合成励振ギヤを有する振動ローラ及びその操作方法
【課題】油槽の不要な励振アセンブリを有する励振ローラの提供。
【解決手段】励振アセンブリ１０２の少なくとも１つのギヤの少なくとも外側リング部分が非金属材料であり、第１のギヤが熱安定剤と循滑剤の少なくとも１つを埋め込んだ機械加工ナイロン材料から成る歯付きリング部分を有する合成ギヤであり、これに噛合する第２のギヤが上記第１のギヤのヒートシンクとして機能する金属製ギヤである。上記第１、第２のギヤは、熱的に安定で丈夫な鋳造ポリマの外側歯付きリング２０２を有する合成ギヤである。上記ギヤは、少なくとも５０％のデューティサイクルで少なくとも８時間周囲温度３８℃（１００°Ｆ）で、励振軸の回転速度が２，０００ＲＰＭ以上で、励振ハウジングを４０Ｈｚの振動周波数で３１．１３ｋＮ（７，０００ｌｂｆ）の遠心力にさらしても耐え得る。
【解決手段】励振アセンブリ１０２の少なくとも１つのギヤの少なくとも外側リング部分が非金属材料であり、第１のギヤが熱安定剤と循滑剤の少なくとも１つを埋め込んだ機械加工ナイロン材料から成る歯付きリング部分を有する合成ギヤであり、これに噛合する第２のギヤが上記第１のギヤのヒートシンクとして機能する金属製ギヤである。上記第１、第２のギヤは、熱的に安定で丈夫な鋳造ポリマの外側歯付きリング２０２を有する合成ギヤである。上記ギヤは、少なくとも５０％のデューティサイクルで少なくとも８時間周囲温度３８℃（１００°Ｆ）で、励振軸の回転速度が２，０００ＲＰＭ以上で、励振ハウジングを４０Ｈｚの振動周波数で３１．１３ｋＮ（７，０００ｌｂｆ）の遠心力にさらしても耐え得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動ローラ（圧縮機）、例えば、パイプラインを敷設する前に溝の床を圧縮するためまたはパイプラインを敷設した後に埋め戻し溝を圧縮するための振動ローラ、特に、組立てが容易で慣性の小さい無循滑装置を含む励振アセンブリ及びこれらの操作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地面圧縮及び地面ならしのため振動圧縮機が用いられている。多くの振動圧縮機は、圧縮すべき面上に置かれ、面を圧縮し、ならすよう励振される板またはローラを有する。共通する振動圧縮機は振動トレンチローラである。
【０００３】
代表的な振動トレンチローラは圧縮すべき面で支持したシャーシと１つまたは１つ以上の回転ドラムアセンブリを有する。通常２個のドラムセンブリが用いられ、その夫々はシャーシの対応するサブフレームによって支持される。２つのサブフレームは枢支部によって互いに枢支結合される。各ドラムアセンブリは、固定軸ハウジングと、この軸ハウジングに設けたドラムとを有し、専用の流体モータによって駆動される。総べての流体モータには、サブフレームの１つに設けた内燃機関によって駆動されるポンプからの圧力流体が供給される。更に、各ドラムは、関連する軸ハウジング内に位置され、ポンプに結合された流体モータによって駆動される専用の励振アセンブリによって振動される。励振アセンブリは、軸ハウジング内に位置された回転軸に取り付けた１つまたは１つ以上の偏心重を有する。
【０００４】
現在広く用いられているこの振動装置は、夫々が１つまたはそれ以上の偏心重に接続される２個の同期カウンター回転軸を有する。この軸の一方が流体モータによって駆動された後、他方の軸が中間ギアの操作を介して上記一方の軸によって駆動される。この構成によって各軸によって作られる力が水平面内で互いに打ち消られるようになるが、垂直面では互いに加算されるようになる。この結果の力が地面に効果的に加わり、残りの機械に加わる振動は減少されるようになる。
【０００５】
この基本形の振動トレンチローラは例えば米国特許第４，７３２，５０７号や第５，０８２，３９６号及び第７，０５９，８０２号に示されている。装置全体の幅は、圧縮すべき床の溝に適合する狭さとする。通常装置の幅は３フィートである。
【０００６】
この幅の減少は、励振機と励振アセンブリの少なくとも一部をドラムの占有面積以内に囲むことでなし得る。然しながら、ドラム内の励振機を囲むときは、メンテナンスのためのアクセスを困難ならしめる。
【０００７】
代表的な励振アセンブリは１，５００ＲＰＭ以上の高速である。励振アセンブリは比較的に大きなショックと振動負荷を受けるため、長期間使用するためには高温の環境で使用できる必要がある。軸受の寿命を増加し、ギヤの磨耗とノイズ発生を阻止するためこれら励振アセンブリを循滑する必要がある。グリースはギヤの定格回転速度ではギヤの歯にとどまることはできず循滑剤としては使用できない。従って励振アセンブリは油槽によって循滑する。即ち、各励振アセンブリを入れるハウジングに循滑油を入れ、ローラが水平面にあるとき循滑油がギヤの底部より上で偏心重の底部に達するようにする。このようにすれば油ははねかけ式循滑を行なうようにする。
【０００８】
然しながら、溝を固めるときにしばしば起こるが振動ローラがスロープ上にあるとき図１０に示すように油Ｏは励振ハウジングＨの一側に流れる。この結果一方のギヤＧ１は油内により深く沈められ、はねかけ式循滑が促進され、摩擦と熱が発生する。他方のギヤＧ２は油内に全く沈められない。熱によって軸受とシールの寿命が短かくなり、油の循滑特性が劣化する。このため好ましい循滑のためには周期的な油交換が必要となる。このメンテナンスは重荷であり、コンパクトトレンチローラにおいては循滑油ドレインと注入口に接近しにくくなる。更に、好ましい回数の油交換ができなくなり、励振部分が早めに不良となる。
【０００９】
更に、油槽を用いるシステムでは油漏れが起き易い。このことはローラ操作からの大きな振動によりシールが急速に悪化し、励振ハウジングの構成部分を互いに連結するボルトが緩むようになる振動ローラの場合に多く生ずる。油漏れは摩耗を促進し、循滑が不能となり、周囲を危険にさらすことになる。
【００１０】
従って、油槽の不要な励振アセンブリを有する励振ローラを作る必要がある。この結果、励振アセンブリ内の油のレベルを所定値に維持する必要がなくなり、スロープ上での操作を損なわないようになる。
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、上記の欠点を除くようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の目的は、上記要望に合致する、油槽によって循滑する必要のない励振アセンブリを有する振動ローラを得ることにある。励振アセンブリには好ましくは励振ハウジングと、この励振ハウジング内で回転自在ならしめた励振軸と、この励振軸上に設けたギヤを有せしめる。このギヤは循滑せず、非金属材料の少なくとも外側リング部分を有せしめる。ここで“無循滑”とは油槽またはスプレシステムによって外部からギヤに循滑剤を供給しないことを意味する。あるポリマ等の非金属材料は自己循滑性であり、比較的に低摩擦材料であり、及びまたは歯の噛み合時の摩擦が減少される。このような材料で部分的に形成されたギヤは、循滑を必要としない。循滑不要なギヤは例えば内側金属ハブと非金属材料製外側リングとより成る合成ギヤである。
【００１３】
１実施例おいては、第１のギヤを非金属外側リングと内側金属ハブとを有する合成ギヤで形成し、第２のギヤは全体を金属で形成する。この金属ギヤは合成ギヤを冷却するヒートシンクとして機能し、合成ギヤの外側リングの材料は、両ギヤが噛合したときに生ずる摩擦を減少せしめる。合成ギヤの非金属材料の外側リングは、例えば少なくとも熱安定剤と循滑剤の少なくとも１つを混入したナイロンベースのポリマにより形成する。
【００１４】
他の実施例においては、第１、第２のギヤの双方を内側金属ハブと、例えば鋳造ポリマのような非金属製の外側リングを有する合成ギヤによって形成する。
【００１５】
