem Laufkreisdurchmesser überein: der größere Laufkreis der Innenkante läuft zu schnell, der kleinere Laufkreis der Außenkante dagegen zu langsam. Die Vor- oder Nacheilung beträgt etwa 2 %. Der größere Laufkreis radiert also auf der Bodenfläche und schiebt von dem verdichteten Material etwas nach hinten, der kleinere Laufkreis schiebt etwas Material vor sich her. Dadurch kommf; das Material in eine kreisende Bewegung. Dies kommt der Verdichtung, die durch das Walzen erreicht werden soll, zugute. Es ist also durchaus zu erwarten, daß die Wirksamkeit der schräggestellten, kegelförmigen Walzen intensiver ist, als die der rein zylindrischen Walzen.

Abbildung 3 zeigt oben die geometrische Form 5 der beiden ! tfalzenhälften. Abbildung 3 a ist ein Schnitt, der andeutet, daß der Walzenmantel 7 an der nach innen gekehrten Kante 6 senkrecht abgeschnitten ist. Die Kante ist also kegelförmig überdreht, so daß die Berührungslinie der rechten und linken Trommel im Bereich des Mantels eine senkrechte Linie ist. Hierdurch wird erreicht, daß d-orch den Spalt eintretendes Walzgut zwischen den beiden Hantelkanten zerrieben wird. Abbildung 4 ist ein Grundriß, der zeigt, daß diese senkrechte Berührungskante 6 genau mittig im Achsenkreuz (x—x) liegt.

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Eine Ausführungsform des Erfindunßsgedankens ist in Abbildung 4a jtri abgeändertem Grundriß dargestellt, bei dem die Berührungs* linie (y-y) der Walzenkörper mit der Erdoberfläche um wenige Grad gegen das Achsenkreuz geneigt ist. Dadurch wird erreicht, daß der oben erwähnte Berührungspunkt etwas vor dem Achsenkreuz lief,V und somit etwas angehoben wird. Das Walzgut, das vor der Walze hergeschoben wird, wird demzufolge unter die Walze gedruckt und gerät nicV*t in den Spalt.

Die in Abbildung 4 a dargestellte Vorverlegung des Berührungspunktes hat theoretisch nur dann Sip,n, wenn die Walze in der Ffeilrichtung (Abbildung λ ) gefahren wird. Es ist aber konstruktiv durchaus möglich, mit Hilfe von hydraulischen Zylindern die Achse $e nach Fahrtrichtung in der gewünschten Weise zu \ knicken. Auch dies ist ein Gedanke der Erfindung.

Iis Abbildung 5 ist dargestellt, daß der gleiche Zweck auch dadurch erreicht werden kann, daß man aus dem unteren Teil des Schlitzes eine kleine Pflugschar 8 austreten läßt, die etwa anstehendes Walzgut seitlich unter die beiden »Valz.en schiebt und so ebenfalls verhindert, daß Walzgut in größeren Mengen in den Schlitz eintritt.

Konstruktive Ausbildung:

In Abbildung 6 ist eine schematische Ausbildung des Erfindungsgedankens dargestellt.

J Wir sehen ein Gehäuse 9 , das zentral im Inneren ein in '

^Kugellagern gelagertes -Differential 1C üblicher Bauart auf- | nimmt. Das Teilerrad 1* dieses Differentials wird durch ein Kegelrad 1? angetrieben, dessen Achse 1J in der Darstellung schräg nach hinten aus dem Gehäuse 9 austritt und , wie in Abb.1 dargestellt, durch eine Gelenkwelle 14 angetrieben wird. Im Hauptrahmen 4 nach Abb.1 befindet sich ein Getriebe 15 mit Antrieb durch einen Verbrennungsmotor 16 - Von diesem Ge-tx'iebe geht nach vorn und hinten der Antrieb für die beiden « Walzentrommeln. Wahlweise kann natürlich der Antrieb auf eine,

vorzugsweise die hintere, Walze beschränkt werden.

