DE69804443T2 - Bodenverdichtungsgerät - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Die Erfindung betrifft Stoßverdichtungsgeräte.
• Der Begriff "Stoßverdichtungsgerät" bezieht sich auf eine Bodenverdichtungsmaschine, welche eine drehbare, unrunde Masse umfasst, welche beim Ziehen oder sonstigem Antrieb über die Bodenfläche eine Reihe von Verdichtungsschlägen auf diese Fläche ausübt. Die Verdichtungsgerätmasse eines Stoßverdichtungsgeräts weist am Umfang mehrfache, eine Reihevon beabstandeten vorspringenden Punkten festlegende Seiten auf, wobei jedem vorspringenden Punkt eine Verdichtungsfläche nachfolgt. Beim Ziehen oder sonstigem Antrieb der Masse über die Bodenfläche erhebt sie sich auf jedem vorspringenden Punkt, um sich dann beim Überqueren des jeweiligen Punkts nach vorne und unten abzusenken, so dass die nachfolgende Verdichtungsfläche einen Verdichtungsschlag auf die Bodenfläche ausübt. Die Wirkung der Masse besteht also darin, beim Erheben auf jedem vorspringenden Punkt potenzielle Energie zu speichern, um diese Energie dann als Verdichtungsschlag freizusetzen.
• Stoßverdichtungsgeräte der oben beschriebenen Art haben sich in der Praxis zum Erreichen von hohen Bodenverdichtungswerten als gut geeignet erwiesen, auch bei erheblichen Tiefen unterhalb der Bodenfläche. Probleme können jedoch in Situationen auftreten, bei denen die vorspringenden Punkte dazu neigen, sich bezüglich der Bodenfläche einzugraben bzw. zu rutschen, was dazu führt, dass sich die Drehgeschwindigkeit des Verdichtungsgerätmasse unterhalb der normalen Werte abfällt, was der Vorwärtsbewegung des Stoßverdichtungsgeräts weiteren Widerstand entgegensetzt. Bei Situationen, in denen das Stoßverdichtungsgerät zum Einebnen des verdichteten Bodens ein nachlaufendes Planiermesser umfasst, kann sich das Problem vertiefen, da das Vorsehen eines Planiermessers auch den Widerstand bezüglich der Vorwärtsbewegung des Stoßverdichtungsgeräts erhöht.
ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Stoßverdichtungsgerät vorgesehen, welches mindestens eine unrunde Verdichtungsgerätmasse umfasst, welche bei Betrieb durch ein primäres Antriebsmittel bei einer für den Normalbetrieb geeigneten Winkelgeschwindigkeit über eine Bodenfläche drehbar beweglich ist, um auf die Bodenfläche regelmäßig wiederkehrende Verdichtungsschläge auszuüben, wobei das Stoßverdichtungsgerät ein Hilfsantriebsmittel beinhaltet, welches so angeordnet ist, dass es in Reaktion auf ein Absinken der Winkelgeschwindigkeit der bzw. jeder Verdichtungsgerätmasse unter eine für den Normalbetrieb geeignete Winkelgeschwindigkeit automatisch arbeitet, um einen Hilfsdrehantrieb auf die bzw. jede Verdichtungsgerätmasse auszuüben, um seine Winkelgeschwindigkeit auf eine für den Normalbetrieb geeignete Winkelgeschwindigkeit zurückzuführen.
• Obgleich andere Arten von Hilfsantrieben innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung liegen, umfasst das bevorzugte Hilfsantriebsmittel einen durch das primäre Antriebsmittel angetriebenen hydrostatischen Antrieb sowie ein Steuermittel, welches auf die Winkelgeschwindigkeiten der Verdichtungsgerätmasse und der angetriebenen, bodenberührenden Räder des primären Antriebsmittels reagiert, zum Steuern des Betriebs des hydrostatischen Antriebs. Der hydrostatische Antrieb umfasst zweckmäßigerweise einen durch eine Hydraulikpumpe angetriebenen Hydraulikmotor, welcher bei Betrieb durch das primäre Antriebsmittel angetrieben wird, wobei der Hydraulikmotor so angeordnet ist, dass er die bzw. jede Verdichtungsgerätmasse durch Kettenantriebsmittel antreibt. Bei dieser Anordnung kann das Steuermittel ein proportionales Ventil umfassen, welches den Strom des Hydraulikfluids von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor unter der Kontrolle eines Sensors und zugehöriger Elektronik, welche auf die Winkelgeschwindigkeiten der Verdichtungsgerätmasse und der angetriebenen, bodenberührenden Räder des primären Antriebsmittels anspricht, regelt.
