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B E S C E R E I B U N G :
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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.
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Derartig ausgebildete Schwingungserreger finden beispielsweise in
der Fördertechnik oder in der Rammtechnik sowie zum Sortieren, Verteilen, Dosieren,
Verdichten, Lockern, Mischen oder dergleichen als Rammen, Schwingförderer, Schwingsiebe,
Rütteltische, etc. 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 Unaruchten verändert werden.
Der Schwingungsausschlag Kann über das statische Moment der Unwl-chten 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 Unwuchtinasse. 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.
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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
Anzahl von Nachstellungen bei Stillstand vorzunehmen erforderlich wären, die mit
unwirtschaftlichen Betriebsunterbrechungen einhergehen.
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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 Relativwinkel der beiden Unwuchtteile 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 gegenüberliegenuer Anordnung) bis zu einem Maximim eingestellt werden
kann (axiale Ausrichtung der Unwuchtteile).
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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 onstruktionsaufwand erheblich
Raum ein. Zwecks Verminderung des Getriebeaufwands zur Einstellung des Relativwinkels
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 Untemchtmasse 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 Nicht-Arretierung wirkt und demzufolge bei Veränderung der
Betriebsdrehzahl eine Winkelverstellung 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
in 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 Einstellung der
Erregerkraft, die ausschliesslich während eines Betriebs möglich ist, in vielen
Fällen als störend empfunden.
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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 drehrichtungs- und insbesc,;e'ere
drehzahlunabhängig ermöglicht ist.
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Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch einen
zur Erregerwelle konzentrischen, auf der in jeder Verstellage arretierbaren zweiten
Unwuchtmasse ausgebildeten Zahnkranz, in den eine an der ersten Unwuchtmasse befestigte,
tangential zum Zahnkranz hin- und herbewegliche, betätigbare Verstellklinke in Eingriff
bringbar ist. Durch die Verwendung einfachster mechanischer Mittel in Form von Zahnkranz
und Verstellklinke wird nicht nur ein kompakter Aufbau und eIne kostengünstige Fertigung
erzielt, sondern es ist die E-regerkraft eines Schwingungssystems auf einfache Weise
extern praktisch beliebig und zuverlassig einstellbar. Zahnkranz und Verstellklinke
können als separate Eauteile leicht hergestellt und in Untwachtmaschinen montiert
werden. Von Vorteil ist insbesondere
die einfache Austauschbarkeit
von Zahnkranz und - -Verstellklinke, die einem erhöhten Verschleiß während eines
Betriebs unterliegen. Auch können bekannte Unwuchteinrichtungen auf einfache Weise
mit Hilfe der erfindungsgemäßen Nittel umgerüstet werden. Die Unwuchtverstellung
gemäß der Erfindung erfolgt drehrichtungs- und drehzahlunabhängig, beispielsweise
über eine einfache Methode digitaler Druckmittel zuführung.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
die zweite Unwuchtmasse gegen eine konzentrische Anschlag fläche an der ersten UmJuchtmasse
mittels einer Feder vorzuspannen. Auf der Anschlagfläche kann insbesondere ein Reibbelag
ausgebildet sein. Die Feder wird vorteilhaft durch einen Dellerfedersatz gebildet,
der konzentrisch um die Erregerwelle angeordnet und an dieser abgestützt ist. Die
Kraft-Weg-Kennlinie 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.3.
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infolge Reibbelagabnutzung, die gewollte Anpreßkraft erhalten.
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Durch den definierten Reibschluß ist eine ungewollte Positionsänderung
bzw. Winkelverstellung der beiden Hassen zueinander infolge von Trägheitskräften
ausgeschlossen.
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Die Kraft-Weg-Kennlinien bekannter Tellerfedern verlaufen in allgemeinen
proportional steigend mit leicht depressiver Charakterstik. 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 Feder kraft in einem gewissen Wegtoleranzberelch erhalten wird.