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

Die Antriebsachse ^9 is^ in einem feststehenden Gehäuseteil 9
zweimal gelagert. Außen auf dem Gehäuse ist die Radscheibe des
inneren tfalzenkranzes 1" und 2" drehbar gelagert. Diese Lagerung
wird zweckmäßig als Kugel- oder Rollenlagerung ausgebildet, weil
die Radkränze 1" und 2" gegenüber dem feststehenden Gehäuseteil 9
mi*; voller Drehzahl umlaufen.

Die Antriebswelle 19 trägt eine feste Verlängerung 19'* auf der
drehbar der äußere Radkranz 1,2 gelagert ist. Da die Wellen
19, 19¹ sät der Drehzahl des mittleren Radkranzes 1', 2¹ umlaufen, der äußere Radkranz 1,2 aber nur etwa 4- % schneller
lauft, kann diese Lagerung eine reine Büchsenlagerung sein, da
es sich hier um eine verhältnismäßig geringe Relativbewegung
handelt.

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

Diese schwenkbare Drehzapfenlagerung kann sowohl über der Vorder- i

walze als auch über der Hin^erwalze vorgesehen werden, weil der ]

Schwerpunkt des Hauptrahmens so tief liegt, daß er sich stets !

unterhalb der Zapfen befindet. Das heißt, der Hauptrahmen kann |

wieg°nartig sowohl um den Drehpunkt an der Hinterachse schwenken, i

und Vorder- und Hinterachse können sich dem Gelände weitgehend ι

anpassen. In vielen Fällen wird die schwenkbare Lagerung nur _; am vorderen üinde notwendig sein.

Die Lenkung selbst wird zweckmäßigerweise, wie in Abb.1 dargestellt, sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse ; angebracht, so daß die iValze erfindungsmäßig kleinste Kurven k durchfahren kann, indem sowohl die Vorder- als auch die Hinter- ^: walze einschlägt«

bin -veiterec Vorteil besaht darin, daß beim Geradeausfahren die Vorder-yalze ■beispielsweise nach rechts, die Hinterwalze nach links absebwenkbar ist, während der Haupt rahrasn die diagonale Verbindungslinie bildet. Es kann also ein Streifen ^e.valzt .verden, der breiter ist, als die einzelne iValzenbrei te. (Hun-e-^ang)

Eine andere Ausführung des Erf indungs^e-üankenr. ist in Abb.'⁷ dargestellt. 3ie zeigt eine Aufteilung dor Kegelstunipfe in nur z'-vei Rin^e und soll die Möglichkeit erläutern, alle Rin.53 anzutreiben. Die hiir beispielsweise senkrecht in ier Achse des Drehzapfens für die Lenkung eingebaute Antriebswelle 13 treibt ■über ein Kegelrad 12 das Differential-A'jßenrad 11' an. Das Differential 1C¹ ist auf einer waagerechter! Achse 31 montiert. Auf ihr sind auch die Stirnräder 20- ^ela^ert, die gleichsinnig vom Differential angetrieben werien. Deren Drehung wird auf die Zahnkränze 30 übertragen, die auf den Flanetenradträ^ern zweier Flantcn-^etriebe montiert sind. Die Plantenfjetriebe 25 bestehen aus '2eci Außenrad 26, das das innere .Valzenrad antreibt, dem Sonnenrad ?7, das das äußere Walzenrad antreibt und den Flanetonrädern 28, die auf dem ilantenträger 25 montiert sind, der auch len ob">n erwähnten Zahnkranz tr'rigt.

Plantenträger, Sonnenrad und Außenrad sind aller auf der fest-.stehenden, geneigten Achse 29 gelagert, ihre verlängerten Hohlachsen tragen die »Valzenräder.

Durch das Ilanten^etriebe wird eine Differential wirkung sichergestellt, die es den äußeren und inneren A'alzßnrädern gestattet, mit verschiedener Drehzahl entsprechend ihrer Geschwindigkeit umzulaufen.

