DE4340699A1 - Vorrichtung zur dynamischen Bodenverdichtung - Google Patents

Description

Es ist bekannt, technische Böden mit natürlichen bindigen und nicht bindigen Eigen­ schaften, sowie Mineralgemische mit und ohne Bindemittelzusatz, mittels dynamisch wirkender Geräte zu verdichten.

Bei den bekannten dynamischen Verdichtungsgeräten haben sich bisher die Vibrationswalzen als Auflastrüttler, sowie die Vibrationsplatten als Sprung­ rüttler jeweils mit Krafterregung durch Unwuchten ausgestattet, durchgesetzt. Schließlich sind noch die Vibrationsstampfer (auch als Schnellstampfer bekannt) zu nennen bei denen jedoch anstelle der Krafterregung durch Unwuchten eine soge­ nannte Wegerregung üblich ist. (Bezügl. Wegerregung siehe z. B. Dissertation Untersuchungen über den Energieaustausch bei der Bodenverdichtung mit Sprungrüttlern von G. Dimpfl TH Aachen 1965)

In Relation zum Eigengewicht weisen Auflastrüttler wie Vibrationswalzen einen geringeren Output an kinetischer Energie auf als Sprungrüttler. Aufgrund ihrer über­ legenen Manövrierfähigkeit sind Vibrationswalzen dennoch die meistbenutzten Ver­ dichtungsgeräte. Den Vibrationsstampfern sind als handgeführten Kleingeräten Sonderaufgaben auf kleinen, beengten Flächen vorbehalten. Sie verfügen jedoch mit deutlichem Abstand über das günstigste Leistungsgewicht.

Um die Leistungsvorteile der Sprungrüttler mit der Wendigkeit fahrender Geräte zu verbinden, wurden beispielsweise Plattenrüttler an Fahrzeuge montiert (AS 11 50 928, AS 11 68 350, AS 1 259 795). Vorgeschlagen wurden außerdem selbstfahrende Verdichtungsgeräte bei denen als Platten gestaltete Verdichtungs­ werkzeuge mit Hilfe der Wegerregung in schwingende Bewegung versetzt werden (OS 2046 840). Weiter wurde für selbstfahrende Verdichtungsgeräte mit platten­ förmigen und durch Wegerregung angetriebenen Verdichtungswerkzeugen vorgeschlagen, Verdichtungsvorrichtungen heb- und senkbar in das Träger­ fahrzeug zu integrieren (DT 20 10 029).

Bei selbstfahrenden Verdichtungsgeräten nach den beschriebenen Vorschlägen - z. B. der DT 20 10 029 - besteht noch eine starre, d. h. nichtfedernde Verbindung zwischen der eigentlichen Verdichtungsvorrichtung und dem diese aufnehmenden Trägerfahrzeug.

Diese starre Ankoppelung der Verdichtungsvorrichtung an das Trägerfahrzeug hat zur Folge, daß die von der Verdichtungsvorrichtung ausgehenden beträchtlichen Beschleunigungskräfte in einer nicht hinnehmbaren Größe als Reaktionskräfte auf das Trägerfahrzeug nachteilig einwirken.

Um diesen Nachteil zu beheben, wurde in der OS 2046 840 eine Vorrichtung zur Kompensation der Reaktionskräfte vorgeschlagen. Dieser Vorschlag ist jedoch mit einem erheblichen technisch-wirtschaftlichen Aufwand verbunden und darüber hinaus technisch unvollkommen.

Aufgabe der dieser Anmeldung zugrunde liegenden Erfindung ist die Entwicklung eines dynamisch wirkenden Verdichters, welcher die gravierenden Nachteile anderer Bauarten vermeidet.

Das heißt vor allem Beseitigung der bei Auflastrüttlern systembedingten Leistungs­ schwächen sowie Behebung der bei Sprungrüttlern vorhandenen Manövriermängel.

