Die Erfindung betrifft eine Anordnung bestehend aus einer Führungs- oder Trägereinheit und einem innerhalb der Trägereinheit angeordneten und über elastische Dämpfungselemente mit dieser verbundenen Schlagaggregat, das einen in einem Zylinder translatorisch auf ein ambossartiges Werkzeug bewegbaren Kolben enthält.
Bei derartigen Anordnungen wird die Trägereinheit im allgemeinen an ein Verbindungsstück geschraubt, das verschwenkbar am Ausleger eines fahrbaren Trägergerätes angebaut ist.
Bei einer bekannten Anordnung ist ein Hydraulikhammer als Schlagaggregat über Druckfedern axial gegen eine kastenförmig ausgebildete Trägereinheit abgestützt. Zusätzlich ist ein elastischer Anschlag zur stossarmen Begrenzung des Hammers vorgesehen. Im übrigen aber wird der Hammer in an der Trägereinheit angeordneten Verschleissplatten geführt, so dass die durch das Schlagen erzeugten Schwingungen ungehindert über das Gehäuse bzw. die Trägereinheit abgestrahlt werden können, was zu einer erheblichen akustischen Belastung der Umwelt führt.
Weiterhin ist aus dem DE-U-8 331 703 eine Anordnung bekannt, bei der sich der Hammer in axialer Richtung über einen elastischen Dämmklotz für den Fall gegen das zylindrisch ausgebildete, geschlossene Gehäuse der Trägereinheit abstützt, dass die Meisselspitze axial belastet ist. Radial wird der Hammer über ein vorgespanntes hohlzylindrisches Dämmelement gegen das Gehäuse abgestützt. In axial unbelastetem Zustand liegt der Hammer mit einem Absatz auf metallischen Sperrelementen, die unmittelbar am Gehäuse befestigt sind, so dass in diesem Fall eine ungedämpfte metallische Verbindung zwischen dem Hammer und dem Gehäuse gegeben ist. Auch wenn insbesondere bei Grabenarbeiten auftretende radiale Kräfte zwischen dem Hammer und dem Gehäuse den Linearitätsbereich des elastischen Materials des hohlzylindrischen Dämmelements überschreiten, ist eine eine Lärmbelästigung verursachende ungedämpfte metallische Überbrückung zwischen dem Hammer und dem Gehäuse über metallische Ringelemente hergestellt.
Schliesslich ist eine Anordnung bekannt, bei der der Hammer über seitliche Gummielemente mit dem kastenförmig ausgebildeten Gehäuse der Trägereinheit verbunden ist, wodurch in axialer Richtung eine gedämpfte Relativbewegung zwischen dem Hammer und dem Gehäuse möglich ist. Dabei werden die Gummielemente in Richtung der grössten Beanspruchung auf Scherung - eine für weichelastische Materialien besonders ungünstige Art - beansprucht. Zudem werden radiale Kräfte zwischen dem Hammer und dem Gehäuse direkt übertragen, so dass eine wirksame Lärmminderung zumindest bei radialer Krafteinwirkung nicht gegeben ist.
