WO2015140171A2 - Selbstfahrende vorrichtung zur bodenbearbeitung und verfahren zu deren handhabung - Google Patents
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- WO2015140171A2 WO2015140171A2 PCT/EP2015/055565 EP2015055565W WO2015140171A2 WO 2015140171 A2 WO2015140171 A2 WO 2015140171A2 EP 2015055565 W EP2015055565 W EP 2015055565W WO 2015140171 A2 WO2015140171 A2 WO 2015140171A2
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
- E01C19/22—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
- E01C19/41—Apparatus having both rolling tools and ramming, tamping, or vibrating tools
Definitions
- the present invention relates to a self-propelled device for
- Soil consolidation and / or compression has.
- the invention relates to a method for handling such a self-propelled device for
- Road roller is cultivated, can be found in EP 0 976 871 A1.
- This plate compactor works in combination with a mounted on the front of the self-propelled road roller roller body, which covers substantially the entire width of the road roller and at the same time defines their working width.
- Plate compactor is driven by an additionally installed hydraulic pump via oil motors.
- a hydraulic drive for a construction machine is known, in particular for a road roller with vibration drive.
- the unit comprises several drives with hydraulic pumps and an additional drive with a pressure pump.
- One of the hydraulic pumps supplies hydraulic fluid in a closed circuit via pressure lines to one or more drive motors.
- the hydraulic pump is made adjustable.
- the additional drive can be provided for to be arranged on the construction machine plate compressor motors, wherein the pressure pump of the auxiliary drive is designed to change the speed of the hydraulic motors adjustable.
- DE 1 155 725 A1 also discloses a hydraulic drive for combined static and vibratory road rollers with two of one
- Known compactors are often designed as road rollers in which a drive motor via a hydraulic power to operate a
- Vibration unit is provided. With this vibration unit targeted vibrations can be introduced into the material to be compacted. Such machines are used for the compression of various types of soils. It has been found that for compacting cohesive, sticky and / or strongly clay-containing Soils significantly more energy and thus performance must be provided as in compacting loose, rolling, gravelly and / or granular soils.
- the object of the present invention is to provide a compressor which operates as energy-efficiently as possible, and which also has the largest possible surface area in its operation
- the present invention should make it possible to design a drive for the vibration of a road roller or other compacting device so that a high engine and hydraulic power is available when compacting heavy soils, in order in this way a sufficient amount of energy to drive the vibration gear to provide the roll body.
- it makes sense to work with significantly reduced energy consumption when compacting lighter, granular soils with plate compactors mounted on the same roller, since, for example, only about 30% of the basically available drive energy is required for this purpose.
- the invention provides a device which is capable of
- a hydraulic vibration drive is designed on a roller in such a way that more effective compaction work can be achieved by displaying a high energy efficiency.
- a multi-plate compressor is mounted on the rear side, which alternately - depending on the nature of the existing, to be compacted material - can be operated.
- vibration frequencies and amplitudes of a plate compactor are necessary for different materials of the substrate. It has been proven that for compacting cohesive, clayey soils a max. Vibration frequency is needed to about 35 hertz. In gritty, granular media, the optimal vibration frequency is around 70 hertz.
- a hydraulic drive energy is provided by a hydraulic pump, which is arranged in the carrier device and coupled to an internal combustion engine.
- the present invention provides a self-propelled soil preparation apparatus having a motor-driven carrier vehicle in the form of a roller having at least two separate compactors for soil consolidation and / or compaction, the front with a cylindrical roller body with a hydraulically driven vibratory gearbox and rear multiple -
- Plate compactor are designed with hydraulically driven vibration gears. These are driven by the existing hydraulic pump of the carrier vehicle.
- the invention provides in particular various drive variants for
- Soil compacting devices on a self-propelled working machine intended for compaction of soils can be formed in particular by a suitable carrier device such as a compactor, a wheel loader, a tractor, truck o.
- a device is provided which is able to perform large-scale compaction work energy efficient.
- a carrier device is designed in such a way that, showing a high
- the hydraulic drive energy is provided in particular by adjustable hydraulic pumps, which are arranged in the carrier device and coupled to an internal combustion engine.
- adjustable hydraulic pumps When attached to a roller, for example, the standard hydraulic pump can be used, which normally drives the Klattelbandage.
- At least one of the compression devices is formed by a hydraulically operated plate compactor, which is provided by an existing plate compactor
- Hydraulic supply of the carrier vehicle is driven, preferably with variable vibration amplitude and / or frequency of normally in such
- the carrier vehicle may, for example, be formed by a road roller or another self-propelled motor vehicle. Basically comes as a carrier vehicles for the device according to the invention with the attached compression devices any kind of self-propelled motor vehicles such as trucks, tractors, road rollers, construction machinery, etc. in question.
- the internal combustion engine of the traction drive and the hydraulic pump coupled thereto can be operated in at least two different operating modes for applying a high or reduced drive power for the traction drive and the compacting devices.
- a first operating mode is characterized by a high input speed of the internal combustion engine of the traction drive and a correspondingly high hydraulic power coupled thereto hydraulic pump for supplying the compression device of the roller body, while a second operating mode by a reduced input speed of
- Hydraulic power is supplied to supply the plate compactor.
- the second operating mode provides for a reduction of the drive speed of the internal combustion engine and of the hydraulic pump by at least 50% with respect to the rotational speed in the first operating mode.
- a drive for the vibration of a road roller can be designed so that on the one hand for the compression of heavy soils with full engine and hydraulic power enough energy to drive the
- Vibration gear of the roller body is provided.
- the hydraulic energy that must be present to operate the roller-vibratory drive itself be redirected in a way that about 70% less energy for the vibration drive of
- Plate compactor are to be provided. This is done in a way that the
- Engine speed electronically or mechanically controlled and in particular reduced.
- the speed is reduced by up to half of the actual rated speed.
- the volume flow of the hydraulic oil is reduced, since now a much lower hydraulic power is required to operate the plate compactor.
- Half the engine speed means a significant fuel saving, which can be reduced by up to half. If the compactor, for example, a nominal power of 120 kW at an engine speed of about 2200 rev / min can deliver and this is a nominal consumption of about 0.2 Itr. per kW of power can, with a hydraulic delivery of about 160 ltr. at 300 bar at a drive power for the
- Hydraulic drive or the hydraulic pump can be calculated at a drive speed of 2200 U / min. From this, a fuel consumption of about 16 Itr./Std. only for the
- Vibration drive are calculated while the total fuel consumption at 24 Itr./Std. lies.
- hydraulic power for the plate compactor can also be reduced fuel consumption of a similar magnitude.
- a suitable electrical or mechanical switching function of the plate compactor can also be reduced fuel consumption of a similar magnitude.
- Vibration drive for the plate is redirected. As a result, a significant reduction in fuel consumption and a corresponding reduction in pollutant and noise emissions can be achieved.
- the second operating mode provides that the power is reduced by up to 50% compared to the rotational speed in the first operating mode via an electronic control of the drive speed of the internal combustion engine and the hydraulic pump.
- Measuring devices for detecting and / or controlling both modes of operation be provided, which detect at least the driving speed, the compression parameters, a speed, frequency and / or amplitude of the vibration drives and a central
- the measured values can also be processed in a manner and made available to a display device such that current compression parameters can be visualized for the driver.
- the above object of the invention is equally achieved by a method for handling and / or controlling a self-propelled device
- Soil cultivation and / or compression achieved which device comprises a motor-driven carrier vehicle such as in particular a road roller with a plurality of separate compression means for soil consolidation and / or soil compaction.
