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Als Verdichter wirkende, selbstfahrende Vielradstrassenwalze
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Überdies kann mit Vorteil die das Differential antreibende Welle in der Bohrung des Bügellagerzapfens geführt und an dem dem Differential abgekehrten Wellenende mit einem die Antriebswelle mit dem Schaltgetriebe der Strassenwalze verbindenden Kegelradgetriebe versehen sein.
Im Rahmen der Erfindung besteht die Möglichkeit, den antriebsfreien Radsatz an einem quer zur Fahrzeuglängsachse pendelnden Bügelrahmen aufzuhängen, der seinerseits an einem um die Vertikalachse drehbar gelagerten Bügel gelagert sein kann, u. zw. derart, dass an dem Bügelrahmen zwei der Lagerung der Räder und der Gewichtsübertragung auf die Räder dienende Schwenklager angeordnet sein können, in denen je eine Welle gelagert ist, die ein einzelnes aussen laufendes Rad gelenkig mit einem im Abstand etwa einer Radbreite innen laufenden Rad verbindet, wobei die beiden inneren, eng nebeneinander laufenden Räder axial miteinander geführt sein können.
Hiebei kann an der Radscheibe jedes aussen laufenden Rades eine einseitige Gelenkwelle fest angeflanscht sein, deren Gelenk mit der Radscheibe des innen laufenden Rades verbindbar ist. Weiterhin ist es möglich, an der dem Gelenk abgekehrten Seite der Radscheibe des einen Innenrades einen axial vorkragenden Zapfen und an der gegenüberliegenden Radscheibe des andern Innenrades eine axial vorkragende und auf dem Zapfen drehbar geführte Hülse zu befestigen, wobei Zapfen und Hülse und somit die innen laufenden Räder axial gegeneinander verschiebbar sind.
Da die Gelenkwellen bei dem gezeigten Beispiel auch auf Biegung belastet sind, empfiehlt es sich, die Gelenke der Gelenkwelle als Kreuzgelenke auszubilden und deren Koppelkreuzzapfen sowohl an ihrem Umfang als auch an ihrer Stirnfläche zur Übertragung von Dreh- und Biegemomenten zu lagern.
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Würde nur ein Radsatzkreuzen. Daher ist es vorteilhaft, den antriebsfreien Radsatz mit dem Lenkradsatz durch ein Lenkgestänge zu verbinden.
Die durch Strassenwalzen vorzunehmende Bearbeitung des Bodens soll nicht nur eine Verdichtung des locker aufgeschütteten Belages sondern auch gleichzeitig einen Ausgleich unebener Stellen bewirken. Dieser Aufgabe werben die mit breiten Eisenwalzen versehenen bekannten Strassenwalzen nicht gerecht, da ihre breite Auflagefläche keine Verschiebung der oberen Bodenschicht zur Auffüllung von Löchern und Unebenheiten zulässt.
Man ist daher dazu übergegangen, anstatt der Walzen mehrere Räder vorzusehen, wobei es bekannt ist, die Räder der vorderen Achse gegenüber denjenigen der Hinterachse versetzt anzuordnen, so dass die Hinterräder den zwischen den Spuren der Vorderräder unverdichtet gebliebenen Boden verdichten. Diese Räder sind mit Gummi bereift und mit Luft aufgepumpt. Diese Aufgabenstellung bei einer Gummiradwalze, möglichst volle Überdeckung über die gesamte Walzenbreite zu erzielen, führt dazu, alle Räder, also auch die angetriebenen, zu steuern, da sonst bei Kurvenfahrten die Überdeckung nicht mehr gewährleistet wäre. Zusätzlich müssen alle Räder so aufgehängt sein, dass trotz unebenem Boden jedes Rad konstanten Verdichtungsdruck auf den Boden ausübt.
