DE19529115A1 - Vibrationsmechanismus, insbesondere zur Verwendung zur Verdichtung von Böden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vibrationsmechanismus, insbesondere zur Verwendung z. B. zur Verdichtung von Böden mit wenigstens einer verfahrbaren Walze, die mit parallel zur Walzenachse angeordneten und synchron rotierenden oder zwei in­ einander koaxial gelagerten und untereinander verstellbaren, auf die Walzen­ achse angeordneten und um die Walzenachse rotierenden, Unwuchtwellen derart in Wirkverbindung stehen, daß die Walze, je nach Lösung und Einstellung, über­ wiegend dynamische Scherbelastungen oder einstellbar, dynamische Druck- und Scherbelastungskombinationen oder größere einstellbare Komplexspannungen auf den Boden ausübt.

Diese Art der einzelnen, o.g. Teillösungen sind durch EP_A0 053598, EP 0 530 546 A1 und DE 32 25 235 A1 bereits bekannt.

EP_A0 053598

Die in EP_A0 053598 beschriebene Lösung ist mit, parallel zur Walzenachse ange­ ordneten, zwei Erregerwellen, die synchron und im gleichen Drehsinn umlaufen, aber um 180° phasenverschoben sind, vorgesehen.

Auf diese Weise kompensieren sich die von den Erregerwellen erzeugten Verti­ kalkräfte, wohingegen bei entgegengesetzt gerichteten Horizontalkräften ein Drehmoment auf die Walze, um die Walzenachse herum, erzeugt wird. Dieses Dreh­ moment übt überwiegend eine und seiner Größe nach nicht veränderbare Scher­ belastung auf den Boden aus.

Bekannt gewordene Untersuchungsergebnisse zeigen, daß diese Lösung vorteil­ haft anwendbar ist, für die Verdichtung von dünnschichtigem, rolligem und bituminösem Materials; es erfüllt auch die geforderten, geringen Geräusch- und Schwingungsbelästigungen für das Bedienungspersonal und seine Umgebung Aber nicht wirtschaftlich anwendbar ist es generell bei größeren Schichtdicken und bei nicht rolligem Material (wie z. B.: Mischböden, bindigen Böden, Felsen) Außerdem verursacht diese Lösung einen Schlupf zwischen der Walze und der Bodenoberfläche, der insbesondere bei Gefälle oder Steigung Traktionsprobleme mit sich bringt.

Die hier vorgeschlagene Lösung ist recht aufwendig, da die Erregerwellen weit weg von der Walzenachse gelagert werden müssen, damit sie das gewünschte Drehmoment erzeugen können

EP 0 530 546 A1

Die in EP 0 530 546 A1 beschriebene Lösung sieht folgendes vor:
Zur Erzeugung der gewünschten Verdichtungskräfte sind in der Walze zwei gegensinnig umlaufende Erregerwellen angeordnet, die in ihrer Phasenlage nach so einander zugeordnet sind, daß ihre Fliehkräfte, bei vertikal überein­ anderliegenden Erregerwellen, horizontal und in gleicher Richtung wirken, so daß eine momentenfreie Horizontalkraft auf die Walzenachse ausgeübt wird, während bei nebeneinanderliegenden Erregerwellen die Fliehkräfte in Vertikal­ richtung verstärkt werden und sich in Horizontalrichtung kompensieren Diese Lösung ist vorteilhaft anwendbar, für die für reine Scherspannung und Scher- und Druckspannungskombinationen geeigneten Bodenarten und um relativ größere Schichtdicken auch relativ wirtschaftlich zu verdichten Außerdem unterstützt diese Lösung nicht nur die Vermeidung des, durch die Scher- und Druckspannungskombinationen, verursachten Schlupfs, sondern unterstützt auch die Traktion der Walze.

Die oben genannten, positiven Lösungsansätze bringen folgende Nachteile mit sich, die es zu eliminieren gilt:

1. Während des Verdichtungsvorgangs mit einem Verdichtungsgerät, mit zwei hintereinander angeordneten Walzen - welche die o. b. Erregersysteme bein­ halten - hat die erste Walze (von Fahrtrichtung aus gesehen) einen größeren Rollwiderstand als die zweite (hintere) Walze.

