EP2655746B1 - Bodenverdichtungsvorrichtung mit luftgekühltem akku - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Bodenverdichtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichers in einer Bodenverdichtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 14. Die Erfindung ist für Arbeitsgeräte zur Bodenverdichtung wie beispielsweise Stampfer, Vibrationsplatten oder Walzen einsetzbar.
• Bodenverdichtungsmaschinen werden typischerweise von Verbrennungs- und/oder Elektromotoren angetrieben, so wie in EP 1 267 001 A1 gezeigt. Während Verbrennungsmotoren einen weitgehend unabhängigen Betrieb der Bodenverdichtungsmaschine durch Bevorratung des Energieträgers in einem Tank an der Maschine ermöglichen, kann durch Einsatz von Elektromotoren eine Belastung der Umwelt und eines die Bodenverdichtungsmaschine bedienenden Bedieners vermieden werden. Hierbei erfolgt die Versorgung des Elektromotors im Allgemeinen über einen externen Anschluss zum Stromversorgungsnetz. Kleinere Bodenverdichtungsmaschinen, die häufig durch Gleichstrommotoren betrieben werden, können auch durch elektrische Energie aus einem Energiespeicher, wie beispielsweise einem Akku, gespeist werden.
• Beim Betrieb von Bodenverdichtungsmaschinen mit hoher Leistungsanforderung durch einen Energiespeicher kann es zu einer Erwärmung des Energiespeichers und dabei zu möglichen Überschreitungen der maximal zulässigen Betriebstemperatur des Energiespeichers kommen. Beispielsweise kann durch hohe Leistungsaufnahme und -abgabe eine Eigenerwärmung des Energiespeichers erfolgen. Weiterhin kann der Energiespeicher durch eine Erwärmung der Umgebung, beispielsweise durch eine Arbeitswärme des mechanischen Systems, zusätzlich erwärmt werden.
• Die Erwärmung des Energiespeichers kann verschiedene nachteilige Folgen haben. So kann durch die Erwärmung ein Wirkungsgrad des Energiespeichers bei der Abgabe und Aufnahme von Leistung sinken. Weiterhin kann der Energiespeicher durch die hohe Betriebstemperatur bleibend geschädigt werden. Zudem ist es möglich, dass der Energiespeicher bei einem Überschreiten der Maximaltemperatur zerstört und damit unbrauchbar wird. Weiterhin kann bei einem Überschreiten der maximal zulässigen Betriebstemperatur auch ein Bediener des Bodenverdichtungsgeräts geschädigt werden. Mögliche Gefährdungen können durch eine Brand- oder Explosionsgefahr des überhitzten Energiespeichers gegeben sein. Auch eine Verätzungs- und/oder Vergiftungsgefahr kann bei Kontakt mit Chemikalien eines beschädigten Energiespeichers bestehen.
• Weiterhin nachteilig sind die hohen Kosten, die durch eine Beeinträchtigung oder Schädigung des Energiespeichers bei dessen Ersatz zu berücksichtigen sind.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bodenverdichtungsvorrichtung anzugeben, die einen emissionsfreien oder -reduzierten Betrieb bei gleichzeitig hoher Sicherheit für den Bediener und die Komponenten der Bodenverdichtungsvorrichtung ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird durch eine Bodenverdichtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichers in einer Bodenverdichtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Weiterentwicklungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
• Eine Bodenverdichtungsvorrichtung weist eine Obermasse und eine mit der Obermasse durch eine Federeinrichtung gekoppelte Untermasse auf. An der Untermasse kann ein Bodenkontaktelement, wie beispielsweise ein Stampffuß oder eine Bodenkontaktplatte, angeordnet sein. Weiterhin kann ein Antrieb zum Erzeugen einer Arbeitsbewegung des Bodenkontaktelements vorgesehen sein, der beispielsweise die Untermasse relativ zur Obermasse in eine periodische Relativbewegung versetzen kann. Hierdurch kann das Bodenkontaktelement in eine Vibration und/oder Stampfbewegung versetzt werden, die bei einem Betrieb der Bodenverdichtungsvorrichtung beispielsweise auf einem Erdreich zu einem Verdichten der Partikel des Erdreichs genutzt werden kann.
• Die Bodenverdichtungsvorrichtung kann einen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie aufweisen. Die elektrische Energie kann zur Speisung des Antriebs, zur Speisung einer elektronischen Steuerung der Bodenverdichtungsvorrichtung und/oder zu einem beliebigen anderen Zweck bereitgestellt werden. Der Energiespeicher kann eine elektrische, wiederaufladbare Batterie, wie beispielsweise einen Akkumulator mit elektrochemischen Zellen aufweisen. Möglich ist beispielsweise die Verwendung eines Lithium-Ionen-Akkus (Typ Li-Ion).