本発明の他の目的は、油槽のない状態で振動ローラを操作する方法を得るにある。この振動ローラは非金属材料の少なくとも１つの外側歯付き部分を有するギヤを有する励振アセンブリを有する。上記方法は、ギヤを循滑することなく少なくとも２５％のデューティサイクルで少なくとも８時間以上、３８℃（１００°Ｆ）の周囲温度で、励振軸を１，５００ＲＰＭ以上の速度で駆動し、励振ハウジングを２５Ｈｚ以上の振動周波数で２２．２５ｋＮ（５，０００ ｌｂｆ）以上の遠心力にさらしながらローラを操作することを含む。また、上記方法では、ギヤを循滑することなく少なくとも５０％のデューティサイクルで少なくとも８時間以上、３８０℃（１００°Ｆ）の周囲温度で、励振軸を２，０００ＲＰＭ以上の速度で駆動し、励振ハウジングを４０Ｈｚ以上の振動周波数で３１ｋＮ（７，０００ ｌｂｆ）以上の遠心力にさらしながらローラを操作できる。上記ローラのギヤは励振軸を少なくとも１２５ミリオン、好ましくは少なくとも２００ミリオン回転としても破損しない。
【００１６】
本発明の上記目的及び特徴は以下図面の説明と明らかならしめる。然しながら本発明は、好ましい実施例に限定されることなく本発明の精神の範囲内で種々増減変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の好ましい実施例における振動トレンチローラの分解斜視図である。
【図２】図１に示すトレンチローラの横断面図である。
【図３】図１に示すトレンチローラの励振アセンブリの第１の実施例を示す分解斜視図である。
【図４】図３に示す励振アセンブリの一部の縦断正面図である。
【図５】図４の５−５線断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例におけるギヤと励振アセンブリの一部を示す縦断正面図である。
【図７】図６の７−７線断面図である。
【図８】図７のギヤの一部の詳細図である。
【図９】図６と図７に示す励振アセンブリのギヤの噛み合い説明図である。
【図１０】従来例の励振アセンブリの断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の好まし実施例を、夫々油槽なしの励振アセンブリを有する２つのドラムを有する振動トレンチローラについて以下説明する。
【００１９】
本発明の励振アセンブリは、圧縮装置に振動を加えるために励振アセンブリを用いる異なる振動圧縮機と共に使用可能である。特に、１つまたはそれ以上の回転ドラムを有する振動ローラに使用される。以下、本発明は振動トレンチローラと共に説明するが他のものにも十分適用できる。
【００２０】
図１において、１０は本発明の好ましい実施例における振動トレンチローラである。このローラ１０は、後部及び前部回転ドラムアセンブリ１２と１４を介して地面によって支持される自己推進機を有するいわゆるハンドガイドトレンチローラである。このローラ１０は枢支部（図示せず）を介して互いに接続した後部及び前部サブフレーム１６と１８から成る関節シャーシを有する。このシャーシの幅は約０．５メータ（２０インチ）程度である。この狭い幅は、パイプライン等を敷設するため溝の底部を圧縮するために用いるローラ１０のためには重要なことである。後部サブフレーム１６は、枢支カバー２２を介してアクセス可能な貯蔵コンパートメントを含む装置制御手段（図示せず）を支持する。通気可能なフード２６を介してアクセス可能なエンジンを前部サブフレーム１８によって支持する。このエンジンは、ローラ１０の流体付勢部分を駆動するために用いる流体圧力を作るポンプに動力を供給する。このエンジン、ポンプ及び関連する部分は標準のものでありその詳細は省略する。ローラ１０は、後部サブフレーム１６の前部における持ち上げアイプレート３０にチェンまたはケーブルを掛けることによって、圧縮すべき床の溝に移動し、載置するため持ち上げ得る。
【００２１】
後部及び前部回転ドラムアセンブリ１２と１４は互いに鏡像関係とする。この２つのドラムアセンブリの第１の相違は、前部回転ドラムアセンブリ１４の励振アセンブリのための駆動モータを、ローラ１０の右側から関連する軸ハウジング内に設け、後部回転ドラムアセンブリ１２のための励振アセンブリのための駆動モータを、ローラ１０の左側から関連する軸ハウジング内に挿入することである。この前部回転ドラムアセンブリ１４の構造と操作を以下説明するが、これは後部回転ドラムアセンブリ１２に同様に適用される。
【００２２】
ローラ１０の内容は米国特許第７，０５９，８０２号に示されている。
【００２３】
ドラムアセンブリ１２と１４の夫々は分離した励振アセンブリ１００によって励振せしめる。各励振アセンブリ１００は、後述する駆動モータ１０６がローラ１０の両側に位置して互いに鏡像関係にあることを除いて互いに同一である。従って前部励振アセンブリの以下の説明は両励振アセンブリに共通である。
【００２４】
図２〜図３に示すように、前部回転ドラムアセンブリ１４のための励振アセンブリ１００は第１，第２励振サブアセンブリ１０４Ａと１０４Ｂを有する。第１励振サブアセンブリ１０４Ａは可逆流体駆動モータ１０６によって直接駆動し、第２励振サブアセンブリ１０４Ｂは第１励振サブアセンブリ１０４Ａに従動せしめる。両励振サブアセンブリ１０４Ａと１０４Ｂは、その組立てが極めて容易であり、重量とサイズが最小となるデザインとする。両励振サブアセンブリ１０４Ａと１０４Ｂは、前部回転ドラムアセンブリ１４の軸ハウジング３４内に位置する励振ハウジング１０２内に取り付ける。
【００２５】
図１〜図３に示すように、励振ハウジング１０２は、組立てを容易とし重量を減少せしめるため軸ハウジング３４の内面に固定する。その一部を軸ハウジング３４の半径方向周壁に固定した半径方向周壁１０８によって囲んだ開放内部と、図から見て“左”と“右”に定めた対向壁１１０と１１２とを有せしめる。壁１１０と１１２の夫々は、関連する励振サブアセンブリ１０４Ａと１０４Ｂの左，右端の対応する１つを受け入れるための第１の孔及び第２の孔とを有する。
【００２６】
図２と図３に示すように、第１励振サブアセンブリ１０４Ａには、励振軸１３０Ａと、固定偏心重１３２Ａと、固定偏心重１３２Ａの両軸端に配置した第１，第２の遊動偏心重１３４Ａと１３６Ａとを設ける。励振軸１３０Ａは、その両端に圧嵌した左と右の軸受１３８Ａと１４０Ａを介して励振ハウジング１０２内に取り付ける。第１遊動偏心重１３４Ａは、左の軸受１３８Ａと固定偏心重１３２Ａの軸方向左端間に介挿する。然しながら、第１遊動偏心重１３４Ａは第１励振サブアセンブリ１０４Ａの他の構成要素には結合しない。励振軸１３０Ａに沿った第１遊動偏心重１３４Ａの軸方向移動は固定偏心重１３２Ａと左の軸受１３８Ａによって阻止する。駆動ギヤ１４２Ａを右の軸受１４０Ａと固定偏心重１３２Ａ間で励振軸１３０Ａの右端に圧嵌し、第２遊動偏心重１３６Ａを駆動ギヤ１４２Ａと固定偏心重１３２Ａの右端間に介挿する。第１遊動偏心重１３４Ａと同様、励振軸１３０Ａに沿った第２遊動偏心重１３６Ａの軸方向移動は固定偏心重１３２Ａと駆動ギヤ１４２Ａと右の軸受１４０によって阻止する。
【００２７】
励振サブアセンブリ１０４Ａの３つの重り１３２Ａ，１３４Ａ及び１３６Ａは、励振アセンブリ１００全体の慣性を最小としながら偏心度を最大にするようデザインする。図２と図３に示すように、遊動偏心重１３４Ａと１３６Ａの合計軸長より大きい軸長を有する固定偏心重１３２Ａは比較的に重い。偏心重はその偏心度を大きくするため一般に半円筒状とし、（１）弧状の外周面１４４Ａと、（２）励振軸１３０Ａの両側から半径方向に延びる２つの部分で構成した比較的に平らな半径方向内縁１４６Ａとを有する。組立てを容易とし、慣性を減少するため図３に示すように励振軸１３０Ａに固定偏心重１３２Ａを鋳造で一体に形成するのが好ましい。第１遊動偏心重１３４Ａは励振軸１３０Ａの関連する部分に取り付けるため通孔１４８Ａを有する鋳鉄部材とする。
【００２８】