- a motor-driven carrier vehicle such as in particular a road roller with a plurality of separate compression means for soil consolidation and / or soil compaction.
- At least one of the compression devices is formed by a roller body rolling on the bottom of the carrier vehicle with associated vibration drive.
- At least one further compression device is provided by a
- the vibration drives each have hydraulic drives, which are fed by at least one hydraulic pump, which is driven by an internal combustion engine traction drive of the carrier vehicle and coupled thereto.
- the internal combustion engine of the traction drive and the coupled thereto hydraulic pump according to the invention in at least two different operating modes for applying a high drive power for the traction drive and the vibration drive of the roller body or a reduced
- the drive speed of the internal combustion engine of the traction drive is high in the first operating mode or is in the range of a nominal speed, whereby the hydraulic pump coupled to the drive a correspondingly high hydraulic power to supply the compression devices, in particular the vibration drive of the
- roller body supplies The drive speed of the internal combustion engine of the traction drive is reduced in the second operating mode or is well below the rated speed, whereby the hydraulic pump to a correspondingly reduced hydraulic power to
- the second operating mode provides for a reduction of the drive rotational speed of the internal combustion engine and of the hydraulic pump by at least 40% compared to the rotational speed in the first operating mode.
- An option of the method provides for a first mode of operation, which is characterized by a high input speed of the internal combustion engine of the traction drive with coupled hydraulic pump and a correspondingly high hydraulic power to supply the compression devices.
- a second mode of operation can therefore by a preferably significantly reduced input speed of the
- Internal combustion engine with coupled hydraulic pump and a correspondingly reduced hydraulic power to supply the at least one plate compactor to be characterized. Furthermore, in the second operating mode via a electronic control of the drive speed of the internal combustion engine and the hydraulic pump to be provided by up to 50% reduced power over the speed in the first mode of operation.
- the method may also be coupled to a measuring device for detecting and / or controlling both operating modes, which at least the
- Travel speed, the compression parameters, a speed, frequency and / or amplitude of the vibration drives detect and provide a central control device available. At least some of the measured values can be processed in an advantageous manner and made available to a display device, in particular in order to visualize the driver's current compression parameters.
- Fig. 1 shows a schematic side view of an embodiment of a device according to the invention for soil compaction.
- Fig. 2 shows a schematic side view of another embodiment of the device according to the invention for soil compaction.
- Fig. 3 shows a variant of a directional valve, as can be used in the present invention.
- FIG. 4 shows a schematic side view of the device according to FIG. 1 or
- FIG. 1 shows an embodiment of a self-propelled soil preparation apparatus 10 here by a road roller 12 is formed as a motor-driven carrier vehicle 14.
- the road roller 12 In the direction of travel 16 at the front, the road roller 12 has a cylindrical roller 18 for load support and for compacting the bottom 20.
- the roller 18 is mounted in a frame portion 22 which is mounted pivotably about a vertical axis on the chassis 24 of the carrier vehicle 14 and the road roller 12 and in this way forms a so-called.
- the air-tired rear wheels 26 of the road roller 12 may be conventional construction vehicle wheels and tires, such as those used in road construction or agriculture.
- the roller 18 is associated with a first vibration drive, as will be explained in more detail with reference to FIG. 4. At the back of the road roller 12 and the carrier vehicle 14 is on
- a device support 28 is pivotally mounted about a horizontal transverse axis, which can be raised or lowered by means of an adjusting device 30 and a rear-side compression device 32 in the form of a
- Plate compressor 34 carries.
- the plate compactor 34 typically has one
- arranged hydraulic pump can be supplied. This way you can
- a vibration frequency of the plate compactor 34 are adjusted.
- the adjusting device 30 makes it possible, by more or less strong raising or lowering of the compacting device 32 and the plate compactor
- the rear plate compactor 34 which normally has a width that can approximately correspond to the vehicle width (see also Fig. 4), be brought by lifting from the surface to be compacted of the bottom 20 in a rest position or rest position.
- FIG. 1 shows a front compression device 38, which is arranged at the front side of the roller 18, and which also has at least one
- Plate compactor 40 is formed.
- This front compression device 38 is optional and may also be missing, depending on the embodiment of the device 10.
- Compression device 38 may also be designed to be pivotable and / or displaceable and can be brought for a road trip in a rest position in which it is within the vehicle width of the host vehicle 14. All existing plate compressors 34 and 40 are preferably via an existing on the carrier 14 oil pump and hydraulic lines on the plate compressors 34 and 40th mounted hydraulic motors powered to drive a vibratory drive.
- the front plate compactor 40 and the roller 18 define a front exposure area 42 in the floor 20.
- both the rear compression device 32 and the front compression means 38 can each consist of several side by side and / or in the direction of travel 16 successively arranged plate compressors 34 and 40, respectively.
- FIG. 2 shows a variant of the carrier vehicle 14 and the road roller 12 with front and rear
- the front plate compactors 40 can be arranged on both sides of the roller 18 (not shown) or corresponding to FIG. 1 on the front side of the entire carrier vehicle 14. 2, the existing plate compressors 34 and 40 can be fed via an oil or hydraulic pump 44 arranged on the carrier vehicle 14 and hydraulic motors mounted on the plate compressors 34 and 40 via hydraulic lines 46, which each drive a vibratory drive.
- FIG. 3 illustrates the various operating states and positions of the central hydraulic pump 44 (see Fig. 2), which is normally driven directly by an internal combustion engine of the host vehicle 14 and the road roller 12, respectively.
- Fig. 3 illustrates the connections of a typically usable 6/2-way valve 50, as it for the interconnection of
- the electrically switchable valve 50 is in the illustration of FIG. 3 in a rest position or in a first switching position, in each case line connections between the hydraulic pump (line A) and an oil motor of the vibration drive for the roller body (line A1) exist.
- the lines B and B1 respectively indicate the return of the oil motor of the vibration drive for the roller body (line B1) and the hydraulic pump (line B).
- line connections between the hydraulic pump (line A) and an oil motor or multiple oil motors of the vibratory drives for the plate compressors (line A2) can be produced.
- the lines B and B2 respectively indicate the return of the oil motor of Vibration drives for the plate compressors (line B2) or the hydraulic pump (line B).
- the shown 6/2-way valve 50 allows the switching of the drives for the plate compressor or the vibratory compressor of the roller body, which is also accompanied as needed in the second switching position with a throttling of the drive speed of the internal combustion engine and the hydraulic pump coupled thereto, since their drive power at because now for the operation of the plate compactor a much lower hydraulic power is needed.
- the drive speed can, for example, be reduced by 30 to 70%, which also saves fuel in comparable
- FIG. 4 shows a further embodiment of an inventive device 10 for soil compaction, as a
- Road roller 14 is formed as a motor-driven carrier vehicle 12.
- the road roller 14 has a cylindrical roller body 18 for load support and for compacting the bottom 20.
- the rotating roller body 18 may in particular consist of steel and, depending on requirements, have a filling as a variable ballast.
- the pneumatic tires rear wheels 26 of the road roller 14 may be conventional construction vehicle wheels and tires, as they are used in road construction or agriculture. At the rear of the road roller 14 and des
- Support vehicle 12 is attached to the frame or chassis 24, a device carrier 28 which is pivotable about a horizontal transverse axis, and by means of a suitable Hebe corner. Adjustment device 30 can be raised or lowered.
- the adjustable, raisable and lowerable device carrier 28 carries a rear-side compression device 32 in the form of a plate compactor 34.
