EP2980316B1 - Bodenverdichtungsvorrichtung mit abfederung und führung - Google Patents

Bodenverdichtungsvorrichtung mit abfederung und führung Download PDF

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EP2980316B1
EP2980316B1 EP15173135.3A EP15173135A EP2980316B1 EP 2980316 B1 EP2980316 B1 EP 2980316B1 EP 15173135 A EP15173135 A EP 15173135A EP 2980316 B1 EP2980316 B1 EP 2980316B1
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EP
European Patent Office
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holding device
upper mass
guide
holding
mass
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP15173135.3A
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English (en)
French (fr)
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EP2980316A1 (de
Inventor
Helmut Braun
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Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
Original Assignee
Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2980316A1 publication Critical patent/EP2980316A1/de
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    • 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
    • E02D3/068—Vibrating apparatus operating with systems involving reciprocating masses
    • 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
    • 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
    • E02D3/074—Vibrating apparatus operating with systems involving rotary unbalanced masses

Definitions

  • the invention relates to a soil compaction device according to the independent claims, for example a rammer.
  • Soil compaction equipment is typically used in the construction site area and has a holding device on which the soil compaction device can be held and moved by a user.
  • the holding device is typically cushioned by means of a rubber bushing with respect to the upper mass.
  • a superimposed movement which is composed of the translational up and down movement of the soil compaction device and the rotational movement about the axis of rotation of the torsion spring.
  • This movement corresponds approximately to a rotation about a Momentanpol, which is located near the center of gravity of the holding device. If the center of gravity is far away from the gripping position of a user, this leads to a high amplitude of the holding device at the actual gripping position of the user. The user is thus exposed to stress due to large hand-arm vibrations.
  • a slight hand-arm vibration in the grip area often leads to a restless movement of the soil compactor.
  • the center of gravity now lies away from the longitudinal axis of the soil compaction device, so that the acceleration force acting along the longitudinal axis has a lever arm to the center of gravity.
  • the movement of the soil compaction device experiences a rotational component during acceleration, so that a pitching motion occurs (see, for example, document WO 2009 / 094617A1 ).
  • the invention has for its object to provide a soil compaction device in which, if possible at each grip position of the holding device, a low load of the user by arm-hand vibration is present, and in which the compression movement as possible without interference by other acting forces.
  • a soil compaction device has an upper mass and a lower mass with a ground contact plate, wherein the lower mass is movably coupled relative to the upper mass.
  • a holding device for holding the soil compaction device is arranged to be movable relative to the upper mass, and a vibration decoupling device is arranged between the upper mass and the holding device.
  • the vibration decoupling device has a guide device for guiding the movement of the holding device relative to the upper mass and a spring device.
  • the guide device is designed such that the holding device is parallel displaceable relative to the upper mass.
  • Parallel displacement means that the holding device extends in a movement with respect to the upper mass along parallel lines. This means that mutually parallel extensions of the holding device and the upper mass continue to run parallel to one another during the relative movement.
  • the soil compaction device may be, for example, a rammer or a vibrating plate.
  • the soil compaction device can be held by a user and guided over the area to be compacted.
  • the holding device may be, for example, a drawbar, a frame or a bracket.
  • For guiding and holding a handle for the user may be provided on the holding device, on which also controls for operating the soil compaction device may be arranged.
  • the ground contact plate may be fixedly connected to the lower mass and may be stomping or vibrating movable by the vibrations of the lower mass to densify the area to be compacted.
  • the vibration decoupling device By means of the vibration decoupling device, the vibrations acting on the upper mass can be decoupled from the holding device, so that reduced forces act on the holding device. This also reduces the hand-arm vibrations of a user.
  • the upper mass typically includes a drive, not shown, e.g. an internal combustion engine or an electric motor.
  • the drive connection between the upper mass and the lower mass is typically via a not shown transmission, such as e.g. a crank mechanism.
  • the upper mass is typically movably guided with respect to the lower mass.
  • the upper and lower mass can be vibrated relative to each other, wherein the spring means is provided between the upper and lower mass.
  • the spring device may comprise a metallic spiral spring or a leg spring.
  • the spring means may also comprise an elastomeric spring such as a resilient torsion bush which, in addition to the resilient property, has a damping effect.
  • the forces acting on the user, which generate the unpleasant hand-arm vibrations depend on the ratio of the distance between the gripping area of the user and the center of gravity of the holding device on the one hand to the distance between the pivot point of the holding device and the center of gravity of the holding device on the other hand. For the lowest possible hand-arm vibration, this ratio must be as small as possible.
  • the holding device In the soil compacting device, the holding device is guided in parallel displaceable by the guide device with respect to the upper mass. This is a virtual pivot point infinitely far or very far away from the center of gravity of the holding device.
  • the size of the hand-arm vibrations to which a user is exposed is independent of the position of the center of gravity of the handle.
  • the center of gravity can therefore be selected arbitrarily, without any noticeable effect on the size of the hand-arm vibrations.
  • a component such as e.g. a battery or an electrical component are attached to any position on the holding device. This makes it possible to attach heavy components in the vicinity of the tamping axis on the holding device in order to balance the soil compacting device in an optimal manner, so that no pitching movement occurs. At the same time, the heavy component is not exposed to greater vibration, as would be the case if it were mounted far away from the stamping axis.
  • the component may be an electrical energy storage such as a battery, so that a soil compacting device can be used, which is an electric motor having. Due to the presence of the battery, the soil compacting device is independent of external power sources.
  • the holding device can be displaceable in the direction of a parallel to a longitudinal axis of the soil compaction device.
  • the longitudinal axis extends in the direction of movement of the lower mass relative to the upper mass.
  • the longitudinal axis may e.g. correspond to the working direction of the rammer or the stamping direction.
  • the center of gravity of the holding device is infinitely far away from a virtual fulcrum.
  • a guide device comprising a first guide body, which is guided linearly displaceable in a corresponding recess of a second guide body.
  • the first guide body may be fixedly connected to the holding device
  • the second guide body may be fixedly connected to the upper mass, or conversely, the first guide body is fixedly connected to the upper mass, and the second guide body is fixedly connected to the holding device.
  • the guide device can have a parallelogram guide.
  • the parallelogram guide may comprise a first guide element connected to the holding device, which is coupled by means of a hinge device with a second guide element fixedly connected to the upper mass.
  • the hinge device has two arm members arranged parallel to one another.
  • the holding device is guided parallel to the upper mass, and the center of gravity of the holding device is very far away from a pivot point.
  • One possible embodiment is a guide by means of a four-bar linkage or a parallelogram guide.
  • the soil compacting device may include an upper stopper that limits movement of the holder away from the upper mass and a lower stopper that limits movement of the holder toward the upper mass.
  • the stop devices can be provided for example by additional springs. It is advantageous to make the lower stop softer than the upper stop.
  • the holding device can be pressed into the lower stop when too much pressure is exerted when guiding the soil compaction device.
  • the holding device can be pressed into the upper stop when the soil compacting device is lifted on the holding device. This can also be done by means of a crane, so that the upper stop should be made stable.
  • Another soil compaction device has an upper mass and a lower mass with a ground contact plate, wherein the lower mass is movably coupled relative to the upper mass.
  • a holding device for holding the soil compacting device which is movably arranged with respect to the upper mass and which has a front end portion in the direction of a front longitudinal end and a rear end portion in the direction of a rear, opposite longitudinal end.
  • the further soil compaction device has a component which is arranged on the holding device closer to the front end portion than to a longitudinal axis of the soil compacting device.
  • a vibration decoupling device is arranged between the upper mass and the holding device.
  • the vibration-decoupling device has a guide device for guiding the movement of the holding device relative to the upper mass, which is designed such that the holding device is rotatable relative to the upper mass about an axis of rotation lying in a plane perpendicular to a longitudinal axis of the soil compacting device, wherein the guide device at the rear end portion the holding device is connected.
  • the pivot point is displaced as far as possible in the direction of the one longitudinal end of the holding device, i. in the direction of a front end, and the center of gravity of the holding device as far as possible in the direction of the opposite longitudinal end, i. towards a rear end.
  • the component can be arranged so that it lies either between or under the grip positions of the user on the holding device.
  • the component may also be shaped to have recesses for the user's hands. It is also possible to provide handles for the user directly on the component.
  • the component can be an electrical energy store.
