DE102010046820A1

DE102010046820A1 - Vorrichtung zur Bodenverdichtung

Info

Publication number: DE102010046820A1
Application number: DE102010046820A
Authority: DE
Inventors: Dirk Bonnemann
Original assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Current assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2012-03-29
Also published as: EP2434056A3; CN102561301A; US20120076584A1; EP2434056A2; JP2012102602A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bodenverdichtung und insbesondere einen Vibrationsstampfer, mit einem Unterbau (2), umfassend einen Stampffuß (4) und einen daran angeordneten unteren Führungszylinder (6), und einem Oberbau (8), umfassend ein Gehäuse (10), einen daran angeordneten oberen Führungszylinder (12) und wenigstens eine Antriebseinheit (14), die über einen Antriebsstrang (16) mit dem Stampffuß (4) im Unterbau (2) derart in Wirkverbindung steht, dass dieser relativ zum Oberbau (8) entlang wenigstens einer Verdichtungsachse (AV) mit wenigstens einer Verdichtungsamplitude (a) bewegbar ist, wobei der obere Führungszylinder (12) und der untere Führungszylinder (6) unter Bildung wenigstens einer Axialführung (18) relativ zueinander in Richtung der Verdichtungsachse (AV) bewegbar sind, und wobei zwischen dem Oberbau (8) und dem Unterbau (2) wenigstens ein Anschlagelement (20) angeordnet ist, das bei einer Überschreitung einer maximalen Verdichtungsamplitude (amax) die Bewegung des Unterbaus (2) relativ zum Oberbau (8) arretiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bodenverdichtung und insbesondere einen Vibrationsstampfer mit einem Unterbau, umfassend einen Stampffuß und einen daran angeordneten unteren Führungszylinder, und einem Oberbau, umfassend ein Gehäuse, einen daran angeordneten oberen Führungszylinder und wenigstens eine Antriebseinheit, die über einen Antriebsstrang mit dem Stampffuß im Unterbau derart in Wirkverbindung steht, dass dieser relativ zum Oberbau entlang wenigstens einer Verdichtungsachse mit wenigstens einer Verdichtungsamplitude bewegbar ist, wobei der obere Führungszylinder und der untere Führungszylinder unter Bildung wenigstens einer Axialführung relativ zueinander in Richtung der Verdichtungsachse bewegbar sind.
Solche Bodenverdichtungsvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie sind meist so aufgebaut, dass über eine Antriebseinrichtung in einem Oberbau des Stampfers ein in einem Unterbau angeordneter Stampffuß und insbesondere eine Stampfplatte in oszillierenden Axialbewegungen angetrieben werden kann, um verdichtende Lastimpulse in den Untergrund einzuleiten.
Der Motor steht dabei meist über einen Exzentertrieb mit dem Stampffuß in Verbindung, wobei der Exzentertrieb mit einem Antriebsstrang in Wirkverbindung steht, der die mechanische Arbeit des Motors in eine Axialbewegung des Antriebsstranges und des damit gekoppelten Stampffußes umsetzt.
Um eine freie Axialbewegung des Stampffußes zu erlauben, ist üblicher Weise am freien Ende des Pleuels im Bereich des Unterbaus ein in einem Führungszylinder angeordneter Federsatz ausgebildet, der eine axiale Schwingbewegung des Stampffußes ermöglicht.
Ein solcher Vibrationsstampfer ist beispielsweise durch die US 3,090,286 bekannt. Er umfasst einen Motor, an dessen rotierender Abtriebswelle ein Exzenterzahnrad angeordnet ist. Das Exzenterzahnrad steht mit einem Kulissenstein mit einer Kulisse eines Pleuels in Wirkverbindung, sodass die Rotationsbewegung des Motors in eine Axialbewegung des Pleuels und somit des gesamten Antriebsstranges des Vibrationsstampfers versetzt werden kann.
Das Pleuel weist an seinem freien Ende einen Führungskolben auf, der über eine Kolbenführung innerhalb eines zum Unterbau gehörenden unteren Führungszylinders axial hin- und herbeweglich ist. Diese Axialrichtung entspricht der Verdichtungsbewegung während des Verdichtungsbetriebes. Axial auf beiden Seiten der Kolbenführung ist ein aus einer oder mehreren Federn bestehender Federsatz angeordnet, wobei die Federn jeweils auf ihren von der Kolbenführung abgewandten Seiten gegen am unteren Führungszylinder befestigte Federplatten abgestützt sind. Der untere Führungszylinder greift dabei in einer Gleitführung in einen oberen Führungszylinder ein, der starr mit dem Gehäuse des Vibrationsstampfers verbunden ist.
