[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Hubverstellung einer Stampfleiste eines
Straßenfertigers mit einem rotierenden Antrieb für die Stampfleiste, wobei die Stampfleiste
in eine oszillierende vertikale Bewegung mit einem oberen und einem unteren Totpunkt
versetzt wird, mit einer Exzenterverstellvorrichtung und einer Positionsverstellvorrichtung
für die Nockenwelle (13) in der Schwingungsebene.
[0002] Straßenfertiger dienen bekanntlich zur Herstellung von Verkehrsflächen auf einem
Planum. Das Einbaumaterial, zum Beispiel Asphalt, wird dabei über die gewünschte Einbaubreite
vor einer Einbaubohle verteilt, welche das Einbaumaterial in der gewünschten Einbaudicke
auszieht und die Oberfläche glättet. Vor der Einbaubohle kann eine Stampfleiste, die
auch Tamper genannt wird, angeordnet sein, welche das Einbaumaterial durch eine stampfende
vertikale Bewegung verdichtet und den Fluss des einzubauenden Materials unter die
Einbaubohle unterstützt. Dazu ist die Stampfleiste über Schubstangen mit einem rotierenden
Antrieb in der Weise verbunden, dass bei jeder Umdrehung des Antriebs eine oszillierende
vertikale Bewegung erzeugt wird, die als Amplitude oder Hub der Stampfleiste bezeichnet
wird. Der Antrieb besteht bei bekannten Stampfleisten zum Beispiel aus einer Kurbelwelle.
[0003] Die Verdichtung durch eine Stampfleiste eines Straßenfertigers ersetzt in der Regel
nicht eine anschließende Verdichtung durch eine Walze, weshalb bei der Verdichtung
durch eine Stampfleiste auch von einer Vorverdichtung gesprochen wird. Eine hohe Vorverdichtung
durch eine Stampfleiste ist jedoch vorteilhaft, weil eine bessere Ebenheit der eingebauten
Oberfläche erreicht wird. Sie ist auch besonders effizient, da sie bei einer höchstmöglichen
Temperatur des Einbaumaterials erfolgt und das Risiko von Materialschieben beim nachfolgenden
Walzenverdichten minimiert wird. Außerdem kann die Verdichtungsleistung der Walzen
reduziert werden.
[0004] Die bekannten Stampfleisten haben eine ebene Grundfläche mit einer Breite von ca.
2 bis 3 cm und eine Einlaufschräge an ihrer Vorderseite von ca. 60°. Diese Geometrie
wurde gewählt, damit alle verwendeten Einbaumaterialien und üblichen Schichtdicken
eingebaut werden können, ohne dass Schäden am Einbaumaterial oder am Einbaugerät auftreten.
Es handelt sich um einen Kompromiss, der sich nicht bei allen Schichtdicken und Materialien
gleich günstig auswirkt. So wird zum Beispiel bei hohen Schichtstärken und schmaler
Grundfläche der Stampfleiste das Material nur geringfügig in vertikaler Richtung komprimiert
(verdichtet), sondern überwiegend nach vorne geschoben. Dabei stützt es sich an dem
Material, welches sich bereits unter der Einbaubohle befindet, ab, was den weiteren
Materialfluss unter die Einbaubohle etwas unterstützt. Mit einer breiteren Grundfläche
der Stampfleiste kann man zwar eine Erhöhung der vertikalen Kompression (Verdichtung)
bei dicken Schichten erzielen, aber bei dünnen Schichten im Bereich von ca. 2 cm besteht
die Gefahr von Kornzertrümmerung, da das Material nicht mehr nach vorne wegfließt.
Die vertikalen Reaktionskräfte einer breiteren Stampfleiste heben die damit verbundene
Einbaubohle bei jedem Hub so weit an, dass Wellen an der Oberfläche des eingebauten
Materials entstehen.
[0005] Es ist zwar bekannt, die Schwingamplitude einer Stampfleiste manuell zu verstellen.