  • a soil compacting device may be used which has an electric motor. Due to the presence of the battery, the soil compacting device is independent of external power sources.
  • the vibration decoupling device may comprise a spring device.
  • the spring device may have only a metal spring, but it can also a metal spring and an elastomeric spring element such as a Kunststofftorionsbuchse have.
  • An elastomer spring element typically has a damping effect due to a progressive characteristic to the resilient, vibration-decoupling effect. Due to the far back center of gravity of the holding device Gummitorsionsbuchsen or the elastomeric spring element are biased and thus very heavily loaded and act in a very progressive direction.
  • the metal spring is then preferably mounted and formed so that ideally the elastomeric spring element is in the idle state of the soil compacting device in the zero position. This has the consequence that the Torsionsbuchsen or Elastomerfederetti be charged less.
  • the metal spring and a spring element made of a different material can be used.
  • the further soil compaction device may also comprise an upper stop means limiting movement of the holder away from the upper mass and a lower stop means limiting movement of the holder towards the upper mass.
  • the stop devices can be provided for example by additional springs. It is advantageous to make the lower stop softer than the upper stop.
  • the holding device can be pressed into the lower stop when too much pressure is exerted when guiding the soil compaction device.
  • the holding device can be pressed into the upper stop when the soil compacting device is lifted on the holding device. This can also be done by means of a crane, so that the upper stop should be made stable.
  • Fig. 1 schematically shows in a side view of a soil compaction device 10 with an upper mass 12 and a lower mass 14, which is movable relative to the upper mass 12.
  • the upper mass 12 typically includes a drive, not shown, and the drive connection between the upper mass 12 and the lower mass 14 is typically via a not shown gear, such as a crank mechanism.
  • the upper mass 12 is movably guided with respect to the lower mass 14.
  • the gear and a guide between the upper and lower mass are enclosed by a bellows 16.
  • the lower mass 14 has a bottom contact plate 18.
  • the soil compaction device 10 has a longitudinal axis 17 which extends along the direction of movement of the lower mass 14 relative to the upper mass 12.
  • the soil compaction device 10 further comprises a holding device 20 for guiding and holding the soil compacting device 10, and a vibration decoupling device 22, 24, which is arranged between the upper mass 12 and the holding device 20.
  • the holding device 20 is for example a handle.
  • the vibration decoupling device comprises a guide device 24 embodied as a linear guide for guiding the movement of the holding device 20 relative to the upper mass 12.
  • the guide device 24 comprises a first guide body 26 fixedly connected to the holding device 20, such as a guide rail or one or two guide pegs corresponding to one another shaped recess 28 of a fixed to the upper mass 12 connected second guide body 30 is guided linearly displaceable.
  • the holding device 20 is displaceable relative to the upper mass 12 in the direction of a parallel to the longitudinal axis 17 of the soil compacting device 10.
  • the linear guide 24 may be configured as a sliding guide, roller guide or roller bearing.
  • the vibration decoupling device further comprises a spring device 22, which in FIG. 1 is formed in the form of a coil spring, for example, a tortuous torsion spring or leg spring.
  • the spring device 22 may also be configured by springs with other spring shapes.
  • the spring device 22 may comprise a metallic spring and / or an elastomeric spring element such as a kautorsionbuchse. A kautorsionsbuchse is then arranged for example between the holding device 20 and the guide rail or pin 26 of the guide means 24 and connects them together.
  • spring devices 22 are low with low spring constant.
  • the soil compaction device 10 has a component 32, which is arranged on the holding device 20.
  • the component 32 may be an electrical energy store such as a rechargeable battery or another electrical component.
  • the component 32 may be arranged on the holding device 20 so that it lies between or below the grip positions of an operator.
  • the component 32 can also be shaped so that it has recesses for the hands of the operator.
  • the handles may be attached to the component 32 itself.
  • the soil compaction device 10 may have stop means not shown here, i. an upper stop means, which limits a movement of the holding means relative to the upper mass upwards or away from the upper mass, and a lower stop means, which limits a movement of the holding means relative to the upper mass down or towards the upper mass.
  • the stop devices can be provided for example by additional springs. It is advantageous to make the lower stop softer than the upper stop.
  • the holding device 20 can be pressed into the lower stop if too much pressure is exerted when guiding the soil compacting device 10.
  • the holding device 20 can be pressed into the upper stop when the soil compacting device 10 is lifted on the holding device 20. This can be done for example by means of a crane, so that the upper stop should be made stable.
  • the stop element can be omitted.
  • the holding device 20 is guided by the guide device 24 parallel displaceable with respect to the upper mass 12, by means of a linear guide. This is a virtual pivot infinitely far from the center of gravity of the holding device 20.
  • the center of gravity can therefore be selected arbitrarily, without any noticeable effect on the size of the hand-arm vibrations. Components on the holding device 20 are therefore protected against vibrations, even if they are arranged in the vicinity of the longitudinal axis of the soil compacting device 10 as the stamp axis.
  • the ground compaction device 10 moves without pitching motion and the hand-arm vibrations in the direction of travel are reduced. If a component 32 is attached like a battery in the vicinity of the longitudinal axis, the stability of the soil compacting device 10 does not change as a result of the removal of the battery.
  • FIG. 10 shows a soil compacting device 100 which, except for the design of the guide device 24 of the soil compaction device 10 of FIG FIG. 1 equivalent.
  • the soil compaction device 100 likewise has an upper mass 112, a lower mass 114 with a ground contact plate 118, a bellows 116, a holding device 120 for holding the soil compacting device 100, a longitudinal axis 117 and a guide device 124. On the holding device 120, a component 132 is also attached. A vibration decoupling device 122, 124 is arranged between the upper mass 112 and the holding device 120.
  • the component 132 may, as in the FIG. 1 be an electrical energy storage such as a battery or other electrical component.
  • the component 132 may, as in the FIG. 1 be arranged on the holding device 120 that it lies between or under the grip positions of an operator.
  • the component 132 can also be shaped so that it has recesses for the hands of the operator. Alternatively, the handles may be attached to the component 132 itself.
  • the spring device 122 of the vibration decoupling device 122 has in FIG. 2 , as in FIG. 1 , the shape of a coil spring, but it can also be any others as regards FIG. 1 have described embodiment.
  • upper and / or lower stop means may be provided.
  • the guide device 124 which is part of the vibration decoupling device, has a parallelogram guide.
  • the guide device 124 has a first guide element 126 fixedly connected to the holding device, which is coupled by means of a hinge device 128 to a second guide element 130 fixedly connected to the upper mass 112.
  • the joint device 128 is designed here as a four-bar linkage.
  • the first guide element 126 is formed here by a guide rail or, for example, two guide pins.
  • the guide device 124 protrudes with the hinge device 128 forward over the upper mass 112, and the spring device 122 is arranged behind the guide device 124.
  • the guide device 124 with the hinge device 128 can also be arranged with respect to the upper mass 112 such that it does not project beyond the upper mass 112, or only slightly beyond it. This can be achieved, for example, in that the first guide element 126 with respect to FIG. 2 extends above an end portion of the upper mass 112 in the direction of the longitudinal axis 117, and the second guide member 130 is disposed on the opposite end portion of the upper mass 112 to the upper mass 112.
  • the spring device 122 can then be arranged between the upper mass 112 and the holding device 120 such that it is located within the guide device 124 and is enclosed by the latter.
  • the first guide element 126, the second guide element 130 and the hinge device 128 circumscribe an interior in which the spring device 122 is arranged.
  • the respect FIG. 2 lower end of the spring means 122 may not be connected directly to the upper mass 112, but is coupled via the second guide member 130 with the upper mass 112.
  • the lower end of the spring device 122 may, for example, be fastened to a web which is part of the second guide element 130.
  • the web connects two guide plates or pins of the second guide element 130 arranged parallel to one another.
  • the spring means 122 is located within the guide means 124 at the end portion of the upper mass 112, on which the second guide member 130 is arranged.
  • the interior of the guide device 124 may include a free space, which is maintained even with the movement of the holding device 120 relative to the upper mass 112. This free space can be used to accommodate and guide functional agents.
  • the functional means may be, for example, line connections for guiding electrical signals, electrical energy or cooling air.
  • One or the functional means may be configured as a bellows, wherein an air flow for cooling the motor or the component 132 is generated by the movement of the holding device 120 relative to the upper mass 112.