Ausser der Lärmabstrahlung kommt als weiterer Nachteil hinzu, dass bei einer verspannten Arbeitsweise mit radialer Belastung, die insbesondere bei Grabenarbeiten auftritt, radiale Impulse von der Meisselspitze in den Hammer reflektiert werden, die wiederum Massenkräfte hervorrufen, die um so grösser und störender sind, je grösser die Masse ist. Bei unmittelbarer metallischer Verbindung zwischen Hammer, Trägereinheit und Trägergerät ist eine sehr grosse Masse vorhanden, so dass sich auch eine entsprechend grosse zerstörerische Wirkung auf den Meissel, den Hammer, die Trägereinheit und das Trägergerät ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit einem Schlagaggregat und einer Trägereinheit zu schaffen, bei der auch bei extremen, d.h. den grössten bei einer solchen Anordnung auftretenden Kräften, insbesondere auch Radialkräften und beim unbelasteten Nachschlagen des Schlagaggregats eine wirkungsvolle Lärmminderung und ein schonungsvolles Betreiben möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Durch das Verbinden der Seitenwangen durch Bolzen können die sonst bei Trägereinheiten üblichen Stirnwände entfallen. Dadurch wird aber die Wandfläche. entscheidend reduziert, wodurch auch die Schallabstrahlung verringert wird. Ausserdem ergibt sich für die Trägereinheit ein deutlich geringeres Gewicht und eine einfache Herstellung und Montage. Auch die Zugänglichkeit zum Schlagaggregat ist wesentlich verbessert. Durch die quer zur Achse des Schlagaggregats ausgerichteten Formelemente wird das elastische Material der zwischen diesen angeordneten Dämpfungselemente in der Hauptbeanspruchungsrichtung sowohl nach oben als nach unten lediglich auf Druck, also einer für elastisches Material günstigen Belastungsart, beaufschlagt, wodurch sich eine grosse Standzeit der Dämpfungselemente ergibt. Eine Beanspruchung des elastischen Materials auf Zug und Scherung findet lediglich quer zur Hammerachse im Bereich geringerer Beanspruchungen statt. Da in der Anordnung keine mechanische bzw. metallische Begrenzung der Relativbewegung nach dem Überschreiten des Linearitätsbereichs des Dämpfungsmaterials vorgesehen ist, wird bei sachgemässer Dimensionierung der Anordnung eine metallische Berührung zwischen dem Hammer und der Trägereinheit als Ursache für störenden Lärm und hohen Verschleiss sicher vermieden. Bei der erfindungsgemässen Anordnung der Dämpfungselemente ist eine sichere Führung des Hammers innerhalb der Trägereinheit auch dann gegeben, wenn die Dämpfungselemente ohne Vorspannung eingebaut sind.
Durch die rein elastische Abstützung zwischen Hammer und Trägereinheit ergibt sich sowohl für die Trägereinheit wie für das Schlagaggregat und dessen Werkzeug eine grössere Lebensdauer.
Zweckmässige Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. So ergibt sich für die Dämpfungselemente, die zwischen den nach Anspruch 2 ausgebildeten Formelementen angeordnet sind, bei allen - also auch radialen - Kräften in der Haupt- oder Längsmittelebene der Anordnung eine reine Druckbeanspruchung.
Mit der Ausbildung der Anordnung nach Anspruch 3 kann die Zahl der die Seitenwangen der Trägereinheit zusammenhaltenden Bolzen auf ein Minimum reduziert werden.
Um das Innere des Gehäuses des Schlagaggregats möglichst wenig zu beeinträchtigen, wird nach Anspruch 4 vorgeschlagen, die dem Schlagaggregat zugeordneten Formelemente an seiner Aussenseite anzubringen. Der gleiche Vorteil lässt sich auch mit der Ausbildung der Anordnung nach Anspruch 5 erreichen. Wenn die zwischen jeweils einem Steg und einer Nut angeordneten Dämpfungselemente ein U-förmiges Profil haben, ergibt sich zusätzlich der Vorteil, dass das elastische Material auch bei waagerecht in der Quermittelebene auftretenden Kräften lediglich auf Druck beansprucht wird.
Während in der Hauptmittelebene auftretende waagerechte Kräfte bei parallelen Nuten und Stegen noch eine Scherbeanspruchung des elastischen Materials der Dämpfungselemente verursachen, wird dies bei einer Ausbildung der Nuten nach Anspruch 7 vermieden.
Zur Veränderung der Vorspannung des Dämpfungsmaterials ist es zweckdienlich, die Nuten bzw. Stege nach Anspruch 8 trapezförmig auszubilden. Eine Erhöhung der Vorspannung kann nunmehr in einfacher Weise durch ein Aneinanderdrücken der Formelemente erreicht werden.
Durch das Anbringen der der Trägereinheit zugeordneten Formelemente an separate Deckel nach Anspruch 9 ist eine wesentliche Montagevereinfachung erreichbar.
Eine weitere Progression der ohnehin überproportionalen Federkennlinie des Dämpfungsmaterials kann erreicht werden, wenn die Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12 ausgebildet wird, wobei sich mit der Anwendung einer Klebverbindung nach Anspruch 11 eine besonders einfache Massnahme durchführen lässt. Mit der Steigerung der Progression der Federkennlinie wird gleichzeitig erreicht, dass eine metallische Berührung zwischen dem Schlagaggregat und der Trägereinheit bei sonst gleichen Abmessungen mit höherer Sicherheit vermieden wird.
