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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Sachgebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf Maschinen, und,
insbesondere, bezieht sie sich auf Verbesserungen bei einer Rüttelplattenmaschine
des Typs, der dazu verwendet wird, Sand, Kies, gebrochene Stoffe und
heißen
und kalten Asphalt zu glätten
und/oder zu verdichten.
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2. Diskussion des Stands
der Technik
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Rüttelplattenmaschinen,
gewöhnlich
bekannt einfach als „Rüttelplatten", werden weit verbreitet
in der Bau- und Landschaftsbauindustrie zum Verdichten von granularen
Materialien verwendet. Anwendungen umfassen das Verdichten von Sand,
von Kies oder von gebrochenen Materialien für Fundamente, tragfähige Bodenflächen oder
Fahrwege; die Grundvorbereitung für Betonplatten, Asphaltparkflächen, usw.;
und das Verdichten von entweder heißem oder kaltem, gemischtem
Asphalt während
einer flächenmäßigen Erstellung
oder einer Reparatur von Straßen,
Autobahnen, Nebenwegen, Parkflächen, usw..
Die typische Rüttelplattenmaschine
umfasst eine Grundplatte, die den tatsächlichen Verdichtungsvorgang
durchführt,
und eine Konsole, die auf der Grundplatte so befestigt ist, um einen
Motor und seine dazu zugeordnete Ausrüstung zu tragen. Eine Exzenterwellenvorrichtung,
herkömmlich
bekannt als Schwingungserreger, ist auf der Grundplatte in einer unterlegenen
Beziehung zu der Konsole angeordnet und wird durch den Motor angetrieben,
um Vibrationen auf die Grundplatte aufzubringen, um dadurch Materialien,
auf denen die Maschine aufliegt, zu verdichten. Eine Bewegung der
Maschine wird durch eine Griffanordnung kontrolliert, die sich nach
oben und nach hinten von der Konsole aus erstreckt. Für Anwendungen
zum Verdichten einer heißen
Asphaltmischung ist die Maschine zusätzlich mit einem Wasserbehälter und
einer dazu zugeordneten Ausrüstung
zum Aufsprühen
des Wassers auf die Oberfläche
unmittelbar vor der Maschine ausgestattet, um zu verhindern, dass
der Asphalt auf der Grundplatte erstarrt.
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Die typische Rüttelplattenmaschine von heute
zeigt verschiedene Unzulänglichkeiten
und Nachteile. Erstens ist die typische Rüttelplattenmaschine in gewisser
Weise schwierig zu steuern und zu manövrieren, und zwar zum Teil
aufgrund des Profils ihrer Boden- oder Verdichtungsoberfläche. Der
Nachteil des „Profils" liegt in der Tatsache,
dass die Grundplatten der meisten, herkömmlichen Rüttelplattenmaschinen eine flache
oder ebene Bodenoberfläche
so haben, dass die gesamte Bodenoberfläche der Grundplatte auf der
Oberfläche,
die verdichtet werden soll, mit gleicher Kraft ruht. Die sich daraus
ergebende gleichförmige
Verteilung einer Reibung behindert wesentlich die Manövrierfähigkeit
sowohl nach vorne als auch nach hinten und von der einen Seite zu
der anderen Seite. Weiterhin tendiert irgendeine Schaukelbewegung
der Maschine dazu, die Oberfläche,
die verdichtet werden soll, mit einer Furche oder einer anderen
Beeinträchtigung
zu versehen. Eine Furchenbildung oder Beschädigung ist insbesondere bei
Vorgängen
zum Verdichten von Asphalt unerwünscht,
da, wenn einmal der Asphalt gehärtet
ist, die gepflasterte Oberfläche
dauerhaft beschädigt
ist.
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Eine Rüttelplattenmaschine ist aus
der
DE 42 11 284C ,
zum Beispiel, bekannt. Deren Grundplatte 10 besitzt nach oben gebogene
Kanten. Offensichtlich ist die Maschine sehr schwer zu lenken. Deshalb
können
zwei seitliche Lenkplatten vorgesehen werden. Die sich ergebende
Maschine besitzt eine sehr komplizierte Struktur.
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Die WO 94 20693 A offenbart einen
Vibrationsverdichter mit einem Rahmen, der ein Paar beabstandeter,
paralleler Seitenplatten besitzt, wobei die unteren Kanten davon
an einer Verdichterplatte gesichert sind, die so angepasst ist,
um in den Boden oder ein anderes Material, das verdichtet werden
soll, einzugreifen. Das vordere und das hintere Ende der Verdichterplatte
sind nach oben geneigt.
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Die US-A-4 643 611 offenbart einen
anderen Rüttelverdichter
mit nach oben gebogenen Randbereichen an einer Bodenfläche.
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Die GB-A-2 289 490 offenbart eine
Rüttelplattenmaschine,
die eine Grundplatte besitzt, die einen flachen, zentralen Bereich
und schräg
verlaufende Bereiche bei einem Versuch umfasst, um sowohl eine nach
vorne als auch nach hinten gerichtete Bewegung der Vorrichtung über eine
Oberfläche,
die verdichtet werden soll, zu erleichtern.
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Allerdings sind die bekannten Rüttelplattenmaschinen
noch schwierig zu kontrollie ren und zu manövrieren.
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Zumindest ein Firma versuchte, diese
Probleme zu beseitigen, indem ein leichter Winkel oder eine V-Form
auf die Bodenfläche
der Grundplatte aufgebracht wurde. Der Scheitelpunkt des V ist auf der
Grundplatte zentriert und läuft
längs entlang
der gesamten Länge
der Grundplatte. Dieses Design, das durch den Inhaber dieser Anmeldung
entwickelt wurde, erwies sich nur teilweise als effektiv beim Lösen entweder
des Manövrierproblems
oder des Furchenbildungsproblems.
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Die Manövriertähigkeit der typischen Grundplatte
wird auch durch die allgemeine Form davon behindert. Genauer gesagt
ist, wenn der Boden in einer Draufsicht betrachtet wird, die typische
Grundplatte vorzugsweise rechtwinklig. Einige, anspruchsvollere
Grundplatten wölben
sich an deren vorderem und hinterem Ende nach oben, allerdings haben
sie noch eine konstante Breite. Dementsprechend sind sie schwierig
um Ecken und andere Hindernisse zu manövrieren.
