JP4065954B2 - ローラードラム偏心軸の偏心モーメントを調整するための調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、ローラードラムの振動振幅を調整するためにローラードラム偏心軸の偏心モーメントを調整するための装置に関する。該装置は、土、石、砂利、粘土、マカダム及びアスファルトの固めてある層或いは固めてない層を振動固めするために使われるローラーに特に適する。

道路、斜面及びダムを建設するとき、充填材或いは路盤は適当な密度及び積載能力になるまで固められる。固められた面をアスファルト舗装する場合、敷かれたアスファルトも固めなければならない。この種の固め作業には、１つ以上の振動するドラムを備えたローラーを用いるのが適当である。１パス時に一定の重量クラス及び振動質量で供給される固め仕事量は、ローラーの振動振幅及び振動の数に大きく依存する。この様な振動ローラーを用いる固め作業では、固定した振動数でドラムの振動振幅を調整することによって、得られる固め作業の量を制御するのが有利であることが証明されている。始めの数回のパスのときには最大振動振幅を使用し、路床が仕上げ固めされ始めている最後のパスでは振幅を小さくすることが推奨されている。殆ど仕上げ固めされている硬い路床を過度に大きな振幅で振動させるとローラーは“弾み”、これはその機械構造に悪影響を与えると共に表面層の望ましくない緩みを生じさせる可能性がある。仕上げ固めされた路床がアスファルトから成っているならば、アスファルトの成分が押し砕かれてアスファルト被覆の質が低下する危険がある。

これらのことは、ローラー製造業者がドラムの偏心軸を調整することによって振動振幅を変えることのできるドラムをローラーに備え付けたがる理由の一部である。最もありふれた方法は、偏心モーメントを変えることのできる偏心軸をローラーに付けることである。偏心モーメントとは、偏心軸の不釣り合い質量と、軸の回転中心から重心までの距離との積を指す。可変偏心軸が、同軸に配置され偏心重りが取り付けられている２つのチューブを基礎としていることがよくあり、これらを、偏心軸上の回転装置によって互いに対して相対的に回転させることができる。重りが互いにつりあっているときには最小の偏心モーメントを得ることができ、重りが互いに影響し合うときには最大の偏心モーメントを得ることができる。回転装置は、回転装置によって回転運動に変換される軸方向調整力によって作動される。

軸方向調整力を発生させるために、調整装置と力伝達機構とから成る装置が必要である。中で軸方向調整力が発生される調整装置は一方のドラム端部の外側に置かれる。力伝達機構の機能は、ドラムの内側に置かれている回転装置に調整力を案内することである。本発明は、この様な構成に関する。

特許文献１及び特許文献２に記載されている調整可能な偏心軸は、上記の調整可能な偏心軸を開示した。特許文献１には、回転装置により作動される回転可能な偏心重りを有する偏心軸が記載されている。この回転装置と調整装置とは、互いに一定の距離を置いて配置されてロッドにより結合される。このロッドは、その一方の端部が軸方向調整力を発生させる単動油圧調整装置のピストンを構成することを除いて、前述の力伝達機構を構成すると言うことができる。復元力は、コイルバネで発生される。

オーストリア特許明細書第３７５８４５号 スウェーデン特許明細書第５１４８７７号

実用試験で、出願人は、よく発生する大したことのない油圧の変動がこの種の油圧調整装置の調整力に顕著な変動を生じさせるということに気づいた。その結果は、振動振幅の容認できない変動となる。更に、利用可能な領域に充分に強いコイルバネのためのスペースを設けることはあまりに複雑である。調整範囲における油圧調整装置の瞬時位置を読み出す信頼できる方法を見出すことにも問題がある。従来技術の偏心軸の力伝達機構（ロッド）は偏心軸の駆動軸中心を貫通して同軸に延在する。その結果として、油圧は、偏心軸の駆動装置を介して複雑な態様で作動装置に供給されなければならない。特許文献２の従来技術の調整可能な偏心軸は、油圧を簡単な手段によってどのように供給できるかを複数の実施態様で示している。この偏心軸では、駆動軸は油圧調整装置の中心に配置され、力伝達機構は、平行に且つ偏心軸の中心の回りに対称的に配置された２つ以上の作動ロッドを含む。それらの実施態様のうちの１つは、油圧調整装置を複動式にすることによってどの様に前記コイルバネを不要にできるかを示している。

