JP2004003296A - 圧密ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】特に道路建設材料または橋梁の存在や振動に敏感な構造体及び装置のような局部的な状況に対して振動の最適な調整を可能にする、請求項１の前文による圧密ローラを提供する。
【解決手段】本発明は、アンバランス部を備えた駆動可能な励振軸１４から成る振動駆動部を備えた少なくとも一つの回転体２，３を有し、この軸が回転体２，３に関して軸方向に上記回転体内に取り付けられており、上記アンバランス部が回転体２，３の軸に関して中心に配置され、励振軸１４により保持され、回転体２，３の軸に関して半径方向に油圧式に調整装置により調整され得るアンバランスピストン１７を有する、アンバランスシリンダ１６を含んでいる圧密ローラに関する。
【選択図】　　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前文による圧密ローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
土木工事または道路建設においては、できるだけ迅速に結合していないそして水硬結合またはアスファルト結合の材料を規定されたプロクター（Ｐｒｏｃｔｏｒ）またはマーシャル（Ｍａｒｓｈａｌｌ）密度に圧密することが望ましいが、同時に過度の圧密を防止し、特に擦り減ったコースの場合に鉱石成分の粒子の破砕を最小にすることが望ましい。
アスファルト路面の場合に、圧密時の表面の平滑化は、コースの間の良好な結合と、擦り減ったコースの場合に高レベルのグリップを保証するために、回避されるべきである。材料の冷却が圧密可能性を減少させ、最も好ましくない場合には規定された最終密度が達成され得ないことから、短い圧密時間のための最適なシステムパラメータの設定は、アスファルト材料の場合に絶対に必要である。
排水アスファルト（開孔性アスファルト）を圧密するとき、所望の排水性が獲得され得、「空気ポンプ」として知られる効果が、自動車タイヤが転がるときにタイヤと道路の間の接触ゾーンにて低減され得るように、表面に近い領域の孔が閉塞されてはならない。
【０００３】
回転体の振動の振幅が過度に高くまたは振動周波数が例えば橋梁構造体または他の構造体の固有周波数に近い場合には、これらが損傷を受ける可能性があるので、これらの場合、特にローラが一般に偏心負荷の回転軸に関係する場合、振動は損傷を回避するためにオフされなければならない。
この結果、最終密度が静的ローラによって達成され得るならば、規定された最終密度を達成するために、より多数の静的ローラが通過するということが要求される。
【０００４】
結合していない表土及び水硬またはアスファルトコースを圧密するための振動ローラが、偏心負荷された回転軸を備え得ることは知られている。
この場合、少なくとも一つの固定アンバランス部が備えられる。さらに、一般的な場合と同様に、二つの異なる公称振幅を発生させるために、付加的な切り替えウェイトが備えられることができる。しかしながら、二つの公称振幅の間で振幅を調整する可能性はない。
【０００５】
循環性または指向性の振動なしに、回転体を使用する振動として知られているものによって、アスファルト圧密が行なわれ得るということも知られている（特許文献１参照）。しかしながら、この場合、材料がただ単に静的線形負荷により圧密され、交互に剪断応力に曝されることから、深さ方向への圧密は行なわれない。回転体と地面との間の強制的なスリップは、牽引の問題を不可避にする。振動モーメントが、ローラの回転軸に対して平行に取り付けられ且つそのアンバランス部が１８０度だけずれて同じ方向に同期して動く二つのアンバランスな軸によって発生される。アスファルト材料の場合には、振動効果は、望ましくない脈動，平滑効果そして孔閉塞という結果になり得る。
【０００６】
圧密ローラにおいては、回転体軸の周りに回転され得るアンバランス部と固定アンバランス部との間の角度が、結果として生ずるアンバランスが無限に変化し得るよう設定されるように、調整されることも知られている。
