EP0469272B1

EP0469272B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten einer Fahrbahndecke

Info

Publication number: EP0469272B1
Application number: EP91109912A
Authority: EP
Inventors: Karlheinz Dipl.-Ing. Piayda; Erich Resch; Erich Dipl.-Ing. Schmidt
Original assignee: Joseph Voegele AG
Current assignee: Joseph Voegele AG
Priority date: 1990-08-03
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1993-09-08
Anticipated expiration: 2011-06-17
Also published as: ES2044652T3; DK0469272T3; JPH04231506A; JP2617635B2; DE59100362D1; DE4024711A1; DE4024711C2; EP0469272A1; ATE94233T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie eine zum Durchführen des Verfahrens zweckmäßige Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 5 und einen Fahrbahndeckenfertiger gemäß Oberbegriff von Anspruch 19.
In einer aus der DE-A1-22 46 749 bekannten Fahrbahn-Nivelliermaschine ist in einem fahrbaren Chassis ein querverfahrbarer Wagen mit einer vertikal aufund abverstellbaren Platte gelagert. An der Platte sind pneumatische Zylinder-Kolbeneinheiten befestigt, deren Kolben mit Arbeitselemente darstellenden Schlaghämmern verbunden sind. Jedes Arbeitselement wird pneumatisch von der Fahrbahndecke abgehoben und ab Erreichen eines Umschaltpunkts pneumatisch nach unten beschleunigt und auf die Fahrbahndecke gehämmert. Wenn das Arbeitselement dabei eine bestimmte Tiefe erreicht, bleibt es unten. Ist die Eindringtiefe zu gering, dann wird das Arbeitselement erneut pneumatisch angehoben und ab Erreichen des Umschaltpunkts wieder nach unten beschleunigt. Die Schlagkraft ist durch die mögliche Beschleunigung und die Masse des Arbeitselements einschließlich der Kolbenstange und des Kolbens begrenzt. Die Schlagfrequenz resultiert aus der Masse, dem pneumatischen Druck, der Höheneinstellung des Arbeitselements sowie hauptsächlich aus der Elastizität und/oder der Härte der Fahrbahndecke und ist variabel. Das Arbeitselement wird durch den pneumatischen Druckimpuls beschleunigt, beim Aufschlagen ist der pneumatische Druck nicht mehr wirksam, da der Kolben schon vorher druckentlastet wird. Da die vom Arbeitselement für jeden Schlag gespeicherte Energie begrenzt ist, muß sie, um Wirkung zu erzielen, möglichst schlagartig zur Einwirkung gebracht werden. Durch das Hämmern kommt es aber zur Kornzertrümmerung und zum Herauslösen von Bestandteilen der Fahrbahndecke, was beim Nivellieren wünschenswert, zum Aufrauhen hingegen unerwünscht ist. Der Aufrauheffekt ist unbefriedigend, weil mit der Schlagwirkung und dem Abtragen zwar eine ebene aber wiederum relativ glatte Oberfläche der Fahrbahndecke entsteht. Zum Aufrauhen polierter Fahrbahnen (Spurrillen mit Aquaplaninggefahr, verschmierte Brems- oder Beschleunigungszonen, und dgl.) eignen sich das bekannte Verfahren und die dafür eingesetzte Vorrichtung nur bedingt.
Ein ähnliches Verfahren ist aus GB-C-10 320 bekannt. In der zum Durchführen dieses Verfahrens geeigneten Vorrichtung werden vertikal bewegliche Meißel durch Rückholfedern von der Fahrbahndecke abgehoben und in einer Endstellung gehalten. Darüberliegende, vertikal bewegliche Hämmer werden von Sternantrieben taktweise angehoben und dann durch Druckfedern nach unten beschleunigt, bis sie auf den Meißeln aufschlagen, die sich schlagartig in die Fahrbahndecke bohren.
Bei einer aus GB-A-21 18 599 bekannten Vorrichtung zum Aufrauhen ebener Untergrundbereiche sind in einem geschleppten Wagen nebeneinanderliegende Aufrauhelemente angeordnet, die durch einen pneumatischen Antrieb beaufschlagt werden und auf die Fahrbahndecke aufschlagen.
Bei einem aus DE-A1-39 16 373 mit älteren Zeitrang entnehmbaren Verfahren werden polierte Fahrbahnoberflächen mit Kugeln, Rollen oder anderen Werkzeugen behandelt, die an der Unterseite einer Rüttelplatte als Anbaustücke befestigt sind und schlagend oder hämmernd zur Einwirkung kommen.
Bei einem aus DE-C-32 27 221 bekannten Verfahren werden mit Auflast beaufschlagte Walzenkörper, deren Mantelflächen mit Werkzeugen besetzt sind, über die Fahrbahndecke gerollt, um durch Anbrechen aufzurauhen. Die Walzenkörper können zusätzlich zur Auflast einer Vibration ausgesetzt werden. Die zum Durchführen des Verfahrens bekannte Vorrichtung ist ein selbstfahrendes Fahrzeug, an dessen Fahrzeugrahmen die relativ schmalen Walzenkörper aufgehängt sind. Der Zeit- und Energieaufwand für das Aufrauhen sind hoch. Eine gleichmäßige Aufrauhwirkung wird nur mit permanenter, großer Sorgfalt des Fahrzeugführers erreicht. Das Fahrzeug selbst ist eine teures Spezialfahrzeug.
Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen von einer glatten Fahrbahndecke die Oberfläche ganz oder teilweise abgetragen und tieferliegende Teile der Fahrbahndecke freigelegt werden. Dies erfolgt durch Anfräsen (DE-A1-29 48 540), Abschleifen, Einschneiden, Anreißen, Abhämmern, Sandstrahlen oder Flammstrahlen. Nachteilig ist bei diesen bekannten Verfahren der hohe Energie- und Kostenaufwand und ein unverhältnismäßig großer Materialverlust der Fahrbahndecke.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung und einen Fahrbahndeckenfertiger zu schaffen, mit denen bei geringem und gut genutztem Energieaufwand Fahrbahndecken besser als bisher aufgerauht werden.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren gemäß Kennzeichen des Patentanspruchs 1 sowie mit einer Vorrichtung gemäß Kennzeichen von Anspruch 5 und mit einem Deckenfertiger gemäß Anspruch 19 gelöst.
Bei dem Verfahren werden durch das schlagfreie Eindrücken der schon aufliegenden Aufrauhelemente und deren Bewegungen entlang der Fahrbahndecke gleichmäßige Rillen geformt. Wegen der an der großen darüberliegenden Masse abgestützten Antriebe, welche pulsierende Druck-Schwellkräfte erzeugen, wird nahezu die gesamte Energie zum Aufrauhen benutzt. Da die angelegten Aufrauhelemente ohne Schlagwirkung jeweils durch eine Druck-Schwellkraft eingedrückt werden, wird das Material der Fahrbahndecke nur schonend verdrängt und nur in vernachlässigbarem Maß zerkleinert oder abgetragen. Die Druck-Schwellkräfte sind nicht mit durch Vibration bzw. Massenbeschleunigung erzeugten Kräften vergleichbar, deren mechanische Einwirkung auf die Fahrbahndecke aus der Verzögerung beschleunigter Massen resultieren. Die die Aufrauhelemente in die Fahrbahndecke drückenden Druck-Schwellkräfte können wesentlich größer als durch Vibration erzeugbare Kräfte sein; trotz des höheren absoluten Kraftwertes sind sie weitaus schonender als diese. Eine gleichmäßiger und intensiver Aufrauheffekt läßt sich bei vertretbarem Energieaufwand schon mit einem einzigen Durchlauf erreichen.
Die Vorrichtung ist als Aufrauhbohlen-Anbaueinheit ein eigenständiges Arbeitsaggregat, das sich praktisch mit jedem Schleppfahrzeug kombinieren läßt, das die entsprechende Antriebe- und Ernegieversorgung bereitzustellen vermag. Die von den einzelnen Komponenten repräsentierte Masse ist der Schlüssel für das schonende und intensive Aufrauhen. Die Antriebe werden nach oben abgestützt und somit können die Druck-Schwellkräfte voll über die Arbeitselemente in der Fahrbahndecke zur Wirkung gebracht werden. Die Vorrichtung ist robust und baulich einfach, bedienungsfreundlich, universell einsetzbar und verschleißarm. Im Betrieb stützen sich die Antriebe sozusagen nach oben wie gegen ein stationäres Widerlager ab, während sie die Aufrauhelemente auf genau vorherbestimmbare Weise in die Fahrbahndecke drücken. Im Vergleich mit bekannten und teuren Spezial- und Aufrauhfahrzeugen ist dies ein kostengünstiger und bezüglich des Transports und des universellen Einsatzes wichtiger Aspekt. Im Betrieb unterbleiben die gefürchtete Kornzertrümmerung und das Herauslösen von Bestandteilen. Es zeigt sich überraschend, daß selbst kleine Körner oder Steine mit der Vorrichtung ohne zu zerbrechen angeritzt werden und im Verbund festgelegt bleiben. Erstaunlicherweise arbeitet die Vorrichtung geräusch- und staubarm und vor allem ohne spürbare Vibration, was für die Vorrichtungsstandzeit vorteilhaft und umweltfreundlich ist.
Der Fertiger ist durch die angebaute Aufrauhbohlen-Abbaueinheit zur Aufrauhmaschine erweitert. Mit einer normalen Einbaubohle kann er hingegen in üblicher Weise betrieben werden. Bisher war es nämlich üblich, für das Aufrauhen und das Deckenfertigen unterschiedliche Maschinen einzusetzen, was wegen des Transports, der Lagerhaltung und der Wartung teuer und aufwendig ist. Praktisch jeder Deckenfertiger läßt sich durch Anbau der passenden Aufrauhbohlen-Anbaueinheit umrüsten.