  • the second guide element 130 may have two first guide plates, which are not shown in the figures and are arranged parallel to one another, which each interact with a second guide plate arranged on the holding device 120.
  • the second guide plates extend from the holding device 120 in the direction of the upper mass 112 and overlap in their end region in each case with the end region of one of the first guide plates.
  • the second guide plates have arcuate slots into which a corresponding shaped guide pin or knob of the first guide plates can engage. Due to the arcuate slot, the arcuate movement of the holding device 120 with respect to the upper mass 112 due to the parallelogram is taken into account.
  • the second guide plates may serve as stop means, i. as upper stop means to limit movement of the retainer 120 relative to the upper mass 112 upwardly away from the upper mass 112, and as lower stop means to limit movement of the retainer 120 relative to the upper mass 112 downwardly toward the upper mass 112 and thus to prevent overloading of the vibration decoupler 122, 124.
  • the upper stop device comes into play, in particular when lifting the soil compacting device 110 on the holding device 120, for example by means of a crane. In principle, the stop devices come also during compression of the holding device 120 at excessive load to bear.
  • the spring device 122 comprises a rubber torsion bush, this is preferably between the holding device 120 and the first guide element 126 arranged and connects them together, so that the holding device 120 and the first guide member 126 are not fixedly connected to each other, but are movably connected.
  • the holding device 120 is constituted by the guide means 124 as in the FIG FIG. 1 guided parallel shiftable with respect to the upper mass 112, by means of a parallelogram, which is designed as a four-bar linkage.
  • a virtual pivot lies very far away from the center of gravity of the holding device 120.
  • the center of gravity can therefore be selected arbitrarily, without any noticeable effect on the size of the hand-arm vibrations. This results in the soil compacting device 100 of the FIG. 2 the same Vorverse parts as in the soil compacting device 10 of FIG. 1 ,
  • FIG. 3 Another embodiment 200 of a soil compaction device is shown, which also has an upper mass 212, a lower mass 214 with a bottom contact plate 218, a longitudinal axis 217, a holding device 220 for holding the soil compacting device 200 and a vibration decoupling device 222, 224.
  • the upper mass 212 typically includes a drive, not shown, and the drive connection between the upper mass 212 and the lower mass 214 is typically via a transmission, not shown.
  • the upper mass 212 is movably guided with respect to the lower mass 214.
  • the transmission and a guide between the upper and lower mass are enclosed by a bellows 216.
  • the holding device 220 is movably connected to the upper mass 212, here with a frame 230 of the upper mass.
  • a guide device 224 for guiding the movement of the holding device 220 relative to the upper mass 212 is arranged between the upper mass 212 and the holding device 220 and is configured such that the holding device 220 is rotatable relative to the upper mass 212, one to a longitudinal axis of the Grounding device 200 vertical plane lying axis of rotation 223.
  • the guide means 224 may comprise a torsion spring, for example, a rubber torsion spring such as a kautorsionbuchse as part of a spring device.
  • the guide device 224 is part of a vibration decoupling device.
  • the holding device 220 On the holding device 220 is further a component 232, e.g. a battery, arranged.
  • the holding device 220 has a front end section in the direction of a front longitudinal end 240 and a rear end section in the direction of a rear, opposite longitudinal end 242.
  • the guide device 224 is connected to the holding device at the front end section and the component 232 is arranged at the rear end section in the holding device 220, so that the pivot point and the component 232 are spaced as far apart as possible.
  • the axis of rotation 223 is as far as possible from the rear longitudinal end 242 of the holding device 220, it is located as close to the front longitudinal end 240th
  • the component 232 may be an electrical energy store such as a rechargeable battery or an electrical component.
  • the component 232 may be arranged on the holding device such that it lies between or under the grip positions of an operator.
  • the component 232 may also be shaped to have recesses for the hands of the operator. Alternatively, the handles may be attached to the component 232 itself.
  • a spring device 222 is arranged as part of the vibration decoupling device.
  • the spring device 222 has a helical spring, for example a metallic helical spring. In order to favor low hand-arm vibrations, spring devices 222 are low with low spring constant.
  • the spring means may further comprise an elastomer spring member such as a rubber torsion bushing disposed along the rotation axis 223, which is disposed between the holding means 220 and the upper mass 212 and the land 230, respectively. Due to the weight of the component 232, the elastomeric spring element is biased so that it acts in this direction very progressive and is heavily loaded.
  • the metal spring 222 may then be arranged and configured such that in the rest position of the holding device 220, the rubber bushings are in the zero position in order to counteract the preloading of the rubber bushings by the weight of the component 232 and the holding device 220.
  • no rubber torsion element is arranged between the upper mass 212 and the holding device 220, but only the metal spring 222 is provided as part of the spring device.
  • the soil compacting device 200 may include, in addition to the metal spring 222, stop means not shown here, i. an upper stop means which limits upward movement of the holding means 220 relative to the upper mass 212, and a lower stop means which limits downward movement of the holding means 220 relative to the upper mass 212.
  • the stop devices can be provided for example by additional springs. It is advantageous to make the lower stop softer than the upper stop.
  • the holding device 220 can be pressed into the lower stop if too much pressure is exerted when guiding the soil compacting device 200.
  • the holding device 220 can be pressed into the upper stop when the soil compacting device 200 is lifted on the holding device 220. This can be done for example by means of a crane, so that the upper stop should be made stable.
  • the stop means are preferably provided in conjunction with metal springs as part of the spring means 222.
  • the pivot point 223 is displaced as far as possible in the direction of the one longitudinal end of the holding device 220, ie in the direction of a front end 240, while the center of gravity of the holding device 220 is displaced as far as possible in the direction of the opposite longitudinal end, ie in the direction of a rear end 242.
  • the displacement of the center of gravity to the rear via the attachment of the component 232 in the actual grip region of the holding device 220.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bodenverdichtungsvorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen, beispielsweise einen Stampfer.
  • Bodenverdichtungsgeräte werden typischerweise im Baustellenbereich verwendet und weisen eine Halteeinrichtung auf, an der das Bodenverdichtungsgerät von einem Benutzer gehalten und bewegt werden kann. Die Halteeinrichtung ist typischerweise mittels einer Gummitorsionsbuchse bezüglich der Obermasse abgefedert. Damit ergibt sich für die Halteeinrichtung, die beispielsweise ein Griffbügel sein kann, eine überlagerte Bewegung, die sich aus der translatorischen Auf- und Abbewegung des Bodenverdichtungsgeräts und der Drehbewegung um die Drehachse der Drehfeder zusammensetzt. Diese Bewegung entspricht näherungsweise einer Drehung um einen Momentanpol, der in der Nähe des Schwerpunkts der Halteeinrichtung liegt. Liegt der Schwerpunkt weit entfernt von der Griffposition eines Benutzers, führt dies zu einer hohen Amplitude der Halteeinrichtung an der eigentlichen Griffposition des Benutzers. Der Benutzer ist damit einer Belastung durch große Hand-Arm-Vibrationen ausgesetzt.
  • Eine geringe Hand-Arm-Vibration im Griffbereich führt oft zu einer unruhigen Bewegung des Bodenverdichtungsgeräts. Der Schwerpunkt liegt nun entfernt von der Längsachse des Bodenverdichtungsgeräts, so dass die Beschleunigungskraft, die entlang der Längsachse wirkt, zum Schwerpunkt einen Hebelarm aufweist. Dadurch erfährt die Bewegung des Bodenverdichtungsgeräts während der Beschleunigung einen rotatorischen Anteil, so dass eine Nickbewegung entsteht, (siehe z.B. Dokument WO 2009/094617A1 ).
  • Hinzu kommt, dass oftmals Bauteile wie Akkus an der Halteeinrichtung befestigt werden, was zum einen den Schwerpunkt der Halteeinrichtung beeinflusst, und zum anderen sind diese je nach Lage an der Halteeinrichtung auch oft starken Vibrationen ausgesetzt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bodenverdichtungsvorrichtung anzugeben, bei der, möglichst an jeder Griffposition der Halteeinrichtung, eine geringe Belastung des Benutzers durch Arm-Hand-Vibrationen vorliegt, und bei der die Verdichtungsbewegung möglichst ohne Störung durch anderswirkende Kräfte verläuft.
