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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Oszillationsmodul für eine Verdichterwalze für einen Bodenverdichter.
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Um bei der Verdichtung von Untergrund, wie zum Beispiel Asphalt, Erdreich oder Kies, ein besseres Verdichtungsergebnis erzielen zu können, ist es bekannt, der statischen Belastung des zu verdichtenden Untergrundes durch das Gewicht einer auf diesem abrollenden Verdichterwalze bzw. des über diese auf dem Untergrund abgestützten Verdichters dynamische Zustände der Verdichterwalze zu überlagern. So kann eine Verdichterwalze zum Erzeugen eines sogenannten Vibrationszustandes im Wesentlichen vertikal, also in einer Richtung im Wesentlichen orthogonal zur Oberfläche des zu verdichtenden Untergrunds, periodisch auf und ab beschleunigt werden. Zur Erzeugung eines sogenannten Oszillationszustandes kann ein eine Verdichterwalze periodisch in Umfangsrichtung um eine Walzendrehachse hin und her beaufschlagendes Oszillationsdrehmoment generiert werden.
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Ein Bodenverdichter mit einer Verdichterwalze, bei welcher ein derartiger Oszillationszustand hervorgerufen werden kann, ist aus der
EP 2 504 490 B1 bekannt und ist
1 dargestellt. Dieser bekannte Bodenverdichter
10 umfasst zwei um jeweilige Walzendrehachsen
A1 ,
A2 drehbare Verdichterwalzen
12,
14. Zumindest eine dieser Verdichterwalzen
12,
14, beispielsweise die Verdichterwalze
12, ist als sogenannte Oszillationswalze ausgebildet und umfasst in dem von einem Walzenmantel
16 umschlossenen Innenraum eine in
2 dargestellte Oszillationsanordnung
18 mit insgesamt vier Oszillationsmasseneinheiten
20,
22,
24,
26. Diese Oszillationsmasseneinheiten
20,
22,
24,
26 sind einander paarweise zugeordnet bezüglich der Walzendrehachse
A1 einander gegenüberliegend, also mit einem Winkelabstand von 180° angeordnet. Alle Oszillationsmasseneinheiten
20,
22,
24,
26 werden über eine gemeinsame Antriebswelle
28 und einen gemeinsamen, nicht dargestellten Oszillationsantriebsmotor zur Drehung um jeweilige zur Walzendrehachse
A1 parallele Oszillationsdrehachsen O angetrieben. Aufgrund des gemeinsamen Antriebs erzeugt jedes der in axialem Abstand in Richtung der Walzendrehachse
A1 zueinander angeordneten Paare von Oszillationsmasseneinheiten
20,
22 bzw.
24,
26 gleichphasig ein den Walzenmantel
16 periodisch in Umfangsrichtung um die Walzendrehachse
A1 hin und her beaufschlagendes Oszillationsdrehmoment.
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Jede der zueinander im Wesentlichen identisch aufgebauten Oszillationsmasseneinheiten 20, 22, 24, 26 umfasst an einer jeweiligen Oszillationswelle 30 zwei mit der jeweiligen Oszillationswelle 30 um die jeweilige Oszillationsdrehachse O drehbare Unwuchtmassen 32. Jede Oszillationswelle 30 ist an ihren beiden axialen Endbereichen über Lagerscheiben 34, 36 an einer im Innenraum der Verdichterwalze 12 angeordneten, mit dem Walzenmantels 16 fest verbundenen Trägerstruktur, beispielsweise einer sogenannten Ronde, drehbar getragen. Auch die gemeinsame Antriebswelle 28 ist durch Lagerscheiben 38 beispielsweise an der bzw. den gleichen Trägerstrukturen drehbar getragen, wie die Unwuchtwellen 30. in Zuordnung zu jeder Oszillationsmasseneinheit 20, 22, 24, 26 ist an der gemeinsamen Antriebswelle 28 einerseits und der jeweiligen Unwuchtwelle 30 andererseits eine Riemenscheibe 40 bzw. 42 vorgesehen. Über einen mit diesen zusammenwirkenden Riemen 44, beispielsweise Zahnriemen, werden die Unwuchtwellen 30 zur Drehung um ihre jeweilige Oszillationsdrehachse O angetrieben. Dabei rotieren die einander paarweise zugeordneten Oszillationsmasseneinheiten 20, 22 bzw. 24, 26 jeweils gegenphasig zueinander, um bei jedem Paar von Oszillationsmasseneinheiten 20, 22 bzw. 24, 26 ein in Umfangsrichtung um die Walzendrehachse A1 wirkendes, die Verdichterwalze 12 bzw. den Walzenmantel 16 derselben periodisch in entgegengesetzten Umfangsrichtungen beaufschlagendes Oszillationsdrehmoment zu erzeugen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, baulich einfach zu realisierende Maßnahmen vorzuschlagen, durch welche eine Verdichterwalze zur Durchführung einer Oszillation beaufschlagt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Oszillationsmodul für eine Verdichterwalze eines Bodenverdichters, umfassend:
- - einen plattenartigen Träger, wobei der Träger eine Verbindungsformation zur festen Verbindung des Trägers mit einer Trägerstruktur einer Verdichterwalze aufweist,
- - wenigstens zwei an dem Träger in Abstand zueinander getragene Oszillationsmasseneinheiten, jede Oszillationsmasseneinheit umfassend eine an dem Träger um eine Oszillationsdrehachse drehbar getragene Unwuchtmasse,
- - einen an dem Träger getragenen Oszillationsantriebsmotor, wobei durch den Oszillationsantriebsmotor jede Unwuchtmasse jeder Oszillationsmasseneinheit zur Drehung um die jeweils zugeordnete Oszillationsdrehachse antreibbar ist.