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Ein anderes Problem, das typischen
Grundplatten zugeordnet ist, resultiert aus der Konfiguration der
Verstärkungsrippen.
Verstärkungsrippen
sind manchmal auf der oberen Oberfläche der Grundplatte vorgesehen,
um die Festigkeit und Haltbarkeit zu erhöhen. Allerdings waren diese
Rippen zuvor so konfiguriert, ohne dem Entfernen von Abrieb Beachtung
zu schenken. Abrieb tendiert dazu, auf die Grundplatte von angrenzenden
Abschnitten der Oberfläche
während
des Verdichtungsvorgangs zu fallen und sich anzusammeln, wenn der
Verdichtungsvorgang fortfährt.
Verstärkungsrippen
und andere Strukturen von herkömmlichen
Grundplatten tendieren dazu, diesen Abfall auf der Oberseite der Grundplatte
einzufangen, was zu dem Gewicht der Maschine beiträgt, eine
Kontamination von ansonsten sauberen Oberflächen gefährdet, wenn die Maschine auf
deren Seite gekippt wird oder ansonsten während Vorgängen, die dem Verdichtungsvorgang folgen,
bewegt wird, und was eine Reinigung der Maschine behindert.
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Als Zweites zeigt die Konsole der
herkömmlichen
Rüttelplattenmaschinen
auch verschiedene Nachteile, da sie aus Schweisskonstruktionen gebildet
ist. Zum Beispiel ist der Zusammenbau arbeitsintensiv. Viele unterschiedliche
Bauelementenplatten (typischerweise 25 oder mehr) müssen bearbeitet und
zusammengeschweißt
werden, um die Konsole zu bilden. Weiterhin erhöht die relativ schwere, geschweißte Stahlkonsole
in unerwünschterweise
das Gesamtgewicht der Maschine, wodurch die Stabilität und Manövrierfähigkeit
herabgesetzt wird. Die geschweißten
Verbindungen zwischen den vertikalen Kantenplatten der Konsole und
der horizontalen Hauptplatte verhindern auch die Verbin dung von Schwingungsdämpfern an
den äußersten
Eckenbereichen der Konsole. Elastomere Schwingungsdämpfer werden
dazu verwendet, die Konsole auf der Grundplatte zu befestigen, um
das Aufbringen von Vibrationen auf die Konsole von der Grundplatte
aus zu verringern. Die Stabilitäts-
und Vibrationsverringerungsmaßnahmen
sind am effektivsten dann, wenn sie an den äußersten Kanten der Maschine
vorgesehen werden. (Dieses Prinzip ist durch die neueren „Cab-Forward" Trends im Fahrzeug-Design
dargestellt, was versucht, eine Stabilität zu verbessern, indem das
Fahrzeugchassis so nahe wie möglich
an seinen äußersten
Ecken gehalten wird.) Demzufolge schränkt, durch das Erfordernis,
dass die Schwingungsdämpfer
zu der Mitte der Maschine hin bewegt werden, die traditionelle,
verschweißte
Konsole wesentlich Versuche, die Stabilität zu erhöhen und Vibrationen zu verringern,
ein.
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Als Drittes zeigen die meisten Rüttelplattenmaschinen
ein anhaltendes Problem einer übermäßigen Abnutzung
des Riemens, da die Riemenscheibe an dem Schwingungserreger und
die Antriebsriemenscheibe an der Kupplung auf getrennten Bauelementen
der Maschine befestigt sind (nämlich
der Grundplatte und der Konsole jeweils), die sich relativ zueinander
während
des Betriebs der Maschine bewegen können. Diese relative Bewegung übt ein wesentliches
Ziehen an dem Riemen aus, was dazu führt, dass er sich schnell abnutzt
und früh
ausfällt.
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Als Viertes setzen die meisten Rüttelplattenmaschinen
unzureichende Maßnahmen
ein, 1) um den Motor und andere, empfindliche, äußere Bauelemente in der Maschine
gegen eine Beschädigung aufgrund
von äußeren Stößen zu schützen und
2) das Anheben der Maschine für
einen Transport von einem Ort zum anderen zu erleichtern.
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Deshalb ist ein Bedarf dahingehend
entstanden, eine verbesserte Rüttelplattenmaschine
zu schaffen, der einige oder alle der Nachteile, die vorstehend
beschrieben sind, fehlen.
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AUFGABEN UND ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es ist deshalb eine erste Aufgabe
der Erfindung, eine Rüttelplattenmaschine
zu schaffen, die eine Grundplatte besitzt, die so ausgelegt ist,
um die gesamte Stabilität
und Manövrierfähigkeit
der Maschine zu erhöhen
und eine glatte, verdichtete Oberfläche ohne eine Beschädigung oder
eine Riefenbildung der Oberfläche
herzustellen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird
diese Aufgabe durch Schaffen einer Rüttelplattenmaschine gelöst, die
eine Grundplatte und einen Schwingungserreger aufweist. Die Grundplatte
besitzt eine untere Fläche
zum Verdichten von Materialien, eine obere Fläche und gegenüberliegende
Seitenflächen,
die die obere und die untere Fläche
miteinander verbinden, ebenso wie eine gegenüberliegende vordere und hintere
Fläche,
die obere und die untere Fläche
verbindend und die seitlich nach außen und nach oben von der unteren
Fläche
aus gekrümmt
sind. Der Schwingungserreger ist oberhalb der Grundplatte angeordnet
und bringt eine Rüttelbewegung
auf die Grundplatte auf. Die untere Fläche der Grundplatte besitzt
einen konvexen Bereich, der einen wesentlichen Bereich der oberen
Oberfläche umgibt
und der auf der Oberfläche,
die geglättet und/oder
verdichtet werden soll, ruht, und die sich von dem wesentlichen
Bereich zu der vorderen und der hinteren Fläche erstreckt. Der konvexe
Bereich erhöht
die Stabilität
und die Manövrierfähigkeit,
während
er die Möglichkeit
einer Riefenbildung oder einer anderen Beschädigung der Oberfläche, die
verdichtet werden soll, verringert.
