WO2003106771A1 - Bodenverdichtungsvorrichtung mit fahrwerk - Google Patents

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Hermann Schennach
Marcus Kuchler
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a soil compaction device according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a soil compaction device is e.g. B. a vibration plate, in which a vibration driven by a motor generates a substantially vertically directed vibration that acts on a compression plate.
  • a vibration plate in which a vibration driven by a motor generates a substantially vertically directed vibration that acts on a compression plate.
  • it is suitable for moving the compaction plate forwards or backwards over the soil to be compacted and for making the plate steerable.
  • Such a soil compaction device is e.g. B. from DE 198 40 453 AI known. It has an extendable undercarriage so that shorter distances can be covered on a construction site with the device without the need for a transport vehicle.
  • Vibration plates such as the AVP 2920 from AMMANN are also known, in which a chassis is provided with a swivel mechanism which can transfer wheels from a rest position into a driving position.
  • the swivel mechanism is designed to be expensive to avoid wear on the swivel bearings due to the vibrations that occur.
  • the swivel mechanism is attached to the upper mass or the drawbar in the aforementioned vibration plate.
  • the position of the wheels in the driving position lies under the compression plate in these designs. Due to the drawbar arrangement and a very large center of gravity of the entire system from the wheel axis, the driving behavior is not very satisfactory. In the case of larger compression plates in particular, high holding forces are necessary in order to prevent the plate from tilting in the direction of travel about the wheel rotation axis.
  • the installation of the undercarriage in its driving position often poses questions for the user, since usually a whole series of movements have to be carried out. This is associated with a risk of injury to the operator if the installation is incorrect.
  • the invention has for its object to provide a soil compaction device with a chassis in which the disadvantages described above are avoided.
  • a soil compacting device with a lower mass having a compacting plate, an upper mass connected to the lower mass via a spring damper device, a vibration generator acting on the compacting plate and a running gear with one or more rolling bodies rotatably arranged on a running gear axle for transporting the device are characterized in that that the chassis axis is stationary with respect to the device.
  • the stationary chassis axis with respect to the device means that the rolling elements are already in their driving position during the vibrating operation. Extending or swiveling the chassis axle is therefore not necessary for transport, and a part that is particularly susceptible to wear, namely the extending or swiveling mechanism, is eliminated, which results in lower acquisition costs, less downtime, lower maintenance costs and easier operability of the soil compaction device.
  • the center of gravity distance of the overall system from the undercarriage axis is thereby reduced. This improves the driving behavior of the device in transport operation.
  • the soil compaction device can be constructed in a particularly advantageous manner by selecting the axle position of the chassis axle for a given rolling element diameter such that in a vibrating position the compacting plate is in flat contact with the ground and the rolling elements do not touch the ground. In a transport position, however, the compaction plate does not touch the ground, but the rolling elements touch the ground and bear the weight of the device.
  • a change between vibrating and Transport position is possible by tilting the entire device about an axis that essentially corresponds to the chassis axis.
  • Another advantage results from inserting an intended imbalance on the rolling elements.
  • the effect of this is that the rolling elements have the tendency to rotate by themselves when the compression plate vibrates, so that the bearings carrying the rolling elements are not subjected to selective loads and even the use of rolling bearings is possible.
  • FIG. 1 is a perspective view of a soil compaction device according to the invention in the transport position.
  • FIG. 2 shows a rear view of the soil compaction device in the vibrating position
  • 3 shows a side view of the soil compaction device in the vibrating position
  • FIG. 4 shows a side view of the soil compaction device in the transport position.
  • FIGS. 1 to 4 essentially show the same soil compaction device according to the invention, in each case from different angles and in different operating states. Since the figures designate the same object, they are also described together.
  • the drive usually a gasoline or diesel engine, drives a vibration exciter 6 which is coupled to the compression plate 2 in such a way that the vibrations generated by the vibration exciter 6 are transmitted directly to the compression plate 2 and thus into the soil to be compacted.
  • the undercarriage 7 has an undercarriage axle 8 which is stationary with respect to the soil compaction device and around which one or more rolling elements 9 are arranged rotatably.
  • the chassis 7 is attached to the lower mass 1, in particular to the compression plate 2.