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Aufgrund der modulartigen Ausgestaltung einer Oszillationsanordnung wird es möglich, eine derartige als Oszillationsmodul zu bezeichnende Oszillationsanordnung als vormontierte Einheit in eine Verdichterwalze zu integrieren, beispielsweise dadurch, dass die Verbindungsformation des Trägers des Oszillationsmoduls an einer zugeordneten Trägerstruktur im Innenraum einer Verdichterwalze festgelegt wird. Weitere Arbeiten zum Integrieren von einzelnen Bestandteilen einer Oszillationsanordnung in den Innenraum der Verdichterwalze sind dadurch nicht erforderlich. Dies vereinfacht nicht nur den Vorgang des Einbaus einer derartigen modulartig bereitgestellten Oszillationsanordnung in den Innenraum, sondern vereinfacht auch die Struktur der gesamten Verdichterwalze an sich, da im Innenraum keine einzelne Komponenten oder Systembereiche einer Oszillationsanordnung aufnehmende oder beispielsweise drehbar tragende Komponenten vorgesehen sein müssen.
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Für eine stabile Drehlagerung einer Unwuchtmasse an dem Träger wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine, vorzugsweise jede Oszillationsmasseneinheit einen an dem Träger getragenen Unwuchtmassen-Lagervorsprung und wenigstens eine an dem Unwuchtmassen-Lagervorsprung um die Oszillationsdrehachse drehbar getragene Unwuchtmasse umfasst, oder/und dass wenigstens eine, vorzugsweise jede Oszillationsmasseneinheit eine Unwuchtmasse mit einer an dem Träger um eine Oszillationsdrehachse drehbar getragenen Unwuchtwelle umfasst
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Bei einer hinsichtlich einer stabilen Drehlagerung der Unwuchtmassen besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass bei wenigstens einer, vorzugsweise jeder Oszillationsmasseneinheit der Unwuchtmassen-Lagervorsprung in seinem ersten axialen Endbereich an dem Träger getragen ist und in seinem zweiten axialen Endbereich freitragend ist. Für eine Stabilisierung kann weiter dadurch gesorgt werden, dass bei wenigstens einer, vorzugsweise jeder Oszillationsmasseneinheit der Unwuchtmassen-Lagervorsprung in seinem ersten axialen Endbereich an dem Träger getragen ist und in seinem zweiten axialen Endbereich bezüglich des Unwuchtmassen-Lagervorsprungs wenigstens einer anderen Oszillationsmasseneinheit oder bezüglich des Trägers abgestützt ist. Ferner kann hierzu vorgesehen sein, dass wenigstens eine, vorzugsweise jede Unwuchtmasse auf dem zugeordneten Unwuchtmassen-Lagervorsprung beispielsweise im Bereich von dessen zweiten axialen Endbereich durch ein Unwuchtmassen-Lager drehbar getragen ist, wobei das Unwuchtmassen-Lager einen an dem Unwuchtmassen-Lagervorsprung getragenen oder durch diesen bereitgestellten Lagerinnenring und einen an der Unwuchtmasse getragenen oder durch diese bereitgestellten Lageraußenring umfasst. Anders als beim Stand der Technik, umfassen damit die erfindungsgemäß ausgebildeten Oszillationsmasseneinheiten keine drehbar zu lagernden und die Unwuchtmassen tragenden bzw. bereitstellenden Unwuchtwellen, sondern auf einem als Lagerzapfen wirksamen Unwuchtmassen-Lagervorsprung drehbar getragene Unwuchtmassen.
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Hierfür kann beispielsweise vorgesehen sein, dass wenigstens eine, vorzugsweise jede Unwuchtmasse einen auf dem zugeordneten Unwuchtmassen-Lagervorsprung drehbar getragenen Unwuchtmassen-Ringkörper und wenigstens ein an dem Unwuchtmassen-Ringkörper vorgesehenes Unwuchtmassenelement umfasst.
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Zum Erzeugen einer Unwucht wird vorgeschlagen, dass bei wenigstens einer, vorzugsweise jeder Unwuchtmasse an wenigstens einer, vorzugsweise beiden axialen Stirnseiten des Unwuchtmassen-Ringkörpers ein Unwuchtmassenelement angeordnet und mit dem Unwuchtmassen-Ringkörper vorzugsweise lösbar verbunden ist. Beispielsweise kann ein derartiges Unwuchtmassenelement durch Verschraubung mit dem Unwuchtmassen-Ringkörper verbunden sein, so dass in Zuordnung zu verschiedenen Ausgestaltungen einer Verdichterwalze in einfacher Art und Weise das Unwuchtmoment der Unwuchtmassen anpassbar ist.
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Eine zuverlässige und die Positionierung der Oszillationsmasseneinheiten bezüglich des Oszillationsantriebsmotor im Wesentlichen nicht beschränkende Antriebswechselwirkung kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass wenigstens eine, vorzugsweise jede Unwuchtmasse vermittels des Oszillationsantriebsmotors durch einen Riemenantrieb zur Drehung antreibbar ist.
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Dabei kann der Riemenantrieb in Zuordnung zu wenigstens einer, vorzugsweise jeder Unwuchtmasse an dem Oszillationsantriebsmotor eine um eine Antriebsdrehachse drehbare Riemenantriebsscheibe, vorzugsweise Zahnscheibe, an der Unwuchtmasse eine Riemenabtriebsscheibe, vorzugsweise Zahnscheibe, sowie einen mit der Riemenantriebsscheibe und der Riemenabtriebsscheibe zusammenwirkenden Riemen, vorzugsweise Zahnriemen, umfassen.