- the schematic representation of Fig. 4 also shows in a schematic block diagram (see Fig. 3), the various operating conditions and switching positions and illustrates how the used 6/2-way valve 50 can be used for a meaningful interconnection of the hydraulic circuit.
- the electrically switchable valve 50 is in the illustrated representation in a rest position or in a first switching position, in each case line connections between the hydraulic pump 44 (line A) and an oil motor 52 of the vibration drive 53 for the roller body 18 (line A1) exist.
- the lines B and B1 respectively indicate the return of the oil motor 52 of the vibration drive for the roller body 18 (line B1) and the Hydraulic pump 44 (line B).
- the hydraulic pump 44 is normally located centrally on the vehicle 12 and is typically driven by its internal combustion engine 48, which is normally done by a direct and rigid rotary connection, possibly with a suitable gear ratio.
- line connections between the hydraulic pump 44 (line A) and an oil motor 54 or more oil motors 54 of the vibratory drives 55 for the plate compressors 34 (line A2) can be made.
- the lines B and B2 respectively indicate the return of the oil motor 54 of the vibratory drives 55 for the plate compressors 34 (line B2) and the hydraulic pump 44 (line B).
- the shown 6/2-way valve 50 allows the switching of the drives 55 for the plate compressor 34 or the vibratory compressor 53 of the roller body 18, which also according to need in the second switching position with a throttling
- Plate compactor 34 requires a much lower hydraulic power.
- the drive speed can be reduced, for example, by 50%, which is also a
- Fuel savings on a comparable scale of the requested performance allows. At the same time fuel consumption, pollutant emissions and noise emission are significantly reduced, thus significantly improving the energy balance.
- This data can be recorded by means of measuring devices 56 mounted on the individual compacting devices and displayed on a display 58 in the driver's cab.
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Abstract
Mit der Erfindung ist eine selbstfahrende Vorrichtung (10) zur Bodenbearbeitung mit einem motorisch angetriebenen Trägerfahrzeug (14) offenbart, das durch eine Straßenwalze (12) oder ein anderes selbstfahrendes Motorfahrzeug gebildet ist, und das mehrere separate Verdichtungseinrichtungen (32, 38) zur Bodenverfestigung und/oder Bodenverdichtung aufweist, die frontseitig und/oder heckseitig und/oder seitlich am Trägerfahrzeug (14) angeordnet sind. Zumindest eine der Verdichtungseinrichtungen (32, 38) ist durch einen hydraulisch betriebenen Plattenverdichter (34, 40) gebildet, dessen hydraulischer Antrieb von wenigstens einer Hydraulikpumpe (44) gespeist ist, die von einem verbrennungsmotorischen Fahrantrieb des Trägerfahrzeugs (12) angetrieben und mit diesem gekoppelt ist. Der Verbrennungsmotor (48) des Fahrantriebs und die mit diesem gekoppelte Hydraulikpumpe (44) sind in wenigstens zwei unterschiedlichen Betriebsmodi zur Aufbringung einer hohen bzw. reduzierten Antriebsleistung für den Fahrantrieb sowie die Verdichtungseinrichtungen betreibbar. Zudem betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur Handhabung einer selbstfahrenden Vorrichtung (10) zur Bodenbearbeitung in zwei unterschiedlichen Betriebsmodi betreibbar sind.
Description
Selbstfah rende Vorrichtu ng zur Bodenbearbeitu ng und Verfah ren zu deren Handhabu ng
Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbstfahrende Vorrichtung zur
Bodenbearbeitung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 , mit einem motorisch angetriebenen Trägerfahrzeug, das Verdichtungseinrichtungen zur
Bodenverfestigung und/oder -Verdichtung aufweist. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Handhabung einer derartigen selbstfahrenden Vorrichtung zur
Bodenbearbeitung. Mit der vorliegenden Erfindung sollen insbesondere Verdichtungsarbeiten von
Flächen effektiver durchführbar sein, insbesondere zur Vorbereitung von befahrbaren Flächen wie Straßen, Plätze etc., deren Untergrund mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens besser, einfacher und mit weniger Energieeinsatz verdichtet und verfestigt werden sollen. Insbesondere besteht ein Bedarf, ein Gerät im Sinne der Erfindung bereitzustellen, mit dem großflächige
Verdichtungsarbeiten energieeffizienter als mit herkömmlichen Geräten und Verfahren durchführbar sein sollen. Allerdings leiden bekannte Verdichtungsgeräte wie herkömmliche Walzen o. dgl. unter einer relativ schlechten Energieeffizienz, wie dies z.B. von Roland Anderegg (Hochschule für Technik und Automation, CH-Windisch) in einer Publikation („Energieeffiziente dynamische Bodenverdichter") festgestellt wurde.
So wurde bei derartigen Versuchen festgestellt, dass bei einem Einsatz von herkömmlichen Walzen auf granulären Medien nur ein Anteil von ca. 30 % der bereitgestellten Energie für die eigentliche Verdichtungsenergie zur Verfügung steht. Der restliche Anteil der aufgewendeten Gesamtenergie in Höhe von ca. 70 % geht durch die lineare Einleitung der Verdichtungsdynamik über den zylindrischen Walzenkörper durch eine breite Ausstreuung in die Umgebung verloren. Hierbei wird die von der Walze überfahrene Oberfläche nicht auf optimale Weise verdichtet, da durch den zylindrischen Walzenkörper durch dynamische Vibrationseffekte das zu verdichtende Material ausweicht und zumindest teilweise verschoben wird. Als nachteilig hat sich zudem herausgestellt, dass diese teilweise unerwünschten und nicht effizienten Schwingungen zu negativen Umgebungseffekten führen können. So wurden bspw. Gebäudeschäden und Ausfälle von elektronischen Geräten im
Zusammenhang mit Verdichtungsarbeiten im Straßenbau festgestellt. Derartige negative Effekte sollen nach Möglichkeit vermieden werden.
Eine bekannte Bauart eines Plattenverdichters, der heckseitig an einer
Straßenwalze angebaut ist, findet sich in der EP 0 976 871 A1 . Dieser Plattenverdichter arbeitet in Kombination mit einem an der Frontseite der selbstfahrenden Straßenwalze angebrachten Walzenkörper, der weitgehend die gesamte Baubreite der Straßenwalze überdeckt und gleichzeitig deren Arbeitsbreite definiert. Der heckseitig angebaute
Plattenverdichter wird von einer zusätzlich verbauten Hydraulikpumpe über Ölmotore angetrieben. Aus der DE 299 15 754 U1 ist ein Hydraulikantrieb für eine Baumaschine bekannt, insbesondere für eine Straßenwalze mit Vibrationsantrieb. Die Einheit umfasst mehrere Antriebe mit Hydraulikpumpen sowie einen Zusatzantrieb mit einer Druckpumpe. Eine der Hydraulikpumpen führt Hydraulikflüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf über Druckleitungen zu einem oder mehreren Antriebsmotoren. Zur Geschwindigkeits- bzw. Leistungsregelung eines ersten Hauptantriebes ist die Hydraulikpumpe verstellbar ausgeführt. Weiterhin kann der Zusatzantrieb für die an die Baumaschine anzuordnenden Plattenverdichtermotoren vorgesehen sein, wobei die Druckpumpe des Zusatzantriebes zur Änderung der Drehzahl der Hydraulikmotoren verstellbar ausgeführt ist.