Im Verdichtungsbetrieb bewegt sich, angetrieben durch den oszillierenden Antriebsstrang, der untere Führungszylinder zusammen mit dem daran angeschlossenen Stampffuß bzw. einer Stampfplatte in Axialrichtung, wobei die maximale Verdichtungsamplitude im Verdichtungsbetrieb u. a durch den verwendeten Federsatz, das Relativspiel des oberen und unteren Führungszylinders und die Größe des Exzentertriebs definiert wird. Bei ausreichender Dimensionierung ergibt sich so ein Vibrationsstampfer mit guter Verdichtungsleistung.
Mitunter kann es jedoch vorkommen, dass der Vibrationsstampfer beispielsweise beim Ausladen vom einem LKW mit seinem vollen Gewicht auf den Stampffuß fällt. Das Resultat ist, wie auch im Verdichtungsbetrieb, eine Bewegung des Unterbaus bzw. des Stampffußes auf den Oberbau zu. In Abhängigkeit des Fallimpulses kann es sein, dass die vom Unterbau relativ zum Oberbau eingebrachte Bewegungsamplitude größer ist, als dies im normalen Verdichtungsbetrieb der Fall ist. In einem solchen Fall wird dann die Fallenergie über den Antriebsstrang des Vibrationsstampfers in die Getriebeeinrichtung bzw. die Antriebseinrichtung eingeleitet. Dies kann mitunter zu starken Beschädigungen führen.
Aus diesem Grund sind die aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen der Getriebelagerungen in Vibrationsstampfern sehr groß dimensioniert. Dies hat jedoch negative Auswirkungen auf das Maschinengewicht und die Gewichtsverteilung der gesamten Maschine.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt folglich darin, einen Vibrationsstampfer der vorgenannten Art anzubieten, der bei leichterer und preiswerterer Bauweise vor Beschädigungen, insbesondere während des Transportes, besser geschützt ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Bodenverdichtung und insbesondere einem Vibrationsstampfer gelöst, mit einem Unterbau, umfassend einen Stampffuß und einen daran angeordneten unteren Führungszylinder, und einem Oberbau, umfassend ein Gehäuse, einen daran angeordneten oberen Führungszylinder und wenigstens eine Antriebseinheit, die über einen Antriebsstrang mit dem Stampffuß im Unterbau derart in Wirkverbindung steht, dass dieser relativ zum Oberbau entlang wenigstens einer Verdichtungsachse mit wenigstens einer Verdichtungsamplitude bewegbar ist, wobei der obere Führungszylinder und der untere Führungszylinder unter Bildung wenigstens einer Axialführung relativ zueinander in Richtung der Verdichtungsachse bewegbar sind, und wobei zwischen dem Oberbau und dem Unterbau wenigstens ein Anschlagelement angeordnet ist, das bei einer Überschreitung einer maximalen Verdichtungsamplitude die Bewegung des Unterbaus relativ zum Oberbau arretiert.
Unter Führungszylinder wird im Umfang der Erfindung jegliches Bauteil verstanden, das der Führung zwischen Oberbau und Unterbau und/oder der Führung eines im Inneren des Führungszylinders angeordneten Antriebsstranges und insbesondere eines Pleuels mit Federkassette bzw. Federsatz dienen kann. Das bedeutet, dass der Führungszylinder also nicht nur die geometrische Form eines Zylinders, sondern auch jede andere Form aufweisen kann. Unter Amplitude wird in diesem Zusammenhang jeder Maximalbewegung bzw. Maximalauslenkung in eine Richtung der Verdichtungsachse verstanden, wie sie beim Antrieb von Stampffüßen über Exzentertriebe auftritt.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Anschlagelement um ein Element, das bei einer Relativbewegung zwischen Ober- und Unterbau arretierend auf den Bewegungsfreiheitsgrad einwirkt, sobald die Relativbewegung eine höhere Amplitude aufweist, als dies während des Verdichtungsbetriebes der Fall ist, oder wenn diese Bewegungsamplitude größer ist als eine so genannte maximale Verdichtungsamplitude.
Unter Verdichtungsamplitude werden hier im Wesentlichen die beiden Maximalauslenkungen verstanden, die der Oberbau und der Unterbau relativ zueinander während des Verdichtungsbetriebes durchlaufen. Wenn also im Verdichtungsbetrieb ein Stampffuß relativ zum Oberbau aus- und einschwingt, entspricht die Verdichtungsamplitude dem halben Weg zwischen vollständig eingeschwungenem Zustand und vollständig ausgeschwungenem Zustand, also dem halben Spitze-Spitze-Wert.