Bei der Verfahrensvariante gemäß Anspruch 2 lassen sich hohe Eindrückkräfte für die Aufrauhelemente erzeugen, so daß glatte oder wegen ihrer Beschaffenheit nur schwierig aufzurauhende Fahrbahndecken schon in einem Durchlauf gleichmäßig und bis zum gewünschten Rauhigkeitsgrad aufrauhbar sind. Wegen der Frequenz der Druck-Schwellkräfte geht in der dynamischen Phase die darüberliegende Massen gegen unendlich; sie kann durch die Reaktionskräfte der Druck-Schwellkräfte nicht mehr angehoben werden. Der absolute Wert der Druck-Schwellkräfte kann größer sein als das statische Gewicht der Masse; durch die Frequenz bleibt in der dynamischen Phase sichergestellt, daß die Masse und damit die Vorrichtung nicht zu schwingen beginnt. Dies führt zu einem geräuscharmen, praktisch vibrationslosen Verfahrensablauf und zu einer genau dosierbaren Aufrauhung.
Bei der Verfahrensform gemäß Anspruch 3 lassen sich genau und reproduzierbar verschieden starke Druck-Schwellkraftwerte einstellen. Die Druck-Schwellkräfte hydraulisch zu erzeugen hat den Vorteil eines genau bestimmten Kraftverlaufs über der Zeit. Der Kraftverlauf wird auf eine optimale Aufrauhwirkung und den Fahrbahndeckentyp abgestimmt.
Wichtig ist ferner die Verfahrensvariante gemäß Anspruch 4, weil durch die Phasenverschiebung der Verfahrensablauf geräuscharm wird. Die Qualität der Aufrauhung ist hochwertig, da benachbarte Aufrauhelemente nicht gleichzeitig wirken und sich nicht gegenseitig beeinflussen.
Die Ausführungsform gemäß Anspruch 6 ist in der Arbeitsbreite auf die jeweiligen Anforderungen einstellbar und selbst während des Betriebs umstellbar.
Ein Fahrbahndeckenfertiger ist bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 7 das ideale Zugfahrzeug. Die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit ist anstelle der üblichen Einbaubohle angebaut. Der Fertiger stellt die Antriebsenergie für die Antriebe der Abaueinheit zur Verfügung, kann ausreichend langsam und exakt gesteuert gefahren werden. Ein gesondertes Schleppfahrzeug wird nicht gebraucht.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 8 lassen die versetzten und in hintereinanderliegenden Reihen angeordneten Aufrauhelemente eine individuelle Anpassung an den Profilverlauf der Fahrbahndecke zu, wobei jedes Aufrauhelement einen relativ kleinen Bereich bearbeitet und gering belastet wird. Dies ermöglicht lange Standzeiten der Aufrauhelemente.
Hydraulische Arbeitszylinder gemäß Anspruch 9 gestatten eine genau reproduzierbare Einstellung des Werts des Verlaufes der Druck-Schwellkräfte. Jedes Aufrauhelement arbeitet in der durch das Fahrbahndeckenprofil vorgegebenen, gerade richtigen Höhe. Der übliche hydraulische Grunddruck hält die Aufrauhelemente zwischen der Einwirkung der Druck-Schwellkräfte in Anlage an der Fahrbahndecke. Selbst sehr leistungsfähige Arbeitszylinder lassen sich auf engem Raum unterbringen. Die Steuerung und die Energieversorgung sind technisch einfach.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 10 wird durch das Stillsetzen einzelner Antriebe bzw. Antriebsgruppen der Energieeinsatz auf die jeweilige Arbeitsbreite abgestimmt. Über die eingestellte Arbeitsbreite wird eine gleichmäßige Aufrauhung erreicht.
Die Ausführungsform gemäß Anspruch 11 ist bezüglich Herstellung, Wartung und Reparatur vorteilhaft. Der Werkzeugeinsatz läßt sich für den jeweiligen Fahrbahndeckentyp wählen. Der leistenförmige Werkzeugeinsatz kann einstückig oder mehrteilig sein bzw. mehrere pyramidenförmige Zähne aufweisen.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 12 werden die Aufrauhelemente beim Arbeiten sauber geführt und abgestützt. Das Gelenk ermöglicht es jedem Aufrauhelement, sich so an das Fahrbahndeckenprofil anzupassen, daß der Werkzeugeinsatz gleichmäßig arbeitet. Das Gelenk schließt ferner schräge Kräfte am Arbeitszylinder aus.
In der Ausführungsform gemäß Anspruch 13 liegt ein starres, vom Arbeitskolben beaufschlagtes Gelenkviereck vor, das sich zwischen den Führungselementen seitlich schrägstellen kann, um eine satte Auflage des Aufrauhelementes bei unebener Fahrbahndecke zu sichern. Die Rückholfedern verhindern das Herabfallen der Aufrauhelemente und halten eine spielfreie Verbindung zum Arbeitskolben aufrecht.
Für die Praxis hat sich eine Ausführungsform als zweckmäßig erwiesen, wie sie aus Anspruch 14 hervorgeht. Mit diesen Abmessungen lassen sich auch schwierige Fahrbahndeckenprofile problemlos bearbeiten.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 15 ist eine verschleißarme und saubere Führung der Aufrauhelemente gewährleistet. Benachbarte Halter lassen sich sehr dicht aneinandersetzen.
