EP0975839B1 - Stampfgerät zur bodenverdichtung - Google Patents

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EP0975839B1
EP0975839B1 EP98909445A EP98909445A EP0975839B1 EP 0975839 B1 EP0975839 B1 EP 0975839B1 EP 98909445 A EP98909445 A EP 98909445A EP 98909445 A EP98909445 A EP 98909445A EP 0975839 B1 EP0975839 B1 EP 0975839B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stamping device
mass
crank
crank drive
movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98909445A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0975839A1 (de
Inventor
Martin Greppmair
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacker Construction Equipment AG
Original Assignee
Wacker Construction Equipment AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wacker Construction Equipment AG filed Critical Wacker Construction Equipment AG
Publication of EP0975839A1 publication Critical patent/EP0975839A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0975839B1 publication Critical patent/EP0975839B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/22—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/30—Tamping or vibrating apparatus other than rollers ; Devices for ramming individual paving elements
    • E01C19/34—Power-driven rammers or tampers, e.g. air-hammer impacted shoes for ramming stone-sett paving; Hand-actuated ramming or tamping machines, e.g. tampers with manually hoisted dropping weight
    • E01C19/36—Power-driven rammers or tampers, e.g. air-hammer impacted shoes for ramming stone-sett paving; Hand-actuated ramming or tamping machines, e.g. tampers with manually hoisted dropping weight with direct-acting explosion chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/10—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
    • B06B1/16—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • B06B1/161—Adjustable systems, i.e. where amplitude or direction of frequency of vibration can be varied
    • B06B1/166—Where the phase-angle of masses mounted on counter-rotating shafts can be varied, e.g. variation of the vibration phase
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/046—Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil
    • E02D3/061—Tampers with directly acting explosion chambers

Definitions

  • the invention relates to a ramming device for soil compaction according to the preamble of claim 1.
  • Such devices which are supported on the ground solely by the pest foot, be by an operator through direct transfer of executives by means of a guide bracket or about a drawbar during the Swinging movement of the padfoot in the desired direction out. at switched off drive, the device is difficult to transport, it must be worn or with a suitable device, such as a cart.
  • JP-A-04312603 a ramming device for soil compaction is described, with a ramming tool in which a working mass via a crank mechanism linear reciprocating drivable.
  • the ramming tool is over a chassis additionally supported against the ground. Between the crank mechanism and the working mass is arranged a spring set.
  • the ramming tool can be pivoted relative to the chassis using a worm gear.
  • the invention is based on the object, a ramming device of the type described above To design a way such that generated by the rammer Vibrations as low as possible on the chassis or an operator of the Ramming device can be transmitted.
  • the object is achieved by a ramming device according to claim 1 solved.
  • a very advantageous embodiment provides that the additional Suspension carries the combustion engine.
  • Another very advantageous embodiment is to provide the landing gear with a self-propelled, preferably for generating the ramming movement and the chassis drive a common power source is provided.
  • a self-propelled chassis can be advantageous as a hydraulic drive be formed or done via a drive chain.
  • the suspension drive between front and Reverse switchable can be advantageous as a hydraulic drive be formed or done via a drive chain.
  • the suspension can be beneficial by an additional support wheel on the of the drivable Axis facing away from the padfoot as a three-point landing gear be educated.
  • Known, hand-guided rammers are designed to that the upper mass is about two-thirds and the beating work- or lower mass one third of the total rammer mass while that of the upper mass and the working mass each path traveled in inverse proportion to each other stand.
  • the upper mass moves in the order of magnitude from 25 to 30 mm.
  • the output power of the ramming system is largely of the Upper mass dependent because too much work mass or too high speed of the working mass the upper mass oversized moves and amplifies the problems described above.
  • Embodiment of the device according to the invention in that it is in Area of the upper mass with one together with the working mass, but in the opposite direction to the movement of the working mass of Motor driven countermass is provided.
  • the upper mass is from one himself to his case supporting crank drive pushed in the moment up, in which the crank drive via its connecting rod, a guide piston and a spring set the working mass and thus the padfoot pushes down.
  • the Federsatz has the consequence that at the Downward movement of the guide piston initially under these springs Energy intake are curious, what they do with one conditional delay then the stored Return energy to the downward movement of the pest foot. This delay must be taken into account when the movement the counterweight matched to the movement of the working mass becomes. When the working mass through the crank pin of the crank mechanism is pulled up again, the upper mass moved down.
  • An advantageous embodiment is that the Drive the counterweight is derived from the crank mechanism and the Movement of the connected to the crank mechanism end of the spring set and the movement of the counterweight relative to the crank angle by 180 ° minus one of the design parameters the spring set derived phase shift against each other are offset.
  • the counterweight is on the upper mass parallel to the direction of movement of the working mass is guided.
  • the counterweight of a Aus Dissexzenter on the crank mechanism is driven, for example via a Connecting rod.
  • the connection between the countermass and the Balancing eccentric be designed as a crank loop.
  • the counterweight exists of two each on one side or the other of the crank mechanism at about the same height with respect to the axis of rotation of Crankshaft arranged sub-masses and each sub-mass is from an eccentric on an associated, with the Crank drive rotatably coupled eccentric disc, the connection between the eccentric pin and the associated Part mass is executed in each case as a crank loop.
  • a further advantageous variant is that the counterweight from at the upper mass around mutually parallel axes rotatably mounted, driven in opposite directions by the crank mechanism driven Imbalance exists whose momentum and mutual momentum Phase are set up so that they are one of the Work mass counteracting directed vibration, wherein a further embodiment is that the counterweight from two symmetrical to the direction of movement of the working mass next to each other at about the same height in this direction arranged, in opposite directions rotatably coupled directly to each other, consists of crank mechanism driven flyweights.