Wie bereits erwähnt, weisen die Vibrationsstampfer das günstigste Leistungsgewicht auf. Einschlägige Untersuchungen ergaben, daß für die dynamische Verdichtungs­ leistung die Arbeitsgeschwindigkeit der Verdichtungswerkzeuge ausschlaggebend ist. Unter dieser Arbeitsgeschwindigkeit ist bei Vibrationswalzen (Auflastrüttlern) die Schwinggeschwindigkeit der Bandagen und bei Plattenrüttlern (Sprungrüttlern) die Aufschlaggeschwindigkeit der Platten, d. h. der Verdichtungswerkzeuge zu verstehen. Da die kinetische Energie einer bewegten Masse bekanntlich dem Quadrat ihrer Ge­ schwindigkeit proportional ist und das Prinzip der Auflastrüttlung ebenso wie die Technik der Unwuchterregung keine wesentliche Erhöhung der bezeichneten Arbeits­ geschwindigkeit mehr zuläßt können entscheidende Leistungsverbesserungen von diesen Techniken auch in Zukunft nicht erwartet werden.

Aus diesen Gründen sollen die bisher wenig beachteten Möglichkeiten der Sprungrüttlung in Verbindung mit dem Prinzip der Wegerregung zur Leistungsver­ besserung genutzt werden.

Die erwähnten Vibrationsstampfer besitzen die vorgenannten Merkmale. Dieser Geräte­ typ hat jedoch den entscheidenden Nachteil, daß sich bei Bodenkontakt (Standphase) seine, u. a. aus dem Gerätegehäuse mit Antriebsmotor bestehende, Obermasse über die Erregerfeder(n) auf das Verdichtungswerkzeug abstützt, und anschließend durch die Erregerkräfte hochgeschleudert werden muß (Sprungphase).

Für das Hochschleudern der Obermasse werden Kräfte benötigt die im Quadrat der Frequenz ansteigen. Der Erregermechanismus aber ist nicht in der Lage seine Kräfte entsprechend zu steigern. Infolgedessen senkt sich die Obermasse mit steigender Betriebsfrequenz immer mehr ab, bis das Verdichtungswerkzeug nicht mehr vom Boden abheben kann. Die Betriebsfrequenz der Vibrationsstampfer erreicht bis heute mit etwa 13 Hz ihre Obergrenze.

Aufgabe der Erfindung ist es ein neues System für einen dynamischen Bodenverdichter zu entwickeln, welches folgende Eigenschaften besitzt:

Hoher Energie-Output
Stufen lose und frequenzunabhängige Regelbarkeit des Energie-Output während des Verdichtungsvorganges
Regelbarkeit der Betriebsfrequenz des Verdichtungswerkzeuges in dem für die Bodenverdichtung günstigsten Frequenzbereich von 17 bis 32 Hz.
Gute Manövrierfähigkeit als selbstfahrendes, vorzugsweise mit Luftbereifung ausgestattetes Gerät und
Eignung zum Bau in Gewichtsklassen von etwa 1000 kg an aufwärts.

Durch die für den dynamischen Bodenverdichter geforderten Eigenschaften sollen u. a. folgende Ziele im Baubetrieb erreicht werden:

Erhöhung der Endlagerungsdichte und damit der Tragfähigkeit des verdichteten Materials, besonders bei bisher als schwer verdichtbar geltenden, z. B. bindigen Böden
Anpassungsfähigkeit der wesentlichen Geräteparameter an die unterschiedlichen bodenmechanischen Eigenschaften des Materials,
Erhöhung der Wirtschaftlichkeit durch Verkürzung der Verdichtungs­ zeiten bei gleichzeitiger Energieeinsparung.

Zur Lösung der Erfinderaufgabe werden folgende technische Maßnahmen getroffen:
In ein Trägerfahrzeug werden ein oder mehrere Verdichtermodule mit Wegerregung heb- und senkbar integriert, wobei die Ankopplung der Module an das Trägerfahrzeug federnd ausgebildet wird.

Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Bodenverdichter in vertikalem Längsschnitt, bestehend aus dem vorzugsweise luftbereiften Trägerfahrzeug 1 mit den Kammern 2 und 3 zur Aufnahme der Antriebs-, Versorgungs- und Steuerungsaggregate, sowie dem Modulschacht 4 für das Verdichtungsaggregat. Dieses besteht aus einem Hubrahmens, der seinerseits einen oder mehrere Module mit den Modulgehäusen 6 und den Verdichtungswerkzeugen 7 aufnimmt.