• Die Auswahl des Akkus kann im Hinblick auf eine Energiedichte, d.h. auf die speicherbare Energie in Bezug auf das Gewicht, getroffen werden. Weiterhin kann die vom Typ des Akkus abhängige Wärmeentwicklung beim Aufladen und Entladen des Akkus berücksichtigt werden. Diese bewirkt, dass aufgewendete bzw. abgegebene Energie verloren geht und kann, wie bereits beschrieben, zu einer dauerhaften Schädigung und/oder Zerstörung des Akkus und zu Schäden in der Umgebung des Akkus führen.
• In der Bodenverdichtungsvorrichtung kann eine Luftfördereinrichtung zum Erzeugen eines Kühlluftstroms vorgesehen sein. Die Luftfördereinrichtung kann beispielsweise einen Lüfter mit einem Gebläse aufweisen, welcher durch Drehen eines Lüfterrades (Propellers) Luft aus einer Umgebung der Bodenverdichtungsvorrichtung ansaugt. Weiterhin kann die Luftfördereinrichtung auch ein Blasebalg und/oder eine mit Luft befüllbare Luftvorratskammer aufweisen, die beispielsweise durch eine oder mehrere mit einer Begrenzung der Luftvorratskammer gekoppelte Schwingungsvorrichtungen expandierbar bzw. komprimierbar sein kann. Die Schwingungsvorrichtungen können beispielsweise durch den Antrieb in Schwingung versetzt werden und zyklisch alternierend durch ihre jeweilige Masse die Luftvorratskammer expandieren, wodurch Umgebungsluft angesaugt werden kann, und komprimieren, wodurch aus der angesaugten Umgebungsluft der Kühlluftstrom erzeugbar ist. Beispielsweise kann wenigstens eine der Schwingungsvorrichtungen mit der Unter- bzw. der Obermasse gekoppelt und durch diese in Schwingung versetzbar sein. Möglich ist auch eine Expansion bzw. Kompression der Luftvorratskammer durch die schwingende Ober- bzw. Untermasse selbst. Auch weitere Mechanismen zum Ansaugen von Umgebungsluft oder Kombinationen der genannten Mechanismen sind denkbar.
• Weiterhin kann eine Kühlluftstromführung zum Führen (Leiten) des durch die Luftfördereinrichtung erzeugten Kühlluftstroms vorgesehen sein. Die Kühlluftstromführung kann beispielsweise durch einen Kanal, eine Leitung, einen Schlauch, ein Rohr und/oder einen weitgehend abgeschlossenen Raum gebildet sein, durch den der Kühlluftstrom befördert wird. Sie kann einstückig gestaltet sein oder aus mehreren, beispielsweise parallel und/oder sequentiell angeordneten Segmenten bzw. Abschnitten bestehen. Die Kühlluftstromführung oder einzelne ihrer Segmente können baulich in andere Komponenten der Bodenverdichtungsvorrichtung, beispielsweise in ein Gehäuse oder einen Führungsbügel, integriert sein. Weiterhin kann die Kühlluftstromführung derart gestaltet sein, dass einer Schädigung durch Erschütterungen und Vibrationen in einem Arbeitsbetrieb vorgebeugt wird. Möglich ist die Gestaltung der Kühlluftstromführung oder einzelner Segmente als beweglicher und/oder dehnbarer Schlauch, beispielsweise mit ineinander gefalteten Wänden nach Art eines Faltenbalgs.
• Mittels der Kühlluftstromführung kann der Kühlluftstrom entlang dem Energiespeicher geführt werden. Beispielsweise kann der Kühlluftstrom entlang einer O-berfläche des Energiespeichers geführt werden. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass der Kühlluftstrom ein Akkugehäuse, in welchem der Energiespeicher angeordnet ist, frei durchströmt.
• Durch den Kühlluftstrom kann dem Energiespeicher eine Betriebswärme und/oder Eigenwärme entzogen werden, wodurch dieser gekühlt wird. Die Betriebstemperatur des Energiespeichers kann dadurch gesenkt und im Rahmen einer zugelassenen Betriebstemperatur gehalten werden.
• In einer Ausführungsform kann die Kühlluftstromführung den Kühlluftstrom entlang dem Antrieb führen. Hierdurch kann auch dem Antrieb eine Betriebs- bzw. Eigenwärme entzogen und der Antrieb gekühlt werden. Der Antrieb kann dabei durch denselben Kühlluftstrom wie der Energiespeicher gekühlt werden. Es ist daher möglich, eine Kühlung des Energiespeichers und des Antriebs mit nur einem gemeinsamen Luftstrom zu erreichen. Weiterhin ist es möglich, eine Kühlung beider Komponenten mit nur einer den Kühlluftstrom erzeugenden Luftfördereinrichtung zu erreichen. Dies ermöglicht eine kostengünstige Gestaltung der Kühlluftstromführung und der Luftfördereinrichtung mit geringen Anforderungen an einen benötigten Bauraum.