  • the center of gravity distance of the overall device from the chassis axis 8 thus decreases, which in turn improves the driving behavior of the device in transport operation.
  • the tendency of heavy compaction plates to tip around the chassis axis in the direction of travel during transport is reduced.
  • the chassis axis can consist of an actual component, but it can also be a fictitious axis of rotation which is formed by supports 8a, 8b which are attached to the compression plate 2 and which carry the rolling elements 9 (FIGS. 2 and 4).
  • the axle position of the chassis axle 8 is chosen for a given diameter of the rolling elements 9 such that in a vibrating position (FIG. 3) the compacting plate 2 is in flat contact with the ground and the rolling elements 9 do not touch the ground, however, in a transport position (FIG. 4) the compacting - The plate 2 does not touch the floor, but the rolling elements 9 touch the floor and bear the weight of the device.
  • a change between the two positions is possible by tilting the entire device about an axis that essentially corresponds to the chassis axis 8. By simply tilting the compression plate 2 in the direction of a drawbar 10, it is possible, for example, to switch from the vibrating position to the transport position.
  • axle position of the chassis axis 8 and the size of the rolling elements 9 such that a distance a between a ground contact surface of the compression plate 2 and the lowest point of the rolling elements 9 in the vibrating position and a distance b by which the rolling elements 9 in Transport position protrude before the lowest point of the compression plate 2, can be reached. If the distance b is sufficiently high, the soil compaction device can also be moved without problems even when the ground is uneven, the distance a at the same time having to be selected in such a way that it is ensured that the rolling elements 9 do not touch the ground during vibration operation.
  • the chassis axis 8 is arranged above the compression plate 2, which enables a favorable relationship between the line of action of the operator traction force on the drawbar 10, the center of gravity of the overall device and the position of the chassis axis 8, so that very good driving comfort without tilting in the direction of travel is achieved.
  • the rolling elements 9 are also subjected to high acceleration due to the arrangement of the undercarriage 7 on the lower mass 1, in particular also on the compression plate 2, it is advisable to provide the rolling elements 9 with a targeted imbalance 11 so that they vibrate develop the desire to turn itself around the chassis axis 8. This counteracts punctual wear on the rolling element bearings.
  • the use of roller bearings for the rolling elements 9 is therefore particularly suitable.
  • the embodiment shown here has a tread surface 12 for supporting the torque required for changing the positions laterally on the upper mass 4, so that the operator can, for example, load the tread surface 12 with his foot and tilt the tiller 10 backwards Driving position or transport position can reach.
  • This type of change from the vibrating to the transport position and vice versa harbors a significantly lower risk of injury compared to soil compaction devices with swiveling or extendable undercarriages and can be carried out very quickly because no conversion of the undercarriage is required.

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Abstract

Eine Bodenverdichtungsvorrichtung, insbesondere eine Vibrationsplatte, weist ein an einer Untermasse (2) befestigtes Fahrwerk (7) auf, welches bezüglich der Vorrichtung eine ortsfeste Fahrwerkachse (8) hat. Durch geeignete Position der Fahrwerkachse (8) wird erreicht, dass die Rollkörper (9) in einer Rüttelstellung den Boden nicht berühren, jedoch nach einfachem Kippen der gesamten Vorrichtung um eine Achse, die in etwa der Fahrwerkachse (8) entspricht, den Boden erreichen und damit die Fahrbarkeit ermöglichen. Ein Vorteil gegenüber herkömmlichen Geräten ist es, dass ein Ausfahren oder Schwenken der Fahrwerk-achse für den Transport sowie dafür notwendige Mechanismen nicht erforderlich sind.

Description

Bodenverdichtungsvorrichtung mit Fahrwerk
Die Erfindung betrifft eine Bodenverdichtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine derartige Bodenverdichtungsvorrichtung ist z. B. eine Vibrationsplatte, bei der ein von einem Motor angetriebener Schwingungserreger eine im wesentlichen vertikal gerichtete Schwingung erzeugt, die eine Verdichtungsplatte beaufschlagt. Je nach Gestaltung des Schwingungserregers ist dieser dazu geeignet, die Verdichtungsplatte über dem zu verdichtenden Boden auch vorwärts oder rückwärts zu bewegen und die Platte lenkbar zu machen.