Fig. 2 einen Längsschnitt des Schachtes 4 mit Hubrahmen 5, dem Modul­ gehäuse 6 und dem Verdichtungswerkzeug 7. Ferner die Hubzylinder 8, die von dem mit dem Trägerfahrzeug fest verbundenen Konsolen 9 getragen werden. Die Kolbenstangen der Hubzylinder 8 stützen über die Traversen 10 den Hub­ rahmen 5 ab und dienen dazu diesen stufenlos zu heben und zu senken. Die Traversen 11 sind Bestandteil des Modulgehäuses 6. Die Traversen 12, 13 und 14 sind mit dem Hubrahmen 5 fest verbunden. Die Führungstangen 15 sind mindestens mit den Traversen 12 und 14 kraftschlüssig verbunden. Zwischen den Traversen 11 einerseits und den Traversen 13 andererseits, umgreifen vorgespannte Druckfedern 16 als Kopplungsfedern konzentrisch die Führungsstangen 15. Das Modulgehäuse 6 ist mit den Bohrungen der Traversen 11 gleitend über die Stangen 15 geführt.

Fig. 3 einen horizontalen Längsschnitt durch den Modulschacht 4. Nach dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel sind, aus später noch zu erläuternden Gründen, insgesamt vier Stück Verdichtermodule in einem gemeinsamen Hubrahmen 5 des Modulschachtes 4 angeordnet.

Fig. 4 eine Variante zur federnden Aufhängung des Verdichtermoduls im Hub­ rahmen 5. Bei dieser Variante wird das Modulgehäuse 6 mittels der Federn 17 und das Verdichtungswerkzeug 7 mit Hilfe der Federn 18 im Hubrahmen aufgehängt.

Fig. 5 einen Verdichtermodul im Schnitt, mit dem Modulgehäuse 6, dem Verdichtungswerkzeug 7, den Erregerfedern 19, dem Federkolben 20, der Federkolbenstange 21 und den durch ein Symbol 22 dargestellten, mechanisch oder hydraulisch wirkenden Erreger zur Erzeugung oszillierender Linear­ bewegungen.

Fig. 6 das Funktionsschema eines hydraulischen Erregeraggregates. Es besteht aus einer Pumpe mit den Zylindern 31 und 33 mit den Kolben 32 und 34. Die Leitungen 35 und 36 verbinden die Pumpe mit den Zylindern 37 und 38 eines Linearhubmotors. In diesem befindet sich der Doppelkolben 39, der mit dem Kolben­ gestänge 40 verbunden ist. Weiter zeigt das Schema die Füllpumpe 41, das Druckbegrenzungsventil 42, den Druckspeicher 43, die Rückschlagventile 44 und 45, das Drosselventil 46, die Leitungen 47 bis 54 und den Ölbehälter 55.

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel des hydraulischen Linearhubmotors. Es sind dargestellt die Zylinder 60 und 61 mit den Zylinderköpfen 62, der Doppelkolben 63, die Kolbentraverse 67, der Federkolben 68, die Leitungen 69 und 70, die Motorhalterungen 71 und Teile des Modulgehäuses 72.

Fig. 8 bis Fig. 11 das Ausführungsbeispiel eines Exzentertriebes dessen Exzen­ trizität während des Betriebes stufenlos verändert werden kann. Er besteht aus einer hohlen Exzenterwelle 80 mit den Aussparungen 81 dem Exzenterkeil 82, den Keilstegen 83, dem Exzenterring 84, den Anpreßfedern 85, dem Wälz­ lager 86, dem Pleuel 87, der Druckfeder 88, dem Federwiderlager 89, dem Axiallager 90 und der Schubstange 91. Weiter sind dargestellt ein Zahnrad 92, das Kegelrollenlager 93, das Radiallager 94 und Teile des Modulgehäuses 95.

Fig. 12 in schematischer Darstellung die Anordnung von Längslenkern 100 zwischen dem Hubrahmen 5 und dem Verdichtungswerkzeug 7 mittels der Elasto­ gelenke (z. B. Gummiblöcke) 101 und 102.