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Vorzugsweise besitzt die untere Fläche der Grundplatte
einen ebenen Bereich, der unter dem Schwingungserreger zentriert
ist und der zumindest teilweise durch den konvexen Bereich umgeben
ist. Der konvexe Bereich besitzt eine konstante Krümmung so,
um teilweise in der Form sphärisch
zu sein, und der ebene Bereich ist halbkreisförmig in seiner Form. Um ein
Manövrieren
um Hindernisse herum zu erleichtern, sind die seitlichen Flächen der
Grundplatte tonnenförmig
so, dass 1) sich die seitlichen Flächen seitlich nach außen und
von der unteren Fläche
nach oben krümmen,
und 2) die untere Fläche
an einem Mittelabschnitt derselben weiter ist als an einander gegenüberliegenden
Längsenden
derselben.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung
ist diejenige, eine Rüttelplattenmaschine
zu schaffen, die eine Grundplatte mit Verstärkungsrippen besitzt, die die
Grundplatte verstärken,
während
Abrieb von der Grundplatte weg kanalisiert wird, im Gegensatz dazu,
dass er daran zurückgehalten
wird.
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Gemäß einem anderen Aspekt der
Erfindung wird diese Aufgabe durch Konfigurie ren mindestens einiger
der Rippen so, dass sie im Wesentlichen dreieckförmig sind, wenn in dem Längsquerschnitt
gesehen wird, gelöst.
Vorzugsweise umfassen die Rippen eine erste Rippe, die sich seitlich über eine
wesentliche Länge
eines in Längsrichtung
mittigen Abschnitts der Grundplatte erstreckt, eine zweite Rippe,
die sich in Längsrichtung
nach hinten von einem in Quer- und in Längsrichtung mittigen Abschnitt
der Grundplatte erstreckt, und eine dritte und eine vierte Rippe,
die sich in Querrichtung zwischen der zwei ten Rippe und der ersten
Rippe sowie der zweiten, seitlichen Fläche bzw. der Grundplatte befinden.
Sowohl die dritte als auch die vierte Rippe besitzen ein vorderes
Ende an dem längs-zentralen
Abschnitt der Grundplatte angeordnet, und ein hinteres Ende, angeordnet
seitlich über
das vordere Ende hinaus.
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Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden für
Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet aus der nachfolgenden,
detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich
werden. Es sollte allerdings verständlich werden, dass die detaillierte
Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während sie bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung angeben, nur als Beispiel, und nicht
als Einschränkung,
angegeben werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte, beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt, in denen entsprechende Bezugszeichen entsprechende
Teile durchweg darstellen, und in denen:
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Rüttelplattenmaschine, aufgebaut
gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 zeigt
eine rechtsseitige Aufrissansicht der Rüttelplattenmaschine der 1;
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3 zeigt
eine hintere Aufrissansicht der Rüttelplattenmaschine der 1;
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4 zeigt
eine Draufsicht der Rüttelplattenmaschine
der 1;
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5 zeigt
eine bodenseitige Draufsicht der Rüttelplattenmaschine der 1;
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6 zeigt
eine geschnittene Endaufrissansicht, vorgenommen durch einen Mittenabschnitt
einer Anordnung der Rüttelplattenmaschine,
die eine Konsole, eine Grundplatte und einen Schwingungserreger
der Maschine umfasst;
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7 zeigt
eine geschnittene Endaufrissansicht der Anordnung der 6, vorgenommen durch einen
vorderen Endabschnitt der Anordnung;
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8 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht eines Abschnitts der Rüttelplattenmaschine, die
die Grundplatte, die Konsole und eine Käfiganordnung der Maschine umfasst;
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9 zeigt
eine Draufsicht der Grundplatte;
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10 zeigt
eine Draufsicht der Konsolen/Grundplatten-Schwingungserreger-Anordnung;
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11 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht einer Drehmomenterzeugungsanordnung der
Rüttelplattenmaschine
der 1;
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12 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht einer Kupplung der Drehmomenterzeugungsanordnung
der 11; und
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13 zeigt
eine teilweise geschnittene Seitenaufrissansicht der Kupplung der 12 und der umgebenden Abschnitte
der Drehmomenterzeugungsanordnung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1. Resümee
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Gemäß der Erfindung wird eine Rüttelplattenmaschine
geschaffen, die eine verbesserte Grundplatten-, Konsolen-, Kupplungs-
und/oder Käfiganordnung
besitzt. Die Grundplatte besitzt eine halbkugelförmige Bodenfläche und
tonnenförmige Seitenflächen, um
eine Stabilität
und Manövrierfähigkeit
zu verbessern. Die Grundplatte besitzt auch Rippen auf deren oberen
Fläche,
konfiguriert so, um eine Versteifungsfähigkeit zu maximieren und um
Abrieb von der Grundplatte weg zu kanalisieren. Die Konsole ist
aus einem einteiligen, gegossenem Metallelement gebildet, um das
Gewicht zu verringern und die Komplexität der Anordnung zu verringern,
und um Schwingungsdämpfer
an den äußersten
Eckenabschnitten der Konsole befestigen zu können. Die Kupplung ist so konfiguriert,
um so viel Gewicht, wie dies praktisch möglich ist, zu deren äußerem Durchmesser
zu verteilen, so dass sie als ein Schwungrad wirkt, um die Zugeffekte
auf den angetriebenen Riemen zu verringern, um die Riemenabnutzung
zu verringern und die Riemenlebenszeit zu erhöhen. Die Käfiganordnung ist so konfiguriert,
um einen Schutz von empfindlichen Bauelementen der Maschine, wie beispielsweise
den Wasserbehälter,
zu maximieren, und um das Maschinenanheben zu erleichtern.