Zusätzliche schalldämmende Massnahmen sind in den Ansprüchen 13 und 14 beschrieben.
Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist ein mit einem Schlagmeissel 1 versehener hydraulischer Schlaghammer 2 in einer Führungs- oder Trägereinheit 3 angeordnet. Die Trägereinheit 3 ist wiederum an einem Verbindungsstück 4 befestigt, das an einem Ausleger 5 eines Trägerfahrzeugs 6 befestigt ist. Der Ausleger 5 weist einen Hauptarm 7 auf, der an einem Hauptträger 8 angelenkt ist. Der Hauptträger 8 ist gelenkig im Trägerfahrzeug 6 gelagert und durch einen Hydraulikzylinder 9 in seiner Winkellage veränderbar. Die Winkellage des Hauptarms ist durch einen Hydraulikzylinder 10 veränderbar. An dem freien Ende des Hauptarms 7 ist ein Verlängerungsarm 11 angelenkt, dessen Winkellage gegenüber dem Hauptarm durch einen Hydraulikzylinder 12 veränderbar ist. Das Verbindungsstück 4 schliesslich lässt sich in seiner Winkellage gegenüber dem Verlängerungsarm 11 durch einen weiteren Hydraulikzylinder 13 einstellen. Der Meissel 1 kann somit durch die beschriebenen Auslegerelemente in der Zeichenebene, die gleichzeitig die Mittelebene des Auslegers 5 darstellt, in weiten Bereichen in verschiedenen Höhen, Weiten und Winkellagen an das zu verkleinernde Gut 14 angesetzt werden.
Bei der Ausführungsform der aus der Trägereinheit 3 und dem Hammer 2 bestehenden Anordnung nach den Fig. 2 und 3 weist die Führungs- oder Trägereinheit 3 zwei Seitenwangen 16 auf, die jeweils über einen Flansch 17 an das Verbindungsstück 4 angeschraubt sind. Die Seitenwangen 16 weisen an drei Stellen paarweise Buchsen 18 mit koaxialen Bohrungen 19 auf, in denen sich jeweils ein gemeinsamer Bolzen 20 befindet, der an jedem Ende mit einem Spannstift 21 in der Trägereinheit 3 axial fixiert ist.
Während die Anordnung in Fig. 2 in der gleichen Ansicht dargestellt ist wie die an dem Trägerfahrzeug 6 angebrachte Anordnung in Fig. 1, ist die Anordnung in Fig. 3 in einem Schnitt längs der Linie 111-111 in Fig. 2 dargestellt. Während die in Fig. 3 strickpunktiert dargestellte Mittellinie 23 die Haupt- oder Längsmittelebene der Anordnung darstellt, entspricht die strichpunktiert dargestellte Mittellinie 24 in Fig. 2 der Quermittelebene.
Der Hammer 2, bei dem ein in einem in Fig. 2 durch gestrichelte Linien angedeuteten Zylinder 25 bewegbarer Schlagkolben 26 pulsierend auf den Meissel 1 einwirkt, weist drei Durchgangsöffnungen oder -löcher 27 auf, deren Anordnung bzw. Lochbild sich mit demjenigen der Bohrungen 19 in den Wangen 16 deckt. Die Durchgangslöcher 27 weisen in der Mitte eine durch bundartige Schultern 28 begrenzte zylindrische Erweiterung 29 und aussen jeweils eine Anfasung 30 auf. Der Raum zwischen der zylindrischen Erweiterung 29 der jeweiligen Öffnung 27 und dem zugehörigen Bolzen 20 der Trägereinheit 3 wird durch ein Dämpfungselement 31 aus weichelastischem Material ausgefüllt. Insgesamt weist die Anordnung drei derartig ausgebildete elastische Verbindungen zwischen der Trägereinheit 3 und dem Hammer 2 auf.
Bei der Montage der Anordnung werden die Bolzen 20 mit den Dämpfungselementen 31 durch die Anfasungen 30 in die Bohrungen 27 gedrückt, bis das Material der Dämpfungselemente 31 die zylindrische Erweiterung 29 ganz ausfüllt.