Die erfindungsgemäße Ankopplung des Modulgehäuses 6 mittels Federn an den Hubrahmen 5 bewirkt, daß das Modulgehäuse 6 unter Einwirkung der Reaktionskräfte des Erregermechanismus gegenüber dem Hubrahmen 5 frei schwingen kann. Dabei werden diese Kräfte durch die Beschleunigung des Modulgehäuses 6 größtenteils kompensiert. Auf den Hubrahmen 5 wirken nur noch die weitaus kleineren Kräfte aus den Verformungswegen der Kopplungsfedern 16 (vergl. Fig. 2) ein, die keinen störenden Einfluß auf das Trägerfahrzeug 1 ausüben.

In der tiefsten Stellung des Hubrahmens 5 sind die Federn 16 entlastet, so daß das Gewicht des Modulgehäuses 6 voll auf dem Verdichtungswerkzeug 7 ruht. In dieser Einstellung verhält sich das Verdichtermodul wie die bekannten Vibrationsstampfer, d. h. die Betriebsfrequenz bleibt - wie bereits auf Blatt 3 beschrieben - weit unterhalb des für Verdichtungsarbeiten günstigsten Frequenzbereichs.

Mit zunehmender Anhebung des Hubrahmens 5 werden wachsende Gewichtsanteile des Modulgehäuses 6 über die Federn 16 auf das Fahrzeug 1 abgetragen. Durch die damit verbundene Entlastung des Erregermechanismus im Modul kann dieses nachweislich mit höheren Betriebsfrequenzen gefahren werden. Da der Leistungs­ output aber annähernd in der dritten Potenz der Frequenzerhöhung - bei sonst unveränderten Parametern - zunimmt, ermöglichen die den Erfindungsgegenstand gemäß Anspruch 1 und 2 kennzeichnenden Merkmale bereits den erheblichen Vorteil einer außergewöhnlichen Leistungssteigerung.

Wird der Hubrahmen 5 soweit angehoben, daß das volle Gewicht des Modulgehäuses 6 durch die Federn 16 aufgenommen wird, kann das Verdichtungswerkzeug 7 völlig entlastet schwingen. Durch weitere Anhebung des Hubrahmens 5 können zusätzliche Gewichtsanteile, bis zum Gesamtgewicht des Moduls, über die Federn 16 auf den Hubrahmen 5 abgetragen werden. Außerdem kann durch Veränderung der Höhen­ stellung des Hubrahmens 5 die Aufschlaggeschwindigkeit des Verdichtungswerk­ zeuges 7 auf den Untergrund beeinflußt und somit die Energieübertragung vorteil­ hafterweise stufenlos variiert werden.

Die höchste Einstellung des Hubrahmens 5 sichert für Transportfahrten einen ausreichenden Abstand der Verdichtungswerkzeuge 7 zum Untergrund.

Fig. 2 zeigt zum Heben und Senken des Hubrahmens 5, sowie zu dessen Vertikal­ führung hydraulische Hubzylinder 8.

Grundsätzlich sind aber auch (nicht dargestellte), mechanische Mittel für den Hub­ vorgang und zusätzliche Gleit-, Rollenführungen oder dergl. zwecks Parallelführung des Hubrahmens 5 zu den Wänden des Modulschachtes 4 vorgesehen.

Fig. 3 zeigt einen Horizontalschnitt durch den Modulschacht 4 in dem vier Module seitlich der Längsachse des Bodenverdichters angeordnet sind. Es ist hierbei vorgesehen die Phasenlagen der Verdichtungswerkzeuge 7 der beiden innen liegenden Module gegen­ über denjenigen der beiden außen liegenden Module um 180 Grad zu versetzen. Durch diese Maßnahmen werden die durch die Verformungswege der Kopplungsfedern 16 verursachten Kräfte in ihren Auswirkungen auf das Trägerfahrzeug 1 vorteilhaft noch zusätzlich kompensiert. Die Numerierung der Einzelteile in Fig. 3 entspricht derjenigen in Fig. 2.

