DE19704495A1

DE19704495A1 - Vibrationsstampfer

Info

Publication number: DE19704495A1
Application number: DE19704495A
Authority: DE
Inventors: Arno Dr Ing Zuerbes
Original assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Current assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 1998-08-13
Also published as: ATE210227T1; AU5299498A; US6019179A; AU722562B2; EP0857828A1; BR9800528A; ZA98944B; DE59802279D1; PT857828E; ES2168692T3; CA2228924A1; CA2228924C; DK0857828T3; EP0857828B1; JPH10219615A

Description

Die Erfindung betrifft einen Stampfer zur Bodenverdichtung, der durch einen eingebauten Antrieb etwa vertikale Vibrationen ausführt und dabei durch einen elastisch am Stampferkopf angelenkten und ein Griffende aufweisenden Führungsbügel von einer Bedienungsperson zu halten ist, wobei die Massenverteilung des Führungsbügels eine Reduzierung der Vibrationen am Griffende bewirkt.

Stampfer sind in zahlreichen Ausführungsvarianten bekannt und ha ben sich bei der Verdichtung kleiner Flächen gut bewährt. Durch den Führungsbügel ist die Bedienungsperson in der Lage, den vibrieren den Stampfer mit geringem Kraftaufwand in der gewünschten Rich tung und Geschwindigkeit über die zu verdichtenden Bodenflächen zu führen.

Allerdings übertragen sich die Vibrationen des Stampfers auch auf den Führungsbügel. Die Bedienungsperson ist deshalb je nach Stärke und Frequenz der Vibration und in Abhängigkeit von der Qualität des Dämpfungselementes zwischen Führungsbügel und Stampfer mehr oder weniger oft gezwungen, eine Pause einzulegen.

Eine vorteilhafte Lösung zur Dämpfung der auftretenden Vibrationen im Führungsbügel, ist durch die DE 44 36 081 A1 bekannt geworden. Dabei hat der Stampfer eine über seinen Anlenkpunkt hinauslaufende, dem Griffende entgegengesetzte Verlängerung des Führungsbügels, die unter anderem als Rammschutz oder als zusätzlicher Griff beim Transport dient. Insbesondere wird sie in der genannten Schrift aber dazu herangezogen, um eine Massenverteilung des Führungsbügels einzustellen, die die im Haltegriff auftretenden Vibrationen weitge hend kompensiert.

Hiervon ausgehend liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die bekannten Stampfer dahingehend zu verbessern, daß der Führungsbügel bei gleicher Verdichtungsleistung des Stampfers noch ruhiger in der Hand liegt, die Bedienungsperson also noch weniger belastet wird und die Betriebsunterbrechungen reduziert werden kön nen. Dazu sollen insbesondere Schwingungsphänomene umfassender berücksichtigt werden und die Lösung soll für Stampfer geeignet sein, deren Führungsbügel keine dem Griffende entgegengesetzte Verlän gerung aufweist. Die Führungs- bzw. Steuerungsmöglichkeit des Stampfers sollen hierbei in vollem Umfang gewahrt bleiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Geome trie des Führungsbügels etwa folgenden Gesetzmäßigkeiten gehorcht:

wobei m_s = Masse des Führungsbügels, Θ_s = Massenträgheitsmoment des Führungsbügels um eine Achse durch den Schwerpunkt des Füh rungsbügels parallel zu einer durch die Anlenkpunkte führenden Ach se, l_H = Abstand senkrecht zur Stampferachse zwischen der durch die Anlenkpunkte führenden Achse und dem Schwerpunkt, l_HG = Abstand senkrecht zur Stampferachse zwischen Griffende und Schwerpunkt und l_v = Abstand parallel zur Stampferachse zwischen der durch die Anlenkpunkte führenden Achse und dem Schwerpunkt. Unter Füh rungsbügel wird vorstehend der Bügel einschließlich seiner Anbauteile (Tank, Griff, Bügel etc.) verstanden.

Soweit der Führungsbügel eine Verlängerung aufweist, wird eine Mas senverteilung des Bügels, die zugleich auch der genannte DE 44 36 081 A1 gehorchen sollte, ausdrücklich vom Schutz der vorliegenden Anmeldung ausgenommen.