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Die zweite Unwuchtmasse ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung über Nadellager auf der ErreOerwelle abgestützt.
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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.
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Insbesondere ist der Zahnkranz auf der der Anschlagfläche der ersten
Unwuchtmasse zugewandten Stirnseite der zweiten Urwuchtmasse ausgebildet.
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Der Zahnkranz kann für eine leichte Montage oder Demontage an der
zweiten Unwuchtmasse mittels Bolzen oder Schraubenverbindung angeflanscht sein.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn die in den Zahnkranz eingreifende
Verstellklinke hydraulisch betätigbar ausgeführt ist.
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Insbesondere ist die Verstellklinke durch eine an der die Anschlagfläche
aufweisenden ersten Unwuchtmasse befestigte, betätigbare Kolben-Zylinder-Anordnung
hin- und herbewegbar.
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Hierbei kann die Klinke in einer Querbohrung des Kolbens aufgenommen
und darin über eine vorbestinmi,e 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 Kolben-Zylinder-Anordnung
gegen eine Rückstellfeder einseitig hydraulisch beaufschlagbar. Die Rückstellung
des Kolbens kann dabei durch eine Gasfeder erfolgen, die durch eine Gaskammer an
der nicht hydraulisch beaufschlagten Stirn seite des Zylinders der Kolben-Zylinder-Anordnung
bestimmt ist, wobei der Kolben gegenüber der Gaskammer durch eine Membran abgedichtet
ist.
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In der freien Stirnseite der Gaskammer ist insbesondere eine axiale
Stellschraube angeordnet, die einen verstellbaren Anschlag für den Hydratlikkolben1schafft.
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Anstelle der Gas feder kann jedoch auch eine Druckfeder Verwendung
finden, die an der nicht hydraulisch beaufschlagten Stirnseite des Zylinders der
Kolbn-Zulinder-Anordnung und der entsprechenden Kolbenstirnseite abgestützt ist.
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Eine besonders zweckmässige und kompakte Ausgestaltung kennzeichnet
sich dadurch, dass die VerstellkliS e in der Kolben-Zylinder-Anordnung selbst als
hydraulisch betätigbarer weiterer Kolben und die Querbohrung des Kolbens als weiterer
Zylinderraum ausgebildet sind.
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Vorteilhaft wird dabei das gleiche hydraulische System verwendet,
indem die Verstellklinke mit der olben-ylinder-Anordnung hydraulisch verbunden ist.
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Der Kolben der Kolben- Zylinder-Anordnung kann auf seiner hydraulisch
beaufschlagbaren Seite hohl ausgebildet sein, und es kann in der Bodenwand der itohlausbildung
eine Hydraulikzuführung zur Verstellklinke verlaufen.
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Die Querbohrung des Kolbens weist einen Absatz auf, der als Anschlag
für die Verstellklinke dient.
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Die Verstellklinke in der Querbohrung des Kolbens ist bei einer besonders
zweckmässigen Ausgestaltung in Richtung Zahnkranz durch eine Druckfeder vorgespannt.
Dadurch bleibt die Verstellklinke auch dann in einem Eingriff im Zahnkranz, wenn
keine hydraulische Kraft angelegt ist. Greift die Verstellklinke hierbei voll in
den Zahnkranz ein, so wird eine zusätzliche Rast oder Arretierung neben dem Reibschluss
zwischen der drehfesten und der drehbeweglichen Unnlchtmasse geschaffen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Zahnkranz ein Sägezahn-
bzw. Sperrklinkenprofil auf, wobei das Profil des Eingrifftelis der VerstellkliSce
entsprechend konfiguriert ist und eine Abschrägung besitzt, die beim Rückwärtshub
des
Kolbens zusammen mit der Verftelillinke als Rampe verwendbar
ist, nämlich dann, wenn die Verstellklinke in der Querbohrung mittels Druckfeder
vorgespannt ist. Zahnkranz und Verstellklinke besitzen dann Funktionswirkung einer
Ratsche.
