JP2017031799A - ソイルコンパクター - Google Patents

Abstract

【課題】一般的なソイルコンパクターを発展させ、単純な構造を実施して複数のローラー部分の同期搖動を行う。【解決手段】ソイルコンパクターが、ローラー回転軸（Ｄ）の方向に連続して配置された複数のローラー部分（２４、２６）を持つ、ローラー回転軸周りに回転可能な少なくとも一つの締固めローラー（１８）を有しており、搖動トルクを生成するために、各ローラー部分（２４、２６）にはそれぞれ少なくとも一つの電動駆動装置（５８、６０）が割り当てられている。【選択図】図２

Description

本発明はソイルコンパクターに関するものであり、このソイルコンパクターは、ローラー回転軸周りに回転可能な少なくとも一つの締固めローラーを有し、締固めローラーは、ローラー回転軸の方向において連続して配置された複数のローラー部分を有している。

このようなソイルコンパクターは特許文献１から知られている。そのソイルコンパクターにおいては、締固めローラーは、ローラー回転軸の方向において連続して配置された２つのローラー部分に分かれている。締固めローラーもしくは締固めローラーの２つのローラー部分に伝達すべき搖動トルクを生成するための装置は、２つのローラー部分のそれぞれにおいて、ローラー回転軸に対して偏心的に配置され、ローラー回転軸に対して偏心的な回転軸周りに回転可能な不平衡質量体を有している。これらは、それぞれのベルトプーリを介して、２つのローラー部分内に配置された、ローラー回転軸に対して同心的に位置する駆動軸により駆動可能である。

２つのローラー部分の間に相対回転が発生した場合に、それぞれその中に設けられている不平衡質量体の位相がずれるのを回避するために、ローラー部分内にローラー回転軸に同心的に配置された駆動軸が、２つのローラー部分が互いに隣接する領域において遊星歯車伝動装置を介して互いに連結されている。この連結により、ローラー部分は互いに同期して搖動するようにされている。

特許文献２より知られるソイルコンパクターでは、ソイルコンパクターの締固めローラーはただ一つのローラー部分で構成されており、ローラー回転軸周りに回転するよう電動駆動装置により駆動可能である。電動駆動装置により、一方では、ソイルコンパクターを作業方向に前進させるために生成すべき走行駆動トルクを生成することができる。この電動駆動装置によりまた、搖動運動を発生させるため、つまり、比較的小さな振りの振幅で締固めローラーが締固めローラー回転軸周りに往復する回転運動を起こすために、搖動トルクを発生させることができ、それにより、このように生成され、また走行運転においてほぼ均一の回転に重畳された搖動運動により、締固め結果の改善を目指す。

国際公開第２０１１／０６４３６７号パンフレット 独国特許出願公開第１０２０１１１０９６６３号明細書

本発明の課題は、一般的なソイルコンパクターを発展させ、単純な構造を実施することにより複数のローラー部分の同期搖動を確実に行うことである。

この課題は本発明により、ローラー回転軸の方向に連続して複数のローラー部分が設けられている、ローラー回転軸周りに回転可能な少なくとも一つの締固めローラーを有する、ソイルコンパクターにより解決される。

このときまた、各ローラー部分には、搖動トルクを生成するためにそれぞれ少なくとも一つの電動駆動装置が割り当てられている。

本発明により構成されたソイルコンパクターにおいては、各ローラー部分には、別個に付勢可能かつ制御可能な電動駆動装置が割り当てられているため、各ローラー部分のために、そのローラー部分の搖動運動の生成に必要な搖動トルクが生成され、その際、搖動トルクは、ローラー部分の位相位置及び振幅に関して、ローラー部分のそれぞれの運転状態もしくは回転位置に最適に調整される。

それにより、例えば比較的小さな半径のカーブを走行する際に、異なるローラー部分の、明らかに異なる回転速度が必要である場合、もしくは異なるローラー部分の回転速度が明らかに異なる場合であっても、ローラー部分同士を互いに機械的に連結することなく、ローラー部分の電動駆動装置を制御するだけで、ローラー部分の同期搖動もしくは同位相搖動を達成することができる。

本発明の特に好適な態様によると、少なくとも一つの電動駆動装置、望ましくは、各電動駆動装置が外部ローター式モーターとして構成されていることが提案され、外部ローター式モーターは、固定子及び、この固定子を取り囲み、ローラー回転軸周りに一緒に回転するために、割り当てられたローラー部分に連結されているローターを備えている。電動駆動装置を外部ローター式モーターとして構成することにより、それぞれのローラー部分に簡単に組み込めるコンパクトな構造になり、この構造はとりわけ、設けられているローラー部分が２つより多い場合、及び、とりわけ、締固めローラーの長手方向端の領域以外に配置された、軸方向におけるローラー部分にアクセスしづらい場合に特に好適である。