第１、第２の遊動偏心重１３４Ａと１３６Ａは互いに鏡像関係とする。以下第１遊動偏心重について説明するが、これは第２の遊動偏心重にも適用される。固定偏心重１３２Ａと同様、第１遊動偏心重１３４Ａは、（１）弧状外周面１５０Ａと、（２）励振軸１３０Ａの両側から半径方向に延びる第１，第２の部分で構成した比較的に平らな内面１５２Ａとを有し、その偏心度は大きい。隣接する固定偏心重１３２Ａの軸方向外縁を越えて突出するよう遊動偏心重１３４Ａの軸面から軸方向内方に延びるタブ１５４Ａを設ける。励振軸１３０Ａを第１方向に回転駆動せしめたとき、タブ１５４Ａの一側が固定偏心重１３２Ａの第１側に係合する角度だけ遊動偏心重１３４Ａが揺動し遊動偏心重１３４Ａの偏心運動が固定偏心重１３２Ａの偏心運動に加わり、従って第１励振サブアセンブリ１０４Ａの振幅が増大される。これに反し、励振軸１３０Ａを反対方向に回転駆動したとき、タブ１５４Ａの他側が固定偏心重１３２Ａの反対側に係合する角度だけ遊動偏心重１３４Ａが揺動し、遊動偏心重１３４Ａの偏心運動だけ固定重１３２Ａの偏心運動が減じ、従って第１励振サブアセンブリ１０４Ａによって作られる振幅が小さくなる。
【００２９】
図２と図３に示すように第１励振サブアセンブリ１０４Ａは同軸状の可逆流体駆動モータ１０６によって駆動する。モータ１０６の出力軸１７０は励振軸１３０Ａの軸端に直接固定する。
【００３０】
第２励振サブアセンブリ１０４Ｂは、モータによって直接駆動されることとは反対に、第１励振サブアセンブリ１０４Ａによって間接的に駆動されるものであることを除いて第１励振サブアセンブリ１０４Ａと本質的に同一である。また、励振軸１３０Ｂ、固定偏心重１３２Ｂ、第１、第２遊動偏心重１３４Ｂ、１３６Ｂ、被動ギヤ１４２Ｂ、左及び右の軸受１３８Ｂ、１４０Ｂを有する。図３に示すようにトルクは第１励振サブアセンブリ１０４Ａ上の駆動ギヤ１４２Ａによって被動ギヤ１４２Ｂに直接伝達する。
【００３１】
励振アセンブリ１００を、高速で軸受から放出されない比較的に高粘度のグリースにより循環するのが好ましい。好ましいグリースは商品名ＸＨＰ２２２でモービル エクソン コーポレーションから得られるものである。
【００３２】
トレンチローラ１０の操作の間、ローラ１０をトレンチの底または圧縮すべき他の面上に位置せしめ、エンジン２４とポンプ２８を操作し駆動ギヤ９２を介してドラムアセンブリ１２と１４の軸４０に駆動力を加え、圧縮すべき面に沿ってトレンチローラ１０を推進せしめる。励振アセンブリ駆動モータ１０６を同時に操作して励振アセンブリ１００に駆動力を加え、その振幅がモータ出力軸の回転方向に依存して変る振動を発生せしめる。励振アセンブリ１００が比較的に重く、慣性力が大きいため駆動トルクが比較的大きい始動時で極めて速やかに速度が上昇する。
【００３３】
上述したように励振アセンブリ１０２は油槽を有せず、ギヤ１４２Ａと１４２Ｂは循滑剤なしで噛合し、グリース、油槽または油供給システムによって外部的に循滑されることはない。振動トレンチローラ１０は比較的に厳しい条件のもとで操作されるため、油槽なしのギヤセットを作るのは困難である。励振軸１３０Ａと１３０Ｂは１，５００ＲＰＭの比較的に高速で駆動され、回転速度は２，５００ｒｐｍとなる。他のローラ、例えば振動アスファルトローラの励振軸は４，０００ｒｐｍ以上で回転される。これらの速度は少なくとも２５％、代表的には５０％、時にはそれ以上のデューティサイクルで４時間または８時間以上維持されることになる。このような装置は、−１８℃（０°Ｆ）から３８℃（１００°Ｆ）、または４９℃（１２０°Ｆ）以上の極端な環境で操作できなくてはならない。更に、励振アセンブリは励振ハウジング内で極端な振動にさらされる。励振軸操作速度が１，５００ＲＰＭのとき、励振ハウジングは２５Ｈｚ以上の振動周波数で２２．２５ｋＮ（５，０００ ｌｂｆ）以上の遠心力にさらされる。実際に、励振軸操作速度が１，５００ＲＰＭでハウジングは３１．１４ｋＮ（７，０００ ｌｂｆ）以上３３．３７ｋＮ（７，５００ ｌｂｆ）迄の遠心力を受け、４０Ｈｚ以上、４２Ｈｚ迄の振動速度になった。操作寿命を維持するため、ギヤは少なくとも１２５，０００，０００サイクル、好ましくは２００，０００，０００サイクル及び２２５，０００，０００サイクルに耐える必要がある。循滑されないギヤはこれらの操作条件で熱と摩耗に耐えることはできない。
【００３４】
然しながら、発明者等は上記の条件に対応できる２つの異なるデザインの励振アセンブリを開発した。これらのデザインを図４と図５及び図６〜図８によって以下説明する。
【００３５】
図４と図５に示すように、上記の要求を満たすギヤを有する励振アセンブリは第１の合成ギヤ１４２Ｂと、第２のメタルギヤ１４２Ａを含む。両ギヤ１４２Ａと１４２Ｂは平歯車である。メタルギヤ１４２Ａは合成ギヤ１４２Ｂのヒートシンクとして作用し、極端な操作条件のもとで合成ギヤ１４２Ｂの寿命を延ばす。このメタルギヤ１４２Ａは鋼、アルミニウム、または他の金属またはその合金により形成する。両ギヤ１４２Ａと１４２Ｂの幅は約１９ｍｍ（０．７５インチ）、外径約１６０ｍｍ（６．３０インチ）、ルート径約１５０ｍｍ（５．９１インチ）である。
【００３６】
合成ギヤ１４２Ｂは軸１３０Ｂに固定した内側メタルハブと、非循滑非金属材料の外側歯付きリング２０２とを有する。内側ハブ２００は鋼、アルミニウムまたは他のメタル合金により構成する。好ましい外径は約１３０ｍｍ（５．１２インチ）である。
【００３７】
外側リングは型押しまたは機械加工したポリマ材料から構成する。半径方向の厚さは約１５ｍｍ（０．５９インチ）とする。ギヤ１４２Ｂ上には１ｍｍ毎に約０．３９（１インチ毎に１０）の通常の直径ピッチ、圧力角が２０度の歯を６３個形成した。リング２０２としては多様なプラスチックまたは他の非金属材料を用いた。循滑剤を含浸せしめたナイロンをリング２０２として使用できる。合成ギヤとして特に好ましいものは、ＵＳＡ、ウィスコンシン州、エジガートンのデュラギヤ インコーポレーション製のものであり、商品名 ナイロン ＭＣ９０１として コードラント エンジニアリング プラスティック プロダクトから得られるものである。ナイロン ＭＣ９０１は、熱安定剤を埋め込んだ鋳造ナイロンである。このナイロン ＭＣ９０１の融点は２１５℃（４１９°Ｆ）、ヤングモジュールは２，７６０ ＭＰａ、引張強度は８２．７ＭＰａである。
【００３８】
ナイロンべース材料のナイロン ＭＣ９０１及び他の同様な熱安定剤及びまたは循滑剤を混入したナイロンベース材料は、比較される金属ギヤよりも所定の操作条件でより膨張する。本発明の実施例におけるギヤセット１４２Ａと１４２Ｂはこの膨張に適応するため従来のバックラッシュよりも大きくバックラッシュする。好ましくはこのギヤセットのバックラッシュは０．０８ｍｍ（０．００３インチ）以上より好ましくは０．２５ｍｍ（０．０１０インチ）以上とする。
【００３９】
上述のギヤセットを有する励振アセンブリの温度及び耐力テストを行なった。最大温度テストでは、このようなギヤセットを有するトレンチローラを周囲温度４９℃（１２０°Ｆ）で連続８時間操作したところ、ギヤの歯の温度は９１℃（１９５°Ｆ）以上になった。このテストを励振軸回転速度を２，５００ＲＰＭで２４時間及び１週間続け、一定の間隔でギヤを調査した。このテストは９００時間（励振軸回転数１３，５００万回以上）後に停止したがギヤは破損していなかった。これらのテストにより本発明の実施例におけるギヤは所定の要求に合致することが認められた。
【００４０】
図６〜図８は、本発明の第２実施例における励振アセンブリ３００の一部を示す。この励振アセンブリ３００は異なるギヤセット３４２Ａと３４２Ｂを用いる点で第１実施例の励振アセンブリ１００と異なる。即ち、両ギヤ３４２Ａと３４２Ｂは、内側金属ハブ４００と外側非金属リング４０２を 有する合成ギヤである。ハブ４００は好ましくは他の金属または金属合金から構成しても良い。夫々のギヤ３４２Ａと３４２Ｂの厚さは約１９ｍｍ（０．７５インチ）、外径を約１６０ｍｍ（６．３８インチ）、ルート径を約１５０ｍｍ（５．９７インチ）とする。図７と図８に示すように各ギヤ３４２Ａ、３４２Ｂのハブの直径は９５ｍｍ（３．７５インチ）、外側歯付リングの半径方向の厚さを３３ｍｍ（１．３１インチ）とする。