Sobald diese Verdichtungsamplitude, beispielsweise durch das Herunterfallen des Vibrationsstampfers auf den Stampffuß, überschritten wird, der Stampffuß sich also über die während des Verdichtungsbetriebes für gewöhnlich vorliegende Amplitude auf den Oberbau zubewegt, tritt das Anschlagelement zwischen Oberbau und Unterbau in Aktion, sodass die Bewegung des Unterbaus relativ zum Oberbau arretiert und insbesondere eine Kraftableitung durch das Herunterfallen über den Antriebsstrang in die Antriebseinheit unterbunden wird.
Ein solcher Fall, bei dem das Anschlagelement die Relativbewegung zwischen Oberbau und Unterbau arretiert, wird im Umfang der Erfindung Anschlagfall genannt.
Da die Lastableitung im Anschlagfall nicht über den Antriebstrang etc. verläuft, können u. a. der Antriebsstrang und die Getriebeteile kleiner dimensioniert werden; das Maschinengewicht reduziert sich vorteilhaft.
Obige Anwendung gilt natürlich auch bei einer Ausführungsform, bei der entsprechend ein übermäßiges Ausfedern des Unterbaus aus dem Oberbau verhindert werden soll. Auch in einem solchen Fall kann das Anschlagelement dies verhindernd eingesetzt werden.
Das Anschlagelement und die beiden relativ zueinander bewegbaren Führungszylinder sind vorzugsweise so ausgebildet, dass der Anschlagfall erst dann eintritt, wenn die normale Verdichtungsamplitude, die während des Verdichtungsbetriebs vorliegt, um einen Sicherheitswert überschritten wird. Bewegt sich also beispielsweise der Unterbau zum Oberbau um eine Verdichtungsamplitude von 20 cm, tritt das Anschlagelement vorzugsweise dann in Aktion, wenn die "Anschlagamplitude" mehr als 30 cm betragen würde. Das bedeutet also, dass sich in einem solchen Fall der Unterbau auf den Oberbau um maximal 30 cm zubewegen kann, bevor das Anschlagelement diese Bewegung stoppt, da die maximale Verdichtungsamplitude erreicht ist.
Eine hinsichtlich der Geometrie der Bodenverdichtungsvorrichtung vorteilhafte Ausbildung weist ein Anschlagelement auf, das derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es bei Überschreiten der maximalen Verdichtungsamplitude vom unteren Führungszylinder gegen das Gehäuse und/oder den oberen Führungszylinder gedrängt wird. Auf diese Weise werden Lasten, die über den unteren Führungszylinder eingetragen werden, beispielsweise beim Herunterfallen des Verdichtungsstampfers auf den Stampffuß, ohne Beschädigung der Antriebseinrichtung, des Antriebsstranges und der Getriebeeinrichtung über den oberen Führungszylinder und/oder das Gehäuse abgetragen.
Um eine möglichst schädigungsfreie Lastableitung und insbesondere Bewegungsarretierung zu erreichen, ist das Anschlagelement vorzugsweise als ein elastisches Anschlagelement ausgebildet. Hier sind sämtliche aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsformen für Anschlag- und insbesondere Dämpfungselemente verwendbar. Insbesondere kann das Anschlagelement als ein Gummipuffer ausgebildet sein, der zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Bauteilen und insbesondere dem unteren und dem oberen Führungszylinder bzw. dem Gehäuse angeordnet ist.
Um eine Lagesicherung des Anschlagelementes insbesondere in Richtung der Verdichtungsachse zu erreichen, weist das Anschlagelement wenigstens ein Befestigungselement auf, über das es am Oberbau oder Unterbau im Wesentlichen ortsfest gehalten ist. Auf diese Weise wird insbesondere die auf das Anschlagelement einwirkende Beschleunigungslast während des Verdichtungsbetriebes oder natürlich auch während des Anschlagfalles aufgefangen. Ein solches Befestigungselement kann beispielsweise auch ein Form- oder Kraftschlusselement sein. So ist es möglich am Anschlagelement wenigstens eine Befestigungsnute oder ein dergleichen wirksames Aufnahmeelement auszubilden, in das arretierend wenigstens ein komplementär ausgebildetes Fortsatzelement am Oberbau oder Unterbau eingreift, oder umgekehrt. Auch kann das Anschlagelement über einen geeigneten Form- oder Kraftschluss bzw. eine Presspassung am Oberbau oder Unterbau befestigt werden. Dies gilt insbesondere bei elastischen Anschlagelementen. Insbesondere können auch Reibschlusselemente als Befestigungselemente ihre Anwendung finden. Ein solches Befestigungselement kann aber auch eine Arretierungsschraube sein, die das Befestigungselement gegen geeignete Bauteile am Oberbau oder am Unterbau befestigt.