Bei der beschriebenen Anordnung können die wesentlichen, in der Hauptmittelebene 23 auftretenden Kräfte zwischen dem Hammer 2 und der Trägereinheit 3 sowohl mit senkrechter bzw. - bezogen auf den Meissel 1 und den Zylinder 25 - axialer Komponente als auch mit waagerechter bzw. radialer Komponente einwandfrei übertragen werden. Das elastische Material weist eine progressive Federkennlinie auf, das heisst, die übertragene Kraft steigt überproportional gegenüber der Auslenkung bzw. der Relativbewegung zwischen dem Hammer 2 und der Trägereinheit 3, so dass eine Änderung im Bereich grosser Kräfte nur noch eine geringe Änderung der Relativbewegung zur Folge hat. Der-bezogen auf die Bolzen 20 - radiale Abstand der metallischen Teile zwischen dem Hammer 2 und den Buchsen 18 der Trägereinheit 3 ist derart gewählt, dass eine metallische Berührung selbst bei den grössten zu erwartenden Kräften mit Sicherheit verhindert wird. Der wiederum auf die Bolzen 20 bezogene axiale Abstand zwischen dem Hammer 2 und den Buchsen 18 ist ebenfalls so gross gewählt, dass eine metallische Berührung selbst bei den grössten zu erwartenden Kräften mit einer Komponente senkrecht zur Hauptmittelebene 23 nicht stattfindet.
Zwischen den Seitenwangen 16 der Trägereinheit 3 ist ein bandförmiger Mantel 32 aus schallschluckendem Material angeordnet. Der Mantel 32, der Öffnungen 33, 34 zur Durchführung der Schläuche 35 für das Hydraulikmedium bzw. zur Durchführung für den Meissel 1 aufweist, ist durch Umbördelungen 36 der Seitenwangen 16 gehalten und bis zur Unterseite des Hammers 2 geführt. Die Seitenwangen 16 sind zur weiteren Schalldämpfung an ihrer Innenseite mit Dämmatten 37 beklebt.
Im einfachsten Fall sind die Dämpfungselemente 31 über Kraft- bzw. Reibungsschluss mit den entsprechenden Flächen der Durchgangsöffnung 27 im Hammer 2 bzw. der Oberfläche der Bolzen 20 verbunden, während die Schultern 28 der Öffnungen 27 und die Buchsen 18 lediglich an den Seiten einen teilweisen Formschluss zu den Dämpfungselementen 31 darstellen. Die im wesentlichen hohlzylindrischen Dämpfungselemente 31 können an ihrer Innenfläche aber auch durch eine Klebverbindung mit dem Bolzen 20 verbunden sein, wodurch die Federkennlinie «aufgebrachte Kraft in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen Hammer 2 und Trägereinheit 3» progressiver verläuft.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 4 und 5 weist ein hydraulischer Hammer 102 an seinen beiden Seitenflächen zylindrische Ausnehmungen 39 auf, die in Zapfen 40 mit festem Pressitz eingefügt sind. Die Zapfen 40 weisen eine zylindrische Umfangsnut 41 auf, auf die ein hohlzylindrisches Dämpfungselement 131 aus weichelastischem Material aufgebracht ist. Die zugehörige Trägereinheit 103 weist wiederum zwei Seitenwangen 116 auf, die durch Abstandsbolzen 44 miteinander verbunden sind. Zusätzlich weisen die Seitenwangen 116 jeweils zwei Buchsen 45 auf, deren Lochbild dem der Ausnehmungen 39 des Hammers 102 entspricht. Die Buchsen 45 weisen zur Innenseite, das heisst in Richtung auf die jeweils andere Wange 116 eine zylindrische Ausnehmung 46 auf, die nach aussen durch eine bundförmige Verengung oder Schulter 47 begrenzt wird. Bei der Montage wird beispielsweise die in Fig. 5 links dargestellte Wange 116 mit den Buchsen 45 auf die Dämpfungselemente 131 der zugehörigen Zapfen 40 des Hammers 102 aufgeschoben, wobei sich die Abstandsbolzen 44 bereits an der Wange 116 befinden. In gleicher Weise wird anschliessend die in Fig. 5 rechts dargestellte Wange 116 mit ihren Buchsen 45 auf die Dämpfungselemente 131 der entsprechenden Zapfen 40 aufgeschoben und über die Abstandsbolzen 44 mit der anderen Wange 116 zu einer festen Einheit 103 verbunden.
