DE2840236C3 - Schwingungserreger mit verstellbarer Unwucht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungserreger mit verstellbarer Unwucht, mit einer antreibbaren Erregerwelle, auf der drehfest wenigstens eine erste Unwuchtmasse und in einstellbarer Weise verdrehbar eine zweite Unwuchtmasse angeordnet sind.

Derartig ausgebildete Schwingungserreger finden beispielsweise in der Fördertechnik oder in der Rammtechnik, sowie zum Sortieren, Verteilen, Dosieren, Verdichten, Lockern, Mischen od. dgl. als Rammen, Schwingförderer, Schwingsiebe, Rütteltische usw. Verwendung. Bei den verschiedenen Anwendungsfällen ist es erforderlich, die Schwingungsfrequenz, den Schwingungsausschlag und insbesondere die Erregerkraft den jeweiligen Erfordernissen anpassen zu können. Zu diesem Zweck kann zur entsprechenden Einstellung der Schwingungsfrequenz die Drehzahl der Unwuchten verändert werden. Der Schwingungsausschlag kann über das statische Moment der Unwuchten beeinflußt und es kann die Erregerkraft durch entsprechende Veränderung der Fliehkraft der rotierenden Unwuchten auf den gewünschten Wert gebracht werden, beispielsweise durch Verstellen der Exzentrizität, oder durch Verstellen der relativen Phasenlage der bezüglich der Erregerwelle drehfesten und der verstellbaren Unwuchtmasse. Werden die einzelnen Parameter zum Anpassen der Vorrichtung an den jeweiligen Betriebszustand nur im Stillstand auf den erforderlichen Wert eingestellt, so führt dies zu wirtschaftlich nachteiligen Betriebsunterbrechungen. Auch kann eine exakte wirtschaftlich vertretbare Einstellung der Vorrichtung in den meisten Fällen nur während eines Betriebs vorgenommen werden, da infolge der quadratischen Abhängigkeit der Erregerkraft von der Schwingungszahl eine größere Arzahl von Nachstellungen bei Stillstand vorzunehmen, erforderlich wären, die mit unwirtschaftlichen Betriebsunterbrechungen einhergehen.

Es ist bekannt, bei Schwingungserregern mit mehreren Unwuchtwellen Paare dieser Unwuchtwellen in ihrer relativen Phasenlage so gegeneinander zu verdrehen, daß sich die Schwingungsgrößen durch vektorielle Addition oder Subtraktion entsprechend vergrößern oder verkleinern. Die Verstellung der Phasenlage erfolgt mit Hilfe von Getrieben, beispielsweise Planeten-, Kegelrad-, Differential- oder Schraubgetrieben, die mit erheblichem Kostenaufwand verbunden sind und zumeist keinen kompakten Aufbau einer Maschine ermöglichen. Derartig komplizierte Getriebeeinrichtungen findet man nach dem Stand der Technik auch bei Schwingungserregern mit einer einzigen Unwuchtwelle, die bezüglich der Welle drehfeste und verstellbare bzw. verdrehbare Unwuchtteile enthält, wobei der Reiativwinkel der beiden Unwuchiteile mit zumeist gleicher Exzentrizität durch diese Getriebe veränderbar ist, so daß die resultierende Schwingungsgröße von der Erregerkraft Null (Kompensation der Unwuchtteile bei bezüglich der Drehachse diametral gegenüberliegender Anordnung) bis zu einem Maximum eingestellt werden kann (axiale Ausrichtung der Unwuchtteile). Insbesondere bei den bekannten Schwingungserzeugern mit einer einzigen Unwuchtwelle, bei denen ein kompakter und handlicher Betrieb angestrebt wird, nehmen die zu der Verstellung der Unwuchtteile erforderlichen Mittel, nämlich die vorgenannten Getriebe, in der Regel bei wirtschaftlich vertretbaren Konstruktionsaufwand erheblich Raum ein. Zwecks Verminderung des Getriebeaufwands zur Einstellung des Relativwinkek zwischen den bezüglich zueinander verstellbaren Unwuchtmassen ist es bekannt die Erregerkraft der Schwingungserreger drehzahlabhängig unter Ausnutzung der Fliehkraft der Unwuchten während eines Betriebs einzustellen (DE-OS 25 53 800). Die Erregerwelle weist bei dieser bekannten Ausführungsform einen exzentrisch zur Wellenachse angeordneten Absatz auf, auf dem die verdrehbare Unwuchtmasse gelagert ist, wobei zwischen drehfester Unwuchtmasse und verdrehbarer Unwuchtmasse ein in Umfangsrichtung wirkendes Federelement eingesetzt ist, dessen Rückstellkraft gegen das Fliehkraftmoment der verdrehbaren Unwuchtmasse während eines Laufs bei Nichtarretierung wirkt und demzufolge bei Veränderung der Betriebsdrehzahl eine Winkclverstellung zwischen den Unwuchtmassen ermöglicht wird. Nach dem Einstellen eines Winkels werden Feststellmittel zur Arretierung der drehbaren Unwuchtmasse auf der Erregerwelle betätigt. Obgleich diese bekannte Schwingungsvorrichtung im Hinblick auf ihren robusten kompakten Aufbau und ihre Betriebssicherheit und ihre einfache und schnelle Verstellbarkeit wesentliche Vorteile gegenüber anderen bekannten Ausführungsformen aufweist, wird die drehzahlabhängige Einstel- lung der Erregerkraft, die ausschließlich während eines Betriebs möglich ist, in vielen Fällen als störend empfunden.