Die Anmelderin hat umfangreiche Versuche hinsichtlich der Schwin gungsübertragung vom Stampfer auf den Führungsbügel durchgeführt und ist dabei zu der Erkenntnis gekommen, daß weniger die elasti sche Anlenkung am Stampfer als vielmehr die Position des Anlenk punktes und/oder die Massenverteilung des Führungsbügels entschei denden Einfluß auf die Schwingungsübertragung haben. Sie hat dabei festgestellt, daß bei Verlagerung des Schwerpunktes des Führungs bügels nach unten und einer Verteilung seiner Masse in der beschrie benen Art eine deutliche Verringerung der Vibrationen am Griffende des Führungsbügels eintritt, wenn in diesem Fall die Verdreheigenfre quenz des Bügels gegenüber dem Rahmen kleiner als 1/√2 der Ar beitsfrequenz des Stampfers ist. Dadurch werden die dynamischen Drehmomente des Führungsbügels derart beeinflußt, daß sich die translatorischen und rotatorischen Bewegungen, die sich am Griffende überlagern, nahezu aufheben.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung empfiehlt es sich, den Quoti enten für die vorgenannte Gesetzmäßigkeit der Gewichtsverteilung etwa zwischen 0,9 bis 1,3, insbesondere etwa 1,0 bis 1,15 zu legen.

Besonders günstig ist es in diesem Zusammenhang, wenn der Füh rungsbügel ein Gewicht trägt, um die gewünschte Massenverteilung zu realisieren. Dieses Gewicht läßt sich vorteilhaft in Form von Bü geln, Griffen, Schutzrahmen oder Abstandshaltern ausbilden.

Durch die erfindungsgemäße Massenverteilung werden insbesondere die vertikalen Bewegungen im Handgriff reduziert. Sehr vorteilhaft ist es deshalb, den Bügel weiterhin so zu gestalten, daß auch die hori zontalen Bewegungen deutlich abnehmen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Anlenkpunkt des Führungsbügels am Stampferkopf oberhalb eines vom Griffbereich des Bügels ausgehenden gedachten Lotes auf die Stampferachse angeordnet ist.

Schließlich empfiehlt es sich, die Anlenkung des Führungsbügels am Stampferkopf in an sich bekannter Weise über zumindest ein elasti sches Element mit abgestuft progressiver Federkennlinie herbeizufüh ren. Diese abgestuft progressive Federkennlinie kann durch zusätzli che Dämpfungsflächen des elastischen Elementes realisiert werden, die in Ruhestellung gegenüber dem Haltebügel beabstandet sind und erst nach einer bestimmten Auslenkung des Führungsbügels mit ihm in Wirkverbindung treten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung; dabei zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des Stampfers und

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Massenverteilung am Führungsbügel.

Die Gesamtansicht in Fig. 1 zeigt einen im wesentlichen herkömmli chen Vibrationsstampfer 1, dessen Stampferfuß 2 durch einen Kraft stoff-Motor 3 in etwa vertikale Vibrationen versetzt wird. Dazu treibt der Motor 3 einen nicht näher dargestellten Exzenter an, an dem sei nerseits eine Kolbenstange gelagert ist, die an ihrem unteren Ende über vorgespannte Federn und mit dem Stampferfuß 4 verspannt ist.

Das untere Ende des Stampferfußes wird durch eine schräg angesetz te Stampferplatte 4 gebildet, so daß der Stampfer leicht nach vorn geneigt steht, im Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von etwa 75°. Sein Gleichgewicht ist dadurch gewahrt, daß sowohl der An triebsmotor 3 wie auch der Kraftstofftank 5 an der anderen Seite des Stampfers angeordnet sind.

Wesentlich ist nun zum einen, daß der Führungsbügel 6 eine be stimmte Massenverteilung aufweist, die der weiter oben angegebenen Gesetzmäßigkeit gehorcht. Um diese Gesetzmäßigkeit zu erreichen, sind beidseits am Führungsbügel 6 nach unten verlaufende Bügel 7 angeordnet.

Zur Erläuterung der einzelnen Massen und Hebelarme wird auf Fig. 2 verwiesen. Dort ist der Führungsbügel 6 mit einem elastischen Ele ment 8a mit abgestuft progressiver Federkennlinie gezeigt, wobei über einen Anlenkpunkt 8 die Vibrationen vom Stampfer in den Bügel eingeleitet werden. Diese Vibrationen verlaufen nicht genau vertikal, sondern längs einer komplizierten Kurvenbahn. Daher ist das Griffen de 9 nicht nur Bewegungen in Vertikalrichtung, sondern auch in Hori zontalrichtung ausgesetzt. Im wesentlichen werden durch die erfin dungsgemäße Massenverteilung die vertikalen Bewegungen reduziert bzw. eliminiert, da bei dieser die Verdreheigenfrequenz des Füh rungsbügels gegenüber dem Maschinenrahmen kleiner als 1/√2 der Arbeitsfrequenz ist.

Um dies zu gewährleisten, ist der Schwerpunkt 10 des Führungsbü gels 6 so verlagert, daß er sich um den Abstand l_v unterhalb oder oberhalb einer durch die Mitte zwischen den Anlenkpunkten 8 und durch das Griffende 9 gedachten Linie befindet.