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Eine baulich besonders einfache Ausgestaltung kann dadurch erreicht werden, dass bei wenigstens einer, vorzugsweise jeder Unwuchtmasse der Unwuchtmassen-Ringkörper die Riemenabtriebsscheibe bereitstellt. Ferner kann zu einer derartigen einfachen Ausgestaltung beitragen, dass die Riemenantriebsscheibe mit wenigstens zwei Riemen zum Antrieb wenigstens zweier Unwuchtmassen verschiedener Oszillationsmasseneinheiten zusammenwirkt, wobei die Riemenantriebsscheibe zur Zusammenwirkung mit den Riemen in Richtung der Antriebsdrehachse aufeinanderfolgende Riemenwechselwirkungsbereiche aufweist.
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Die jeweils eine Riemenabtriebsscheibe bereitstellenden Unwuchtmassen-Ringkörper können zueinander baugleich sein, was den Einsatz von Gleichteilen gestattet, oder/und können in Richtung der Antriebsdrehachse im gleichen axialen Bereich positioniert sein, so dass einerseits eine einfach zu realisierende Antriebswechselwirkung mit dem Oszillationsantriebsmotor gewährleistet werden kann, andererseits das Entstehen von Kippmomenten vermieden wird.
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Um eine zuverlässige Antriebswechselwirkung zwischen dem bzw. den Riemen und den zugeordneten Riemenscheiben zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass in Zuordnung zu wenigstens einem, vorzugsweise jedem Riemen eine Riemenspannrolle vorgesehen ist, vorzugsweise wobei wenigstens eine Riemenspannrolle eine Umfangs-Wechselwirkungslänge zwischen dem Riemen und der mit diesem zusammenwirkenden Riemenantriebsscheibe oder/und Riemenabtriebsscheibe vergrößert.
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Der Oszillationsantriebsmotor kann ein an dem Träger getragenes, im Wesentlichen an einer ersten axialen Seite des Trägers positioniertes Motorgehäuse und eine eine Öffnung in dem Träger durchsetzende und an einer zweiten axialen Seite des Trägers mit den Oszillationsmasseneinheiten in Antriebswechselwirkung stehende Motorwelle umfassen. Somit wird eine axial kompakte und stabile Bauweise des gesamten Moduls gewährleistet werden, da dessen Systembereiche auf beide axialen Seiten des plattenartigen Trägers verteilt sind. Hierzu kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass die Oszillationsmasseneinheiten an der zweiten axialen Seite des Trägers angeordnet sind.
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Um eine effiziente Erzeugung eines Oszillationsdrehmomentes zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass eine Antriebsdrehachse des Oszillationsantriebsmotors und die Oszillationsdrehachsen wenigstens zweier Oszillationsmasseneinheiten zueinander parallel sind oder/und in einer gemeinsamen Ebene liegen.
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Für eine feste Verbindung eines Oszillationsmoduls mit einer Verdichterwalze bzw. einem Walzenmantel derselben kann vorgesehen sein, dass die Verbindungsformation an einem Außenumfangsbereich des Trägers eine Mehrzahl von Verbindungsbolzen-Durchgriffsöffnungen umfasst.
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Eine stabile, gleichwohl leicht zu realisierende Anbindung der Oszillationsmasseneinheiten an den Träger kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass wenigstens ein, vorzugsweise jeder Unwuchtmassen-Lagervorsprung an dem Träger durch eine Mehrzahl von Befestigungsorganen festgelegt ist, oder/und dass wenigstens ein, vorzugsweise jeder Unwuchtmassen-Lagervorsprung mit dem Träger einstückig ausgebildet ist.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Bodenverdichter, umfassend wenigstens eine um eine Walzendrehachse drehbare Verdichterwalze mit wenigstens einem erfindungsgemäß aufgebauten Oszillationsmodul.
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Für eine einfach zu realisierende Integration eines derartigen Oszillationsmoduls in die Verdichterwalze wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Verdichterwalze einen einen Innenraum umschließenden Walzenmantel umfasst, wobei in Zuordnung zu dem wenigstens einen Oszillationsmodul in dem Innenraum eine mit dem Walzenmantel drehfeste, vorzugsweise scheibenartige Trägerstruktur, beispielsweise Ronde, vorgesehen ist und der Träger des wenigstens einen Oszillationsmoduls mit seiner Verbindungsformation an der diesem zugeordneten Trägerstruktur festgelegt ist.
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Für eine effiziente Erzeugung einer Oszillationsbewegung der Verdichterwalze wird vorgeschlagen, dass in der Verdichterwalze zwei Oszillationsmodule in Richtung der Walzendrehachse mit Abstand zueinander angeordnet sind.
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Dabei kann wenigstens eine Verdichterwalze eine geteilte Verdichterwalze mit in Richtung der Walzendrehachse aufeinanderfolgenden Verdichterwalzenabschnitten sein, wobei in jedem Verdichterwalzenabschnitt wenigstens ein Oszillationsmodul angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine Verdichterwalze eine ungeteilte Verdichterwalze sein, wobei in jedem axialen Endbereich der Verdichterwalze ein Oszillationsmodul vorzugsweise derart angeordnet ist, dass dieses in Richtung der Walzendrehachse von einem Walzenmantel der Verdichterwalze im Wesentlichen vollständig axial überdeckt ist.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
- 1 einen aus dem Stand der Technik bekannten Bodenverdichter mit zwei Verdichterwalzen in Seitenansicht;
- 2 eine Oszillationsanordnung einer Verdichterwalze des Bodenverdichters der 1;
- 3 eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäß aufgebauten Oszillationsmoduls, geschnitten längs einer Linie III-III in 4;
- 4 eine Axialansicht des Oszillationsmoduls der 3, in Blickrichtung IV in 3;
- 5 eine Axialansicht des Oszillationsmoduls der 3 in Blickrichtung V in 3;
- 6 ein in eine Verdichterwalze integriertes Oszillationsmodul der 3;
- 7 eine Axialansicht einer Verdichterwalze zur Aufnahme eines Oszillationsmoduls der 3;
- 8 eine prinzipartige Längsschnittdarstellung einer ungeteilten Verdichterwalze mit zwei in diese integrierten Oszillationsmodulen;
- 9 eine der 8 entsprechende Ansicht einer geteilten Verdichterwalze mit einem Oszillationsmodul in jedem der beiden Verdichterwalzenbereiche;
- 10 eine der 3 entsprechende Darstellung eines Oszillationsmoduls einer alternativen Ausgestaltung;
- 11 eine Seitenansicht des Oszillationsmoduls der 10 in Blickrichtung XI in 10;
- 12 eine weitere alternative Ausgestaltungsart eines in eine Verdichterwalze integrierten Oszillationsmoduls;
- 13 eine weitere alternative Ausgestaltungsart eines in eine Verdichterwalze integrierten Oszillationsmoduls.