  • the renewal trained ramming device is in a first, in particular with 100a designated embodiment in the Figs. 1 and 2 and in a second, generally designated 100b Embodiment shown in Figs. 3 and 4, wherein usually by hand on a guide bracket or a Drawbar guided ramming tool referred to as 110a and 110b is.
  • the ramming tool 110a is about parallel links 112 and 114 connected to a single-axle chassis 116a, the two wheels 118 and 120, whose track is the width of the padfoot 12th of the ramming tool 110a does not exceed.
  • the ramming tool 110b is approximately rigidly connected to the chassis 116b, i. it Only a slight relative movement by elastic attenuators 124 and 126 between the ramming tool 110b and the chassis 116b allows the transmission of vibrations to counteract the chassis 116b.
  • Another, striking difference is that the suspension 116b by a third jockey wheel 128 to a three-point suspension is added to the stability, especially at off ramming tool 110b to improve.
  • This third jockey wheel 128 is supported by a crankcase 14 of the Tamping tool 110b mounted arm 130 is worn.
  • Stampffußes 12 serves in the crankcase 14 of the ramming tool 110a and 110b arranged crank drive, which will be explained in more detail with reference to FIGS. 5 to 13.
  • crank mechanism rammed 100a or 100b provided with an internal combustion engine by the chassis 116a and 116b is supported and arranged in the area 134 is.
  • FIGS. 1 and 2 is a Oscillation between the ramming tool 110a and the chassis 116a possible with a relatively large angular deflection.
  • This device 100a is therefore equipped with a hydraulic drive, the one with the engine, not shown in the area 134 connected hydraulic pressure source includes.
  • On the crankcase 14 is a hydraulic motor 136 for operating the crank mechanism attached, via supply lines 138 to the pressure source connected is.
  • Supply lines 140 lead in the area of the chassis 116a to a hydraulic drive 142 of the Landing wheels.
  • At the relatively low movement between the ramming tool 110b and the chassis 116b may be a direct drive connection between the arranged in the region 134 internal combustion engine and arranged in the crankcase 14 crank mechanism be provided, with only a small compensation of the axial offset is required, the expert no difficulties prepares. It can therefore rely on a hydraulic drive waived and provided to drive the wheels a chain drive 144 become.
  • the ramming tool 110a or 110b is dynamic from one associated with the padfoot 12 Working mass over one of a bellows fairing section 18 hidden spring set with a crank mechanism is connected, which is stored in the so-called.
  • Upper mass represented by the crankcase 14 in FIGS becomes.
  • the crank mechanism is a vibration between Built up and working mass.
  • the upper mass are kept as small as possible. Serve this purpose the measures described below with reference to FIGS. 5 to 13.
  • FIG. 5 shows the crank mechanism via an engine output shaft 22 supplied with drive energy, with a Pinion 24 is provided with a crank 26 in Intervention is.
  • the crank pulley 26 carries two by about 180 ° offset crankpins 28 and 30 (Figure 6).
  • the crank pin 28 is about a bow-shaped, the output shaft 22 encompassing Connecting rod 32 connected to a guide piston 34 which in a connected to the crankcase 14 piston guide 36 in the direction the axis 16 is arranged to be movable and - in Fig. 5th obscured by the bellows-like section 18 - over the Federsatz with the padfoot 12 is connected.
  • the crankpin 30 is connected via a connecting rod 38, a piston 40 which also in the direction of the axis 16 movable in a piston guide 42 is arranged and together with the connecting rod 38 a Countermass to working mass forms.
  • Fig. 6 is between the crank pin 28 and 30 an angle kelabstand of 180 ° shown. This would the piston or the Counter mass 40 reach the top dead center when the with the Not shown spring set associated guide piston 34 its bottom dead center reached.
  • the piston 40 is dependent on design features of the spring set the top dead center delayed reach, which is why the angular distance by a certain phase shift angle less than 180 ° must be selected. In In practice, this phase shift angle can be 50-70 °.
  • crank disk 26 1 When in Figs. 7 and 8 variant illustrated with the pinion gear 24 1 to the output shaft 22 1 engaged crank disk 26 1 is provided with a for forming the crankpin 28 1 and 30 1 cranked crank 29, wherein the free end the crank 29 forming crank pin 28 1 engages in a sliding block 31 which is slidably disposed in a guide slot 33 which is formed in a piston serving as counterweight 40 1 .
  • the piston 40 1 is movably guided parallel to the movement axis 16 in a guide 42 1 formed on the crankcase 14 1 .
  • the connecting rod 32 1 On the crank pin 28 1 , the connecting rod 32 1 is mounted for connection to the guide piston, not shown, the movement transmission to the spring set serving.
  • the operation of this Varriante largely corresponds to the construction of FIGS. 5 and 6, but allows because of the drive of the counterweight by a crank grinding a shortened in the direction of the movement axis 16 construction.
  • a variant which also provides a crank grinding for the counterweight, the arrangement allows a further reduction.
  • the provided with the crank pin 28 2 for the connecting rod 32 2 for transmitting motion on the spring set crank 26 2 is rotatably connected to a coaxially arranged gear 35, with both sides of the movement axis 16 and with respect to this at the same height two toothed on the circumference Eccentric discs 37 and 39 are engaged.
  • the eccentric discs each carry an eccentric pin 30a 2 and 30b 2 , the guide slots 33a 2 and 33b 2 of two identically formed pistons 40a 2 and 40b 2 which together form the counterweight and the associated ones in them, on the crankcase 14 2 trained guides 42a 2 and 42b 2 are slidably mounted parallel to the axis of movement.