Das für beide Walzen vorgesehene, parallel geschaltete, hydraulische Fahr­ antriebssystem stellt sich für größere Antriebsmomente ein. Dieses Antriebs­ moment ist für die zweite Walze (von Fahrtrichtung aus gesehen) zu groß. Dieser unterschiedliche Drehmomentbedarf unterstützt Schlupfverhalten der beiden Walzen.

Die Antischlupfregelung versucht Schlupf zu verhindern; dies bedeutet, unter­ schiedliche Einstellwinkel des Erregergehäuses in der vorderen und hinteren Walze. Dieser Zustand bedeutet, daß die erste und zweite Walze unterschiedliche Druck- und Schubspannungen auf den Boden ausüben, die sich wiederum, während der Fahrt, ständig ändern. Dadurch entsteht eine unerwünschte, in­ homogene Verdichtung. Diese inhomogene Verdichtung wird durch den Rei­ bungskoeffizienten (zwischen Walze und Boden), durch Rollwiderstandsver­ änderungen und durch fehlerhaftes Fahrverhalten des Fahrers noch mehr un­ kontrollierbarer

2. In der Praxis dauert ein Fahrtrichtungswechsel, insbesondere auf dem bituminö­ sem Material, ca. 10-15 sec.; bei einer Fahrgeschwindigkeit von ca. 5 km/h benötigt man für den Stoppvorgang oder für eine Beschleunigung auf 5 km/h eine Wegstrecke von 3,5 bis 5 m.

Auf dieser Fahrstrecke werden die Erregergehäuse spiegelbildlich, im Bezug auf die vertikale Achse, verstellt. Dieser Verstellvorgang erzeugt, sich ständig verän­ dernde Druck- und Schubspannungen auf den Boden, wodurch ebenfalls eine in­ homogene Verdichtung und unerwünschte Dellenbildung hervorgerufen wird Um die, unter Punkt 1 und 2, geschilderte Inhomogenität in zulässigen Grenzen zu halten, muß der Verstellvorgang innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde erfol­ gen, denn dadurch können die auf den Boden ausgeübten Druck- und Schub­ spannungsänderungen und die damit verbundene Inhomogenität der Verdichtung in zulässigen Grenzen halten.

Die in dieser Patentanmeldung beschriebene und dargestellte Lösung hat, im Bezug auf die Schwenkachse, einen sehr großen Trägheitsmoment (I = Σmr²), der, durch die schwenkbaren Erregergehäuse selbst und durch einen ziemlich großen angebrachten Erregerwellenabstand, durch Lager- und Antriebseinheiten verursacht wird.

Um diese erwünschte Schwenkbewegung der Erregergehäuse zu ermöglichen, benötigt man einen Drehmoment M_d = I_*ΔW/Δt.

Dieses Drehmoment wächst proportional mit I und der Winkelbeschleunigung ΔW/Δt.

D.h., je kürzer die Schwenkzeit und je größer das Trägheitsmoment I des Erregersystems ist, desto größere Drehmomente werden benötigt, die wiederum den Regelprozeß, durch einen größeren Trägheitsmoment der Erregergehäuse, negativ beeinflussen und den Regelvorgang verkomplizieren.

Andererseits machen schwenkbare Erregergehäuse mit komplettem Aufbau des Erregersystems und die zusätzlichen Schwenklager das Erregersystem zu kompliziert und zu kostspielig.

3. In dieser Patentanmeldung erkennt man nicht die Beziehung zwischen dem, für die optimale Verdichtung, notwendigen Schwenkwinkel und den, für die Anti­ schlupfregelung, notwendigen Schwenkwinkeleinstellungen der Erregerge­ häuse.

DE 32 25 235 A1

Der in DE 32 25 235 A1 beschriebene Vibrationsmechanismus in einer Walze des einen Bodenverdichtungsgerätes, umfaßt ein Paar von konzentrisch zueinander angeordneten Erregerwellen, die zusammen, mittels eines Hydraulikmotors, ange­ trieben werden.