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Die 3 bis 5 zeigen eine erste Ausgestaltungsart eines Oszillationsmoduls, welches bei einem Bodenverdichter, beispielsweise dem Bodenverdichter der 1, in zumindest eine der beiden Verdichterwalzen 12, 14 desselben integriert werden kann.
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Das in den 3 bis 5 allgemein mit 50 bezeichnete Oszillationsmodul umfasst einen aus Metallmaterial, vorzugsweise Blechmaterial, Gussmaterial oder dergleichen, aufgebauten, plattenartigen Träger 52 mit, wie die 4 und 5 dies deutlich zeigen, grundsätzlich langgestreckter bzw. abgerundeter rechteckiger Umfangskontur. Auch eine runde, z.B. kreisrunde Umfangskontur des Trägers 52 kann vorgesehen sein. Im Außenumfangsbereich des plattenartigen Trägers 52 ist eine allgemein mit 54 bezeichnete Verbindungsformation vorgesehen. Diese umfasst eine Mehrzahl von entlang des Außenumfangs des plattenartigen Trägers 52 mit Abstand zueinander angeordneten Verbindungsbolzen-Durchgriffsöffnungen 56. Durch durch diese Verbindungsbolzen-Durchgriffsöffnungen 56 hindurchgreifende Verbindungsbolzen, beispielsweise Schraubbolzen, kann das Oszillationsmodul 50 in nachfolgend noch beschreibender Weise in einer Verdichterwalze festgelegt werden.
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In einem zentralen Bereich des plattenartigen Trägers 52 ist ein beispielsweise als Hydraulikmotor, alternativ auch als Elektromotor, ausgebildeter Oszillationsantriebsmotor 58 vorgesehen. Der Oszillationsantriebsmotor 58 umfasst ein im Wesentlichen an einer ersten axialen Seite 60 des Trägers 52 getragenes bzw. positioniertes Motorgehäuse 62. Eine in Richtung einer Antriebsdrehachse A sich erstreckende und eine zentrale Öffnung 64 im Träger 52 durchsetzende Motorwelle 66 des Oszillationsantriebsmotors 58 liegt mit ihrem freien Endbereich im Wesentlichen an einer zweiten axialen Seite 68 des Trägers 52 und trägt dort eine vorzugsweise als Zahnscheibe ausgebildete Riemenantriebsscheibe 70 eines allgemein mit 72 bezeichneten Riemenantriebs.
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Bezüglich der Antriebsdrehachse A einander gegenüberliegend und im Wesentlichen mit gleichem Abstand dazu angeordnet sind an dem Träger 52 zwei Oszillationsmasseneinheiten 74, 76 vorgesehen. Die beiden Oszillationsmasseneinheiten 74, 76 weisen vorzugsweise grundsätzlich den gleichen Aufbau auf, so dass nachfolgend deren Aufbau mit Bezug auf beide Oszillationsmasseneinheiten 74, 76 gleichermaßen beschrieben wird.
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Jede der beiden Oszillationsmasseneinheiten 74, 76 umfasst einen Unwuchtmassen-Lagervorsprung 78, der in seinen ersten axialen Endbereich 80 durch eine Mehrzahl von Befestigungsorganen 82, beispielsweise Schraubbolzen, am Träger 52, insbesondere der zweiten axialen Seite 68 desselben festgelegt ist. Für eine definierte Positionierung kann im ersten axialen Endbereich 80 der Lagervorsprung 78 einen in eine entsprechende Positionierausnehmung des Trägers 52 eingreifenden Positioniervorsprung aufweisen. Jeder einen im Wesentlichen freitragenden bzw. freistehenden Lagerzapfen bereitstellende Unwuchtmassen-Lagervorsprung 78 trägt in seinem zweiten axialen Endbereich 84 eine Unwuchtmasse 86 um eine jeweilige Oszillationsdrehachse O drehbar. Jede Unwuchtmasse 86 umfasst einen Unwuchtmassen-Ringkörper 88, der über ein Unwuchtmassen-Lager 90 drehbar auf dem Unwuchtmassen-Lagervorsprung 78 getragen ist. Das Unwuchtmassen-Lager 90 umfasst einen durch eine Fixierplatte 92 am zweiten axialen Endbereich 84 des Unwuchtmassen-Lagervorsprungs 78 festgelegten Lagerinnenring 94 sowie einen beispielsweise über eine Mehrzahl von Wälzkörpern, wie z. B. Kugeln oder Rollen 96, auf dem Lagerinnenring 94 drehbar gelagerten Lageraußenring 98. Der Lageraußenring 98 ist über ein Fixierelement 100 am Unwuchtmassen-Ringkörper 88 festgelegt, so dass der Unwuchtmassen-Ringkörper 88 am jeweils zugeordneten Unwuchtmassen-Lagervorsprung 78 in axialer Richtung bezüglich einer jeweiligen Oszillationsdrehachse O definiert gehalten ist. Dabei ist in 3 deutlich zu erkennen, dass aufgrund der zueinander identischen Ausgestaltung die beiden Unwuchtmassen 86 bzw. deren Unwuchtmassen-Ringkörper 88 zueinander axial ausgerichtet, also im gleichen axialen Bereich positioniert sind.