Eine weitere wichtige Ausführungsform geht aus Anspruch 16 hervor. Die durch den Querantrieb erzeugte Querbewegung führt bei der Fahrbewegung der Vorrichtung zu schlangenlinienförmigen Rillen, wodurch für unterschiedliche Fahrrichtungen ein gleichförmiger Aufrauheffekt entsteht. Das Rillennetz wird durch die Schlangenlinienform sehr dicht. Die Schlangenlinienform ist auch im Hinblick auf die Fahrsicherheit (kein Führungseffekt für Reifen der Fahrnzeuge) und den Fahrkomfort (keine Dröhngeräusche) vorteilhaft.
Wichtig sind ferner die Ausführungsformen gemäß Anspruch 17 und Anspruch 18, weil die Umwelt vor dem beim Aufrauhen zwangsweise entstehenden Staub und Schmutz geschützt wird, und weil auch der Fahrzeugführer vom Staub unbehindert arbeiten und sich auf seine Arbeit konzentrieren kann.
Der Querantrieb, der für die schlangenlinienförmigen Rillen gebraucht wird, läßt sich bei einem Fahrbahndeckenfertiger besonders zweckmäßig gemäß Anspruch 20 unterbringen. Für die Querbewegung ist z.B. ein Hub von ca. 12,5mm zu jeder Seite ausreichend. Dazu läßt sich ohne bauliche Modifikation die Querelastizität der Ausleger ausnutzen. Es ist jedoch auch denkbar, die Ausleger mit Spiel am Deckenfertiger zu lagern und dieses Spiel für die Querbewegung zu nutzen.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: einen schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Aufrauhen von Fahrbahndecken,
Fig. 2: eine schematische Draufsicht auf die Aufrauhelemente der Vorrichtung von Fig. 1,
Fig. 3 + 4: einander zugeordnete Schnitte eines Details der Vorrichtung der Fig. 1 und 2,
Fig. 5: eine Seitenansicht eines Fahrbahndeckenfertigers, der mit einer Aufrauhbohlen-Anbaueinheit ausgestattet ist, und
Fig. 6: ein Schema zur hydraulischen Steuerung.

Eine Vorrichtung V zum Aufrauhen einer Fahrbahndecke (Beton- oder bituminöse Fahrbahndecke) ist als Aufrauhbohlen-Anbaueinheit A ausgebildet und mit Befestigungselementen E versehen, um, z.B. an Auslegern B angeschlossen, von einem Schlepperfahrzeug über die aufzurauhende Fahrbahndecke gezogen zu werden. Das Schleppfahrzeug kann von beliebiger Bauart sein. Da die Vorrichtung V, die mit fester Breite, sozusagen einteilig, ausgebildet sein kann, jedoch gemäß Fig. 1 und 2 als Ausziehbohle mit einem mittleren Bohlenhauptteil H und zwei seitlich aus- und einfahrbaren Bohlenzusatzteilen Z ausgebildet ist, wird die die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit A zweckmäßigerweise anstelle einer üblichen Einbaubohle an einen Fahrbahndecken-Fertiger D als Schleppfahrzeug S angebaut (Fig. 5).
Die Vorrichtung V weist eine Vielzahl quer zur Hauptbewegungsrichtung F in drei Reihen angeordneter Aufrauhelemente W auf, die von oben an der Fahrbahndecke anliegen und von Antrieben P in die Fahrbahndecke eingedrückt werden. Die Aufrauhelemente W sind einzeln in einem Träger 3 vertikal auf- und abverschiebbar geführt. Vor dem Träger 3 ist ein Aufstandsteil (Gleitblech 4 oder Laufrollen 4a) fest mit einem oberhalb der Aufrauhelemente W liegenden Rahmen 2 verbunden. Der Rahmen 2 sitzt fest an obenliegenden Rahmenteilen 1. Die Antriebe P für die Aufrauhelemente W sind fest mit dem Rahmen 2 verbunden und mit den Aufrauhelementen W zumindest in Druckrichtung nach unten gekoppelt. Ähnlich sind die Bohlenzusatzteile Z ausgebildet. Am Rahmen 2 jedes Bohlenzusatzteils Z ist der Träger 3 für die Aufrauhelemente W angebracht. Die Bohlenzusatzteile Z sind mit ihren Oberteilen 5 über Schiebeführungen 6, 7 am Oberteil 1 des Bohlenhauptteils H befestigt und mittels nicht dargestellter Antriebsvorrichtungen seitlich ausfahrbar, um die Arbeitsbreite den jeweiligen Anforderungen anzupassen (Fig. 2). Solche Bohlenkonzepte sind bei Deckenfertigern für die dort verwendeten Einbaubohlen bekannt.
Im Träger 2 sind für die Aufrauhelemente W vordere und hintere Führungselemente 8, 9 sowie dazwischenliegende Gleitbleche 10 angeordnet. Jedes Aufrauhelement W besteht aus einem quaderförmigen Halter 11 und einem unterseitigen Werkzeugeinsatz 12. Die Antriebe P sind hydraulische Arbeitszylinder, die an eine Steuervorrichtung 35, z.B. einen Drehschieber 37, s.