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Ein Schwingungserreger, der eine in beiden Umfangsrichtungen verstellbare
zweite Unnchtmasse aufweist, ist zweckmäßigerweise so ausgestaltet, daß auf der
zweiten Unwuchtinasse ein weiterer Zahnkranz mit einem Sägezahn- bzw. Sperrklinkenprofil
angeordnet und eine zu diesem Zahnkranz gehörige weitere Verstellklinke vorgesehen
ist, wobei das Sägezahnprofil bezüglich des ersten Zahnkranzes und der ersten Verstellklinke
umgekehrt angeordnet ist. Sind wie bei einer vorgenannten vorteilhaften Ausführungsform
zwei drehfeste erste Unwuchtmassen vorgesehen, so ist bevorzugt die weitere Verstellklinke
an der drehfesten ersten Urnqiichtmasse 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 zugenörigen Zahnkranz eingreift.
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Bei einer anderen alternativen Ausftihrungsform eines in beiden Richtungen
verstellbaren Schwingungserregers weist der Zahnkranz Evolvtenprofil auf, und es
ist die Kolben-Zylinder-Anordnung beidseitig hydraulisch beaufschlagbar. Insbesondere
kann ein separater Steuerkolben fur die Versteliklinke vorgesehen sein, durch den
jeweils nur von der druckbeaufschlagten Kolbenseite her Druckmittel zuführbar ist.
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Der Anschluß an eine llydraulikquelle ist vorteilhaft so getroffen,
daß die Hydraulikseite des Zylinders der Kolben-Zylinder-Anordnung durch ein Bohrungssystem
in der Erregerwelle und der Unwuchtmasse an einen Hydromotor und/oder eine externe
Druckölquelle
angeschlossen ist.
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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 Druckölquell 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 Beaufschlagung der Verstellvorrichtung
in einfacher Weise vorgenommen werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung kennzeichnet sich dadurch, daß die
Verstellklinken schwenkbar am einseitig hydraulisch beaufschlagbaren Kolben einer
Kolben-Zylinder-Anordnung angeordnet ist, derart, daß während eines mittels Druckfeder
bewirkten Rückwärtshubes des Kolbens die Verstellklinke durch einen zugeordneten
Zahnrücken eines Zahns des Zahnkranzes kippbar und in den angrenzenden Zahn einrückbar
ist.
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Dabei kann die Verstellklinke, die exzentrisch am Kolben angelenkt
ist, durch die während eines Betriebs auftretende Fliehkraft in den angrenzenden
Zahn des Zahnkranzes eingerückt werden.
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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.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt: Fig. 1 einen Axialschnitt
eines erfindungsgemäß aufgebauten Schwingungserregers mit einer Verstellvorrichtung,
Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-B in Fig. 1, Fig. 3 die Einzelheit einer
Verstellklinke gemäß den Fig.
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1 und 2 mit zugehörigem Hydraulikanschluß in einem vergrößerten Maßstab,
Fig. 4 eine andere Ausführungsform nach der Erfindung mit einem weiteren Zahnkranz
und einer zugehörigen Verstellklinke zwecks einer Verstellbarkeit in beiden Umfangsrichtungen,
Fig 5 eine andere Ausführungsform eines reversiblen Verstellsystems mit einem einzigen
Zahnkranz mit Evolventenprofil und doppelt wirkendem Hydraulikkolben sowie separatem
Steuerkolben, Fig. 6 die Einzelheit nach Fig. 5 im Bereich des separaten Steuerkolbens,
Fig. 7 eine weitere Ausgestaltung ähnlich der Fig. 4 mit zwei Verstellklinken, und
Fig.
8 eine weitere besonders einfache Ausführungsform der Erfindung mit einer kippbaren
Verstellklinke.
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Die schematische Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt einen Schwingungserreger
mit erfindungsgemäß verstellbaren Unwuchtmassen in einem Längs- oder Axialschnitt.