  • a toothed wheel 35 3 is non-rotatably connected to the crank disk 26 3 for the actuation of the connecting rod 32 3 and coaxial with it.
  • On both sides of the movement axis 16 and with the same distance from this and at the same height in relation to these two intermeshing toothed disks 37 3 and 39 3 of the same size and number of teeth are arranged, which are each provided with a flyweight 41 and 43 respectively.
  • the toothed disc 37 3 is rotatably and coaxially connected to a gear 45 which is in engagement with the gear 35 3 of the same number of teeth, so that the two flyweights 41 and 43 in a predetermined phase position for movement of the connecting rod 32 3 move in opposite directions.
  • the centrifugal weights 41 and 43 are arranged such that their respective positions are mirror images of the movement axis 16. As a result, both side forces are avoided, as they are caused in the embodiments of FIGS. 5 and 6 by the inclined connecting rod 38, as well as friction losses in the guides 33, 33a 2 and 33b 2 shown in FIGS. 7 to 9 avoided.
  • the variant according to FIG. 11 shows an unbalance acting on the crank mechanism in only one direction and two counterbalancing imbalances which create a mass balance and thus also prevent any lateral movement.
  • the imbalance on the crank mechanism is represented by the flyweight 47 on the crank disk 26 4 .
  • Two in diameter with the crank disc 26 4 matching, provided with centrifugal weights 41 4 and 43 4 discs 37 4 and 39 4 are arranged symmetrically to the movement axis.
  • the three disks 26 4, 37 4 and 39 4 are connected by a slip-free transmission connection, for example a chain 51 to move together such that the two discs 37 4 and 39 4, but move in the same direction of rotation opposite to the crank disk 26. 4

Description

Die Erfindung betrifft ein Stampfgerät zur Bodenverdichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Solche Geräte, die allein mit dem Stampffuß auf dem Boden abgestützt sind, werden von einer Bedienungsperson durch direkte Übertragung von Führungskräften mittels eines Führungsbügels oder etwa einer Deichsel während der Schwingbewegung des Stampffußes in der gewünschten Richtung geführt. Bei abgeschaltetem Antrieb ist das Gerät schwer transportierbar, es muss getragen oder mit einer geeigneten Vorrichtung, wie etwa einem Karren, gefahren werden.
Aufgrund der Handbedienung Ist das Gewicht solcher Geräte beschränkt, weshalb z. B. die Ausrüstung mit relativ schweren Dieselmotoren auf Schwierigkeiten stößt.
In der JP-A-04312603 wird ein Stampfgerät zur Bodenverdichtung beschrieben, mit einem Stampfwerkzeug, bei dem eine Arbeitsmasse über einen Kurbeltrieb linear hin- und hergehend antreibbar ist. Das Stampfwerkzeug ist über ein Fahrwerk zusätzlich gegen den Boden abgestützt. Zwischen dem Kurbeltrieb und der Arbeitsmasse ist ein Federsatz angeordnet. Das Stampfwerkzeug lässt sich mit Hilfe eines Schneckengetriebes relativ zu dem Fahrwerk verschwenken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stampfgerät der eingangs beschriebenen Art derart auszugestalten, dass von dem Stampfer erzeugte Schwingungen möglichst gering auf das Fahrwerk oder einen Bediener des Stampfgeräts übertragen werden können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Stampfgerät nach Anspruch 1 gelöst.
Durch das Fahrwerk ist der Stampfer auch bei abgeschaltetem Stampferantrieb ohne zusätzliche Hilfsmittel leicht bewegbar. Während des Stampferbetriebs werden aufgrund der rollenden Abstützung wesentlicher Gewichtskomponenten des Geräts die erforderlichen Führungskräfte spürbar verringert. Außerdem bietet sich die Möglichkeit, das Gesamtgewicht des Stampfers über die bisher als vertretbar angesehene Grenze hinaus zu erhöhen und beispielsweise den Stampfer mit einem schweren Dieselmotor zu versehen.
Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß das zusätzliche Fahrwerk den Verbrennungsmotor trägt.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, das Fahrwerk mit einem Eigenantrieb zu versehen, wobei vorzugsweise für die Erzeugung der Stampfbewegung und den Fahrwerksantrieb eine gemeinsame Kraftquelle vorgesehen ist. Der Eigenantrieb des Fahrwerks kann vorteilhaft als Hydraulikantrieb ausgebildet sein oder über eine Antriebskette erfolgen. Zweckmäßigerweise ist der Fahrwerksantrieb zwischen Vor- und Rücklauf umschaltbar.
Um bei abgeschaltetem Stampfer jederzeit einen sicheren Stand des Geräts zu gewährleisten, kann das Fahrwerk mit Vorteil durch ein zusätzliches Stützrad auf der von der antreibbaren Achse abgewandten Seite des Stampffußes als Dreipunktfahrwerk ausgebildet sein.
Um einen Verschleiß des Fahrwerks unter dem Einfluß der vom Stampfer erzeugten Schwingungen durch des Fahrwerk möglichst gering zu halten, ist es sehr vorteilhaft, die mit dem Fahrwerk verbundenen Obermasse des Stampfers zustabilisieren, d.h. deren Bewegung während des Stampferbetriebs möglichst gering zu halten.
Bekannte, von Hand geführte Stampfgeräte sind so ausgelegt, daß die Obermasse etwa zwei Drittel und die schlagende Arbeits- oder Untermasse ein Drittel der gesamten Stampfermasse umfaßt, während die von der Obermasse und der Arbeitsmasse jeweils zurückgelegten Wege in umgekehrtem Verhältnis zu-einander stehen. Dabei bewegt sich die Obermasse in der Grös-senordnung von 25 bis 30 mm.