So ist beispielsweise aus der DE-AS 12 54 897 ein Mehrwellensystem bekannt, bei denen die veränderlichen Unwuchten und die festen Unwuchten auf konzentrischen Wellen angeordnet sind und wobei ferner ein Zahnradvorgelege zur verstellbaren Unwucht vorgesehen ist.

Bei der in der DE-AS 14 84 588 beschriebenen Vorrichtung sind zwei Unwuchten auf getrennten und parallel zueinander angeordneten Wellen gelagert, und die Verstellung geschieht in der Form, daß eine Unwucht bei einer Abkupplung ungebremst infolge der Trägheit sich um 180° verdreht und an entgegengesetzten Anschläger! der Klauenkupplung anschlägt. Eine kleine Verstellrate ist nicht erreichbar.

Die DE-AS 12 14 616 beschreibt ihrerseits einen Unwuchtrüttler mit einstellbarer Unwucht, wobei Teilunwuchten konzentrisch zueinander angeordnet sind. Zur Verstellung ist einkompliziertes System von Hohl- und Vollwellen mit Planetengetriebe vorgesehen, und die Verstellung muß über einen zusätzlichen Betätigungshebel durchgeführt werden.

Die DE-GMS 1844 429 beschreibt eine Rüttelunwucht, auf der eine Welle vorgesehen ist. auf der ein schräg verzahntes Rad befestigt ist, welches mit einer axial verschiebbaren Unwucht kämmt.

Auch aus der DE-GMS 18 45 195 und aus der DE-PS 10 78 058 sind Mehrwellensysteme bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Schwingungserregers mit verstellbarer Unwucht der eingangs genannten Art, bei der bei einfachem Aufbau eine exakte und zuverlässige Einstellung der Unwucht drehnchtungs- und insbesondere drehzahlunabhängig ermöglicht ist.

Gelöst wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe durch einen zur Erregerwelle konzentrischen, auf der in jeder Verstellage arretierbaren zweiten Unwuchtmasse ausgebildeten Klinkenradkranz, in den eine an der ersten Unwuchtmasse befestigte, tangential zum Klinkenradkranz hin- und herbewegliche, betätigbare Verstellkiinke in Eingriff bn.igbar ist. Durch die Verwendung einfachster mechanischer Mittel in Form eines Schrittschaltwerkes wird nicht nur e'n kompakter Aufbau und eine kostengünstige Fertigung erzielt, sondern es ist die Erregerkraft eines Schwingungss>stems auf einfache Weise extern praktisch beliebig und zuverlässig einstellbar. Klinkenradkranz und Verstellklinke können als separate Bauteile leicht hergestellt und in Unwuchtmaschinen montiert werden. Von Vorteil ist insbesondere die einfache Austauschbarkeit von Klinkerradkranz und Verstellklinke, die einem erhöhten Verschleiß während eines Betriebes unterliegen. Auch können bekannte Unwuchteinrichtungen auf einfache Weise mit Hilfe der erfindungsgemäßen Mittel umgerüstet werden, werden. Die Unwuchtverstellung gemäß der Erfindung erfolgt drehrichtungs- und drehzahlunabhängig, beispielsweise über eine einfache Methode digitaler Druckmittelzuführung.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die zweite Unwuchtmasse gegen eine konzentrische Anschlagfläche an der ersten Unwuchtmasse mittels einer Feder vorzuspannen. Auf der Anschlagfläche kann insbesondere ein Reibbelag ausgebildet sein. Die Feder wird vorteilhaft durch einen Tellerfedersatz gebildet, der konzentrisch um die Erregerwelle angeordnet und an dieser abgestützt ist Die Kraftwegkennlinie des Tellerfedersatzes verläuft im gewählten Vorspannwegbereich quasi ohne Steigung. Auf diese einfache und kompakte Weise wird eine in jeder Verstellage arretierbare zweite Unwuchtmasse geschaffen, wobei der Tellerfedersatz mit definierter Anpreßkraft an die Reibfläche der ersten Unwuchtmasse angedrückt wird. Durch die quasi konstante Vorspannkraft bleibt auch bei Setzungen, z. B. infolge Reibbelagabnutzung, die gewollte Anpreßkraft erhalten. Durch den definierten Reibschluß ist eine ungewollte Positionsänderung bzw. Winkelverstellung der beiden Massen zueinander infolge von Trägheitskräften ausgeschlossen.

Die Kraftwegkennlinien bekannter Tellerfedern verlaufen im allgemeinen proportional steigend mit leicht depressiver Charakteristik. Demgegenüber werden bei der Erfindung besondere Tellerfedern verwendet, bei denen die Spannkraft bis zu einem gewissen Federweg zunimmt, die Zunahme letztlich immer geringer wird und schließlich sogar bei weiterer Einfederung ein leichter Rückgang der Spannkraft stattfindet. Dieser Bereich wird als Vorspannwegbereich ausgenützt, wobei eine quasi konstant wirkende Federkraft in einem gewissen Wegtoleranzbereich erhalten wird.

Die zweite Unwuchtmasse ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung über Nadellager auf der Erregerwelle abgestützt.

Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei zwei auf der Erregerwelle drehfest verbundenen axial ausgerichteten und sich in einem Abstand befindlichen ersten Unwuchtmassen eine einzige verstellbare zweite Unwuchtmasse vorgesehen ist, die zwischen den ersten Unwuchtmassen liegt, wobei die Tellerfedern an der ersten Unwuchtmasse abgestützt sind, die nicht die Anschlagfläche aufweist.