Eine Erregerwelle ist axial translatorisch bewegbar und kann außer Eingriff mit einer Keilwellenkupplung gebracht werden, damit sie, relativ zu der anderen Er­ regerwelle, in unterschiedlichen Drehpositionen weitergeschaltet werden kann.

Auf diese Weise können Vibrationsamplituden vergrößert und verkleinert werden.

Diese Art des Vibrationsmechanismus ist für komplexe Spannungen geeignete Bodenarten und Anwendungen vorteilhaft anwendbar, weil die angebotene kinetische Energie, in Abhängigkeit zur Amplitudenverstellung, in quadratischer Funktion, vergrößert und verkleinert werden kann.

Diese oder ähnliche amplitudenverstellbaren Lösungen haben wesentliche, anwendungstechnische Nachteile.

So ist z. B. die Erzeugung der kontrollierten Druck- und Scherspannungskom­ binationen, für eine homogene und wirtschaftliche Verdichtung bei einigen Bodenarten, nicht möglich.

Andererseits ist eine Dosierung des kinetischen Energieangebots, die sich ja in quadratischer Funktion zur Amplitudenverstellung verändert, problematisch D.h., mit steigendem Verdichtungsgrad und fehlerhafter Einstellung des kine­ tischen Energieangebots werden, z. B. bei rolligen Böden, unerwünschte Ober­ flächenlockerungen und bei bituminösem Materialien nichterlaubte Material­ zertrümmerungen verursacht.

Außerdem erfüllen diese Art der Lösungen nicht die gestellten Anforderungen, wie z. B. einen schonenden Einsatz des Verdichtungsgerätes, geringere Geräusch- und Schwingungsbelästigungen für das Bedienungspersonal und seine Umge­ bung.

Weiterhin ist die hier vorgeschlagene, konstruktive Lösung störanfällig und kompliziert.

Hiervon ausgehend liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung nun darin, ein universal anwendbares Vibrationsmechanismus zu finden, bei der, z. B. bei Ver­ wendung mit wenigstens einer verfahrbaren Walze eines Bodenverdichtungs­ gerätes,

• - um die Walzenachse herum oszillierende Drehschwingungen und damit, auf den zu verdichtenden Boden, überwiegend Scherspannungen erzeugt werden, oder
• - sich der an die Walzenachse eingeleitete Kraftvektor beliebig in alle Rich­ tungen einstellen läßt, wodurch auf den zu verdichtenden Boden optimal kombinierbare Druck- und Scherspannungen erzeugt werden, oder
• - eine, an die Walzenachse eingeleitete und um die Walzenachse rotierend wirkende und seiner Größe nach veränderbare, Zentrifugalkraft erzeugt wird, wodurch auf den zu verdichtenden Boden komplexe Spannungen ausgeübt werden,

und der sich, je nach Anwendung und Bedarf, je nach Bodenart (Material) und je nach Schichtdicke von Hand oder automatisch einstellen läßt.

Die dabei o.g. und bekannten Nachteile der Lösungen EP_A0 053 598, EP 0 530 546 A1 und DE 32 25 235 A1 lassen sich, je nach Anwendung und Einstellung der Wir­ kungsweise, vermeiden.

Diese komplexe Aufgabe wird, erfindungsgemaß, dadurch gelöst, daß zwei inein­ ander konzentrisch auf die Walzenachse angeordnete Unwuchtwellen (diese haben zwei Basiseinstellungen I und II), z. B. bei Einstellung I, sich gegensinnig umlaufen und das sie, in ihrer Phasenlage nach, so einander zugeordnet sind, daß sie die von den Unwuchtwellen und in gleicher Richtung wirkenden Zentrifugal­ kräfte in Richtung beliebig gewählter Schwenkwinkel (α) des Erregersystems verstärken und sich in Richtung α+90° hingegen kompensieren.

Bei dieser Einstellung werden, die unter EP_A0 053 598 und EP 0 530 546 A1, je­ weilig bekannten Vorteile beibehalten und die jeweiligen Nachteile weitgehend eliminiert.

Z.B. können, bei Einstellung II, die zwei ineinander konzentrisch angeordneten Unwuchtwellen, die ihrer Phasenlage nach untereinander beliebig verstellbar und arretierbar sind, als ein amplitudenverstellbares Unwuchterregersystem angewandt werden.