Diese Bewegung der Obermasse bei einer Frequenz von 10 - 11 Hz hat vielfältige negative Auswirkungen, weil sich diese Schwingungen nicht nur auf den Körper der das Arbeitsgerät über einen Führungsbügel führenden Person, insbesondere auf Hand und Arm, übertragen, sondern weil sich auch hohe Belastungen des angebauten Antriebsmotors unabhängig von dessen Bauart und gleichermaßen des erfindungsgemäß vorgesehenen Fahrwerks ergeben.
Die Abgabeleistung des Stampfsystems ist weitgehend von der Obermasse abhängig, da eine zu große Arbeitsmasse oder eine zu hohe Geschwindigkeit der Arbeitsmasse die Obermasse überdimensional bewegt und die vorstehend beschriebenen Probleme verstärkt.
Durch eine wesentliche Erhöhung der Obermasse könnten zwar diese schädlichen Wirkungen teilweise eingedämmt werden. Dadurch würde aber das Gesamtgewicht des Stampfers stark erhöht, was nicht nur den Leistungsbedarf des Antriebsmotors steigern sondern auch die Bedienungserleichterung durch das Fahrwerk wieder kompensieren würde.
Um die Obermasse ohne wesentliche Gewichtssteigerung des Geräts zu stabilisieren und dadurch die Lebensdauer des Geräts zu erhöhen, seine Handhabung weiter zu verbessern und die Bedienungsperson vor den schädlichen Auswirkungen der Schwingungen besser zu schützen, besteht eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts darin, daß es im Bereich der Obermasse mit einer gemeinsam mit der Arbeitsmasse, jedoch in Gegenrichtung zur Bewegung der Arbeitsmasse vom Motor antreibbaren Gegenmasse versehen ist.
Die Obermasse wird von einem sich selbst an seinem Gehäuse abstützenden Kurbeltrieb in dem Augenblick nach oben gedrückt, in dem der Kurbeltrieb über sein Pleuel, einen Führungskolben und einen Federsatz die Arbeitsmasse und damit den Stampffuß nach unten drückt. Der Federsatz hat zur Folge, daß bei der Abwärtsbewegung des Führungskolbens zunächst diese Federn unter Energieaufnahme gespannt werden, worauf sie mit einer dadurch bedingten Verzögerung anschließend die gespeicherte Energie wieder zur Abwärtsbewegung des Stampffußes abgeben. Diese Verzögerung muß berücksichtigt werden, wenn die Bewegung der Gegenmasse auf die Bewegung der Arbeitsmasse abgestimmt wird. Wenn die Arbeitsmasse durch den Kurbelzapfen des Kurbeltriebs wieder nach oben gezogen wird, wird die Obermasse nach unten bewegt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht dazu darin, daß der Antrieb der Gegenmasse vom Kurbeltrieb abgeleitet ist und die Bewegung des mit dem Kurbeltrieb verbundenen Endes des Federsatzes und die Bewegung der Gegenmasse bezogen auf den Kurbelwinkel um 180° minus einer aus den Konstruktionsparametern des Federsatzes abgeleiteten Phasenverschiebung gegeneinander versetzt sind.
Wenn das mit dem Kurbeltrieb verbundene Ende des Federsatzes den unteren Endpunkt seiner Linearbewegung überschreitet, wird die bis dahin im Federsatz gespeicherte Energie als Stampf-oder Schlagenergie freigesetzt, so daß also erst zu diesem Zeitpunkt die Gegenbewegung der Gegenmasse zur Dämpfung der Bewegung der Obermasse erwünscht ist, oder mit anderen Worten: die Bewegung der Gegenmasse in den oberen Totpunkt soll erst stattfinden, wenn das mit dem Kurbeltrieb verbundene Ende des Federsatzes bereits seinen unteren Totpunkt erreicht hat. Dies wird durch die vorstehend beschriebene Phasenverschiebung er-reicht, die in der Praxis zumindest näherungsweise auf die Konstruktionsparameter abgestimmt werden muß.
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Gegenmasse an der Obermasse parallel zur Bewegungsrichtung der Arbeitsmasse geführt ist. Dabei besteht eine vorteilhafte Ausführungsform darin, daß die Gegenmasse von einem Ausgleichsexzenter am Kurbeltrieb angetrieben ist, und zwar beispielsweise über eine Pleuelstange. Nach einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung kann die Verbindung zwischen der Gegenmasse und dem Ausgleichsexzenter als Kurbelschleife ausgeführt sein.
Nach einer anderen zweckmäßigen Variante besteht die Gegenmasse aus zwei jeweils auf der einen bzw. anderen Seite des Kurbeltriebs auf etwa gleicher Höhe bezüglich der Drehachse des Kurbeltriebs angeordneten Teilmassen und jede Teilmasse ist von einem Exzenterzapfen an einer ihr zugeordneten, mit dem Kurbeltrieb drehbar gekoppelten Exzenterscheibe angetrieben, wobei die Verbindung zwischen dem Exzenterzapfen und der zugehörigen Teilmasse jeweils als Kurbelschleife ausgeführt ist.