Insbesondere ist der Klinkenradkranz auf der der Anschlagfläche der ersten Unwuchtmasse zugewandten Stirnseite der zweiten Unwuchtmasse ausgebildet.

Der Klinkenradkranz kann für eine leichte Montage oder Demontage an der zweiten Unwuchtmasse mittels Bolzen oder Schraubenverbindung angeflanscht sein.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die in den Klinken kranz eingreifende Verstellklinke hydraulisch betätigbar ausgeführt ist. Insbesondere ist die Verstellklinke durch eine an der die Anschlagfläche aufweisenden ersten Unwuchtmassen befestigte, betätigbare Kolbenzylinderanordnung hin- und herbewegbar. Hierbei kann die Klinke in einer Querbohrung des Kolbens aufgenommen und darin über eine vorbestimmte Länge verschieblich geführt sein, und es kann der Eingriffsteil der Verstellklinke durch ein Langloch in der Zylinderwand seitlich vorstehen, wobei die Länge des Langlochs der maximalen Hublänge des Kolbens entspricht.

Bei einer besonders einfachen Ausführungsform ist der Kolben der Kolbenzylinderanordnung gegen eine Rückstellfeder einseitig hydraulisch beaufschlagbar. Die Rückstellung des Kolbens kann dabei durch eine

so Gasfeder erfolgen, die durch eine Gaskammer an der nicht hydraulisch beaufschlagten Stirnseite des Zylinders der Kolbenzylinderanordnung bestimmt ist wobei der Kolben gegenüber der Gaskammer durch eine Membran abgedichtet ist

In der freien Stirnseite der Gaskammer ist insbesondere eine axiale Stellschraube angeordnet die einen verstellbaren Anschlag für den Hydraulikkolben schafft Anstelle der Gasfeder kann jedoch auch eine Druckfeder Verwendung finden, die an der nicht hydraulisch beaufschlagten Stirnseite des Zylinders der Kolbenzylinderanordnung und der entsprechenden Kolbenstirnseite abgestützt ist

Eine besonders zweckmäßige und kompakte Ausgestaltung kennzeichnet sich dadurch, daß die Verstellklin-Ice in der Kolbenzylinderanordnung selbst als hydraulisch betätigbarer weiterer Kolben und die Querbohrung des Kolbens als weiterer Zylinderraum ausgebildet sind.

Vorteilhaft wird dabei das gleiche hydraulische System verwendet, indem die Verstellklinke mit der Kolbenzylinderanordnung hydraulisch verbunden ist.

Der Kolben der Kolbenzylinderanordnung kann auf seiner hydraulisch beaufschlagbaren Seite hohl ausgebildet sein, und es kann in der Bodenwand der Hohlausbildung eine Hydraulikzuführung zur Verstellklinke verlaufen.

Die Querbohrung des Kolbens weist einen Absatz auf, der als Anschlag für die Verstellklinke dient. ι ο

Die Verstellklinke in der Querbohrung des Kolbens ist bei einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung in Richtung Klinkenradkranz durch eine Druckfeder vorgespannt. Dadurch bleibt die Verstellklinke auch dann in einem Eingriff im Klinkenradkranz, wenn keine hydraulische Kraft angelegt ist. Greift die Verstellklinke hierbei voll in den Klinkenradkranz ein, so wird eine zusätzliche Rast oder Arretierung neben dem Reibschluß zwischen der drehfesten und der drehbeweglichen Unwuchtmasse geschaffen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Klinkenradkranz ein Sägezahn- bzw. Sperrklinkenprofil auf, wobei das Profil des Eingriffteils der Verstellklinke entsprechend konfiguriert ist und eine Abschrägung besitzt, die beim Rückwärtshub des Kolbens zusammen mit der Verstellklinke als Rampe verwendbar ist, nämlich dann, wenn die Verstellklinke in der Querbohrung mittels Druckfeder vorgespannt ist. Klinkenradkranz und Verstellklinke besitzen dann Funktionswirkung einer Ratsche.

Ein Schwingungserreger, der eine in beiden Umfangsrichtungen verstellbare zweite Unwuchtmasse aufweist, ist zweckmäßigerweise so ausgestaltet, daß auf der zweiten Unwuchtmasse ein weiterer Klinkenradkranz mit einem Sägezahn- bzw. Sperrklinkenprofil angeordnet und eine zu diesem Klinkenradkranz gehörige weitere Verstellklinke vorgesehen ist, wobei das Sägezahnprofil bezüglich des ersten Klinkenradkranzes und der ersten Verstellklinke umgekehrt angeordnet ist. Sind wie bei einer vorgenannten Ausführungsform zwei drehfeste erste Unwuchtmassen vorgesehen, so ist bevorzugt die weitere Verstellklinke an der drehfesten ersten Unwuchtmasse befestigt, die nicht in einem Reibschluß mit der verstellbaren Unwuchtmasse steht Beide Verstellvorrichtungen können im Betrieb wahlweise betätigt werden, wobei bei einer Betätigung der einen die Verstellklinke der anderen nicht in den zugehörigen Klinkenradkranz eingreift

Bei einer anderen alternativen Ausführungsform eines in beiden Richtungen verstellbaren Schwingungserregers weist der Klinkenradkranz Evolventenprofil auf, und es ist die Kolbenzylinderanordnung beidseitig "hydraulisch beaufschiagbar. Insbesondere kann ein separater Steuerkolben für die Verstellklinke vorgesehen sein, durch den jeweils nur von der druckbeaufschlagten Kolbenseite her Druckmittel zuführbar ist