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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, r
mit einer entsprechenden
Wirkfläche der zweiten Unwucltnasse 4
in einem iingriff ist.
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Der ellerfedersatz 6 ist konzentrisch um die Erregerwelle 1 angeordnet
und stützt sich an dieser oder an der anderen drehfesten Urnchtmasse 3 ab, die nicht
die Änschlagfläche 30 aufweist. Die definierte Anpreßkraft an den Reibbelag 5 wird
insbesondere durch Tellerfedern erreicht, deren Kraft-Weg-Kennlinie in einem bestimmten
Bereich quasi steigungslos vErla ,so dass auch bei Setzungen, z.B. infolge Reibbelagabnutzung,
die gewollte Anpresskraft erhalten bleibt und eine ungewollte Positionsänderung
der beiden relativ zueinander beweglichen Massenteile infolge von Trägheitskräften
ausgeschlossen Ist Es ist ersichtlich, dass aufgrund des Reibschlusses zwischen
den beiden relativ zueinander verdrehbaren Unwuchtmassen eine Positionsfixierung
bzw. Arretierung in jeder Verstellage möglich ist.
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An die zweite drehbewegliche Unwuchtmasse 4 ist im Bereich der Wirkfläche
für den Reibschluss mit der drehfesten Unwuchtmasse 3' ein Zahnkranz 7 angeflanscht,
der auf seinem gesamten Umfang lückenlos mit einem Sägezahnprofil bzw. mit einer
Sperrklinkenverzahnung versehen ist (vgl. Fig. 2). In den Zahnkranz 7 greift eine
Verstellklinke 18 ein, die bei entsprechender Betätigung, d.h. einer taktweisen
Hin- und Herbewegung in Tangentialrichtung bezüglich des Zahnkranzes im Bereich
des Eingriffpunktes, den Zahnkranz 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
weiter bewegt und somit die drehbewegliche Unwuchtmasse 4 bezüglich der beiden anderen
ersten Unwuchtmassen 3, 3' verstellt. Bei einem einzigen Verstellschritt wird vorzugsweise
der Zahnkranz 7 um einen einzigen Zahn vorwärtsbewegt.
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Die Verstellklinke 18 ist hydraulisch betätigbar und in einer Verstellvorrichtung
in Form einer Kolben-Zylinder-Anordnung 8 beweglich befestigt, und zwar in einer
Querbohrung 28 des Kolbens 16 der Kolben-Zylinder-Anordnung 8, wobei der Kolben
16 seinerseits in der Kolben-Zylinder-Anordnung 8 hin- und herbeweglich ist.
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Der Aufbau der Kolben-Zylinder-Anordnung 8, die ihrerseits an der
drehfesten gemäss Fig. 1 rechten Unwuchtmasse 3' über Schraubenver endungn37 befestigt
ist, ist in grösserer Einzelheit 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 Zylindergehause
14 an seiner einen Stirnseite, die auf der Hydraulikseite des Kolbens 16 liegt,
durch einen Abschluss 15 fluidabdichtend verschlossen.
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Auf der anderen nicht hydraulisch beaufschlagbaren Kolbenstirnseite
ist eine Rückstellfeder in Form einer Gas feder vorgesehen. Diese wird durch eine
Gasfederkammer 17 bestimmt, die als Kappe 22 an das entsprechende stirnseitige Ende
des Zylindergehäuses14 - gasdicht angeschlossen ist. Die Gaskammer 17, in der vorzugsweise
Stickstoff als federndes Medium ein gefüllt 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.
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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 Kolben vorgesehen sein.
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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 Kolben-Zylinder-Anordnung seitlich vor,
um im
Betrieb in den zugehörigen Zahnkranz 7 einzugreifen. Die
Axiallänge des Langlochs 25 wird durch den Hub des Kolbens 16 festgelegt.
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Die Verstellklinke 18 gemäss gezeigtem Ausführungsbeispiel in Fig.