Baulich vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der das Anschlagelement orthogonal zur Verdichtungsachse durch den oberen Führungszylinder oder den unteren Führungszylinder im Wesentlichen ortsfest gehalten ist. Der obere oder der untere Führungszylinder dienen in einem solchen Fall also wenigstens als Axialführung für das Anschlagelement.
Insbesondere bei einer Ausführungsform, bei der der Antriebsstrang innerhalb des oberen Führungszylinders und des unteren Führungszylinders geführt ist, weist das Anschlagelement vorzugsweise eine Anschlaghülse oder dergleichen Ringelement auf, das den Antriebsstrang wenigstens teilweise umgibt. Dies ermöglicht zum einen die Lagesicherung des Anschlagelementes am oberen oder unteren Führungszylinder, zum anderen die platzsparende und insbesondere vor mechanischen Belastungen gesicherte Positionierung des Anschlagelementes.
Bei einer Ausführungsform, bei der die Führungszylinder relativ zueinander in einer axialen Gleitführung stehen, wobei der untere Führungszylinder eine Innenführung und der obere Führungszylinder eine Außenführung bilden oder umgekehrt, weist das Anschlagelement wenigstens eine Anschlaghülse auf, die über die Innenführung gestülpt ist und wenigstens beim Überschreiten der maximalen Verdichtungsamplitude die Relativbewegung zwischen Innenführung und Außenführung arretierend mit einem Außenführungs-Anschlagbereich an der Außenführung und/oder einem Innenführungs-Anschlagbereich an der Innenführung in Wirkeingriff tritt.
Eine solche axiale Gleitführung zwischen dem oberen und dem unteren Führungszylinder kann also, und hierauf bezieht sich die Passage ”oder umgekehrt”, sowohl durch eine Ausführung mit einer unten liegenden Innenführung und einer oben liegenden Außenführung als auch mit einer unten liegenden Außenführung und einer oben liegenden Innenführung ausgebildet werden.
Grundsätzlich ist es bei einem solchen „teleskopierbaren” Führungszylinder möglich, das Anschlagelement in Form einer Anschlaghülse zwischen den beiden Führungen anzuordnen, sodass diese über an den jeweiligen Führungen ausgebildete Anschlagbereiche über das zwischengeordnete Anschlagelement in Wirkeingriff treten und so die Relativbewegung zueinander oder aber auch voneinander weg arretieren. Eine Befestigung des Anschlagelementes ist hier u. a. über einen Reibschluss möglich.
Insbesondere in diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass grundsätzlich das Anschlagelement natürlich nicht nur so ausgebildet sein kann, dass es die Bewegung des Unterbaus auf den Oberbau zu arretiert, sondern auch eine Bewegung des Unterbaus vom Oberbau weg arretiert, um eine Beschädigung des Antriebsstranges etc. durch übermäßige Zugbelastungen zu verhindern. Im ersten Fall wird das Anschlagelement dann als Druckelement im zweiten Fall als Zugelement belastet.
Die Anschlaghülse kann so ausgebildet sein, dass sie mit dem unteren oder dem oberen Führungszylinder in Presspassung steht und so in axialer Richtung und/oder in dazu orthogonaler Richtung ortsfest gehalten ist. Auch ist es möglich, an den Außenführungs- bzw. Innenführungs-Anschlagbereichen geeignete Lager oder Arretierungsmittel vorzusehen, die eine Fixierung des Anschlagelementes wenigstens an einem dieser Anschlagbereiche erlauben. So kann beispielsweise der Innenführungs-Anschlagbereich mit einer Arretierungsnut versehen sein, in die das Anschlagelement bzw. dessen Anschlaghülse mit einem geeigneten Arretierungsfortsatz einrastbar ist. Grundsätzlich sind hier sämtliche Arretierungsmittel anwendbar, um das Anschlagelement bzw. seine Anschlaghülse am Außenführungs-Anschlagbereich oder Innenführungs-Anschlagbereich zu fixieren.
Um eine besonders effektive Lagerung der Anschlaghülse auf dem Führungszylinder zu erreichen, weist dieser vorzugsweise geeignete Rücksprünge auf, auf die sich das Anschlagelement mit komplementär ausgebildeten Vorsprüngen abstützt, oder umgekehrt. Auf diese Weise wird im Anschlagsfall über die gesamte Länge des Anschlagelementes Kraft zwischen dem unteren Führungszylinder und dem oberen Führungszylinder bzw. dem Gehäuse übertragen.