Der Anschluß an eine Hydraulikquelle ist vorteilhaft so getroffen, daß die Hydraulikseite des Zylinders der Kolbenzylinderanordnung durch ein Bohrungssystem in der Erregerwelle und der Unwuchtmasse an einen Hydromotor und/oder eine externe Druckölquelle angeschlossen ist

Insbesondere weist das Bohrungssystem eine Axialbohrung in der antreibbaren Erregerwelle auf, die mit der hohlgebohrten Abtriebswelle des stationären Hydromotors bzw. der externen stationären Druckölquelle im wesentlichen ausgerichtet ist, und es geht das äußerste Ende der Axialbohrung in eine größere Axialbohrung über, in der ein Stecknippel mit einer Umfangsabdichtung eingesetzt ist, der seinerseits über ein flexibles Schlauchstück mit der hohlgebohrten Abtriebswelle des Hydromotors bzw. der externen Druckölquelle verbunden ist. Hierbei steht die hohlgebohrte Abtriebswelle des Hydromotors mit dem Leckölraum des Motors in Verbindung, und es kann durch entsprechende Druckvorspannung des Leckölabflusses bzw. durch Anlegen einer externen Druckölquelle an diesen Leckölabfluß die intervallmäßige Beauf-, schlagung der Verstellvorrichtung in einfacher Weise vorgenommen werden.

Im Prinzip betrifft somit die Erfindung ein rotierendes Zweimassen-Erregersystem, bei welchem eine Masse drehfest mit der Erregerwelle verbunden und die zweite Masse drehbeweglich mittels definiertem Reibschluß an der ersten Masse angekoppelt ist, wobei eine Verstellvorrichtung zur Änderung der Drehwinkelposition beider Massen zueinander dient und eine Arretierung der drehbeweglichen Masse in jeder Verstellposition mittels definiertem Reibschluß erfolgt. Die Verstellung erfolgt drehrichtungs- und drehzahlunabhängig mittels einer einfachen Methode digitaler Druckmittelzuführung, und zwar einfach wirkend, d. h. in eine Umfangsrichtung, wiewohl auch bei vorteilhaften Ausführungsformen doppelt wirkend, d. h. in beide Umfangsrichtungen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt eines erfindungsgemäß aufgebauten Schwingungserregers mit einer Verstellvorrichtung,

Fig.2 einen Querschnitt längs der Linie A-B in Fig. 1,

F i g. 3 die Einzelheit einer Verstellklinke gemäß den F i g. 1 und 2 mit zugehörigem Hydraulikanschluß in einem vergrößerten Maßstab,

Fig.4 eine andere Ausführungsform nach der Erfindung mit einem weiteren Klinkenradkranz und einer zugehörigen Verstellklinke zwecks einer Verstellbarkeit in beiden Umfangsrichtungen,

F i g. 5 eine andere Ausführungsform eines reversiblen Verstellsystems mit einem einzigen Klinkenradkranz mit Evolventenprofil und doppelt wirkendem Hydraulikkolben sowie separatem Steuerkolben,

Fig.6 die Einzelheit nach Fig.5 im Bereich des separaten Steuerkolbens,

F i g. 7 eine weitere Ausgestaltung ähnlich der F i g. 4 mit zwei Verstellklinken.

Die schematische Darstellung gemäß F i g. 1 zeigt einen Schwingungserreger mit erfindungsgemäß verstellbaren Unwüchünassen in einem Längs- oder Axialschnitt

Die Erregerwelle 1 des Schwingungserregers ist auf einem die Schwingungserregung übertragenden Rahmen 33 über Rollenlager 2, 2' axial fixiert gelagert Auf dem Wellenabschnitt zwischen den Lagerstellen sind drei Unwuchtmassen 3,3' und 4 angeordnet, wobei die beiden ersten Unwuchtmassen 3, 3' drehfest bezüglich der Welle 1 in einem Abstand voneinander axial ausgerichtet befestigt sind, während die Unwuchtmasse 4 relativ zur Erregerwelle 1 drehbeweglich über Nadellager 35 abgestützt und zwischen den beiden ersten drehfesten Unwuchtmassen 3, 3' angeordnet ist Die drehbewegliche zweite Unwuchtmasse 4 wird in Axialrichtung der einen drehfesten (in Fig. 1 rechten) Unwuchtmasse 3' eine konzentrische Anschlagfläche 30

mit einem Reibbelag 5 ausgebildet ist, der mit einer entsprechenden Wirkfläche der zweiten Unwuchtmasse 4 in einem Eingriff ist.

Der Tellerfedersatz 6 ist konzentrisch um die Erregerwelle 1 angeordnet und stützt sich an dieser oder an der anderen drehfesten Unwuchtmasse 3 ab, die nicht die Anschlagfläche 30 aufweist. Die definierte Anpreßkraft an den Reibbelag 5 wird insbesondere durch Tellerfedern erreicht, deren Kraftwegkennlinie in einem bestimmten Bereich quasi steigungslos verläuft, so daß auch bei Setzungen, z. B. infolge Reibbelagabnutzung, die gewollte Anpre3kraft erhaltenbleibt und eine ungewollte Positionsänderung der beiden relativ zueinander beweglichen Massenteile infolge von Trägheitskräften ausgeschlossen ist. Es ist ersichtlich, daß auf Grund des Reibschlusses zwischen den beiden relativ zueinander verdrehbaren Unwuchtmassen eine Positionsfixierung bzw. Arretierung in jeder Verstellage möglich ist.

