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Vorrichtung zum Erzeugen einer gerichteten Massenkraft, insbesondere
Schwingungserreger für einen Rüttler zur Bodenverdichtung Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Erzeugen einer gerichteten Massenkraft, insbesondere Schwingungserreger
für einen Rüttler zur Bodenverdichtung, mit einer Kurbel und mit einer auf dieser
drehbar gelagerten Schwunginasse, die an einem koaxial zur Kurbel angebrachten Gegenrad
ohne zu gleiten abzurollen ist, wobei der Schwerpunkt der Schwungmasse etwa im gleichen
radialen Abstand von ihrer Drehachse wie ihre Abrollbahn liegt.
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Bei einem bekannten Schwingförderer ist an einem durch ein Gegengewicht
ausgeglichenen Zahnrad eine exzentrische Masse angebracht, die wegen der seitlichen
Anordnung am Zahnrad nicht genau im gleichen radialen Abstand von der Drehachse
wie die Abrollbahn liegt. Hierdurch entsteht keine in Richtung des Durchmessers
der Abrollbahn verlaufende gerade Hypozykloide. Da das Gegenrad fest auf einer Förderri#nne
angeordnet ist, kann die Lage der Hypozykloide nicht geändert werden.
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Durch die Erfindung soll ein Schwenken der gerichteten Massenkraft
oder der Lage der geraden Zykloide in einem Vollkreis erreicht werden, was erfindungsgemäß
dadurch möglich ist, daß das Gegenrad, um die Drehachse des Kurbelantriebes drehbar
gelagert, in seiner Drehlage nach Belieben zu ändern und in der neuen Drehlage zu
halten ist. Die Drehlage des Gegenrades kann während des Stillstandes oder des Betriebes
der Vorrichtung, also auch bei umlaufender Schwungmasse, geändert werden. Eine solche
Änderung ist zur Erzielung unterschiedlicher Schwingungsrichtungen und damit im
Zusammenhang gegebenenfalls unterschiedlicher Kräfte sowie zur Steuerung eines die
Vorrichtung tragenden Gerätes, insbesondere eines Rüttlers, zur Bodenverdichtung
erforderlich.
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Eine bevorzugte Ausbildung der Vorrichtung ergibt sich dadurch, daß
der Schwerpunkt der Masse des Kurbelantriebes in seiner Drehachse liegt und daß
ein mit dem Gegenrad kämmendes Zahnrad an der Schwungmasse drehfest angebracht ist,
welche das Zahnrad radial überraat. Durch diese Anordnung ist es erst möglich, den
Schwerpunkt der Schwungmasse genau in gleichem radialem Abstand von ihrer Drehachse
wie ihre Abrollbahn zu halten.
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Wenn das Gegenrad ein großes Trägheitsmoment aufweist, kann dieses
Trägheitsmoment bei beweglichem Gegenrad die von der Schwungmasse herrührenden Drehmomente
aufnehmen. Das Massenträgheitsmoment des Gegenrades kann hierbei so gewählt bzw.
das Gegenrad so ausgebildet werden, daß der Winkelausschlag des Gegenrades möglichst
klein ist und einen Zentriwinkel von ± 101 mit Sicherheit nicht überschreitet.
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Zum Einstellen des Gegenrades ist dieses in vorteilhafter Weise mit
einem Stellorgan nachgiebig verbunden. Auf Grund der nachgiebigen Verbindung werden
von der Schwungmasse herrührende Schläge auf das Stellorgan vermindert oder vermieden.
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In der Zeichnung sind zwei Schwingungserreger für einen Bodenverdichter
als Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel
nach Linie IJ in F i g. 2, F i g. 2 einen Querschnitt nach Linie II-11
in Fig. 1,
F i g. 3 einen Längsschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel.
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In zwei Wänden 1 und 2 eines Rüttlergehäuses ist eine Kurbelwelle
drehbar gelagert, deren Wellenzapfen 3 die Wände 1 und 2 durchsetzen.
Zwischen zwei Kurbelwangen 4 ist ein Kurbelzapfen 5 angebracht. Die Kurbelwelle
3 bis 5 ist so ausgebildet, daß ihr Schwerpunkt auf ihrer Drehachse
liegt.
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Auf dem Kurbelzapfen 5 ist eine Schwungmasse 6
drehbar
gelagert, die ein Zahnrad 7 trägt, dessen Teilkreis von der Drehachse der
Kurbelwelle 3 bis 5
geschnitten wird. Mit dem Zahnrad 7 kämmt
ein mit einer Innenverzahnung 8 versehenes Gegenrad 9. Der Teilkreisdurchmesser
des Innenzahnrades 8 ist doppelt so groß wie der Teilkreisdurchmesser des
Zahnrades7. Der Schwerpunkt der Schwungmasse 6 hat von ihrer Drehachse oder
der Achse des Kurbelzapfens 5 den gleichen Abstand wie der Teilkreis des
Zahnrades 7.
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An dem drehbar auf dem Wellenzapfgn 3 gelagerten Gegenrad
9 ist ein Handgriff 10 angebracht, mit dessen Hilfe das Gegenrad
9 um den Wellenzapfen 3 zu schwenken ist.