Eine derartige Bodenverdichtungsvorrichtung ist z. B. aus DE 198 40 453 AI bekannt. Sie weist ein ausfahrbares Fahrwerk auf, damit kürzere Entfernungen auf einer Baustelle mit dem Gerät zurückgelegt werden können, ohne dass ein Transportfahrzeug benötigt wird.
Weiterhin sind Vibrationsplatten wie beispielsweise die AVP 2920 der Fa. AMMANN bekannt, bei denen ein Fahrwerk mit einem Schwenkmechanismus versehen ist, welcher Räder aus einer Ruhestellung in eine Fahrposition überführen kann. Der Schwenkmechanismus ist jedoch aufwändig konstruiert, um einen Verschleiß an den Schwenklagern durch die auftretenden Schwingungen zu vermeiden.
Der Schwenkmechanismus ist bei der genannten Vibrationsplatte an der Obermasse bzw. der Deichsel befestigt. Die Position der Räder in Fahrstellung liegt dagegen bei diesen Bauformen unter der Verdichtungsplatte. Durch die Deichselanordnung und einen sehr großen Schwerpunktabstand des Gesamtsystems von der Raddrehachse ist das Fahrverhalten wenig zufriedenstellend. Insbesondere bei größeren Verdichtungsplatten sind hohe Haltekräfte notwendig, um die Platte an einer Kippbewegung in Fahrtrichtung um die Raddrehachse zu hindern. Die Installation des Fahrwerks in seine Fahrposition stellt den Benutzer häufig vor Fragen, da meist eine gan- ze Reihe von Handgriffen auszuführen sind. Damit einher geht eine Verletzungsgefahr, der der Bediener bei falscher Installation ausgesetzt ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bodenverdichtungsvorrichtung mit einem Fahrwerk anzugeben, bei der die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe wird in Patentanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Eine erfindungsgemäße Bodenverdichtungsvorrichtung mit einer eine Ver- dichtungsplatte aufweisenden Untermasse, einer mit der Untermasse über eine Feder-Dämpfereinrichtung verbundenen Obermasse, einem die Verdichtungsplatte beaufschlagenden Schwingungserzeuger und einem Fahrwerk mit einem oder mehreren auf einer Fahrwerkachse drehbar angeordneten Rollkörpern zum Transport der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrwerkachse bezüglich der Vorrichtung ortsfest ist.
Die ortsfeste Fahrwerksachse bezüglich der Vorrichtung bedeutet gegenüber herkömmlichen Geräten, dass die Rollkörper sich bereits während des Rüttelbetriebs in ihrer Fahrposition befinden. Somit ist ein Ausfahren oder Schwenken der Fahrwerkachse für den Transport nicht erforderlich und ein besonders verschleißanfälliges Teil, nämlich der Ausfahr- oder Schwenkmechanismus entfällt, was geringere Anschaffungskosten, weniger Ausfallzeit, geringere Wartungskosten und eine leichtere Bedienbarkeit der Bodenverdichtungsvorrichtung zur Folge hat.
Wenn das Fahrwerk gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung an der Untermasse befestigt ist, verringert sich dadurch der Schwerpunktabstand des Gesamtsystems von der Fahrwerkachse. Hierdurch verbessert sich das Fahrverhalten der Vorrichtung im Transportbetrieb.
Besonders vorteilhaft läßt sich die Bodenverdichtungsvorrichtung konstruieren, indem die Achsposition der Fahrwerkachse bei gegebenem Rollkörperdurchmesser derart gewählt ist, dass in einer Rüttelstellung die Verdichtungsplatte flächigen Bodenkontakt aufweist und die Rollkörper den Boden nicht berühren. In einer Transportstellung hingegen berührt die Verdichtungsplatte den Boden nicht, aber die Rollkörper berühren den Boden und tragen das Gewicht der Vorrichtung. Ein Wechsel zwischen Rüttel- und Transportstellung ist durch Kippen der gesamten Vorrichtung um eine Achse möglich, die im Wesentlichen der Fahrwerkachse entspricht.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch Einfügen einer beabsichtigten Un- wucht an die Rollkörper. Diese bewirkt, dass die Rollkörper das Bestreben aufweisen, sich bei Vibration der Verdichtungsplatte von selbst zu drehen, so dass eine Belastung der die Rollkörper tragenden Lager nicht punktuell erfolgt und sogar eine Verwendung von Wälzlagern möglich ist.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Bodenverdich- tungsvorrichtung in Transportstellung.