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2. System-Übersicht
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In den Zeichnungen nun, und zu Anfang
unter Bezugnahme auf die 1–5 insbesondere, ist eine
Rüttelplattenmaschine 20 dargestellt,
die zum Glätten
und/oder Verdichten (demzufolge bezeichnet als „Verdichtung" zum Zwecke der Vereinfachung) virtuell
irgendeines granularen Materials, wie beispielsweise Sand, Kies,
ein Aggregat, usw., geeignet ist. Sie ist besonders gut zum Verdichten
einer heißen
Asphaltmischung geeignet, da sie Maßnahmen vorsieht, um zu verhindern,
dass sich der Asphalt auf der Maschine ansammelt. Allerdings ist
sie ebenso gut zum Verdichten anderen Materialien geeignet. Die
Maschine 20 kann konzeptmäßig in drei bestimmte Anordnungen
unterteilt werden, nämlich: eine
Konsolen/Grundplatten/Schwingungserreger-Anordnung 22 (die einzelnen
Bauelemente davon sind am besten in den 6–8 zu sehen); eine Drehmomenterzeugungsanordnung 24 (die
einzelnen Bauelemente davon sind am besten in den 11–13 zu sehen); und eine Käfiganordnung 26 (die
einzelnen Bauelemente davon sind am besten in den 1–4, 8, 14 und 15 zu sehen). Die Maschine 20 ist
für einen
industriellen Betrieb mit einem relativ kleinen Maßstab ausgelegt,
bei dem ein Bediener hinter der Maschine 20 herläuft und
die Maschine führt
und anstößt unter
Verwendung einer Griffanordnung 28, die mit der Konsole 52 der
Konsolen/Grundplatten/Schwingungserreger-Anordnung 22 verbunden
ist. Schließlich
umfasst, da die Maschine 22 zum Verdichten von Asphalt
ausgelegt ist, sie ein Wasserzuführsystem 30,
um zu verhindern, dass sich Asphalt auf der Maschine 20 ansammelt.
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Die Griffanordnung 28 und
das Wasserversorgungssystem 30 bilden per se keinen Teil
der vorliegenden Erfindung abgesehen von deren Zusammenwirken mit
den verbleibenden, erfindungsgemäßen Merkmalen
der Maschine 20. Demzufolge werden sie hier nur kurz beschrieben.
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Die Griffanordnung 28 ist
aus einem einzelnen, U-förmigen,
rohrförmigen
Metallelement so gebildet, um einen ersten und einen zweiten, relativ
langen Seitenschenkel 32 und 34 und einen Mittengriff 36,
der das obere Ende der Seitenschenkel 32 und 34 miteinander
verbindet, zu bilden. Wie am besten in den 1–4 zu sehen ist, ist der Boden
jeder der Seitenschenkel 32 und 34 schwenkbar
an der Konsole 52 durch eine Schwenkanordnung befestigt.
Jede Schwenkanordnung umfasst eine Hülse 38, die an dem
Bodenende des Seitenschenkels 32 oder 34 verschweißt ist,
eine oder mehrere Buchse(n) (nicht dargestellt), konzentrisch in
der Hülse 38 aufgenommen,
und einen Schwenkstift 40, der sich durch die Buchse erstreckt
und in eine Zwischenseitenwand der Konsole 52 eingeschraubt
ist. Die Seitenschenkel 32 und 34 werden nahe
deren oberem Ende durch eine Metallplatte 42 überbrückt, die
als eine Befestigungsfläche
für Anweisungen
oder andere Anzeigen dient, und dabei hilft, die Vibrationen zu dämpfen, die
ansonsten auf die Hände
des Bedieners aufgebracht werden würden.
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Das Wasserversorgungssystem 30 (1–4)
ist so ausgelegt, um Wasser auf die Asphaltoberfläche, die
verdichtet werden soll, direkt vor der Maschine 20 aufzusprühen, so
dass sich der Asphalt nicht auf einer Grundplatte 50 der
Konsolen/Grundplatten/Schwingungserreger-Anordnung 22 ansammelt.
Das Wasserversor gungssystem 30 umfasst 1) einen Vorratsbehälter 44,
angeordnet auf der Konsole 52 der Konsolen/Grundplatten/Schwingungserreger-Anordnung
22 direkt vor der Drehmomenterzeugungsanordnung 24, und
2) einen Sprühstab 46,
befestigt auf der Grundplatte 50. Der Sprühstab umfasst
eine Vielzahl von beabstandeten Öffnungen
(nicht dargestellt), positioniert so, um Wasser auf die Asphaltoberfläche direkt
vor der Maschine 20 zu richten.
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Wasser kann zu dem Sprühstab 46 von
dem Behälter 44 entweder
direkt durch Schwerkraft oder indirekt über eine Zwischenpumpe überführt werden, die,
zum Beispiel, durch den Schwingungserreger angetrieben wird. Ein über eine
Pumpe versorgtes Wasserzuführsystem
bildet den Gegenstand einer getrennten Anmeldung mit dem Titel „WATER
SUPPLY SYSTEM FOR A VIBRATORY ASPHALT PLATE MACHINE", angemeldet am 28.
Januar 1997 und mit der zugeordnet Serial-Nr. 08/89,757.
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Die Art und Weise, in der die Rüttelplattenasphaltmaschine 20 betrieben
wird, um Materialien zu verdichten, wird im Detail beschrieben,
einer Diskussion der verschiedenen, erfindungsgemäßen Unteranordnungen
der Maschine folgend.
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3. Beschreibung der Konsolen/Grundnlatten/Schwingungserreger-Anordnung
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Wie nun die 1–10 zeigen, umfasst die Konsolen/Grundplatten/Schwingungserreger-Anordnung
22 eine Grundplatte 50, eine Konsole 52, befestigt
auf der Grundplatte 50, und einen Schwingungserreger 54,
befestigt auf der Grundplatte 50 unterhalb der Konsole 52.
Diese Bauelemente wirken miteinander und mit den verbleibenden Komponenten
der Maschine 20 zusammen, um die Stabilität und die
Manövrierfähigkeit
der Maschine 20 zu verbessern, während 1) das Aufbringen von
Vibration auf die Konsole 52 durch den Schwingungserreger 54 und
die Grundplatte 50 verringert wird, 2) die Haltbarkeit
der Maschine 20 erhöht
wird, 3) das Gewicht der Maschine 20 verringert wird, und
4) das Ansammeln von Abrieb zwischen der Konsole 52 und
der Grundplatte 50 verhindert wird.