Die in Fig. 4 schematisch dargestellte Variante der federnden Aufhängung des Modulgehäuses 6 durch die Zug- und Druckfedern 17 einerseits und des Verdichtungs­ werkzeuges 7 durch die Zug- und Druckfedern 18 andererseits, bewirkt eine direkte Gewichtsabtragung des Werkzeuges 7 auf den Hubrahmen 5, wodurch der Erregermechanismus vorteilhaft entlastet wird. In der praktischen Ausführung wird die Wirkung der Zug- und Druckfedern üblicherweise durch eine Kombination vor­ gespannter Druckfedern, wie in Fig. 2 dargestellt, realisiert.

Das in Fig. 5 im Schnitt gezeigte Verdichtermodul ähnelt in seinem Aufbau den bekannten Vibrationsstampfern. Das Verdichtungswerkzeug 7 wird im Modulgehäuse 6 gleitend geführt, so daß es unter der Einwirkung der Wechselspannungen der Federn 19 rasche Linearbewegungen ausführen kann. Die Federspannung erfolgt durch die oszillierende Bewegung der Federkolbenstange 21 mit dem Federkolben 20. Die Kolbenstange 21 wird ihrerseits durch einen mechanisch oder hydraulisch arbeitenden Erreger bewegt,der in Fig 5 durch das Symbol 22 dargestellt ist.

In der mechanischen Version besteht der Erreger vorzugsweise aus einem Kurbel- oder Exzentertrieb jeweils in Verbindung mit einem Pleuel. Der Antrieb des Erreger­ mechanismus erfolgt durch einen von dem Modul bzw. von den Modulen getrennt installierten Motor über zwischengeschaltete Getriebeelemente.

Wegen der mit kleinen Wegamplituden erfolgenden Schwingbewegungen des Modul­ gehäuses 6 wird die Verbindung zwischen dem Erreger im Modulgehäuse 6 und dem vorgeschalteten Getriebe mit einer Gelenkwelle oder einer biegsamen Welle hergestellt.

In der hydraulischen Ausführung des Erregers wird ein Linearhubmotor im Modulge­ häuse 6 eingebaut. Die Energiezufuhr erfolgt mittels einer Hydraulikflüssigkeit die, soweit erforderlich, durch flexible Hochdruckschläuche geleitet wird.

Das in Fig. 6 schematisch dargestellte Hydraulikaggregat ist besonders für den Erreger­ antrieb der Verdichtermodule geeignet. Dieses Aggregat arbeitet nach dem Prinzip des Flüssigkeitswechselstromes im Gegensatz zu dem in der Hydraulik sonst üblichen Prinzip des Flüssigkeitsgleichstromes.

Das Wechselstromprinzip hat den Vorteil, daß auf Umsteuerventile, die den Energiefluß behindern, verzichtet werden kann.

Die Hydraulikpumpe besitzt dazu zwei Zylinder 31 und 33 mit den Kolben 32 und 34. Die Förderhübe der Kolben 32 und 34 sind um 180 Grad gegeneinander versetzt. Die Hydraulikflüssigkeit wird durch die Leitungen 35 bzw. 36 direkt den Zylindern 37 und 38 des Linearhubmotors zugeführt. Durch die Wechselbewegungen der Flüssigkeitsströme wird der Doppelkolben 39 zwecks Arbeitsleistung ebenfalls in oszilliernde Bewegung gesetzt. Seine Bewegungsenergie überträgt der Doppelkolben 39 durch die Kolben­ stange 40 und den Federkolben 20 auf die Erregerfedern 19 des Verdichtermoduls. Durch die Leitungen 53 und 54 kann über ein Drosselventil 46 eine Verbindung zwischen den Leitungen 35 und 36 hergestellt werden. Bei geschlossenem Drossel­ ventil 46 wird die gesamte, durch die Pumpe geförderte, Flüssigkeitsmenge zur Arbeitsleistung in den Linearhubmotor geführt. Dabei werden der maximale Kolben­ hub und die Höchstleistung des Linearhubmotors erreicht.

