<Desc/Clms Page number 1>
Bodenverdichter mit rotierenden Unwuchten
Die bekannten Bodenverdichter mit rotierenden Unwuchten arbeiten in der Regel mit Zweimassenschwingern. Das dabei auftretende Kräftepaar der Fliehkraftresultierenden der beiden Massen ist bei Bodenverdichtern, die sich durch schräggerichtete Schwingungen selbsttätig sprungweise fortbewegen, stö- rend, da dadurch ein Wechselmoment auftritt, das den Bodenverdichter in unerwünschte Schwingungen versetzt.
Es ist auch ein Bodenverdichter mit Viermassenschwingern bekannt, die paarweise entgegengesetzt rotieren, und der ebenfalls wegen des Auftretens störender Momente nachteilig ist. Die Wirkungslinie der Kräfte in der Nullphase fallen nicht in eine Gerade, so dass ein Störmoment auftritt, ähnlich wie beim Zweimassenschwinger. Im übrigen trägt bei diesem benannten Bodenverdichter jede der Unwuchtachsen ein loses Zwischenrad und ein fixes Zahnrad, wobei eine Relativverstellung der Unwuchtpaare durch ein weiteres verschiebbares Zahnrad, welches auf eine der Unwuchtachsen einwirkt, vorgenommen werden kann. Weil das Zahnrad während des Laufes axial verschoben wird, muss die Verzahnung des Zahnrades mit geraden Stirnzähnen erfolgen.
Wegen des Wechselmomentes beim Betrieb einer solchen Schwungmasrhine ist eine Schräg- oder Pfeilverzahnung erforderlich, die sich aber bei Verwendung des Zahnrades als axial verschiebbares Schaltelement nicht anwenden lässt.
Es ist ferner ein schaltbarer Schwingungserzeuger bekannt, welcher nur Kreisschwingungen und keine gerichteten Schwingungen erzeugt. Seine Besonderheit besteht dann, dass die exzentrische Masse in zwei Hälften geteilt ist, die einmal so zueinander in Stellung gebracht werden, dass sich die Fliehkräfte addieren und dann in eine zweite Gegenstellung, in der sie sich aufheben. In der Additionsstellung wirkt
EMI1.1
lung ist der Schwinger wirkungsmässig nicht vorhanden. Diese Umschaltung vom Schwingen auf Nichtschwingen erfolgt durch Umschalten des Antriebes von einer Keilriemenscheibe auf die andere. Es erübrigt sich dadurch das Abstellen des Antriebsmotors, wenn man die Rüttelschwingungen abstellen will.
Seine Anwendung ist hauptsächlich für Rüttel-und Formmaschinen gedacht, wo immer fortlaufend Pausen beim Rütteln gemacht werden müssen, um die Rüttelform mit Inhalt (Sand, Beton) ein-bzw. herauszubringen. Nach der vorliegenden Erfindung handelt es sich nicht um die Erzeugung von Kreisschwingungen, da solche Schwinger für einen selbstfahrenden Bodenverdichter ungeeignet sind ; es ist daher auch nicht eine rotierende Unwucht bzw. ein Einmassenschwinger wie bei'dem bekannten Verdichter vorhanden, vielmehr werden mit in entgegengesetzter Richtung rotierenden Unwuchten gerichtete Schwingungen in schräger Schlagrichtung erzeugt.
Ziel der Erfindung ist es, einen Bodenverdichter herzustellen, der Störmoment, wie sie beim Zweioder Viermassenschwinger auftreten, nicht aufweist, der ferner eine erhöhte Schlagkraft ergibt und bei dem die Ein- oder Umstellung der Fortbewegungs- oder Marschrichtung ohne Energieverlust während des Betriebes möglich ist. Zur Beseitigung des Wechselmomentes wird erfindungsgemäss ein Dreimassenschwinger verwendet, bei dem die Fliehkraft der mittleren Unwucht doppelt so gross ist wie die Fliehkraft jeder der beiden zur mittleren Unwucht in entgegengesetzter Richtung rotierenden äusseren Unwuchten.
Durch Zusammenwirken der Fliehkräfte dieser 3 Unwuchten entsteht wie beim Zweimaschenschwinger eine gerichtete Schwingung, jedoch ohne dass das durch das Kräftepaar beim Zweimassenschwinger verursachte störende Wechselmoment auftritt.