Die dadurch, unter EP 32 25 235 A1 erwähnten Vorteile werden beibehalten, die Nachteile werden, je nach Anwendung und Einstellung der Wirkungsweise, ver­ mieden.

Außerdem liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, den Aufbau der Vibrationseinrichtung zu vereinfachen und den Trägheitsmoment, im Bezug auf seine Rotationsachsen, mindestens um das Zehnfache, im Vergleich zu der in EP 0 530 546 A1 offenbarten Vibrationseinrichtung, zu verkleinern.

Durch einen, um mehr als das Zehnfache, verkleinerten Trägheitsmoment des Erregersystems bedingt, wird die Schwenkeinrichtung des Erregersystems ent­ sprechend kleiner, und die Schwenkzeit des Erregersystems reduziert sich anwen­ dungstechnisch gesehen entsprechend, auf ein wünschenswertes Minimum Das erfindungsgemaße Gerät erreicht, für die verschiedenen Bodenarten und Schichtdicken, durch eine entsprechende Grundeinstellung der Schwenkwinkel des Erregersystems und der dadurch erzeugten Schub- und Druckspannugskom­ binationen, eine optimale Verdichtung und erreicht dadurch Schlupferscheinun­ gen in einem zulässigen Bereich.

Die Erfindung beruht auf zahlreichen Untersuchungsergebnissen basierenden Daten, mit folgender sich daraus ergebender Erkenntnis:

• - das man also für rolliges und bituminöses Material für eine optimale Ver­ dichtung, überwiegend dynamische Scherspannungen, mit steigender Schichtdicke einen steigenden Druckspannungsanteil, benötigt;
• - das man bei schwer verdichtbaren Böden, für eine optimale Verdichtung, überwiegend dynamische Druckspannungen braucht, wodurch mit steigen­ der Schichtdicke die Druckspannungsanteile steigen.

Der resultierende Kraftvektor, je nach Einstellwinkel orientiert, hat eine hori­ zontale in Fahrtrichtung orientierte Komponente, die folgende zwei Funktionen aufweist. Erstens erzeugt sie die, für die Verdichtung notwendigen Scherspan­ nungen. Zweitens unterstützt sie die Traktion.

Die andere, vertikale Kraftkomponente ist auf den Boden gerichtet und erzeugt die für die Verdichtung notwendigen Druckspannungen, und gleichzeitig erhöht sie die Reibungskraft zwischen Walze und Boden; diese wiederum spielt eine wichtige Rolle für den Scherspannungstransfer zu dem zu verdichtenden Boden.

Aus diesen Erkenntnissen heraus, kann man davon ausgehen, um, für die rolligen und bituminösen Materialien, eine optimale Verdichtung zu erreichen, daß der Einstellwinkel (α) von 0-45° variiert und das dieser, mit steigender Schicht­ dicke des Materials, einen Einstellwinkel von 45° erreicht.

Um, bei schwer verdichtbaren Böden, eine optimale Verdichtung zu erreichen, variiert der Einstellwinkel (α) im Bereich 45°-90°, bei steigender Schichtdicke des Materials erreicht er 90°.

Andererseits ermöglicht, auf zahlreiche Untersuchungsergebnissen basierenden Erfahrungen:

• - erstens, eine je nach Bodenart und Schichtdicke orientierte Grundeinstellung der Einstellwinkel des Kraftvektors, daß eine gewisse Reserve, für eine Trak­ tionsunterstützung und Reibungskrafterhöhung zwischen der Walze und Boden, berücksichtigt wird;
• - zweitens, eine nach jedem Verdichtungsübergang orientierte Reduzierung der Einstellwinkel, in Abhängigkeit der Bodenart und Schichtdicke, daß eine homo­ gene Verdichtung innerhalb dieser gewährleisten ist.

Die Grundeinstellungen der Einstellwinkel des Kraftvektors und die je nach an­ wendungstechnischen Forderungen orientierten Basiseinstellungen I oder II können sowohl manuell, als auch automatisch vorgenommen werden.