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Jeder Unwuchtmassen-Ringkörper 88 ist als Zahnscheibe ausgebildet und stellt somit eine jeweilige Riemenabtriebsscheibe 102 bereit. In Zuordnung zu jeder Unwuchtmasse 86 umfasst der Riemenantrieb 72 jeweils einen Riemen 104, 106, wobei die beiden Riemen 104, 106 zueinander in Richtung der Antriebsdrehachse A versetzt bzw. nebeneinander liegen, so dass jeder Riemen 104, 106 mit einem diesem jeweils zugeordneten Riemenwechselwirkungsbereich 108 bzw. 110 der Riemenantriebsscheibe 70 zusammenwirkt bzw. um diesen Bereich geführt ist. Dies führt dazu, dass die Riemen 104, 106 mit den zugeordneten Riemenabtriebsscheiben 102 bzw. Unwuchtmassen-Ringkörpern 88 in entsprechend zueinander versetzten axialen Bereichen zusammenwirken. Da die Riemenabtriebsscheiben 102, ebenso wie die Riemenantriebsscheibe 70, als Zahnscheiben ausgebildet sind, sind die Riemen 104, 106 für eine definierte Antriebswechselwirkung vorzugsweise als Zahnriemen ausgebildet.
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Um für die beiden Riemen 104, 106 eine definierte Spannung beibehalten zu können, ist in Zuordnung zu jedem der beiden Riemen eine Riemenspannrolle 112 bzw. 114 vorgesehen. Die Riemenspannrollen 112, 114 liegen radial bezüglich der Antriebsdrehachse A im Wesentlichen zwischen der Antriebsdrehachse A und den jeweiligen Oszillationsdrehachsen O und liegen bezüglich einer die Antriebsdrehachse A sowie die beiden Oszillationsdrehachsen O enthaltenden Ebene zueinander gegensinnig versetzt.
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Durch die beiden am Träger 52 drehbar getragenen Riemenspannrollen 112, 114 wird nicht nur eine definierte Spannung der Riemen 104, 106 beibehalten, sondern es wird dafür gesorgt, dass aufgrund des Umstandes, dass die jeweiligen Riemenspannrollen 112, 114 die zwischen der Riemenantriebsscheibe 70 und der jeweiligen Riemenabtriebsscheibe 102 verlaufenden Riemenabschnitte aufeinander zu pressen, der Umschlingungsgrad der Riemen 104, 106 sowohl um die Riemenantriebsscheibe 70, als auch um die jeweils zugeordnete Riemenabtriebsscheibe 102 vergrößert wird, was aufgrund eines entsprechend vergrößerten bzw. verlängerten Verzahnungseingriffsbereichs für eine verbesserte Antriebswechselwirkung sorgt. Es ist darauf hinzuweisen, dass grundsätzlich auch eine derartige Anordnung der Riemenspannrollen 112, 114 möglich ist, bei welcher die zwischen den jeweiligen Riemenscheiben verlaufenden Abschnitte der Riemen 104, 106 nicht aufeinander zu, sondern voneinander weg gespannt werden. Aufgrund der Vergrößerung des Umschlingungsgrads und der kompakten Bauart ist die in den Figuren dargestellte Ausgestaltung jedoch besonders vorteilhaft.
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Jede der Unwuchtmassen 86 umfasst vorzugsweise an beiden axialen Seiten des Unwuchtmassen-Ringkörpers 88 ein beispielsweise mit zwei Teilen aufgebautes Unwuchtmassenelement 116, 118. Die beiden Unwuchtmassenelemente 116, 118 sind beispielsweise durch Schraubbolzen 120 miteinander und dem jeweils zugeordneten Unwuchtmassen-Ringkörper 88 fest verbunden und sorgen dafür, dass bei jeder Unwuchtmasse 86 der Massenschwerpunkt exzentrisch zur jeweiligen Oszillationsdrehachse O liegt, so dass bei Rotation der Unwuchtmasse 86 um die zugeordnete Oszillationsdrehachse O ein Unwuchtmoment entsteht. Zumindest eines der Unwuchtmassenelemente 116, 118 oder ein Teil davon könnte mit dem zugeordneten Unwuchtmassen-Ringkörper 88 auch integral, also einstückig ausgebildet sein.