Bei mit dem Antrieb starr gekuppelten Massen eines Zwei- oder Mehrmassenschwingers ändert sich
<Desc/Clms Page number 2>
die resultierende Schwingung nach einer Sinuslinie. Es wurde nun erkannt, dass eine lose Kupplung der halben Unwuchtmassen eine Erhöhung der Schlagkraft ergibt, da die Beschleunigung und Verzögerung der Unwuchtmassen nicht der Sinuslinie folgt, vielmehr ein periodisches Voreilen der Massen stattfindet, das durch die lose Kupplung ermöglicht wird und die Vergrösserung der Schlagkraft ergibt. Diese Er- kenntnis ist auf Zwei- und Mehrmassenschwinger anwendbar. Somit besteht ein weiteres Merkmal der
Erfindung darin, dass eine oder mehrere der Unwuchten im Verhältnis zu den übrigen Unwuchten des
Schwingers mit dem Antrieb lose gekuppelt sind, um das periodische Voreilen der lose gekuppelten Un- wuchten zu ermöglichen.
Es handelt sich also nicht um eine Massenteilung einer einzelnen Unwucht, wie bei dem vorerwähnten bekannten Verdichter, der Kreisschwingungen erzeugt, bei dem durch die
Teilung nicht ein periodisches Voreilen, das eine nachfolgende Verzögerung zur Folge hat, erreicht wird, sondern nur im Augenblick des Wechselns der Antriebsdrehrichtung eine Umstellung der Teilmas- sen erfolgt, die dann während der ganzen Schwingungen in dieser Stellung verbleiben.
Nach der Erfindung wird die halbe Masse des Schwingers, z. B. des mittleren Schwingers eines Drei- massenschwingers angetrieben und der Antrieb der andern halben Masse, z. B. der beiden Massen der äusseren Schwinger erfolgt unter Zwischenschaltung einer losen Kupplung von der angetriebenen halben
Masse, z. B. vom mittleren Schwinger. Zu diesem Zweck kann erfindungsgemäss mit der angetriebenen
Welle des Schwingers ein Zahnrad durch eine Kupplung verbunden sein, die die Relativverstellung der
Welle zum Zahnrad ermöglicht, wobei das Zahnrad mit Zahnrädern auf der oder den Wellen des oder der andern Unwuchten kämmt. Es kann das Zahnrad auf der angetriebenen Welle des Schwingers lose sitzen und einen Anschlag aufweisen, der mit zwei in der Umfangsrichtung im Abstand, z.
B. diametral angeordneten Bolzen, die mit der angetriebenen Achse kraftschlüssig verbunden sind, abwechselnd zu- sammenwirkt. Eine zweckmässige Ausführungsform nach der Erfindung besteht darin, dass auf der ange- triebenen Achse ein Flansch und auf diesem verschiebbar eine Muffe gelagert ist und der Flansch radiale Zapfen aufweist, um die ein konzentrisch zur Achse angeordneter Schaltring schwenkbar ist und axial gerichtete Bolzen in diametralen Stellungen vorgesehen sind, von denen einer mit der Muffe fest ver- bunden ist und die beide vom Schaltring gesteuert werden.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Dreimassenschwinger in schematischer Darstellung, Fig. 2 das Schema des Antriebes des Schwingers nach Fig. 1, Fig. 3 und 4 einen Dreimassenschwinger in Stellungen für zwei verschiedene Marschrichtungen in vier aufeinanderfolgenden Lagen a-d und mit dem zugehörigen Sprungbild e, Fig. 5 die Kupplungseinrichtungen im Längsschnitt in einer Schaltstellung und Fig. 6 die gleiche Darstellung wie Fig. 5, jedoch für die andere Schaltstellung und Fig. 7 eine Ansicht zu Fig. 5 bzw. 6.
Nach Fig. 1 besteht der Dreimassenschwinger aus einer mittleren Unwucht 1 und zwei in gleicher Ebene gelagerten äusseren Unwuchten 2,3, die je halb so gross sind, wie die Unwucht 1 und sich in entgegengesetzter Richtung wie diese drehen. Die Welle 4, auf der die mittlere Unwucht 1 sitzt (Fig. 2), wird angetrieben und treibt über das Zahnrad 5 die Zahnräder 6 bzw. 7, welche auf den Wellen 8 bzw. 9 der äusseren Unwuchten 2 bzw. 3 aufgekeilt sind. Das Zahnrad 5 sitzt lose auf der Welle 4 und ist mit dieser durch einen mit der Welle 4 verbundenen Mitnehmer kuppelbar.
Der Mitnehmer besteht aus einem Bolzen 10, der mit einem Anschlag 11 auf dem Zahnrad 5 zusammenwirkt, wobei der Bolzen 10 durch Anliegen an den Anschlag 11 das Zahnrad auf Drehung mitnimmt und ermöglicht, dass der Anschlag unter der Einwirkung der Fliehkraft der Unwuchten 2 bzw. 3 dem Bolzen 10 periodisch voreilt.