Es ist zweckmäßig, die Anpassung der Schwenkwinkel des Kraftvektors bei Ein­ stellung I zu automatisieren, damit eine optimale Verdichtung erreicht wird und um den Schlupf zwischen der Walze und dem Boden in ein nicht schädliches Mini­ mum zu reduzieren.

Ein hierfür, innerhalb des Verdichtungsgerätes, installiertes, vorprogrammier­ tes, vorgesehenes Kommandoinstrument ermöglicht es dem Fahrer, die Grundein­ stellungen manuell vorzunehmen.

Wenn die anwendungsorientierte Grundeinstellung der Schwenkwinkel des Kraftvektors des Erregersystems, z. B. bei beiden Walzen einer Tandemwalze, durch den Rollwiderstand, den Reibungskoeffizienten zwischen Walze und Boden, ins­ besondere bei steigenden Gewichtsverteilungsunterschiedenen zwischen der ersten Walze (von der Fahrtrichtung aus gesehen) und der zweiten Walze, nicht ausreichen sollte, um die Rutschneigung der einen Walze zu eliminieren, dann ist eine einfache Regelung vorgesehen, wonach die vorprogrammierten Grundein­ stellungen des Erregersystems korrigierend eingreifen. Diese Korrektur wird bei beiden Walzen einer Tandemwalze durchgeführt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung können aus folgender Beschrei­ bung einer konstruktiven Ausführung, anhand der Zeichnung, erklärt werden :

Fig. 1 Seitenansicht des Verdichtungsgeräts mit zwei Walzen,

Fig. 2 Vergrößerter Axialschnitt einer Walze,

Fig. 3 Stirnansicht einer Verstelleinrichtung für die Schwenkung des Erregersystems in Einstellung I,

Fig. 4 Schematische Darstellung des Kraftvektors, die in horizontaler Richtung wirkt, in Einstellung I,

Fig. 5 Schematische Darstellung des Kraftvektors, die in vertikaler Richtung wirkt, in Einstellung I,

Fig. 6 Schematische Darstellung des Kraftvektors, die unter der Richtung des Schwenkwinkels (a) wirkt, in Einstellung I,

Fig. 7 Schematische Darstellung eines Regelkreises für die automatische Korrektur der Verstellwinkel (a), in Einstellung I,

Fig. 8a, 8b Schematische Darstellungen der Zentrifugalkraftentstehung und seiner Wirkungsweise, in Einstellung II,

Fig. 1 zeigt ein Verdichtungsgerät mit zwei Rüttelwalzen (1) und (2). Auf Walze (1) ist ein Rahmen (2a) mit Fahrerstand und auf Walze (2) ein Rahmen (2b) vorgesehen. Diese beiden Rahmen sind zur Lenkarbeit des Verdichtungsgerätes, über ein vertikales Schwenkpendellager (29), miteinander verbunden.

Der Aufbau des Schwingungserregers wird aus Fig. 2 ersichtlich. Im Inneren der Walze (1) sind, bei gewählter Einstellung I, ineinander rotierende und um die Walzenachse (28) schwenkbar gelagerte Erregerwellen (3) (innere Erreger­ welle) und (4) (Erregerwelle 3 ummantelnd) vorgesehen.

Die Funktionsweise der Erregerwellen (3) und (4), bei gewählter Einstellung I, wird aus Fig. 4, 5, 6 deutlich.

Man erkennt hier, daß die Phasenlage der beiden Erregerwellen und der Schwenkwinkel (α) des Erregersystems so gewählt sind (s. Fig. 4), daß sich die von Unwuchten erzeugten Zentrifugalkräfte in horizontaler Richtung verstär­ ken und sich in vertikaler Richtung kompensieren; in Fig. 5, daß die von den Un­ wuchten erzeugten Zentrifugalkräfte sich in vertikaler Richtung verstärken und sich in horizontaler Richtung kompensieren; in Fig. 6, daß die von den Un­ wuchten erzeugten Zentrifugalkräfte sich in der im Schwenkwinkel (α) des Erregersystems definierten Richtung verstärken und sich zu dieser Richtung, im rechten Winkel, kompensieren.

