WO2015140171A2

WO2015140171A2 - Selbstfahrende vorrichtung zur bodenbearbeitung und verfahren zu deren handhabung

Info

Publication number: WO2015140171A2
Application number: PCT/EP2015/055565
Authority: WO
Inventors: Jürgen Stehr
Original assignee: Jürgen Stehr
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2015-09-24
Also published as: WO2015140171A3; DE102014103606A1

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.