Die DE 1 155 725 A1 offenbart darüber hinaus einen hydraulischen Antrieb für kombinierte statische und Vibrations-Straßenwalzen mit zwei von einem
Verbrennungsmotor angetriebenen Hydropumpen; eine für den Antrieb des Unwucht- Hydromotors und eine für den Antrieb des Fahrantrieb-Hydromotors. Beide Hydropumpen sollen durch ein Steuerventil wahlweise auch gemeinsam zum Antreiben eines der beiden Hydropumpen umschaltbar sein. Somit ist einerseits möglich, das Anlaufen der
Unwuchten mit beiden Hydropumpen durchzuführen und nach dem Anlaufen eine der Hydropumpen auf den Fahrantrieb umzuschalten.
Bekannte Verdichtungsgeräte sind oftmals als Straßenwalzen ausgebildet, bei denen über einen Antriebsmotor eine hydraulische Leistung zum Betrieb einer
Vibrationseinheit zur Verfügung gestellt wird. Mit dieser Vibrationseinheit können gezielt Schwingungen in das zu verdichtende Material eingeleitet werden. Solche Maschinen werden zur Verdichtung der verschiedensten Arten von Böden eingesetzt. Dabei hat sich herausgestellt, dass zum Verdichten von bindigen, klebrigen und/oder stark tonhaltigen
Böden deutlich mehr Energie und somit Leistung bereitgestellt werden muss als beim Verdichten von lockeren, rolligen, kiesigen und/oder granulären Böden.
Gegenüber bekannten Verdichtungsvorrichtungen besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines möglichst energieeffizient arbeitenden Verdichters, der zudem eine möglichst große Flächenleistung bei seiner
Verdichtungsarbeit ermöglichen soll. Zudem sollen die unterschiedlichsten Böden gleichermaßen effektiv und mit minimalem Energieeinsatz verdichtet werden.
Dieses Ziel der Erfindung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen
Verfahrensanspruchs erreicht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die jeweiligen Unteransprüche beschrieben.
Insbesondere soll es die vorliegende Erfindung ermöglichen, einen Antrieb für die Vibration einer Straßenwalze oder anderen Verdichtungsvorrichtung so auszulegen, dass beim Verdichten von schweren Böden eine hohe Motor- und Hydraulikleistung zur Verfügung steht, um auf diese Weise eine ausreichende Menge an Energie zum Antrieb des Vibrationsgetriebes des Walzenkörpers bereitstellen zu können. Dagegen ist es sinnvoll, beim Verdichten von leichteren, granulären Böden mit an der gleichen Walze angebauten Plattenverdichtern mit deutlich reduziertem Energieeinsatz zu arbeiten, da hierfür bspw. nur ca.30 % der grundsätzlich verfügbaren Antriebsenergie benötigt wird. Um dies zu erreichen, kann es vor allem zweckmäßig sein, die hydraulische Energie, die zum Betrieb des Walzen-Vibrationsantriebs verfügbar sein muss, in einer Weise umzuleiten, dass ca. bis 70 % weniger Energie für die hydraulischen Vibrationsantriebe der
Plattenverdichter bereitgestellt werden müssen.
Mit der Erfindung wird ein Gerät bereitgestellt, das in der Lage ist,
Verdichtungsarbeiten energieeffizienter und besser durchzuführen. Hierzu wird ein hydraulischer Vibrationsantrieb an einer Walze in einer Weise ausgelegt, dass unter Darstellung einer hohen Energieeffizienz effektivere Verdichtungsarbeiten erreicht werden können. An der Walze an der standardgemäß an der Frontseite ein zylindrischer
Walzenkörper angeordnet ist, wird heckseitig ein Mehrfachplattenverdichter angebracht, die wechselweise - je nach Beschaffenheit des vorhandenen, zu verdichtenden Materials - betrieben werden können. Für unterschiedliche Materialien des Untergrundes sind unterschiedliche Schwingungsfrequenzen und Amplituden eines Plattenverdichters nötig. Es hat sich erwiesen, dass zum Verdichten von bindigen, tonigen Böden eine max.
Schwingungsfrequenz bis ca. 35 Hertz benötigt wird. Bei kiesigen, granulären Medien liegt die optimale Schwingungsfrequenz bei ca. 70 Hertz. Um diese Vorgaben zu erreichen, wird eine hydraulische Antriebsenergie durch eine Hydraulikpumpe zur Verfügung gestellt, die im Trägergerät angeordnet und mit einer Verbrennungsmaschine gekoppelt ist.
Im Wesentlichen liefert die vorliegende Erfindung eine selbstfahrende Vorrichtung zur Bodenbearbeitung mit einem motorisch angetriebenen Trägerfahrzeug in Form einer Walze, das zumindest zwei separate Verdichtungseinrichtungen zur Bodenverfestigung und/oder -Verdichtung aufweist, die frontseitig mit einem zylindrischen Walzenkörper mit einem hydraulisch angetriebenen Vibrationsgetriebe und heckseitig als Mehrfach-
Plattenverdichter mit hydraulisch angetriebenen Vibrationsgetrieben ausgebildet sind. Diese werden von der vorhandenen Hydraulikpumpe des Trägerfahrzeuges angetrieben.
Die Erfindung liefert insbesondere verschiedene Antriebsvarianten für
Bodenverdichtungsgeräte an einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine, die zur Verdichtung von Böden vorgesehen ist. Diese Arbeitsmaschine kann insbesondere durch ein geeignetes Trägergerät wie einen Walzenzug, einen Radlader, einen Traktor, LKW o. dgl. gebildet sein. Mit der Erfindung wird ein Gerät bereitgestellt, das in der Lage ist, großflächige Verdichtungsarbeiten energieeffizient durchzuführen. Mit der Erfindung wird ein Trägergerät in einer Weise ausgelegt, dass unter Darstellung einer hohen
Energieeffizienz große Flächenleistungen erreicht werden können. Am Trägerfahrzeug sind sowohl ein Plattenverdichter wie auch ein an sich bekannter Walzenverdichter angebracht, die gleichzeitig oder wechselweise betrieben werden können. Für
unterschiedliche Materialien des Untergrundes sind unterschiedliche
Schwingungsfrequenzen und Amplituden eines Plattenverdichters nötig. Die hydraulische Antriebsenergie wird insbesondere durch verstellbare Hydraulikpumpen zur Verfügung gestellt, die im Trägergerät angeordnet und mit einer Verbrennungsmaschine gekoppelt sind. Beim Anbau an eine Walze kann bspw. die serienmäßige Hydraulikpumpe benutzt werden, die normalerweise die Rüttelbandage antreibt.
Vorzugsweise ist zumindest eine der Verdichtungseinrichtungen durch einen hydraulisch betriebenen Plattenverdichter gebildet, der durch eine vorhandene
Hydraulikversorgung des Trägerfahrzeuges angetrieben ist, vorzugsweise mit variabler Schwingungsamplitude und/oder -frequenz der normalerweise bei solchen
Plattenverdichtern vorgesehenen Rüttelplatten. Das Trägerfahrzeug kann bspw. durch eine Straßenwalze oder ein anderes selbstfahrendes Motorfahrzeug gebildet sein.