Bei gewählter Einstellung II (in Fig. 8a, 8b ersichtlich), können die ineinander angeordneten Erregerwellen (3, 4), ihrer Phasenlage nach untereinander von Hand oder einer Verstellvorrichtung (zeichnerisch nicht dargestellt) beliebig verstellt und arretiert werden. Dadurch erhält man ein vibrationsamplitudenver­ stellbares Vibrationserregersystem.

Diese, je nach gewählter Einstellung I oder II, von Unwuchtwellen erzeugten Kräfte, werden, wie Fig. 2 zeigt, über die Lager (5) und (6), die innerhalb des Lagergehäuses (7) und (8) montiert sind, an die Walze (1) übertragen.

In gewählter Einstellung I (in Fig. 2 dargestellt) wird die Erregerwelle (3), vor­ zugsweise, mit einem Hydraulikmotor (9) und mit einer, zwischen dem Hydrau­ likmotor (9) und der Erregerwelle (3), installierten Kupplung (10) angetrieben und das auf die Erregerwelle (3) befestigte Kegelrad (11) treibt die Kegelräder (12) und (13) an und die Kegelräder (12) und (13) treiben wiederum das Kegelrad (14) an, welches stirnseitig an die Unwuchtwelle (4) befestigt ist; dadurch rotieren die Erregerwellen (3) und (4) gegensinnig.

Der Verstellvorgang des Schwenkwinkels (α) des Erregerkraftvektors kann manuell oder vorzugsweise, durch ein Schwenkmechanismus, wie folgt vorge­ nommen werden:
Innerhalb eines rotationssymmetrischen Fahrlagergehäuses (17), das mit der Walzenstirnwand (1b) einen festen Verbund darstellt, ist ein rotationssymme­ trisches Schwenkgehäuse (15) rotierbar gelagert.

Schwenkgehäuse (15) und Achse (18) übernehmen einmal die Lagerfunktion der Kegelräder (12) und (13) und gleichzeitig die Schwenkfunktion des Erre­ gersystems.

Zahnrad (16), welches stirnseitig an seinem Ende des Schwenkgehäuses (15) hervorstehenden Bund (19) befestigt ist, steht in Verbindung, wie Fig. 3 zeigt, mit einem Zahnrad (30) und einem Antriebsmotor (31), welches Schwenk- und Positionierungsfunktionen ausübt. Diese Funktion kann manuell, zweckmäßig aber automatisch, ausgeführt werden.

Wie Fig. 2 weiter zeigt, ist Fahrlager (20) auf Bund (19) des Fahrlagergehäuses montiert und auf diesem Fahrlager (20) ist ein Fahrlagerflansch (21) montiert. Der Fahrlagerflansch (21) ist schließlich in der üblichen Weise über mehrere Gummielemente (22) elastisch, mit einer Rahmenstütze (23) des Aufbaus (2a), verbunden.

Am gegenüberliegenden Walzenende ist eine ähnliche Rahmenstütze (24) vorge­ sehen, die den Fahrmotor (25), mit samt der darin integrierten Wälzlagerung, trägt. Der Walzenantrieb erfolgt über eine Antriebsscheibe (26) und mehrere Gummielemente (27), die ihrerseits mit der Walzenstirnwand (1a) verbunden sind.

Fig. 7 zeigt die Funktion des Regelkreises. In jeder Walze (1, 2) ist ein Incre­ mantal-Geber (35, 36) für die Messung der Winkelbeschleunigung ^{d ω}/_dt = ξ(t) und Winkelgeschwindigkeit ω(t) der Walzen (1, 2) vorgesehen. Wenn eine Walze sich neigt, außerhalb seines Toleranzbereiches ξ(t) und ω(t), oder im Vergleich zur nicht schlupfenden Walze sich ändert, werden die Differenzwerte Δξ und Δω durch ein Vergleichselement (37) ermittelt.

Liegen die Werte Δξ und Δω über einem vorgegebenen Grenzwert (der Grenzwert ist mit einem Sollwertgeber (40) einstellbar), so werden, über einem Verstärker 38), die beiden Einstellmotoren (31) und (32) der Walzen (1) und (2) akti­ viert. Der Stellwinkel des Erregersystems, im Sinne einer Verringerung der Hori­ zontalkomponente der resultierenden Zentrifugalkraft schwenkt so lange, bis der vom Vergleichselement (37) festgestellte Schlupf unter dem eingestellten Grenz­ wert liegt.