【００４１】
各ギヤ３４２Ａ、３４２Ｂの外側リング４０２は、第１実施例におけるように機械加工または型押しではなくインジェクション モールドによってポリマ材料から作る。好ましい材料はヤングモジュールが３，６００ＭＰａ、引張強度が１００ＭＰａのオーダーの極めて強固なポリエーテル エーテル ケドン（ＰＥＥＫ）である。ガラス遷移温度が１４０℃（２８５°Ｆ）以上のものが、高温となる用途に好ましい。ＰＥＥＫ材料は、第１実施例におけるナイロン ＭＣ９０１材料の外側リングよりも熱しきい値が極めて高いため、熱安定剤を埋め込むことや分離したヒートシンクを用いる必要はない。ＰＥＥＫから形成した外側歯付きリングを有する合成ギヤは、例えばＵＳＡ、ＷＩ、グランツブルグのクレイス ギヤ インコーポレーテッドから市販されている。
【００４２】
各ギヤ３４２Ａ、３４２Ｂの外側リング４０２上には１ｍｍ当り通常の直径ピッチ０．５７、圧力角１９度の９０の歯を形成する。図９に示すように歯４０４は、最大の接触面積４０６と最大の歯強度を有する形とする。各歯４０４のベースピッチは０．２０であり、最大接触比は２．６である。通常用いられている平歯車としてデザインされている“標準”平歯車に比べて、歯はより高い接触比を有する。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 振動トレンチローラ
１２ 後部回転ドラムアセンブリ
１４ 前部回転ドラムアセンブリ
１６ 後部サブフレーム
１８ 前部サブフレーム
２２ 枢支カバー
２４ エンジン
２６ フード
２８ ポンプ
３０ アイプレート
３４ 軸ハウジング
４０ 軸
９２ 駆動ギヤ
１００ 励振アセンブリ
１０２ 励振アセンブリ
１０４Ａ 第１励振サブアセンブリ
１０４Ｂ 第２励振サブアセンブリ
１０６ 可逆流体駆動モータ
１０８ 半径方向周壁
１１０ 壁
１１２ 壁
１３０Ａ 励振軸
１３０Ｂ 励振軸
１３２Ａ 固定偏心重
１３２Ｂ 固定偏心重
１３４Ａ 第１遊動偏心重
１３４Ｂ 第１遊動偏心重
１３６Ａ 第２遊動偏心重
１３６Ｂ 第２遊動偏心重
１３８Ａ 軸受
１３８Ｂ 軸受
１４０Ａ 軸受
１４０Ｂ 軸受
１４２Ａ ギヤ
１４２Ｂ ギヤ
１４４Ａ 弧状外周面
１４６Ａ 半径方向内縁
１４８Ａ 通孔
１５０Ａ 弧状外周面
１５２Ａ 内面
１５４Ａ タブ
１７０ 出力軸
２００ 内側ハブ
２０２ 外側歯付きリング
３００ 励振アセンブリ
３４２Ａ ギヤ
３４２Ｂ ギヤ
４００ 金属ハブ
４０２ 外側非金属リング
４０４ 歯
４０６ 接触面積
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動ローラ（圧縮機）、例えば、パイプラインを敷設する前に溝の床を圧縮するためまたはパイプラインを敷設した後に埋め戻し溝を圧縮するための振動ローラ、特に、組立てが容易で慣性の小さい無循滑装置を含む励振アセンブリ及びこれらの操作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地面圧縮及び地面ならしのため振動圧縮機が用いられている。多くの振動圧縮機は、圧縮すべき面上に置かれ、面を圧縮し、ならすよう励振される板またはローラを有する。共通する振動圧縮機は振動トレンチローラである。
【０００３】
代表的な振動トレンチローラは圧縮すべき面で支持したシャーシと１つまたは１つ以上の回転ドラムアセンブリを有する。通常２個のドラムセンブリが用いられ、その夫々はシャーシの対応するサブフレームによって支持される。２つのサブフレームは枢支部によって互いに枢支結合される。各ドラムアセンブリは、固定軸ハウジングと、この軸ハウジングに設けたドラムとを有し、専用の流体モータによって駆動される。総べての流体モータには、サブフレームの１つに設けた内燃機関によって駆動されるポンプからの圧力流体が供給される。更に、各ドラムは、関連する軸ハウジング内に位置され、ポンプに結合された流体モータによって駆動される専用の励振アセンブリによって振動される。励振アセンブリは、軸ハウジング内に位置された回転軸に取り付けた１つまたは１つ以上の偏心重を有する。
【０００４】
現在広く用いられているこの振動装置は、夫々が１つまたはそれ以上の偏心重に接続される２個の同期カウンター回転軸を有する。この軸の一方が流体モータによって駆動された後、他方の軸が中間ギアの操作を介して上記一方の軸によって駆動される。この構成によって各軸によって作られる力が水平面内で互いに打ち消られるようになるが、垂直面では互いに加算されるようになる。この結果の力が地面に効果的に加わり、残りの機械に加わる振動は減少されるようになる。
【０００５】
この基本形の振動トレンチローラは例えば米国特許第４，７３２，５０７号や第５，０８２，３９６号及び第７，０５９，８０２号に示されている。装置全体の幅は、圧縮すべき床の溝に適合する狭さとする。通常装置の幅は３フィートである。
【０００６】
この幅の減少は、励振機と励振アセンブリの少なくとも一部をドラムの占有面積以内に囲むことでなし得る。然しながら、ドラム内の励振機を囲むときは、メンテナンスのためのアクセスを困難ならしめる。
【０００７】
代表的な励振アセンブリは１，５００ＲＰＭ以上の高速である。励振アセンブリは比較的に大きなショックと振動負荷を受けるため、長期間使用するためには高温の環境で使用できる必要がある。軸受の寿命を増加し、ギヤの磨耗とノイズ発生を阻止するためこれら励振アセンブリを循滑する必要がある。グリースはギヤの定格回転速度ではギヤの歯にとどまることはできず循滑剤としては使用できない。従って励振アセンブリは油槽によって循滑する。即ち、各励振アセンブリを入れるハウジングに循滑油を入れ、ローラが水平面にあるとき循滑油がギヤの底部より上で偏心重の底部に達するようにする。このようにすれば油ははねかけ式循滑を行なうようにする。
【０００８】
然しながら、溝を固めるときにしばしば起こるが振動ローラがスロープ上にあるとき図１０に示すように油Ｏは励振ハウジングＨの一側に流れる。この結果一方のギヤＧ１は油内により深く沈められ、はねかけ式循滑が促進され、摩擦と熱が発生する。他方のギヤＧ２は油内に全く沈められない。熱によって軸受とシールの寿命が短かくなり、油の循滑特性が劣化する。このため好ましい循滑のためには周期的な油交換が必要となる。このメンテナンスは重荷であり、コンパクトトレンチローラにおいては循滑油ドレインと注入口に接近しにくくなる。更に、好ましい回数の油交換ができなくなり、励振部分が早めに不良となる。
【０００９】
更に、油槽を用いるシステムでは油漏れが起き易い。このことはローラ操作からの大きな振動によりシールが急速に悪化し、励振ハウジングの構成部分を互いに連結するボルトが緩むようになる振動ローラの場合に多く生ずる。油漏れは摩耗を促進し、循滑が不能となり、周囲を危険にさらすことになる。
【００１０】
従って、油槽の不要な励振アセンブリを有する励振ローラを作る必要がある。この結果、励振アセンブリ内の油のレベルを所定値に維持する必要がなくなり、スロープ上での操作を損なわないようになる。
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、上記の欠点を除くようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の目的は、上記要望に合致する、油槽によって循滑する必要のない励振アセンブリを有する振動ローラを得ることにある。励振アセンブリには好ましくは励振ハウジングと、この励振ハウジング内で回転自在ならしめた励振軸と、この励振軸上に設けたギヤを有せしめる。このギヤは循滑せず、非金属材料の少なくとも外側リング部分を有せしめる。ここで“無循滑”とは油槽またはスプレシステムによって外部からギヤに循滑剤を供給しないことを意味する。あるポリマ等の非金属材料は自己循滑性であり、比較的に低摩擦材料であり、及びまたは歯の噛み合時の摩擦が減少される。このような材料で部分的に形成されたギヤは、循滑を必要としない。循滑不要なギヤは例えば内側金属ハブと非金属材料製外側リングとより成る合成ギヤである。