Grundsätzlich kommt als Trägerfahrzeuge für die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den angebauten Verdichtungseinrichtungen jede Art selbstfahrender Motorfahrzeuge wie LKWs, Traktoren, Straßenwalzen, Baumaschinen etc. in Frage.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor des Fahrantriebs und die mit diesem gekoppelte Hydraulikpumpe in wenigstens zwei unterschiedlichen Betriebsmodi zur Aufbringung einer hohen bzw. reduzierten Antriebsleistung für den Fahrantrieb sowie die Verdichtungseinrichtungen betreibbar ist. Ein erster Betriebsmodus ist durch eine hohe Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors des Fahrantriebs und eine entsprechend hohe Hydraulikleistung der damit gekoppelten Hydraulikpumpe zur Versorgung der Verdichtungseinrichtung des Walzenkörpers gekennzeichnet, während ein zweiter Betriebsmodus durch eine reduzierte Antriebsdrehzahl des
Verbrennungsmotors des Fahrantriebs mit damit verbundener reduzierter
Hydraulikleistung zur Versorgung des Plattenverdichters gekennzeichnet ist. Besonders bevorzugt sieht der zweite Betriebsmodus eine Reduzierung der Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors sowie der Hydraulikpumpe um wenigstens 50% gegenüber der Drehzahl im ersten Betriebsmodus vor.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Antrieb für die Vibration einer Straßenwalze so ausgelegt werden, dass einerseits zur Verdichtung von schweren Böden mit voller Motor und Hydraulikleistung genügend Energie zum Antrieb des
Vibrationsgetriebes des Walzenkörpers bereitgestellt wird. Andererseits wird für das Verdichten von leichteren, granulären Böden mit an der gleichen Walze angebauten Plattenverdichtern nur ca. 30 % der bereitstehenden Energie mit einer gleichzeitig viel höheren Verdichtungsleistung gebraucht. Um die erfindungsgemäße Vorrichtung möglichst energieeffizient betreiben zu können, kann die hydraulische Energie, die zum Betrieb des Walzen-Vibrationsantriebs an sich vorhanden sein muss, in einer Weise umgeleitet werden, dass ca. 70 % weniger Energie für den Vibrationsantrieb des
Plattenverdichters bereitzustellen sind. Dies erfolgt in einer Weise, dass die
Motordrehzahl elektronisch oder mechanisch gesteuert und insbesondere reduziert wird. Vorzugsweise wird die Drehzahl um bis zur Hälfte der eigentlichen Nenndrehzahl verringert. In gleicher Weise wird der Volumenstrom des Hydrauliköls reduziert, da nun zum Betrieb des Plattenverdichters eine wesentlich geringere hydraulische Leistung benötigt wird.
Die halbe Motordrehzahl bedeutet eine wesentliche Einsparung an Kraftstoff, die bis zur Hälfte reduziert werden kann. Wenn der Walzenzug bspw. eine Nennleistung von
120 kW bei einer Motordrehzahl von ca. 2200 U/min liefern kann und hierbei einen Nennverbrauch von ca. 0,2 Itr. je kW Leistung aufweist, kann mit einer hydraulischen Lieferleistung von ca. 160 Itr. bei 300 bar bei einer Antriebsleistung für den
Hydraulikantrieb bzw. die Hydraulikpumpe bei einer Antriebsdrehzahl von 2200 U/min kalkuliert werden. Daraus kann ein Kraftstoffverbrauch von ca. 16 Itr./Std. nur für den
Vibrationsantrieb errechnet werden, während der Gesamtkraftstoffverbauch bei 24 Itr./Std. liegt.
Da der Antrieb der Hydraulikpumpe direkt an der Kurbelwelle angeflanscht ist, macht die Hydraulikpumpe auch immer die gleich Drehzahl. Deshalb bedeutet die
Halbierung der Antriebsdrehzahl für die Hydraulikpumpe auch die Halbierung der
Fördermenge, welche die Hydraulikpumpe liefert. Bei einer entsprechend reduzierten Antriebsdrehzahl und halbierten Motorleistung sowie entsprechend reduzierten
hydraulischen Leistung für den Plattenverdichter kann auch der Kraftstoffverbrauch in ähnlicher Größenordnung gesenkt werden. Über eine geeignete elektrische oder mechanische Schaltfunktion kann der
Plattenverdichter eingeschaltet oder deaktiviert werden. Hierzu wird zunächst der
Dieselmotor - d.h. der Antriebsmotor für die selbstfahrende Vorrichtung - auf halbe Drehzahl geschaltet. Mit der gleichen Schaltfunktion wird ein geeignetes Mehrwegeventil so umgeschaltet, dass der Ölstrom vom Vibrationsantrieb für die Walze zum
Vibrationsantrieb für die Platte umgeleitet wird. Dadurch kann eine deutliche Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs sowie eine entsprechende Reduzierung der Schadstoff- und Geräuschemissionen erzielt werden.
Bei einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht der zweite Betriebsmodus vor, dass über eine elektronische Regelung der Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors sowie der Hydraulikpumpe die Leistung um bis zu 50% gegenüber der Drehzahl im ersten Betriebsmodus reduziert ist. Darüber hinaus können
Messeinrichtungen zur Erfassung und/oder Steuerung beider Betriebsmodi vorgesehen sein, die zumindest die Fahrgeschwindigkeit, die Verdichtungsparameter, eine Drehzahl, Frequenz und/oder Amplitude der Vibrationsantriebe erfassen und einer zentralen
Steuerungseinrichtung zur Verfügung stellen. Zumindest einige der Messwerte können zudem in einer Weise aufbereitet und einer Anzeigeeinrichtung zur Verfügung gestellt werden, dass damit dem Fahrer aktuelle Verdichtungsparameter visualisiert werden können.
Das oben genannte Ziel der Erfindung wird gleichermaßen durch ein Verfahren zur Handhabung und/oder Steuerung einer selbstfahrenden Vorrichtung zur
Bodenbearbeitung und/oder -Verdichtung erreicht, welche Vorrichtung ein motorisch angetriebenes Trägerfahrzeug wie insbesondere eine Straßenwalze mit mehreren separaten Verdichtungseinrichtungen zur Bodenverfestigung und/oder Bodenverdichtung umfasst. Wenigstens eine der Verdichtungseinrichtungen ist durch einen am Boden abrollenden Walzenkörper des Trägerfahrzeugs mit zugeordnetem Vibrationsantrieb gebildet. Wenigstens eine weitere Verdichtungseinrichtung ist durch einen
Plattenverdichter mit zugeordnetem Vibrationsantrieb gebildet. Die Vibrationsantriebe weisen jeweils hydraulische Antriebe auf, die von wenigstens einer Hydraulikpumpe gespeist sind, die von einem verbrennungsmotorischen Fahrantrieb des Trägerfahrzeugs angetrieben und mit diesem gekoppelt ist. Der Verbrennungsmotor des Fahrantriebs und die mit diesem gekoppelte Hydraulikpumpe können erfindungsgemäß in wenigstens zwei unterschiedlichen Betriebsmodi zur Aufbringung einer hohen Antriebsleistung für den Fahrantrieb und den Vibrationsantrieb des Walzenkörpers oder einer reduzierten
Antriebsleistung für den Vibrationsantrieb des wenigstens einen Plattenverdichters betrieben werden. Die Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors des Fahrantriebs ist im ersten Betriebsmodus hoch bzw. liegt im Bereich einer Nenndrehzahl, wodurch die mit dem Antrieb gekoppelte Hydraulikpumpe eine entsprechend hohe Hydraulikleistung zur Versorgung der Verdichtungseinrichtungen, insbesondere des Vibrationsantriebs des
Walzenkörpers liefert. Die Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors des Fahrantriebs ist im zweiten Betriebsmodus reduziert bzw. liegt deutlich unterhalb der Nenndrehzahl, wodurch die Hydraulikpumpe eine entsprechend reduzierte Hydraulikleistung zur
Versorgung des wenigstens einen Plattenverdichters liefert. Der zweite Betriebsmodus sieht insbesondere eine Reduzierung der Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors sowie der Hydraulikpumpe um wenigstens 40% gegenüber der Drehzahl im ersten Betriebsmodus vor.