Eine weitere vorteilhafte Variante besteht darin, daß die Gegenmasse aus an der Obermasse um zueinander parallele Achsen drehbar gelagerten, gegensinnig rotierend vom Kurbeltrieb angetriebenen Unwuchten besteht, deren Schwungmoment und gegenseitige Phasenlage so eingerichtet sind, daß sie eine der Arbeits-masse entgegenwirkend gerichtete Schwingung erzeugen, wobei eine weitere Ausgestaltung darin besteht, daß die Gegenmasse aus zwei symmetrisch zur Bewegungsrichtung der Arbeitsmasse nebeneinander auf etwa gleicher Höhe in dieser Richtung angeordneten, gegensinnig drehbar direkt miteinander gekoppelten, vom Kurbeltrieb angetriebenen Fliehgewichten besteht.
Eine andere zweckmäßige Ausführungsform zur Vermeidung von Seitenkräften besteht darin, daß die Gegenmasse aus einem direkt auf der Welle des Kurbeltriebs sitzenden ersten Fliehgewicht und zwei symmetrisch zur Bewegungsrichtung der Arbeitsmasse nebeneinander auf etwa gleicher Höhe in dieser Richtung angeordneten zweiten Fliehgewichten von untereinander gleichem Schwungmoment besteht, die im Gegensinn zum ersten Fliehgewicht drehbar vom Kurbeltrieb angetrieben sind und deren Schwungmoment jeweils etwa halb so groß ist wie das Schwungmoment des ersten Fliehgewichts.
Noch eine weitere Variante besteht darin, daß die Gegenmasse aus einem direkt auf der Drehachse des Kurbeltriebs sitzenden ersten Fliehgewicht und einem dahinter angeordneten zweiten Fliehgewicht besteht, das etwa das gleiche Schwungmoment aufweist wie das erste Fliehgewicht und um eine gegen die Drehachse des Kurbeltriebs parallel zu der Bewegungsrichtung der Arbeitsmasse etwas versetzte Drehachse im Gegensinn zum ersten Fliehgewicht angetrieben ist.
Anhand der nun folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Neuerung wird diese näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1
eine Seitenansicht eines neuerungsgemäß ausgebildeten Stampfers mit Hydraulikantrieb des Einachs-Fahrwerks,
Fig. 2
eine Ansicht auf das in Fig. 1 gezeigte Gerät von rechts,
Fig. 3
eine der Fig. 1 ähnliche Seitenansicht eines Stampfers mit Kettenantrieb des Fahrwerks und einem zusätzlichen Stützrad,
Fig. 4
eine Ansicht auf das in Fig. 3 gezeigte Gerät von rechts,
Fig. 5
eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des Kurbeltriebs zur Erzeugung der Stampfbewegung mit Gegenmasse, quer zur Kurbelachse gesehen und teilweise geschnitten in einer die Kurbelachse enthaltenden Ebene,
Fig. 6
einen Detailschnitt durch das Gehäuse des Kurbeltriebs der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform in einer zur Kurbelachse rechtwinkligen Ebene,
Fig. 7
eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht nach einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 8
eine der Fig. 6 ähnliche Schnittansicht der zweiten Ausführungsform,
Fig. 9
eine der Fig. 8 ähnliche Schnittansicht bei einer dritten Ausführungsform,
Fig. 10
eine der Fig. 8 ähnliche Schnittansicht bei einer vierten Ausführungsform,
Fig. 11
eine der Fig. 8 ähnliche Schnittansicht bei einer fünften Ausführungsform,
Fig. 12
eine der Fig. 7 ähnliche Ansicht nach einer sechsten Ausführungsform und
Fig. 13
eine der Fig. 8 ähnliche Schnittansicht der zweiten Ausführungsform.
Das neuerungsgemäß ausgebildete Stampfgerät ist in einer ersten, insbesamt mit 100a bezeichneten Ausführungsform in den Fig. 1 und 2 und in einer zweiten, insgesamt mit 100b bezeichneten Ausführungsform in den Fig. 3 und 4 dargestellt, wobei das üblicherweise von Hand über einen Führungsbügel oder eine Deichsel geführte Stampfwerkzeug als 110a bzw. 110b bezeichnet ist. Das Stampfwerkzeug 110a ist über Parallellenker 112 und 114 mit einem Einachs-Fahrwerk 116a verbunden, das zwei Räder 118 und 120 aufweist, deren Spur die Breite des Stampffußes 12 des Stampfwerkzeugs 110a nicht überschreitet.
Bei der Variante nach den Fig 3 und 4 ist das Stampfwerkzeug 110b annähernd starr mit dem Fahrwerk 116b verbunden, d.h. es wird nur eine geringe Relativbewegung durch elastische Dämpfungsglieder 124 und 126 zwischen dem Stampfwerkzeug 110b und dem Fahrwerk 116b ermöglicht, die der Übertragung von Schwingungen auf das Fahrwerk 116b entgegenwirken sollen. Ein weiterer, auffälliger Unterschied besteht darin, daß das Fahrwerk 116b durch ein drittes Stützrad 128 zu einem Dreipunkt-Fahrwerk ergänzt wird, um die Standsicherheit insbesondere bei ausgeschaltetem Stampfwerkzeug 110b zu verbessern. Dieses dritte Stützrad 128 wird von einem am Kurbelgehäuse 14 des Stampfwerkzeugs 110b angebrachten Arm 130 getragen.
Am Fahrwerk 116a bzw. 116b ist der sonst direkt mit dem Stampfwerkzeug 110a bzw. 110b verbundene Führungsbügel 132 angebracht.