Weiterhin muß das Massenträgheitsmoment des Führungsbügels um eine Achse durch den Schwerpunkt 10 parallel zu den beiden Anlenk punkten 8, insbesondere bei leerem Tank, in der folgenden Relation zu Masse des Führungsbügels und den bezeichneten Abständen ste hen:

wobei insbesondere:
m_s = Masse des Führungsbügels 6 nebst Anbauteilen;
Θ_s = Massenträgheitsmoment des Führungsbügels 6 um eine senkrecht zur Fortbewegungsrichtung des Stampfers 1 ver laufende Horizontalachse durch den Schwerpunkt 10 des Führungsbügels;
l_H = Länge der Projektion des Abstandes zwischen dem Schwerpunkt 10 und einer durch die Anlenkpunkte 8 ge dachten Achse auf eine durch Anlenkpunkte 8 und Griff ende 9 verlaufende Ebene;
l_HG = Länge der Projektion des Abstandes zwischen dem Schwerpunkt 10 und dem Griffende 9 auf die durch Anlenk punkte 8 und Griffende 9 verlaufende Ebene;
l_v = Abstand des Schwerpunktes 10 von der durch Anlenkpunkte 8 und Griffende 9 verlaufenden Ebene.

Wird diese Gesetzmäßigkeit eingehalten, so ist die Bewegung am Griffende 9 des Führungsbügels 6 in der Bewegungsrichtung des Ma schinenrahmens sowie auch quer dazu kaum noch spürbar.

Des weiteren zeigen die Figuren, daß der Führungsbügel 10 über den Anlenkpunkt 8 hinaus nach vorn verlängert ist. Er kann dort Gegen gewichte tragen, durch die sich die gewünschte Massenverteilung bei gleichbleibender Bügelgeometrie in einfacher Weise herbeiführen läßt.

Besonders vorteilhaft kann die Massenverteilung aber durch einen Bügel 7 realisiert werden, der gleichzeitig als Transportgriff, Schutz rahmen und/oder Abstandshalter dient.

Sollen neben den vertikalen auch die horizontalen Bewegungen des Griffendes wesentlich vermindert werden, so hat man ferner den An lenkpunkt (8) des Führungsbügels (6) am Stampferkopf oberhalb ei nes vom Griffende (9) des Bügels (6) ausgehenden gedachten Lotes (L) auf die Stampferachse (A) anzuordnen. Dies ist bei der in den Fi guren dargestellten Ausführungsform noch nicht berücksichtigt. Hier befindet sich der Anlenkpunkt (8) genau auf Höhe des Lotes (L).

Claims

1. Stampfer zur Bodenverdichtung, der durch einen eingebauten Antrieb (3) etwa vertikale Vibrationen ausführt und dabei durch einen elastisch am Stampferkopf angelenkten und ein Griffende (9) aufweisenden Füh rungsbügel (6) von einer Bedienungsperson zu halten ist, wobei die Massenverteilung des Führungsbügels eine Reduzierung der Vibrationen am Griffende bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich Geometrie und Massenverteilung des Führungsbügels fol gende Bestimmung erfüllt ist:
mit m_s = Masse des Führungsbügels (6);
Θ_s = Massenträgheitsmoment des Führungsbügels (6) um eine Achse durch den Schwerpunkt (10) des Führungsbügels (6), die parallel zu einer durch die Anlenkpunkte (8) führenden Achse verläuft;
l_H = Abstand senkrecht zur Stampferachse (A) zwischen der durch die Anlenkpunkte (8) führenden Achse und dem Schwerpunkt (10);
l_HG = Abstand senkrecht zur Stampferachse (A) zwischen Griffende (9) und Schwerpunkt (10) und
l_v = Abstand parallel zur Stampferachse (A) zwischen der durch die Anlenkpunkte (8) führenden Achse und dem Schwerpunkt (10).

2. Stampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oben genannte Quotient für die Gewichtsverteilung etwa zwi schen 0,9 bis 1,3, insbesondere zwischen 1,0 bis 1,15 liegt.

3. Stampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbügel (6) zur Realisierung der gewünschten Massever teilung ein Gewicht trägt.

4. Stampfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht in Form eines Bügels (7), Griffes, Schutzrahmens oder Abstandhalters ausgebildet ist.

5. Stampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlenkpunkt (8) des Führungsbügels (6) am Stampferkopf ober halb eines vom Griffende (9) des Bügels (6) ausgehenden gedachten Lotes (L) auf die Stampferachse (A) angeordnet ist.

6. Stampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkung des Führungsbügels (6) am Stampferkopf über zu mindest ein elastisches Element (8a) mit abgestuft progressiver Feder kennlinie erfolgt.