Eine Option des Verfahrens sieht einen ersten Betriebsmodus vor, der durch eine hohe Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors des Fahrantriebs mit angekoppelter Hydraulikpumpe und eine entsprechend hohe Hydraulikleistung zur Versorgung der Verdichtungseinrichtungen gekennzeichnet ist. Ein zweiter Betriebsmodus kann demzufolge durch eine vorzugsweise erheblich reduzierte Antriebsdrehzahl des
Verbrennungsmotors mit angekoppelter Hydraulikpumpe und eine entsprechend reduzierte Hydraulikleistung zur Versorgung des wenigstens einen Plattenverdichters gekennzeichnet sein. Weiterhin kann beim zweiten Betriebsmodus über eine
elektronische Regelung der Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors sowie der Hydraulikpumpe eine um bis zu 50% reduzierte Leistung gegenüber der Drehzahl im ersten Betriebsmodus vorgesehen sein.
Das Verfahren kann darüber hinaus mit einer Messeinrichtung zur Erfassung und/oder Steuerung beider Betriebsmodi gekoppelt sein, die zumindest die
Fahrgeschwindigkeit, die Verdichtungsparameter, eine Drehzahl, Frequenz und/oder Amplitude der Vibrationsantriebe erfassen und einer zentralen Steuerungseinrichtung zur Verfügung stellen kann. Zumindest einige der Messwerte lassen sich in vorteilhafter Weise aufbereiten und einer Anzeigeeinrichtung zur Verfügung stellen, insbesondere um dem Fahrer aktuelle Verdichtungsparameter zu visualisieren.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bodenverdichtung.
Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bodenverdichtung. Fig. 3 zeigt eine Variante eines Wegeventils, wie es bei vorliegender Erfindung zum Einsatz kommen kann.
Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 bzw.
Fig. 2.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar. Die schematische Seitenansicht der Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer selbstfahrenden Vorrichtung 10 zur Bodenbearbeitung, das hier durch eine Straßenwalze
12 als motorisch angetriebenes Trägerfahrzeug 14 gebildet ist. In Fahrtrichtung 16 vorne weist die Straßenwalze 12 eine zylindrische Walze 18 zur Lastabstützung und zur Verdichtung des Bodens 20 auf. Die Walze 18 ist in einem Rahmenabschnitt 22 gelagert, der um eine vertikale Achse schwenkbar am Fahrgestell 24 des Trägerfahrzeugs 14 bzw. der Straßenwalze 12 gelagert ist und auf diese Weise eine sog. Knicklenkung bildet. Die luftbereiften Hinterräder 26 der Straßenwalze 12 können herkömmliche Baufahrzeugräder und -reifen sein, wie sie im Straßenbau oder der Landwirtschaft eingesetzt werden. Der Walze 18 ist ein erster Vibrationsantrieb zugeordnet, wie er anhand der Fig. 4 näher erläutert wird. An der Rückseite der Straßenwalze 12 bzw. des Trägerfahrzeugs 14 ist am
Rahmen bzw. Fahrgestell 24 ein Geräteträger 28 um eine horizontale Querachse schwenkbar befestigt, der mittels einer Versteileinrichtung 30 ausgehoben oder abgesenkt werden kann und eine heckseitige Verdichtungseinrichtung 32 in Gestalt eines
Plattenverdichters 34 trägt. Der Plattenverdichter 34 weist typischerweise einen
Hydraulikantrieb bzw. einen sog. Ölmotor auf, dem über eine Hydraulikleitung
Druckflüssigkeit von einer in der Straßenwalze 12 bzw. im Trägerfahrzeug 14
angeordneten Hydraulikpumpe zugeführt werden kann. Auf diese Weise kann
insbesondere eine Schwingungsfrequenz des Plattenverdichters 34 verstellt werden. Die Versteileinrichtung 30 ermöglicht es, durch mehr oder weniger starkes Anheben oder Absenken der Verdichtungseinrichtung 32 bzw. des Plattenverdichters seine
Verdichtungswirkung in einem hinteren Einwirkungsbereich 36 des Bodens zu verändern. Außerdem kann der hintere Plattenverdichter 34, der normalerweise eine Breite aufweist, die in etwa mit der Fahrzeugbreite übereinstimmen kann (vgl. hierzu auch Fig. 4), durch Abheben von der zu verdichtenden Oberfläche des Bodens 20 in eine Ruhelage bzw. Ruhestellung gebracht werden.
Weiterhin lässt die Fig. 1 eine frontseitig der Walze 18 vorgeordnete vordere Verdichtungseinrichtung 38 erkennen, die ebenfalls durch wenigstens einen
Plattenverdichter 40 gebildet ist. Diese vordere Verdichtungseinrichtung 38 ist optional zu verstehen und kann je nach Ausführungsvariante der Vorrichtung 10 auch fehlen. Die vorderhalb der vorderen Walze 18 am Trägerfahrzeug 14 angeordnete vordere
Verdichtungseinrichtung 38 kann ebenfalls verschwenkbar und/oder verschiebbar ausgebildet sein und kann für eine Straßenfahrt in eine Ruhelage gebracht werden, in der sie sich innerhalb der Fahrzeugbreite des Trägerfahrzeugs 14 befindet. Alle vorhandenen Plattenverdichter 34 und 40 werden vorzugsweise über eine am Trägergerät 14 vorhandene Ölpumpe und über Hydraulikleitungen an den Plattenverdichtern 34 und 40
angebrachte Hydraulikmotore gespeist, die einen Vibrationsantrieb antreiben. Der vordere Plattenverdichter 40 sowie die Walze 18 definieren einen vorderen Einwirkungsbereich 42 im Boden 20.
Es sei an dieser Stelle betont, dass sowohl die hintere Verdichtungseinrichtung 32 als auch die vorderen Verdichtungseinrichtungen 38 jeweils aus mehreren nebeneinander und/oder in Fahrtrichtung 16 hintereinander angeordneten Plattenverdichtern 34 bzw. 40 bestehen können.
Die schematische Seitenansicht der Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante des Trägerfahrzeuges 14 bzw. der Straßenwalze 12 mit vorderen und hinteren
Mehrfachplattenverdichtern 34 und 40, wobei sowohl der hintere Plattenverdichter 34 als auch die vorderen Plattenverdichter 40 jeweils über den Fahrzeugumriss bzw. die vorderen und hinteren Fahrzeugenden hinausragen. Wahlweise können die vorderen Plattenverdichter 40 beidseitig der Walze 18 (nicht dargestellt) oder entsprechend Fig. 1 frontseitig des gesamten Trägerfahrzeuges 14 angeordnet sein. Entsprechend der schematischen Abbildung der Fig. 2 können die vorhandenen Plattenverdichter 34 und 40 über eine am Trägerfahrzeug 14 angeordnete Öl- oder Hydraulikpumpe 44 und über Hydraulikleitungen 46 an den Plattenverdichtern 34 und 40 angebrachte Hydraulikmotore gespeist werden, die jeweils einen Vibrationsantrieb antreiben.