• Die Erfindung erstreckt sich auf ein Stoßverdichtungsgerät mit doppelter Masse, welches ein Paar beabstandeter Verdichtungsgerätmassen, die fest an einer gemeinsamen Welle zur synchronen Drehung angebracht sind, umfasst. In diesem Fall werden die Verdichtungsgerätmassen typischerweise an Naben an den Enden der gemeinsamen Welle angebracht und das Kettenantriebsmittel umfasst ein durch den hydrostatischen Motor angetriebenes erstes Kettenrad, eine um das erste Kettenrad und um ein fest an einer Hilfswelle angebrachtes zweites Kettenrad umlaufende Kette und ein Mittel zum Antreiben der Naben mittels der Hilfswelle. Ein derartiges Mittel umfasst zweckmäßigerweise dritte Kettenräder, die fest an der Hilfswelle sind und mit vierten Kettenrädern greifen, die fest an den Naben angebracht sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Die Erfindung wird jetzt nur beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, wobei
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Kettenantriebs sowie zugehöriger Bestandteile einer Hilfsantriebsanordnung eines erfindungsgemäßen Stoßverdichtungsgeräts zeigt, wobei die Kette selbst wegen der Übersichtlichkeit der Darstellung nicht gezeigt wird,
• Fig. 2 eine teilweise blockbildartige Draufsicht des Kettenantriebs und zugehöriger Bestandteile aus Fig. 1 zeigt,
• Fig. 3 eine teilweise blockbildartige Seitenansicht des Kettenantriebs und zugehöriger Bestandteile aus Fig. 1 zeigt,
• Fig. 4 eine blockbildartige Darstellung eines Stoßverdichtungsgeräts zeigt, welches den Kettenantrieb und zugehöriger Bestandteile der vorstehenden Figuren zeigt.
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
• Die Fig. 4 stellt ein erfindungsgemäßes Stoßverdichtungsgerät 10 blockbildartig dar. Dabei ist das Stoßverdichtungsgerät 10 zum Ziehen durch ein primäres Antriebsaggregat in Form einer Zugmaschine 12 angeordnet. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die Erfindung auch für Stoßverdichtungsgeräte gilt, welche mit Eigenantrieb versehen sind, d. h. welche ein eigenes primäres Antriebsaggregat aufweisen.
• Bei dieser Ausführungsform umfasst das Stoßverdichtungsgerät 10 ein Paar dreiseitiger Verdichtungsgerätmassen 14 üblicher Ausbildung. Die Massen 14 sind fest an einer gemeinsamen Welle 16 angebracht, die Teil einer in Fig. 2 in einer Draufsicht sichtbaren rohrförmigen Achsenanordnung 18 bildet. Die rohrförmige Achsenanordnung 18 umfasst ein Rohr 20, mit dem ein Schwenkgelenk 26 wie dargestellt verbunden ist. Wie in der Fig. 4 blockbildartig dargestellt, wird das Schwenkgelenk 26 über ein Fallglied 28 (Fig. 4) mit einem mit Rädern versehenen Schlitten 30 verbunden, welcher an die Zugmaschine 12 angekoppelt ist.
• Der mit der Stoßverdichtung befasste Fachmann wird erkennen, dass das bisher beschriebene Stoßverdichtungsgerät 10 eine herkömmliche Ausbildung darstellt. Man wird auch anerkennen, dass die Zuganordung, einschließlich des Schwenkgelenks und des Fallglieds, zur Aufnahme einer Schlagbelastung beim Ziehen der Verdichtungsgerätmassen über die Bodenfläche, die darauf Stoßschläge ausüben, eine federnde Ausbildung aufweist. Es wird bezüglich weiterer Einzeleinheiten der Zuganordnung für die Verdichtungsgerätmassen auf die Offenbarung z. B. der WO 94/26985 verwiesen.
• Was bezüglich des Stoßverdichtungsgeräts 10 nicht herkömmlich ist, ist das Vorsehen einer Hilfsantriebsanordnung. Diese Anordnung umfasst einen auf einer mit dem Schwenkgelenk 26 verbundenen Aufnahmeplatte 33 angebrachten hydraulischen Verdrängungsmotor 32 sowie einen in der Fig. 4 blockbildartig mit 35 angedeuteten Kettenantrieb. Bezüglich der detaillierteren Ansichten der Fig. 1 bis 3 umfasst der Kettenantrieb ein an der Abtriebswelle des Motors 32 angebrachtes Kettenrad 34. Eine in der Fig. 2 und 3 durch eine gestrichtelte Line dargestellte Kette 36 umläuft das Kettenrad 34 sowie ein an einer Welle 40 angebrachtes Kettenrad 38, welche sich parallel und oberhalb der Welle 16 befindet und welche sich in durch das Rohr 20 der rohrartigen Aschenanordnung 18 getragenen inneren bzw. äußeren Lagern 42 bzw. 44 abstützt.