Durch die Öffnung des Ventils 46 kann der Flüssigkeitsstrom den Linearhubmotor, unter gleichzeitiger Minderung der Energieabgabe, umgehen. In Abhängigkeit vom Öffnungsgrad des Ventils 46 läßt sich die Hubweite bzw. Wegamplitude des Doppel­ kolbens 39 stufenlos verändern. Die Änderung der Hubweite des Doppelkolbens 39 ist gleichbedeutend mit einer frequenzunabhängigen, stufenlosen Änderung der Leistungsabgabe des Linearhubmotors und damit des Verdichtermoduls. Die Füll­ pumpe 41 hat in Verbindung mit dem Druckbegrenzungsventil 42, dem Hydro­ speicher 43, den Rückschlagventilen 44 und 45 über die Leitungen 51 und 52 nicht nur Leckverluste im Leitungssystem zwischen der Hydraulikpumpe und dem Linearhubmotor auszugleichen, sondern darüberhinaus für einen nahezu gleich­ bleibenden Vorspannungsdruck im genannten Leitungssystem zu sorgen. Schwankungen dieses Vorspannungsdruckes innerhalb eines bestimmten Toleranz­ bereiches dienen zur Betriebssteuerung der Füllpumpe 41. Der Vorspannungs­ druck der Hydraulikflüssigkeit ist von Vorteil, weil er eine gleichmäßige Kraft- und Energieübertragung von der Hydraulikpumpe auf den Linearhubmotor sicherstellt.

Die Fig. 7 zeigt ein Beispiel konstruktiver Gestaltungsmöglichkeit des Linearhub­ motors in drei Schnittführungen.

Aufgabe und Funktionsweise des Linearhubmotors wurden bereits (z. B. bei der Beschreibung der Fig. 6 auf der Seite 7) erläutert. Die konstruktive Besonderheit liegt in der absoluten Gleichgestaltung der beiden gegenüberliegenden Zylinder. Dadurch werden einerseits gleiche hydraulische Bedingungen für beide Zylinder erreicht und andererseits wird der Aufwand für die Abdichtung der beweglichen gegen die feststehenden Pumpenteile minimiert.

Kräfte und Bewegungen des Doppelkolbens 63 werden über die Traverse 64 auf die Stege 65 und von diesen durch den Riegel 66 auf die Federkolbenstange 67 und den Federkolben 68 auf die Erregerfedern übertragen.

Ein Konstruktionsbeispiel für eine Vorrichtung zur stufenlosen und frequenzunab­ hängigen Änderung der Erregeramplitude im Betriebszustand unter Verwendung mechanischer Mittel, wird in Fig. 8 bis 11 gezeigt. In der drehbar gelagerten, hohlen Exzenterwelle 80 befindet sich der axial verschiebbare Exzenterkeil 82. Dieser hat zwei, in eine zylindrische Grundform eingearbeitete, schräge Gleitflächen 96, auf die sich zwei Keilstege 83 mit ihren Schrägflächen 97 abstützen. Die zwei Keilstege 83 sind in gegenüberliegenden, vorzugsweise rechteckigen Aussparungen 81 der Exzenter­ welle 80 gleitend geführt. An ihren Außenenden weisen die Keilstege 83 ein schwalben­ schwanzförmig gestaltetes Teil auf, mit dem sie in entsprechende Führungen 99 des Exzenterringes 84 greifen. Auf dem Exzenterring 84 sitzt, bis zu dessen Anschlag, der Innenring eines Wälzlagers 86. Durch die Anpreßfedern 85 (z. B. Blattfedern), erfolgt der Kraftschluß zwischen den Flächen 98 der Keilstege 83 und dem Wälzlager 86. Das Exzenterpleuel 87 umspannt mit der Bohrung seines Pleuelkopfes den Außenring des Wälz­ lagers 86. Auf der einen Seite des Exzenterkeils 83 befindet sich zwischen diesem und dem Federwiderlager 89 die Druckfeder 88. Diese hat die Aufgabe, die Rückführung des Exzenterkeils 82 in die Stellung der Minimalexentrizität zu bewirken bzw. zu unterstützen. Eine mechanisch oder hydraulisch betätigte Schubstange 91 dient dazu, den Exzenter­ keil 82 gegen die Kraft der Feder 88 und die von einem Keilsteg 83 ausgehende, in Achs­ richtung wirkende Kraftkomponente aus der Minimalexentrizität stufenlos über Zwischen­ werte in die Stellung der Maximalexentrizität zu schieben. Um die dazu notwendige Druck­ übertragung von der nicht rotierenden Schubstange 91 auf den mit der Exzenterwelle 80 drehenden Exzenterkeils 82 zu ermöglichen, wird das Axiallager 90 zwischengeschaltet.