Allerdings erfordert dies einen hohen Montageaufwand, da zu diesem Zweck erst ein
Zugang für den Bediener zur Verstelleinrichtung geschaffen werden muss. In der Regel
muss auch zumindest ein Teil der Maschinenverkleidung entfernt werden. Das bedeutet,
dass der Betrieb des Straßenfertigers unterbrochen werden muss, was sich ungünstig
auf die Qualität der einzubauenden Materialschicht auswirkt.
[0006] Ein gattungsgemäßer Antrieb für eine Stampfleiste ist aus
DE 1459670 B bekannt. Die Exzenterwelle ist dabei an einem Schwenkhebel angeordnet, dessen Schwenkwinkel
verstellbar ist. Bei einer Ausführung gemäß
EP 2325391 A1 wird zur Verstellung der Stampfleistenamplitude eine Exzenterbuchse verdreht, wobei
sie zwei Positionen einnehmen kann, die durch winkelversetzte Anschläge definiert
werden und zwei unterschiedliche Stampfleistenamplituden ermöglichen. Dazu ist eine
Drehrichtungsumkehr der Exzenterwelle erforderlich. Die Anschläge oder der damit in
Eingriff stehende Mitnehmer können in vorbestimmten Abständen in Umfangsrichtung versetzt
werden, um unterschiedlich große Hübe einzustellen. Der Hub kann auf diese Weise nur
stufenweise verstellt werden.
[0007] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art anzugeben, mit welcher eine einfache Hubverstellung ohne Unterbrechung des Betriebs
vorgenommen werden kann.
[0008] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Hubverstellvorrichtung
und eine Positionsverstellvorrichtung für die Nockenwelle in der Schwingungsebene
und eine zwangsweise Kopplung für die Exzenterverstellvorrichtung und die Wellenpositionsverstellvorrichtung
aufweist, mit welcher eine Veränderung der Exzentrizität durch einen gleich großen
Versatz der Nockenwelle in der Weise kompensiert wird, dass nur der obere Totpunkt
verstellt und der untere Totpunkt unverändert gehalten wird. Bevorzugte Weiterbildungen
sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
[0009] Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Grundfläche der Stampfleiste im unteren Totpunkt
bei einer Änderung des Hubs unabhängig vom eingestellten Hub in einer Ebene mit der
Grundfläche der Einbaubohle bleibt. Dadurch wird es möglich, dass die Breite der Grundfläche
der Stampfleiste im Vergleich zu herkömmlichen Stampfleisten so weit vergrößert werden
kann, dass auch hohe Schichtstärken gut vertikal verdichtet werden können. Wenn dünnere
Schichten verdichtet werden sollen, kann ohne Weiteres ein geeigneter Hub eingestellt
werden. Eine Nachjustierung nach einer Hubänderung ist daher nicht erforderlich. Eine
Hubänderung kann daher schnell durchgeführt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass der Hub grundsätzlich klein gehalten werden kann, was den Verschleiß und Arbeitsgeräusche
verringert.
[0010] Grundsätzlich kann der Nocken und die Nockenwelle mit separaten Antrieben verstellt
werden, die in Abhängigkeit voneinander angesteuert werden. Eine bevorzugte Weiterbildung
der Erfindung besteht darin, dass der Versatz der Nockendrehachse durch Verändern
der Nockenwellenposition durchgeführt wird. Vorrichtungsmäßig erfolgt der zwangsweise
Versatz der Nockenwelle dadurch, dass eine Kopplung mit dem Nocken durch ein mechanisches
oder hydrostatisches Getriebe erfolgt. Auf diese Weise lässt sich die für die Kopplung
erforderliche Umwandlung einer translatorischen Bewegung in eine rotatorische Bewegung
zweckmäßig durchführen.