【００１３】
１実施例おいては、第１のギヤを非金属外側リングと内側金属ハブとを有する合成ギヤで形成し、第２のギヤは全体を金属で形成する。この金属ギヤは合成ギヤを冷却するヒートシンクとして機能し、合成ギヤの外側リングの材料は、両ギヤが噛合したときに生ずる摩擦を減少せしめる。合成ギヤの非金属材料の外側リングは、例えば少なくとも熱安定剤と循滑剤の少なくとも１つを混入したナイロンベースのポリマにより形成する。
【００１４】
他の実施例においては、第１、第２のギヤの双方を内側金属ハブと、例えば鋳造ポリマのような非金属製の外側リングを有する合成ギヤによって形成する。
【００１５】
本発明の他の目的は、油槽のない状態で振動ローラを操作する方法を得るにある。この振動ローラは非金属材料の少なくとも１つの外側歯付き部分を有するギヤを有する励振アセンブリを有する。上記方法は、ギヤを循滑することなく少なくとも２５％のデューティサイクルで少なくとも８時間以上、３８℃（１００°Ｆ）の周囲温度で、励振軸を１，５００ＲＰＭ以上の速度で駆動し、励振ハウジングを２５Ｈｚ以上の振動周波数で２２．２５ｋＮ（５，０００ ｌｂｆ）以上の遠心力にさらしながらローラを操作することを含む。また、上記方法では、ギヤを循滑することなく少なくとも５０％のデューティサイクルで少なくとも８時間以上、３８０℃（１００°Ｆ）の周囲温度で、励振軸を２，０００ＲＰＭ以上の速度で駆動し、励振ハウジングを４０Ｈｚ以上の振動周波数で３１ｋＮ（７，０００ ｌｂｆ）以上の遠心力にさらしながらローラを操作できる。上記ローラのギヤは励振軸を少なくとも１２５ミリオン、好ましくは少なくとも２００ミリオン回転としても破損しない。
【００１６】
本発明の上記目的及び特徴は以下図面の説明と明らかならしめる。然しながら本発明は、好ましい実施例に限定されることなく本発明の精神の範囲内で種々増減変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の好ましい実施例における振動トレンチローラの分解斜視図である。
【図２】図１に示すトレンチローラの横断面図である。
【図３】図１に示すトレンチローラの励振アセンブリの第１の実施例を示す分解斜視図である。
【図４】図３に示す励振アセンブリの一部の縦断正面図である。
【図５】図４の５−５線断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例におけるギヤと励振アセンブリの一部を示す縦断正面図である。
【図７】図６の７−７線断面図である。
【図８】図７のギヤの一部の詳細図である。
【図９】図６と図７に示す励振アセンブリのギヤの噛み合い説明図である。
【図１０】従来例の励振アセンブリの断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の好まし実施例を、夫々油槽なしの励振アセンブリを有する２つのドラムを有する振動トレンチローラについて以下説明する。
【００１９】
本発明の励振アセンブリは、圧縮装置に振動を加えるために励振アセンブリを用いる異なる振動圧縮機と共に使用可能である。特に、１つまたはそれ以上の回転ドラムを有する振動ローラに使用される。以下、本発明は振動トレンチローラと共に説明するが他のものにも十分適用できる。
【００２０】
図１において、１０は本発明の好ましい実施例における振動トレンチローラである。このローラ１０は、後部及び前部回転ドラムアセンブリ１２と１４を介して地面によって支持される自己推進機を有するいわゆるハンドガイドトレンチローラである。このローラ１０は枢支部（図示せず）を介して互いに接続した後部及び前部サブフレーム１６と１８から成る関節シャーシを有する。このシャーシの幅は約０．５メータ（２０インチ）程度である。この狭い幅は、パイプライン等を敷設するため溝の底部を圧縮するために用いるローラ１０のためには重要なことである。後部サブフレーム１６は、枢支カバー２２を介してアクセス可能な貯蔵コンパートメントを含む装置制御手段（図示せず）を支持する。通気可能なフード２６を介してアクセス可能なエンジンを前部サブフレーム１８によって支持する。このエンジンは、ローラ１０の流体付勢部分を駆動するために用いる流体圧力を作るポンプに動力を供給する。このエンジン、ポンプ及び関連する部分は標準のものでありその詳細は省略する。ローラ１０は、後部サブフレーム１６の前部における持ち上げアイプレート３０にチェンまたはケーブルを掛けることによって、圧縮すべき床の溝に移動し、載置するため持ち上げ得る。
【００２１】
後部及び前部回転ドラムアセンブリ１２と１４は互いに鏡像関係とする。この２つのドラムアセンブリの第１の相違は、前部回転ドラムアセンブリ１４の励振アセンブリのための駆動モータを、ローラ１０の右側から関連する軸ハウジング内に設け、後部回転ドラムアセンブリ１２のための励振アセンブリのための駆動モータを、ローラ１０の左側から関連する軸ハウジング内に挿入することである。この前部回転ドラムアセンブリ１４の構造と操作を以下説明するが、これは後部回転ドラムアセンブリ１２に同様に適用される。
【００２２】
ローラ１０の内容は米国特許第７，０５９，８０２号に示されている。
【００２３】
ドラムアセンブリ１２と１４の夫々は分離した励振アセンブリ１００によって励振せしめる。各励振アセンブリ１００は、後述する駆動モータ１０６がローラ１０の両側に位置して互いに鏡像関係にあることを除いて互いに同一である。従って前部励振アセンブリの以下の説明は両励振アセンブリに共通である。
【００２４】
図２〜図３に示すように、前部回転ドラムアセンブリ１４のための励振アセンブリ１００は第１，第２励振サブアセンブリ１０４Ａと１０４Ｂを有する。第１励振サブアセンブリ１０４Ａは可逆流体駆動モータ１０６によって直接駆動し、第２励振サブアセンブリ１０４Ｂは第１励振サブアセンブリ１０４Ａに従動せしめる。両励振サブアセンブリ１０４Ａと１０４Ｂは、その組立てが極めて容易であり、重量とサイズが最小となるデザインとする。両励振サブアセンブリ１０４Ａと１０４Ｂは、前部回転ドラムアセンブリ１４の軸ハウジング３４内に位置する励振ハウジング１０２内に取り付ける。
【００２５】
図１〜図３に示すように、励振ハウジング１０２は、組立てを容易とし重量を減少せしめるため軸ハウジング３４の内面に固定する。その一部を軸ハウジング３４の半径方向周壁に固定した半径方向周壁１０８によって囲んだ開放内部と、図から見て“左”と“右”に定めた対向壁１１０と１１２とを有せしめる。壁１１０と１１２の夫々は、関連する励振サブアセンブリ１０４Ａと１０４Ｂの左，右端の対応する１つを受け入れるための第１の孔及び第２の孔とを有する。
【００２６】
図２と図３に示すように、第１励振サブアセンブリ１０４Ａには、励振軸１３０Ａと、固定偏心重１３２Ａと、固定偏心重１３２Ａの両軸端に配置した第１，第２の遊動偏心重１３４Ａと１３６Ａとを設ける。励振軸１３０Ａは、その両端に圧嵌した左と右の軸受１３８Ａと１４０Ａを介して励振ハウジング１０２内に取り付ける。第１遊動偏心重１３４Ａは、左の軸受１３８Ａと固定偏心重１３２Ａの軸方向左端間に介挿する。然しながら、第１遊動偏心重１３４Ａは第１励振サブアセンブリ１０４Ａの他の構成要素には結合しない。励振軸１３０Ａに沿った第１遊動偏心重１３４Ａの軸方向移動は固定偏心重１３２Ａと左の軸受１３８Ａによって阻止する。駆動ギヤ１４２Ａを右の軸受１４０Ａと固定偏心重１３２Ａ間で励振軸１３０Ａの右端に圧嵌し、第２遊動偏心重１３６Ａを駆動ギヤ１４２Ａと固定偏心重１３２Ａの右端間に介挿する。第１遊動偏心重１３４Ａと同様、励振軸１３０Ａに沿った第２遊動偏心重１３６Ａの軸方向移動は固定偏心重１３２Ａと駆動ギヤ１４２Ａと右の軸受１４０によって阻止する。