Zur Betätigung des Stampffußes 12 dient ein im Kurbelgehäuse 14 des Stampfwerkzeugs 110a bzw. 110b angeordneter Kurbeltrieb, der anhand der Fig. 5 bis 13 noch näher erläutert wird. Zum Antrieb des Kurbeltriebs ist das Stampfgerät 100a bzw. 100b mit einem Verbrennungsmotor versehen, der vom Fahrwerk 116a bzw. 116b getragen wird und im Bereich 134 angeordnet ist.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist eine Schwingbewegung zwischen dem Stampfwerkzeug 110a und dem Fahrwerk 116a mit einem relativ großen Winkelausschlag möglich. Dieses Gerät 100a ist deshalb mit einem Hydraulikantrieb ausgestattet, der eine mit dem nicht gezeigten Motor im Bereich 134 verbundene Hydraulik-Druckquelle umfaßt. Am Kurbelgehäuse 14 ist ein Hydraulikmotor 136 zur Betätigung des Kurbeltriebs angebracht, der über Versorgungsleitungen 138 mit der Druckquelle verbunden ist. Versorgungsleitungen 140 führen im Bereich des Fahrgestells 116a zu einem Hydraulikantrieb 142 der Fahrgestellräder.
Bei der relativ geringen Bewegung zwischen dem Stampfwerkzeug 110b und dem Fahrgestell 116b kann eine direkte Antriebsverbindung zwischen dem im Bereich 134 angeordneten Verbrennungsmotor und dem im Kurbelgehäuse 14 angeordneten Kurbeltrieb vorgesehen werden, wobei nur ein geringer Ausgleich des Achsenversatzes erforderlich ist, der dem Fachmann keine Schwierigkeiten bereitet. Es kann deshalb auf einen Hydraulikantrieb verzichtet und zum Antrieb der Räder ein Kettentrieb 144 vorgesehen werden.
Das Stampfwerkzeug 110a bzw. 110b besteht in dynamischer Hinsicht aus einer mit dem Stampffuß 12 in Verbindung stehenden Arbeitsmasse, die über einen von einem faltenbalgartigen Verkleidungsabschnitt 18 verborgenen Federsatz mit einem Kurbeltrieb verbunden ist, der in der sog. Obermasse gelagert ist, die in den Fig. 1 bis 4 durch das Kurbelgehäuse 14 repräsentiert wird. Durch den Kurbeltrieb wird eine Schwingung zwischen Ober- und Arbeitsmasse aufgebaut. Zur Verbesserung der Handhabung und der Lebensdauer des Geräts sollte die Bewegung der Obermasse möglichst klein gehalten werden. Hierzu dienen die anhand der Fig. 5 bis 13 nachfolgend beschriebenen Maßnahmen.
Wie die Fig. 5 zeigt wird der Kurbeltrieb über eine Motorabtriebswelle 22 mit Antriebsenergie versorgt, die mit einem Zahnritzel 24 versehen ist, das mit einer Kurbelscheibe 26 in Eingriff steht. Die Kurbelscheibe 26 trägt zwei um etwa 180° versetzte Kurbelzapfen 28 und 30 (Fig. 6). Der Kurbelzapfen 28 ist über ein bügelförmiges, die Abtriebswelle 22 umgreifendes Pleuel 32 mit einem Führungskolben 34 verbunden, der in einer mit dem Kurbelgehäuse 14 verbundenen Kolbenführung 36 in Richtung der Achse 16 beweglich angeordnet ist und - in Fig. 5 durch den faltenbalgartigen Abschnitt 18 verdeckt - über den Federsatz mit dem Stampffuß 12 verbunden ist. Mit dem Kurbelzapfen 30 ist über ein Pleuel 38 ein Kolben 40 verbunden, der ebenfalls in Richtung der Achse 16 beweglich in einer Kolbenführung 42 angeordnet ist und zusammen mit dem Pleuel 38 eine Gegenmasse zur Arbeitsmasse bildet.
In Fig. 6 ist zwischen den Kurbelzapfen 28 und 30 ein Win-kelabstand von 180° gezeigt. Dadurch würde der Kolben bzw. die Gegenmasse 40 den oberen Totpunkt erreichen, wenn der mit dem nicht gezeigten Federsatz verbundene Führungskolben 34 seinen unteren Totpunkt erreicht. Aus den bereits geschilderten Gründen soll der Kolben 40 aber abhängig von konstruktiven Merkmalen des Federsatzes den oberen Totpunkt zeitlich verzögert erreichen, weshalb der Winkelabstand um einen gewissen Phasenverschiebungswinkel kleiner als 180° gewählt werden muß. In der Praxis kann dieser Phasenverschiebungswinkel 50 - 70° betragen.
Bei der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Variante ist die mit dem Zahnritzel 241 auf der Abtriebswelle 221 in Eingriff stehende Kurbelscheibe 261 mit einer zur Ausbildung der Kurbelzapfen 281 und 301 gekröpften Kurbel 29 versehen, wobei der das freie Ende der Kurbel 29 bildende Kurbelzapfen 281 in einen Gleitstein 31 eingreift, der in einem Führungsschlitz 33 verschiebbar angeordnet ist, der in einem als Gegenmasse dienenden Kolben 401 ausgebildet ist. Der Kolben 401 ist in einer am Kurbelgehäuse 141 ausgebildeten Führung 421 parallel zur Bewegungsachse 16 beweglich geführt. Auf dem Kurbelzapfen 281 ist das Pleuel 321 zur Verbindung mit dem nicht gezeigten, der Bewegungsübertragung auf den Federsatz dienenden Führungskolben gelagert. Die Funktionsweise dieser Varriante entspricht weitgehend der Konstruktion nach den Fig. 5 und 6, erlaubt aber wegen des Antriebs der Gegenmasse durch einen Kurbelschleifentrieb eine in Richtung der Bewegungsachse 16 verkürzte Bauweise.