Insbesondere in Pressbereichen, an denen das Anschlagelement mit den Außenführungs-Anschlagbereichen und/oder den Innenführungs-Anschlagbereichen in Kontakt tritt, weist das Führungselement Verstärkungen auf, die den kraftschlüssigen Kontakt und die sichere Lastableitung sicherstellen.
Bei einem auf der Innenführung und insbesondere auf einem Außenmantel der Innenführung angeordneten Anschlagelement und insbesondere bei einem als Anschlaghülse ausgebildetem Anschlagelement ist vorzugsweise der komplementäre Außenführungs-Anschlagbereich an einem Stirnseitenbereich der Außenführung ausgebildet. Das bedeutet, dass das auf der Innenführung angeordnete Anschlagelement beim Überschreiten der maximalen Verdichtungsamplitude gegen den Stirnseitenbereich der Außenführung anschlägt, und so die Relativbewegung zwischen der Außenführung und der Innenführung arretiert.
Bei einer anderen Ausführungsform, bei der die Führungszylinder relativ zueinander in einer axialen Gleitführung stehen, wobei der untere Führungszylinder eine Innenführung und der obere Führungszylinder eine Außenführung bilden, oder umgekehrt, ist das Anschlagelement innerhalb der Außenführung angeordnet, sodass es beim Überschreiten der maximalen Verdichtungsamplitude, die Relativbewegung zwischen Innenführung und Außenführung arretierend mit einem Innenführungs-Anschlagbereich an der Innenführung in Wirkeingriff tritt. In einem solchen Fall ist dann der Innenführungs-Anschlagbereich vorzugsweise an einem Stirnseitenbereich der Innenführung ausgebildet.
Bei obiger Ausführungsform ist das Anschlagelement vorzugsweise vollständig mechanisch geschützt innerhalb der Außenführung angeordnet, und insbesondere in dauerhaftem Kontakt zum Gehäuse positioniert, sodass bei Überschreiten der maximalen Verdichtungsamplitude der Innenführungs-Anschlagbereich gegen das Anschlagelement trifft, und so die Relativbewegung zwischen dem oberen und dem unteren Führungszylinder arretiert, wobei die resultierenden Kräfte direkt in das Gehäuse abgeleitet werden.
Nicht nur in einem solchen Fall ist es möglich, das Anschlagelement als komplementär zur Innengeometrie der Außenführung ausgebildete Anschlagscheibe auszubilden, die insbesondere zentrisch eine Durchlassöffnung für den Antriebsstrang aufweist. Auf diese Weise ist das Anschlagelement durch die Innenwandung der Außenführung und/oder durch den zentrisch verlaufenden Antriebsstrang geführt. Insbesondere kann das Anschlagelement bei einer solchen Ausführungsform dazu dienen, das Ausknicken des Antriebsstranges und insbesondere eines Pleuels senkrecht zur Stampfachse zu verhindern. Hier können beispielsweise entsprechende Stabilisierungselemente im Anschlagelement vorgesehen sein. Auch ist es möglich, das Anschlagelement im Bereich der Durchführung für den Antriebsstrang mit geeigneten Lagermitteln zu versehen.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben, die durch die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen schematisch:
1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bodenverdichtung; und
2 eine Detaildarstellung eines Längsschnitts entsprechend 1 einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zur Bodenverdichtung.
Im Folgenden werden für gleiche und gleich wirkende Bauteile dieselben Bezugsziffern verwendet, wobei zur Unterscheidung bisweilen Hochindizes ihre Anwendung finden.
1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bodenverdichtung und insbesondere einen Vibrationsstampfer 1.
Der Vibrationsstampfer 1 umfasst einen Oberbau 8 und einen Unterbau 2, die relativ zueinander bewegbar sind. Geführt wird diese Bewegung über einen oberen Führungszylinder 12, der mit einem unteren Führungszylinder 6 in einer axialen Gleitverbindung koaxial zur Verdichtungsachse A_V steht. Der obere Führungszylinder 12 ist dabei ortsfest an einem Gehäuse 10 des Oberbaus 8 angeordnet, während der untere Führungszylinder 6 ortsfest mit einer Stampfplatte 5 verbunden ist, und einen Stampffuß 4 bildet. Die beiden Führungszylinder 6, 12 sind dabei derart relativ zueinander bewegbar, dass eine Stampfbewegung zur Bodenverdichtung im Umfang einer Verdichtungsamplitude a entlang der Verdichtungsachse AV ausgeführt werden kann.