[0011] Es ist besonders vorteilhaft, dass der Nocken radial verschiebbar auf der Nockenwelle
angeordnet ist, dass die Nockenwelle auf einem Nockenwellenträger angeordnet ist,
welcher schwenkbar oder verschiebbar auf einem Grundrahmen einer Einbaubohle des Straßenfertigers
angeordnet ist, und dass die Kopplung aus zwei in Reihe geschalteten Kurvengetrieben
besteht, mit welchen eine lineare Relativbewegung zwischen dem Nockenwellenträger
und dem Grundrahmen einerseits auf eine Relativbewegung zwischen dem Nocken und der
Nockenwelle andererseits übertragen wird.
[0012] Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass zur Verstellung
der Wellenposition zwei Nocken mit jeweils einer Exzenterverstellvorrichtung beabstandet
zueinander auf der Nockenwelle angeordnet sind, und dass die Wellenpositionsverstellvorrichtung
mit beiden Nocken wirkverbunden ist.
[0013] Die Verbindung der beiden Kurvengetriebe ist besonders einfach dadurch, dass sie
über eine koaxial in der Kurbelwelle gelagerte Verstellwelle verbunden sind.
[0014] Zweckmäßigerweise ist die Verstellwelle als Spindel oder als axial verschiebbare,
drehfest in der Kurbelwelle gelagerte Welle ausgebildet, und jeweils ein Kurvenglied
ist mit dem Nocken bzw. dem Nockenwellenträger verbunden.
[0015] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
weiter beschrieben. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Vorrichtung zur Hubverstellung einer
Stampfleiste;
Fig. 2 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig.
1;
Fig. 3 eine geschnittene Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2; und
Fig. 4 eine Detailansicht einer zweiten Vorrichtung zur Hubverstellung einer Stampfleiste.
[0016] Gemäß Fig. 1 und 2 ist eine Stampfleiste 10 eines Straßenfertigers (nicht dargestellt)
über zwei Schubstangen 11 mit einer Vorrichtung 12 zur Hubverstellung der Stampfleiste
10 verbunden. Die Vorrichtung 12 weist einen Nockenantrieb mit einer Nockenwelle 13
auf, die über Lagerböcke 14 an einem Nockenwellenträger 15 befestigt ist. Der Nockenwellenträger
15 ist höhenverschiebbar an einem Grundrahmen 16 einer an sich bekannten Einbaubohle
(nicht dargestellt) des Straßenfertigers angeordnet. Die Nockenwelle 13 ist mit zwei
exzentrischen Nocken 19 (Fig. 2) versehen, die jeweils mit einem Gelenkkopf 20 an
den Schubstangen 11 zusammenwirken. Die Gelenkköpfe 20 sind mit konzentrischen Lageraugen
versehen.
[0017] Die Einbaubohle weist eine Gleitplatte 17 auf, deren Grundfläche 18 im Wesentlichen
plan ist und auf dem einzubauenden Material aufliegt. Die Stampfleiste 10 liegt in
Fahrtrichtung des Fertigers vor der Gleitplatte 17. Die Stampfleiste 10 führt angetrieben
von der Nockenwelle 13 oszillierende vertikale Schwingungen gemäß Pfeil h zwischen
einem oberen Totpunkt TO und einem unteren Totpunkt TU aus. Der Nockenantrieb erzeugt
einen konstanten Hub der Stampfleiste 10, die durch die Exzentrizität der Nocken 19
(Fig. 2) festgelegt ist. In der Darstellung von Fig. 1 sind die beiden Nocken der
Nockenwelle 13 durch die Gelenkköpfe 20 verdeckt, welche im Inneren jeweils einen
Nocken und jeweils eine Exzenterverstellvorrichtung 21 a, 21 b (Fig. 2, Fig. 3) aufnehmen.
Bei maximaler Auslenkung der Nocken wird die Stampfleiste 10 so weit nach unten in
den unteren Totpunkt TU ausgelenkt, dass die Unterseite der Stampfleiste 10 plan zur
Grundfläche 18 der Gleitplatte 17 ist. Dieser Zustand ist in der Fig. 1 veranschaulicht.