Eine Relativverstellung der mittleren Unwucht zu den äusseren Unwuchten und damit auch der Schlagrichtung wird durch Veränderung der Stellung der Unwucht 1 im Verhältnis zum Zahnrad 5 ermöglicht. Dies könnte dadurch geschehen, dass das Zahnrad 5 von der Welle 4 abgezogen, die Welle 4 und damit die Masse 1 verdreht und das Zahnrad wieder aufgesetzt wird Damit diese Schaltung während des Laufes vorgenommen werden kann, wird das Zahnrad 5 mit der Welle 4 durch eine Kupplung verbunden, die die Relativverstellung der Welle zum Zahnrad ermöglicht. Diesem Zweck dient eine Kupplung mit zwei diametralen Bolzen, die wahlweise abwechselnd zur Kupplung mit dem Anschlag 11 einund ausrückbar sind. Es wird somit ausser dem Bolzen 10 noch ein Bolzen 12 diametral gegenüber angeordnet (Fig. 3-7).
Um die Schlag- und Fortbewegungsrichtung umzukehren, wird der diametrale Bolzen 12 eingerückt und der Bolzen 10 gleichzeitig ausgerückt. Damit tritt eine Relativverstellung der Unwucht 1 im Verhältnis zu den Unwuchten 2 und 3 ein, die z. B. aus Fig. 4a gegenüber Fig. 3d ersichtlich ist. In Fig. 3a-d sind die Stellungen bei eingerücktem Bolzen 10 jeweils nach einer Viertelumdrehung der Unwuchten veranschaulicht, in den Fig. 4a-d dagegen die Stellungen bei eingeschaltetem Bolzen 12. Aus den Darstellungen der Fig. 3d und 4d sind die unterschiedlichen Schlagrichtungen und damit auch die umgekehrten Marschrichtungen des Bodenverdichters ersichtlich, wobei die Fig. 3e
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
<Desc / Clms Page number 1>
Soil compactor with rotating imbalances
The known soil compactors with rotating imbalances usually work with two-mass oscillators. The resulting couple of forces of the centrifugal force of the two masses is disruptive in soil compactors that move automatically by leaps and bounds due to oblique vibrations, since this creates an alternating moment that causes the soil compactor to vibrate undesirably.
There is also known a soil compactor with four-mass oscillators which rotate in opposite directions in pairs, and which is also disadvantageous because of the occurrence of disturbing moments. The line of action of the forces in the zero phase does not fall in a straight line, so that a disturbance torque occurs, similar to the two-mass oscillator. In addition, in this named soil compactor, each of the unbalance axes carries a loose intermediate wheel and a fixed gear, whereby a relative adjustment of the unbalance pairs can be carried out by a further displaceable gear which acts on one of the unbalance axes. Because the gear wheel is moved axially while it is running, the toothing of the gear wheel must have straight front teeth.
Because of the alternating torque when operating such a flywheel, helical or herringbone gearing is required, but this cannot be used when using the gear as an axially displaceable switching element.
A switchable vibration generator is also known which only generates circular vibrations and no directional vibrations. Its peculiarity is that the eccentric mass is divided into two halves, which are brought into position in relation to one another in such a way that the centrifugal forces add up and then in a second opposing position in which they cancel each other out. Acts in the addition position
EMI1.1
In terms of effect, the oscillator is not present. This switchover from oscillation to non-oscillation takes place by switching the drive from one V-belt pulley to the other. There is no need to turn off the drive motor if you want to turn off the shaking vibrations.
Its application is mainly intended for jogging and molding machines, where you always have to take pauses while jogging in order to put the vibrating mold with content (sand, concrete) in or out. bring out. According to the present invention, it is not a question of the generation of circular vibrations, since such vibrators are unsuitable for a self-propelled soil compactor; there is therefore also no rotating imbalance or a single-mass oscillator as in the known compressor; rather, vibrations directed in the opposite direction are generated in an oblique impact direction with imbalances rotating in the opposite direction.
The aim of the invention is to produce a soil compactor that does not have the disturbance torque that occurs with two- or four-mass oscillators, which also gives an increased impact force and in which the setting or changing of the direction of movement or march is possible without loss of energy during operation. To eliminate the alternating moment, a three-mass oscillator is used according to the invention, in which the centrifugal force of the mean imbalance is twice as great as the centrifugal force of each of the two outer imbalances rotating in the opposite direction to the mean imbalance.
The interaction of the centrifugal forces of these 3 imbalances creates a directional oscillation as with the two-mesh oscillator, but without the disturbing alternating moment caused by the couple of forces in the two-mass oscillator.