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Zur Erzeugung eines in Umfangsrichtung um die Antriebsdrehachse A, welche grundsätzlich auch einer Walzendrehachse einer ein derartiges Oszillationsmodul 50 aufweisenden Verdichterwalze entspricht, gerichtetes Oszillationsdrehmoment zu erzeugen, sind die beiden Unwuchtmassen 86 grundsätzlich gegenphasig zueinander positioniert. Dies bedeutet, dass, wie beispielsweise in 3 dargestellt, in einer Montageposition, also einem Zustand, in welchem das Modul 50 bzw. dessen Systembestandteile zusammengefügt werden, die Massenschwerpunkte der beiden Unwuchtmassen 86 zueinander einen minimalen Abstand aufweisen, was bedingt, dass auch die jeweiligen Unwuchtmassenelemente 118, 116 der beiden Unwuchtmassen 86 zueinander einen minimalen und somit auch einen minimalen Abstand zur Antriebsdrehachse A aufweisen. Um diese Positionierung für jede Unwuchtmasse 86 definiert vorgeben zu können, kann jeweils ein stiftartiges Montagehilfselement 122 vorgesehen werden, welches zugeordnete Öffnungen in den Unwuchtmassenelementen 116, 118 durchgreift und in eine entsprechende Öffnung im Träger 52 eingreift. Somit ist gewährleistet, dass die beiden Unwuchtmassen 86 eine definierte Positionierung bezüglich einander einnehmen, wenn die beiden Riemen 104, 106 um diese bzw. um die Riemenantriebsscheibe 70 gelegt werden. Ist dies erfolgt, können die Montagehilfselemente 122 entfernt, d.h. aus den diese aufnehmenden Öffnungen herausgezogen werden, so dass die beiden Unwuchtmassen 86 um deren jeweilige Oszillationsdrehachse O, angetrieben durch den Oszillationsantriebsmotor 58, rotieren können. Dabei drehen sich die beiden Unwuchtmassen 86 gleichsinnig, jedoch gegenphasig zueinander und auch gleichsinnig mit der Riemenantriebsscheibe 70, wodurch das bereits angesprochene, um die Antriebsdrehachse A orientierte Oszillationsdrehmoment, also ein Drehmoment mit periodisch umkehrender Wirkrichtung um die Antriebsdrehachse A, generiert wird.
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Es sei hier darauf hingewiesen, dass insbesondere zur Erzeugung eines derartigen Oszillationsdrehmomentes die gegenphasige Positionierung der beiden Unwuchtmassen 86 erforderlich bzw. besonders vorteilhaft ist. Bei anderer Phasenlage zueinander können andere Arten von beispielsweise im Wesentlichen auch linear, also nicht in Umfangsrichtung um eine jeweilige Walzendrehachse sondern beispielsweise im Wesentlichen orthogonal dazu gerichteten, oszillierenden Kräften erzeugt werden. Auch dies ist im Sinne der vorliegenden Erfindung als eine Oszillation, jedoch ohne die Erzeugung eines um eine Walzendrehachse oszillierenden Drehmomentes, sondern mit Erzeugung einer oszillierenden und beispielsweise orthogonal zu einer jeweiligen Walzendrehachse gerichteten Kraft, zu verstehen. Weiter sei darauf hingewiesen, dass insbesondere für eine in radialer Richtung bezüglich der Antriebsdrehachse A freiere Positionierbarkeit der beiden Unwuchtmassen 86 die Ankopplung derselben an den Oszillationsantriebsmotor 58 über den Riemenantrieb 72 besonders vorteilhaft ist, insbesondere da damit auch in besonders einfacher Weise gewährleistet werden kann, dass beide Unwuchtmassen 86 in gleicher Richtung rotieren. Alternativ könnten die beiden Unwuchtmassen 86 jedoch auch über ein jeweiliges Zahnradgetriebe an den Oszillationsantriebsmotor 58 angekoppelt werden, wodurch es beispielsweise auch leicht möglich wird, für beide Unwuchtmassen zueinander unterschiedliche Drehrichtungen vorzugeben, wodurch das Spektrum an erzeugbaren periodischen und beispielsweise linear gerichteten Kräften noch weiter vergrößert wird.
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Die 6 zeigt die Integration eines derartigen Oszillationsmoduls 50 in eine Verdichterwalze, beispielsweise die Verdichterwalze 12 des Bodenverdichters 10. In dem von dem Walzenmantel 16 der Verdichterwalze 12 umschlossenen Innenraum 124 ist eine beispielsweise scheibenartig ausgebildete und an ihrem Außenumfang beispielsweise durch Verschweißung am Walzenmantel 16 festgelegte Trägerstruktur 126, welche allgemein auch als Ronde bezeichnet werden kann, vorgesehen. Diese in 7 in Axialansicht erkennbare Trägerstruktur 126 weist eine der Außenumfangskontur des Trägers 52 des Oszillationsmoduls 50 angepasste, längliche Öffnung 128 auf, in welche das Oszillationsmodul 50 vom axialen Endbereich 128 des Walzenmantels 16 her eingesetzt werden kann. Durch eine Mehrzahl von Verbindungsbolzen 130, beispielsweise Schraubbolzen, welche die in 5 erkennbaren Verbindungsbolzen-Durchgriffsöffnungen 56 durchsetzen und in entsprechende Innengewindeöffnungen der Trägerstruktur 126 eingeschraubt sind, wird der Träger 52 in definierter Positionierung an der Trägerstruktur 126 festgelegt. Hierzu können der Träger 52 und die Trägerstruktur 126 in ihren einander überlappenden Randbereichen jeweils axial abgesetzte Positionierbereiche 132, 134 aufweisen.
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Die Positionierung des Oszillationsmoduls 50 in der Verdichterwalze 12 ist vorzugsweise derart, dass in Richtung der Walzendrehachse A1 , welche der Antriebsdrehachse A des Oszillationsantriebsmotors 58 entspricht, der Oszillationsantriebsmotor 58 im Wesentlichen vollständig im Innenraum 124 aufgenommen ist, also in Richtung der Walzendrehachse A1 im Wesentlichen nicht über den Walzenmantel 16 hervorsteht. Somit wird eine störende Wechselwirkung mit die Verdichterwalze 12 drehbar tragenden Rahmenteilen des Bodenverdichters 10 vermieden.