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Die Grundplatte 50 ist aus
einer einzelnen, kugeligen, duktilen Eisenplatte gebildet, die umfasst: 1)
eine Boden- oder verdichtende Oberfläche 56, und 2) eine
obere Fläche 58,
auf der eine Mehrzahl von Verstärkungsrippen,
eine Schwingungserregerbefestigung und anderen Befestigungsvorsprünge befestigt
sind. Die vordere, die hintere, die linksseitigen und die rechtssseitigen
Kanten oder Oberflächen 60, 62, 64 und 66 der
Grundplatte 50 sind alle nach oben gebogen oder gewellt,
um 1) die Festigkeit zu erhöhen,
2) die Manövrierfähigkeit
und Stabilität
zu erhöhen,
und 3) die Riefenbildung oder eine andere Be schädigung der Oberfläche, die
verdichtet werden soll, zu verringern. Neuartige Aspekte der Grundplatte 50 liegen
in der Topographie der Bodenfläche 56, des
ebenen Bodenprofils und der Rippen auf der oberen Fläche 58.
Jedes dieser Merkmale wird nun detailliert angegeben werden.
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Die Topographie der Boden- oder der
verdichtenden Oberfläche 56 der
Grundplatte 50 ist so ausgelegt, um eine Stabilität und Manövrierfähigkeit zu
erhöhen
und eine Riefenbildung und andere, beschädigende Effekte während eines
Betriebs der Maschine 20 zu verringern. Am erwähnenswertesten weist,
und wie am besten in 5 zu
sehen ist, die Oberfläche
einen gekrümmten,
vorzugsweise halbkugeligen, konvexen Abschnitt 58 auf,
der sich nach unten und nach innen von den Kanten 60, 62, 64 und 66 der
Grundplatte 50 zu einem flachen oder ebenen Abschnitt 70
hin krümmt.
Der flache Abschnitt 70 ist unterhalb der Schwingungserregerplatte 54 angeordnet
und ist vorzugsweise unter dem Schwingungserreger zentriert. Die
Krümmung
des halbkugeligen Abschnitts 68 ist sehr schwach, vorzugsweise liegt
sie bei oberhalb 508 cm (200"),
und noch bevorzugter bei ungefähr
1397 cm (550").
Der flache Abschnitt 70 ist in der Form halbkreisförmig, einen
Bogen von ungefähr
270° umschließend (er
würde einen
Bogen von vollständigen
360° umschließen, allerdings
für die
nach oben gewellte, vordere Kantenfläche 60 der Grundplatte 50).
In der dargestellten Ausführungsform,
in der die Dimensionen der Bodenfläche 56 ungefähr 43,13
cm (17") im Quadrat
sind (ohne den Beginn der Krümmung
an den Seiten, der vorderen und der hinteren Kantenfläche), besitzt
der flache Abschnitt 70 einen Durchmesser von ungefähr 38,1
cm (15"). Die vordere
Kantenfläche 60 ist
nach oben und nach vorne von der Bodenfläche unter einem Radius von
ungefähr
12,7 cm (5") gewellt,
und die hintere Kantenfläche 62 ist
nach oben und nach hinten von der Bodenfläche unter einem Radius von
ungefähr 6,35
cm (2,5") gewellt.
Die Seitenkantenflächen 64 und 66 sind
tonnenförmig,
wenn sie von der Bodendraufsicht aus gesehen werden, um ein Manövrieren um
die Ecken und andere Hindernisse herum zu erleichtern und um die
Stabilität
zu erhöhen.
Das bedeutet, dass sie sich nach oben und nach außen wellen
und auch seitlich nach innen so krümmen, dass die Bodenfläche 56 der
Grundplatte 50 im Wesentlichen breiter an der Mitte als
an deren Längsenden ist.
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Wie nun die 6–9 zeigen, nimmt die obere
Fläche 58 der
Grundplatte 50 einen Befestigungsrahmen 72 für den Schwingungserreger,
vier Schwingungsdämpfer-Befestigungsteile 74 und
eine Vielzahl von Versteifungsrippen 76, 78, 80, 82, 84 und 86 auf.
Der Befestigungsrahmen 72 für den Schwingungserreger und
die Schwingungsdämpfer-Befestigungsteile 74 sind
in herkömmlicher
Weise sicher aufgrund der Tatsache, dass die Schwingungsdämpfer-Befestigungsteile 74 seitlich
nach außen
zu den Befestigungsabschnitten der herkömmlichen Schwingungsdämpfer-Befestigungsteile
angeordnet sind, wie dies in weiterem Detail nachfolgend in Verbindung
mit der Konsole 52 diskutiert wird. Die Rippen sind so
dimensioniert und konfiguriert, um eine maximale Versteifung mit
einer minimalen, notwendigen Erhöhung
im Gewicht zu erzielen. Die Rippen sind auch so konfiguriert, um
Abrieb, der sich auf der oberen Fläche 58 der Grundplatte 50 ansammelt,
von der Grundplatte weg zu kanalisieren. Die Rippen umfassen eine
erste Rippe 76, die sich nach vorne von der vorderen Kante
des Befestigungsrahmens 72 des Schwingungserregers erstreckt.