• Beispielsweise kann der Energiespeicher in einer räumlichen Nähe des Antriebs angeordnet sein, sodass eine gemeinsame Kühlung beider Komponenten mit einem einzigen Kühlluftstrom einfach realisiert werden kann. So ist es beispielsweise möglich, den Antrieb und den Energiespeicher in einen gemeinsamen Gehäuseteil anzuordnen. Bei einer solchen Anordnung kann durch eine Richtung des Kühlluftstroms vom Energiespeicher zum Antrieb weitgehend verhindert werden, dass eine Betriebswärme des Antriebs den Energiespeicher erwärmt.
• Alternativ ist es möglich, den Energiespeicher und den Antrieb mit größerer räumlicher Entfernung, beispielsweise an entfernten Positionen an der Bodenverdichtungsvorrichtung, anzuordnen. Der Kühlluftstrom kann dann beispielsweise durch ein Schlauchstück von dem Energiespeicher zum Antrieb geführt wird. Hierdurch kann einerseits der Energiespeicher mit frischer Umgebungsluft effektiv gekühlt werden, ohne durch den Antrieb zusätzlich erwärmt zu werden, und andererseits eine ausreichende Kühlung des Antriebs mit demselben Kühlluftstrom erreicht werden.
• In einer Variante kann der Antrieb einen Elektromotor aufweisen, welcher durch die vom Energiespeicher bereitgestellte elektrische Energie gespeist werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Elektromotor auch durch eine externe elektrische Energiequelle speisbar sein.
• Alternativ oder zusätzlich kann der Antrieb einen Verbrennungsmotor aufweisen, durch welchen ebenfalls eine Arbeitsbewegung des Bodenkontaktelements erzeugbar ist. Sind sowohl der Elektromotor als auch der Verbrennungsmotor vorgesehen, kann Arbeitsbewegung wahlweise gemeinsam oder alternativ durch den Verbrennungsmotor und/oder den Elektromotor generiert werden.
• In dieser Variante kann die Kühlluftstromführung den Kühlluftstrom entlang dem Verbrennungsmotor führen. Durch eine derartige Gestaltung kann eine effektive Kühlung des Energiespeichers, des Elektromotors und/oder des Verbrennungsmotors erreicht werden. Beispielsweise kann die Kühlluftstromführung den Kühlluftstrom von einer Ansaugstelle zum Energiespeicher, vom Energiespeicher zum Elektromotor und/oder zum Verbrennungsmotor führen.
• Eine Kühlung von Elektromotor und Verbrennungsmotor kann parallel durch eine Verzweigung des Kühlluftstroms oder seriell durch ein Führen des Kühlluftstroms entlang des einen und anschließend entlang des anderen Motors erreicht werden. Beispielsweise kann der Kühlluftstrom bei Betrieb nur eines der beiden Motoren nur an diesem entlang geführt werden. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Anordnung von Ventilen oder durch eine geeignete Anordnung der Luftfördereinrichtung erreicht werden. Die Kühlung des elektrischen Energiespeichers und des verwendeten Antriebs mit nur einer Luftfördereinrichtung ermöglicht eine kostengünstige Fertigung der Bodenverdichtungsvorrichtung.
• In einer weiteren Ausführungsform kann eine Steuerung zum elektronischen Steuern des Betriebs der Bodenverdichtung vorgesehen sein. Durch die Steuerung kann beispielsweise ein Betrieb des Antriebs, des Elektromotors, des Verbrennungsmotors und/oder weiterer betriebstechnisch relevanter Komponenten, wie beispielsweise einer Kupplung oder eines Getriebes der Bodenverdichtungsvorrichtung erreicht werden. Weiterhin kann die Steuerung auch einen Betrieb der Luftfördereinrichtung und/oder ein Be- oder Entladen des Energiespeichers steuern.
• In der Ausführungsform kann der Kühlluftstrom durch die Kühlluftstromführung auch entlang der Steuerung geführt werden. Dies ermöglicht eine effektive Kühlung der elektronischen Steuerung, des Energiespeichers und weiterer, wärmeerzeugender Komponenten, wie des Antriebs, des Elektromotors, des Verbrennungsmotors und/oder der mechanisch bewegten Komponenten mit nur einem Kühlluftstrom. Auch in dieser Ausführungsform ist eine Erzeugung des Kühlluftstroms durch nur eine Luftfördereinrichtung möglich.
• In einer Ausführungsform kann eine weitere Kühlluftstromführung zum Führen eines weiteren Kühlluftstroms vorgesehen sein. Mittels der weiteren Kühlluftstromführung kann der weitere Kühlluftstrom entlang dem Antrieb, der Steuerung und/oder dem Verbrennungsmotor geführt werden.