[0018] Eine stufenweise Hubänderung der Stampfleiste 10 wird durch eine Veränderung der
Exzentrizität der Nocken 19 (siehe Fig. 2) erzeugt. Bei jeder Hubänderung der Stampfleiste
10 bleibt der untere Totpunkt TU unverändert und es wird nur der obere Totpunkt TO
gemäß Pfeil Δh entsprechend nach oben oder unten verstellt. Die Beibehaltung des unteren
Totpunkts TU erfolgt dabei durch einen zwangsweisen Versatz der Nockendrehachse 33.
Der Versatz der Nockenwellendrehachse wird durch eine Veränderung der Höhenposition
der Nockenwelle 13 mittels einer Wellenpositionsverstellvorrichtung 9 dadurch herbeigeführt,
dass der Nockenwellenträger 15 gemäß Pfeil Δs auf dem Grundrahmen 16 um den gleichen
Betrag und in die gleiche Richtung wie die Hubänderung verschoben wird. Die Grundfläche
18 dient also als Bezugsebene für die Verstellung des oberen Totpunkts TO bzw. die
Höhenposition der Nockenwelle, die wiederum abhängig ist vom eingestellten Hub der
Stampfleiste 10.
[0019] Die Wellenpositionsverstellvorrichtung 9 besteht darin, dass der Nockenwellenträger
15 als Schlitten ausgebildet ist, der verschiebbar auf dem Grundrahmen 16 angeordnet
ist. Sie umfasst ferner einen doppelt wirkenden hydraulischen Stellzylinder 22, der
funktionsmäßig zwischen dem Nockenwellenträger 15 und dem Grundrahmen 16 angeordnet
ist. Der Stellzylinder 22 kann zum Beispiel manuell von einer Bedienperson oder über
eine Steuerung betätigt werden.
[0020] Wie die Fig. 2 und Fig. 3 weiter zeigen, ist zwischen der Wellenpositionsverstellvorrichtung
9 und einer jeden der beiden gleichartigen Exzenterverstellvorrichtungen 21 a, 21
b eine als mechanisches Getriebe ausgebildete zwangsweise Kopplung vorhanden. Sie
umfasst eine Koppelstange 24, eine Verstellwelle 27, und drei Kurvengetriebe 25, 26a,
26b. Die Koppelstange 24 liegt zwischen dem Grundrahmen 16 und dem ersten Kurvengetriebe
25. Die Verstellwelle 27 verbindet funktionsmäßig das erste Kurvengetriebe 25 mit
den beiden gleichartigen, aber gegenläufigen zweiten Kurvengetrieben 26a, 26b in der
Weise, dass beide Kurvengetriebe 26a, 26b in gleicher Weise betätigt werden. Somit
sind das erste Kurvengetriebe 25 und jeweils eines der beiden zweiten Kurvengetriebe
26a bzw. 26b in Reihe geschaltet. Die Verstellwelle 27 ist koaxial in der als Hohlwelle
ausgebildeten Nockenwelle 13 gelagert und weist eine plane Fläche 28 auf, über welche
eine drehfeste und axial sowie radial verschiebbare Verbindung zu den Nocken 19 und
der Nockenwelle 13 hergestellt wird.
[0021] Das erste Kurvengetriebe besteht aus einer ersten Wendelnut 31, die in einer Buchse
23 ausgeformt ist, und in welche ein erster Zapfen (nicht dargestellt) auf der als
Schieber dienenden Koppelstange 24 eingreift. Die Buchse 23 ist drehbar auf dem Nockenwellenträger
15 angeordnet und dient als Lager für die Nockenwelle 13. Die Buchse 23 sitzt verschiebbar
auf der Nockenwelle 13 und ist schiebefest mit radialen Mitnehmerzapfen 32 auf der
Verstellwelle 27 verbunden. Die Mitnehmerzapfen 32 sind in einer Ringnut 34 auf der
Innenseite der Buchse 23 drehbar geführt, so dass die Verstellwelle 27 mit der Nockenwelle
13 drehen kann. Gemäß Fig. 3 ist die Nockenwelle 13 mit axial verlaufenden Langlöchern
35 versehen, durch welche die Mitnehmerzapfen 32 von der Verstellwelle 27 zur Buchse
23 geführt sind. Die zweiten Kurvengetriebe 26a, 26b bestehen jeweils aus einer zweiten
Wendelnut 29 in den Nocken 19 und aus jeweils einem radialen zweiten Zapfen 30 auf
der wiederum als Schieber dienenden Verstellwelle 27.