Dieser neue Schwenkwinkelwert wird bei beiden Walzen synchron vorgenom­ men. Der eingestellte oder einregulierte Schwenkwinkelwert der Zentrifugal­ kraft wird automatisch mit dem Fahrtrichtungswechsel des Verdichtungsgerätes, spiegelbildlich, im Bezug auf die Vertikalachse, jeweils in Fahrtrichtung positio­ niert.

Dieser Positionierungsvorgang soll, vorzugsweise, wie folgt geschehen:
Wenn sich der Schwenkwinkel des Erregerkraftvektors im Bereich 0°-45° befin­ det, verstellt er sich im Uhrzeigersinn und im Bereich von 45°-90°, entgegen dem Uhrzeigersinn spiegelbildlich.

Die Wirkungsweise der Einstellung II wird in Fig. 8a, 8b deutlich und die Funk­ tionsweise in Fig. 2 ersichtlich.

Erregerwelle (3), wie in Basiseinstellung I der Fall wird mit einem Hydraulik­ motor (9) und einer, zwischen Hydraulikmotor (9) und Erregerwelle (3) installierten Kupplung (10) angetrieben. Veränderungen und Fixierungen der Phasenlage der Erregerwelle (3) gegenüber (4) wird, wie folgt, einfacherweise vorgenommen:
Erregerwelle (3) wird mit dem Hydraulikmotor (9) in seiner momentanen Position festgehalten und das Schwenkgehäuse (15) wird manuell (zeichner­ isch nicht dargestellt) oder mit einem Verstellmechanismus, z. B. in Fig. 3 ersichtlicher Weise, mit dem Hydraulikmotor (31) und Zahnradpaar (30, 16) verstellt.

Nach Erreichung der gewünschten Phasenlage der Erregerwelle (4) gegenüber der Erregerwelle (3), ist für eine Fixierung der Erregerwellen (3, 4) lediglich, zwischen der Abtriebswelle des Hydraulikmotors (9) und dem Schwenkgehäuse 15), z. B. eine schaltbare Kupplung (zeichnerisch nicht dargestellt) vorge­ sehen.

Dadurch bilden Schwenkgehäuse (15), Kegelräder (11, 12, 13, 14) und unterein­ ander positionierte und fixierte Erregerwellen eine Vibrationseinheit und üben an die Walzenachse (28) und um sie rotierend wirkende und seiner Größe nach beliebig veränderbare Zentrifugalkräfte aus. Diese Wirkungsweise ist schema­ tisch in Fig. 8a und 8b ersichtlich.

Claims (14)

1. Universell anwendbares Vibrationsmechanismus, insbesondere zur Verwendung mit wenigstens einer verfahrbaren Walze eines Bodenverdichtungsgerätes, dadurch gekennzeichnet, daß Unwuchterregerwellen (3, 4) des Vibrationsmechanismus, bei einer wählbaren Einstellung I, so ineinander und gegensinnig umlaufend angeordnet sind, daß die Achsen der Unwuchtwellen, die Drehachse der Schwenkeinrichtung (15, 18, 11, 12, 13, 14, 16, 6, 7) des Erregersystems gleich mit der Walzenachse (28) sind und das die, von den Unwuchtwellen (3, 4) erzeugten und in gleicher Rich­ tung wirkenden Zentrifugalkräfte sich, in Richtung beliebig gewählter Schwenkwinkel (α) des Erregersystems, verstärken, in Richtung α + 90° sich hingegen kompensieren.

Bei gewählter Einstellung II ist die Phasenlage der Unwuchtwellen (3, 4) zuein­ ander durch die, zwischen der Verlängerungswelle (3a) der Unwuchtwelle (3) und der am Ende des Schwenkgehäuses (15) hervorstehenden Bundes (15a), vorgesehe Vorrichtung, so verstellbar und in gewünschter Phasenlage arretier­ bar, das an die Walzenachse (28) eine, um sie rotierend wirkend und seiner Größe nach beliebig veränderbare, Zentrifugalkraft ausübt.

2. Vibrationsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Basiseinstellungen I und II, sowohl manuell, als auch automatisch erfolgen können.

3. Vibrationsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchterregerwellen (3, 4) innerhalb der koaxial an die Walzenstirn­ wand (1a, 1b) befestigten Lagergehäuse (7, 8) gelagert sind. Die Unwucht­ erregerwellen (3, 4) bleiben, mit samt der Schwenkeinrichtung (15, 18, 11, 12, 13, 14, 16), von der Drehbewegung der Walze (1) um Achse (28) unberührt.

4. Vibrationsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, bei gewählter Einstellung I, Unwuchterregerwellen (3, 4) momentenfreie Zentrifugalkräfte auf die Walzenachse (28) ausüben.

5. Vibrationsmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß, bei gewählter Einstellung 1, die Unwuchterregerwellen (3, 4) durch die Schwenkeinrichtung (15, 18, 11, 12, 13, 14, 16, 6, 7) um die Walzenachse (28), zwischen 0°-36°, beliebig schwenkbar und in der gewünschten Schwenk­ position haltbar ist.

6. Vibrationsmechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß, bei gewählter Einstellung I, stirnseitig, an seinem Ende des Schwenkgehäuses (15) hervorstehenden Bundes (15a), ein Zahnrad (16) befestigt ist, welches sich mit Zahnrad (30) verzahnt; dieses Zahnrad (30) wiederum ist mit Hilfe des Antriebsmotors (31) beliebig schnell und beliebig positionierbar.

7. Vibrationsmechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß, bei gewählter Einstellung I, sich der Schwenkwinkel (α) des Kraftvektors, mit dem Fahrtrichtungswechsel des Verdichtungsgeräts, spiegelbildlich, im Bezug auf die Vertikalachse der Walze (1), automatisch und in Fahrtrichtung positio­ niert.

8. Vibrationsmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß, bei gewählter Einstellung I, sich der Schwenkwinkel (α) des Kraftvektors, bei rolligen Böden und bituminösem Material zwischen 0°-45° und bei schwer verdichtbaren Böden zwischen 45°-90°, in Abhängigkeit der Schichtdicke, gemäß Programm, einstellbar ist.

9. Vibrationsmechanismus nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß, bei gewählter Einstellung I, nach der Grundeinstellung des Schwenkwinkels (α) des Kraftvektors sich dieser, mit jedem Übergang des Verdichtungsgeräts, gemäß Programm, entsprechend reduziert.

10. Vibrationsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es, bei gewählter Einstellung I, ein Vergleichselement (37) aufweist, das einerseits von einer nicht schlupfenden Walze (1) oder (2), über einem dazu­ gehörigen Geber (35) oder (36) ermittelten Signale (ω₁) oder (ω₂) und (ξ₁) oder (ξ₂), andererseits von einer schlupfneigenden Walze (1) oder (2), über einem dazugehörigen Geber (35) oder (36) ermittelten Signale (ω₁) oder (ω₂) und (ξ₁) oder (ξ₂) erhält und das, beim Überschreiten einer bestimmten Differenz zwischen den Signalen (Δω) und (Δξ) ein Stellglied (31) aktiviert wird, welches wiederum den Schwenkwinkel (α) des Kraftvektors entsprechend reduziert.

11. Vibrationsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, bei gewählter Einstellung II, für die Verstellung und Fixierung der Erreger­ wellen (3, 4) in gewünschter Phasenlage untereinander, zwischen der Verlän­ gerungswelle (3a) der Unwuchterregerwelle (3) und des am Ende des Schwenk­ gehäuses (15) vorstehenden Bundes (15a), eine manuell oder automatisch ver­ stellbare Vorrichtung vorgesehen ist.

12. Vibrationsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, bei gewählter Einstellung II, das Vibrationsmechanismus seine Drehrichtung in Abhängigkeit der Fahrtrichtung des Gerätes ändern kann.

13. Vibrationsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationslager (6, 7) identisch mit dem Fahrlager der verfahrbaren Walze (1) sind.