ローラー部分をコンパクターフレームに保持もしくは支持するために、コンパクターフレームに、ローラー回転軸にそって延在するよう配置され、ローラー回転軸周りには回転不可能に設けられたローラー軸が設けられ、ローラー部分はローラー軸に関して回転可能に支持されることが提案される。望ましくはこのときこのローラー軸には少なくとも一つの外部ローター式モーターの固定子、望ましくは各外部ローター式モーターの固定子を支持することができる。

電動駆動装置を外部ローター式モーターとして、つまり、半径方向内側に位置し、ローラー軸に支持されている固定子を持つモーターとして構成することのさらなる長所は、さまざまな供給ラインにとってアクセスしやすいことである。そのためローラー軸には、望ましくはローラー軸の内部には、少なくとも一つの固定子のために、望ましくは各固定子のために電気供給ライン、又は／及び、電動駆動装置を冷却するための冷却剤供給ラインを設けることができる。

さらなる態様によると、ローラー部分を、一方ではローラー部分同士に関して、他方ではローラー回転軸に関して、所定どおりに安定的に配置することは、望ましくは、少なくとも一つのローラー部分、望ましくは各ローラー部分が、少なくとも一つの転動体ベアリングによりローラー軸に回転可能に支持されることにより行うことができる。

締固めローラー、もしくは締固めローラーのローラー部分の内部には取付空間が十分にあるため、少なくとも一つのローラー部分、望ましくは各ローラー部分において、このローラー部分の外側表面により取り囲まれたローラー部分内側空間内に少なくとも一つの、割り当てられた電動駆動装置が配置されることが提案される。ここで指摘すべきは、本発明のソイルコンパクターにおいては搖動トルクも電動駆動装置により生成され、ローラー部分内部に配置された回転不平衡質量体より生成されるものではないという状況のため、そのような追加的な回転不平衡質量体のために取り付け空間を用意する必要がないことである。

特に好適なさらなる態様によると、少なくとも一つのローラー部分、望ましくは各ローラー部分において、走行駆動トルクを生成するための少なくとも一つの、割り当てられた電動駆動装置が構成されていることが提案される。このような構成においては電動駆動装置は搖動トルクの生成という機能だけでなく、これに加えて走行駆動トルクの生成という機能も満たしている。そのため、走行駆動トルクを生成する駆動ユニットを追加的に用意する必要はない。

以下、本発明について図を用いて詳述する。

締固めローラーを有するソイルコンパクターの図である。 図１のソイルコンパクターの締固めローラーの長手方向断面図である。

図１には自走式ソイルコンパクターが一般的に符号１０で表されている。ソイルコンパクター１０は、車両後部１２に駆動ユニットを備えており、この駆動ユニットは例えば、車両後部１２に設けられたホイール１４を駆動するために設けられている。車両後部１２に蝶着された車両前部１６は締固めローラー１８を有しており、締固めローラー１８は、車両前部１６もしくはソイルコンパクター１０のコンパクターフレーム２０において、図１の図の平面に対して直角をなすローラー回転軸Ｄ周りに回転可能である。ソイルコンパクター１０が、締め固めるべき地面２２の上を移動することにより、締固めローラー１８が与える荷重に、締固めローラー１８において生成される締固めローラーの搖動運動、つまり締固めローラー回転軸Ｄ周りに周期的に往復する回転運動が加わったものにより、また場合によってはさらに、締固めローラーの振動運動、つまり締固めローラーの周期的な上下運動が加わったものにより、地面２２が締め固められる。

図２には締固めローラー１８の長手方向断面図、つまり締固めローラー回転軸Ｄに沿って切断された断面が図示されている。図示された実施例において締固めローラー１８は、締固めローラー回転軸Ｄの方向において互いにわずかな間隔をおいて連続して配置されたローラー部分２４、２６を有している。ローラー部分２４、２６のそれぞれは、それぞれのローラー部分２４、２６の外周面を提供する外側表面２８、３０ならびに、半径方向外側において外側表面２８、３０に結合された、例えばディスク状に形成された側壁３２、３４もしくは３６、３８を有している。これら側壁３２、３４、３６、３８は、その半径方向内側の領域において、転動体ベアリング４０、４２、４４、４６を介して、締固めローラー回転軸Ｄの方向において長手方向に延在し、これに同心に延在するローラー軸４８上に回転可能に支持されている。ローラー軸４８は、ローラー軸の軸方向の両方の終端領域５０、５２においてコンパクターフレーム２０、例えばいわゆるブラケットプレート５４、５６に、固定的に、つまり、締固めローラー回転軸Ｄ周りに回転不可能に支持されている。