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Durch die modulartige Ausgestaltung wird es möglich, das gesamte Oszillationsmodul 50 vor dem Integrieren in eine Verdichterwalze zu montieren, insbesondere auch diejenigen Systembereiche, die, an der zweiten axialen Seite 68 des Trägers 52 liegend, in einem im Innenraum 124 nur schwer zugänglichen Bereich zu positionieren sind. Das gesamte Modul kann vorgefertigt in die Verdichterwalze 12 eingesetzt und an dieser festgelegt werden. Weitere Montagevorgänge zum Anbringen anderer Systembereiche einer durch das Oszillationsmodul 50 bereitgestellten Oszillationsanordnung im Inneren der Verdichterwalze 12 sind grundsätzlich nicht erforderlich.
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Durch den modulartigen Aufbau wird es ferner möglich, beispielsweise durch Auswahl der Masse oder/und Form der jeweiligen Unwuchtmassenelemente zur Anpassung an verschiedene Größen von Verdichterwalzen verschiedene zu Unwuchtmomente bzw. Oszillationsdrehmomente erzeugen zu können. Auch dies erhöht den Modulcharakter, da für die Ausstattung verschieden dimensionierter Verdichterwalzen grundsätzlich auf Gleichteile zugegriffen werden kann. Dies trifft auch für den Aufbau eines jeden Oszillationsmoduls 50 selbst zu, da auch dort insbesondere bei jeder der Unwuchtmasseneinheiten 74, 76 zueinander identische Bauteile eingesetzt werden können.
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Die 8 veranschaulicht in prinzipartiger Darstellung die Ausstattung einer Verdichterwalze 12 mit zwei erfindungsgemäß aufgebauten Oszillationsmodulen 50. Diese sind jeweils nahe den axialen Endbereichen 128, 136 des Walzenmantels 16 in der vorangehend mit Bezug auf die 6 beschriebenen Art und Weise positioniert. Jedes der beiden Oszillationsmodule 52 ist unabhängig vom jeweils anderen Oszillationsmodul betreibbar, so dass durch jedes Oszillationsmodul 50 ein in seiner Phasenlage bezüglich des jeweils anderen Moduls und auch in seiner Frequenz frei einstellbares Oszillationsdrehmoment erzeugt werden kann. Insbesondere durch Variation der Phasenlage der durch die beiden Oszillationsmodule 50 generierten Oszillationsdrehmomente wird es möglich, eine destruktive oder eine konstruktive Überlagerung der beiden Oszillationsdrehmomente zu erreichen, so dass das durch die Überlagerung generierte Gesamt-Oszillationsdrehmoment einerseits hinsichtlich seiner Amplitude variierbar ist, nämlich durch Veränderung der Phasenlage der beiden durch die Oszillationsmodule 50, 52 generierten Oszillationsdrehmomente, und andererseits auch in seiner Frequenz unabhängig von der Amplitude des Gesamt-Oszillationsdrehmomentes variierbar ist, indem bei den beiden Oszillatonsmodulen 50 die Drehzahl des jeweiligen Oszillationsantriebsmotors 58 entsprechend variiert wird.
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Während in 8 eine ungeteilte Verdichterwalze 12 beispielhaft dargestellt ist, zeigt die 9 eine geteilte Verdichterwalze 12' mit zwei in Richtung der Walzendrehachse A1 ' nebeneinanderliegenden Verdichterwalzenbereichen 12a' und 12b'. Diese beiden zusammen eine geteilte Verdichterwalze 12' bereitstellenden Verdichterwalzenbereiche 12a' und 12b' sind jeweils mit einem Oszillationsmodul 50 ausgestattet, so dass bei jedem der beiden Verdichterwalzenbereiche 12a', 12b' jeweils unabhängig vom anderen Verdichterwalzenbereich eigenständig ein Oszillationsdrehmoment generiert werden kann.
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Nachfolgend werden mit Bezug auf die 10 bis 13 verschiedene Variationen eines Oszillationsmoduls beschrieben, welche grundsätzlich auf dem gleichen, vorangehend beschriebenen Aufbaukonzept basieren. In den 10 bis 13 sind für Komponenten bzw. Systembereiche, welche vorangehend mit Bezug auf die 3 bis 9 beschriebenen Komponenten bzw. Systembereichen entsprechen, gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Die 10 und 11 zeigen eine Ausgestaltung eines Oszillationsmoduls 52, bei welchem zum Erhöhen der Steifigkeit bzw. Stabilität die beiden Unwuchtmassen-Lagervorsprünge 78 in ihren zweiten axialen Endbereichen 84 vermittels eines Stützkörpers 138, beispielsweise ausgebildet als U-Profilträger, bezüglich einander abgestützt sind. Die mit Bezug auf den Träger 52 grundsätzlich freitragenden Unwuchtmassen-Lagervorsprünge 78 sind somit an ihren freien Enden gegeneinander abgestützt, so dass auch bei vergleichsweise großen Drehzahlen und somit im Bereich jeder Oszillationsmasseneinheit 74, 76 generierten großen Unwuchtmomente eine Taumelbewegung der Unwuchtmassen-Lagervorsprünge 78 im Bereich ihrer jeweiligen Unwuchtmassen 86 drehbar tragenden zweiten axialen Endbereiche 84 vermieden wird.
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Zur Anbindung des Stützkörpers 138 an die Unwuchtmassen-Lagervorsprünge 78, z.B. durch Schraubbolzen, können diese in ihren zweiten axialen Endbereichen 84 verlängert sein, um dafür zu sorgen, dass ausreichend Bauraum für die freie Rotation der vom Träger 52 abgewandt positionierten Unwuchtmassenelemente 116 vorhanden ist. Gleichwohl kann auch bei dieser Ausgestaltung davon gesprochen werden, dass die Unwuchtmassen 56 im Wesentlichen in den zweiten axialen Endbereichen 84 der Unwuchtmassen-Lagervorsprünge 78 an diesen drehbar getragen sind. Bei einer Abwandlung dieser Ausgestaltungsart könnte zumindest ein Unwuchtmassen-Lagervorsprung 78 in seinem zweiten axialen Endbereich 84 durch einen Stützkörper bezüglich des Trägers 52 abgestützt sein.