【００２７】
励振サブアセンブリ１０４Ａの３つの重り１３２Ａ，１３４Ａ及び１３６Ａは、励振アセンブリ１００全体の慣性を最小としながら偏心度を最大にするようデザインする。図２と図３に示すように、遊動偏心重１３４Ａと１３６Ａの合計軸長より大きい軸長を有する固定偏心重１３２Ａは比較的に重い。偏心重はその偏心度を大きくするため一般に半円筒状とし、（１）弧状の外周面１４４Ａと、（２）励振軸１３０Ａの両側から半径方向に延びる２つの部分で構成した比較的に平らな半径方向内縁１４６Ａとを有する。組立てを容易とし、慣性を減少するため図３に示すように励振軸１３０Ａに固定偏心重１３２Ａを鋳造で一体に形成するのが好ましい。第１遊動偏心重１３４Ａは励振軸１３０Ａの関連する部分に取り付けるため通孔１４８Ａを有する鋳鉄部材とする。
【００２８】
第１、第２の遊動偏心重１３４Ａと１３６Ａは互いに鏡像関係とする。以下第１遊動偏心重について説明するが、これは第２の遊動偏心重にも適用される。固定偏心重１３２Ａと同様、第１遊動偏心重１３４Ａは、（１）弧状外周面１５０Ａと、（２）励振軸１３０Ａの両側から半径方向に延びる第１，第２の部分で構成した比較的に平らな内面１５２Ａとを有し、その偏心度は大きい。隣接する固定偏心重１３２Ａの軸方向外縁を越えて突出するよう遊動偏心重１３４Ａの軸面から軸方向内方に延びるタブ１５４Ａを設ける。励振軸１３０Ａを第１方向に回転駆動せしめたとき、タブ１５４Ａの一側が固定偏心重１３２Ａの第１側に係合する角度だけ遊動偏心重１３４Ａが揺動し遊動偏心重１３４Ａの偏心運動が固定偏心重１３２Ａの偏心運動に加わり、従って第１励振サブアセンブリ１０４Ａの振幅が増大される。これに反し、励振軸１３０Ａを反対方向に回転駆動したとき、タブ１５４Ａの他側が固定偏心重１３２Ａの反対側に係合する角度だけ遊動偏心重１３４Ａが揺動し、遊動偏心重１３４Ａの偏心運動だけ固定重１３２Ａの偏心運動が減じ、従って第１励振サブアセンブリ１０４Ａによって作られる振幅が小さくなる。
【００２９】
図２と図３に示すように第１励振サブアセンブリ１０４Ａは同軸状の可逆流体駆動モータ１０６によって駆動する。モータ１０６の出力軸１７０は励振軸１３０Ａの軸端に直接固定する。
【００３０】
第２励振サブアセンブリ１０４Ｂは、モータによって直接駆動されることとは反対に、第１励振サブアセンブリ１０４Ａによって間接的に駆動されるものであることを除いて第１励振サブアセンブリ１０４Ａと本質的に同一である。また、励振軸１３０Ｂ、固定偏心重１３２Ｂ、第１、第２遊動偏心重１３４Ｂ、１３６Ｂ、被動ギヤ１４２Ｂ、左及び右の軸受１３８Ｂ、１４０Ｂを有する。図３に示すようにトルクは第１励振サブアセンブリ１０４Ａ上の駆動ギヤ１４２Ａによって被動ギヤ１４２Ｂに直接伝達する。
【００３１】
励振アセンブリ１００を、高速で軸受から放出されない比較的に高粘度のグリースにより循環するのが好ましい。好ましいグリースは商品名ＸＨＰ２２２でモービル エクソン コーポレーションから得られるものである。
【００３２】
トレンチローラ１０の操作の間、ローラ１０をトレンチの底または圧縮すべき他の面上に位置せしめ、エンジン２４とポンプ２８を操作し駆動ギヤ９２を介してドラムアセンブリ１２と１４の軸４０に駆動力を加え、圧縮すべき面に沿ってトレンチローラ１０を推進せしめる。励振アセンブリ駆動モータ１０６を同時に操作して励振アセンブリ１００に駆動力を加え、その振幅がモータ出力軸の回転方向に依存して変る振動を発生せしめる。励振アセンブリ１００が比較的に重く、慣性力が大きいため駆動トルクが比較的大きい始動時で極めて速やかに速度が上昇する。
【００３３】
上述したように励振アセンブリ１０２は油槽を有せず、ギヤ１４２Ａと１４２Ｂは循滑剤なしで噛合し、グリース、油槽または油供給システムによって外部的に循滑されることはない。振動トレンチローラ１０は比較的に厳しい条件のもとで操作されるため、油槽なしのギヤセットを作るのは困難である。励振軸１３０Ａと１３０Ｂは１，５００ＲＰＭの比較的に高速で駆動され、回転速度は２，５００ｒｐｍとなる。他のローラ、例えば振動アスファルトローラの励振軸は４，０００ｒｐｍ以上で回転される。これらの速度は少なくとも２５％、代表的には５０％、時にはそれ以上のデューティサイクルで４時間または８時間以上維持されることになる。このような装置は、−１８℃（０°Ｆ）から３８℃（１００°Ｆ）、または４９℃（１２０°Ｆ）以上の極端な環境で操作できなくてはならない。更に、励振アセンブリは励振ハウジング内で極端な振動にさらされる。励振軸操作速度が１，５００ＲＰＭのとき、励振ハウジングは２５Ｈｚ以上の振動周波数で２２．２５ｋＮ（５，０００ ｌｂｆ）以上の遠心力にさらされる。実際に、励振軸操作速度が１，５００ＲＰＭでハウジングは３１．１４ｋＮ（７，０００ ｌｂｆ）以上３３．３７ｋＮ（７，５００ ｌｂｆ）迄の遠心力を受け、４０Ｈｚ以上、４２Ｈｚ迄の振動速度になった。操作寿命を維持するため、ギヤは少なくとも１２５，０００，０００サイクル、好ましくは２００，０００，０００サイクル及び２２５，０００，０００サイクルに耐える必要がある。循滑されないギヤはこれらの操作条件で熱と摩耗に耐えることはできない。
【００３４】
然しながら、発明者等は上記の条件に対応できる２つの異なるデザインの励振アセンブリを開発した。これらのデザインを図４と図５及び図６〜図８によって以下説明する。
【００３５】
図４と図５に示すように、上記の要求を満たすギヤを有する励振アセンブリは第１の合成ギヤ１４２Ｂと、第２のメタルギヤ１４２Ａを含む。両ギヤ１４２Ａと１４２Ｂは平歯車である。メタルギヤ１４２Ａは合成ギヤ１４２Ｂのヒートシンクとして作用し、極端な操作条件のもとで合成ギヤ１４２Ｂの寿命を延ばす。このメタルギヤ１４２Ａは鋼、アルミニウム、または他の金属またはその合金により形成する。両ギヤ１４２Ａと１４２Ｂの幅は約１９ｍｍ（０．７５インチ）、外径約１６０ｍｍ（６．３０インチ）、ルート径約１５０ｍｍ（５．９１インチ）である。
【００３６】
合成ギヤ１４２Ｂは軸１３０Ｂに固定した内側メタルハブと、非循滑非金属材料の外側歯付きリング２０２とを有する。内側ハブ２００は鋼、アルミニウムまたは他のメタル合金により構成する。好ましい外径は約１３０ｍｍ（５．１２インチ）である。
【００３７】
外側リングは型押しまたは機械加工したポリマ材料から構成する。半径方向の厚さは約１５ｍｍ（０．５９インチ）とする。ギヤ１４２Ｂ上には１ｍｍ毎に約０．３９（１インチ毎に１０）の通常の直径ピッチ、圧力角が２０度の歯を６３個形成した。リング２０２としては多様なプラスチックまたは他の非金属材料を用いた。循滑剤を含浸せしめたナイロンをリング２０２として使用できる。合成ギヤとして特に好ましいものは、ＵＳＡ、ウィスコンシン州、エジガートンのデュラギヤ インコーポレーション製のものであり、商品名 ナイロン ＭＣ９０１として コードラント エンジニアリング プラスティック プロダクトから得られるものである。ナイロン ＭＣ９０１は、熱安定剤を埋め込んだ鋳造ナイロンである。このナイロン ＭＣ９０１の融点は２１５℃（４１９°Ｆ）、ヤングモジュールは２，７６０ ＭＰａ、引張強度は８２．７ＭＰａである。
【００３８】
ナイロンべース材料のナイロン ＭＣ９０１及び他の同様な熱安定剤及びまたは循滑剤を混入したナイロンベース材料は、比較される金属ギヤよりも所定の操作条件でより膨張する。本発明の実施例におけるギヤセット１４２Ａと１４２Ｂはこの膨張に適応するため従来のバックラッシュよりも大きくバックラッシュする。好ましくはこのギヤセットのバックラッシュは０．０８ｍｍ（０．００３インチ）以上より好ましくは０．２５ｍｍ（０．０１０インチ）以上とする。
【００３９】