Diese Aufgaben konnten bisher bei selbstfahrenden Strassenwalzen nicht gelöst werden. Es wurde zwar vorgeschlagen, jedes Rad federnd aufzuhängen, doch konnte damit nur die Anpassung des einzelnen Rades an unebenem Boden sichergestellt werden, wohingegen die Lastverteilung auf die einzelnen Räder un-
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sitzen. Es wurde weiterhin vorgeschlagen, die Räder durch ein Seilzugausgleichssystem miteinander zu verbinden, damit die Lageveränderung des einen Rades zwangsläufig eine Lageverstellung des andern Ra- des bewirkt. Auch diese Konstruktion ist wegen der ungleichmässigen Verdichtung erfolglos.
Eine andere bekannte selbstfahrende Strassenwalze besitzt eine Antriebsachse mit fünf Einzelrädern, von denen die jeweils zwei aussen laufenden Räder zu Radpaaren zusammengeschlossen sind und das fünf- te zwischen den Radpaaren angeordnete Einzelrad als für sich gelagertes Antriebsrad ausgebildet ist. Die
Last der Strassenwalze liegt folglich in drei Punkten auf der Antriebsachse auf. Da auf der antriebsfreien
Achse mindestens ein Lastübertragungslager noch vorhanden sein muss, ist die Lastverteilung auf die Rad- sätze unbestimmt, denn eine bestimmte Lastverteilung ist nur in insgesamt drei Lagerpunkten erreichbar.
Schliesslich ist noch eine Konstruktion einer selbstfahrenden Strassenwalze vorgeschlagen worden, bei der der Lenkradsatz eine ungerade Anzahl von luftbereiften Rädern und der Antriebsradsatz eine gerade
Anzahl von luftbereiften Rädern besitzt. Der Rahmen der Strassenwalze liegt hiebei in einem Lagerpunkt auf dem Lenkradsatz und in zwei Punkten auf dem Antriebsradsatz auf. Wenn auch die Lastverteilung bei dieser Anordnung bestimmt ist, so besitzt sie doch den entscheidenden Nachteil, dass der Antriebsradsatz i nicht lenkbar ist, so dass diese Strassenwalze bei Kurvenfahrt keine volle Überdeckung erzielt. Darüber hinaus sind bei dieser Konstruktion neben mehreren Differentialgetrieben für jedes Radpaar zusätzlich
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noch zwei Kegelradantriebe notwendig, zwischen denen Gelenkwellen vorgesehen sind.
Da die Radpaare an senkrechtstehenden Bügelarmen aufgehängt sind, muss der Antrieb an die Radpaare horizontal herangeführt werden, wobei mindestens ein Teil des Antriebes nicht nur durch das zu übertragende Drehmoment sondern auch durch das Gewicht der Strassenwalze belastet wird.
Demgegenüber ermöglicht die Erfindung die direkte Lenkung des Antriebsradsatzes und darüberhinaus alle Bewegungen der einzelnen Räder, die für das Erreichen gleichmässigen Druckes am Boden erforderlich sind. Die Räder besitzen freies Spiel, weshalb sie sowohl pendeln als auch sich verdrehen können.
Der besondere Vorteil besteht auch darin, dass zum Antrieb des Radsatzes nur ein Differential verwendet zu werden braucht, das in unmittelbarer Nähe der Räder angeordnet, jedoch völlig unbelastet am Rahmen der Strassenwalze oder an einem unbelasteten Teil des Fahrgestelles aufgehängt ist. Im Gegensatz zu den bekannten Strassenwalzen führt bei der Erfindung der Abtrieb von dem Differential unmittelbar zu den angetriebenen Rädern. Somit wird mit niedrigen Kosten und geringem Getriebeaufwand eine sehr vorteilhafte Wirkung erzielt. Da der zum Differential hinführende Antrieb in der Achse des Lenk- bzw. Fahrgestelles vorgesehen ist, lässt sich mit dem Antriebsradsatz jedes beliebige Lenkmanöver durchführen, ohne dass die Antriebsteile in irgendeiner Weise die Lenkung beeinträchtigen.
Auch die Lastverteilung ist bei der erfindungsgemässen Strassenwalze bestimmt, denn in dem Lenk- bzw. Antriebssatz sind zwei Lagerpunkte vorgesehen, so dass der dritte Lagerpunkt im antriebsfreien Radsatz angeordnet sein kann.