Fig. 6, und eine Druckversorgung 33 angeschlossen sind. Jedem Aufrauhelement W ist ein eigener Antrieb P zugeordnet. Die Antriebe P erzeugen nach unten gerichtete Druck-Schwellkräfte für die Aufrauhelemente W und stützen sich nach oben am Rahmen 2 und an der großen Masse M der Vorrichtung V ab. Die Druck-Schwellkräfte werden mit einer Frequenz erzeugt, die oberhalb der Eigenfrequenz der Masse M liegt, z.B. in einem Bereich zwischen 50 und 70 Hertz. In der dynamischen Phase geht die Masse M gegen unendlich, so daß die Antriebe P Druck-Schwellkräfte erzeugen können, die an sich die Vorrichtung in der statischen Phase anheben können, In der dynamischen Phase wird jedoch durch die oberhalb der Eigenfrequenz der Masse liegende Frequenz der Druck-Schwellkräfte sichergestellt, daß die Druck-Schwellkräfte vom Aufrauhelement W voll in die Fahrbahndecke eingebracht werden, weil die obenliegende Masse wie ein oberes starres Widerlager wirkt und sich nicht heben läßt.
Die Vorrichtung V wird in der Richtung F entlang der Fahrbahndecke bewegt. Es entstehen zueinander parallele, dicht aneinander liegende Rillen von einer Tiefe bis zu beispielsweise 6mm. Ein Querantrieb C bewegt die Vorrichtung V gleichzeitig periodisch hin- und her (Pfeil Q). Aus der Überlagerung der beiden Bewegungen resultiert ein schlangenlinienförmiges Rillenbild in der Fahrbahndecke. Der Antrieb C kann z.B. ein hydraulischer Exzenterantrieb sein, der seitlich an der Vorrichtung V angreift.
Gemäß Fig. 2 sind im Hauptbohlenteil H und in den Zusatzbohlenteilen Z jeweils drei quer zur Hauptbewegungsrichtung F liegende parallele Reihen von Aufrauhelementen W vorgesehen. Die Aufrauhelemente W in der einen Reihe sind zu denen der anderen Reihen seitlich (auf Lücke) versetzt. Die Länge jedes Werkzeugeinsatzes 12 kann ca. 75mm betragen, der Querabstand zwischen den Werkzeugeinsätzen 12 beträgt höchstens 150mm. Die Antriebe P können einzeln von der Druckversorgung abgetrennt werden. Zweckmäßigerweise sind die Antriebe P gruppenweise (Gruppe Gr in Fig. 2) abschaltbar. Damit wird bei kleiner Arbeitsbreite vermieden, daß sich in Fahrtrichtung F überlappende Bereiche doppelt arbeiten.
Gemäß den Fig. 3 und 4 ist an jedem Halter 11 der Werkzeugeinsatz 12, z.B. durch Löten oder Verschrauben, lösbar festgelegt. Der Werkzeugeinsatz 12 besitzt nach unten weisende, z.B. pyramidenförmige, Aufrauhzähne 25. Zumindest die Aufrauhzähne 25 bestehen aus Hartmetall. Jedes Aufrauhelement W ist als Querholm in ein starres rahmenförmiges Teil 13 eingegliedert, das ein Querjoch 16 und Verbindungselemente 14 und 15 aufweist. Im Querjoch 16 sind Durchgangsbohrungen 17 vorgesehen. Auf dem mittleren Verbindungselement 15 ist an der dem Antrieb P zugewandten Seite ein Gegenlager 18 befestigt, an dem ein Arbeitskolben 21 eines hydraulischen Arbeitszylinders 19 angreift. Der Arbeitszylinder 19 ist in den Rahmen 2 geschraubt. Er besitzt einen Anschluß 20 für eine hydraulische Versorgungsleitung 34, die über die Steuervorrichtung 35 an eine Druckleitung 33 bzw. eine Druckquelle 36 angeschlossen ist. Das Gegenlager 18 und der Arbeitskolben 21 bilden ein Gelenk G, das zwar nach unten gerichtete Druckkräfte vom Arbeitskolben 21 an das Aufrauhelement W überträgt, gleichzeitig Schwenkbewegungen des Aufrauhelementes W in Fig. 3 parallel zur Zeichnungsebene zuläßt. Dadurch paßt sich der Werkzeugeinsatz 12 an das jeweilige Fahrbahndeckenprofil (Spurrillen, Senken, Kuppen) an. Im Rahmen 2 sind nach unten strebende Zuganker 22 befestigt, die die Bohrungen 17 des Querjoches 16 mit einem Spiel x durchsetzen und an ihren unteren Enden mit Federwiderlagern 23 Rückholfedern 24 abstützen, die von unten gegen das Querjoch 16 drücken und das Gegenlager 18 in Anlage am Kolben 21 halten. Senkrecht zur Zeichnungsebene sind in Fig. 3 die Halter 11 durch die Führungselemente 9 und die Gleitbleche 10 gegen ein Ausweichen abgestützt.
In Fig. 5 dient als Schleppfahrzeug S für die Vorrichtung V ein Fahrbahndecken-Fertiger D. Anstelle der üblicherweise an Seitenauslegern 30 des Fertigers D angebauten, strichliert angedeuteten Einbaubohle R ist mittels Befestigungselemente E die Vorrichtung V als Aufrauhbohlen-Anbauteil A mit ihren Befestigungselementen E angebracht. Die Antriebe P der Vorrichtung V sind an die Versorgung des Fertigers D angeschlossen. Vorne ist im Fertiger D eine Staubabsaugevorrichtung 28 vorgesehen, die beim Arbeiten entstehenden Staub absaugt. Der Fahrzeugführerstand ist mit einer staubdichten Kabine 29 eingekapselt.