上述のギヤセットを有する励振アセンブリの温度及び耐力テストを行なった。最大温度テストでは、このようなギヤセットを有するトレンチローラを周囲温度４９℃（１２０°Ｆ）で連続８時間操作したところ、ギヤの歯の温度は９１℃（１９５°Ｆ）以上になった。このテストを励振軸回転速度を２，５００ＲＰＭで２４時間及び１週間続け、一定の間隔でギヤを調査した。このテストは９００時間（励振軸回転数１３，５００万回以上）後に停止したがギヤは破損していなかった。これらのテストにより本発明の実施例におけるギヤは所定の要求に合致することが認められた。
【００４０】
図６〜図８は、本発明の第２実施例における励振アセンブリ３００の一部を示す。この励振アセンブリ３００は異なるギヤセット３４２Ａと３４２Ｂを用いる点で第１実施例の励振アセンブリ１００と異なる。即ち、両ギヤ３４２Ａと３４２Ｂは、内側金属ハブ４００と外側非金属リング４０２を 有する合成ギヤである。ハブ４００は好ましくは他の金属または金属合金から構成しても良い。夫々のギヤ３４２Ａと３４２Ｂの厚さは約１９ｍｍ（０．７５インチ）、外径を約１６０ｍｍ（６．３８インチ）、ルート径を約１５０ｍｍ（５．９７インチ）とする。図７と図８に示すように各ギヤ３４２Ａ、３４２Ｂのハブの直径は９５ｍｍ（３．７５インチ）、外側歯付リングの半径方向の厚さを３３ｍｍ（１．３１インチ）とする。
【００４１】
各ギヤ３４２Ａ、３４２Ｂの外側リング４０２は、第１実施例におけるように機械加工または型押しではなくインジェクション モールドによってポリマ材料から作る。好ましい材料はヤングモジュールが３，６００ＭＰａ、引張強度が１００ＭＰａのオーダーの極めて強固なポリエーテル エーテル ケドン（ＰＥＥＫ）である。ガラス遷移温度が１４０℃（２８５°Ｆ）以上のものが、高温となる用途に好ましい。ＰＥＥＫ材料は、第１実施例におけるナイロン ＭＣ９０１材料の外側リングよりも熱しきい値が極めて高いため、熱安定剤を埋め込むことや分離したヒートシンクを用いる必要はない。ＰＥＥＫから形成した外側歯付きリングを有する合成ギヤは、例えばＵＳＡ、ＷＩ、グランツブルグのクレイス ギヤ インコーポレーテッドから市販されている。
【００４２】
各ギヤ３４２Ａ、３４２Ｂの外側リング４０２上には１ｍｍ当り通常の直径ピッチ０．５７、圧力角１９度の９０の歯を形成する。図９に示すように歯４０４は、最大の接触面積４０６と最大の歯強度を有する形とする。各歯４０４のベースピッチは０．２０であり、最大接触比は２．６である。通常用いられている平歯車としてデザインされている“標準”平歯車に比べて、歯はより高い接触比を有する。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 振動トレンチローラ
１２ 後部回転ドラムアセンブリ
１４ 前部回転ドラムアセンブリ
１６ 後部サブフレーム
１８ 前部サブフレーム
２２ 枢支カバー
２４ エンジン
２６ フード
２８ ポンプ
３０ アイプレート
３４ 軸ハウジング
４０ 軸
９２ 駆動ギヤ
１００ 励振アセンブリ
１０２ 励振アセンブリ
１０４Ａ 第１励振サブアセンブリ
１０４Ｂ 第２励振サブアセンブリ
１０６ 可逆流体駆動モータ
１０８ 半径方向周壁
１１０ 壁
１１２ 壁
１３０Ａ 励振軸
１３０Ｂ 励振軸
１３２Ａ 固定偏心重
１３２Ｂ 固定偏心重
１３４Ａ 第１遊動偏心重
１３４Ｂ 第１遊動偏心重
１３６Ａ 第２遊動偏心重
１３６Ｂ 第２遊動偏心重
１３８Ａ 軸受
１３８Ｂ 軸受
１４０Ａ 軸受
１４０Ｂ 軸受
１４２Ａ ギヤ
１４２Ｂ ギヤ
１４４Ａ 弧状外周面
１４６Ａ 半径方向内縁
１４８Ａ 通孔
１５０Ａ 弧状外周面
１５２Ａ 内面
１５４Ａ タブ
１７０ 出力軸
２００ 内側ハブ
２０２ 外側歯付きリング
３００ 励振アセンブリ
３４２Ａ ギヤ
３４２Ｂ ギヤ
４００ 金属ハブ
４０２ 外側非金属リング
４０４ 歯
４０６ 接触面積
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）シャーシと、
（Ｂ）上記シャーシを支持する少なくとも１つのローラと、
（Ｃ）材料を圧縮するためその上を通るローラに振動を加える励振アセンブリとより成り、上記励振アセンブリが
（１） 励振ハウジングと、
（２）上記励振ハウジング内で回転自在な励振軸と、
（３）上記励振軸によって支持した偏心重と、
（４）上記励振軸に設けたギヤとより成り、上記ギヤが潤滑されない非金属材料の少なくとも外側リング部分を有する
振動ローラ。
【請求項２】
上記ギヤが、内側金属ハブと、非金属の外側リングとを有する合成ギヤより成る、請求項１記載の振動ローラ。
【請求項３】
上記励振アセンブリが、大きな励振アセンブリの第１励振サブアセンブリを有し、上記励振軸が第１励振軸を有し、上記ギヤが、第１ギヤを有し、更に、（１）励振ハウジング内で回転自在とされた偏心重を支承する第２の励振軸を有する第２の励振サブアセンブリと、及び（２）上記第２の励振軸によって支持され、第１ギヤに噛合する、少なくとも上記第１ギヤの外径に等しい外径の第２ギヤを有する請求項２記載の振動ローラ。
【請求項４】
上記第２ギヤが金属外側部分を有する請求項３記載の振動ローラ。
【請求項５】
上記ギヤが少なくとも０．２０ｍｍ（０．００８インチ）のバックラッシュを有する請求項３記載の振動ローラ。
【請求項６】
上記ギヤが少なくとも０．２５ｍｍ（０．０１０インチ）のバックラッシュを有する請求項５記載の振動ローラ。
【請求項７】
上記第１ギヤの外側リング部分が熱安定剤と循滑剤の少なくとも１つを混入したナイロンベースのポリマから作られている、請求項３記載の振動ローラ。
【請求項８】
上記第２ギヤが非金属材料の外側リングを有する金属ハブを含む合成ギヤである請求項３記載の振動ローラ。
【請求項９】
上記第１ギヤの外側リングが鋳造ポリマで作られている請求項８記載の振動ローラ。
【請求項１０】
上記偏心重が、上記励振軸に対して回動固定される固定偏心重であり、上記励振アセンブリが、更に１）上記遊動偏心重の偏心運動が上記固定偏心重の偏心運動に加えられる第１の角度位置と、２）上記遊動偏心重の偏心運動が上記固定偏心重の偏心運動から減じられる第２の角度位置間で回動するよう上記励振軸に設けた遊動重を有する請求項１記載の振動ローラ。
【請求項１１】
（Ａ）シャーシと、
（Ｂ）上記シャーシを支持する第１、第２のローラと、
（Ｃ）少なくとも部分的に上記第１ローラ内に位置する、油槽を有しない励振ハウジングと、
（Ｄ）材料を圧縮するためその上を通る上記第１ローラに振動を加える第１、第２の励振サブアセンブリを含む励振アセンブリとより成り、上記各励振サブアセンブリが
（１）上記励振ハウジング内で回転自在な励振軸と、
（２）上記励振軸によって支持した偏心重と、
（３）上記励振軸に設けたギヤとより成り、
第１、第２励振サブアセンブリのギヤが互いに噛合し、循滑されることなく、上記ギヤの少なくとも１つが非金属材料の少なくとも歯付き外側部分を有する
振動ローラ。
【請求項１２】
上記第１ギヤが、金属ハブと、熱安定剤と循滑剤の少なくとも１つを混入したナイロンベースポリマ製の外側リングとを有する請求項１１記載の振動ローラ。
【請求項１３】
上記ギヤが少なくとも０．２０ｍｍ（０．００８インチ）のバックラッシュを有する請求項１２記載の振動ローラ。
【請求項１４】
上記第１、第２ギヤの夫々が、金属ハブと鋳造ポリマの外側リングとを有する合成ギヤである請求項１１記載の振動ローラ。
【請求項１５】
上記各励振サブアセンブリの上記偏心重が、上記関連する励振軸に対して回動固定される固定偏心重であり、上記各励振サブアセンブリが、更に１）上記遊動偏心重の偏心運動が関連する上記固定偏心重の偏心運動に加えられる第１の角度位置と、２）上記遊動偏心重の偏心運動が関連する上記固定偏心重の偏心運動から減じられる第２の角度位置間で回動するよう上記関連する励振軸に設けた遊動重を有する請求項１１記載の振動ローラ。
【請求項１６】
（Ａ）シャーシと、上記シャーシを支持する少なくとも１つローラを有する振動ローラを一面上で推進し、