特許文献２は、回転体軸に関して横向きに回転可能であるように配置されるそのアンバランス部が油圧シリンダと連結ロッドにより無限に変化し得るように調整される、圧密ローラを開示している。しかしながら、これは、非常に高価で複雑である（特許文献２参照）。
【０００７】
特許文献３に記述される圧密ローラにおいては、指向性振動装置が、反対方向に動き、その結果生ずる力が水平方向から垂直方向に無限に変化し得るようにモーメントなしで回転され得る少なくとも二つの励振軸を含んでいる。公称振幅またはアンバランス部は、このシステムでは変化しない。ここで、同様に、特に水平振動が関係する場合にも、望ましくない脈動，平滑効果及び孔閉塞が起こり得る（特許文献３及び４参照）。
【０００８】
特許文献５は、また励振軸がアンバランス部を備えており、シリンダが励振軸に関して半径方向に配置され、回転速度の変更による遠心力の変更により、アンバランス部の自動調整をもたらすために使用されるバネ付勢されたピストンを有している、表土の圧密機械のための振動発生器を開示している（特許文献５参照）。変更可能な偏心度及び回転速度を有する遠心力の高度の非線形が、金属またはオイルバネのバネ力のために完全に補正され得ないという事実は別として、ここでも同様に、各周波数が一つの振幅を正確に与えられる。さらに、スタートから、アンバランス軸が、ただ高度のアンバランス部により加速され得るのみである。
【０００９】
【特許文献１】
ヨーロッパ特許ＥＰ００５３５９８Ｂ
【特許文献２】
ＤＥ６９４２５１１１Ｔ２
【特許文献３】
ドイツ特許出願ＤＥ４１２９１８２Ａ１
【特許文献４】
ヨーロッパ特許出願ＥＰ０９５４１８７Ａ２
【特許文献５】
ドイツ特許出願ＤＥ１００３１６１７Ａ１
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特別の道路建設材料または橋梁の存在や振動に敏感な構造体及び装置のような局部的な状況に対して、振動の最適な適合を可能にする、請求項１の前文による圧密ローラを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１の特徴部分により達成される。
これに関連して、アンバランスシリンダと連通する作動シリンダの室が制御可能な弁を介して漏れオイル置換のために油圧源に接続され、その弁がアンバランスピストンの二つの終端位置の間の中央または中間位置で閉じ、それにより公称振幅が増減され得る、作動シリンダが備えられている。
【００１２】
これは、漏れオイル置換及び較正を実行し、その結果、そうすることにより圧密結果が損なわれないことを可能にする。さらに、構造的に簡単な方法で回転体の振動の公称振幅を調整することが可能である。さらに、これは、再び最適な圧密結果を達成するために、振動ローラの振動周波数及び移動速度が自動的に公称振幅に適合されることを可能にする。このようにして、厚い層厚、例えば不凍層，薄い層厚、例えば圧密アスファルトの表面層、そして開孔アスファルトのような敏感な層の圧密が保証される。
本発明のさらなる目的、利点及び実施形態は、以下の説明及び請求項から得られるであろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付の図面に示された具体的な実施の形態を参照して、以下により詳細に説明される。
図１に示されたタンデム式圧密ローラは、運転手の運転台を備えた上部構造１と、上記上部構造１の前後の下面に操舵可能な旋回継手４を介して取り付けられている回転体２及び３と、を含んでいる。二つの回転体２，３の間には、駆動エンジン、通常はディーゼルエンジンを収容するエンジン区画５が位置している。
【００１４】
図２に示すように、前方及び／又は後方の回転体２，３は、軸方向に並んで配置された二つのタイヤ半体６ａ，６ｂと、中心の貫通孔を備えたそれぞれ半径方向に延びるタイヤ端板７を含んでいる。それぞれの軸受フランジ８が、タイヤ端板７に固定されている。二つのタイヤ半体６ａ，６ｂは、二つの軸受フランジ８及びスペーサ管９を介して、軸受１０、例えば軸受フランジ８とスペーサ管９との間に配置されているローラ軸受により、回転体軸の周りに回転可能であるように互いに接続されている。