In einem Unterbau 27 des Fertigers D ist ein als Räder- oder Raupenfahrwerk ausgebildetes Fahrwerk 26 angeordnet. Die Seitenausleger 30 sind bei 31 am Unterbau 27 schwenkbar gelagert. Eine hydraulische Stützvorrichtung 32 dient zum Anheben der Anbaueinheit A. Sie kann auch als Entlastungsvorrichtung benutzt werden, um den Auflagedruck der Anbaueinheit A zu regulieren.
Wird der Fertiger D mit der Einbaubohle R betrieben, dann ist er mit üblichen Gutaufnahme-, Gutförder- und Ausgabemitteln bestückt. Beim Einsatz mit der Aufrauh-Bohlen-Anbau-Einheit A können diese Komponenten abgebaut sein.
Der Fertiger D ist somit wahlweise zum Aufbringen einer Fahrbahndecke mit gleichzeitiger Glättung und Verdichtung der Fahrbahndecke durch eine Hochverdichtungs-Einbaubohle R oder nach Austausch der Einbaubohle R gegen die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit A zum Aufrauhen glatter Fahrbahndecken einsetzbar. Die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit ist so dimensioniert, daß sie auch an bereits im Betrieb gewesene Fertiger D paßt.
Gemäß Fig. 5 ist beispielsweise der Antrieb C für die Querbewegung der Vorrichtung V zwischen den Seitenauslegern 30 und dem Unterbau 27 des Deckenfertigers D eingeordnet. Zur Querbewegung wird entweder die seitliche Elastizität der Seitenausleger 30 genutzt. Die Seitenausleger 30 können bei 31 auch mit einem Spiel gelagert sein, das die Querbewegungen der Vorrichtung V gestattet.
In Fig. 6 ist schematisch dargestellt, wie die Aufrauhelemente W hydraulisch beaufschlagt und in ihrer Beaufschlagung gesteuert werden.
Die in Fig. 6 linke Gruppe der Aufrauhelemente W gehört zu einer halben Reihe der Aufrauhelemente W im Bohlenhaupteil H (Fig. 2). Die rechte Gruppe der Aufrauhelemente W ist hingegen eine Reihe von Aufrauhelementen W im Bohlenzusatzteil Z. Die Antriebe P der in Fig. 6 gezeigten Aufrauhelemente werden gemeinsam von einer Steuervorrichtung 35, nämlich dem Drehschieber 37, angesteuert. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind insgesamt sechs Drehschieber erforderlich, die miteinander gekoppelt sein können. Jeweils eine ganze Reihe des Bohlenhauptteils H und der Bohlenzusatzteile Z arbeitet mit Phasenverschiebung zur nächsten Reihe. Die Frequenz wird für alle Reihen gleich eingestellt. Die Antriebe P in den Bohlenzusatzteilen Z sind einzeln durch Absperrventile 43 vom zugehörigen Drehschieber 37 abtrennbar. Bei jeweils drei schräg hintereinander liegenden Antrieben P in den Bohlenzusatzteilen Z sind die Absperrventile 43 miteinander gekoppelt, um eine Gruppe Gr gemeinsam aboder zuschaltbarer Aufrauhelemente W zu bilden. Das Ab- und Zuschalten kann mechanisch, hydraulisch oder elektrisch erfolgen.
Der Drehschieber 37 ist in einem Hydraulikkreis angeordnet und wird durch einen Hydraulikmotor 38 angetrieben. Die Arbeitsgeschwindigkeit des Hydraulikmotors wird durch einen verstellbaren Ablaßregler 39 eingestellt. Der Systemdruck ist durch ein einstellbares Druckbegrenzungsventil 40 überwacht. Das von der Druckquelle bereitgestellte Druckmittel wird über einen Mengenteiler einerseits zum Hydraulikmotor 38 und andererseits zum Drehschieber 37 aufgeteilt. In der Verbindung vom Mengenteiler 41 zum Drehschieber 37 ist ein Druckspeicher 42 vorgesehen.
Zum Aufrauhen wird die Vorrichtung V, z.B. gemäß den Figl 1 und 2, in der Hauptbewegungsrichtung F über die aufzurauhende Fahrbahndecke geschleppt, wobei sie auf den Glättblechen 4 bzw. den Laufrollen 4a fährt. Die Aufrauhelemente W sind in ihrer Höhenlage so einjustiert, daß sie zunächst noch keine Bodenberührung haben. Sobald das hydraulische System unter Grunddruck gesetzt wird, fahren die Aufrauhelemente W nach unten, bis die Aufrauhzähne 25 auf der Fahrbahndecke aufliegen. Danach wird die Steuervorrichtung 35 betätigt, so daß jedes Aufrauhelement W periodisch mit Druck-Schwellkräften beaufschlagt und in die Fahrbahndecke eingedrückt wird.