  • Diese Aufgabe wird durch Bodenverdichtungsvorrichtungen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weiterentwicklungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Eine Bodenverdichtungsvorrichtung weist eine Obermasse und eine Untermasse mit einer Bodenkontaktplatte auf, wobei die Untermasse relativ zur Obermasse beweglich gekoppelt ist. Eine Halteeinrichtung zum Halten der Bodenverdichtungsvorrichtung ist bezüglich der Obermasse beweglich angeordnet und eine Schwingungsentkopplungseinrichtung ist zwischen der Obermasse und der Halteeinrichtung angeordnet. Die Schwingungsentkopplungseinrichtung weist eine Führungseinrichtung zum Führen der Bewegung der Halteeinrichtung relativ zur Obermasse und eine Federeinrichtung auf. Die Führungseinrichtung ist derart ausgebildet, dass die Halteeinrichtung relativ zu der Obermasse parallelverschiebbar ist. Dabei bedeutet parallelverschiebbar, dass sich die Halteeinrichtung bei einer Bewegung bezüglich der Obermasse entlang parallel verlaufender Linien erstreckt. Das bedeutet, dass zueinander parallele Erstreckungen der Halteeinrichtung und der Obermasse auch während der Relativbewegung zueinander weiterhin parallel zueinander verlaufen.
  • Die Bodenverdichtungsvorrichtung kann beispielsweise ein Stampfer oder eine Vibrationsplatte sein.
  • Mittels der Halteeinrichtung kann die Bodenverdichtungsvorrichtung von einem Benutzer gehalten und über den zu verdichtenden Bereich geführt werden. Die Halteeinrichtung kann beispielsweise eine Deichsel, ein Rahmen oder ein Bügel sein. Zum Führen und Halten kann an der Halteeinrichtung ein Handgriff für den Benutzer vorgesehen sein, an dem auch Bedienelemente zum Bedienen der Bodenverdichtungsvorrichtung angeordnet sein können.
  • Die Bodenkontaktplatte kann fest mit der Untermasse verbunden sein und kann durch die Schwingungen der Untermasse stampfend bzw. vibrierend bewegbar sein, um den zu verdichtenden Bereich zu verdichten.
  • Durch die Schwingungsentkopplungseinrichtung können die auf die Obermasse wirkenden Schwingungen von der Halteeinrichtung entkoppelt werden, so dass auf die Halteeinrichtung verminderte Kräfte wirken. Dies reduziert auch die Hand-Arm-Vibrationen eines Benutzers.
  • Die Obermasse enthält typischerweise einen nicht gezeigten Antrieb, z.B. einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor. Die Antriebsverbindung zwischen der Obermasse und der Untermasse erfolgt typischerweise über ein nicht gezeigtes Getriebe, wie z.B. einen Kurbeltrieb. Die Obermasse ist typischerweise bezüglich der Untermasse beweglich geführt. Die Ober- und Untermasse können relativ zueinander in Schwingungen versetzt werden, wobei die Federeinrichtung zwischen Ober-und Untermasse vorgesehen ist. Die Federeinrichtung kann eine metallische Spiralfeder oder eine Schenkelfeder aufweisen. Die Federeinrichtung kann auch eine Elastomerfeder wie eine elastische Torsionsbuchse aufweisen, die zusätzlich zu der federnden Eigenschaft eine dämpfende Wirkung haben.
  • Die auf den Benutzer wirkenden Kräfte, die die unangenehmen Hand-Arm-Vibrationen erzeugen, hängen vom Verhältnis des Abstandes zwischen dem Greifbereich des Benutzers und dem Schwerpunkt der Halteeinrichtung einerseits zu dem Abstand zwischen dem Drehpunkt der Halteeinrichtung und dem Schwerpunkt der Halteeinrichtung andererseits ab. Für möglichst geringe Hand-Arm-Vibrationen muss dieses Verhältnis möglichst klein sein. Bei der Bodenverdichtungsvorrichtung ist die Halteeinrichtung durch die Führungseinrichtung parallelverschiebbar bezüglich der Obermasse geführt. Damit liegt ein virtueller Drehpunkt unendlich weit bzw. sehr weit vom Schwerpunkt der Halteeinrichtung entfernt. Dies hat zur Folge, dass die Größe der Hand-Arm-Vibrationen, denen ein Benutzer ausgesetzt ist, unabhängig von der Lage des Schwerpunkts des Griffbügels sind. Der Schwerpunkt ist also beliebig wählbar, ohne dass dies merkbare Auswirkungen auf die Größe der Hand-Arm-Vibrationen hat.
  • Da der Schwerpunkt beliebig wählbar ist, ohne dass dies Auswirkungen auf die Größe der Hand-Arm-Vibrationen hätte, kann ein Bauteil wie z.B. ein Akku oder ein elektrisches Bauteil an jeder beliebigen Stelle an der Halteeinrichtung angebracht werden. Damit ist es möglich, schwere Bauteile in die Nähe der Stampfachse an der Halteeinrichtung anzubringen, um die Bodenverdichtungsvorrichtung in optimaler Weise auszubalancieren, so dass keine Nickbewegung entsteht. Gleichzeitig ist das schwere Bauteil nicht größeren Vibrationen ausgesetzt, wie es der Fall wäre, wenn es weit entfernt von der Stampfachse angebracht wäre.
  • Das Bauteil kann ein elektrischer Energiespeicher wie z.B. ein Akku sein, so dass eine Bodenverdichtungsvorrichtung verwendet werden kann, die einen Elektromotor aufweist. Durch das Vorhandensein des Akkus ist die Bodenverdichtungsvorrichtung unabhängig von externen Stromquellen.
  • Bei einer Variante kann die Halteeinrichtung in Richtung einer Parallelen zu einer Längsachse der Bodenverdichtungsvorrichtung verschiebbar sein. Die Längsachse erstreckt sich in der Bewegungsrichtung der Untermasse relativ zur Obermasse. Somit kann die Längsachse z.B. der Arbeitsrichtung des Stampfers bzw. der Stampfrichtung entsprechen. Bei dieser Variante ist der Schwerpunkt der Halteeinrichtung unendlich weit von einem virtuellen Drehpunkt entfernt. Dies kann in einfacher und kostengünstiger Weise durch eine Führungseinrichtung realisiert sein, die einen ersten Führungskörper umfasst, der in einer entsprechenden Ausnehmung eines zweiten Führungskörpers linear verschiebbar geführt ist. Dabei kann der erste Führungskörper fest mit der Halteeinrichtung verbunden sein, und der zweite Führungskörper kann fest mit der Obermasse verbunden sein, oder umgekehrt, der erste Führungskörper ist fest mit der Obermasse verbunden, und der zweite Führungskörper ist fest mit der Halteeinrichtung verbunden.
  • Bei einer weiteren Variante kann die Führungseinrichtung eine Parallellogrammführung aufweisen. Die Parallelogrammführung kann ein mit der Halteeinrichtung verbundenes erstes Führungselement umfassen, das mittels einer Gelenkeinrichtung mit einem fest mit der Obermasse verbundenen zweiten Führungselement gekoppelt ist. Die Gelenkeinrichtung weist zwei parallel zueinander angeordnete Lenkerelemente auf. Bei dieser Variante wird die Halteeinrichtung zur Obermasse parallelgeführt, und der Schwerpunkt der Halteeinrichtung ist sehr weit von einem Drehpunkt entfernt. Eine mögliche Ausgestaltung ist eine Führung mittels eines Viergelenks bzw. einer Parallelogrammführung.
  • Die Bodenverdichtungsvorrichtung kann eine obere Anschlagseinrichtung aufweisen, die eine Bewegung der Halteeinrichtung weg von der Obermasse begrenzt, und eine untere Anschlagseinrichtung, die eine Bewegung der Halteeinrichtung hin zu der Obermasse begrenzt. Die Anschlagseinrichtungen können beispielsweise durch zusätzliche Federn bereitgestellt werden. Es ist vorteilhaft, den unteren Anschlag weicher auszuführen als den oberen Anschlag. Die Halteeinrichtung kann in den unteren Anschlag gedrückt werden, wenn beim Führen der Bodenverdichtungsvorrichtung ein zu starker Druck ausgeübt wird. Die Halteeinrichtung kann in den oberen Anschlag gedrückt werden, wenn die Bodenverdichtungsvorrichtung an der Halteeinrichtung angehoben wird. Dies kann auch mittels eines Krans erfolgen, so dass der obere Anschlag stabil ausgebildet sein sollte.