Weiterhin veranschaulicht die Erfindung die Lösung der Aufgabe, zwei Einzelräder unmittelbar nebeneinander zu lagern, ohne dass die Erzeugung konstanten Verdichtungsdruckes beeinträchtigt wird. Dabei besitzen die einzelnen Räder freies Bewegungsspiel, so dass sie sich jeder durch Bodenunebenheiten vorgegebenen Lage anpassen können. Bei selbstfahrenden Strassenwalzen besitzen die eng nebeneinander laufenden Räder des antriebsfreien Radsatzes zudem noch den Vorteil, dass an der entsprechenden Stelle des Antriebsradsatzes keine Räder aufgehängt werden müssen, so dass diese Stelle für die Anordnung des Antriebes, z. B.
Differentials, vorgesehen werden kann, darüberhinaus kann der erfindungsgemässe antriebsfreie Radsatz mit dem angetriebenen Radsatz durch ein Lenkgestänge verbunden sein, durch das auch bei Kurvenfahrten volle Überdeckung des Bodens gewährleistet ist, wohingegen die bekannten Strassenwalzen nur die Lenkung eines Radsatzes zulassen, wobei in Kurvenfahrten Überschneidungen der Spuren nicht zu vermeiden sind.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt, und es zeigen Fig. 1
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eine Vorderansicht der Strassenwalze gemäss Fig. 1, Fig. 4 eine schematische Darstellung der Lagerung des Antriebsradsatzes, Fig. 5 eine schematische Darstellung der Lagerung des antriebsfreien Radsatzes, Fig. 6 einen Schnitt durch die Räder des Antriebsradsatzes, Fig. 7 einen Schnitt durch die Räder des antriebfreien Radsatzes und Fig. 8 eine Seitenansicht der Strassenwalze gemäss Fig. 1 mit Schnitt durch die Lenksäule des Antriebsradsatzes.
Die Fig. 1 - 3 lassen erkennen, dass am Rahmen 1 der Strassenwalze der Antriebsradsatz A als vorderer und der antriebsfreie Radsatz B als hinterer Radsatz angeordnet sind, wenn man die vom Motor 2 über das Getriebe 3 zu dem Lenkrad 4 vorgegebene Richtung als Vorwärtsfahrtrichtung definiert. Weiter ist aus den Fig. 1 und 3 zu erkennen, dass von dem Lenk- bzw. Antriebsradsatz A zu dem Radsatz B ein Lenkgestänge 5 führt, durch das beide Radsätze so gelenkt werden können, dass auch bei Kurvenfahrt volle Überdeckung des Bodens durch die Räder gewährleistet ist. Hiebei ist in Fig. 3 erkennbar, dass alle Räder gegenseitig auf Lücke stehen..
Während bei bekannten Einrichtungen die Räder der Vorderachse wechselseitig mit den Rädern der Hinterachse auf Lücke stehen, sind bei der erfindungsgemässen Einrichtung die beiden mittleren Räder des Radsatzes B eng nebeneinander angeordnet, während die beiden äusseren Räder des Radsatzes B etwa mit dem einer Radbreite entsprechenden Zwischenabstand von den inneren Rädern aufgehängt sind. Der von den beiden mittleren Rädern des Radsatzes B beanspruchte Raum wird im
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auf. Der Lagerpunkt LP, wird durch einen im Rahmen 1 der Strassenwalze drehbar gelagerten Bügel 7 und durch einen am Bügel 7 schwenkbar gelagerten Bügelrahmen 8 gebildet. An dem Bügelrahmen 8 sind Schwenklager vorgesehen, in denen die Räder des Radsatzes B aufgehängt sind.
Die Lagerpunkte LP, im Antriebsradsatz befinden sich gemäss Fig. 3 an den abwärts gerichteten Armen 9'und 9"eines gabelartigen Bügels 9, der mit seinem vertikalen Bügelzapfen 9'"im Rahmen 1 der Strassenwalze drehbar gelagert ist. An diesem Bügel 9 ist auch das Differential 6 belastungsfrei aufgehängt.