（Ｂ）上記振動ローラが上記一面上で移動したとき材料を圧縮するためその上を通る上記ローラに振動を加えるため励振ハウジングと、上記励振ハウジング内で回転自在な励振軸と、上記励振軸によって支持した偏心重と、上記励振軸に設けたギヤとより成り、上記ギヤの少なくとも外側歯付部分が非金属材料である励振アセンブリを操作し、
（Ｃ）上記励振軸を１，５００ＲＰＭ以上の速度で駆動して、上記励振ハウジングを２５Ｈｚの振動周波数で２２．２５ｋＮ（５，０００ ｌｂｆ）の遠心力にさらしながら３８℃（１００°Ｆ）以上の周囲温度で上記ローラを操作し循滑することなく上記ギヤを少なくとも２５％のデューティサイクルで少なくとも８時間上記工程（Ａ）と（Ｂ）を続ける方法。
【請求項１７】
上記励振軸を２，０００ＲＰＭ以上の速度で駆動して、上記励振ハウジングを４０Ｈｚの振動周波数で３１．１３ｋＮ（７，０００ ｌｂｆ）の遠心力にさらしながら３８℃（１００°Ｆ）以上の周囲温度で上記ローラを操作し循滑することなく上記ギヤを少なくとも５０％のデューティサイクルで少なくとも８時間上記工程（Ａ）と（Ｂ）を続ける請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
上記励振軸を少なくとも１３５ミリオン回転とし上記工程（Ａ）〜（Ｃ）を行なう請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
上記励振軸を少なくとも２００ミリオン回転とし上記工程（Ａ）〜（Ｃ）を行なう請求項１８記載の方法。
【請求項１】
（Ａ）シャーシと、
（Ｂ）上記シャーシを支持する少なくとも１つのローラと、
（Ｃ）材料を圧縮するためその上を通るローラに振動を加える励振アセンブリとより成り、上記励振アセンブリが
（１） 励振ハウジングと、
（２）上記励振ハウジング内で回転自在な励振軸と、
（３）上記励振軸によって支持した偏心重と、
（４）上記励振軸に設けたギヤとより成り、上記ギヤが潤滑されない非金属材料の少なくとも外側リング部分を有する
振動ローラ。
【請求項２】
上記ギヤが、内側金属ハブと、非金属の外側リングとを有する合成ギヤより成る、請求項１記載の振動ローラ。
【請求項３】
上記励振アセンブリが、大きな励振アセンブリの第１励振サブアセンブリを有し、上記励振軸が第１励振軸を有し、上記ギヤが、第１ギヤを有し、更に、（１）励振ハウジング内で回転自在とされた偏心重を支承する第２の励振軸を有する第２の励振サブアセンブリと、及び（２）上記第２の励振軸によって支持され、第１ギヤに噛合する、少なくとも上記第１ギヤの外径に等しい外径の第２ギヤを有する請求項２記載の振動ローラ。
【請求項４】
上記第２ギヤが金属外側部分を有する請求項３記載の振動ローラ。
【請求項５】
上記ギヤが少なくとも０．２０ｍｍ（０．００８インチ）のバックラッシュを有する請求項３記載の振動ローラ。
【請求項６】
上記ギヤが少なくとも０．２５ｍｍ（０．０１０インチ）のバックラッシュを有する請求項５記載の振動ローラ。
【請求項７】
上記第１ギヤの外側リング部分が熱安定剤と循滑剤の少なくとも１つを混入したナイロンベースのポリマから作られている、請求項３記載の振動ローラ。
【請求項８】
上記第２ギヤが非金属材料の外側リングを有する金属ハブを含む合成ギヤである請求項３記載の振動ローラ。
【請求項９】
上記第１ギヤの外側リングが鋳造ポリマで作られている請求項８記載の振動ローラ。
【請求項１０】
上記偏心重が、上記励振軸に対して回動固定される固定偏心重であり、上記励振アセンブリが、更に１）上記遊動偏心重の偏心運動が上記固定偏心重の偏心運動に加えられる第１の角度位置と、２）上記遊動偏心重の偏心運動が上記固定偏心重の偏心運動から減じられる第２の角度位置間で回動するよう上記励振軸に設けた遊動重を有する請求項１記載の振動ローラ。
【請求項１１】
（Ａ）シャーシと、
（Ｂ）上記シャーシを支持する第１、第２のローラと、
（Ｃ）少なくとも部分的に上記第１ローラ内に位置する、油槽を有しない励振ハウジングと、
（Ｄ）材料を圧縮するためその上を通る上記第１ローラに振動を加える第１、第２の励振サブアセンブリを含む励振アセンブリとより成り、上記各励振サブアセンブリが
（１）上記励振ハウジング内で回転自在な励振軸と、
（２）上記励振軸によって支持した偏心重と、
（３）上記励振軸に設けたギヤとより成り、
第１、第２励振サブアセンブリのギヤが互いに噛合し、循滑されることなく、上記ギヤの少なくとも１つが非金属材料の少なくとも歯付き外側部分を有する
振動ローラ。
【請求項１２】
上記第１ギヤが、金属ハブと、熱安定剤と循滑剤の少なくとも１つを混入したナイロンベースポリマ製の外側リングとを有する請求項１１記載の振動ローラ。
【請求項１３】
上記ギヤが少なくとも０．２０ｍｍ（０．００８インチ）のバックラッシュを有する請求項１２記載の振動ローラ。
【請求項１４】
上記第１、第２ギヤの夫々が、金属ハブと鋳造ポリマの外側リングとを有する合成ギヤである請求項１１記載の振動ローラ。
【請求項１５】
上記各励振サブアセンブリの上記偏心重が、上記関連する励振軸に対して回動固定される固定偏心重であり、上記各励振サブアセンブリが、更に１）上記遊動偏心重の偏心運動が関連する上記固定偏心重の偏心運動に加えられる第１の角度位置と、２）上記遊動偏心重の偏心運動が関連する上記固定偏心重の偏心運動から減じられる第２の角度位置間で回動するよう上記関連する励振軸に設けた遊動重を有する請求項１１記載の振動ローラ。
【請求項１６】
（Ａ）シャーシと、上記シャーシを支持する少なくとも１つローラを有する振動ローラを一面上で推進し、
（Ｂ）上記振動ローラが上記一面上で移動したとき材料を圧縮するためその上を通る上記ローラに振動を加えるため励振ハウジングと、上記励振ハウジング内で回転自在な励振軸と、上記励振軸によって支持した偏心重と、上記励振軸に設けたギヤとより成り、上記ギヤの少なくとも外側歯付部分が非金属材料である励振アセンブリを操作し、
（Ｃ）上記励振軸を１，５００ＲＰＭ以上の速度で駆動して、上記励振ハウジングを２５Ｈｚの振動周波数で２２．２５ｋＮ（５，０００ ｌｂｆ）の遠心力にさらしながら３８℃（１００°Ｆ）以上の周囲温度で上記ローラを操作し循滑することなく上記ギヤを少なくとも２５％のデューティサイクルで少なくとも８時間上記工程（Ａ）と（Ｂ）を続ける方法。
【請求項１７】
上記励振軸を２，０００ＲＰＭ以上の速度で駆動して、上記励振ハウジングを４０Ｈｚの振動周波数で３１．１３ｋＮ（７，０００ ｌｂｆ）の遠心力にさらしながら３８℃（１００°Ｆ）以上の周囲温度で上記ローラを操作し循滑することなく上記ギヤを少なくとも５０％のデューティサイクルで少なくとも８時間上記工程（Ａ）と（Ｂ）を続ける請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
上記励振軸を少なくとも１３５ミリオン回転とし上記工程（Ａ）〜（Ｃ）を行なう請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
上記励振軸を少なくとも２００ミリオン回転とし上記工程（Ａ）〜（Ｃ）を行なう請求項１８記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１６２９７４（Ｐ２０１２−１６２９７４Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５３３６（Ｐ２０１２−１５３３６）
【出願日】平成２４年１月２７日（２０１２．１．２７）
【出願人】（５１１１４０６６６）ワッカー ニューソン プロダクション アメリカズ エルエルシー (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月２７日（２０１２．１．２７）
【出願人】（５１１１４０６６６）ワッカー ニューソン プロダクション アメリカズ エルエルシー (1)
【Ｆターム（参考）】
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