An die zweite drehbewegliche Unwuchtmasse 4 ist im Bereich der Wirkfläche für den Reibschluß mit der drehfesten Unwuchtmasse 3' ein Klinkenradkranz 7 eines Schrittschaltwerkes angeflanscht, der auf seinem gesamten Umfang lückenlos mit einem Sägezahnprofil bzw. mit einer Sperrklinkenverzahnung versehen ist (vgl. F i g. 2). In den Klinkenradzahn 7 greift eine Verstellklinke 18 ein, die bei entsprechender Betätigung, d. h. einer taktweisen Hin- und Herbewegung in Tangentialrichtung bezüglich des Klinkenradkranzes im Bereich des Eingriffpunktes, den Klinkenradkranz 7 samt drehbeweglicher Unwuchtmasse 4 unter Überwindung des Reibmomentes zwischen der drehbeweglichen Unwuchtmasse 4 und der drehfesten Unwuchtmasse 3' um einen dem Hub der Verstellklinke 18 entsprechenden Winkelbetrag weiterbewegt und somit die drehbewegliche Unwuchtmasse 4 bezüglich der beiden »nderen ersten Unwuchtmassen 3,3' verstellt. Bei einem einzigen Verstellschritt wird vorzugsweise der Klinkenradkranz 7 um eine einzige Schaltklinke vorwärtsbewegt

Die Verstellklinke 18 ist hydraulisch betätigbar und in einer Verstellvorrichtung in Form einer Kolbenzylinderanordnung 8 beweglich befestigt, und zwar in einer Querbohrung 28 des Kolbens 16 der Kolbenzylinderanordnung 8, wobei der Kolben 16 seinerseits in der Kolbenzylinderanordnung 8 hin- und herbeweglich ist.

Der Aufbau der Kolbenzylinderanordnung 8, die ihrerseits an der drehfesten gemäß F i g. 1 rechten Unwuchtmasse 3' über Schraubenverbindungen 37 befestigt ist, ist in Fig. 3 gezeigt Die Anordnung weist ein Zylindergehäuse 14 auf in dem der die Querbohrung 28 enthaltende Kolben 16 verschieblich ist Der Kolben 16 ist einseitig hydraulisch beaufschlagbar, und zwar über einen hydraulischen Durchgang 23 in dem Zylindergehäuse 14 (in Fig.3 rechts), und es wird das Zylindergehäuse 14 an seiner einen Stirnseite, die auf der Hydraulikseite des Kolbens 16 liegt, durch einen Anschluß 15 fluidabdichtend verschlossen.

Auf der anderen nicht hydraulisch beaufschlagbaren Kolbenstirnseite ist eine Rückstellfeder in Form einer Gasfeder vorgesehen. Diese wird durch eine Gasfederkammer 17 bestimmt, die als Kappe 22 an das entsprechende stirnseitige Ende des Zylindergehäuses 14 gasdicht angeschlossen ist Die Gaskammer 17, in der vorzugsweise Stickstoff als federndes Medium eingefüllt ist, wird gegenüber der zugewandten Kolbenstirnseite mittels einer elastischen Membran 21 abgedichtet In der freien Stirnseite der Gaskammer 17 ist eine axiale Stellschraube 36 angeordnet, die einen definierten Anschlag für den Hydraulikkolben 16 schafft, so daß der Maximalhub des Kolbens und somit die maximale Hin- und Herbewegbarkeit der Verstellklinke 18 einstellbar ist.

In alternativer Ausführungsform kann anstelle der Gaskammer 17 als Rückstellfeder 34 auch eine mechanische Feder, z. B. eine Druckfeder, zum Rückstellen des einfach wirkenden, hydraulisch betätigbaren Kolbens vorgesehen sein.

Die in der Querbohrung 28 in Vertikalrichtung zur Hin- und Herbewegung des Kolbens 16 ihrerseits hin- und herbewegliche Verstellklinke 18 steht durch ein Langloch 25 in der Zylinderwand 14 aus der Kolbenzylinderanordnung seitlich vor. um im Betrieb in den zugehörigen Klinkenradkranz 7 einzugreifen. Die Axiallänge des Langlochs 25 wird durch den Hub des Kolbens 16 festgelegt.

Die Verstellklinke 18 gemäß gezeigtem Ausführungsbeispiel in F i g. 3 wird mittels einer Druckfeder in Richtung Klinkenradkranz 7 vorgespannt, wobei in der maximalen Eingriffsstellung der Verstellklinke 18 diese an einen konzentrischen Absatz 40 in der Querbohrung 28 des Kolbens 16 anstößt

Der Kolben 16 ist an seinen beiden stirnseitigen Enden hohl ausgebildet und weist in der Bodenwand 38 auf der Hydraulikseite eine Hydraulikzuführung für die Verstellklinke 18 auf, die ihrerseits funktionsmäßig als Kolben mit entsprechenden Abdichtungsteilen ausgebildet ist, während die Querbohrung 28 des Kolbens 16 als weiterer Zylinder wirkt und durch die Hydraulikzuführung 24 mit Hilfe des gleichen Hydraulikmediums hydraulisch beaufschlagbar ist, welches auch für die Betätigung des Kolbens 16 vorgesehen ist. Ein Abschlußstück 20 schließt die Querbohrung 28 auf ihrer Stirnseite hydraulisch fest ab, die nicht für den Durchtritt der Verstellklinke 18 zwecks Eingriff mit dem Klinkenradkranz 7 vorgesehen ist.