【００１５】
上部構造１に対して操舵可能に接続された旋回継手４は、両端がそれぞれ中空の油圧式移動モータ１２に対して減衰要素１１、例えばゴム−金属要素そしてフランジ板１１ａを介して弾性的に接続されている。出力側にて、移動モータ１２は、フランジ１３を介して隣接する軸受フランジ８に接続されており、それぞれのタイヤ半体６ａ，６ｂを駆動する。
【００１６】
回転体の中心に、油圧式振動モータ１５により駆動され、軸受フランジ８と反対側に軸受を介して取り付けられている励振軸１４が位置している。アンバランスシリンダ１６が、励振軸１４のボア内の中心に取り付けられている。このために、アンバランスシリンダ１６は、対応するカラーと、反対側にクランプリング及び一対のナットによりクランプするためのネジ部を有する。アンバランスシリンダ１６は、アンバランスピストン１７を、回転体の軸に関して半径方向に油圧式に調整され得るように、適応させる。
【００１７】
アンバランスピストン１７を移動させることによって偏心度を変更すると、回転体の最小の公称振幅を達成するために十分である励振軸１４のアンバランスが、無限に変更可能であるように付加されることができる。アンバランスピストン１７は、最小の構造空間で公称振幅のためにできるだけ大きな調整範囲が達成され得るために、鉛等の重金属が充填されてもよい。
【００１８】
アンバランスピストン１７は、ガイドバンドとピストン密閉リングを備えている。励振軸１４の変形（遠心力により引き起こされる屈曲）は、十分な遊隙の結果として、アンバランスシリンダ１６に伝達されない。アンバランスピストン１７を移動させるために必要なオイル量は、励振軸１４内のボア１８を通して利用可能にされる。油圧は、アンバランスピストン１７及び複数のボア１９のテーパーを介してピストンのヘッドに伝達される。
軸受フランジ８の一つには、スペーサ管９と隣接する軸受等との間の空間を潤滑するためのオイル入口及び出口ニップル２０が位置している。
【００１９】
図３に示すように、アンバランスピストン１７を移動させるための正確に測定された量のオイルによるアンバランスピストン１７の与圧は、ゴムバネ２２及び追加の振動質量２３によって移動モータ１２の一つの低い振動で吊り下げられる回転ブッシュ２１を介して実行される。振動質量２３は、ピストン２５を有するアダプタ２４を、それが移動され、ピストンが管２６を介して励振軸１４により適応されるさらなるピストン２７に接続されるように、適応させる。熱膨張の結果としての回転ブッシュ２１と励振軸１４との間の半径方向及び軸方向の移動は、ピストン２５，２７の複数のシール２８によって補償される。複数のピン２９は、複数のシール２８と励振軸１４または回転ブッシュ２１のアダプタ２４との間の回転方向のスリップを防止する。
【００２０】
図４（ａ）に示された実施形態によれば、アンバランスピストン１７の位置を変更するために必要なオイル量は、作動シリンダ３４ａの作動ピストン、即ち調整ピストン３４を移動させることにより、測定される。ここで、調整ピストン３４のピストンロッド３０は、そのスピンドルが張力または圧縮応力の作用のもとで移動可能ではない（自己ロック）台形またはボールネジ駆動部３１に接続されている。ネジ駆動部３１は、電気または油圧モータ３２により駆動される。ピストンロッドの増分移動測定または適切ならば（好ましくはその中に一体化され、従って図示されない）ネジ駆動部３１の角度測定が、アンバランスピストン１７の偏心度または公称振幅を設定するために使用される。この角度測定をセンサで行うことで、調整（作動）ピストン３４の位置が監視され得る。較正のためにそして漏れオイル補償のために、ピストン側にて、その２／２方向弁３３が自動的に動作状態の機能として流れ位置に切り替えられ得る第二のオイル接続部が備えられている。
【００２１】