Bei dieser Ausführungsform bildet der obere Führungszylinder 12 eine Außenführung, in die der untere Führungszylinder 6 in Form einer Innenführung teleskopierbar ein- und ausgleitet. Die Innenführung 6 und die Außenführung 12 bilden zusammen eine Axialführung 18 für den Stampffuß 4 und den im Inneren angeordneten Antriebsstrang 16.
Um die beiden miteinander in Gleitführung stehenden oberen bzw. unteren Führungszylinder 6, 12 vor mechanischen Stößen und insbesondere vor Staub zu schützen, ist außenseitig ein Faltenbalg 30 angeordnet, der die beiden Führungszylinder 6, 12 umgibt.
Angetrieben wird der Vibrationsstampfer 1 über eine Antriebseinheit 14, die im Oberbau und insbesondere am Gehäuse 10 gelagert ist, und über den Antriebsstrang 16 mit dem Stampffuß 4 in Wirkverbindung steht.
Die Antriebseinheit 14 umfasst einen Motor 3, der über eine Abtriebswelle 19 mit einer Getriebeeinheit 15 und insbesondere einem Exzentertrieb 34 die rotatorische Motorbewegung in eine Axialbewegung eines Pleuels 38 des Antriebsstranges 16 entlang der Verdichtungsachse A_V wandelt. Das Pleuel 38 endet in einer Kolbenführung 13, die im Inneren des unteren Führungszylinders 6 axial entlang der Verdichtungsachse A_V geführt ist.
An diese Kolbenführung 13 angeschlossen ist ein Federsatz 17, der die Kolbenführung 13 federnd mit dem unteren Führungszylinder 6 verbindet und so eine gefederte Axialbewegung der Stampfplatte 5 bzw. des Stampffußes 4 entlang der Verdichtungsachse A erlaubt.
Während des Verdichtungsbetriebes schwingt der Stampffuß 4 bzw. die Stampfplatte 5 um die hier dargestellte Amplitude a zwischen der hier dargestellten Nulllage (gekennzeichnet durch das Bezugszeichen 40) und einer Maximalauslenkung (gekennzeichnet durch das Bezugszeichen 42) hin und her.
Sobald auf den Stampffuß 4 eine Belastung einwirkt, die ihn aus der in 1 dargestellten Position weiter in Richtung des Oberbaus bewegt, besteht die Gefahr, dass Lasten über den Antriebsstrang 16 und die Getriebeeinheit 15 abgetragen werden müssen.
Aus diesem Grund ist im Innenraum 21 des oberen Führungszylinders 12 bzw. der Außenführung 12 ein Anschlagelement 20 angeordnet, das die Bewegung des unteren Führungszylinders 6 bzw. der Innenführung 6 auf den Oberbau 8 zu dann arretiert, wenn eine maximale Bewegungsamplitude a_max überschritten wird.
Dieses Anschlagelement 20 ist dabei so ausgebildet, dass es bei Überschreiten der Maximalamplitude a_max mit einem Innenführungs-Anschlagbereich 36 der Innenführung 6 in Wirkverbindung tritt und die über diesen Innenführungs-Anschlagbereich 36 eingetragenen Lasten an das Gehäuse 10 weiterleitet. Der Innenführungs-Anschlagbereich 36 ist bei dieser Ausführungsform am Stirnseitenbereich 28 der Innenführung 6 angeordnet.
Erkennbar ist, dass bei dieser Ausführungsform zwischen der „normalen” Verdichtungsamplitude a und der maximalen Verdichtungsamplitude a_max ein Unterschied und insbesondere ein Sicherungsbereich b besteht, der das Anschlagen an das Anschlagelement 20 erst dann erlaubt, wenn die Verdichtungsamplitude a signifikant um den Wert b überschritten wird. Dieser Sicherungsbereich trägt unter anderem der Schwingbewegung über den Federsatz 17 Rechnung.
Das Anschlagelement 20 ist bei dieser Ausführungsform so ausgebildet, dass es mit der Innenwandung 11 der Außenführung 12 in Presspassung steht. Darüber hinaus ist an der Innenwandung 11 ein Aufnahmebereich 23 vorgesehen, der komplementär zum Anschlagelement 20 ausgebildet ist und somit sowohl eine Lagerung des Anschlagelementes 20 orthogonal zur Verdichtungsachse A_V als auch koaxial dazu sicherstellt.