Die Druckbeaufschlagung der Verstellvorrichtung 18 mit Hilfe des gleichen Hydraulikmediums, mit dem der Kolben 16 betätigt wird, hat den Vorteil, daß der Verstellvorgang auch bei umlaufendem Erregersystem durchgeführt werden kann und die Verstellklinke 18 in jedem Fall gegen die Fliehkraft in Eingriff gehalten wird. Durch die Vorspannung der Verstellklinke 18 mittels Druckfeder 19 in Richtung Klinkenradkranz wird dann, wenn der Eingriffsteil der Verstellklinke 18 maximal ausgefahren ist eine zusätzliche Rast oder Arretierung für die drehbewegliche Unwuchtmasse 4 geschaffen, die den bereits vorhandenen Reibschluß unterstützt Diese Rast ist selbst dann wirksam, wenn das Hydrauliksystem entlastet ist Somit wird ein zusätzliches Arretierungssystem geschaffen, das selbst bei Ausfall des ersten Arretierungssystems (Reibschlußverbindung) infolge eines Reibbelagverschleißes noch für eine einwandfrei fixierte Verstellung sorgt

Die Druckbeaufschlagung der Kolbenzylinderanordnung 8 erfolgt vorzugsweise durch ein Bohrungssystem 9, 9', 9" in der Erregerwelle 1 und in der ersten drehfesten Unwuchtmasse 3', wobei das Bohrungssystem 9, 9', 9" auf der Kolbenseite mit dem Hydraulikanschluß 23 in der Zylinderwand 14 der Kolbenzylinderanordnung 8 verbunden ist während die externe Druckmittelzufuhr über einen Stecknippel 11 erfolgt der in der bezüglich der Axdalbohrung 9 des Bohrungssystems 9,9', 9" erweitereten Axialbohrung 10 umfangsabdichtend eingesetzt ist und mittels eines

flexiblen Schlauchstücks 12 an die hohlgebohrte Abtriebswelle eines Hydromotors 13 angeschlossen ist, wobei die hohlgebohrte Abtriebswelle des Hydromotors mit dem Motorleckölraum in Verbindung steht und durch entsprechende Druckvorspannung des Leckölabflusses eine intervallmäßige Beaufschlagung der Verstellvorrichtung in einfacher Weise vorgenommen werden kann.

Die vorstehend beschriebene hydraulisch betätigbare Verstellklinke 18 ist einfach wirkend, d. h. sie ermöglicht eine Verstellung der verdrehbaren Unwuchtmasse 4 in eine Umfangsrichtung. Bei Druckentlastung wird mittels der Rückstellfeder 34 des Kolbens 16 die Verstellklinke 18 aus der Maximalhubstellung (in F i g. 3 links) in die Ausgangsstellung zurückbewegt, wobei der Eingriffsteil der Verstellklinke 18 mit der Abschrägung 26 in eine nachfolgende Schaltklinke des Klinkenradkranzes auf Grund der Vorspannung der Verstellklinke 18 mittels Druckfeder 19 einrastet, so daß gegebenenfalls ein neuer Verstellschritt durchgeführt werden kann.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist eine doppelt wirkende Verstellung vorgesehen, d. h. eine Verstellung der verdrehbaren Unwuchtmasse 4 in beide Umfangsrichtungen. Bei einer derartigen Ausfüh rungsform (s. Fig.4) ist neben dem vorgenannt beschriebenen Klinkenradkranz 7 samt zugehöriger Verstellklinke 18 ein weiterer Klinkenradkranz T mit umgekehrt angeordneten Sperrklinkenzähnen und zugehörigem zweiten Verstellzyiinder 8' vorgesehen, welcher sinngemäß an der ersten drehfesten Unwuchtmasse 3 angebracht ist. Die für den zweiten Verstellzyiinder notwendige zweite Druckmittelzuführung erfolgt vom freien Wellenende her über eine normale Drehdurchführung von einer separat angesteuerten Druckquelie, d. h. es ist auf dem der Motorseile abgewandten freien Wellenende 46 eine Drehdurchführung 47 gemäß Fig.4 drehbeweglich gelagert Die Zuführung erfolgt hierbei von einer in der Figur nicht dargestellten externen Druckquelle über die Zuleitung 48 und durch die Drehdurchführung über das Bohrungssystem 49,49', 49" zur Kolbenzylinderanordnung 8'.

In F i g. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer reversiblen Verstellung mit einen Klinkenradkranz mit Evolventenprofil und einer doppelt wirkenden Kolbenzylinderanordnung gezeigt. Ein einziger Klinkenradkranz 50 wirkt hierbei mit der Kolbenzylinderanordnung 51 im Betrieb zusammen, wobei die Verstellklinke 52, die in ihrem Eingriffsteil dem Evolventenprofil des Klinkenradkranzes angepaßt ist, in eine Schaltklinkenlücke des Klinkenradkranzes 50 eingreifen kann. Die Verstellklinke 52 weist an ihrer Basis einen Kolben 53 auf, der in der Querbohrung des Hydraulikkolbens 54 auch wahlweise über einen separaten kleiner! Sicucrkc! ben 60 beaufschlagbar ist, dessen Funktionsweise noch im Zusammenhang mit F i g. 6 erläutert wird.