Die Reaktionskräfte aus den Schwellkräften werden auf den Rahmen 2 und auf die oberhalb der Aufrauhelemente W liegende, große Masse M übertragen. Da die Frequenz der Druck-Schwellkräfte oberhalb der Eigenfrequenz der Masse M liegt, verharrt diese praktisch bewegungslos. Die Aufrauhelemente W ritzen ohne hämmernden oder schlagenden Effekt fortlaufende Rillen in die Fahrbahndecke. Durch den Antrieb C wird die Vorrichtung V gleichzeitig in Querrichtung Q hin- und herbewegt, was ein schlangenförmiges Rillenbild erzeugt. Jedes Aufrauhelement W paßt sich der Kontur der Fahrbahndecke an, so daß auch stark unebene Fahrbahndecken gleichmäßig aufgerauht werden.
Bei Abstellen der Steuervorrichtung 35 ziehen die Rückholfedern 24 die Aufrauhelemente W in eine vorherbestimmte Grundstellung zurück. Auch kann - fallls erforderlich - die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit A durch die Vorrichtung 32 des Fertigers D angehoben werden.
Unabhängig davon, ob die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit A als Aufrauhbohle mit fester Breite oder als Ausziehbohle ausgebildet ist, läßt sie sich an jedes andere Schleppfahrzeug anbauen, das in der Lage ist, die ausreichende hydraulische Energieversorgung sicherzustellen und langsam mit genau eingehaltener Geschwindigkeit zu fahren. Es ist auch denkbar, die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit A mit einer eigenen Energieversorgung zu versehen, so daß das Schleppfahrzeug nur die Hauptfahrbewegung zu erzeugen hat. Ferner ist es denkbar, das geschilderte Prinzip, die Aufrauhelemente einzeln mit hydraulischen Druck-Schwellkraftantrieben zu koppeln und die Reaktionskräfte aus den Druck-Schwellkräften nach oben an einer großen Masse abzustützen, bei einem Aufrauh-Fahrzeug mit baulich integrierter Vorrichtung V anzuwenden. Dank des vibrationsarmen Betriebes ließe sich die Vorrichtung durchaus in das Fahrgestell eines herkömmlichen Lastkraftwagens eingliedern oder hinten bzw. vorne an dessen Fahrgestell anschließen.

Claims

Verfahren zum mechanischen Bearbeiten einer Fahrbahndecke, bei dem meißelartige, auf die Fahrbahndecke aufsetzbare Arbeitselemente entlang der Fahrbahndecke bewegt und periodisch zumindest nach unten kraftbeaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Fahrbahndecke aufgesetzten, als Aufrauhelemente ausgebildeten Arbeitselemente mittels zwischen den Aufrauhelementen und einer darüberliegenden großen Masse nach unten gerichteter und an der großen Masse abgestützter Antriebe welche pulsierende Druck-Schwellkräfte erzeugen, zum Aufrauhen der Fahrbahndecke durch schlagfreies Ritzen in die Fahrbahndecke eingedrückt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck-Schwellkräfte mit einer oberhalb der Eigenfrequenz zumindest der großen Masse liegenden Frequenz erzeugt werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck-Schwellkräfte hydraulisch, vorzugsweise mit einer zwischen 50 und 70 Hz liegenden Frequenz, erzeugt werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck-Schwellkräfte, vorzugsweise für der Bewegungsrichtung entlang der Fahrbahndecke benachbarte Aufrauhelemente, zueinander phasenverschoben erzeugt werden.
Vorrichtung zum mechanischen Bearbeiten einer Fahrbahndecke, insbesondere zum mechanischen Aufrauhen, mit meißelartigen Arbeitselementen, die entlang der Fahrbahndecke bewegbar sind und quer zur Bewegungsrichtung nebeneinander liegen, mit einem Antriebe (P) für die Arbeitselemente tragenden Antriebs-Tragteil, an dem jedes Arbeitselement mittels des Antriebs (P) in eine Aufliegestellung auf die Fahrbahndecke absenkbar und zusätzlich zumindest in Richtung nach unten mit Kraftimpulsen beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebs-Tragteil ein eine relativ zur Masse der als Aufrauhelemente (W) ausgebildeten Arbeitselemente große Masse (M) repräsentierender, vorrichtungsfester Rahmen (2) ist, daß mit den Antrieben (P), welche sich nach oben am Rahmen (2) abstützen, in der Aufliegestellung der Aufrauhelemente (W) auf der Fahrbahndecke nach unten wirkende pulsierende Druck Schwellkräfte erzeugbar sind, daß unterhalb des Rahmens (2) an diesem ein Träger (3) befestigt ist, in dem die Aufrauhelemente (W) auf- und abbewegbar angeordnet sind, und daß der Rahmen (2) mit dem Träger (3), den Aufrauhelementen (W), den Antrieben (P) eine Aufrauhbohlen-Anbaueinheit (A) bildet, die mit Befestigungselementen (E) zum Anbauen an ein Schleppfahrzeug ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit (A) als Ausziehbohle mit einem mittleren Hauptbohlenteil (H) und wenigstens einem seitlich aus- und einfahrbaren Zusatzbohlenteil (Z) ausgebildet ist, und daß im Hauptbohlenteil (H) und im Zusatzbohlenteil (Z) Aufrauhelemente (W) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit (A) anstelle einer Einbaubohle an einem Fahrbahndecken-Fertiger (D) anbringbar und an die Energieversorgung und Steuerung des Fertigers (D) anschließbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Hauptbewegungsrichtung (F) der Vorrichtung mehrere, vorzugsweise drei, Reihen von Aufrauhelementen (W) hintereinanderliegen, und daß die Aufrauhelemente (W) in einer Reihe gegenüber den Aufrauhelementen (W) in der (den) nächsten Reihe(n) quer zur Hauptbewegungsrichtung (F) versetzt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antrieb (P) aus einem am Rahmen (2) befestigten hydraulischen Arbeitszylinder (19) mit einem einseitig beaufschlagbaren Arbeitskolben (21) besteht, der zumindest in Druckrichtung nach unten starr mit dem Aufrauhelement (W) verbunden ist, und daß die Arbeitszylinder (19) der Antriebe (P) mit einer hydromechanischen Steuervorrichtung (35), z.B. einem Drehschieber (37), für Frequenz, Größe, Dauer und Verlauf der Druck Schwellkräfte verbunden sind, die in einen hydraulischen Versorgungskreis (33, 36) eingegliedert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von den vorgesehenen Antrieben (P) der Aufrauhbohlen-Anbaueinheit (A) einzelne Antriebe (P) bzw. Antriebsgruppen (Gr) abschaltbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Aufrauhelement (W) aus einem Halter (11) und einem daran, vorzugsweise auswechselbar, angeordneten Werkzeugeinsatz (12) besteht, und daß der Werkzeugeinsatz (12) leistenförmig und/oder mit einzelnen Aufrauh-Zähnen (25), vorzugsweise aus Hartmetall, ausgebildet ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (11) zwischen zwei quer zur Hauptbewegungsrichtung (F) der Vorrichtung und vertikal liegenden Führungselementen (8, 9, 10) angeordnet ist, und daß in der Verbindung zwischen dem Aufrauhelement (W) und dem Arbeitskolben (21) ein Gelenk (G) vorgesehen ist, derart, daß das Aufrauhelement (W) um das Gelenk auslenkbar und dadurch an das Fahrbahndecken-Querprofil anschmiegbar ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (11) über beabstandete nach oben verlaufende Verbindungselemente (14) mit einem zum Halter (11) parallelen Querjoch (16) starr gekoppelt ist, daß am Rahmen (2) nach unten greifende Zuganker (22) angeordnet sind, die sich mit Spiel (X) am Querjoch (16) vorbei- oder durch dieses hindurcherstrecken, und daß an den Zugankern (22) Rückholfedern (24) angeordnet sind, die sich am Querjoch (16) unterseitig abstützen und das Querjoch (16) im Gelenk (G) an den Arbeitskolben (21) des im Rahmen (2) befestigten Arbeitszylinders (19) andrücken.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei drei Arbeitselementenreihen jeder Werkzeugeinsatz (12) quer zur Hauptbewegungsrichtung (F) des Trägers (2) ca. 75mm lang ist, und daß der quer zur Haupt-Bewegungsrichtung des Trägers gesehene Abstand zwischen benachbarten Werkzeugeinsätzen (12) höchstens ca. 150mm beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3) zusätzlich zu quer zur Hauptbewegungsrichtung (F) verlaufenden, vorderen und hinteren Führungselemente (8, 9) zwischen in Hauptbewegungsrichtung (F) benachbarten Haltern (11) als weitere Führungselemente (10) im Träger (3) befestigte Gleitbleche aufweist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Querantrieb (C), z.B. ein hydromechanischer Exzenterantrieb, für eine oszillierende Hin- und Herbewegung (Q) des Rahmens (2) quer zur Hauptbewegungsrichtung (F) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die Aufrauhelemente (W) ausgerichtete Staubabsaugevorrichtung (28) vorgesehen und in den Fahrbahndeckenfertiger (D) eingebaut ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Fahrbahndeckenfertiger (D) eine Staubschutzkabine (29) für den Fahrzeugführer vorgesehen ist.
Fahrbahndecken-Fertiger (D), mit einem Fahrwerk (26), mit seitlichen Bohlen-Auslegern (30) zum Tragen einer Einbaubohle, und mit wenigstens einer Antriebsquelle für das Fahrwerk und für hydraulisch betätigbare Komponenten des Fertigers, dadurch gekennzeichnet, daß an den Bohlenauslegern (30) anstelle der Einbaubohle eine Aufrauhbohlen-Anbaueinheit (A) nach Anspruch 5 mit bei Anlage an der Fahrbahndecke mittels pulsierend erzeugter Druck-Schwellkräfte in die Fahrbahndecke eindrückbarer Aufrauhelemente (W) angebaut und mit der hydraulischen Versorgung des Fertigers (D) verbunden ist.
Fahrbahndecken-Fertiger (D) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Bohlenausleger (30) und die Aufrauhbohlen-Anbaueinheit (A) oder zwischen die Ausleger (30) und einen Fertigergrundkörper (27) ein Querantrieb (C) eingesetzt ist, derart, daß die Anbaueinheit (A) relativ zu den Auslegern (30) oder die Ausleger (30) und die Aufrauhbohleneinheit (A) relativ zum Grundkörper in Querrichtung hin- und herbewegbar ist bzw. sind.