Zweite und dritte Rippen 78 und 80 sind im Wesentlichen
kolinear zueinander angeordnet und sind in einem zentralen Längsabschnitt
der Grundplatte 50 so angeordnet, um sich seitlich nach
außen
von dem hinteren Abschnitt des Befestigungsrahmens 72 des
Schwingungserregers zu den Seitenkantenflächen 64 und 66 der
Grundplatte 50 zu erstrecken. Dritte, vierte und fünfte Rippen 82, 84 und 86 erstrecken
sich alle in Längsrichtung
nach hinten von der hinteren Wand des Befestigungsrahmens 72 des
Schwingungserregers und sind individuell und in Bezug zueinander
so konfiguriert, um Abrieb von der Grundplatte 50 weg zu
kanalisieren. Zu diesen Enden hin, sind sie jeweils im Wesentlichen
in dem Längsprofil
dreieckförmig,
so dass sie an deren vorderen Enden höher als an deren hinteren Enden
sind. Sie sind auch im Wesentlichen dreieckförmig in dem seitlichen Profil,
so dass sie an deren Oberseiten dünner als an deren Bodenteilen
sind. Die vierte Rippe 82 erstreckt sich längs von
der Mitte der hinteren Wand des Befestigungsrahmens 72 des
Schwingungserregers. Die fünfte und
die sechste Rippe 84 und 86 erstrecken sich unter
einem spitzen Winkel von den jeweiligen Ecken des Befestigungsrahmens 72 des
Schwingungserregers zu den jeweiligen hinteren Ecken der Grundplatte 50 hin.
In Benutzung wirken die Rückwand
des Befestigungsrahmens 72 des Schwingungserregers und
die zweite und die dritte Rippe 78 und 80, in Kombination,
als ein Damm, der verhindert, dass sich Material, das sich auf der
Grundplatte 50 ansammelt, nach vorne zu deren Position
bewegt. Die vierte, fünfte
und sechste Rippe 82, 84 und 86 kanalisieren das Material weg von
der Grundplatte 50, wenn die Grundplatte 50 unter
der Wirkung des Schwingungserregers 54 vibriert.
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Der Schwingungserreger 54 ist
per se herkömmlich,
und wird demzufolge nur kurz diskutiert werden. Wie insbesondere 6 zeigt, umfasst der Schwingungserreger 54 ein
Gehäuse 88,
das an dem Befestigungsrahmen 72 des Schwingungserregers befestigt
ist, und in dem eine exzentrische Metallwelle 90 angeordnet
ist. Die Welle 90 ist drehbar in Lagern 92, 94 gehalten,
die wiederum in Endkappen 96, 98 des Gehäuses 88 gehalten
sind. Ein Ende der Welle 90 erstreckt sich durch seine
entsprechende Endkappe 96, um eine angetriebene Riemenscheibe 100 aufzunehmen.
Eine Drehung der Riemenscheibe 100 unter der Wirkung eines
Riemens 134 bewirkt, wie nachfolgend im Detail beschrieben
ist, dass sich die Welle 90 dreht, um dadurch Vibrationen
auf die Grundplatte 50 in einer Art und Weise aufzubringen, die
per se ausreichend bekannt ist.
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Wie nun die 6–8 zeigen, ist die Konsole 52 auf
der Grundplatte durch zylindrische, elastomere Schwingungsdämpfer 102 befestigt.
Genauer gesagt erstreckt sich eine Schraube 106 durch ein
Loch 104 in jeder Ecke der Konsole 52 und ist
in das obere, axiale Ende eines zugeordneten Schwingungsdämpfers 102 eingeschraubt.
Ein Bolzen 107 erstreckt sich nach innen und nach unten
von dem axialen Bodenende jedes Schwingungsdämpfers 102 aus und
ist in einen der Schwingungsdämpfer-Befestigungsteile 74 an
der Grundplatte 50 eingeschraubt.
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Die Konsole 52 ist primär neuartig
dahingehend, dass sie aus einem einzelnen Metallteil gegossen werden
kann, vorzugsweise Aluminium, im Gegensatz dazu, dass sie aus vielen
Teilen einer Stahlplatte (typischerweise 25 oder mehr in der Vergangenheit)
verschweißt
wird. Wie anhand der 6–10 zu sehen ist, erstreckt
sich eine Vielzahl von Verstärkungsrippen 108 nach
unten von der Bodenfläche der
Konsole 52, für
Versteifungszwecke, aus. Eine Vielzahl von Gewindelöchern 110 ist
in Abflachungen auf der oberen Fläche zum Aufnehmen von Befestigungsschrauben
für den
Motor 130, für
die Käfiganordnung 26,
usw., eingebracht. Hebegriffe 112 und 114 sind
an gegenüberliegenden
Seiten des hinteren Endes der oberen Fläche der Konsole 52 befestigt, um
ein Anheben zu erleichtern, wie dies im Detail nachfolgend angegeben
ist. Ein vorderer und ein hinterer Anschlag 116 und 118 sind
auch an jeder Seite der Konsole 52 angegossen, um Ruhepunkte
für die Seitenschenkel 32 und 34 der
Griffanordnung 28 zu schaffen. Die Seitenschenkel 32 und 34 werden
normalerweise auf den hinteren Anschlägen 118 aufliegen,
wenn sich die Maschine 20 nicht in Benutzung befindet,
und werden sich nach oben um einen bestimmten Betrag schwenken,
wenn die Maschine betrieben wird. Allerdings kann, in einigen Fällen, in
denen es erwünscht
ist, die Maschine 20 unter niedrig liegender Hindernissen
zu drücken,
die Griffanordnung 28 nach vorne bis zu den vorderen Anschlägen 116 geschwenkt
werden, wobei hierbei die maximale Höhe niedriger als die Höhe des Rests
der Maschine 20 sein wird, so dass die Maschine 20 unter
dem Hindernis hindurchgedrückt
oder gezogen werden kann.
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Einige Vorteile resultieren daraus,
dass die Konsole 52 aus einem gegossenen Metall, im Gegensatz
zu Verschweißungen,
gebildet ist. Zuerst können,
da keine Schweißungen
oder Verstärkungen an
den Ecken der Konsole 52 vorhanden sind, die Löcher 104 zum
Aufnehmen der Schwingungsdämpfer 102 an
den äußersten
Eckenabschnitten der Konsole 52 angeordnet werden, so dass
die Schwingungsdämpfer 102 weiter
zu den Ecken der Grundplatten/Schwingungserreger/Konsolen-Anordnung
22 angeordnet sind. Als zweites kann eine Ölablassvertiefung 120 in
den hinteren Abschnitt der oberen Oberfläche der Konsole 52 eingegossen
werden, um so ein erstes Ende, angeordnet unterhalb der Ölablassöffnung 122 des
Motors 130 (3),
und ein zweites Ende, das an der hinteren Kantenfläche der Konsole 52 endet,
zu haben. Da der Boden der Wanne 120 in Bezug auf den Rest
der oberen Konsolenfläche
vertieft ist, läuft Öl, das von
dem Motor 130 und in die Wanne 120 abgelassen
wird, direkt von der Konsole 52 weg, im Gegensatz dazu,
sich in einer Ansammlung zu ergießen. Als Drittes wird die gesamte
Arbeit, die erforderlich ist, die Maschine zu montieren, um ungefähr 25% aufgrund
der Verwendung der einteilig gegossenen Konsole verringert, im Gegensatz
zu einer verschweißten
Konsole nach dem Stand der Technik. Als Viertes ist die gegossene Aluminiumkonsole 52 im
Gewicht viel leichter als vergleichbare, verschweißte Stahlkonsolen.