Der Kolben 54 gleitet im Zylindergehäuse 55 und wird mittels der vorgespannten Druckfedern 56 und 56' mittenzentriert. Die Beaufschlagung des Kolbens 54 erfolgt je nach gewünschter Verstellrichtung entweder durch die Bohrung 57 oder 57', wobei die Druckmittel-Zuführungsart analog zu den vorangegangenen Ausführungen anzusehen ist. Soll z. B. der Klinkenradkranz im Uhrzeigersinn verdreht werden, dann wird durch die Bohrung 57' Druckflüssigkeit auf die rechte Seite des Kolbens 54 geleitet und gleichzeitig auch über den Steuerkolben 60 unter den Kolben 53 der Verstellklinke 52. Diese fährt aus, der Kolben 54 fährt nach rechts zum Anschlag und der Klinkenradkranz wird um eine Schaltklinke weitergedreht, wobei die Klinke in der Aussparung 58 des Zylinders gleitet. Dabei wird das Druckmittel in der linken Zylinderkammer gemäß Zeichnung drucklos über die Bohrung 57 verdrängt. Nach dem Verstellvorgang wird auch die Bohrung 57' drucklos gemacht, die Verstellklinke wandert infolge der auf sie wirkenden Fliehkraft unter Verdrängung des Druckmittels aus dem Klinkenradeingriff und die Zentrierfeder 56 bringt den Kolben 54 wieder in Ruhestellung.

Zur entgegengesetzten Verstellung verläuft der Vorgang umgekehrt.

In Fig.6 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus dem Kolben 54 unter der Querbohrung dargestellt, welche den Klinkenkolben 53 aufnimmt. Im Boden der Querbohrung ist ein kleiner Steuerkolben 60 in einem zylindrischen Raum 61 verschiebbar gelagert und über die Druckfedern 62 und 62' mittenzentriert. Wird nun von der gemäß Zeichnung rechten Seite des Kolbens 54 der Druck P; angelegt, wandert das Druckmittel, z. B. eine Hydraulikflüssigkeit, durch die Bohrung 63' über die Stirnfläche des Steuerkolbens 60 und schiebt diesen nach links gegen den Druck der Feder 62 zum Anschlag. Dadurch wird bewirkt, daß die Verbindung der Bohrungen 64 und 65 vom mittleren Mantelteil des Kolbens 60 unterbrochen wird, während durch die Bohrung 64', den Ringkanal 66' und die Bohrung 65' des Druckmittels zürn Ausfahren der Klinke unter den Kolben 53 strömen kann. Nach erfolgter Verstellung bringt die Feder 62 den Steuerkolben 60 w'eder in Mittelstellung, und das Volumen unter dem Klinkenkolben 53 kann über beide Bohrungssysteme drucklos austreten.

Bei einer Beaufschlagung mit Oi erfolgt sinngemäß ein umgekehrter Ablauf.

F i g. 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung ähnlich der nach F i g. 5, indem die Kolbenzylinderanordnung mit zwei Verstellklinken 52 und 52' ausgestattet ist. Je ein Klinkenkolben wird über die Bohrung 59 bzw. 59' von der zugehörigen Kolbenseite mit Druckmittel beaufschlagt, so daß die rechte Klinke bei Verdrehung des Klinkenradkranzes im Uhrzeigersinn ausgefahren wird, während die linke Klinke für die andere Drehrichtung fungiert Das Zurückführen der Klinke nach der Verstellung erfolgt hier beispielsweise durch Druckfedern 70 und 70', welche an Verlängerungsbolzen 7! und IY angreifen, die die Wand des Kolbens 54 durchsetzen.

Selbstverständlich kann auch bei der Ausführungsform nach Fig.5 eine Federrückstellung der Verstell-Minke 32 gemäß Fig.7 in Kombination mit dem Steuerkolben 60 erfolgen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (27)

Patentansprüche:

1. Schwingungserreger mit verstellbarer Unwucht, mit einer antreibbaren Erregerwelle, auf der drehfest wenigstens eine erste Unwuchtmasse und in einstellbarer Weise verdrehbar eine zweite Unwuchtmasse angeordnet sind, gekennzeichnet durch einen zur Erregerwelle (1) konzentrischen, auf der in jeder Verstellage arretierbaren zweiten Unwuchtmasse (4) ausgebildeten Klinkenradkranz (7), in den eine an der ersten Unwuchtmasse (3, 3') befestigte, tangential zum Klinkenradkranz (7) hin- und herbewegliche, betätigbare Verstellklinke (18, 19) in Eingriff bringbar ist.

2. Schwingungserreger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Unwuchtmasse (4) gegen eine konzentrische Anschlagfläche (30) an der ersten Unwuchtmasse (3') federvorgespannt ist

3. Schwingungserreger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Anschlagfläche (30) ein Reibelag (5) ausgebildet ist.

4. Schwingungserreger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Unwuchtmasse (4) durch einen Tellerfedersatz (6) vorgespannt ist, der konzentrisch um die Erregerwelle (1) angeordnet und an dieser abgestützt ist.

5. Schwingungserreger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft-Weg-Kennlinie der Tellerfedern (6) in dem betreffenden Vorspannbereich im wesentlichen konstant verläuft.

6. Schwingungserreger nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Unwuchtmasse (4) über Nadellager (35) auf der Erregerwelle (1) abgestützt ist.

7. Schwingungserreger nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei auf der Erregerwelle (1) drehfest verbundenen axial ausgerichteten und sich in einem Abstand befindlichen ersten Unwuchtmassen (3,3') eino enzige verstellbare zweite Unwuchtmasse (4) vorgesehen ist, die zwischen den ersten Unwuchtmassen (3, 3') liegt, wobei die Tellerfedern (6) an der ersten Unwuchtmasse (3) abgestützt sind, die nicht die Anschlagfläche (30) aufweist.