If the masses of a two or multiple mass oscillator are rigidly coupled to the drive, this changes
<Desc / Clms Page number 2>
the resulting oscillation along a sine curve. It has now been recognized that a loose coupling of half the unbalanced masses results in an increase in the impact force, since the acceleration and deceleration of the unbalanced masses do not follow the sine curve, rather a periodic advance of the masses takes place, which is made possible by the loose coupling and the increase in the impact force results. This knowledge can be applied to two-mass and multi-mass oscillators. Thus there is another feature of the
Invention is that one or more of the imbalances in relation to the other imbalances of the
Oscillator are loosely coupled to the drive in order to enable the periodically leading of the loosely coupled imbalances.
It is therefore not a matter of a mass division of a single imbalance, as in the aforementioned known compressor, which generates circular vibrations, in which by the
Division not a periodic lead, which results in a subsequent delay, is achieved, but only at the moment of changing the direction of rotation of the drive a change of the partial masses takes place, which then remain in this position during the entire oscillations.
According to the invention, half the mass of the oscillator, e.g. B. the middle oscillator of a three-mass oscillator driven and the drive of the other half mass, z. B. the two masses of the outer oscillator takes place with the interposition of a loose coupling of the driven half
Mass, e.g. B. from the middle transducer. For this purpose, according to the invention with the driven
The shaft of the oscillator can be connected to a gearwheel by a coupling which enables the relative adjustment of the
Allows shaft to gear, the gear meshing with gears on the shaft or shafts of the other unbalance. It can sit the gear loosely on the driven shaft of the oscillator and have a stop that is spaced with two in the circumferential direction, z.
B. diametrically arranged bolts that are non-positively connected to the driven axle, interacts alternately. An expedient embodiment according to the invention is that a flange is mounted on the driven axle and a sleeve is displaceably mounted on it and the flange has radial pins around which a switching ring arranged concentrically to the axis can be pivoted and axially directed bolts in diametrical positions are provided, one of which is firmly connected to the sleeve and both of which are controlled by the switching ring.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing. 1 shows a three-mass oscillator in a schematic representation, FIG. 2 shows the diagram of the drive of the oscillator according to FIG. 1, FIGS. 3 and 4 a three-mass oscillator in positions for two different directions of march in four successive positions ad and with the associated jump pattern e, FIG 5 shows the coupling devices in longitudinal section in one switching position; and FIG. 6 shows the same illustration as FIG. 5, but for the other switching position, and FIG. 7 shows a view of FIGS. 5 and 6, respectively.
According to FIG. 1, the three-mass oscillator consists of a central unbalance 1 and two outer unbalances 2, 3 supported in the same plane, which are each half as large as unbalance 1 and rotate in the opposite direction to this. The shaft 4, on which the middle unbalance 1 is seated (FIG. 2), is driven and, via the gear 5, drives the gears 6 and 7, which are keyed onto the shafts 8 and 9 of the outer unbalances 2 and 3, respectively. The gear 5 sits loosely on the shaft 4 and can be coupled to it by a driver connected to the shaft 4.
The driver consists of a bolt 10 which cooperates with a stop 11 on the gearwheel 5, the bolt 10 driving the gearwheel with it by resting against the stop 11 and enabling the stopper to rotate under the influence of the centrifugal force of the unbalances 2 or 2. 3 periodically leads the bolt 10.
A relative adjustment of the mean imbalance to the outer imbalances and thus also the direction of impact is made possible by changing the position of the imbalance 1 in relation to the gearwheel 5. This could be done by pulling the gear 5 off the shaft 4, rotating the shaft 4 and thus the mass 1 and putting the gear back on. So that this switching can be carried out during the run, the gear 5 is connected to the shaft 4 by a Coupling connected, which allows the relative adjustment of the shaft to the gear. A coupling with two diametrical bolts, which can be alternately engaged and disengaged for coupling with the stop 11, is used for this purpose. In addition to the bolt 10, a bolt 12 is thus arranged diametrically opposite one another (FIGS. 3-7).
To reverse the direction of impact and movement, the diametrical bolt 12 is engaged and the bolt 10 is disengaged at the same time. This results in a relative adjustment of the unbalance 1 in relation to the unbalances 2 and 3, the z. B. from Fig. 4a compared to Fig. 3d can be seen. In Fig. 3a-d the positions with the bolt 10 engaged are each illustrated after a quarter turn of the unbalances, in Figs. 4a-d, however, the positions with the bolt 12 switched on. From the representations of FIGS. 3d and 4d are the different directions of impact and thus also the reverse directions of march of the soil compactor can be seen, FIG. 3e
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1