Die Exzenterwelle 80 ist über die Wälzlager 93 und 94 im Modulgehäuse 95 gelagert. Ihr Antrieb kann über Zahnräder oder vergleichbare Getriebeelemente erfolgen. Das freie Ende des Exzenterpleuels 87 wird über ein Gelenk mit der Federkolben­ stange 21 des Verdichtermoduls verbunden, so daß Kräfte und Bewegungen in be­ kannter Weise durch den Federkolben 21 auf die Erregerfedern 19 übertragen werden können.

Fig. 12 zeigt ein Beispiel für die Anordnung von Längslenkern 100 zur Stabilisierung der Verdichtungswerkzeuge 7 und des Modulgehäuses 6. Während des Boden­ kontaktes des Verdichtungswerkzeuges 7 greift an diesem eine, der Fahrtrichtung des Trägerfahrzeuges 1 entgegen gerichtete, Horizontalkraft an.

Diese Kraft resultiert aus der Reibung zwischen dem Verdichtungswerkzeug 7 und dem Boden. Sie verursacht entsprechende Pressungen an den Gleitflächen zwischen dem Modul 6 und dem Verdichtungswerkzeug 7 einerseits und zwischen den Traversen 11 und den Führungsstangen 15 andererseits.

Die Längslenker 100 haben in Verbindung mit den Elastogelenken 101 und 102 die Aufgabe, einen Teil der Horizontalkraft vom Verdichtungswerkzeug 7 direkt auf den Hubrahmen 5 zu übertragen und dadurch die Gleitflächen zu entlasten. Die Elastogelenke, z. B. in Form der bewährten Gummiblöcke, sind in der Lage, die durch das Schwingen des Verdichtungswerkzeuges 7 bedingten minimalen Abstandsänderungen zwischen den Achsen der Elastogelenke 101 und 102 ebenso auszugleichen, wie geringe Winkelverdrehungen. Anstelle der Längs­ lenker können auch Schräglenker sinngemäß eingesetzt werden.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur dynamischen Bodenverdichtung, bestehend aus einem Träger­ fahrzeug (1) mit den erforderlichen Antriebs-, Versorgungs- und Steuerungs­ aggregaten und einem Hubrahmen (5), der einen oder mehrere Verdichtermodule mit je einem Modulgehäuse (6) und einem schwingend bewegten Verdichtungswerk­ zeug (7) enthält, wobei das Verdichtungswerkzeug (7) durch mindestens eine Erregerfeder in bekannter Weise mit einem im Modulgehäuse (6) untergebrachten Erreger verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtermodule durch mechanische oder pneumatische Federglieder an den Hubrahmen (5) des Trägerfahrzeuges (1) angekoppelt sind.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federglieder zwischen dem Hubrahmen (5) und den Modulgehäusen (6) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Federglieder einerseits zwischen Hubrahmen (5) und den Modulgehäusen (6) und andererseits zwischen dem Hubrahmen (5) und den Verdichtungswerkzeugen (7) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Patentansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstanten der an die Modulgehäuse (6) gekoppelten Federglieder sich zu den Federkonstanten der an die Verdichtungswerkzeuge (7) gekoppelten Federglieder verhalten, wie die Masse eines Modulgehäuses (6) zu der Masse eines Verdichtungswerkzeuges (7).

5. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Erregern (22) der Verdichterwerkzeuge (7) mehrerer Verdichter­ module Phasenverschiebungen bestehen, die eine gegenseitige Kompensation der von den Verdichtermodulen ausgehenden und von den Federgliedern auf den Hub­ rahmen (5) partiell übertragenen Beschleunigungskräfte bewirken.

6. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in bezug auf die Längsachse des Trägerfahrzeuges (1) seitlich rechts und links je zwei Verdichtermodule symmetrisch angeordnet sind und daß zwischen den Er­ regern (22) der Verdichtungswerkzeuge (7) der beiden äußeren Module einerseits und der beiden inneren Module andererseits eine ständige Phasenverschiebung von 180 Grad besteht.

7. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein oszillierender Doppelkolben (35, 63) eines, als Erreger (22) in einem Modul­ gehäuse (6, 72) angeordneten, ventillosen, hydraulischen Linearhubmotors mit den Zylindern (37, 38, 60, 61) über ein Kolbengestänge (40) und einen Federkolben (20) mit den Erregerfedern (19) kraftschlüssig verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Förderhüben der Kolben (32, 34) der Hydraulikpumpe ein bleibender Phasenunterschied von 180 Grad besteht und daß jede der Hydraulikleitungen (35, 36) jeweils einen Zylinder (31, 33) der Hydraulikpumpe mit jeweils einem Zylinder (37, 38, 60, 61) des Linearhubmotors verbindet.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Füllpumpe (41) durch die Leitung (48) sowohl mit einem Druckspeicher (43) als auch mit den Eingangsanschlüssen der Rückschlagventile (44, 45) und eines Druckbegrenzungsventils (42) verbunden ist und daß eine Verbindung hergestellt wird einerseits durch die Leitung (51) zwischen dem Ausgangs­ anschluß des Rückschlagventils (45) und der Leitung (35) und andererseits durch die Leitung (52) zwischen dem Ausgangsanschluß des Rückschlagventils (44) und der Leitung (36).

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drosselventil (46) einerseits durch die Leitung (53) mit der Leitung (35) und andererseits durch die Leitung (54) mit der Leitung (36) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zylinder (60, 61) des Linearhubmotors an ihren, den Zylinderköpfen gegenüberliegenden Enden konzentrisch ineinander greifen und daß die Zylinder (60, 61) zumindest mit einem der Zylinderköpfe (62) gemeinsam durch Schrauben (73) oder mindestens gleichwertige Verbindungsmittel untereinander befestigt sind.

12. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß die Zylinder (60, 61) ins den Zylinderwänden Langlöcher (74) aufweisen, deren seitliche Begrenzungsflächen jeweils paarweise in gleichen Ebenen liegen und daß der Doppelkolben (63) über die, durch die Langlöcher (74) hindurchgreifende Kolben­ traverse (64), die Stege (65), den Riegel (66), die Kolbenstange (67) und den Feder­ kolben (68) kraftschlüssig mit den Erregerfedern (19) verbunden ist.

13. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Steg (65) ein Langloch zur Durchführung einer Hochdruck­ leitung (70) vorhanden ist.

14. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine hohle Exzenterwelle (80) eines als Erreger (22) in einem Modulgehäuse (6) angeordneten Exzenterantriebes innen einen Exzenterkeil (82), eine Druckfeder (88), ein Axiallager (90) und eine Schubstange (91) aufnimmt, wobei die Feder (88) zwischen einem Federwiderlager (89) und einem Ende des Exzenterkeils (82) eingespannt ist, das Axiallager (90) eine Verbindung zwischen dem anderen Ende des Exzenterkeils (82) und der Schubstange (90) herstellt und daß zwei, durch die Aussparungen (81) der Exzenter­ welle (80) geführte Keilstege (83) sich mit ihren Schrägflächen (97) auf die Gleit­ flächen (96) des Exzenterkeils (82) abstützen, wobei das äußere, schwalbenschwanz­ förmig gestaltete Teil der Keilstege (83) in die Schwalbenschwanzführungen (99) des Exzenterringes (84) greifend mit seiner Außenfläche (98) die Anpreßfeder (85) gegen den Innenring eines auf dem Exzenterring (84) sitzenden Wälzlager (86) drückt und das Exzenterpleuel (87) mit der Bohrung des Pleuelkopfes den Außenring des Wälzlagers (86) umspannt.

15. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtungswerkzeug (7) durch mindestens einen Längs- oder zwei Schräglenker (100) mit dem Hubrahmen (5) verbunden ist und daß die Ver­ bindung zwischen einem Lenker (100) und dem Hubrahmen (5) ebenso durch ein Elastogelenk (101) hergestellt ist, wie die Verbindung zwischen einem Lenker (100) und einem Verdichtungswerkzeug (7).