8. Schwingungserreger nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Klinkenradkranz (7) auf der der Anschlagfläche (30) der ersten Unwuchtmasse (3') zugewandten Stirnseite der zweiten Unwuchtmasse (4) ausgebildet ist.

9. Schwingungserreger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Klinkenradkranz (7) an der zweiten Unwuchtmasse (4) mittels Bolzen (32) angeflanscht ist.

10. Schwingungserreger nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Klinkenradkranz (7) eingreifende Verstellklinke (18) hydraulisch betätigbar ist.

11. Schwingungserreger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellklinke (18) in einer an der die Anschlagfläche (30) aufweisenden ersten Unwuchtmasse (3') befestigten, betätigbaren Kolbenzylinderanordnung (8) abgestüzt und hin- und ■ herbewegbar ist.

12. Schwingungserreger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellklinke (18) in t>5 einer Querbohrung (28) des Kolbens (16) der Kolbenzylinderanordnung (8) aufgenommen und darin über eine vorbestimmte Länge verschieblich geführt ist, und daß der Eingriffsteil der Verstellklinke durch ein Langloch (25) in der Zylinderwand seitlich vorsteht, wobei die Länge des Langlochs (25) der maximalen Hublänge des Kolbens (16) entspricht

13. Schwingungserreger nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (16) gegen eine Rückstellfeder (34) einseitig hydraulisch beaufschlagbar ist

14. Schwingungserreger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (34) eine Gasfeder ist, die durch eine Gaskammer (17) an der nicht hydraulisch beaufschlagten Stirnseite des Zylinders (14) der Kolbenzylinderanordnung (8) bestimmt ist, wobei der Kolben (16) gegenüber der Gaskammer (17) durch eine Membran (21) abgedichtet ist.

15. Schwingungserreger nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der freien Stirnseite der Gaskammer (17) eine axiale Stellschraube (36) angeordnet ist, die einen definierten Anschlag für den Hydraulikkolben (16) schafft.

16. Schwingungserreger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (34) eine Druckfeder ist, die an der nicht hydraulisch beaufschlagten Stirnseite des Zylinders (14) der Kolbenzylinderanordnung (8) und an de- entsprechenden Kolbenstirnseite abgestützt ist.

17. Schwingungserreger nach Anspruch 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellklinke (18) in der Kolbenzylinderanordnung (8) selbst als hydraulisch betätigbarer weiterer Kolben und die Querbohrung (28) des Kolbens (16) als weiterer Zylinderraum ausgebildet sind.

18. Schwingungserreger nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellklinke (18) mit der Kolbenzylinderanordnung (8) hydraulisch verbunden ist.

19. Schwingungserreger nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (16 auf seiner hydraulisch beaufschlagbaren Seite hohl ausgebildet und in der Bodenwand (38) der Hohlausbildung eine Hydraul-kzuführung (24) zur Verstellklinke (18) vorgesehen sind.

20. Schwingungserreger nach Anspruch 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung (28) des Kolbens (16) einen als Anschlag für die Verstellklinke (18) dienenden Absatz (40) aufweist.

21. Schwingungserreger nach Anspruch 12 bis 20. dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellklinke (18) in der Querbohrung (28) des Kolbens (16) in Richtung Klinkenradkranz (7) durch eine Druckfeder (19) vorgespannt ist.

22. Schwingungserreger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klinkenradzahn (7) ein Sägezahn- bzw. Sperrklinkenprofil aufweist, wobei das Profil des Eingriffteils der Verstellklinke (18) entsprechend konfiguriert ist und eine Abschrägung (26) besitzt, die beim Rückwärtshub des Kolbens (16) zusammen mit der Verstellklinke (18) als Rampe verwendbar ist.

23. Schwingungserreger nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Unwuchtmasse (4) ein weiterer Klinkenradkranz mit einem Sägezahn- bzw. Sperrklinkenprofil angeordnet und eine zu diesem Klinkenradkranz gehörige weitere Verstellklinke vorgesehen ist, wobei das Sägezahnprofil bezüglich desjenigen des ersten

Klinkenradkranzes und der ersten Verstellklinke umgekehrt angeordnet ist

24. Schwingungserreger nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der KJinkenradkranz Evolventprofil aufweist und daß die Kolbenzylinderanordnung beidseitig hydraulisch beaufschlagbar ist

25. Schwingungserreger nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein separater Steuerkolben (50) für die Verstellklinke vorgesehen ist, durch den jeweils nur von der druckbeaufschlagter Kolbenseii e her Druckmittel zuführbar ist

26. Schwingungserreger nach Anspruch 11 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikseite des Zylinders (14) der Kolbenzylinderanordnung (8) durch ein Bohrungssystem (9, 9', 9") in der Erregerwelle (1) und der Unwuchtmasse (3') an einen Hydromotor (13) und/oder eine externe Druckölquelle angeschlossen ist.

27. Schwingungserreger nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrungsbystem (9, 9', 9") eine Axialbohrung (9) in der antreibbaren Erregerwelle (1) aufweist, die mit der hohlgebohrten Antriebswelle des stationären Hydromotors (13) bzw. der externen stationären Druckölquelle im wesentlichen axial ausgerichtet ist, und daß das äußerste Ende der Axialbohrung (9) in eine größere Axialbohrung (10) übergeht, in der ein Stecknippel (11) mit einer Umfangsabdichtung (42) eingesetzt ist, der seinerseits über ein flexibles Schlauchstück (12) mit der hohlgebohrten Abtriebswelle des Hydromotors (13) bzw. der externen Druckölquelle verbunden ist.