図４（ｂ）に示された実施形態によれば、調整ピストン３４及びそのピストンロッド３０を使用するアンバランスピストン１７の位置を変更するために必要なオイル量は、ピストンロッド側で可変オイル量によって修正される。このために、３／３方向弁３５の電磁石は、調整ピストン３４が非常に小さい距離だけ移動され得るように周期的に活性化される。３／３方向弁３５が圧力源に接続されると、調整ピストン３４はピストン側の方向に、そしてタンクに接続されるとアンバランスピストン１７の遠心力のために、ピストンロッド側の方向に移動する。ここで３／３方向弁３５のゼロ位置へのロックは、図４（ａ）のネジ駆動部３１のセルフロック動作を置換する。ここで、ピストンロッド３０を備えた調整ピストン３４の唯一つの機能は、アンバランスピストン１７の偏心度または公称振幅を設定するための増分移動測定である。較正及び漏れオイル補償は図４（ａ）のそれと同じである。
【００２２】
図５（ａ）乃至図５（ｃ）は、図４（ａ）による調整装置（同じものが図４（ｂ）の調整装置にも適用されている）と組み合わせられたアンバランスピストン１７の種々の位置を示している。アンバランスピストン１７は、以下の四つの動作状態の間、図５（ａ）に示された位置にある。
１．　振動装置が静止状態で、ディーゼルエンジンが運転中の場合に、アンバランスピストン１７におけるオイル圧は、この動作状態にて基本的に流れるように接続される２／２方向弁３３の入口圧に等しい。その結果、漏れオイル量が置換され、同時にアンバランスピストン１７が最小偏心度の方向に「最小アンバランス」の位置まで押動される（較正）。
２．　振動駆動部が、最小動作周波数が達成されるまで、最も低い質量慣性モーメントでできるだけ速く加速されるべきである。続いて、回転旋回継手４または上部構造１そしてその接続部のような隣接する組立体が僅かに応力を受けるだけであるように、共鳴範囲が最小の公称振幅で迅速に通過される。最小動作周波数が達成されると、２／２方向弁３３はオイル流を止める。同時に、漏れオイル置換及び較正が自動的に終了される。
３．　最小の公称振幅が最大振動周波数で設定される。２／２方向弁３３が開弁され、その結果漏れオイルが置換され較正が行なわれる。
４．　振動駆動部がオフに切り替えられると、アンバランスピストン１７は、小さな質量慣性モーメントで振動駆動部を停止させるために、自動的に最小公称振幅の方向に移動する。調整ピストン３４の位置が図５（ａ）のそれと同じになるとすぐに、２／２方向弁３３における入口圧が流れるように接続される。この時点から漏れオイルが置換されることができ、システムが較正される。
【００２３】
アンバランスピストン１７は、単に公称振幅が手動でまたは自動的に最大となり、最小の動作周波数で図５（ｂ）に示した位置に在る。ここで、２／２方向弁３３は、オイルが流れるように接続され、オイル圧が方向弁の入口圧と同じである。この動作状態において、漏れオイルが置換されシステムが較正され得る。調整ピストン３４が図５（ｂ）の位置に達するとすぐに、２／２方向弁３３は直ぐに自動的に閉じられる。従って、この動作状態からの公称振幅は、無限に変更可能なように低減され得る。アンバランスピストン１７の許容される遠心力を超えないように、動作周波数がより小さい公称振幅の方向に、例えば特性マップコントロールによりフォローアップコントロールされる。
【００２４】
アンバランスピストン１７が図５（ｃ）に示された位置に在るとき、２／２方向弁３３は閉じられ、漏れオイル置換及び較正は可能ではない。公称振幅は、この動作状態から無限に変更可能なように増大されまたは低減され得る。動作周波数は、アンバランスピストン１７の位置がより大きな公称振幅の方向にあるように、より小さい公称振幅の方向にフォローアップコントロールされる。
振動駆動部がオフに切り替えられると、アンバランスピストン１７は、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示された位置からすぐに最小の公称振幅の方向に、低減する動作周波数とは無関係に移動される。
【００２５】