Die geschilderte Anordnung wiederholt sich symmetrisch im ,Valzenräierpaar jenseits der Symmetrielinie.

Das Differential 10' 'ritt beim Kurvenlauf in Tätigkeit, wenn das rechte und das linko Räderpaar mit verschiedener Drehzahl liufen.

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

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

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

Nach der Erfindung ist eine symmetrische Anordnung gefunden, die bj auf die gerinTe Neigung der Räder außen diese Nachteile weitgehend vermeidet.

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

In diesem Falle tragt der Haupörrhmen nur den Verbrennungsmotor, gegebenenfaiIs ein Übersetzungsgetriebe ins Schnelle und die hydrostatische Pumpeneinheit. Durch den Spalt zwischen den kegeligen <Valzen sind für den Antrieb dann nhr zwei Druckschläuche einzuführen. Die in bekannter vVeise schwenkbare Purapeneinheit sorgt für die Geschwindigkeitsregelung durch Dosierung der Druckflüssigkeit und auch für den Vorwärts- und Rückwärtsgang; mit jeweils vollem GeschwirrHgkeitsbereich während des

Arbeitsganges. - 9 -

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

Die Keilform des Spaltes kann auch dazu ausgenutzt //erden, daß z.B. bei einer nicht angetriebenen Vorderwalze :lie Schwenkmöglichkeit nuer zur Längsachse auch durch kardanisches Aushängen der Knickachse erreicht wird, wobei ein Tragbügel, der ien/flauptraha'm festgelagerten Drehzapfen trügt, um eine waggerechte in der Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnete A^hse schwenken kann, sowei der Keilspalt dies zuläßt. (Anschläge!)

Die Erfindung ist auch auf die Vorderwalze in konvortioaeilen Dreiradwalzen anwendbar, sogar auf jedes einzelne Hinterrad, so daß die Vorderwalze wie beschrieben aus zwei Kegelstumpfen besteht mit Abstützung zentral durch den Spalt, v/ährend die Hinterräder jedes für sich einen Kegelstumpf bilden, der auf geneigter Achse montiert wird. Ebenso kann die Erfindung bei gezogenen Einachswalzen, Schaffußwalzen etc. vor allem aber auf Rüttelwalzen angewendet werden. Auch für andere tfalzentypen ko'^iat die Erfindung in Betracht, z.B. bei Anhänge- oder Schleppwalzen, Schaffußwalzen usw. Dabei v/erden die .Valzenräder dieser Typen ebenfalls als Doppelkegelstumpfe ausgebildet.

Endlich ist die Erfindung auch bei Rüttelwalzen oder kombinierten .Valzen anwendbar.

Claims (4)

/8 RA.667125*22.9.6i(

1. Straßenwalze, insbesondere Tandemwalze, mit symmetrischen, feststehenden oder lenkbaren Hinter- und/oder Vorderwalzen, wobei nur die Hinterwalze oder beide angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die falzen (4a, 4b) aus zwei symmetrisch angeordneten, auf schrägen »Velien (19, 19')

• laufenden Kegelstümpfen (1,2) bestehen, deren Erzeugende als Aufstandslinien auf der waagerechten Wegebene waagerecht gerichtet sind, so daß die Kegelstümpfe zwischen ihren einander z-urich-fcetea Enden einen «ach eben, sich öffnenden keilförmigen Spalt bilden, durch den Abstützung, Lenkung und Antrieb der tValzen (4a, 4b) eingeleitet werden.

2. Straßehwalze nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Xegelstümpfe (1,2) in einem Punkte oder durch Andrehen eines Gegenkegelsturapfes in ein?r lotrechten Linie (6) berühren.

3. Straßenwalze nach den Ansprüchen Λ und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelstümpfe (1,2) in zwei odßi mehrere Scheiben (1,1',I" und 2, 2', 2") unterteilt sind, die mit gleicher oder verschiedenen Drehzahl umlaufen.

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

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