• Die Enden der Welle 40 tragen Kettenräder 46. Weitere Ketten 47 umlaufen die Kettenräder 46 sowie Kettenräder 48, die mit Naben 50 verbunden sind, an denen die Verdichtungsgerätmassen 14 angebracht sind. Auf eine Darstellung der Massen 14 wird in Fig. 1 bis 3 übersichtlichkeitshalber verzichtet. Der Kettenantrieb 35 schließt zum Erhalten der ordnungsgemäßen Spannung bei den Ketten 36 und 47 auch Kettenspannvorrichtungen 52, 53 und 54 sowie eine Spannkettenradanordnung 56 ein.
• Wiederum bezüglich der Fig. 4 wird der Motor des Zugmotors mit dem Bezugszeichen 58 und das Getriebe mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 62 werden angetriebene Räder der Zugmaschine bezeichnet.
• Eine verstellbare hydraulische Verdrängungspumpe 64 von der Art einer herkömmlichen Taumelscheibe wird über das Getriebe 60 angetrieben. Die Pumpe 64 liefert hydraulisches Fluid zum Motor 32 unter der Kontrolle eines mit einem Sensor und einer zugehörigen nicht dargestellten Elektronik gekoppelten proportionalen Ventils 66, die auf die Drehgeschwindigkeit, d. h. die Winkelgeschwindigkeit, der Massen 14 und der angetriebenen Räder 62 anspricht.
• Bei normalen Betrieb wird Hydraulikfluid kontinuierlich über die Pumpe 64 zum Motor 32 gepumpt. Stellt der Sensor eine Fehlanpassung der Drehgeschwindigkeit zwischen den Verdichtungsgerätmassen und den angetriebenen Rädern 62 fest, d. h. die Räder drehen sich schneller als die Verdichtungsgerätmassen, so erhöht das Ventil 66 unter elektronischer Steuerung die Durchflussgeschwindigkeit des Hydraulikfluids zum Motor 32. Über die Kettenantriebsmechanik übt der Hydraulikmotor 32 ein zusätzliches Drehmoment auf die Verdichtungsgerätmassen entsprechend aus und beschleunigt sie bezüglich der Rotation, so dass sich ihre Drehgeschwindigkeit der der Räder 62 anpasst.
• Eine Fehlanpassung der Geschwindigkeit kann z. B. auftreten, wenn sich die eine oder die andere Verdichtungsgerätmasse bezüglich der Bodenfläche eingräbt bzw. darauf rutscht, anstatt sich um den in der Fig. 4 mit dem Bezugszeichen 68 bezeichneten nächsten vorspringenden Punkt zu drehen, oder wenn die Wirkung eines in der Fig. 4 blockbildartig mit dem Bezugszeichen 70 gekennzeichneten nachlaufenden Planiermessers den Widerstand auf die Vorwärtsbewegung des Stoßverdichtungsgeräts übermäßig erhöht.
• Sobald sich die Geschwindigkeiten wieder angeglichen haben, senkt das Ventil 66 die Zuleitung des Hydraulikfluids an den Motor 32 wieder auf normale Werte ab, und der normale Verlauf der Verdichtungsgerätmassen stellt sich wieder ein.
• Es versteht sich somit, dass das Stoßverdichtungsgerät 10 eine hydrostatische Antriebssteuerung aufweist, welche den Verdichtungsgerätmassen im Falle einer Fehlanpassung der Geschwindigkeit einen zusätzlichen Drehantrieb automatisch zuführt.
• Das Kettenrad 38 ist an der Welle 40 über eine unidirektionale Kupplung 72 angebracht, welche eine Drehbewegung nur in die eine Richtung überträgt und in die andere Richtung einen Freilauf aufweist.
• Mit diesem Merkmal ist es nicht möglich, dass die Verdichtungsgerätmassen die Zugmaschine antreiben, falls ihre Drehgeschwindigkeit die der Räder 62 übersteigt. Dies kann z. B. auftreten, wenn die Massen beim Passieren der vorspringenden Punkte nach vorne fallen.
• Bei der vorstehenden Beschreibung ist der Hilfsantrieb hydrostatischer Art. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die Grundsätze der Erfindung gleichfalls für andere Formen eines Hilfsantriebs gelten, einschließlich rein mechanischer bzw. elektromechanischer Anordnungen. Der Kettenantrieb könnte durch jedes andere geeignete System ersetzt werden, einschließlich z. B. unabhängiger Hydraulikantriebe an den Naben der Verdichtungsgerätmassen. Es muss auch festgehalten werden, dass der Geltungsbereich der Erfindung sich nicht auf gezogene Verdichtungsgerätmassen beschränkt, sondern sich gleichfalls auf Stoßverdichtungsgeräte mit Eigenantrieb erstreckt, die ein eigenes primäres Antriebsaggregat umfassen.