Fig. 4 zeigt an Hand eines Systembildes die Lagerung und den Antrieb der Räder 10 und 11. Aus der
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schematischen Darstellung der Schwenklager LP, ist erkennbar, dass die einzelnen Radpaare 10,11 unabhängig von der Lage der Strassenwalze verschiedene Stellungen einnehmen können, die sich aus der Beschaffenheit der Bodenoberfläche 12 ergeben. Die Linie 13 deutet hiebei die Horizontale als Vergleichsmassstab an.
Die durch den Lagerzapfen 9' !' hindurchführende Antriebswelle 14 folgt genauso wie das Differential 6 der Schwenkbewegung des drehbar im Rahmen 1 gelagerten Bügels 9, so dass zur Überbrükkung der zwischen Differential 6 und den Radpaaren 10,11 vorhandenenSchwenkdifferenzenAbtriebswel- len 15 vorgesehen sind, die an den Gelenkpunkten GP und GP gelenkig mit dem Differential 6 und den jeweils aussen laufenden Rädern 10 verbunden sind. Die Abtriebswellen 15 führen also durch die Achsen der innen laufenden Räder 11 hindurch. Diese können durch feste Verbindung mit den ihnen zugeordneten Rädern 10 mittelbar angetrieben sein.
Es ist aber auch möglich, die Radpaare zwar miteinander so zu führen, dass sie gemeinsam gleiche Schwenkbewegungen ausführen, jedoch das jeweils innen laufende Rad 11 nicht anzutreiben, so dass dieses bei Kurvenfahrt in einer dem Radius seiner Spur entsprechenden Umfangsgeschwindigkeit rotieren kann.
Am Schemabild gemäss Fig. 5 ist die Lagerung des antriebsfreien Radsatzes B in vereinfachter Darstellung wieder ersichtlich, wobei besonders deutlich die Verzweigung des auf dem Lagerpunkt LP, ruhenden Gewichtes der Strassenwalze auf die beiden Schwenklager SL und somit auf die vier Räder 16, 17 und 18 zu erkennen ist. In den Schwenklagern SL sind Gelenkwellen 19 geführt, die die jeweils äusseren Rä-
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laufenden Räder 17 und 18 sind zwar miteinander axial geführt, sie besitzen aber einen gegenseitigen axialen Längenausgleich, der durch das Gleitlager GL symbolisiert ist. Somit kann sich jedes Rad bzw. das Radpaar 17, 18 des Radsatzes B auch bei unebenem oder gewölbtem Boden an die Lage des Bodens angleichen und dabei konstante Verdichtung auf ihn ausüben.
Zum Vergleich mit der beliebig gewölbten Bodenoberfläche 12 stellt die Linie 13 die Horizontale dar.
Ein Beispiel der konstruktiven Ausbildung des Antriebsradsatzes A ist in Fig. 6 gezeigt. An der Radscheibe 10'jedes Rades 10 ist ein hutartiger Einsatz 20 befestigt, dessen Boden 20'in der dem Differential 6 abgekehrten Richtung zurückversetzt ist. An der Innenseite des Bodens 20'ist der eine Teil 21 des diesen mit der Gelenkwelle 15 verbindenden Gelenkpunktes GP2 angeflanscht. Wie bereits ausgeführt, ist der Gelenkteil 22 mit dem Differential 6 fest verbunden. Die Gelenkwelle 15 ist zweiteilig ausgebildet, wobei der eine Teil als Hülse 15'und der andere Teil als in der Hülse 15'geführter Zapfen 15" vorge- sehen ist.
Hülse 15'und Zapfen 15" sind in der Art einer Keilwellenverbindung ausgeführt, so dass trotz des durch die Schwenkung der Radpaare 10,11 bedingten Längenausgleiches der Gelenkwelle 15 schlupffreie Antriebsübertragung vom Differential 6 auf das jeweils äussere Rad 10 gewährleistet ist.