[0022] Das erste Kurvengetriebe 25 arbeitet in der Weise, dass die Koppelstange 24 bei einer
Höhenverstellung des Nockenwellenträgers 15 die Buchse 23 axial auf der Nockenwelle
13 verschiebt, indem die vom Zapfen auf der Koppelstange 24 auf die erste Wendelnut
31 ausgeübte vertikale Kraftkomponente durch die Schrägstellung der ersten Wendelnut
31 in eine horizontale Kraftkomponente gewandelt wird. Über die Mitnehmerzapfen 32
wird die Verstellwelle 27 zusammen mit der Buchse 23 verschoben. An Stelle der Mitnehmerzapfen
32 kann die Verstellwelle 27 auch mit einem Spindelgewinde versehen sein, und die
Buchse 23 kann als Spindelmutter ausgebildet sein.
[0023] Eine Verschiebung der Verstellwelle 27 führt zu einer Betätigung der zweiten Kurvengetriebe
26a, 26b in der Weise, dass die zweiten Zapfen 30 auf die zweiten Wendelnuten 29 einwirken
und zu einer radialen Verschiebung der beiden Nocken 19 auf der Nockenwelle 13 führen,
was einer Verstellung der Exzentrizität der Nocken 19 entspricht.
[0024] Die Übersetzungsverhältnisse der drei Kurvengetriebe 25, 26a, 26b sind so gewählt,
dass der Verschiebeweg gemäß Pfeil Δs des Nockenwellenträgers 15 in der Schwingungsrichtung
der Stampfleiste 10 genau so groß ist, wie die Änderung der Exzentrizität der Nocken
19, welche der Änderung des Hubs gemäß Pfeil Δh der Stampfleiste 10 entspricht. Die
beiden zweiten Kurvengetriebe 26a, 26b sind zu diesem Zweck ferner so ausgelegt, dass
die Exzentrizität der Nocken 19 verkleinert wird, wenn der Nockenwellenträger 15 nach
unten versetzt wird, und vergrößert wird, wenn der Nockenwellenträger 15 nach oben
versetzt wird. Auf diese Weise wird der untere Totpunkt TU der Stampfleiste 10 unabhängig
vom eingestellten Hub der Stampfleiste immer auf der Referenzebene liegen, welche
von der Grundfläche 18 der Gleitplatte 17 bzw. der Einbaubohle gebildet wird, und
die Änderung des Hubs wird bezüglich des unteren Totpunkts TU kompensiert. Lediglich
der obere Totopunkt TO verändert der Hubänderung entsprechend seine Lage.
[0025] Alternativ zu dem vorstehend beschriebenen Beispiel, bei welchem der Nockenwellenträger
15 die Exzenterverstellvorrichtung 21 antreibt, kann die Exzenterverstellvorrichtung
21 auch unmittelbar betätigt werden, beispielsweise dadurch, dass die Verstellwelle
27 unmittelbar von einer Bedienperson oder mittels einer Steuerung verschoben wird
(nicht dargestellt). Dann treibt die Exzenterverstellvorrichtung 21 in kinematischer
Umkehr die Wellenpositionsverstellvorrichtung 9 an, wobei die vorstehend beschriebene
zwangsweise Kopplung in gegenläufiger Richtung wirkt.