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4. Aufbau der Drehmomenterzeugungsanordnung
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Wie nun die 1–4 und 11–13 zeigen, umfasst die Drehmomenterzeugungsanordnung 24 einen
Motor 130, eine Kupplung 132 und ein Drehmomentübertragungselement
in der Form eines V-Riemens 134, der die Kupplung 132 mit
der angetriebenen Riemenscheibe 100 des Schwingungserregers 54 verbindet.
Der Motor 130 ist ein herkömmlicher, relativ kleiner (in
der Größenordnung
von 6 PS) mit Benzin angetriebener Motor, verschraubt auf der oberen
Fläche
der Konsole 52 und mit einer horizontalen Abtriebswelle
136, wie am besten in den 11 und 13 gesehen werden kann. Der
V-Riemen 134 erstreckt
sich von der Antriebsriemenscheibe 146 der Kupplung 132 zu
der angetriebenen Riemenscheibe 100 des Schwingungserregers 54,
um ein Drehmoment auf den Schwingungserreger 54 zu übertragen. Ein
Riemenschutz 138 umgibt die Kupplung 132 und ist
mit einer Befestigungsplatte 140, angeordnet vor der Kupplung 132,
verbunden. Die Befestigungsplatte 140 ist an dem Motor 130 und
an der Konsole 52 verschraubt, wie am besten in den 11 und 13 zu sehen ist.
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Die Kupplung 132 ist ein
Typ mit hoher Trägheitskraft
und negativem Eingriff, bei dem ein Eingriff automatisch unter einer
Beschleunigung der Abtriebswelle des Motors mit einer minimalen,
ruckenden Bewegung auftritt. Die Kupplung 132 ist insbesondere
so ausgelegt, um eine Riemen-Lebensdauer zu erhöhen, indem sie als ein Schwungrad
wirkt, das Ruckbewegungen dämpft,
die ansonsten auf den Riemen 134 durch eine relative Bewegung
zwischen der Konsole 52 (auf der der Motor 130 und
die Kupplung 132 befestigt sind) und der Grundplatte 50 (auf der
der Schwingungserreger 54 befestigt ist) aufgebracht werden
würden.
Hierbei ist die Kupplung 132 so ausgelegt, dass sie stärker als
Standard-Kupplungen ist, die typischerweise in Anwendungen, wie
bei der vorliegenden Erfindung, verwendet werden, und um dieses
Gewicht zu dem äußeren Durchmesser der
Kupplung hin zu verteilen. Die Kupplung 132 umfasst eine
Schuh-Anordnung 142, eine Trommel 144 und eine
Antriebsriemenscheibe 146.
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Die Schuh-Anordnung 142 ist
an der Motorabtriebswelle 136 mittels eines Keils 148 befestigt. Die
Schuh-Anordnung 142 umfasst drei federvorgespannte Schuhe 150,
die sich nach außen
erstrecken, um in die Trommel 144 einzugreifen, wenn die Zentrifugalkräfte, aufgebracht
durch die sich drehende Abtriebswelle 136, ausreichend
hoch für
einen Kupplungseingriff sind.
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Die Trommel 144 ist drehbar
an der Welle 136 durch ein Lager 152 befestigt
und ist um die Schuhe 150 herum so angeordnet, um durch
die Schuhe 150 unter einem Kupplungseingriff in Eingriff gebracht
zu werden. Die Trommel 144 ist fest mit der Antriebsriemenscheibe 146 so
verbunden, dass sich die Riemenscheibe 146 unter einer
Drehung der Trommel 144 dreht. In der Vergangenheit wurden
die Trommel und die Antriebsriemenscheibe aus relativ leichtgewichtigen,
gestanzten Metallkomponenten hergestellt. In der vorliegenden Erfindung
sind die Trommel 144 und der innere Abschnitt 154 der
Antriebsriemenscheibe 146 aus einem Teil eines relativ schweren
Gussmetalls gebildet. Die Trommel 144 ist auch wesentlich
größer im Durchmesser
als eine Standard-Trommel/Riemenscheiben-Anordnung
(die einen Durchmesser von ungefähr
10,16 cm (4 ¾"), verglichen mit
der Standard-Trommel mit 7,62 cm (3¾")). Ein äußerer Abschnitt 156 der
Antriebsriemenscheibe 146 ist an dem inneren Abschnitt 154 durch
Bolzen 158 befestigt. Der äußere Abschnitt 156 könnte entweder
aus gestanztem Metall oder aus einem gesonderten Teil eines Gussmetalls
gebildet sein.
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Die effektive Breite der Riemenscheibe 146 kann
so eingestellt werden, um unterschiedliche Bandlängen aufzunehmen, indem eine
oder mehrere Unterlegescheiben 160 hinzugefügt werden,
wie dies zwischen den zwei Riemenscheibenabschnitten 154 und 156 erforderlich
ist. Zusätzliche
Abstandsteile 162 sind an dem äußeren Ende der Kupplung 132 vorgesehen,
wie dies für
eine optimale Platzierung der Riemenscheibe erforderlich ist.
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5. Aufbau der Käfiganordnung
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Die Käfiganordnung 26 ist
so ausgelegt, um effektiv den Motor 130 und den Wasserbehälter 44 zu umhüllen, um
so diese Teile gegen eine Beschädigung
zu schützen,
sollte die Maschine 20 umkippen oder in anderer Weise äußeren Stößen unterworfen werden.