しかし、油圧の変動と位置測定とに関連する上記の問題は、これらの実施態様では解決されていない。特許文献２の実施態様の一つは、機械的な調整装置に換えることによって変動する油圧の問題をどのように解決できるかを示している。その機械的調整装置は、ウォーム歯車に基づいていて、作動ロッドを１つだけ含む力伝達機構を作動させる。偏心軸の駆動軸は、調整装置の中心を通り、調整装置を操作するための軸方向溝を備えている。出願人は、偏心軸の駆動軸が極端に大きな疲れ応力にさらされる場合を自分自身で経験した。疲労破壊に非常につながりやすい応力集中がこの種の軸方向溝の回りに発生する。

出願人によれば、この理由から、調整装置を操作するための溝を持たない自立式駆動軸が好ましい。在来のものとは異なる機械的解決策を必要とするもう一つの問題は、ウォームが偏心軸に対して垂直な方位及び位置を取ることである。この方向の調整装置の調整モータのためのスペースはローラードラム内では非常に限られており、同時に、調整モータの所要の結合フランジは偏心軸駆動モータのための結合フランジと衝突しやすい。出願人によれば、調整モータを駆動モータと平行に配置する方が有利である。

本発明の目的は、機械的調整装置と作動ロッドを１つだけ用いる力伝達機構との従来技術による組み合わせに伴う問題を解決する特許請求項に記載されている装置を得ることである。

本発明により、機械的調整装置のコンポーネントは、該コンポーネントが２つ以上の作動ロッドを有する力伝達機構を作動できるように設計される。ＳＥ５１４８７７は、この様な力伝達機構を油圧調整装置とどのように組み合わせることができるかを記載しているが、この様な力伝達機構を作動できるように機械的調整装置を有する装置をどのように設計すればよいか記載してはいない。本発明において機械的調整装置は偏心軸のための自立式駆動軸が偏心軸を貫通して延在できるように設計される。この文脈において“自立式”は、調整装置を操作するために溝やその他の強度抑制改造を駆動軸に加える必要が無いことを意味する。

機械的調整装置は、その調整モータを偏心軸駆動モータと平行に取り付けられるように設計される。調整範囲内での瞬時位置を合理的で信頼できる方法により測定できるので、位置測定の問題が解決される。

添付図面を参照して本発明を更に詳しく説明する。

図１は、振動ローラのためのローラードラム１を示す。調整可能な偏心モーメントを有する偏心軸２がローラーロールの中心に取り付けられている。振動は、偏心軸２が自立式駆動軸３を介して駆動モータ４の一定速度で回転されるときに発生される。偏心軸２の偏心モーメントは、この軸が回転されているとき、或いはこの軸が静止しているとき、その回転装置５の作用によって、軸方向を向いている調整力６で調整できる。回転装置５を回転させると偏心軸２が回転する。偏心軸２の回転は、回転装置５が軸方向調整力の影響から軸方向に変位するときにそれぞれ内側及び外側の偏心軸の溝７及び８に追随する機能プロセスを指す。外側偏心軸溝８は、図示されている実施態様では軸方向の螺旋状ピッチを有し、内側偏心軸溝７は軸方向に延在する。

これらの溝のピッチの差と回転装置５の軸方向変位とによって外側偏心軸の偏心重り１０が内側偏心軸の偏心重り９に対して相対的に回転され、その結果として偏心軸２の偏心モーメントに対する所望の調整が行われることとなる。調整力は、本発明により機械的調整装置１１によって発生され、力伝達機構１２を介して回転装置５に伝えられる。力伝達機構１２の回転装置５との結合は、種々の方向の軸方向調整力６による影響を受けることができるように構成される。