ローラー部分２４の外側表面２８は、ローラー部分２４のローラー部分内側空間５７を取り囲んでいる。同様に、ローラー部分２６の外側表面３０は、ローラー部分２６の外側表面部分内側空間５９を取り囲んでいる。このローラー部分内側空間５７もしくは５９は軸方向においてそれぞれの側壁３２、３４、３６、３８で終わっている、もしくは画定されている。

両方のローラー部分２４、２６のそれぞれには、電動駆動装置５８、６０がそれぞれ割り当てられている。これら電動駆動装置５８、６０のそれぞれは、外部ローター式モーターとして構成されており、ローラー軸４８に固定的に支持された固定子６２、６４及び、それぞれのローラー部分２４、２６に支持されたもしくはこれに耐トルク的に結合された外部ローター・ローター６６、６８を有する。そのためにそれぞれのローラー部分内側空間５７、５９には、プレート状の支持部７０を設けることができ、これは、ローラー外側表面２８、３０から半径方向内側に向かって伸びており、ローター６６、６８を固定するために利用することができる。

固定子６２、６４に電気エネルギーを供給するために、電気供給ライン７２もしくは７４を、軸方向終端部５０、５２を通ってローラー軸４８内部に導いて固定子もしくは固定子の固定子巻線に接続することができる。電気エネルギーは車両後部１２に設けられた駆動ユニットにより生成することができる。同様に、ローラー軸４８の内部に冷却剤供給ラインを通すことができ、これは、電動駆動装置５８、６０の領域で発生した熱をローラー部分２４、２６の内部から運び去る冷却剤を収容することができ、もしくは、固定子６２、６４へ、及び、固定子６２、６４から導くことができる。

電動駆動装置が外部ローター式モーターとして構成されているため、２つのローラー部分２４、２６に割り当てられた電動駆動装置５８、６０を用いることにより、コンパクトで簡単に実現できる構造方式を達成でき、これは、とりわけ、２つより多いローラー部分を持つ締固めローラーを同じように構成できるという長所がある。この構造方式においてはまた、各ローラー部分に、又は、少なくともいくつかのローラー部分に、このような電動駆動装置を一つより多く割り当てることも可能である。

電動駆動装置５８、６０により、搖動トルク、つまり、振幅及び方向が交番するトルクを生成することができ、このトルクによりローラー部分２４、２６を動かして搖動運動を実施することができ、つまり、５０Ｈｚまでの搖動周波数において、比較的小さな、例えば２ｍｍまでもしくはおよそ０．２° までの搖動振幅で周期的に締固めローラー回転軸Ｄ周りに往復する運動を実施することができる。ローラー部分２４、２６の転がり運動に重畳されたこのような搖動運動により、締固め結果が改善される。また、異なるローラー部分２４、２６に割り当てられた電動駆動装置５８、６０は互いに独立して制御可能であるため、例えばカーブを通過する際に２つのローラー部分２４、２６が異なる速度で転がる場合、つまり、締固めローラー回転軸Ｄ周りを異なる回転速度で回転する場合に、それにもかかわらず２つのローラー部分２４、２６の転がり運動に重畳された搖動運動を同期して、つまり、同位相で起こすことが可能である。

ソイルコンパクター１０において、車両後部１２に設けられた駆動ユニット、つまり例えばディーゼル内燃機関により、やはり車両後部１２に設けられているホイール１４が駆動されるように構成されている場合、ローラー部分２４、２６の電動駆動装置５８、６０は、ほぼ搖動トルクのみを生成するように構成すること、もしくは、制御することができ、これは、ソイルコンパクター１０の走行駆動が、ホイール１４を介して行われるためである。しかしながら、とりわけソイルコンパクターが車両後部にも締固めローラーがある構造になっている場合、電動駆動装置５８、６０を、搖動トルク生成のためだけではなく、走行駆動トルクの生成のためにも利用することが可能である。この場合、制御は、走行駆動装置にとって通常必要である、比較的一定の駆動トルクに、搖動トルクのための搖動トルク部分が重畳されるように行われる。例えば電動駆動装置の制御において、走行駆動トルクの生成のために電動駆動装置にかけられた電圧に、搖動トルクの生成のために必要な振動電圧をディザ信号として重畳することができる。このとき搖動制御も、搖動調整も可能である。搖動運動は、力制御もしくは変位制御して行うことができ、また、異なる運動の流れを組み合わせることも可能である。