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Die 12 zeigt eine Ausgestaltung eines in einer Verdichterwalze 12 integrierten Oszillationsmoduls 50, bei welchem der grundsätzlich plattenartige Träger 52 eine dreidimensionale Ausformung aufweisen kann und beispielsweise als Gussbauteil hergestellt ist, während beispielsweise bei den vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsformen der Träger 52 als Stanz- oder Ausschneidebauteil ausgebildet sein kann. Bei dem in 12 dargestellten Ausgestaltungsbeispiel sind die Unwuchtmassen-Lagervorsprünge 78 der beiden Oszillationsmasseneinheiten 74, 76 mit dem Träger 52 integral, also einstückig, somit als ein Materialblock ausgebildet. Dies erhöht die Stabilität und vermeidet Arbeitsvorgänge zum Montieren der Unwuchtmassen-Lagervorsprünge 78 am Träger 52.
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Ferner zeigt die 12 deutlich, dass bei Herstellung als Gussbauteil es vergleichsweise leicht möglich ist, dem Träger 52 eine dreidimensional ausgeformte Struktur zu geben, so dass dessen mit der Trägerstruktur 126 zu verbindende Verbindungsformation 54 bzw. der äußere Umfangsbereich des Trägers 52 bezüglich desjenigen Bereichs, in welchem das Gehäuse 62 des Oszillationsantriebsmotors 58 am Träger 52 festgelegt ist, axial versetzt liegen kann. Dies gestattet es, die wesentlichen Systembereiche des Oszillationsmoduls 50 in Richtung der Walzendrehachse A1 weiter nach einwärts zu verlagern, obgleich die Trägerstruktur 126 vergleichsweise nahe am axialen Endbereich 128 des Walzenmantels 16 positioniert ist.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass eine derartige dreidimensionale Ausformung des Trägers 52 grundsätzlich auch bei dem vorangehend mit Bezug auf die 3 bis 5 beschriebenen Aufbau realisierbar ist, wozu beispielsweise der zunächst plan, also im Wesentlichen als ebenes Bauteil bereitgestellte Träger 52 einer entsprechenden Verformung unterzogen wird. Auch könnte ein derartiger dreidimensional ausgeformter Träger 52 durch den Zusammenbau mehrerer Einzelteile bereitgestellt werden, die beispielsweise durch Verschweißung oder/und Verschraubung oder dergleichen miteinander verbunden sein können.
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Die 13 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltungsart eines mit zwei Unwuchtmasseneinheiten 74, 76 aufgebauten Oszillationsmoduls 50. Bei dieser Ausgestaltungsart eines Oszillationsmoduls 50 weisen die beiden Oszillationsmasseneinheiten 74, 76 jeweils eine mit einer Unwuchtwelle 140 ausgebildete Unwuchtmasse 86 auf. Die Unwuchtwelle 140 ist in einem axialen Endbereich 142 am beispielsweise als Gussbauteil bereitgestellten Träger 52 über ein Unwuchtmassen-Lager 144 drehbar getragen und ist in ihren anderen axialen Endbereich 146 über ein Unwuchtmassen-Lager 148 an einem deckel- bzw. plattenartigen Stützkörper 150 drehbar getragen. Zur Aufnahme einer jeweiligen Unwuchtmasse 86 kann der Träger 52 eine topfartige Ausformung 152 aufweisen, die im Bereich des zweiten axialen Endbereichs 146 der Unwuchtwelle 140 durch den Stützkörper 150 abgeschlossen werden kann.
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Außerhalb des so umgrenzten und die Unwuchtmasse 86 bzw. ein oder mehrere Unwuchtmassenelemente der Oszillationsmasseneinheit 74 aufnehmenden Volumens ist im Bereich des ersten axialen Endbereichs 142 an die Unwuchtwelle 140 eine Riemenabtriebsscheibe 154 angebunden. Diese steht über einen nur prinzipiell angedeuteten Riemen 104 in Antriebsverbindung mit der Riemenantriebsscheibe 70, während in entsprechender Art und Weise die Unwuchtmasse 86 der anderen Oszillationsmasseneinheit 76 über eine Riemenabtriebsscheibe 156 und den Riemen 106 in Antriebsverbindung mit der Riemenantriebsscheibe 70 steht. Die Riemenantriebsscheibe 70 wiederum kann in größerem axialen Abstand zu dem Gehäuse 62 des Oszillationsantriebsmotors 58 an einer Welle 158 getragen sein, welche die Motorwelle des Oszillationsantriebsmotors 58 verlängert oder fortsetzt oder durch diese selbst bereitgestellt ist.
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Auch bei dieser Ausgestaltungsart wird der Modulcharakter erreicht, da alle Systembereiche eines Oszillationsmoduls 50 an dem plattenartigen Träger 52 vorgesehen werden können und zusammen mit diesem im Innenraum 124 der Verdichterwalze 12 angeordnet und an der Trägerstruktur 126 festgelegt werden können.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass, obgleich vorangehend mit Bezug auf die verschiedenen Ausgestaltungsformen die jeweiligen Oszillationsmasseneinheiten zueinander bauidentisch beschrieben und dargestellt sind, grundsätzlich auch baulich voneinander abweichende Ausgestaltungen möglich sind. Auch können beispielsweise mehr als zwei Oszillationsmasseneinheiten, beispielsweise insgesamt vier einander jeweils paarweise bezüglich der Antriebsdrehachse gegenüberliegende Oszillationsmasseneinheiten, vorgesehen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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