Der obere Führungszylinder 12 ist dabei so angeordnet, dass er das Anschlagelement 20 seitlich fixiert, während Axialkräfte, eingetragen durch den Innenführungs-Anschlagbereich 36 des unteren Führungszylinders 6 direkt in das Gehäuse 10 bzw. einen Außenführungs-Anschlagbereich 32 abgeleitet werden.
Zusammenfassend stellt sich die Schwingungsbewegung des Vibrationsstampfers 1 wie folgt dar: Die in 1 dargestellte Stellung des Stampffußes 4 entspricht der maximal angehobenen Position bei statischer, also nicht schwingender Betrachtung des Stampffußes 4. Die ebenfalls dargestellte Position 42 entspricht der Nulllage im Verdichtungsbetrieb. Die über den Wert a_s dargestellte Auslenkung ergibt sich durch das federelastische Verhalten des Federsatzes 17, der ein freies Schwingen des Stampffußes 4 relativ zum Oberbau 8 ermöglicht, sodass sich der Stampffuß 4 mit der Verdichtungsamplitude a auf den Oberbau 8 zubewegt. Die ebenfalls eingezeichnete Amplitude a_max entspricht der Amplitude, die maximal durch die beiden Führungszylinder 6, 12 durchlaufen werden kann, bevor das Anschlagelement 20 diese Relativbewegung unterdrückt. Dies kann beispielsweise zum Abfedern des Herunterfallens des Vibrationszylinders 1 von einer bestimmten Bauhöhe dienen. Sobald insbesondere beim Einfedern des Unterbaus 2 diese maximale Verdichtungsamplitude a_max überschritten wird, arretiert das Anschlagelement 20 die Einfederbewegung, sodass insbesondere der Antriebsstrang 16 und die Getriebeeinheit 15 keine Lasten durch diese Einfederbewegung abtragen müssen.
Dargestellt ist neben den Amplituden a_s, a und der maximalen Amplitude a_max ein Sicherungsbereich b, der garantiert, dass es insbesondere bei Materialermüdung oder Bauteilungenauigkeiten nicht ständig zum Anschlagen des Anschlagelementes 20 kommt. Erst nachdem die Verdichtungsamplitude a um diesen Bereich b signifikant überschritten wird, arretiert das Anschlagelement 20 die Relativbewegung des Unterbaus 2 zum Oberbau 8.
In 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Vibrationsstampfers 1 und insbesondere seines Unterbaus 2 ist in einem Längsschnitt entsprechend der Darstellung aus 1 dargestellt. Auch hier steht ein oberer Führungszylinder 12 mit einem unteren Führungszylinder 6 des Unterbaus 2 in einer Axialführung 18 in Wirkverbindung, sodass ein Stampffuß 4 bzw. eine Stampfplatte 5 über einen Antriebsstrang 16 koaxial zur Verdichtungsachse A_V in einer Verdichtungsbewegung antreibbar sind. Der untere Führungszylinder 6 bildet dabei die Innenführung und der obere Führungszylinder 12 die Außenführung.
Auch diese Ausführungsform verfügt zur Arretierung der Bewegung des Stampffußes 4 bzw. der Innenführung 6 relativ zur Außenführung 12 über ein Anschlagelement 20, das hier als Anschlaghülse 24 auf die Außenwandung 25 des unteren Führungszylinders 6 geschoben ist. Als Befestigungselement 22 dienen hier Form- und Reibschlusselemente; die Anschlaghülse 24 ist dazu derart komplementär zur Außenwandung 25 der Innenführung ausgebildet, dass ihre Lage über Reibschluss in Axialrichtung der Verdichtungsachse A gehalten bleibt. Verstärkt wird diese Befestigung durch die elastische Ausführung des Anschlagelementes
Das Anschlagelement 20 ist am Fußbereich 7 des Stampffußes 4 angeordnet, wobei es sich mit einem Innenführungs-Anschlagbereich 36 am Fußbereich 7 des Stampffußes 4 abstützt. Darüber hinaus weist das Anschlagelement 20 Lagervorsprünge 29 auf, die in komplementär ausgebildete Lagerrücksprünge 31 an der Innenführung 6 abstützen.
Das Anschlagelement 20 bzw. dessen Anschlaghülse 24 sind dabei so angeordnet, dass bei Überschreiten der Maximalamplitude a_max und insbesondere bei einem zu starken Einfedern des Stampffußes 4 diese Bewegung durch den Wirkeingriff zwischen der Anschlaghülse 24 und einem Außenführungs-Anschlagbereich 32 an der Außenführung 12 arretiert wird. Der Außenführungs-Anschlagbereich ist bei dieser Ausführungsform am Stirnseitenbereich 26 der Außenführung angeordnet. Insofern entspricht die Wirkungsweise dieser Ausführungsform der zuvor ausführlich beschriebenen Wirkungsweise der ersten Ausführungsform.