最適な表土またはアスファルト圧密を達成するために、振動周波数は、上述したように公称振幅に適合される。同時に、振動周波数の関数として最適な回転速度を自動的に設定し、これが運転手に対して表示されることが可能である。
アンバランスピストン１７の位置が、地面の密度（堅さ）の関数として制御されることにより、手動でまたは自動的に調整され得る。タンデム式振動ローラにおいては、前方のみまたは後方のみあるいは双方の回転体２，３が、上述したように調整され得るアンバランス部を取り付けられることが可能である。
【００２６】
図６（ａ）乃至図６（ｃ）に示された実施形態においては、図５（ａ）乃至図５（ｃ）の油圧モータ３２の代わりに方向弁３５が備えられており、この弁はピストンロッド側にて作動シリンダ３４の室に接続されていて、方向弁３３、この場合三方弁は再び調整ピストン３４の上流にて作動シリンダ３４ａの室に接続されている。
調整ピストン３４が完全に引き込まれた後に振動がオフに切り替えられた図６（ａ）に示される実施形態においては、アンバランスシリンダ１６は、油圧源からポンプ３７を介してオイルで満たされる。このために、振動がオフに切り替えられると同時に、方向弁３３が図６（ａ）に示されたように接続される。圧力制限弁３６がポンプから方向弁３３へのラインに接続されている。この弁３６が反応すると、これは、アンバランスシリンダ１６が完全にオイルで満たされていることを意味する。
【００２７】
アンバランスシリンダ１６が完全にオイルで満たされる状態（図６（ｂ）参照）が達成されると、方向弁３３は、オイルが作動シリンダ３４ａ、特に調整ピストン３４の上流の室から圧力制限弁３８を介して油圧源に逆流し得るように切り替えられ、これに対してそれまで閉じられていた方向弁３５が開弁されるので、油圧オイルが調整ピストン３４を調整することができる。従って、調整シリンダ３４ａ内のオイル量は油圧源に完全に戻され、その結果システムが同時に較正される。
この状態が達成されると、方向弁３３，３５が閉じられ、振動がオンに切り替えられ得る（図６（ｃ）参照）。そして、ある周波数、例えば２８Ｈｚに達すると、方向弁３５の適宜の開放によって振幅が図６（ｃ）に示された最小振幅の位置から調整される。
【００２８】
この実施形態においては、漏れオイル置換及び較正とは別に、同時に、振動圧密が停止されまたは中断される度に、シリンダ１６及び３４ａを含むシステム内の油圧オイルの全量の少なくとも大部分の追加の交換も行なわれる。これは、油圧オイルのエージング及びその冷却に関して有利である。
【００２９】
図示され説明されている具体的な実施形態は、本発明を限定するように企図されておらず、請求項にて定義されるような本発明の精神から外れることなく、多数の変更及び修正がなされ得ることは、当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】タンデム式圧密ローラの概略側面を示す図である。
【図２】図１のタンデム式圧密ローラの回転体を示す断面を示す図である。
【図３】図２の詳細を示す図である。
【図４】図１のタンデム式圧密ローラの公称振幅を調整するための調整装置の二つの実施形態を示す図である。
【図５】図１のタンデム式圧密ローラの実施形態のための三つの異なる動作設定を示す図である。
【図６】図１のタンデム式圧密ローラのさらなる実施形態のための異なる動作設定を示す図である。
【符号の説明】
１　　上部構造
２，３　　回転体
４　　旋回継手
５　　エンジン区画
６ａ，６ｂ　　タイヤ半体
７　　タイヤ端板
８　　軸受フランジ
９　　スペーサ管
１０　　軸受
１１　　減衰要素
１１ａ　フランジ板
１２　　油圧式移動モータ
１３　　フランジ
１４　　励振軸
１５　　油圧式振動モータ
１６　　アンバランスシリンダ
１７　　アンバランスピストン
１８　　ボア
１９　　ボア
２０　　ニップル
２１　　回転ブッシュ
２２　　ゴムバネ
２３　　振動質量
２４　　アダプタ
２５　　ピストン
２６　　管
２７　　ピストン
２８　　シール
２９　　ピン
３０　　ピストンロッド