In Fig. 9 ist eine Variante gezeigt, die ebenfalls einen Kurbelschleifenantrieb für die Gegenmasse vorsieht, wobei die Anordnung eine weitere Verkürzung ermöglicht. Die mit dem Kurbelzapfen 282 für das Pleuel 322 zur Bewegungsübertragung auf den Federsatz versehene Kurbelscheibe 262 ist drehfest mit einem koaxial zu ihr angeordneten Zahnrad 35 verbunden, mit dem beiderseits der Bewegungsachse 16 und in Bezug auf diese in gleicher Höhe zwei am Umfang verzahnte Exzenterscheiben 37 und 39 in Eingriff stehen. Die Exzenterscheiben tragen jeweils einen Exzenterzapfen 30a2 bzw. 30b2, die in ihnen zugeordnete Führungsschlitze 33a2 bzw. 33b2 zweier identisch ausgebildeter Kolben 40a2 bzw. 40b2 eingeifen, die gemeinsam die Gegenmasse bilden und die in ihnen zugeordneten, am Kurbelgehäuse 142 ausgebildete Führungen 42a2 bzw. 42b2 parallel zur Bewegungsachse verschiebbar gelagert sind.
Die folgenden Varianten ersetzen die linear bewegliche Gegenmasse durch rotierende Unwuchten.
Bei der Variante nach Fig. 10 ist mit der Kurbelscheibe 263 für die Betätigung des Pleuels 323 drehfest und koaxial ein Zahnrad 353 verbunden. Beiderseits der Bewegungsachse 16 und mit glei-chem Abstand von dieser sowie in gleicher Höhe in Bezug auf diese sind zwei miteinander in Eingriff stehende Zahnscheiben 373 und 393 gleicher Größe und Zähnezahl angeordnet, die jeweils mit einem Fliehgewicht 41 bzw. 43 versehen sind. Die Zahnscheibe 373 ist drehfest und koaxial mit einem Zahnrad 45 verbunden, das mit dem Zahnrad 353 gleicher Zähnezahl in Eingriff steht, so daß sich die beiden Fliehgewichte 41 und 43 in einer vorgegebenen Phasenlage zur Bewegung des Pleuels 323 gegenläufig bewegen. Die Fliehgewichte 41 und 43 sind dabei derart angeordnet, daß sich ihre Positionen jeweils spiegelbildlich zur Bewegungsachse 16 gegenüberliegen. Dadurch werden sowohl Seitenkräfte vermieden, wie sie bei den Ausführungsformen nach den Fig. 5 und 6 durch das schrägstehende Pleuel 38 verursacht werden, wie auch Reibungsverluste in den Führungen 33, 33a2 und 33b2 nach den Fig. 7 bis 9 vermieden.
Die Variante nach Fig. 11 zeigt eine sich nur in einer Richtung wirkende Unwucht am Kurbeltrieb und zwei dazu gegenläufige Unwuchten, die einen Massenausgleich schaffen und somit auch jegliche Seitenbewegung verhindern. Die Unwucht am Kurbeltrieb ist durch das Fliehgewicht 47 an der Kurbelscheibe 264 dargestellt. Zwei im Durchmesser mit der Kurbelscheibe 264 übereinstimmende, mit Fliehgewichten 414 und 434 versehene Scheiben 374 und 394 sind symmetrisch zur Bewegungsachse angeordnet. Die drei Scheiben 264, 374 und 394 sind durch eine schlupffreie Getriebeverbindung, z.B. eine Kette 51 zu gemeinsamer Bewegung derart verbunden, daß sich die beiden Scheiben 374 und 394 in gleichem Drehsinn, jedoch gegenläufig zur Kurbelscheibe 264 bewegen.
Die Fig. 12 und 13 zeigen eine letzte Variante, die insofern eine Weiterbildung der Variante nach Fig. 11 ist, als die beiden gleichsinnig umlaufenden Scheiben 374 und 394 nun durch eine einzige Scheibe 53 ersetzt werden, die in Richtung der Abtriebsachse 225 gegenüber der Kurbelscheibe 265 versetzt ist und von der Abtriebsachse 225 über ein eigenes Ritzel 55 und ein Zwischenrad 57 gegenläufig zur Kurbelscheibe 265 angetrieben wird und mit einem Fliehgewicht 59 versehen ist.

Claims (24)

  1. Mittels eines Führungsbügels oder dergleichen von Hand führbares Stampfgerät (100a, 100b) zur Bodenverdichtung, mit einem Stampfwerkzeug (110a, 110b), bei dem eine Arbeitsmasse (12) von einem Verbrennungsmotor über einen Kurbeltrieb (26, 28, 30) linear hin- und hergehend antreibbar ist, wobei
    das Stampfwerkzeug (110a, 110b) über ein wenigstens einachsiges Fahrwerk (116a, 116b) zusätzlich gegen den Boden abgestützt ist,
    zwischen dem Kurbeltrieb (26, 28, 30) und der Arbeitsmasse (12) ein Federsatz angeordnet ist,
    das Stampfwerkzeug (110a, 110b) mit dem Fahrwerk (116a, 116b)
    über elastische Verbindungselemente (124, 126) begrenzt beweglich, oder
    über Parallellenker (112, 114) beweglich verbunden ist; und wobei
    das Stampfwerkzeug (110a, 110b) im Betrieb des Stampfgeräts (100a, 100b) relativ zu dem Fahrwerk (116a, 116b) beweglich ist, um der Übertragung von Schwingungen entgegenzuwirken.