Der Unterschied liegt jedoch darin, dass durch die Positionierung des Anschlagelementes 20 auf der Außenwandung 25 des unteren Führungszylinders 6 die Krafteinleitung bei Überschreiten der maximalen Verdichtungsamplitude a_max über den oberen Führungszylinder 12 bzw. die Außenführung 12 in das Gehäuse 10 erfolgt. Auch hier werden Kräfte aus der Überschreitung der maximalen Amplitude a_max nicht in den Antriebsstrang 16 bzw. die Getriebeeinheit eingeleitet, sondern direkt über das Gehäuse abgetragen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 3090286 [0005]

Claims

Vorrichtung zur Bodenverdichtung (1), insbesondere Vibrationsstampfer, mit einem Unterbau (2), umfassend einen Stampffuß (4) und einen daran angeordneten unteren Führungszylinder (6), und einem Oberbau (8), umfassend ein Gehäuse (10), einen daran angeordneten oberen Führungszylinder (12) und wenigstens eine Antriebseinheit (14), die über einen Antriebsstrang (16) mit dem Stampffuß (4) im Unterbau (2) derart in Wirkverbindung steht, dass dieser relativ zum Oberbau (8) entlang wenigstens einer Verdichtungsachse (A_V) mit wenigstens einer Verdichtungsamplitude (a) bewegbar ist, wobei der obere Führungszylinder (12) und der untere Führungszylinder (6) unter Bildung wenigstens einer Axialführung (18) relativ zueinander in Richtung der Verdichtungsachse (A_V) bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Oberbau (8) und dem Unterbau (2) wenigstens ein Anschlagelement (20) angeordnet ist, das bei einer Überschreitung einer maximalen Verdichtungsamplitude (a_max) die Bewegung des Unterbaus (2) relativ zum Oberbau (8) arretiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (20) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es bei Überschreiten der maximalen Verdichtungsamplitude a_max vom unteren Führungszylinder (6) gegen das Gehäuse (10) und/oder den oberen Führungszylinder (12) gedrängt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (20) als ein elastisches Anschlagelement ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (20) wenigstens ein Befestigungselement (22) aufweist, über das es insbesondere in Richtung der Verdichtungsachse A_V am Oberbau (8) oder Unterbau (2) im Wesentlichen ortsfest gehalten ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (20) orthogonal zur Verdichtungsachse A_V durch den oberen Führungszylinder (12) oder den unteren Führungszylinder (6) im Wesentlichen ortsfest gehalten ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antriebsstrang (16) innerhalb des oberen Führungszylinder (12) und des unteren Führungszylinders (6) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (20) als eine Anschlaghülse (24) oder dergleichen Ringelement aufweist, das den Antriebsstrang (16) wenigstens teilweise umgibt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungszylinder (6, 12) relativ zueinander in einer axialen Gleitführung stehen, wobei der untere Führungszylinder (6) eine Innenführung und der obere Führungszylinder (12) eine Außenführung bilden, oder umgekehrt, und wobei das Anschlagelement (20) eine Anschlaghülse (24) aufweist, die über die Innenführung (6) gestülpt ist und wenigstens beim Überschreiten der maximalen Verdichtungsamplitude a_max die Relativbewegung zwischen Innenführung (6) und Außenführung (12) arretierend mit einem Außenführungs-Anschlagbereich (32) an der Außenführung (12) und/oder einem Innenführungs-Anschlagbereich (36) an der Innenführung (6) in Wirkeingriff tritt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenführungs-Anschlagbereich (32) an einem Stirnseitenbereich (26) der Außenführung (12) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungszylinder (6, 12) relativ zueinander in einer axialen Gleitführung stehen, wobei der untere Führungszylinder (6) eine Innenführung und der obere Führungszylinder (12) eine Außenführung bilden, oder umgekehrt, und wobei das Anschlagelement (20) innerhalb der Außenführung (12) angeordnet ist und beim Überschreiten der maximalen Verdichtungsamplitude a_max die Relativbewegung zwischen Innenführung (6) und Außenführung (12) arretierend mit einem Innenführungs-Anschlagbereich (36) an der Innenführung (6) in Wirkeingriff tritt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenführungs-Anschlagbereich (36) an einem Stirnseitenbereich (28) der Innenführung (6) ausgebildet ist.