• Durch die weitere Kühlluftstromführung kann der Kühlluftstrom beispielsweise geteilt und zumindest teilweise parallel durch die Bodenverdichtungsvorrichtung geführt werden. Beispielsweise kann nach einem gemeinsamen Abschnitt der Kühlluftstromführung die weitere Kühlluftstromführung abzweigen. Der Kühlluftstrom kann so auf mehrere, parallel zu kühlende wärmeerzeugende Komponenten aufgeteilt werden. Weiterhin ist es möglich, den wärmeerzeugenden Komponenten je nach Kühlungsbedarf einen stärkeren oder weniger starken Kühlluftstrom zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise kann in einem ersten Teilstück der Energiespeicher mit dem vollen Kühlluftstrom gekühlt werden, der Kühlluftstrom in einem weiteren Teilstück jedoch verzweigt werden, sodass der Elektromotor mit einem stärkeren Teilkühlluftstrom und die Steuerung mit einem schwächeren Teilkühlluftstrom gekühlt wird.
• Zudem ist es möglich, den Kühlluftstrom und den weiteren Kühlluftstrom von Anfang an separat zu führen. Beispielsweise kann Luft für den Kühlluftstrom und den weiteren Kühlluftstrom an mehreren Ansaugöffnungen angesaugt und an mehreren wärmeerzeugenden Komponenten separat entlang geführt werden. Dies ermöglicht eine effektive Kühlung mit jeweils frischer Umgebungsluft und eine Gestaltung der Bodenverdichtungsvorrichtung mit mehreren kurzen Kühlluftstromführungen.
• In einer Ausführungsform kann der weitere Kühlluftstrom durch die Luftfördereinrichtung und/oder durch eine weitere Luftfördereinrichtung erzeugbar sein.
• Bei einer Erzeugung des Kühlluftstroms und des weiteren Kühlluftstroms durch die Luftfördereinrichtung kann die Luftfördereinrichtung beispielsweise in einen Ansaugbereich angeordnet sein, wobei der weitere Kühlluftstrom in einem hinteren Teilstück vom angesaugten Kühlluftstrom abgezweigt wird. Zudem ist es möglich, dass der Kühlluftstrom und der weitere Kühlluftstrom jeweils eine eigene Ansaugstelle haben, wobei der Kühlluftstrom und der weitere Kühlluftstrom in einem hinteren Teilstück zusammengeführt werden, in dem die Luftfördereinrichtung angeordnet sein kann.
• Wird der Kühlluftstrom durch die weitere Luftfördereinrichtung erzeugt, können beide Kühlluftströme separat voneinander, das heißt ohne Zusammenführung oder Abzweigung, geführt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Luftfördereinrichtung, die weitere Luftfördereinrichtung und gegebenenfalls zusätzliche Luftfördereinrichtungen in einem Lüftungssystem zu betreiben, in dem der Kühlluftstrom und der weitere Kühlluftstrom verzweigt und/oder wieder zusammengeführt werden können. Dies ermöglicht es, bedarfsgerecht alle Abschnitte des Lüftungssystems, beispielsweise durch Hinzu- oder Abschalten einzelner Luftfördereinrichtungen, zu kühlen. Hierdurch kann flexibel auf eine Inbetriebnahme oder Abschaltung einzelner wärmeerzeugender Komponenten reagiert und diesen die jeweilige Betriebswärme entzogen werden.
• In einer weiteren Ausführungsform können die Luftfördereinrichtung und/oder die weitere Luftfördereinrichtung mit einer Motorwelle des Antriebs und/oder des Verbrennungsmotors gekoppelt sein. Beispielsweise ist es möglich, das Lüfterrad der Luftfördereinrichtung und/oder der weiteren Luftfördereinrichtung an oder auf der jeweiligen Motorwelle anzuordnen. Ein separater Antrieb der Luftfördereinrichtung wird bei einer solchen Anordnung nicht benötigt. Zudem kann sichergestellt werden, dass die Luftfördereinrichtung bzw. die Luftfördereinrichtungen bedarfsgerecht bei einem Betrieb des jeweiligen Motors hinzugeschaltet werden, sodass der jeweilige Motor adäquat gekühlt wird.
• In einer weiteren Ausführungsform kann die Luftfördereinrichtung und/oder die weitere Luftfördereinrichtung abhängig von einer Betriebstemperatur einer der wärmeerzeugenden Komponenten, d.h. des Energiespeichers, des Antriebs, des Verbrennungsmotors und/oder der Steuerung, steuerbar sein. Beispielsweise kann eine Betriebstemperatur der jeweiligen Komponente erfasst und der Betrieb der jeweiligen Luftfördereinrichtung abhängig vom Überschreiten einer vorgegebenen Temperaturschwelle veranlasst werden. Eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung kann beispielsweise durch die Steuerung geleistet werden.