さらに、ローラー部分２４、２６の電動駆動装置５８、６０の制御を個々に行えるため、変化する走行状態に非常に素早く反応し、また、転がり速度もしくは走行駆動トルクを、また、搖動トルクも、電動駆動装置５８、６０をそれぞれ対応して制御することにより、変化する状況に、非常に素早く、また、広い変動範囲において適応することが可能である。

１０ ソイルコンパクター
１２ 車両後部
１４ ホイール
１６ 車両前部
１８ 締固めローラー
２０ コンパクターフレーム
２２ 地面
２４ ローラー部分
２６ ローラー部分
２８ 外側表面
３０ 外側表面
３２ 側壁
３４ 側壁
３６ 側壁
３８ 側壁
４０ 転動体ベアリング
４２ 転動体ベアリング
４４ 転動体ベアリング
４６ 転動体ベアリング
５０ 終端領域
５２ 終端領域
５４ ブラケットプレート
５６ ブラケットプレート
５７ ローラー部分内側空間
５８ 電動駆動装置
５９ ローラー部分内側空間
６０ 電動駆動装置
６２ 固定子
６４ 固定子
６６ ローター
６８ ローター
７０ 支持部
７２ 電気供給ライン
７４ 電気供給ライン
Ｄ ローラー回転軸

Claims (8)

1. ソイルコンパクターであって、ローラー回転軸（Ｄ）の方向に連続して配置された複数の ローラー部分（２４、２６）を有する、ローラー回転軸周りに回転可能な少なくとも一つの締固めローラー（１８）を有するソイルコンパクターにおいて、
   各ローラー部分（２４、２６）には、搖動トルクを生成するためにそれぞれ少なくとも一つの電動駆動装置（５８、６０）が割り当てられていることを特徴とするソイルコンパクター。
2. 少なくとも一つの電動駆動装置（５８、６０）、望ましくはそれぞれの電動駆動装置（５８、６０）が、外部ローター式モーターとして構成されており、固定子（６２、６４）を有しており、及び、該固定子（６２、６４）を取り囲み、前記ローラー回転軸（Ｄ）周りに一緒に回転するために、割り当てられたローラー部分（２４、２６）に連結されたローター（６６、６８）を有することを特徴とする、請求項１に記載のソイルコンパクター。
3. コンパクターフレーム（２０、５４、５６）に、前記ローラー回転軸（Ｄ）に沿って延在するよう配置された、前記ローラー回転軸（Ｄ）周りに回転できないローラー軸（４８）が設けられており、前記ローラー部分（２４、２６）は、前記ローラー軸（４８）に関して回転可能に支持されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のソイルコンパクター。
4. 少なくとも一つの外部ローター式モーターの、望ましくは各外部ローター式モーターの前記固定子（６２、６４）が、前記ローラー軸（４８）に支持されていることを特徴とする、請求項２及び３に記載のソイルコンパクター。
5. 前記ローラー軸（４８）に、少なくとも一つの固定子のため、望ましくは各固定子のために電気供給ライン（７２、７４）又は／及び冷却剤供給ラインが設けられていることを特徴とする、請求項４に記載のソイルコンパクター。
6. 少なくとも一つのローラー部分（２４、２６）、望ましくは各ローラー部分（２４、２６）が、少なくとも一つの転動体ベアリング（４０、４２、４４、４６）により前記ローラー軸（４８）に回転可能に支持されていることを特徴とする、請求項３から５のいずれか一項に記載のソイルコンパクター。
7. 少なくとも一つのローラー部分（２４、２６）、望ましくは各ローラー部分（２４、２６）において、少なくとも一つの、割り当てられた電動駆動装置（５８、６０）が、このローラー部分（２４、２６）の外側表面（２８、３０）により取り囲まれたローラー部分内側空間（５７、５９）内に配置されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のソイルコンパクター。
8. 少なくとも一つのローラー部分（２４、２６）、望ましくは各ローラー部分（２４、２６）において、少なくとも一つの、割り当てられた電動駆動装置（５８、６０）が、走行駆動トルクを生成するために構成されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のソイルコンパクター。

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