Fig. 2 eine Rückansicht der Bodenverdichtungsvorrichtung in Rüttelstellung; Fig. 3 eine Seitenansicht der Bodenverdichtungsvorrichtung in Rüttelstellung; und Fig. 4 eine Seitenansicht der Bodenverdichtungsvorrichtung in Transportstellung.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen im Wesentlichen die gleiche erfindungsgemäße Bodenverdichtungsvorrichtung jeweils aus unterschiedlichen Blickwinkeln und in unterschiedlichen Betriebszuständen. Da die Figuren den gleichen Gegenstand bezeichnen, werden sie auch zusammen beschrieben.
Auf einer zu einer Untermasse 1 gehörenden Verdichtungsplatte 2 ist, gekoppelt über eine Feder-Dämpfereinrichtung 3, ein zu einer Obermasse 4 ge- hörender, unter einer Abdeckung 5 verborgener Antrieb positioniert.
Der Antrieb, üblicherweise ein Benzin- oder Dieselmotor, treibt einen Schwingungserreger 6 an, der mit der Verdichtungsplatte 2 derart gekoppelt ist, daß die von dem Schwingungserreger 6 erzeugten Schwingungen direkt auf die Verdichtungsplatte 2 und somit in den zu verdichtenden Boden übertragen werden. Das Fahrwerk 7 weist eine bezüglich der Bodenverdichtungsvorrichtung ortsfeste Fahrwerkachse 8 auf, um die ein oder mehrere Rollkörper 9 drehbar angeordnet sind. In der hier gezeigten besonders günstigen Ausführung ist das Fahrwerk 7 an der Untermasse 1 , insbesondere an der Verdichtungsplatte 2, angebracht. Damit verringert sich der Schwerpunktabstand der Ge- samtvorrichtung von der Fahrwerkachse 8, wodurch sich wiederum das Fahrverhalten der Vorrichtung im Transportbetrieb verbessert. Außerdem verringert sich die Neigung schwerer Verdichtungsplatten, beim Transport um die Fahrwerkachse in Fahrtrichtung zu kippen.
Die Fahrwerkachse kann aus einem tatsächlichen Bauelement bestehen, es kann sich aber auch um eine fiktive Drehachse handeln, die durch an der Verdichtungsplatte 2 befestigte Träger 8a, 8b gebildet wird, welche die Rollkörper 9 tragen (Fig. 2 and 4).
Die Achsposition der Fahrwerkachse 8 ist bei gegebenem Durchmesser der Rollkörper 9 derart gewählt, dass in einer Rüttelstellung (Fig. 3) die Verdichtungsplatte 2 flächigen Bodenkontakt aufweist und die Rollkörper 9 den Boden nicht berühren, hingegen in einer Transportstellung (Fig. 4) die Verdich- tungsplatte 2 den Boden nicht berührt, aber die Rollkörper 9 den Boden berühren und das Gewicht der Vorrichtung tragen. Ein Wechsel zwischen den beiden Stellungen ist durch Kippen der gesamten Vorrichtung um eine Achse möglich, die im Wesentlichen der Fahrwerkachse 8 entspricht. Durch einfaches Wegkippen der Verdichtungsplatte 2 in Richtung einer Deichsel 10 ist hier beispielsweise der Wechsel von der Rüttel- in die Transportstellung möglich.
Weiterhin vorteilhaft ist es, die Achsposition der Fahrwerkachse 8 und die Größe der Rollkörper 9 derart zu wählen, dass ein Abstand a zwischen einer Bodenkontaktfläche der Verdichtungsplatte 2 und der untersten Stelle der Rollkörper 9 in Rüttelstellung sowie ein Abstand b, um den die Rollkörper 9 in Transportstellung vor der dann untersten Stelle der Verdichtungsplatte 2 vorstehen, erreicht werden. Bei ausreichend hohem Abstand b ist die Bodenverdichtungsvorrichtung auch bei Bodenunebenheiten problemlos fahrbar, wobei gleichzeitig der Abstand a so gewählt sein muss, dass gewährleistet ist, dass die Rollkörper 9 im Rüttelbetrieb den Boden nicht berühren. Die Fahrwerkachse 8 ist oberhalb der Verdichtungsplatte 2 angeordnet, wodurch ein günstiger Zusammenhang zwischen der Wirkungslinie der Bedienerzugkraft an der Deichsel 10, dem Schwerpunkt der Gesamtvorrichtung und der Position der Fahrwerkachse 8 möglich ist, so dass ein sehr guter Fahrkomfort ohne Kippneigung in Fahrtrichtung erreicht wird.