Mit der Radscheibe 10'des äusseren Rades 10 bzw. deren hutartigen Einsatz 20 ist die Distanzhülse 23 fest verbunden. Diese grenzt axial an die Distanzhülse 24, die ihrerseits an der Radscheibe ll'des jeweils innen laufenden Rades 11 befestigt ist. Sollen die Räder 11 durch die Räder 10 angetrieben werden, so müssen die Distanzhülsen 23,24 fest miteinander verbunden sein. Andernfalls sind sie nur durch die Schwenklager LP2 axial miteinander geführt, so dass sie mit verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten rotieren können. Die Distanzhülsen 24 besitzen in Richtung zum Differential 6 sich konisch erweiternde Bohrungen, damit die Gelenkwellen 15 beim grössten zulässigen Ausschlag der Radpaare 10,11 nicht an ihrem Innenumfang anschlagen können.
Auf dem Aussenumfang der Distanzhülsen 23,24 sind Kugellager aufgezogen, die in der Lagerschale 25 der Schwenklager LP geführt und zentriert sind. Diese Lagerschalen 25 besitzen zwei nicht gezeigte Lagerzapfen, die in den Bügelarmen 9'und 9"schwenkbar gelagert sind. Auf dem Umfang der Lagerschalen 25 sind zwei Anschläge in Form von Zähnen 26 angeordnet, die den Ausschlag der Radpaare 10,11 gegenüber dem am Bügelarm 9'bzw. 9"angeordneten zahnartigen Anschlag 27 begrenzen. Nach diesen Anschlägen 26 und 27 richtet sich infolgedessen auch die Dimensionierung des Bohrungsdurchmessers der Distanzhülsen 23,24.
Der Abstand zwischen den Rädern 10,11 entspricht etwa der Breite eines Rades, hingegen der Abstand zwischen den innen laufenden Rädern 11 etwa der doppelten Breite eines Rades. In diesen Zwischenräumen sind die Räder des antriebsfreien Radsatzes B angeordnet, wie es aus Fig. 3 ersichtlich ist. Somit ist volle Überdeckung des zu verdichtenden Bodens gewährleistet. Die Räder können hiebei sowohl als Luftrad- oder Vollelastik-Gummireifen als auch als Stahlräder ausgebildet sein. Weiter ist sehr deutlich zu erkennen, dass das am Bügel 9 aufgehängte Differential 6 entgegen den sonst üblichen Fahrzeugausführungen frei gemacht ist von der Aufnahme von Kräften, die von der Belastung des Fahrzeuges herrühren, so dass es lediglich zur Weiterleitung der Antriebsmomente auf die Räder dient.
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In Fig. 7 ist ein konstruktives Beispiel für die Lagerung des antriebsfreien Radsatzes B gezeigt. Die Schwenklager SL sind konstruktiv genauso wie die Schwenklager LP2 gemäss Fig. 6 ausgebildet. Die Zapfen der Lagerschalen 25 sind in einem Bügelrahmen 28 schwenkbar gelagert, der seinerseits in dem La- gerpunkt LP an einem im Rahmen 1 der Strassenwalze drehbaren Bügel 29 schwenkbar gelagert ist. Diese Lagerschalen 25 dienen der Aufnahme der Gelenkwellen 19. Zur Begrenzung des Radausschlages ist die Drehbewegung der Lagerschalen 25 durch Anschläge 26, die mit am Bügelrahmen 28 angeordneten Gegenschlägen 27 zusammenarbeiten, begrenzt. Die in jeder Lagerschale geführte Gelenkwelle 19 ist an ihrem äusseren Ende mit der Radscheibe 16'des ihr zugeordneten äusseren Rades 16 starr verbunden.
Im Beispiel der Fig. 7 ist diese feste Verbindung durch eine Nabe 30 ausgeführt, die stramm auf die Gelenkwelle 19 aufgezogen ist. Das Gelenk GP der Gelenkwelle 19 ist mit dem Teil 31 an die Aussenseiten eines an den Radscheiben 17'und 18'der Räder 17 bzw. 18 befestigten Flansches 32 bzw. 33 angeflanscht.