3 wird mittels einer Druckfeder in Richtung Zahnkranz 7 vorgespannt, wobei in der
maximalen Eingriffsstellung der Verstellklinke 18 diese an einen konzentrischen
Absatz 40 in der Querbohrung 28 des Kolbens 16 anstösst.
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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, trend 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 Zahnkranz 7 vorgesehen ist.
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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 im Eingriff gehalten wird.
Durch die Vorspannung der Verstellklinke 18 mittels Druckfeder 19 in Richtung Zahnkranz
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 Arretlerungssystems
(Reibschlußverbindung) infolge eines Reibbelagverschleißes noch für eine einwandfrei
fixierte Verstellung sorgt.
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Die Druckbeaufschlagung der Kolben-Zylinder-Anordnung 8 erfolgt vorzugsweise
durch ein Bohrungssystem 9, 9', 9", in der Erregerwelle 1 und in der ersten drehfesten
Unwuchtmasse 5' wobei das Bohrungssystem 9, 9', q'l auf der Kolbenseite mit dem
Hydraulikanschluß 23 in der Zylinderwand 14 der Kolben-Zylinder-Anordnung 8 verbunden
ist, während die externe I)ruckmittelzufuhr über einen Stecknippel 11 erfolgt, der
in der bezüglich der Axialbohrung 9 des Bohrungssystems 9, 9', 9" erweiterten 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 Notorleckölraum in Verbindung
steht und durch entsprechende Druckvorspannung des Leckölabflusses eine intervallmäßige
Beaufschlagung der Verstellvorrichtung in einfacher Weise vorgenommen werden kann.
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Die vorstehend beschriebene hydraulisch betätigbare Verstellklinke
18 ist einfach wirkend, d.h. sie ermöglicht eine Verstellung der verdrehbaren Unaluchtmasse
4 in eine Umfangsrichtung. Bei Druckentlastung wird mittels der Rückstellfeder 34
des Kolbens 16 die Verstellklinke 18 aus der Maximalhubstellung (in Fig. 3 links)
in die Ausgangsstellung zurückbewegt, wobei der Eingriffsteil der Verstellklinke
18 mit der Abschrägung 26 in einen nachfolgenden Zahn des Zahnkranzes aufgrund der
Vorspannung der Verstellklinke 18 mittels Druckfeder 19 einrastet, so daß gegebenenfalls
ein neuer Verstellschritt durchgeführt werden kann.
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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 Ausführungsform (siehe Fig. 4) ist
neben dem vorgenannt beschriebenen Sägezahnkranz 7 samt zugehöriger Verstellklinke
18 ein weiterer Zahnkranz 7' mit umgekehrt angeordneten Sp errklinkenzähnen und
zugehörigen zweiten Verstellzylinder 8' vorgesehen, welcher sinngemäß an der ersten
drehfesten Unwuchtmasse 3 angebracht ist. Die für den zweiten Verstellzylinder notwendige
zweite Drucknittel zuführung erfolgt vom freien Wellenende her über eine normale
Drehdurchführung von einer separat angesteuerten Druckquelle, d.h. es ist auf dem
der Motorseite abgewandten freien Wellenende 46 eine Drehdurchführung 47 gemäß Fig.
4 dreEbeweglich gelagert. Die Zuführung erfolgt hierbei von einer in der Figur nicht
dargestellten externen Druckquelle über die Zuleitung 48 und durch die Drehdurchfüürung
über das Bohrungssystem 49, 49', 49" zur Kolben-Zylinder-Anordnung 8'.
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In Fig. 5 ist ein weiteres kusfiihrungsbeispiel einer reversiblen
Verstellung mit einem Zahnkranz mit Evolventeuprofil und eine doppelt wirkenden
Kolben-Zylinder-Anordnung gezeigt. Ein einziger Zahnkranz 50 wirkt hierbei mit der
Solben-Zylinder-Anordnung 51 im Betrieb zusammen, wobei die Verstellklinke 52, die
in ihrem Eingriffsteil dem Evolventenprofil des Zahnkranzes angepaßt ist, in eine
Zahnlücke des Zahnkranzes 50 eingreifen kann. Die Verstellklinke 52 weist an ihrer
Basis einen Kolben 53 auf, der in der Querbohrung des Hydraulikkolbens 54 gleitet
und von beiden Seiten des Kolbens 54 aus wahlweise über einen separaten kleinen
Steuerkolben 60 beaufschlagbar ist dessen Funktionsweise noch im Zusammenhang mit
Fig. 6 erläutert wird.