３１　　ネジ駆動部
３２　　油圧モータ
３３　　２／２方向弁
３４　　作動（調整）ピストン
３４ａ　作動シリンダ
３５　　３／３方向弁
３６，３８　　圧力制限弁
３７　　ポンプ

Claims (12)

1. アンバランス部を備えた駆動可能な励振軸（１４）とこの励振軸を備えた振動駆動部とこの振動駆動部を備えた少なくとも一つの回転体（２，３）を有し、
   この励振軸が上記回転体（２，３）に関して軸方向に上記回転体内に取り付けられており、
   上記アンバランス部が、回転体（２，３）の軸に関して中心に配置され、励振軸（１４）により保持され、回転体（２，３）の軸に関して半径方向に油圧式に調整されることができ且つ油圧流体が外部の調整装置により励振軸（１４）のボア（１８）を介して、舗装状態への公称振幅の無限に変更可能な適合により、外部から制御可能に供給され得るアンバランスピストン（１７）を有する、アンバランスシリンダ（１６）を含んでいて、
   上記調整装置が、作動ピストン（３４）とアンバランスシリンダと連通する作動シリンダ（３４ａ）の室とを備えた作動シリンダ（３４ａ）を有している、圧密ローラにおいて、
   アンバランスシリンダ（１６）と連通する作動シリンダ（３４ａ）の室が、漏れオイル置換のために制御可能な弁（３３）を介して油圧オイル源に接続されていて、この弁が、その位置から公称振幅が増大または低減され得るアンバランスピストン（１７）の中央位置にて閉じることを特徴とする、圧密ローラ。
2. 前記弁（３３）が、最小動作周波数が達成されたとき閉じることを特徴とする、請求項１に記載の圧密ローラ。
3. 前記振動駆動部がオフに切り替えられた後、前記制御可能な弁（３３）を介して、前記アンバランスシリンダ（１６）の中身と前記油圧オイル源との間で油圧オイルの交換を実行し得ることを特徴とする、請求項１または２に記載の圧密ローラ。
4. 前記振動駆動部がオフに切り替えられた後、前記制御可能な弁（３３）を介して、前記作動シリンダ（３４ａ）の中身と前記油圧オイル源との間で油圧オイルの交換を実行し得ることを特徴とする、請求項３に記載の圧密ローラ。
5. 前記作動ピストン（３４）が引き込まれることにより、前記制御可能な弁（３３）が、油圧オイル源に接続され得ることを特徴とする、請求項３または４に記載の圧密ローラ。
6. 前記作動ピストン（３４）が引き込まれ、前記アンバランスシリンダ（１６）が満たされることにより、前記制御可能な弁（３３）が前記油圧オイル源に接続されることができ、前記作動ピストン（３４）が伸長され得ることを特徴とする、請求項５に記載の圧密ローラ。
7. 前記アンバランスシリンダ（１６）が、減衰要素（２２）を介して前記回転体（２，３）に接続された回転ブッシュ（２１）を介して、調整装置に接続されることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の圧密ローラ。
8. 前記回転ブッシュ（２１）と前記励振軸（１４）との間に、回転しないようにそして軸方向に遊びをもってその各端部がピストン（２５，２７）により接続されている管（２６）が配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の圧密ローラ。
9. 前記作動ピストン（３４）が機械的または油圧式に調整可能であることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載の圧密ローラ。
10. 前記作動ピストン（３４）の位置がセンサ手段により監視され得ることを特徴とする、請求項９に記載の圧密ローラ。
11. 前記調整装置が、前記回転体（２，３）の圧密作業の測定値の関数として制御され得ることを特徴とする、請求項９または１０に記載の圧密ローラ。
12. 前記アンバランスピストン（１７）が、重金属で満たされていることを特徴とする、請求項１から１１の何れかに記載の圧密ローラ。

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