図２は、力伝達機構１２の２つの作動ロッド１３と機械的調整装置１１の案内ネジ１４との軸支結合がどのように与えられるのか示している。この実施態様では、作動ロッド１３の数は２本であるが、例えば大きな調整力を伝えなくてはならなくて、荷重を３本以上のロッドに分配しなければならないときなどには、この数を増やすことができる。作動ロッド１３は偏心軸２の中心の回りに均衡して対称的に配置され、そして案内ネジ１４に軸支結合されているために作動ロッドは調整装置１１に対する偏心軸２の相対的回転に追随することができる。同時に作動ロッド１３は種々の方向の軸方向調整力を伝達することができる。軸方向調整力は、案内ネジ１４が軸ジャーナル１５のネジ穴１６内で回転されるときに発生され、これはネジ山ピッチによって案内ネジ１４の軸方向変位をもたらす。ネジ穴１６内のネジ山及び案内ネジ１４の外周のネジ山は台形ネジ山として設計されるのが有利ではあるが、他の種類のネジ山を使用することも可能である。案内ネジ１４は、案内ネジ１４の軸方向変位を可能にすると同時に回転運動の伝達を可能にするスプラインジョイント１８を介して管スリーブ１７の外側に配置されている。スプラインジョイント１８のハブ及び軸は、案内ネジ１４の中心及び管スリーブ１７の外周にそれぞれ適宜統合されている。スプラインジョイント１８の歯とスペースとはインボリュートプロフィールについての適切な標準に従って設計される。大まかに言えば、１０キロニュートンの軸方向調整力に対しては１１個の歯を用いるのが適切である。管スリーブ１７はトランスミッション１９に結合されて、このトランスミッションより回転され、このトランスミッションは駆動装置２０により駆動される。振動ローラーでの力の配分が油圧で行われることがよくあるので駆動装置２０としては油圧駆動式調整モータ２１が好ましいが、電動又は空気圧により駆動される調整モータを使用することもできる。駆動装置は手で作動されるクランクから成っていてもよい。図示されている実施態様では、トランスミッション１９は２つの大歯車が付いている真っ直ぐな歯車伝動装置を含んでおり、その１つは駆動装置２０に結合され、他方は管スリーブ１７に結合されている。これらの大歯車の有効径は、適切な減速比と該大歯車の中心間距離とが達成されるように選択される。モータ出力軸が互いに平行となるように歯車ケース内のモータ接続の向きが定められるので、歯車のタイプ及び歯車ケースの構造は調整モータ２１と駆動モータ４とを平行に配置することを可能にする。他の減速比、平行距離或いは回転方向を得るために３つ以上の大歯車を有する歯車を使用することも可能である。

従って、駆動装置２０を種々の回転方向に回転させることにより、機械的調整装置１１の調整範囲２２内で案内ネジ１４に種々の位置を取らせることができる。機械的調整装置のトランスミッション・ハウジング２４内の固定した点から、制御装置２３は歯車の歯の通過の個数と運動方向とを監視する。歯車の歯の通過とは、回転するトランスミッションホイールのうちの１つの外周を見ているときに観察できる歯車の歯の通過を指す。調整装置１１が完全に機械的に運動を伝達するので、歯車の歯の通過は常に確実に案内ネジ１４上での実際の瞬時位置を、従って機械的調整装置の調整範囲２２内での位置を表わす。歯車伝動装置の代わりに歯付きベルト又はチェーン伝動装置をトランスミッション１９に組み込むことも可能である。作動手順は大部分は歯車伝動装置のものと同じである。制御装置２３は電子装置であってよく、制御装置は、最も簡単なデザインでは、読み出されたパラメータをドラムのセットされている振動振幅に関する情報に変換することができる。この情報はローラー運転者に伝えられ、この運転者は、該制御装置を介してセッティングを変更することができる。もっと進んだデザインでは、制御装置は、不利な押し固め条件が存在するときを検知して自動装置でもっと適切な振動振幅に転換することができる。デザインに関わらずに、制御装置２３は調整装置１１の駆動装置２０の回転と回転方向とに影響を及ぼす。調整装置１１は、偏心軸２の自立式駆動軸３が偏心軸の中心を通って延在できるように設計される。このことは、管スリーブ１７が自立式駆動軸３のための内側隙間を有するように設計することにより達成される。