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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 Druckmittelzuführungsart analog zu den vorangegangenen Ausführungen
anzusehen ist. Soll z.B. der Zahnkranz im Uhrzelgersinn verdreht werden, dann wird
durch die Bohrung 57' DruckSlüssigkeit 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 Zahnkranz
wird um einen Zahn 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 Bohrung
57' drucklos gemacht, die Verstellklinke wandert infolge der auf sie wirkenden Fliehkraft
unter Verdrängung des Druckmittels aus dem Zahneingriff und die Zentrierfeder 56
bringt den Kolben 54 wieder in Ruhestellung.
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Zur entgegengesetzten Verstellung verläuft der Vorgang umgekehrt.
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In Fig. 6 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus dem Kolben 54 untor
der Querbohrung dargesvellt, 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 P1 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 hrolbens 60 unterbrochen wird, während durch die Bohrung 64' den Ringkanal 66'
und die Bohrung 65' das Druckmittel zum Ausfahren der Klinke unter den Kolben 53
strömen kann. Wach erfolgter Verstellung bringt die Feder 62 den Steuerkolben 60
wieder
in Mittelstellung, und das Volumen unter dem Klinkenkolben
53 kann über beide Bohrungssysteme drucklos austreten.
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Bei einer Beaufschlagung mit P2 erfolgt sinngemäß ein umgekehrter
Ablauf.
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Fig. 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung ähnlich der nach Fig. 5, indem
die Kolben-Zylinder-Anordnung 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 Zahnkranzes
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 71 und 71' angreifen,
die die Wand des Kolbens 54 durchsetzen.
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Selbstverständlich kann auch bei der Ausführungsform nach Fig. 5 eine
Federrückstellung der Verstellklinke 52 gemäß Fig. 7 in Kombination mit dem Steuerkolben
60 erfolan.
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In der Fig. 8 ist eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung
mit einer verschwenkbaren Verstellklinke 79 gezeigt. Gemäß dieser Ausführungsform
wird der hin und her bewegliche einseitig hydraulische beaufschlagbare Kolben 76
mittels einer Feder 77 im drucklosen Zustand am rechten Anschlag eines Zylinders
75 gehalten, wobei der Schaft des offenen Kolbens 76 an seinem oberen Teil eine
Bolzenlagerung 78 trägt, die die Verstellklinke 79 drehbeweglich fixiert.
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Die Bolzenlagerung 78 gleitet seitlich in einer Aussparung 80 des
Zylinders.
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Die Klinke 79 ist so gestaltet, daß ihr Schwerpunkt 11511 rechts neben
den Lagerbolzen 81 zu liegen kommt. Dadurch wird sichergestellt, daß die Klinke
bei umlaufender Vorrichtung mit Hilfe der Fliehkraft stets in der dargestellten
aufrechten Stellung gehalten wird. Geschieht nun die Druckbeaufschlagung des Kolbens
durch die Bohrung82, so bewegt sich der Kolben 76 gegen die Federspannung,und die
Klinke 79 dreht den Zahnkranz 83 entsprechend dem Kolbenhub eine Zahnstellung weiter.
Bei Druckentlastung drückt die gespannte Feder 77 den Kolben 76 in seine Ausgangslage
zurück. Dabei wird die Klinke 79 durch das Auflaufen am Zahnrücken 84 abgekippt,
außer Eingriff gebracht und hinter den nächsten Zahn zurückgeführt, wo sie aufs
neue einschnappt.
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