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Drehen sich die Kurbelwangen 4 in Richtung des Pfeils A, so
wälzt sich das Zahnrad 7 an der Innenverzahnung
8
ab und dreht sich in Richtung des Pfeils B. Der Schwerpunkt S der Schwunginasse
6
beschreibt hierbei einen Wee, der dem Durchmesser des Innenzahnrades
8 entspricht. Hierbei werden in Richtung des Doppelpfeils C gerichtete
Massenkräfte erzeugt. Durch Schwenken des Handgriffes 10 kann die Richtung
der Massenkräfte geändert werden, und der Doppelpfeil C wird um den gleichen
Zentriwinkel geschwenkt wie das Gegenrad 9.
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Das Gegenrad 9 wird in vorteilhafter Weise so ausgebildet,
daß es ein großes Massenträgheitsmoment hat und ohne große Winkelausschläge in der
Lage ist, die von der Schwungmasse 6 ausgeübten Kräfte aufzunehmen. Das Gegenrad
9 kann auch während des Betriebes der Vorrichtung in jeder Richtung in einem
Vollkreis geschwenkt und in seiner jeweiligen Schwenklage festgelegt werden.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach F ig.3 sind dem ersten Ausführungsbeispiel
entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei jedoch die Bezugszeichen
einen Beistrich aufweisen, sofern die Bauformen einander entsprechender Teile nicht
übereinstimmen.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel sind in einem Gehäuse 11 mittels
zweier Wälzlager 12 und 13 zwei miteinander verbundene Kurbelwangen
4' drehbar gelagert. Diese dienen zum Lagern einer Welle 14, welche dem Kurbelzapfen
5 entspricht und mit der die Schwungmasse 6' drehfest verbunden ist.
Mit einer der Kurbelwangen 4' ist ein Antriebsrad 15
fest verbunden. Auf der
Welle 14 sitzt ein Zahnrad 7", das mit einer am Gegenrad 9' vorgesehenen
Innenverzahnung S' kämmt.
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Die Kurbelwangen 4' sind so ausgebildet, daß ihr Schwerpunkt auf der
Achse des Antriebsrades 15
und des Gegenrades 9' liegt, während der
gemeinsame Schwerpunkt S der Schwungmasse 6, der Welle 14 und des
Zahnrades 7' in gleichem Abstand von der Achse der Welle 14 liegt, wie der
Teilkreis des Zahnrades 7' und damit dem Radius dieses Teilkreises entspricht.
Der Durchmesser des Teilkreises des Zahnrades S' ist doppelt so groß wie der Durchmesser
des Teilkreises des Zahnrades 7.
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Die miteinander starr verbundenen Kurbelwangen 4' können mit der Welle
14 einstückig ausgebildet sein, wenn das Zahnrad T' in gleicher Weise wie beim ersten
Ausführungsbeispiel mit der Schwunginasse 6' starr verbunden und das Gegenrad
9' entsprechend ausgebildet ist.
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Das Gegenrad 9' hat an seiner vom Zahnrad 8'
abgewandten
Seite eine Ausnehmung 16, in welche eine Nabe 17 eines Schneckenrades
hineinragt. Das Gegenrad 9' weist in die Ausnehmung nach innen radial vorstehende
nicht dargestellte Vorsprünge und die Nabe 17 im Bereich der Ausnehmung
16 -nach außen stehende radiale nicht dargestellte Vorsprünge auf. Zwischen
je einem Vorsprung des Gegenrades 9'
und der Nabe 17 ist eine
in Umfangsrichtung verlaufende Feder 18 eingespannt. Die Federn
18 sind gleich ausgebildet. Bei vier Vorsprüngen am Gegenrad 9' und
bei vier Vorsprüngen an der Nabe 17
sind acht Federn vorgesehen.
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Die Nabe 17 ist auf einem am Gegenrad 9' befestigten
Zapfen 19 drehbar gelagert, der seinerseits am Gehäuse 11 mittels
Kugellagern 20 drehbar gelagert ist. Zwischen der Nabe 17 und dem Grund der
Ausnehmung 16 befindet sich eine Reibscheibe 21. Eine zweite Reibscheibe
22 ist zwischen einem am Gehäuse 11 angebrachten Halter 23 und einem
Stützring 24 vorgesehen, der axial verschiebbar, aber drehfest in der Nabe
17 angebracht ist. Mehrere zwischen dem Stützring 24 und der Nabe
17 angeordnete und in einer Ausnehmung der Nabe 17
liegende Druckfedem
25 stützen sich auf dem Stätzring 24 und der Nabe 17 ab. Die Reibscheiben
21 und 22 können zwischen Scheiben aus anderem, insbesondere hochverschleißfestem
Werkstoff angebracht und/oder daran befestigt sein.
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Die Nabe 17 trägt ein Schneckenrad 26, das mit einer
Schnecke 27 kämmt. Diese besteht aus einem nachgiebigen Werkstoff, insbesondere
Kunststoff, und ist im Gehäuse 11 drehbar gelagert. Die Reibscheiben 21 und 22 sind
an die ihnen benachbarten Teile dauernd angelegt und dienen zur Schwingungsdämpfung.
Zum Verstellen des Gegenrades 9' wird die Schnecke 27 gedreht, und
damit wird über das Schneckenrad 26 und die Federn 18 eine Verstellkraft
auf das Gegenrad 9' ausgeübt.
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Die Wirkung des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht der des ersten
Ausführungsbeispiels nach den F i g. 1 und 2.