Auch die Dämpfungselemente 131 befinden sich im allgemeinen mit einer radialen Vorspannung zwischen den Zapfen 40 und den Buchsen 45. Die Progression der Federkennlinie der durch die Dämpfungselemente 131 gegebenen elastischen Verbindung zwischen dem Hammer 102 und der Trägereinheit 103 kann auch wieder dadurch gesteigert werden (was bei gleicher Kraft einer Verringerung der Relativbewegung gleichkommt), dass dieDämpfungselemente 131 an die Bolzen 40 angeklebt werden. Eine weitere Steigerung der Progression der Federkennlinie kann dadurch erreicht werden, dass die Dämpfungselemente 131 von einer mit ihnen verklebten Stahlhülse 49 umgeben sind (vgl. Fig. 6). Die Stahlhülse 49 weist gegenüber der Ausnehmung 46 in der zylindrischen Buchse 45 einen festen Schiebesitz auf. Bei der Montage der Wangen 116 werden die Buchsen 45 mit ihrer Innenwand dann auf diese Stahlhülsen 49 aufgeschoben.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7 weist der Hammer 202 anstelle der Durchgangsöffnungen 27 bzw. der Ausnehmungen 39 eine zylindrische Ausnehmung 51 und eine konzentrisch dazu angeordnete Ringnut 52 auf. Ein in eine Ausnehmung 53 der Seitenwangen 216 einsetzbarer Deckel 54 weist entsprechend der Ausnehmung 51 und der Nut 52 einen Zapfen 55 und einen konzentrisch darum angeordneten ringförmigen Steg 56 auf. In der durch den Zapfen 55 und den Steg 56 gebildeten Nut des Deckels 54 ist ein ringförmiges Dämpfungselement 231 mit U-förmigem Querschnitt und an der Aussenfläche des Steges 56 ein bandförmiges Dämpfungselement 231 a angeordnet und durch eine Klebverbindung mit dem Deckel 54 verbunden. Mit dieser Anordnung der Dämpfungselemente 231, 231 a können Kräfte zwischen dem Hammer 202 und der Trägereinheit 203 sowohl in der Längsmittelebene mit senkrechten und waagerechten Komponenten, also auch Kräfte senkrecht zu der Längsmittelebene der Anordnung elastisch und metallfrei übertragen werden, wobei lediglich die zylindrische Ausnehmung 51 und die ringförmige Nut 52 des Hammers 202 den grössten zu erwartenden Kräften entsprechend tief ausgebildet sein müssen. Die Deckel 54 sind mit Hilfe von Schraubverbindungen 57 in den Seitenwangen 216 befestigt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8 weist der in eine Ausnehmung 58 der Seitenwangen 316 eingesetzte Deckel 59 parallele Stege 60 mit dazwischenliegenden Nuten 61 auf. Die Stege 60 sind zu ihrem offenen Ende hin trapezförmig verjüngt ausgebildet. An den Seitenflächen der äusseren Stege 60 und in den Nuten 61 sind entsprechende Dämpfungselemente 331, 331 a anvulkanisiert. Der derartig ausgebildete Deckel 59 greift mit seinen Stegen 60 in entsprechende im Hammer 302 eingelassene parallele Nuten 62, die dort quer zur Hammerachse verlaufen. Die durch die Ausnehmungen 58 in den Seitenwangen 316 greifenden Deckel 59 sind mit den Seitenwangen 316 durch Schraubverbindungen 63 fest verbunden. Durch unterschiedliche Dicken b der Flanschbreite des Deckels 59 lässt sich die Vorspannung der Dämpfungselemente 331, 331 a verändern und damit ihre Federkennlinie entsprechend beeinflussen.
In Abwandlung der beiden beschriebenen Ausführungsbeispiele nach den Fig. 7 und 8 können die konzentrisch angeordneten Stege und Nuten auch einen trapezförmigen bzw. konischen Querschnitt und die parallelen Stege und Nuten einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
Die Dämpfungselemente 31,131, 231 und 331 und der Dämmantel 32 bestehen aus Gummi oder einem gummiähnlichen Werkstoff. Die Dämmatten 37 können aus einer mit spezifisch schweren Füllstoffen angereicherten thermoplastischen biegeweichen Kunststoffmischung mit einer Dichte in der Grössenordnung von (2... 2,5) 103 kg/m3 bestehen.