Claims (9)

1. Stoßverdichtungsgerät, welches mindestens eine unrunde Verdichtungsgerätmasse (14) umfasst, welche bei Betrieb durch ein primäres Antriebsmittel bei einer für den Normalbetrieb geeigneten Winkelgeschwindigkeit über eine Bodenfläche drehbar beweglich ist, um auf die Bodenfläche regelmäßig wiederkehrende Verdichtungsschläge auszuüben, wobei das Stoßverdichtungsgerät ein Hilfsantriebsmittel (32) beinhaltet, welches so angeordnet ist, dass es in Reaktion auf ein Absinken der Winkelgeschwindigkeit der bzw. jeder Verdichtungsgerätmasse unter eine für den Normalbetrieb geeignete Winkelgeschwindigkeit automatisch arbeitet, um einen Hilfsdrehantrieb auf die bzw. jede Verdichtungsgerätmasse auszuüben, um seine Winkelgeschwindigkeit auf eine für den Normalbetrieb geeignete Winkelgeschwindigkeit zurückzuführen.

2. Stoßverdichtungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsantriebsmittel (32) einen durch das primäre Antriebsmittel angetriebenen hydrostatischen Antrieb sowie ein Steuermittel, welches auf die Winkelgeschwindigkeiten der Verdichtungsgerätmasse und der angetriebenen, bodenberührenden Räder des primären Antriebsmittels reagiert, zum Steuern des Betriebs des hydrostatischen Antriebs umfasst.

3. Stoßverdichtungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrostatische Antrieb einen durch eine Hydraulikpumpe (64) angetriebenen Hydraulikmotor, welcher bei Betrieb durch das primäre Antriebsmittel angetrieben wird, umfasst, wobei der Hydraulikmotor so angeordnet ist, dass er die bzw. jede Verdichtungsgerätmasse durch Kettenantriebsmittel (35, 36) antreibt.

4. Stoßverdichtungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel ein proportionales Ventil (66) umfasst, welches den Strom des Hydraulikfluids von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor unter der Kontrolle eines Sensors und zugehöriger Elektronik, welche auf die Winkelgeschwindigkeiten der Verdichtungsgerätmasse und der angetriebenen, bodenberührenden Räder des primären Antriebsmittels anspricht, regelt.

5. Stoßverdichtungsgerät nach einem der Ansprüche 3 oder 4, welches ein Paar beabstandeter Verdichtungsgerätmassen (14), die fest an einer gemeinsamen Welle (16) zur synchronen Drehung angebracht sind, umfasst.

6. Stoßverdichtungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtungsgerätmassen an Naben (50) an den Enden der gemeinsamen Welle angebracht sind und das Kettenantriebsmittel ein durch den hydrostatischen Motor angetriebenes erstes Kettenrad (34), eine um das erste Kettenrad und um ein fest an einer Hilfswelle (40) angebrachtes zweites Kettenrad (146) umlaufende Kette (36) und ein Mittel zum Antreiben der Naben mittels der Hilfswelle umfasst.

7. Stoßverdichtungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Antreiben der Naben mittels der Hilfswelle dritte Kettenräder umfasst, die fest an der Hilfswelle angebracht sind und mit vierten Kettenrädern (48) greifen, die fest an den Naben angebracht sind.

8. Stoßverdichtungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoßverdichtungsgerät bei Betrieb an eine Zugmaschine (12), welche als primäres Antriebsmittel dient, ankoppelbar ist.

9. Stoßverdichtungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoßverdichtungsgerät sein eigenes primäres Antriebsmittel beinhaltet.