[0026] Wenn die Höhenverstellung des Nockenwellenträgers 15 entlang einer geraden Linie
erfolgt, und die Kurvengetriebe 25, 26a, 26b ein lineares Übersetzungsverhältnis haben,
steht der Versatz des Nockenwellenträgers 15 und damit der Versatz der Nockendrehachse
im Verhältnis 1:1 zur Hubänderung der Stampfleiste 10. Wird die Höhenposition des
Nockenwellenträgers 15 stattdessen beispielsweise entlang einer Schwenkkurve verstellt,
weil der Nockenwellenträger z.B. an einem Schwenkarm angeordnet ist oder die Nockenwelle
gemäß Fig. 4 exzentrisch gelagert ist, und/oder sind die Übersetzungsverhältnisse
der Schubgetriebe nicht linear, muss eine entsprechende Anpassung erfolgen, damit
eine Kompensation im vorstehend beschriebenen Sinn erfolgt.
[0027] In dem zweiten Ausführungsbeispiel einer Wellenpositionsverstellvorrichtung 9' ist
ein Doppelexzenter zur Kompensation der Amplitudenänderung gemäß Pfeil Δh des Nockens
13 vorgesehen. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis Fig.
3 weist der Gelenkkopf 20' kein konzentrisches Lagerauge, sondern ein exzentrisches
Lagerauge 36' auf. Das Lagerauge 36' befindet sich dabei exzentrisch in einer Scheibe
37, die in einem Lagerring 38 rotatorisch angeordnet ist. Die Schubstange 11 ist am
Lagerring 38 befestigt. Wird die Exzentrizität des Nockens 19 gemäß Pfeil Δh verstellt,
wird gegenläufig die Nockenwelle 13 gemäß Pfeil Δs verlagert, indem die Scheibe 37
im Lagerring 38 verdreht wird.
1. Vorrichtung zur Hubverstellung einer Stampfleiste (10) eines Straßenfertigers, bei
welchem die Stampfleiste (10) durch eine Nockenwelle (13) mit einem exzentrischen
Nocken (19) in oszillierende vertikale Schwingungen mit einem oberen und einem unteren
Totpunkt (TO, TU) in einer Schwingungsebene versetzt wird, mit einer Exzenterverstellvorrichtung
(21) und einer Positionsverstellvorrichtung (9) für die Nockenwelle (13) in der Schwingungsebene,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine zwangsweise Kopplung für die Exzenterverstellvorrichtung (21) und die Wellenpositionsverstellvorrichtung
(9) vorhanden ist, mit welcher eine Veränderung der Exzentrizität durch einen gleich
großen Versatz der Nockenwelle (13) in der Weise kompensiert wird, dass nur der obere
Totpunkt (TO) verstellt und der untere Totpunkt (TU) unverändert gehalten wird,dass
der Nocken (19) radial verschiebbar auf der Nockenwelle (13) angeordnet ist, dass
die Nockenwelle (13) auf einem Nockenwellenträger (15) angeordnet ist, welcher schwenkbar
oder verschiebbar auf einem Grundrahmen (16) einer Einbaubohle des Straßenfertigers
angeordnet ist, und dass die Kopplung aus zwei in Reihe geschalteten Kurvengetrieben
(25, 26) besteht, mit welchen eine lineare Relativbewegung zwischen dem Nockenwellenträger
(15) und dem Grundrahmen (16) einerseits auf eine Relativbewegung zwischen dem Nocken
(19) und der Nockenwelle (13) andererseits übertragen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurchgekennzeichnet,
dass die Kopplung als mechanisches oder hydraulisches Getriebe ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Kurvengetriebe (25, 26a, 26b) über eine koaxial in der Nockenwelle (13)
gelagerte Verstellwelle (27) verbunden sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstellwelle (27) als Spindel oder als axial verschiebbare, drehfest in der
Nockenwelle (13) gelagerte Welle ausgebildet ist, und dass jeweils ein Kurvengetriebe
(25, 26a, 26b) mit dem Nocken (19) bzw. dem Nockenwellenträger (15) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwei Nocken (19) mit jeweils einer Exzenterverstellvorrichtung (21 a, 21 b) beabstandet
zueinander auf der Nockenwelle (13) angeordnet sind, und dass die Wellenpositionsverstellvorrichtung
(9) mit beiden Nocken (19) wirkverbunden ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Nockenwellenträger (15) auf einem linear verschiebbaren Schlitten angeordnet
ist.