Die Käfiganordnung 26 ist
auch so ausgelegt, um ein Anheben der Maschine 20 für einen Transport
von Ort zu Ort zu erleichtern. Hierbei ist die Käfiganordnung 26 aus
einer Vielzahl von miteinander verbundenen Metallrohren gebildet,
die den Motor 130 und den Wasserbehälter 44 einhüllen.
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Die Käfiganordnung 26 umfasst
eine erste und eine zweite Seitenstrebe 170 und 172,
die miteinander durch eine Mehrzahl von Querstäben 174, 176, 178 und 180 verbunden
sind. Die Seitenstreben 170 und 172 sind zu einem
im Wesentlichen n-förmigen
Profil gebogen, um so sowohl den Motor 130 als auch den
Wasserbehälter 44 zu
umhüllen,
wie dies am besten in den 1–4 und 8 zu sehen ist. Die Querstäbe umfassen
einen hinteren Querstab 174, positioniert angrenzend an
das obere Ende des Motors 130, wie am besten in 3 zu sehen ist, einen ersten
und einen zweiten, oberen Querstab 176 und 178,
die sich quer zu dem und über
den Motor 130 erstrecken, wie am besten in den 1 und 4 zu sehen ist, und einen vorderen Querstab 180,
der angrenzend an das bodenseitige Ende des Wasserbehälters 44 angeordnet
ist, wie dies am besten in 1 zu
sehen ist. Die Käfiganordnung 26 ist
auf der Konsole 52 durch hintere Träger 182 und 184,
befestigt an den Bodenenden der Seitenstreben 170 und 172,
und durch einen vorderen Träger 186,
befestigt an dem zentralen Abschnitt des vorderen Querstabs 180,
befestigt.
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Die oberen Querstäbe 176 und 178 sind
so konfiguriert und angeordnet, um ein Anheben der Maschine 20 zu
erleichtern, während
gleichzeitig ein maximaler Schutz und ein ästhetisch attraktives Aussehen
erreicht wird. Hierbei besitzen die beiden Querstäbe 176 und 178 eine
flache, umgekehrte V-Form, wenn sie in einer Seitenansicht betrachtet werden.
Der obere, vordere Querstab 178 ist nahe dem Schwerpunkt
der Maschine 20 angeordnet, um zu ermöglichen, dass er als ein einzelner
Anhebepunkt zum Transportieren der Maschine 20 von Ort zu
Ort dienen kann. Der untere, vordere Stab 180 und die Hebegriffe 112 und 114 können in
Verbindung miteinander als eine alternative Anhebeanordnung verwendet
werden.
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6. Betrieb der Rüttelplattenmaschine
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Die Rüttelplattenmaschine 20 wird
durch Starten des Motors 130 und ausreichendes Gasgeben,
um einen Kupplungseingriff zu bewirken, betrieben, wobei hierbei
ein Drehmoment von der Kupplung 132 auf den Schwingungserreger 54 mittels
des V-Riemens 134 übertragen
wird. Eine Drehung der exzentrischen Drehwelle 90 des Schwingungserregers 54 bringt
Schwingungen auf die Grundplatte 50 auf, um Material zu
verdichten. Der Bediener führt dann
die Maschine 20 und bewegt sie entlang eines vorgesehenen
Verdichtungswegs, unter Verwendung der Griffanordnung 28.
In der dargestellten Ausführungsform,
in der die Maschine 20 so ausgelegt ist, um Asphalt zu
verdichten, sprüht
das Wasserzuführsystem 30 Wasser
auf die Asphaltoberfläche
direkt vor der Maschine 20 auf, um zu verhindern, dass
sich Asphalt auf der Grundplatte 50 ansammelt.
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Stabilität und Manövriertähigkeit der Maschine 20 werden
durch den halbkugeligen, konvexen Abschnitt 68 auf der Bodenfläche 56 der
Grundplatte 50 erhöht,
und dieser Bereich verringert auch die Möglichkeit, dass sich die Oberfläche, die
verdichtet werden soll, mit einer Furche versehen oder in anderer
Weise durch den Betrieb der Maschine 20 beschädigt wird.
Die tonnenförmigen
Seitenkantenoberflächen 64 und 66 der
Grundplatte 50 erleichtern auch ein Manövrieren der Maschine 20 um
Hindernisse herum. Irgendwelcher Abrieb, der sich auf der oberen
Fläche 58 der
Grundplatte 50 während
des Betriebs der Maschine ansammelt, wird von der Grundplatte 50 durch
die Rippen 78, 80, 82, 84 und 86 weg
kanalisiert.
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Die Beziehung zwischen der Grundplatte 50 und
dem Rest der Maschine 20 begrenzt nachteilige Effekte in
Bezug auf den Rest der Maschine 20 auf verschiedene Arten
und Weisen.
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Zuerst werden, aufgrund davon, dass
die Schwingungsdämpfer 102 an
den äußersten
Ecken der Maschine 20 angeordnet sind, die Schwingungsdämpfungseffektivität und die
Stabilitätserhöhungseffektivität der Schwingungsdämpfer 102 maximiert, was
zu einer Übertragung
von minimalen Vibrationen auf die Konsole 52 und den Bediener
führt.
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Zweitens werden, da die relativ große und schwere
Kupplung 132 mit hohem Trägheitsmoment als ein Schwungrad
wirkt, Ruckbewegungen, die ansonsten auf den Riemen 134 aufgebracht
werden, minimiert, was dadurch sehr stark die Lebensdauer des Riemens
erhöht.
Tatsächlich
zeigen erste Tests an, dass die durchschnittliche Riemenlebensdauer um
mindesten 50% durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Kupplung 132 mit
hohem Trägheitsmoment,
von einem Durchschnitt von ungefähr
100 Stunden auf 150 bis 170 Stunden, erhöht wird.
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Schließlich erleichtert die Käfiganordnung 28 auch
ein Anheben der Maschine und schützt
den Motor 130 und den Wasserbehälter 44 gegen äußere Stöße.