• In einer Variante ist es möglich, die Luftfördereinrichtung in einer Umgebung des Energiespeichers anzuordnen und abhängig von einer Betriebstemperatur des Energiespeichers zu steuern. Beispielsweise kann die Luftfördereinrichtung in einem den Energiespeicher umfassenden Gehäuseabschnitt bzw. in einem Akkugehäuse angeordnet sein. Durch eine Mess- und Steuervorrichtung kann der Betrieb der Luftfördereinrichtung in Abhängigkeit von der in der Umgebung des Energiespeichers gemessenen Temperatur gesteuert werden und so die Betriebstemperatur des Energiespeichers beispielsweise gemäß einer Herstellervorgabe geregelt werden.
• In einer weiteren Ausführungsform kann eine Dämmungsvorrichtung zum Schützen des Energiespeichers vor Wärme, die von den übrigen wärmeerzeugenden Komponenten der Bodenverdichtungsvorrichtung abgegeben wird, vorgesehen sein. Durch die Dämmungsvorrichtung kann eine Übertragung der Arbeitswärme des Elektromotors, des Verbrennungsmotors und/oder der Steuerung sowie von Eigenwärme (z.B. Reibungswärme) des mechanischen Systems zum Energiespeicher vermindert werden. Im Zusammenwirken mit dem Kühlluftstrom kann hierdurch eine effektive Kühlung des Energiespeichers erreicht werden.
• In einer Variante kann die Dämmungsvorrichtung einen mit Luft gefüllten Zwischenraum zwischen dem Energiespeicher und den übrigen wärmeerzeugenden Komponenten der Bodenverdichtungsvorrichtung aufweisen. Der mit Luft gefüllte Zwischenraum kann beispielsweise durch eine entfernte, räumlich getrennte Anordnung des Energiespeichers von den übrigen wärmeerzeugenden Komponenten der Bodenverdichtungsvorrichtung erreicht werden. Durch die entfernte Anordnung kann Luft zwischen dem Energiespeicher und den übrigen wärmeerzeugenden Komponenten zirkulieren und eine Wärmeübertragung dämmen. Alternativ oder zusätzlich kann die Dämmungsvorrichtung durch geeignete Dämmmaterialien, wie beispielsweise mineralische oder organische Fasern oder Schäume, erreicht werden.
• In einer weiteren Ausführungsform kann der Energiespeicher durch eine Dämpfungsvorrichtung von der Obermasse und/oder der Untermasse mechanisch entkoppelt sein. Beispielsweise kann die Dämpfungsvorrichtung eine Federeinrichtung aufweisen, die Vibrationen und Erschütterungen in einem Arbeitsbetrieb der Bodenverdichtungsvorrichtung dämpft. Hierdurch kann der Energiespeicher von Schwingungen an der Ober- und Untermasse entkoppelt werden und vor mechanischer Beschädigung geschützt werden. Bei geeigneter Materialwahl kann die Dämpfungsvorrichtung zusätzlich eine wärmedämmende Wirkung haben und so neben dem mechanischen Schutz auch einen thermischen Schutz des Energiespeichers bewirken. In diesem Fall können Dämpfungs- und Dämmungsvorrichtung integriert werden.
• In einer weiteren Ausführungsform kann eine durch die Dämpfungsvorrichtung von der Obermasse entkoppelte Führungsvorrichtung zum Führen der Bodenverdichtungsvorrichtung durch den Bediener vorgesehen sein. Die Führungsvorrichtung kann beispielsweise einen Führungsrahmen, einen Führungsbügel und/oder eine Deichsel aufweisen, an welchen der Bediener die Bodenverdichtungsvorrichtung halten bzw. führen kann. In dieser Ausführungsform kann der Energiespeicher mit der Führungsvorrichtung gekoppelt sein.
• Durch eine derartige Anordnung des Energiespeichers wird dieser im Arbeitsbetrieb der Bodenverdichtungsvorrichtung vor mechanischen Erschütterungen und vor einer Einleitung von Wärme der übrigen wärmeerzeugenden Komponenten geschützt. Im Zusammenwirken mit dem Kühlluftstrom kann eine effektive Kühlung des Energiespeichers erreicht werden. Zudem wird bei dieser Anordnung die Masse der Führungsvorrichtung relativ zur Ober- und Untermasse erhöht. Dies kann eine Schwingungsdämpfung am Führungssystem bewirken und die Hand-Arm-Vibration des Bedieners reduzieren. Aus Sicht des Bedieners wird so eine Laufruhe der Bodenverdichtungsvorrichtung erhöht.
• Bei einem Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichers in einer Bodenverdichtungsvorrichtung wird ein Kühlluftstrom durch eine Luftfördereinrichtung erzeugt und entlang einem Energiespeicher geführt. Die Bodenverdichtungsvorrichtung kann dabei, wie bereits beschrieben, eine Obermasse, eine mit der Obermasse durch eine Federeinrichtung gekoppelte Untermasse mit einem Bodenkontaktelement und einem Antrieb aufweisen. Der Antrieb kann das Bodenkontaktelement in einer Arbeitsbewegung versetzen. In der Bodenverdichtungsvorrichtung kann weiterhin eine Kühlluftstromführung zum Führen des Kühlluftstroms entlang dem Energiespeicher vorgesehen sein.
• Das Verfahren kann weiterhin das Messen einer Betriebstemperatur einer wärmeerzeugenden Komponente der Bodenverdichtungsvorrichtung und das Steuern einer Luftfördereinrichtung in Abhängigkeit von der gemessenen Betriebstemperatur aufweisen. Weiterhin kann das Verfahren das Koppeln eines Lüfterrades der Luftfördereinrichtung mit einer Motorwelle des Antriebs, eines Elektromotors und/oder eines Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von der gemessenen Betriebstemperatur aufweisen. Der durch die Luftfördereinrichtung erzeugte Kühlluftstrom kann dabei entlang dem Antrieb, dem Elektromotor und/oder dem Verbrennungsmotor geführt werden.
• Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

schematisch eine Bodenverdichtungsvorrichtung mit einem Elektromotor und einem Energiespeicher, wobei ein Kühlluftstrom entlang dem Energiespeicher und dem Elektromotor geführt wird; und

Fig. 2

schematisch eine Bodenverdichtungsvorrichtung mit einem Elektromotor, einem Verbrennungsmotor und einem Energiespeicher, wobei ein Kühlluftstrom entlang dem Energiespeicher und entlang dem jeweils betriebenen Motor geführt wird.

• Fig. 1 zeigt in einer seitlichen Schnittansicht einen als Bodenverdichtungsvorrichtung dienenden Stampfer 1, bei welchem in einem Gehäuse 2 ein Elektromotor 3 als Antrieb des Stampfers 1 vorgesehen ist. Durch den Elektromotor 3 kann eine Motorwelle 4 in Rotation versetzt werden, die über eine Kupplung 5 mit einem Kurbeltrieb 6 verbunden ist. Der Kurbeltrieb 6 kann über ein Pleuel 7 ein in einem Fußkörper 8 angeordnetes Federpaket 9 in eine Schwingung versetzen. Hierdurch kann der Fußkörper 8 mit einem daran angeordneten Stampffuß 10, welcher als Bodenkontaktelement ausgebildet ist, in eine oszillierende Auf- und Abbewegung versetzt werden. Der Fußkörper 8, das Federpaket 9 und der Stampffuß 10 bilden dabei eine Untermasse, die durch den Antrieb in eine schwingende Relativbewegung zu einer durch die übrigen genannten Komponenten gebildeten Obermasse versetzt werden kann.
• Zur Führung des Stampfers 1 durch einen Bediener (nicht gezeigt) ist am Gehäuse 2 ein Führungsbügel 11 mit einer zwischengelagerten Dämpfungseinrichtung 12 vorgesehen.
• Der Stampfer 1 weist am Führungsbügel 11 einen Energiespeicher 13 auf. Der Energiespeicher kann eine wiederaufladbare Batterie bzw. einen Akkumulator mit elektrochemischen Zellen aufweisen. Der Energiespeicher 13 ist in einem Akkugehäuse 14 angeordnet, in dem weiterhin eine Steuerung bzw. Regelung (nicht gezeigt) sowie eine oder mehrere Ansaugöffnungen 14a, 14b vorgesehen sein können.
• An der Motorwelle 4 ist eine Luftfördereinrichtung in Gestalt eines Lüfters 15 angeordnet, der beispielsweise nach Art eines Propellers bei einem Drehen der Motorwelle 4 in Rotation versetzt werden kann. Andere Gestaltungen der Luftfördereinrichtung, beispielsweise nach Art eines Blasebalgs oder mit einer durch schwingende Massen expandierbaren und komprimierbaren Luftvorratskammer sind, wie bereits dargelegt, ebenfalls möglich. Durch die Luftfördereinrichtung bzw. den Lüfter 15 kann eine den Elektromotor 3 umgebende Luft in Richtung des Kurbeltriebs 6 geblasen werden und beispielsweise durch Entlüftungsöffnungen (nicht gezeigt) aus dem Gehäuse 2 entweichen. Hierdurch entsteht ein Sog, durch den Luft aus der Umgebung des Stampfers 1 beispielsweise durch die Ansaugöffnungen 14a, 14 b in das Akkugehäuse 14 gesaugt wird. Die angesaugte Luft bildet einen Kühlluftstrom 16, der das Akkugehäuse 14 durchströmt und dabei entlang dem Energiespeicher 13 geführt wird. Hierdurch kann eine Betriebswärme des Energiespeichers 13 abgeführt werden. Der Kühlluftstrom 16 wird dann durch eine Kühlluftstromleitung 17 in das Gehäuse 2 und dort entlang dem Elektromotor 3 geführt, wodurch eine Betriebswärme des Elektromotors 3 abgeführt werden kann.
• Die Ansaugöffnungen 14a, 14b, das Akkugehäuse 14, die Kühlluftstromleitung 17 und ein den Elektromotor 3 umschließenden Teil des Gehäuses 2 bilden so eine Kühlluftstromführung, die es ermöglicht, den Kühlluftstrom 16 an dem Energiespeicher 13, der Steuerung (nicht gezeigt) und dem Elektromotor 3 entlang zu führen und diese Komponenten effektiv zu kühlen.
• Durch die Anordnung des Energiespeichers 13 am Führungsbügel 11 wird der Energiespeicher 13 vor einer Betriebswärme der übrigen wärmeerzeugenden Komponenten geschützt. Dies wird durch den räumlichen Abstand und die zwischen dem Energiespeicher und den wärmeerzeugenden Komponenten befindliche Umgebungsluft erreicht.
• Weiterhin ist der am Führungsbügel 11 angeordnete Energiespeicher 13 durch die Dämpfungseinrichtung 12 von der Ober- und Untermasse des Stampfers 1 entkoppelt. Eine Übertragung von Vibrationen und Erschütterungen durch Arbeitsbewegungen des Stampfers 1 auf den Energiespeicher 13 wird daher durch die Dämpfungseinrichtung 12 gedämpft. Hierdurch kann der Energiespeicher 13 vor mechanischen Schädigungen geschützt werden.
• Zudem erhöhen der Energiespeicher 13 und das Akkugehäuse 14 eine Masse einer durch den Führungsbügel 11 und die daran angeordneten Komponenten gebildeten Führungsvorrichtung. Ein Einleiten von Erschütterungen und Vibrationen in die Führungsvorrichtung beim Arbeitsbetrieb des Stampfers 1 wird dadurch weiter gedämpft. Dies ermöglicht ein komfortables Führen des Stampfers 1 durch einen Bediener und schont den Bediener durch eine verminderte Einleitung von Vibrationen auf dessen Hände und Arme.
• Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Stampfers 1 in einer seitlichen Schnittansicht. Zusätzlich zu den in Fig. 1 gezeigten Komponenten ist ein Verbrennungsmotor 20 mit einer weiteren Motorwelle 21 vorgesehen. Der Verbrennungsmotor 20 kann selbstverständlich auch an einer anderen Stelle des Stampfers 1 angeordnet sein.
• Ein Drehmoment der weiteren Motorwelle 21 kann mit Hilfe einer Übertragungsvorrichtung 22, beispielsweise eines Riementriebs, auf ein Antriebsufer 23 der Kupplung 5 übertragen werden. Die Motorwelle 4 des Elektromotors 3 kann von dem Drehmoment abgekoppelt sein. Weiterhin ist es möglich, das Drehmoment auf die Motorwelle 4 des Elektromotors 3 zumindest teilweise zu übertragen und diesen beispielsweise als Generator zur Ladung des Energiespeichers 13 zu verwenden. Auf dieser Weise wird ein Hybridsystem realisiert.
• An der weiteren Motorwelle 21 des Verbrennungsmotors 20 ist als weitere Luftfördereinrichtung beispielhaft, aber nicht einschränkend ein weiterer Lüfter 24 gezeigt, welcher in der oben beschriebenen Weise einen Sog und damit einen weiteren Kühlluftstrom 25 von den Ansaugöffnungen 14a, 14b im Akkugehäuse 14 entlang dem Energiespeicher 13 und der möglicherweise vorhandenen Steuerung erzeugt. Der weitere Kühlluftstrom 25 kann dann durch die Kühlluftstromleitung 17 und durch eine weitere Kühlluftstromleitung 26, welche von der Kühlluftstromleitung 17 abzweigt, zum Verbrennungsmotor 20 geführt werden. Hierdurch kann bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors 20 der Energiespeicher 13, die Steuerung und der Verbrennungsmotor 20 effektiv durch den weiteren Kühlluftstrom 25 gekühlt werden.
• Wird das Drehmoment der weiteren Motorwelle 21 auf die Motorwelle 4 übertragen und der Elektromotor 3 als Generator betrieben, so kann dadurch auch der Lüfter 15 in Betrieb gesetzt werden. Hierdurch wird in der oben beschriebenen Weise der Kühlluftstrom 16 zusätzlich erzeugt und der als Generator betriebene Elektromotor 3 bedarfsgerecht gekühlt.

Claims (14)

1. Bodenverdichtungsvorrichtung (1) mit
   einer Obermasse und einer mit der Obermasse durch eine Federeinrichtung (9) gekoppelten Untermasse mit einem Bodenkontaktelement (10),
   einem Antrieb (3) zum Erzeugen einer Arbeitsbewegung des Bodenkontaktelements (10),
   einem Energiespeicher (13) zum Speichern von elektrischer Energie,
   einer Luftfördereinrichtung (15) zum Erzeugen eines Kühlluftstroms (16) und
   einer Kühlluftstromführung (14, 17, 2) zum Führen des Kühlluftstroms (16) entlang dem Energiespeicher (13).
2. Bodenverdichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Kühlluftstromführung (14, 17, 2) den Kühlluftstrom (16) entlang dem Antrieb (3) führt.
3. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
   der Antrieb einen Elektromotor (3) und einen Verbrennungsmotor (20) aufweist, die gemeinsam oder alternativ betreibbar sind, und
   die Kühlluftstromführung (14, 17, 2) den Kühlluftstrom (16) entlang dem Elektromotor (3) und/oder dem Verbrennungsmotor (20) führt.
4. Bodenverdichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
   eine Steuerung zum Steuern eines Betriebs der Bodenverdichtungsvorrichtung (1) vorgesehen ist, und
   die Kühlluftstromführung (14, 17, 2) den Kühlluftstrom entlang der Steuerung führt.
5. Bodenverdichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
   eine weitere Kühlluftstromführung (14, 17, 26, 2) zum Führen eines weiteren Kühlluftstroms (25) vorgesehen ist, und
   die weitere Kühlluftstromführung (14, 17, 26, 2) den weiteren Kühlluftstrom (25) entlang dem Elektromotor (3), dem Verbrennungsmotor (20) und/oder der Steuerung führt.
6. Bodenverdichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der weitere Kühlluftstrom (25) durch die Luftfördereinrichtung (15) und/oder durch eine weitere Luftfördereinrichtung (24) erzeugbar ist.
7. Bodenverdichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Luftfördereinrichtung (15) und/oder die weitere Luftfördereinrichtung (24) mit einer Motorwelle (4, 21) des Elektromotors (3) und/oder des Verbrennungsmotors (20) gekoppelt sind.
8. Bodenverdichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Luftfördereinrichtung (15) und/oder die weitere Luftfördereinrichtung (24) abhängig von einer Betriebstemperatur des Energiespeichers (13), des Antriebs (3), des Elektromotors (3), des Verbrennungsmotors (20) und/oder der Steuerung steuerbar sind.
9. Bodenverdichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Luftfördereinrichtung (15) in einer Umgebung des Energiespeichers (13) angeordnet und abhängig von einer Betriebstemperatur des Energiespeichers (13) steuerbar ist.
10. Bodenverdichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Dämmungsvorrichtung zum Schützen des Energiespeichers (13) vor Wärme, die von wärmeerzeugenden Komponenten der Bodenverdichtungsvorrichtung (1) abgegeben wird, vorgesehen ist.
11. Bodenverdichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dämmungsvorrichtung einen mit Luft gefüllten Zwischenraum zwischen dem Energiespeicher (13) und den wärmeerzeugenden Komponenten der Bodenverdichtungsvorrichtung (1) aufweist.
12. Bodenverdichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Energiespeicher (13) durch eine Dämpfungsvorrichtung (12) von der Obermasse und/oder der Untermasse mechanisch entkoppelt ist.
13. Bodenverdichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
    eine durch die Dämpfungsvorrichtung (12) von der Obermasse entkoppelte Führungsvorrichtung (11) zum Führen der Bodenverdichtungsvorrichtung (1) durch einen Bediener vorgesehen ist, und
    der Energiespeicher (13) mit der Führungsvorrichtung (11) gekoppelt ist.
14. Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichers (13) in einer Bodenverdichtungsvorrichtung (1), wobei die Bodenverdichtungsvorrichtung eine Obermasse, eine mit der Obermasse durch eine Federeinrichtung (9) gekoppelten Untermasse mit einem Bodenkontaktelement (10) und einen Antrieb (3, 20), durch welchen das Bodenkontaktelement (10) in eine Arbeitsbewegung versetzbar ist, aufweist, mit den Maßnahmen
    Erzeugen eines Kühlluftstroms (16, 25) durch eine Luftfördereinrichtung (15, 24); und
    Führen des Kühlluftstroms (16, 25) entlang dem Energiespeicher (13).

Images