Die Innenseite des Flansches 32 trägt eine Hülse 34, die in einem an der Innenseite des Flansches 33 befestigten Zapfen 35 drehbar gelagert und axial verschiebbar getührt ist. Die Flansche 32 und 33 sind hut-. artig geformt, damit zwischen den Flanschen genügend Spielraum für die Hülse 35 und den Zapfen 34 vorhanden ist. Die Räder 17 und 18 nehmen durch ihre axiale Führung stets gleiche Schwenklagen ein, die unabhängig von der Schwenklage der äusseren Räder 16 ist. Damit die Schwenkung der äusseren Räder 16 keinen Einfluss auf die Lage der inneren Räder 17,18 nimmt, ist freies Räderspiel durch den Ausgleich des Zapfens 34 und der Hülse 35 ermöglicht. Diese Anordnung lässt darüber hinaus auch unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten zwischen den Rädern 17 und 18 zu, die insbesondere bei Kurvenfahrt oder bei unebenem Boden auftreten.
Das Gewicht der Strassenwalze belastet im Beispiel der Fig. 7 die Gelenkwellen 19 auf Biegung, weshalb es empfehlenswert ist, die Stirnflächen der Zapfen der Gelenke GP zu lagern, damit die dort entstehenden Belastungskräfte ohne wesentliche Reibungsverluste abgefangen werden können.
Auch für den Radsatz B sind Gummi-Luftradreifen, Elastik- oder Stahlräder verwendbar. Bei Einsatz von Luftradreifen kann überdies eine Vorrichtung vorgesehen sein, mit deren Hilfe der Luftdruck in den Reifen während der Fahrt oder des Stillstandes verändert werden kann. Damit kann der Verdichtungsgrad der Räder der Beschaffenheit des Bodens angepasst werden.
In Fig. 8 ist der Antrieb des Differentials 6 gezeigt, der wie bereits geschildert, mit der Antriebswelle 14 vertikal durch den Bügelzapfen 9'"führt. Dieser Zapfen 9"'ist in dem Gleitlager 36 geführt, über das auch das Gewicht der Strassenwalze vom Rahmen 1 auf den Bügel 9 übertragen wird. Am Zapfen 9'"ist ein Lenkgestänge 37 befestigt, das mittels Seilzuges oder einer Kette zu dem Lenkrad 4 führt.
Oberhalb dieses Lenkgestänges ist auf der Antriebswelle 14 ein Kegelradsatz 38,39 angeordnet, das von dem Getriebe 3 über die Gelenkwelle 40 angetrieben wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Als Verdichter wirkende, selbstfahrende und gleichmässigen Verdichtungsdruck mit allen Rädern erzeugende Vielradstrassenwalze, deren gewichtsbelasteter Rahmen in drei Lagerpunkten auf den Radsätzen ruht, von denen zwei dieser Lagerpunkte im Lenkradsatz vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Lenkradsatz zwischen den Rädern ein am Rahmen (1) der Strassenwalze oder an einem der Lenkung und der Gewichtsübertragung auf die Räder dienenden Bügel belastungsfrei aufgehängtes und den Platz einer doppelten Radbreite einnehmendes Differential (6) angeordnet ist, dessen Antrieb (14) vertikal durch die Achse des Lenkbügels (9) und dessen Abtrieb (15) etwa horizontal zu dem jeweils äusseren Rad (10) der seitlich vom Differential befindlichen Räder führt, wobei der dritte Lagerpunkt (LP)
des Rahmens (1) im antriebsfreien Radsatz (B) vorgesehen ist, dessen Räder, von denen die zwei etwa in gleicher Höhe hinter dem Differential liegenden Räder (17,18) eng nebeneinander gelagert sind, zu denjenigen des Antriebsradsatzes (A) in an sich bekannter Weise auf Lücke angeordnet sind.