Da durch das Anordnen des Fahrwerks 7 an der Untermasse 1, insbesondere auch an der Verdichtungsplatte 2, auch die Rollkörper 9 mit einer hohen Beschleunigung beaufschlagt werden, empfiehlt es sich, die Rollkörper 9 mit einer gezielten Unwucht 11 zu versehen, so dass sie bei Vibration das Bestreben entwickeln, sich von selbst um die Fahrwerkachse 8 zu drehen. Hierdurch wird einer punktuellen Abnutzung der Rollkörperlager entgegengesteuert. Damit ist insbesondere eine Verwendung von Wälzlagern für die Rollkörper 9 geeignet.
Weiterhin weist die hier gezeigte Ausführung eine Trittfläche 12 zur Abstüt- zung des zum Wechsel der Stellungen erforderlichen Moments seitlich an der Obermasse 4 auf, so dass der Bediener beispielsweise durch Belasten der Trittfläche 12 mit dem Fuß und Nach-Hinten-Kippen der Deichsel 10 die Fahrposition bzw. Transportstellung erreichen kann. Diese Art des Wechsels von der Rüttel- in die Transportstellung und umgekehrt birgt gegenüber Bodenverdichtungsvorrichtungen mit schwenk- oder ausfahrbaren Fahrwerken eine deutlich geringere Verletzungsgefahr in sich und lässt sich sehr schnell vollziehen, weil kein Umbau des Fahrwerks erforderlich ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Bodenverdichtungsvorrichtung mit einer eine Verdichtungsplatte (2) aufweisenden Untermasse (1), einer mit der Untermasse ( 1) über eine Feder- Dämpfereinrichtung (3) verbundenen Obermasse (4), einem die Verdichtungsplatte (2) beaufschlagenden Schwingungserzeuger (6) und einem Fahrwerk (7) mit einem oder mehreren auf einer Fahrwerkachse (8) drehbar angeordneten Rollkörpern (9) zum Transport der Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrwerkachse (8) bezüglich der Vorrichtung ortsfest ist.
2. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk (7) an der Untermasse (1) angebracht ist.
3. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsposition der Fahrwerkachse (8) bei gegebenem Rollkörperdurchmesser derart gewählt ist, dass in einer Rüttelstellung die Verdichtungsplatte (2) flächigen Bodenkontakt aufweist und die Rollkörper (9) den Boden nicht berühren, in einer Transportstellung die Verdichtungsplatte (2) den Boden nicht berührt, aber die Rollkörper (9) den Boden berühren und das Gewicht der Vorrichtung tragen, wobei ein Wechsel zwischen den beiden Stellungen durch Kippen der gesamten Vorrichtung um eine Achse möglich ist, die im Wesentlichen der Fahr- werkachse (8) entspricht.
4. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsposition der Fahrwerkachse (8) und die Größe der Rollkörper (9) derart gewählt ist, dass ein Abstand (a) zwischen einer Bodenkontaktfläche der Verdichtungsplatte (2) und der untersten Stelle der Rollkörper (9) in Rüttelstellung vorliegt sowie ein Abstand (b) gegeben ist, um den die Rollkörper (9) in Transportstellung vor der dann untersten Stelle der Verdichtungsplatte (2) vorstehen.
5. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrwerkachse (8) oberhalb der Verdich- tungsplatte (2) angeordnet ist.
6. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollkörper (9) eine beabsichtigte Un- wucht (1 1) aufweisen.
7. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abstützung eines zum Wechsel der Stellungen erforderlichen Moments eine Trittfläche (12) seitlich an der Obermasse (4) vorhanden ist.
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