図３は、図１の偏心軸２、回転装置５及び力伝達機構１２を透視図として示す。図３は、内側偏心軸及び外側偏心軸の溝７及び８と、内側偏心軸及び外側偏心軸の偏心重り９及び１０もそれぞれ示している。外側偏心軸とその偏心重り１０とは図３において透明に示されている。

図４は、回転装置５と、力伝達機構１２の作動ロッド１３と、案内ネジ１４と、ローラードラムの軸ジャーナル１５の内側のネジ穴１６と管スリーブ１７とトランスミッション１９とを示している。トランスミッション・ハウジング２４も部分的に透明に示されている。トランスミッション１９の大歯車の周囲での歯車分布は図４に部分的に示されているだけである。大歯車は、その周囲全体をカバーする均一な歯車分布を備えていなければならない。軸ジャーナル１５は図４に透明に示されている。

振動振幅を発生させ調整するための装備を有するローラードラムの縦断面を示す。 図１の１つの領域の拡大図であって、ローラードラムの偏心軸の偏心モーメントを調整するための装置に組み込まれた本発明の調整装置のデザインを示す。 図１の選択された部分の透視図である。 図１及び２の選択された部分の透視図である。

符号の説明

１ ローラードラム
２ 偏心軸
５ 回転装置
１１ 調整装置
１２ 力伝達機構
１４ 案内ネジ
１５ 軸ジャーナル
１６ ネジ穴
１７ 管スリーブ
１８ スプラインジョイント
１９ トランスミッション
２０ 駆動装置

Claims (8)

1. 偏心軸（２）を回転させるための回転装置（５）の軸方向に向いた力の影響を通じて力伝達機構（１２）によりローラードラム（１）の偏心軸（２）の偏心モーメントを調整するための調整装置（１１）であって、該力伝達機構（１２）は調整装置（１１）に軸支結合され、該調整装置は、駆動装置（２０）と、トランスミッション（１９）と、管スリーブ（１７）と案内ネジ（１４）とを組み込んでおり、該案内ネジは該ローラードラム（１）のための軸ジャーナル（１５）の内側のネジ穴（１６）に回転可能に配置され、該駆動装置（２０）は回転運動を該管スリーブ（１７）に伝達するために該トランスミッション（１９）を介して該管スリーブ（１７）に結合されており、該案内ネジ（１４）は、スプラインジョイント（１８）を有する該管スリーブ（１７）の外側に配置され、該案内ネジ（１４）は、該管スリーブ（１７）が回転されるときに軸方向に変位し、その結果として、該案内ネジ（１４）に軸支結合されている該力伝達機構（１２）に軸方向運動を伝達するようになっていることを特徴とする調整装置（１１）。
2. 該トランスミッション（１９）は歯車伝動装置を組み込んであることを特徴とする請求項１に記載の調整装置（１１）。
3. 該調整装置の調整範囲（２２）内での該案内ネジ(１４)の位置を検知しかつそれを制御する制御装置（２３）をさらに有していることを特徴とするが請求項２に記載の調整装置（１１）。
4. 該制御装置（２３）は、該トランスミッション(１９)に組み込まれた該歯車伝動装置の歯車の歯の通過を個数及び運動方向に関して監視することを特徴とする請求項３に記載の調整装置（１１）。
5. 調整装置（１１）と、回転装置（５）と、該調整装置（１１）に軸支結合された力伝達機構（１２）とを含む、ローラードラム（１）の偏心軸（２）の偏心モーメントを調整するための装置であって、調整は、該力伝達機構（１２）によって偏心軸（２）を回転させるための該回転装置（５）の該調整装置（１１）からの軸方向を向いた力の影響を通して行われ、該調整装置（１１）が請求項１から４のいずれか１つに従って設計されていることを特徴とする装置。
6. 該力伝達機構（１２）は２つ以上の作動ロッド（１３）を含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 自立式駆動軸（３）が該調整装置（１１）の該管スリーブ(１４)の軸方向の中心を通って延在することを特徴とする請求項５から６のいずれか１つに記載の装置。
8. 該駆動装置(２０)は調整モータ（２１）を有しており、該調整モータ（２１）はその出力軸が、偏心軸（２）を駆動する駆動モータ（４）の出力軸と平行となるように配置されることを特徴とする請求項５から７のいずれか１つに記載の装置。