Das schematische Blockschaltbild der Fig. 3 verdeutlicht die verschiedenen Betriebszustände und Schaltstellungen der zentralen Hydraulikpumpe 44 (vgl. Fig. 2), die normalerweise direkt von einem Verbrennungsmotor des Trägerfahrzeugs 14 bzw. der Straßenwalze 12 angetrieben wird. Die Fig. 3 verdeutlicht die Anschlüsse eines typischerweise einsetzbaren 6/2-Wegeventils 50, wie es zur Verschaltung des
hydraulischen Kreislaufs verwendet werden kann. Das elektrisch schaltbare Ventil 50 befindet sich in der Darstellung der Fig. 3 in einer Ruhestellung bzw. in einer ersten Schaltstellung, bei der jeweils Leitungsverbindungen zwischen der Hydraulikpumpe (Leitung A) und einem Ölmotor des Vibrationsantriebs für den Walzenkörper (Leitung A1 ) bestehen. Die Leitungen B und B1 kennzeichnen jeweils den Rücklauf des Ölmotors des Vibrationsantriebs für den Walzenkörper (Leitung B1 ) bzw. der Hydraulikpumpe (Leitung B). In der nicht gezeigten zweiten Schaltstellung können Leitungsverbindungen zwischen der Hydraulikpumpe (Leitung A) und einem Ölmotor oder mehreren Ölmotoren der Vibrationsantriebe für die Plattenverdichter (Leitung A2) hergestellt werden. Auch hier kennzeichnen die Leitungen B und B2 jeweils den Rücklauf des Ölmotors der
Vibrationsantriebe für die Plattenverdichter (Leitung B2) bzw. der Hydraulikpumpe (Leitung B).
Somit ermöglicht das gezeigte 6/2-Wegeventil 50 die Umschaltung der Antriebe für die Plattenverdichter oder den Vibrationsverdichter des Walzenkörpers, die zudem je nach Bedarf in der zweiten Schaltstellung mit einer Drosselung der Antriebsdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine sowie der damit gekoppelten Hydraulikpumpe einhergeht, da deren Antriebsleistung bei da nun zum Betrieb des Plattenverdichters eine wesentlich geringere hydraulische Leistung benötigt wird. Die Antriebsdrehzahl kann bspw. um 30 bis 70% reduziert werden, was auch eine Kraftstoff ersparnis in vergleichbarer
Größenordnung liefert, da ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen Motordrehzahl und abgeforderter Leistung und damit Kraftstoffverbrauch besteht.
Die schematische Seitenansicht der Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Bodenverdichtung, die als eine
Straßenwalze 14 als motorisch angetriebenes Trägerfahrzeug 12 gebildet ist. In
Fahrtrichtung vorne weist die Straßenwalze 14 einen zylindrischen Walzenkörper 18 zur Lastabstützung und zur Verdichtung des Bodens 20 auf. Der rotierende Walzenkörper 18 kann insbesondere aus Stahl bestehen und je nach Bedarf eine Füllung als variablen Ballast aufweisen. Die luftbereiften Hinterräder 26 der Straßenwalze 14 können herkömmliche Baufahrzeugräder und -reifen sein, wie sie auch im Straßenbau oder in der Landwirtschaft eingesetzt werden. Am Heckbereich der Straßenwalze 14 bzw. des
Trägerfahrzeugs 12 ist am Rahmen bzw. Fahrgestell 24 ein Geräteträger 28 befestigt, der um eine horizontale Querachse schwenkbar ist, und der mittels einer geeigneten Hebebzw. Versteileinrichtung 30 ausgehoben oder abgesenkt werden kann. Der verstellbare, heb- und senkbare Geräteträger 28 trägt eine heckseitige Verdichtungseinrichtung 32 in Gestalt eines Plattenverdichters 34.
Die schematische Darstellung der Fig. 4 zeigt weiterhin in einem schematischen Blockschaltbild (vgl. Fig. 3) die verschiedenen Betriebszustände und Schaltstellungen und verdeutlicht, wie das verwendete 6/2- Wegeventil 50 für eine sinnvolle Verschaltung des hydraulischen Kreislaufs verwendet werden kann. Das elektrisch schaltbare Ventil 50 befindet sich in der gezeigten Darstellung in einer Ruhestellung bzw. in einer ersten Schaltstellung, bei der jeweils Leitungsverbindungen zwischen der Hydraulikpumpe 44 (Leitung A) und einem Ölmotor 52 des Vibrationsantriebs 53 für den Walzenkörper 18 (Leitung A1 ) bestehen. Die Leitungen B und B1 kennzeichnen jeweils den Rücklauf des Ölmotors 52 des Vibrationsantriebs für den Walzenkörper 18 (Leitung B1 ) bzw. der
Hydraulikpumpe 44 (Leitung B). Die Hydraulikpumpe 44 ist normalerweise zentral am Fahrzeug 12 angeordnet und wird typischerweise von deren Verbrennungsmotor 48 angetrieben, was normalerweise durch eine direkte und starre Drehverbindung, ggf. mit geeigneter Übersetzung, erfolgt. In der nicht gezeigten zweiten Schaltstellung können Leitungsverbindungen zwischen der Hydraulikpumpe 44 (Leitung A) und einem Ölmotor 54 oder mehreren Ölmotoren 54 der Vibrationsantriebe 55 für die Plattenverdichter 34 (Leitung A2) hergestellt werden. Auch hier kennzeichnen die Leitungen B und B2 jeweils den Rücklauf des Ölmotors 54 der Vibrationsantriebe 55 für die Plattenverdichter 34 (Leitung B2) bzw. der Hydraulikpumpe 44 (Leitung B).
Somit ermöglicht das gezeigte 6/2-Wegeventil 50 die Umschaltung der Antriebe 55 für die Plattenverdichter 34 oder den Vibrationsverdichter 53 des Walzenkörpers 18, die zudem je nach Bedarf in der zweiten Schaltstellung mit einer Drosselung der
Antriebsdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine 48 sowie der damit gekoppelten Hydraulikpumpe 44 einhergeht, da deren Antriebsleistung nun zum Betrieb des
Plattenverdichter 34 eine wesentlich geringere hydraulische Leistung benötigt. Die Antriebsdrehzahl kann bspw. um 50 % reduziert werden, was auch eine
Kraftstoffersparnis in vergleichbarer Größenordnung der abgeforderten Leistung ermöglicht. Gleichzeitig werden damit Kraftstoffverbrauch, Schadstoffausstoß und Geräuschemission erheblich verringert und somit die Energiebilanz erheblich verbessert. Diese Daten können über an den einzelnen Verdichtungsvorrichtungen angebrachten Messeinrichtungen 56 erfasst und auf einem Display 58 in der Fahrerkabine angezeigt werden.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezuqszeichenliste
10 Vorrichtung zur Bodenbearbeitung
12 Trägerfahrzeug
14 Straßenwalze
16 Fahrtrichtung
18 Walze, Walzenkörper
20 Boden, Untergrund
22 Rahmenabschnitt
24 Fahrgestell, Fahrzeugrahmen
26 Hinterrad
28 Geräteträger
30 Versteileinrichtung
32 Verdichtungseinrichtung, hintere Verdichtungseinrichtung
34 Plattenverdichter, hinterer Plattenverdichter, hintere Plattenverdichter
36 Einwirkungsbereich, hinterer Einwirkungsbereich
38 Verdichtungseinrichtung, vordere Verdichtungseinrichtung
40 Plattenverdichter, vorderer Plattenverdichter, vordere Plattenverdichter
42 Einwirkungsbereich, vorderer Einwirkungsbereich
44 Ölmotor, Ölpumpe, Hydraulikantrieb
46 Hydraulikleitung, Ölleitung
48 Verbrennungsmotor, Verbrennungskraftmaschine
50 6/2-Wegeventil
52 Ölmotor (Walzenkörper)
53 Vibrationsantrieb (Walzenkörper)
54 Ölmotor (Plattenverdichter)
55 Vibrationsantrieb (Plattenverdichter)
56 Messeinrichtung
58 Display, Anzeigeeinrichtung
Claims
Ansprüche
1 . Selbstfahrende Vorrichtung (10) zur Bodenbearbeitung und/oder -Verdichtung mit einem motorisch angetriebenen Trägerfahrzeug (14), das durch eine Straßenwalze (12) oder ein anderes selbstfahrendes Motorfahrzeug gebildet ist, und das mehrere separate Verdichtungseinrichtungen (32, 38) zur Bodenverfestigung und/oder