  2. Stampfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Fahrwerk den Verbrennungsmotor trägt.
  3. Stampfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrwerk (116a, 116b) mit einem Eigenantrieb (142, 144) versehen ist.
  4. Stampfgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrwerksantrieb (142, 144) zwischen Vor- und Rücklauf umschaltbar ist.
  5. Stampfgerät nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung der Stampfbewegung und für den Eigenantrieb eine gemeinsame Kraftquelle vorgesehen ist.
  6. Stampfgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest für den Antrieb des Kurbeltriebs eine hydraulische Kraftübertragung (136, 138)vorgesehen ist.
  7. Stampfgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung zum Fahrwerk über einen Kettentrieb (144) erfolgt.
  8. Stampfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Kurbeltrieb tragende Obermasse zumindest annähernd starr mit dem Fahrwerk (116b) verbunden ist.
  9. Stampfgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Obermasse über elastische Verbindungslemente (124, 126) begrenzt beweglich mit dem Fahrwerk verbunden ist.
  10. Stampfgerät nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrwerk (116b) durch ein zusätzliches Stützrad (128) auf der von der antreibbaren Achse abgewandten Seite des Stampffußes (12) zum Dreipunktfahrwerk ergänzt ist.
  11. Stampfgerät nach Anspruch 6 oder nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Kurbeltrieb tragende Obermasse über ein Gelenksystem (112, 114) beweglich mit dem Fahrwerk (116a) verbunden ist.
  12. Stampfgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenksystem aus Parallellenkern (112, 114) besteht.
  13. Stampfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mindestens über einen großen Teil der Bewegungsstrecke der Arbeitsmasse in Gegenrichtung zu deren Bewegung vom Motor antreibbare Gegenmasse (40: 401: 40a2, 40b2; 41, 43; 414, 434. 47; 59, 61).
  14. Stampfgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Gegenmasse (40: 401: 40a2, 40b2; 41, 43; 414, 434. 47; 59, 61) vom Kurbeltrieb abgeleitet ist.
  15. Stampfgerät nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des mit dem Kurbeltrieb verbundenen Endes (34) des Federsatzes und die Bewegung der Gegenmasse (40: 401: 40a2, 40b2; 41, 43; 414, 434. 47; 59, 61) bezogen auf den Kurbelwinkel um 180° minus einer aus den Konstruktionsparametern des Federsatzes abgeleiteten Phasenverschiebung gegeneinander versetzt sind.
  16. Stampfgerät nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenmasse (40: 401: 40a2, 40b2) an der Obermasse parallel zur Bewegungsrichtung der Arbeitsmasse geführt ist.
  17. Stampfgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenmasse von einem Ausgleichsexzenter(30; 301; 30a2, 30b2) am Kurbeltrieb angetrieben ist.
  18. Stampfgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsexzenter (30) die Gegenmasse (40) über eine Pleuelstange (38) antreibt.
  19. Stampfgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Gegenmasse (401: 40a2, 40b2) und dem Ausgleichsexzenter (301; 30a2, 30b2) als Kurbelschleife ausgeführt ist.
  20. Stampfgerät nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenmasse aus zwei jeweils auf der einen bzw. anderen Seite des Kurbeltriebs auf etwa gleicher Höhe bezüglich der Drehachse des Kurbeltriebs angeordneten Teilmassen (40a2, 40b2) besteht und jede Teilmasse von einem Exzenterzapfen (30a2, 30b2) an einer ihr zugeordneten, mit dem Kurbeltrieb drehbar gekoppelten Exzenterscheibe (37, 39) angetrieben ist, wobei die Verbindung zwischen dem Exzenterzapfen und der zugehörigen Teilmasse jeweils als Kurbelschleife ausgeführt ist.
  21. Stampfgerät nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenmasse aus an der Obermasse um zueinander parallele Achsen drehbar gelagerten, gegensinnig rotierend vom Kurbeltrieb angetriebenen Unwuchten (41, 43; 414, 434. 47; 59, 61) besteht, deren Schwungmoment und gegenseitige Phasenlage so eingerichtet sind, daß sie eine der Arbeitsmasse entgegenwirkend gerichtete Schwingung erzeugen.
  22. Stampfgerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenmasse aus zwei symmetrisch zur Bewegungsrichtung der Arbeitsmasse nebeneinander auf etwa gleicher Höhe in dieser Richtung angeordneten, gegensinnig drehbar direkt miteinander gekoppelten, vom Kurbeltrieb angetriebenen Fliehgewichten (41, 43) besteht.
  23. Stampfgerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenmasse aus einem direkt auf der Welle des Kurbeltriebs sitzenden ersten Fliehgewicht (47) und zwei symmetrisch zur Bewegungsrichtung der Arbeitsmasse nebeneinander auf etwa gleicher Höhe in dieser Richtung angeordneten zweiten Fliehgewichten (414, 434) von untereinander gleichem Schwungmoment besteht, die im Gegensinn zum ersten Fliehgewicht (47) drehbar vom Kurbeltrieb angetrieben sind und deren Schwungmoment jeweils etwa halb so groß ist wie das Schwungmoment des ersten Fliehgewichts (47) .
  24. Stampfgerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenmasse aus einem direkt auf der Drehachse des Kurbeltriebs sitzenden ersten Fliehgewicht (61) und einem dahinter angeordneten zweiten Fliehgewicht (59) besteht, das etwa das gleiche Schwungmoment aufweist wie das erste Fliehgewicht (61) und um eine gegen die Drehachse des Kurbeltriebs parallel zu der Bewegungsrichtung der Arbeitsmasse etwas versetzte Drehachse im Gegensinn zum ersten Fliehgewicht (61) angetrieben ist.
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