  • Eine weitere Bodenverdichtungsvorrichtung weist eine Obermasse und eine Untermasse mit einer Bodenkontaktplatte auf, wobei die Untermasse relativ zu der Obermasse beweglich gekoppelt ist. Es ist ferner eine Halteeinrichtung zum Halten der Bodenverdichtungsvorrichtung vorgesehen, die beweglich bezüglich der Obermasse angeordnet ist und die einen vorderen Endabschnitt in Richtung eines vorderen Längsendes und einen hinteren Endabschnitt in Richtung eines hinteren, entgegengesetzten Längsendes aufweist. Die weitere Bodenverdichtungsvorrichtung weist ein Bauteil auf, das an der Halteeinrichtung näher am vorderen Endabschnitt als an einer Längsachse der Bodenverdichtungsvorrichtung angeordnet ist. Eine Schwingungs-entkopplungseinrichtung ist zwischen der Obermasse und der Halteeinrichtung angeordnet. Die Schwingungsentkopplungseinrichtung weist eine Führungseinrichtung zum Führen der Bewegung der Halteeinrichtung relativ zur Obermasse auf, die derart ausgebildet ist, dass die Halteeinrichtung relativ zur Obermasse um eine in einer zu einer Längsachse der Bodenverdichtungsvorrichtung senkrechten Ebene liegende Drehachse drehbar ist, wobei die Führungseinrichtung am hinteren Endabschnitt mit der Halteeinrichtung verbunden ist.
  • Bei der weiteren Bodenverdichtungsvorrichtung ist der Drehpunkt möglichst weit in Richtung des einen Längsendes der Halteeinrichtung verlagert, d.h. in Richtung eines vorderen Endes, und der Schwerpunkt der Halteeinrichtung möglichst weit in Richtung des entgegengesetzten Längsendes, d.h. in Richtung eines hinteren Endes. Die Verlagerung des Schwerpunkts nach hinten erfolgt über die Anbringung des Bauteils im eigentlichen Griffbereich der Halteeinrichtung. Damit wird die Belastung eines Benutzers durch Hand-Arm-Vibrationen reduziert.
  • Das Bauteil kann so angeordnet werden, dass es entweder zwischen oder unter den Griffpositionen des Benutzers an der Halteeinrichtung liegt. Das Bauteil kann auch so geformt sein, dass es Aussparungen für die Hände des Benutzers aufweist. Es ist auch möglich, direkt am Bauteil Griffe für den Benutzer vorzusehen.
  • Das Bauteil kann ein elektrischer Energiespeicher sein. Bei dieser Variante kann eine Bodenverdichtungsvorrichtung verwendet werden, die einen Elektromotor aufweist. Durch das Vorhandensein des Akkus ist die Bodenverdichtungsvorrichtung unabhängig von externen Stromquellen.
  • Die Schwingungsentkopplungseinrichtung kann eine Federeinrichtung aufweisen. Die Federeinrichtung kann nur eine Metallfeder aufweisen, sie kann aber auch eine Metallfeder und ein Elastomerfederelement wie beispielsweise eine Gummitorsionsbuchse aufweisen. Ein Elastomerfederelement hat typischerweise zu der federnden, schwingungsentkoppelnden Wirkung eine dämpfende Wirkung aufgrund einer progressiven Kennlinie. Durch den weit hinten liegenden Schwerpunkt der Halteeinrichtung werden die Gummitorsionsbuchsen bzw. das Elastomerfederelement vorgespannt und somit sehr stark belastet und wirken in einer Richtung sehr progressiv. Die Metallfeder ist dann bevorzugterweise so angebracht und ausgebildet, dass idealerweise das Elastomerfederelement sich im Ruhezustand der Bodenverdichtungsvorrichtung in der Nulllage befindet. Dies hat zur Folge, dass die Torsionsbuchsen bzw. Elastomerfederelemente weniger belastet werden. Anstelle der Metallfeder kann auch ein Federelement aus einem anderen Material eingesetzt werden.
  • Es ist auch möglich, die Elastomerfederelemente zu schützen und die stark progressive Wirkung zu vermindern, indem eine entsprechende Mechanik vorgesehen ist, die einen Leerweg um die Nulllage erzeugt, so dass mehr Federweg zur Verfügung steht, bis die progressive Wirkung der Elastomerfederelemente wie die der Gummitorsionsbuchsen wirkt. Dies kann beispielsweise durch Langlöcher realisiert sein.
  • Die weitere Bodenverdichtungsvorrichtung kann ebenfalls eine obere Anschlägseinrichtung aufweisen, die eine Bewegung der Halteeinrichtung weg von der Obermasse begrenzt, und eine untere Anschlagseinrichtung, die eine Bewegung der Halteeinrichtung hin zu der Obermasse begrenzt. Die Anschlagseinrichtungen können beispielsweise durch zusätzliche Federn bereitgestellt werden. Es ist vorteilhaft, den unteren Anschlag weicher auszuführen als den oberen Anschlag. Die Halteeinrichtung kann in den unteren Anschlag gedrückt werden, wenn beim Führen der Bodenverdichtungsvorrichtung ein zu starker Druck ausgeübt wird. Die Halteeinrichtung kann in den oberen Anschlag gedrückt werden, wenn die Bodenverdichtungsvorrichtung an der Halteeinrichtung angehoben wird. Dies kann auch mittels eines Krans erfolgen, so dass der obere Anschlag stabil ausgebildet sein sollte.
  • Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch eine seitliche Ansicht einer Bodenverdichtungsvorrichtung mit einer Führungseinrichtung, die eine Parallelverschiebung einer Halteeinrichtung relativ zu einer Obermasse der Bodenverdichtungsvorrichtung erlaubt;
    Fig. 2
    schematisch eine seitliche Ansicht einer Bodenverdichtungsvorrichtung mit einer weiteren Führungseinrichtung, die eine Parallelverschiebung der Halteeinrichtung relativ zu der Obermasse der Bodenverdichtungsvorrichtung erlaubt; und
    Fig. 3
    schematisch eine seitliche Ansicht einer Bodenverdichtungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, mit einer Führungseinrichtung, die eine Drehbewegung der Halteeinrichtung relativ zu der Obermasse der Bodenverdichtungsvorrichtung erlaubt.
  • Fig. 1 zeigt schematisch in einer seitlichen Ansicht eine Bodenverdichtungsvorrichtung 10 mit einer Obermasse 12 und einer Untermasse 14, die relativ zur Obermasse 12 beweglich ist. Die Obermasse 12 enthält typischerweise einen nicht gezeigten Antrieb, und die Antriebsverbindung zwischen der Obermasse 12 und der Untermasse 14 erfolgt typischerweise über ein nicht gezeigtes Getriebe, z.B. einen Kurbeltrieb. Die Obermasse 12 ist bezüglich der Untermasse 14 beweglich geführt. Das Getriebe und eine Führung zwischen der Ober-und Untermasse sind durch einen Faltenbalg 16 umschlossen. Die Untermasse 14 weist eine Bodenkontaktplatte 18 auf. Die Bodenverdichtungsvorrichtung 10 weist eine Längsachse 17 auf, die sich entlang der Bewegungsrichtung der Untermasse 14 relativ zur Obermasse 12 erstreckt.
  • Die Bodenverdichtungsvorrichtung 10 weist ferner eine Halteeinrichtung 20 zum Führen und Halten der Bodenverdichtungsvorrichtung 10 auf, und eine Schwingungsentkopplungseinrichtung 22, 24, die zwischen der Obermasse 12 und der Halteeinrichtung 20 angeordnet ist. Die Halteeinrichtung 20 ist beispielsweise ein Griffbügel. Die Schwingungsentkopplungsvorrichtung umfasst eine als Linearführung ausgebildete Führungseinrichtung 24 zum Führen der Bewegung der Halteeinrichtung 20 relativ zu der Obermasse 12. Die Führungseinrichtung 24 umfasst einen fest mit der Halteeinrichtung 20 verbundenen ersten Führungskörper 26, wie eine Führungsschiene oder einen oder zwei Führungszapfen, der in einer entsprechend geformten Ausnehmung 28 eines fest mit der Obermasse 12 verbundenen zweiten Führungskörpers 30 linear verschiebbar geführt ist. Durch die Führungseinrichtung 24 ist die Halteeinrichtung 20 relativ zu der Obermasse 12 in Richtung einer Parallelen zu der Längsachse 17 der Bodenverdichtungsvorrichtung 10 verschiebbar.
  • Die Linearführung 24 kann als Gleitführung, Rollenführung oder Wälzlagerung ausgestaltet sein.
  • Die Schwingungsentkopplungseinrichtung weist ferner eine Federeinrichtung 22 auf, die in Figur 1 in Form einer Schraubenfeder, beispielsweise einer gewundenen Torsionsfeder oder Schenkelfeder ausgebildet ist. Die Federeinrichtung 22 kann jedoch auch durch Federn mit anderen Federformen ausgestaltet sein. Die Federeinrichtung 22 kann eine metallische Feder und/oder ein Elastomerfederelement wie beispielsweise eine Gummitorsionsbuchse aufweisen. Eine Gummitorsionsbuchse ist dann beispielsweise zwischen der Halteeinrichtung 20 und der Führungsschiene bzw. -zapfen 26 der Führungseinrichtung 24 angeordnet und verbindet diese miteinander. Um geringe Hand-Arm-Vibrationen zu begünstigen, sind Federeinrichtungen 22 mit kleiner Federkonstante günstig.
  • Ferner weist die Bodenverdichtungsvorrichtung 10 ein Bauteil 32 auf, das an der Halteeinrichtung 20 angeordnet ist. Das Bauteil 32 kann ein elektrischer Energiespeicher wie ein Akku oder ein anderes elektrisches Bauelement sein. Das Bauteil 32 kann so an der Halteeinrichtung 20 angeordnet sein, dass es zwischen oder unter den Griffpositionen eines Bedieners liegt. Das Bauteil 32 kann auch so geformt sein, dass es Aussparungen für die Hände des Bedieners aufweist. Alternativ können die Griffe am Bauteil 32 selbst angebracht sein.
  • Die Bodenverdichtungsvorrichtung 10 kann hier nicht gezeigte Anschlagseinrichtungen aufweisen, d.h. eine obere Anschlagseinrichtung, die eine Bewegung der Halteeinrichtung relativ zur Obermasse nach oben bzw. weg von der Obermasse begrenzt, und eine untere Anschlagseinrichtung, die eine Bewegung der Halteeinrichtung relativ zur Obermasse nach unten bzw. hin zur Obermasse begrenzt. Die Anschlagseinrichtungen können beispielsweise durch zusätzliche Federn bereitgestellt werden. Es ist vorteilhaft, den unteren Anschlag weicher auszuführen als den oberen Anschlag. Die Halteeinrichtung 20 kann in den unteren Anschlag gedrückt werden, wenn beim Führen der Bodenverdichtungsvorrichtung 10 ein zu starker Druck ausgeübt wird. Die Halteeinrichtung 20 kann in den oberen Anschlag gedrückt werden, wenn die Bodenverdichtungsvorrichtung 10 an der Halteeinrichtung 20 angehoben wird. Dies kann beispielsweise auch mittels eines Krans erfolgen, so dass der obere Anschlag stabil ausgebildet sein sollte.
  • Bei einem Elastomerfederelement mit progressiver Kennlinie kann das Anschlagelement entfallen.
  • Bei der Bodenverdichtungsvorrichtung 10 ist die Halteeinrichtung 20 durch die Führungseinrichtung 24 parallelverschiebbar bezüglich der Obermasse 12 geführt, und zwar mittels einer Linearführung. Damit liegt ein virtueller Drehpunkt unendlich weit vom Schwerpunkt der Halteeinrichtung 20 entfernt. Dies hat zur Folge, dass die Größe der Hand-Arm-Vibrationen, denen ein Benutzer ausgesetzt ist, unabhängig von der Lage des Schwerpunkts des Griffbügels ist. Der Schwerpunkt ist also beliebig wählbar, ohne dass dies merkbare Auswirkungen auf die Größe der Hand-Arm-Vibrationen hat. Bauteile an der Halteeinrichtung 20 werden also vor Vibrationen geschützt, auch wenn sie in der Nähe der Längsachse der Bodenverdichtungsvorrichtung 10 wie der Stampfachse angeordnet sind. Da der Schwerpunkt in die Nähe der Längsachse gelegt werden kann, bewegt sich die Bodenverdichtungsvorrichtung 10 ohne Nickbewegung und die Hand-Arm-Vibrationen in Fahrtrichtung werden reduziert. Wird ein Bauteil 32 wie ein Akku in der Nähe der Längsachse angebracht, ändert sich die Standfestigkeit der Bodenverdichtungsvorrichtung 10 nicht durch die Entnahme des Akkus.
  • Fig. 2 zeigt eine Bodenverdichtungsvorrichtung 100, die bis auf die Ausgestaltung der Führungseinrichtung 24 der Bodenverdichtungsvorrichtung 10 von Figur 1 entspricht.
  • Die Bodenverdichtungsvorrichtung 100 weist ebenfalls eine Obermasse 112, eine Untermasse 114 mit einer Bodenkontaktplatte 118, einen Faltenbalg 116, eine Halteeinrichtung 120 zum Halten der Bodenverdichtungsvorrichtung 100, eine Längsachse 117 und eine Führungseinrichtung 124 auf. An der Halteeinrichtung 120 ist ebenfalls ein Bauteil 132 angebracht. Eine Schwingungsentkopplungseinrichtung 122, 124 ist zwischen der Obermasse 112 und der Halteeinrichtung 120 angeordnet.
  • Das Bauteil 132 kann wie in der Figur 1 ein elektrischer Energiespeicher wie ein Akku oder ein anderes elektrisches Bauelement sein. Das Bauteil 132 kann wie in der Figur 1 so an der Halteeinrichtung 120 angeordnet sein, dass es zwischen oder unter den Griffpositionen eines Bedieners liegt. Das Bauteil 132 kann auch so geformt sein, dass es Aussparungen für die Hände des Bedieners aufweist. Alternativ können die Griffe am Bauteil 132 selbst angebracht sein.
  • Die Federeinrichtung 122 der Schwingungsentkopplungseinrichtung 122 hat in Figur 2, wie in Figur 1, die Form einer Schraubenfeder, sie kann aber auch jede andere wie in Bezug auf Figur 1 beschriebene Ausgestaltung haben. Zusätzlich können wie bei der Bodenverdichtungsvorrichtung 10 von Figur 1 obere und/oder untere Anschlagseinrichtungen vorgesehen sein.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 weist die Führungseinrichtung 124, die Teil der Schwingungsentkopplungseinrichtung ist, eine Parallelogrammführung auf. Die Führungseinrichtung 124 weist ein fest mit der Halteeinrichtung verbundenen erstes Führungselement 126 auf, das mittels einer Gelenkeinrichtung 128 mit einem mit der Obermasse 112 fest verbundenen zweiten Führungselement 130 gekoppelt ist. Die Gelenkeinrichtung 128 ist hier als Viergelenk ausgebildet. Das erste Führungselement 126 wird hier durch eine Führungsschiene oder z.B. zwei Führungszapfen gebildet.
  • In der Figur 2 steht die Führungseinrichtung 124 mit der Gelenkeinrichtung 128 nach vorne über der Obermasse 112 hervor, und die Federeinrichtung 122 ist hinter der Führungseinrichtung 124 angeordnet.
  • Die Führungseinrichtung 124 mit der Gelenkeinrichtung 128 kann aber auch so bezüglich der Obermasse 112 angeordnet sein, dass diese nicht oder nur geringfügig über die Obermasse 112 hinaussteht. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das erste Führungselement 126 sich bezüglich Figur 2 oberhalb eines Endbereichs der Obermasse 112 in Richtung der Längsachse 117 erstreckt, und das zweite Führungselement 130 an dem dazu entgegengesetzten Endbereich der Obermasse 112 an der Obermasse 112 angeordnet ist.
  • Die Federeinrichtung 122 kann dann so zwischen der Obermasse 112 und der Halteeinrichtung 120 angeordnet sein, dass sie sich innerhalb der Führungseinrichtung 124 befindet und von dieser umschlossen ist. Das erste Führungselement 126, das zweite Führungselement 130 und die Gelenkeinrichtung 128 umschreiben einen Innenraum, in dem die Federeinrichtung 122 angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass das bezüglich Figur 2 untere Ende der Federeinrichtung 122 nicht direkt mit der Obermasse 112 verbunden sein, sondern über das zweite Führungselement 130 mit der Obermasse 112 gekoppelt ist. Das bezüglich Figur 2 untere Ende der Federeinrichtung 122 kann beispielsweise an einem Steg befestigt sein, der Teil des zweiten Führungselements 130 ist. Der Steg verbindet beispielsweise zwei parallel zueinander angeordnete Führungsplatten oder -zapfen des zweiten Führungselements 130 miteinander. Bei dieser Ausgestaltung befindet sich die Federeinrichtung 122 innerhalb der Führungseinrichtung 124 an dem Endbereich der Obermasse 112, an dem das zweite Führungselement 130 angeordnet ist.
  • Der Innenraum der Führungseinrichtung 124 kann einen freien Raum umfassen, der auch bei der Bewegung der Halteeinrichtung 120 relativ zu der Obermasse 112 erhalten bleibt. Dieser freie Raum kann genutzt werden, um Funktionsmittel aufzunehmen und zu führen. Die Funktionsmittel können beispielsweise Leitungsverbindungen zur Führung von elektrischen Signalen, elektrischer Energie oder von Kühlluft sein. Ein bzw. das Funktionsmittel kann als Blasebalg ausgestaltet sein, wobei durch die Bewegung der Halteeinrichtung 120 relativ zu der Obermasse 112 ein Luftstrom zur Kühlung des Motors oder des Bauteils 132 erzeugt wird.
  • Das zweite Führungselement 130 kann zwei in den Figuren nicht gezeigte parallel zueinander angeordnete erste Führungsplatten aufweisen, die jeweils mit einer an der Halteeinrichtung 120 angeordneten zweiten Führungsplatte zusammenwirken. Die zweiten Führungsplatten erstrecken sich von der Halteeinrichtung 120 aus in Richtung der Obermasse 112 und überlappen in ihrem Endbereich jeweils mit dem Endbereich einer der ersten Führungsplatten. In einer Ausführungsform weisen die zweiten Führungsplatten bogenförmige Langlöcher auf, in die ein entsprechender geformter Führungszapfen oder -knopf der ersten Führungsplatten eingreifen kann. Durch das bogenförmige Langloch wird die bogenförmige Bewegung der Halteeinrichtung 120 bezüglich der Obermasse 112 aufgrund der Parallelogrammführung berücksichtigt.
  • Die zweiten Führungsplatten können als Anschlagseinrichtungen dienen, d.h. als obere Anschlagseinrichtung, um eine Bewegung der Halteeinrichtung 120 relativ zur Obermasse 112 nach oben bzw. weg von der Obermasse 112 begrenzen, und als untere Anschlagseinrichtung, um eine Bewegung der Halteeinrichtung 120 relativ zur Obermasse 112 nach unten bzw. hin zur Obermasse 112 zu begrenzen und so eine Überlastung der Schwingungsentkopplungseinrichtung 122, 124 zu verhindern. Die obere Anschlagseinrichtung kommt insbesondere beim Anheben der Bodenverdichtungsvorrichtung 110 an der Halteeinrichtung 120 beispielsweise mittels eines Krans zum Tragen. Grundsätzlich kommen die Anschlagseinrichtungen auch beim Einfedern der Halteeinrichtung 120 bei übermäßiger Belastung zum Tragen.
  • Umfasst die Federeinrichtung 122 eine Gummitorsionsbuchse, ist diese bevorzugterweise zwischen der Halteeinrichtung 120 und dem ersten Führungselement 126 angeordnet und verbindet diese miteinander, so dass die Halteeinrichtung 120 und das erste Führungselement 126 nicht fest miteinander verbunden sind, sondern beweglich verbunden sind.
  • Bei der Bodenverdichtungsvorrichtung 100 ist die Halteeinrichtung 120 durch die Führungseinrichtung 124 wie bei der Figur 1 parallelverschiebbar bezüglich der Obermasse 112 geführt, und zwar mittels einer Parallelogrammführung, die als Viergelenk ausgestaltet ist. Damit liegt ein virtueller Drehpunkt sehr weit vom Schwerpunkt der Halteeinrichtung 120 entfernt. Dies hat zur Folge, dass die Größe der Hand-Arm-Vibrationen, denen ein Benutzer ausgesetzt ist, unabhängig von der Lage des Schwerpunkts des Griffbügels sind. Der Schwerpunkt ist also beliebig wählbar, ohne dass dies merkbare Auswirkungen auf die Größe der Hand-Arm-Vibrationen hat. Damit ergeben sich bei der Bodenverdichtungsvorrichtung 100 der Figur 2 die gleichen Voreteile wie bei der Bodenverdichtungsvorrichtung 10 der Figur 1.
  • In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform 200 einer Bodenverdichtungsvorrichtung gezeigt, die ebenfalls eine Obermasse 212, eine Untermasse 214 mit einer Bodenkontaktplatte 218, eine Längsachse 217, eine Halteeinrichtung 220 zum Halten der Bodenverdichtungsvorrichtung 200 und eine Schwingungsentkopplungseinrichtung 222, 224 aufweist. Wie bei den Bodenverdichtungsvorrichtungen von Figur 1 und Figur 2 enthält die Obermasse 212 typischerweise einen nicht gezeigten Antrieb, und die Antriebsverbindung zwischen der Obermasse 212 und der Untermasse 214 erfolgt typischerweise über ein nicht gezeigtes Getriebe. Die Obermasse 212 ist bezüglich der Untermasse 214 beweglich geführt. Das Getriebe und eine Führung zwischen der Ober- und Untermasse sind durch einen Faltenbalg 216 umschlossen.
  • Die Halteeinrichtung 220 ist mit der Obermasse 212 beweglich verbunden, hier mit einem Rahmen 230 der Obermasse. Eine Führungseinrichtung 224 zum Führen der Bewegung der Halteeinrichtung 220 relativ zur Obermasse 212 ist zwischen der Obermasse 212 und der Halteeinrichtung 220 angeordnet und ist so ausgebildet, dass die Halteeinrichtung 220 relativ zur Obermasse 212 drehbar ist, und zwar um eine in einer zu einer Längsachse der Bodenverdichtungsvorrichtung 200 senkrechten Ebene liegenden Drehachse 223. Die Führungseinrichtung 224 kann eine Drehfeder, beispielsweise eine Gummidrehfeder wie eine Gummitorsionsbuchse als Teil einer Federeinrichtung aufweisen. Die Führungseinrichtung 224 ist Teil einer Schwingungsentkopplungseinrichtung.
  • An der Halteeinrichtung 220 ist ferner ein Bauteil 232, z.B. ein Akku, angeordnet. Die Halteeinrichtung 220 weist einen vorderen Endabschnitt in Richtung eines vorderen Längsendes 240 und einen hinteren Endabschnitt in Richtung eines hinteren, dazu entgegengesetzten Längsendes 242 auf. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Führungseinrichtung 224 am vorderen Endabschnitt mit der Halteeinrichtung verbunden und das Bauteil 232 am hinteren Endabschnitt in der Halteeinrichtung 220 angeordnet, so dass der Drehpunkt und das Bauteil 232 möglichst weit voneinander beabstandet sind. Die Drehachse 223 ist möglichst weit vom hinteren Längsende 242 der Halteeinrichtung 220 beabstandet, sie befindet sich möglichst nah zu dem vorderen Längsende 240.
  • Das Bauteil 232 kann ein elektrischer Energiespeicher wie ein Akku oder ein elektrisches Bauelement sein. Das Bauteil 232 kann so an der Halteeinrichtung angeordnet sein, dass es zwischen oder unter den Griffpositionen eines Bedieners liegt. Das Bauteil 232 kann auch so geformt sein, dass es Aussparungen für die Hände des Bedieners aufweist. Alternativ können die Griffe am Bauteil 232 selbst angebracht sein.
  • Wie bei den Bodenverdichtungsvorrichtungen der Figuren 1 und 2 ist zwischen der Obermasse 212 und der Halteeinrichtung 220 eine Federeinrichtung 222 als Teil der Schwingungsentkopplungseinrichtung angeordnet. Im Beispiel der Figur 3 weist die Federeinrichtung 222 eine Schraubenfeder auf, beispielsweise eine metallische Schraubenfeder. Um geringe Hand-Arm-Vibrationen zu begünstigen, sind Federeinrichtungen 222 mit kleiner Federkonstante günstig.
  • Wie oben beschrieben ist, kann die Federeinrichtung ferner ein Elastomerfederelement wie eine entlang der Drehachse 223 angeordnete Gummitorsionsbuchse aufweisen, das zwischen der Halteeinrichtung 220 und der Obermasse 212 bzw. dem Steg 230 angeordnet ist. Durch das Gewicht des Bauteils 232 ist das Elastomerfederelement vorgespannt, so dass es in diese Richtung sehr progressiv wirkt und stark belastet wird. Die Metallfeder 222 kann dann so angeordnet und ausgebildet sein, dass in der Ruhelage der Halteeinrichtung 220 die Gummitorsionsbuchsen sich in der Nulllage befinden, um der Vorbelastung der Gummitorsionsbuchsen durch das Eigengewicht des Bauteils 232 und der Halteeinrichtung 220 entgegenzuwirken.
  • Durch eine entsprechende Mechanik wie beispielsweise Langlöcher kann auch ein Leerweg um die Nulllage erzeugt werden, so dass mehr Federweg zur Verfügung steht, bis die progressive Wirkung des Elastomerfederelements wirkt.
  • Bei einer weiteren Alternative ist kein Gummitorsionselement zwischen der Obermasse 212 und der Halteeinrichtung 220 angeordnet, sondern es ist nur die Metallfeder 222 als Teil der Federeinrichtung vorgesehen.
  • Bei einer weiteren Variante kann die Bodenverdichtungsvorrichtung 200 zusätzlich zu der Metallfeder 222 hier nicht gezeigte Anschlagseinrichtungen aufweisen, d.h. eine obere Anschlagseinrichtung, die eine Bewegung der Halteeinrichtung 220 relativ zur Obermasse 212 nach oben begrenzt, und eine untere Anschlagseinrichtung, die eine Bewegung der Halteeinrichtung 220 relativ zur Obermasse 212 nach unten begrenzt. Die Anschlagseinrichtungen können beispielsweise durch zusätzliche Federn bereitgestellt werden. Es ist vorteilhaft, den unteren Anschlag weicher auszuführen als den oberen Anschlag. Die Halteeinrichtung 220 kann in den unteren Anschlag gedrückt werden, wenn beim Führen der Bodenverdichtungsvorrichtung 200 ein zu starker Druck ausgeübt wird. Die Halteeinrichtung 220 kann in den oberen Anschlag gedrückt werden, wenn die Bodenverdichtungsvorrichtung 200 an der Halteeinrichtung 220 angehoben wird. Dies kann beispielsweise auch mittels eines Krans erfolgen, so dass der obere Anschlag stabil ausgebildet sein sollte. Die Anschlagseinrichtungen werden bevorzugterweise in Verbindung mit Metallfedern als Teil der Federeinrichtung 222 vorgesehen.
  • Bei der Bodenverdichtungsvorrichtung 200 der Figur 3 ist der Drehpunkt 223 möglichst weit in Richtung des einen Längsendes der Halteeinrichtung 220 verlagert, d.h. in Richtung eines vorderen Endes 240, während der Schwerpunkt der Halteeinrichtung 220 möglichst weit in Richtung des entgegengesetzten Längsendes, d.h. in Richtung eines hinteren Endes 242 verlagert ist. Die Verlagerung des Schwerpunkts nach hinten erfolgt über die Anbringung des Bauteils 232 im eigentlichen Griffbereich der Halteeinrichtung 220. Damit wird die Belastung eines Benutzers durch Hand-Arm-Vibrationen im am hinteren Ende 242 liegenden Griffbereich reduziert.

Claims (12)

  1. Bodenverdichtungsvorrichtung (10, 100) mit
    - einer Obermasse (12, 112);
    - einer Untermasse (14, 114) mit einer Bodenkontaktplatte (18, 118), wobei die Untermasse (14, 114) relativ zu der Obermasse (12, 112) beweglich gekoppelt ist;
    - einer Halteeinrichtung (20, 120) zum Halten der Bodenverdichtungsvorrichtung (10, 100), die beweglich bezüglich der Obermasse (12, 112) angeordnet ist;
    - einer Schwingungsentkopplungseinrichtung (22, 122, 24, 124), die zwischen der Obermasse (12, 112) und der Halteeinrichtung (20, 120) angeordnet ist, wobei die Schwingungsentkopplungseinrichtung (22, 122, 24, 124) aufweist
    - eine Führungseinrichtung (24, 124) zum Führen der Bewegung der Halteeinrichtung (20, 120) relativ zu der Obermasse (12, 112), die so ausgebildet ist, dass die Halteeinrichtung (20, 120) relativ zu der Obermasse (12, 112) parallelverschiebbar ist, und
    - eine Federeinrichtung (22, 122).
  2. Bodenverdichtungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Halteeinrichtung (20) in Richtung einer Parallelen zu einer Längsachse (17, 117) der Bodenverdichtungsvorrichtung (10) verschiebbar ist.
  3. Bodenverdichtungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Führungseinrichtung (24) einen ersten Führungskörper (26) umfasst, der in einer entsprechend geformten Ausnehmung (28) eines zweiten Führungskörpers (30) linear verschiebbar gelagert ist.
  4. Bodenverdichtungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Führungseinrichtung eine Parallelogrammführung (124) aufweist.
  5. Bodenverdichtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei die Parallelogrammführung (124) ein mit der Halteeinrichtung (124) verbundenes erstes Führungselement (126) umfasst, das mittels einer Gelenkeinrichtung (128) mit einem fest mit der Obermasse (112) verbundenen zweiten Führungselement (130) gekoppelt ist.
  6. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Federeinrichtung (122) von der Parallelogrammführung (124) umschlossen angeordnet ist.
  7. Bodenverdichtungsvorrichtung (10, 100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
    - einer oberen Anschlagseinrichtung, die eine Bewegung der Halteeinrichtung (20, 120) weg von der Obermasse (12, 112) begrenzt, und
    - einer unteren Anschlagseinrichtung, die eine Bewegung der Halteeinrichtung (20, 120) hin zu der Obermasse (12, 112) begrenzt.
  8. Bodenverdichtungsvorrichtung (200) mit
    - einer Obermasse (212);
    - einer Untermasse (214) mit einer Bodenkontaktplatte (218), wobei die Untermasse (214) relativ zu der Obermasse (212) beweglich gekoppelt ist;
    - einer Halteeinrichtung (220) zum Halten der Bodenverdichtungsvorrichtung (200), mit einem vorderen Endabschnitt in Richtung eines vorderen Längsendes (240) und einem hinteren Endabschnitt in Richtung eines hinteren, entgegengesetzten Längsendes (242), wobei die Halteeinrichtung (220) beweglich bezüglich der Obermasse (212) angeordnet ist;
    - einem Bauteil (232), das an der Halteeinrichtung (220) näher am hinteren Endabschnitt als an einer Längsachse (217) der Bodenverdichtungsvorrichtung (200) angeordnet ist
    - einer Schwingungsentkopplungseinrichtung (222, 224), die zwischen der Obermasse (212) und der Halteeinrichtung (220) angeordnet ist, wobei die Schwingungsentkopplungseinrichtung eine Führungseinrichtung (224) aufweist, zum Führen der Bewegung der Halteeinrichtung (220) relativ zu der Obermasse (212) derart, dass die Halteeinrichtung (220) relativ zu der Obermasse (212) drehbar um eine in einer zu einer Längsachse der Bodenverdichtungsvorrichtung (200) senkrechten Ebene liegende Drehachse (223) drehbar ist, wobei die Führungseinrichtung (224) am vorderen Endabschnitt mit der Halteeinrichtung (220) verbunden ist.
  9. Bodenverdichtungsvorrichtung (200) nach Anspruch 8, wobei das Bauteil (232) ein elektrischer Energiespeicher ist.
  10. Bodenverdichtungsvorrichtung (200) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Schwingungsentkopplungseinrichtung (222, 224) eine Federeinrichtung (222) aufweist.
  11. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Federeinrichtung ein Elastomerfederelement und eine Metallfeder (222) aufweist.
  12. Bodenverdichtungsvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, mit
    - einer oberen Anschlagseinrichtung, die eine Bewegung der Halteeinrichtung (220) weg von der Obermasse (212) begrenzt, und mit
    - einer unteren Anschlagseinrichtung, die eine Bewegung der Halteeinrichtung (220) hin zu der Obermasse (212) begrenzt.
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