Bodenverdichtung aufweist, wobei wenigstens eine der Verdichtungseinrichtungen (32, 38) durch einen am Boden (20) abrollenden Walzenkörper (18) des
Trägerfahrzeugs (12) mit zugeordnetem Vibrationsantrieb (53) und wenigstens eine weitere Verdichtungseinrichtung (32, 38) durch einen Plattenverdichter (34, 40) mit zugeordnetem Vibrationsantrieb (55) gebildet ist, wobei die Vibrationsantriebe (53, 55) jeweils hydraulische Antriebe aufweisen, die von wenigstens einer Hydraulikpumpe (44) gespeist sind, die von einem verbrennungsmotorischen Fahrantrieb (48) des Trägerfahrzeugs (12) angetrieben und mit diesem gekoppelt ist, und wobei der Verbrennungsmotor (48) des Fahrantriebs und die mit diesem gekoppelte
Hydraulikpumpe (44) in wenigstens zwei unterschiedlichen Betriebsmodi zur
Aufbringung einer hohen Antriebsleistung für den Fahrantrieb und den
Vibrationsantrieb (53) des Walzenkörpers oder einer reduzierten Antriebsleistung für den Vibrationsantrieb (55) des wenigstens einen Plattenverdichters (34, 40) betreibbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , bei der ein erster Betriebsmodus durch eine hohe
Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors (48) des Fahrantriebs mit angekoppelter Hydraulikpumpe (44) und eine entsprechend hohe Hydraulikleistung zur Versorgung der Verdichtungseinrichtungen (32, 38) gekennzeichnet ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein zweiter Betriebsmodus durch eine vorzugsweise erheblich reduzierte Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors (48) mit angekoppelter Hydraulikpumpe (44) und eine entsprechend reduzierte
Hydraulikleistung zur Versorgung des wenigstens einen Plattenverdichters (34, 40) gekennzeichnet ist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der zweite Betriebsmodus eine Reduzierung der Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors (48) sowie der Hydraulikpumpe (44) um wenigstens 40% gegenüber der Drehzahl im ersten Betriebsmodus vorsieht.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der der zweite Betriebsmodus über eine elektronische Regelung der Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors (48) sowie der Hydraulikpumpe (44) um bis zu 50% weniger Leistung gegenüber der Drehzahl im ersten Betriebsmodus vorsieht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der Messeinrichtungen (56) zur Erfassung und/oder Steuerung beider Betriebsmodi vorgesehen sind, die zumindest die Fahrgeschwindigkeit, die Verdichtungsparameter, eine Drehzahl, Frequenz und/oder Amplitude der Vibrationsantriebe (53, 55) erfassen und einer zentralen Steuerungseinrichtung zur Verfügung stellen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der zumindest einige der Messwerte aufbereitet und einer Anzeigeeinrichtung (58) zur Verfügung gestellt werden, um dem Fahrer aktuelle Verdichtungsparameter zu visualisieren.
Verfahren zur Handhabung und/oder Steuerung einer selbstfahrenden Vorrichtung (10) zur Bodenbearbeitung und/oder -Verdichtung, die ein motorisch angetriebenes Trägerfahrzeug (14) wie eine Straßenwalze (12) oder ein anderes selbstfahrendes Motorfahrzeug mit mehreren separaten Verdichtungseinrichtungen (32, 38) zur Bodenverfestigung und/oder Bodenverdichtung umfasst, wobei wenigstens eine der Verdichtungseinrichtungen durch einen am Boden (20) abrollenden Walzenkörper (18) des Trägerfahrzeugs (12) mit zugeordnetem Vibrationsantrieb (53) und wenigstens eine weitere Verdichtungseinrichtung (32, 38) durch einen Plattenverdichter (34, 40) mit zugeordnetem Vibrationsantrieb (55) gebildet ist, wobei die Vibrationsantriebe (53, 55) jeweils hydraulische Antriebe aufweisen, die von wenigstens einer
Hydraulikpumpe (44) gespeist sind, die von einem verbrennungsmotorischen
Fahrantrieb (48) des Trägerfahrzeugs (12) angetrieben und mit diesem gekoppelt ist, und wobei der Verbrennungsmotor (48) des Fahrantriebs und die mit diesem gekoppelte Hydraulikpumpe (44) in wenigstens zwei unterschiedlichen Betriebsmodi zur Aufbringung einer hohen Antriebsleistung für den Fahrantrieb und den
Vibrationsantrieb (53) des Walzenkörpers (18) oder einer reduzierten Antriebsleistung für den Vibrationsantrieb (55) des wenigstens einen Plattenverdichters (34, 40) betreibbar sind.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors (48) des Fahrantriebs im ersten Betriebsmodus hoch bzw. im Bereich einer
Nenndrehzahl liegt und die Hydraulikpumpe (44) eine entsprechend hohe
Hydraulikleistung zur Versorgung der Verdichtungseinrichtungen (32, 38),
insbesondere des Vibrationsantriebs (53) des Walzenkörpers (18) liefert, und wobei die Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors (48) des Fahrantriebs im zweiten Betriebsmodus reduziert bzw. deutlich unterhalb der Nenndrehzahl liegt und die Hydraulikpumpe (44) eine entsprechend reduzierte Hydraulikleistung zur Versorgung des wenigstens einen Plattenverdichters (34, 40) liefert.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der zweite Betriebsmodus eine Reduzierung der Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors (48) sowie der Hydraulikpumpe (44) um wenigstens 40% gegenüber der Drehzahl im ersten Betriebsmodus vorsieht. 1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem ein erster Betriebsmodus durch eine hohe Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors (48) des Fahrantriebs mit angekoppelter Hydraulikpumpe (44) und eine entsprechend hohe Hydraulikleistung zur Versorgung der Verdichtungseinrichtungen (32, 38) gekennzeichnet ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , bei dem ein zweiter Betriebsmodus durch eine vorzugsweise erheblich reduzierte Antriebsdrehzahl des
Verbrennungsmotors (48) mit angekoppelter Hydraulikpumpe (44) und eine entsprechend reduzierte Hydraulikleistung zur Versorgung des wenigstens einen Plattenverdichters (34, 40) gekennzeichnet ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem der zweite Betriebsmodus über eine elektronische Regelung der Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors (48) sowie der Hydraulikpumpe (44) um bis zu 50% weniger Leistung gegenüber der Drehzahl im ersten Betriebsmodus vorsieht.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei der Messeinrichtungen (56) zur Erfassung und/oder Steuerung beider Betriebsmodi vorgesehen sind, die zumindest die Fahrgeschwindigkeit, die Verdichtungsparameter, eine Drehzahl, Frequenz und/oder Amplitude der Vibrationsantriebe (53, 55) erfassen und einer zentralen Steuerungseinrichtung zur Verfügung stellen.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem zumindest einige der Messwerte aufbereitet und einer Anzeigeeinrichtung (58) zur Verfügung gestellt werden, um dem Fahrer aktuelle Verdichtungsparameter zu visualisieren.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15715175 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15715175 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |