DE3439534C2 - Rüttelstampfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rüttelstampfer mit einem an ein Getriebegehäuse angeflanschten Antriebsmotor und einer von diesem angetriebenen Kurbelwelle, deren Kurbelzapfen über ein Pleuel mit einem in einem am Getriebegehäuse vorgesehenen Führungszylinder gleitenden, mit einer Kolbenstange ausgestatteten Führungskolben verbunden ist, die mit einem mittels Federn im Federzylinder verspannten Führungsflansch versehen ist.

Derartige pleuelbetriebene, über Federsysteme wirksame Antriebe werden, wie bspw. die DE-AS 12 27 849 sowie die DE-OS 21 21 064 zeigen, verbreitet als Schwingsystem in einem von einem Motor angetriebenen, von Hand geführten Arbeitsgerät, insbesondere Rüttelstampfer, verwendet. Hierbei wurde die Vibration auch zur Schmierung mit herangezogen: Nach der DE-AS 12 27 849 wird durch die hohe Schwingungszahl des Führungskolbens in Verbindung mit diesen durchstoßenden Bohrungen aus dem im unteren Bereich des Rüttelstampfers vorgesehenen Ölbad Öl sowohl hochgepumt als auch zerstäubt, so daß es durch weitere im zentralen Bereiche vorgesehene Bohrungen die Wandungen des Führungs- wie des Federzylinders zu schmieren und auch das Getriebe ausreichend zu versorgen vermag. Nach der DE-OS 21 21 064 soll die Pumpenwirkung durch Einschalten eines Ventiles und eines zu diesen führenden Auffangtrichters verbessert werden, und nach der DE-OS 14 84 513 sollen gesonderte, unterhalb des Balgens gelegene Bohrung weitere Ölnebel dem Getriebe ebenso zuführen wie durch sie innerhalb der rohrförmigen Kolbenstange hochgepumptes Öl rückzufließen vermag. Als nachteilig hat sich hierbei jedoch der zum sicheren Eintreten der Pumpwirkung erforderliche hohe Ölstand erwiesen, der eine unerwünscht hohe Dämpfung ausübt, welche die mit dem Gerät erzielbaren Amplituden empfindlich und damit nachteilig beeinflußt. Andererseits hat es sich bei reinen Schwingsystemen als unvorteilhaft erwiesen, daß auch der Nutzhub jeweils gegen die Kraft der Federn erfolgt und damit die Stoßwirkung und damit der gewünschte Stampfeffekt beeinträchtigt werden.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, einen Rüttelstampfer der beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß bei minimaler Dämpfung des Antriebshubes dieser effektvoll zur Wirkung gebracht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem der Führungskolben und/oder die mit ihm verbundene Kolbenstange mit einer diese im Bereich des unteren Totpunktes ihres Hubes gegen den Stampffuß abfangenden Dämpfungsvorrichtung ausgestattet sind. Hierdurch wird der wesentliche Hubbereich allein unter Einwirkung der Schwingfedern des Antriebssystemes zurückgelegt, und nur im letzten, kurz vor dem unteren Totpunkt liegenden Hubbereich wird nach Verspannen der Schwingfedern unter Einwirkung der Dämpfungsvorrichtung eine Steigerung der Stoßkraft erreicht. Es hat sich allerdings gezeigt, daß hierfür nur im letzten Hubbereiche wirksame elastische Mittel einsetzbar sind, deren Dämpfungsanteil relativ gering ist.

So kann bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Stampffuß mit einem zentrisch im Federzylinder angeordneten Hydraulikzylinder ausgestattet und die Kolbenstange mit einem während des unteren Hubbereiches in den Hydraulikzylinder eintauchenden Kopfstück versehen sein. Damit vermag sich dieses Kopfstück oberhalb des Ölbades und nach Eintreten in das Ölbad bzw. bei seiner Bewegung durch das Ölbad praktisch ungedämpft zu verhalten, und erst nach Eintritt in den Hydraulikzylinder baut sich in diesem ein entsprechender Druck auf, der über die von den Schwingfedern übertragende Kraft hinaus den Stampffuß stärker beaufschlagt. Die hierbei erwünschte Kraft läßt sich durch das Spiel des Kopfstückes im Hydraulikzylinder oder, bei guter Abdichtung, durch spezielle Strömungsschlitze bemessen. Die Schwierigkeiten des zentrischen Eintretens des Kopfstückes werden umgangen, wenn das Kopfstück während eines großen Hubbereiches im Hydraulikzylinder geführt ist und im letzten unteren Hubbereich in dessen Wandung vorgesehene Bohrungen überdeckt, so daß der Druckanstieg erst in diesem letzten Hubbereich nach Überdecken der Bohrungen erfolgt. Bewährt hat es sich, daß Kopfstück als Düsenstück und die Kolbenstange als Rohr auszubilden. Damit wird bei den üblichen Rüttelfrequenzen der Druckaufbau durch die Weite der Düsenöffnung bestimmt, und gleichzeitig wird hierbei eine Pumpwirkung auf das Öl ausgeübt, die zur Ölversorgung der zu schmierenden Teile genutzt werden kann. Als wesentlich erweist es sich hierbei, die Kolbenstange als Rohr auszubilden und die Kolbenstange und den Führungskolben verbindende Spannschraube mit einer zentrischen, durchgehenden Längsbohrung auszustatten.

Die gewünschte gesteigerte Kraftübertragung während des Endhubes läßt sich erreichen oder die durch Anwendung des Hydraulikzylinders erreichte steigern, wenn die Kolbenstange von einer Scheibe übergriffen ist und der Führungskolben einen von einer Druckscheibe umgriffenen Ansatz aufweist, wenn im zwischen der äußeren Ringfläche des Führungskolbens und der ihm zugewandten Ringfläche der Druckscheibe verbleibenden Raum vorgespannte Federelemente vorgesehen sind, und wenn im Bereich des oberen Totpunktes der Rand der Druckscheibe sich auf Stirnflächen des Federzylinders legt. In diesem Falle spannen die Federelemente die Druckscheibe gegen die Scheibe vor, und im letzten Bereiche des Abwärtshubes wird die Druckscheibe von Stirnflächen des Federzylinders abgestützt, so daß der Führungskolben zusätzlich durch die Federelemente gegen den Federzylinder und damit den Stampffuß abgestützt wird. Als Federelemente haben sich Tellerfedern bewährt. Sie vermögen, wechselseitig eingelegt, im wesentlichen elastischer Kräfte vermitteln, so daß das Schwingungssystem selbst an sich wenig gedämpft wird; es ist aber auch möglich, sie, zumindest gruppenweise, gleichsinnig einzulegen, so daß durch Reibung ihrer Flanken die Dämpfung erhöht wird. Als Federelemente können auch Gummi- oder Plastikelemente vorgesehen sein, wobei durch Materialteil die Anteile der elastischen Verformung und der Dämpfung bestimmbar sind. Bei kombinierter Anwendung läßt sich die durch den Hydraulikzylinder bewirkte Dämpfung durch reine Federelemente ergänzen. Insbesondere bei als Federelemente vorgesehenen Gummi- oder Plastikelementen ergibt sich eine einfache Bauart, wenn diese Federelemente als den Ansatz des Führungskolbens umfassender O-Ring oder eine Kombination solcher Ringe ausgebildet ist, während andererseits in den zur Verfügung stehenden Raum bspw. auch eine Anzahl blockförmiger Elemente eingesetzt sein kann.

Ausführungsbeispiele sind in den Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Es zeigen hierbei

Fig. 1 vereinfacht einen im Motorbereich abgebrochenen Rüttelstampfer,

Fig. 2 vergrößert das Umfeld eines mit Federelementen ausgestatteten Führungskolbens eines der Fig. 1 entsprechenden Rüttelstampfers, und

Fig. 3 in entsprechender Darstellung ein weiter variierter Führungskolben.

In Fig. 1 ist geschnitten ein Getriebegehäuse 1 gezeigt, an das sich nach unten ein Führungszylinder 2 anschließt, in dem ein durch einen Stampffuß 4 abgeschlossener Federzylinder 3 geführt ist. Das Getriebegehäuse 1 weist weiterhin einen Rohransatz 5 auf, während der das Werkzeug tragende Stampffuß 4 mit einem Mantel 6 versehen ist. Vermittels von Schellen sind die Enden eines Balges 7 mit dem Rohransatz 5 bzw. dem Endbereich des Mantels 6 verbunden.

Im Getriebegehäuse 1 ist eine mit einem nicht dargestellten Motor verbindbare Ritzelwelle 8 gelagert, deren Ritzel in ein Stirnrad 9 eingreift, das auf einer ebenfalls im Getriebegehäuse gelagerten Kurbelwelle 10 vorgesehen ist. Das Stirnrad 9 ist weiterhin mit einem Kurbelzapfen 11 ausgestattet, auf dem ein Pleuel 12 gelagert ist, dessen Auge einen Kolbenbolzen 13 umgreift, der in eine Bohrung eines Führungskolbens 14 eingeschoben und in seiner in der Fig. 1 gezeigten Stellung durch gegen ihn angestellte, in der Fig. 1 nicht gezeigte Schrauben fixiert ist. Der Boden des Führungskolbens 14 ist von einer Spannschraube 15 durchgriffen, die in ein Innengewinde einer rohrförmigen Kolbenstange 16 angreift. Die Kolbenstange 16 ist mit einem Zentriermantel 17 für die ihn umgebenden Federn ausgestattet und mit einem Führungsflansch 18 versehen, der innerhalb des Federzylinders 3 zu gleiten vermag, und der nach oben und unten durch Schwingfedern 21 bzw. 22 abgestützt ist, deren äußere Enden sich jeweils gegen die obere Deckscheibe 23 des Federzylinders 3 bzw. gegen den ihn nach unten schließenden Stampffuß 4 abstützt. Das untere Ende der Kolbenstange 16 ist durch ein in diese eingeschraubtes Düsenstück 19 abgeschlossen, das in einem mit dem Stampffuß 4 verbundenen Hydraulikzylinder 20 geführt ist, der nach Einfüllen des Öles durch die obere Füllschraube 33, durch ein Ölstandsauge 34 überprüfbar, im wesentlichen mit Öl gefüllt ist.

Im Betrieb treibt der Motor über die Ritzelwelle 8 die Kurbelwelle 10 an und diese über den Kurbelzapfen 11 und das Pleuel 12 die Kolbenstange 16, deren Führungsflansch 18 mittels der Schwingfedern 21, 22 im Federzylinder 3 verspannt ist. Damit folgen der Stampffuß 4 und somit das Werkzeug der Stampfbewegung unter Beanspruchung der Schwingfedern 21, 22. Während des Abwärtshubes verdrängt das Düsenstück 19 beim tieferen Eintauchen in den Hydraulikzylinder 20 Öl aus diesem durch die Bohrung 25 hindurch. Im Endbereich des Hubes bzw. bei entsprechender Kompression der unteren Schwingfedern 22 überdeckt das Düsenstück 19 die Bohrungen 25 und stützt sich nunmehr auf das im Stirnbereiche des Hydraulikzylinders 20 vorhandene Öl ab. Dieses vermag nunmehr nur noch durch die eine starke Drosselwirkung ausübende Bohrung des Düsenstückes 19 zu entweichen. In Anbetracht der durch die Antriebsfrequenz gegebenen Bewegungen des Düsenstückes wird damit in Folge des Drosselwiderstandes der auszuübende Druck bestimmt, und das die Bohrung des Drosselstückes durchsetzende Öl spritzt in der Kolbenstange 16 hoch und vermag über die Längsbohrung der Spannschraube 15 den Kolbenbolzen und das im Auge des Pleuels 12 gebildete Lager ebenso zu erreichen und zu schmieren wie die im Getriebegehäuse 1 angeordneten Stirnräder und Lager. Rücklaufendes Öl schmiert in Verbindung mit dem durch Zerstäubung des Öles gebildeten Ölnebel die Gleitflächen des Führungs- 2 und des Federzylinders 3. Da die Bewegungen des Düsenstückes 19 im Hydraulikzylinder vor Erreichen und nach Überschreiten des unteren Umkehrpunktes der Federwege nicht symmetrisch erfolgen, verbleibt eine ausreichende Spritz- bzw. Pumpwirkung in Verbindung mit der gewünschten Dämpfung und Druckabstützung im Bereiche des unteren Umkehr- bzw. Totpunktes, wobei unerwünschten Dämpfungen durch einen mittels der Bohrung 24 bewirkten Druckausgleich begegnet ist.

Ggfs. zusätzlich, aber auch als separate Dämpfungsvorrichtung kann die Anordnung nach Fig. 2 vorgesehen sein. Gezeigt sind das obere Ende des Führungszylinders 2 und Federzylinders 3. Der Führungskolben 14 zeigt hier einen ausgeprägten Ansatz 27, der von einer Druckscheibe 28 umgriffen ist; in der Fig. 2 steht diese Druckscheibe 28 direkt vor dem Ansatz zwischen den einander zugewandten Ringflächen des Führungskolbens 14 und der Druckscheibe 28 sind wechselseitig gerichtete Tellerfedern 29 vorgesehen, die beim Anziehen der Spannschraube 15 über die Scheibe und die Druckscheibe 28 unter Vorspannung gesetzt wurden.

Die Dimensionen sind hier so gewählt, daß im letzten Bereich des Abwärtshubes die Druckscheibe 28 auf obere Stirnflächen des Federzylinders 3 bzw. seiner Deckscheibe 23 aufschlägt. Damit wirkt die durch die Tellerfedern 29 gebildete Feder recht progressiv, da sie, zur Wirkung gebracht, sofort mit ihrer Vorspannung eingesetzt und sich gegenüber den Schwingfedern 21 bzw. 22 als relativ hart bzw. von hoher Federkonstante erweist. Auch in diesem Falle wird im letzten Bereich des nach unten gerichteten Hubes eine wesentlich erhöhte Kraft erreicht.

Eine weitere Variante mit grundsätzlich ähnlichem Aufbau ist in Fig. 3 gezeigt. Hier umfaßt die Druckscheibe 28, abgestuft ausgeführt, sowohl den Ansatz 27 des Führungskolbens 14 als auch die Scheibe 26. Als Federelement ist hier ein O-Ring 30 eingesetzt, der durch eine Nut 31 des Führungskolbens 14 zentriert ist. Durch Wahl des Kunststoffes bzw. der Gummimischung des O-Ringes lassen sich hierbei die gewünschte Federwirkung sowie die reine Dämpfung einstellen. Als vorteilhaft bewährt es sich, die Druckscheibe 28 mit einer den äußeren Bereich der Scheibe 26 umfassenden Ausnehmung zu versehen: Hiermit wird einerseits eine einwandfreie Führung auf dem Ansatz 27 erreicht, während andererseits beim Aufprall auf die Stirnfläche des Federzylinders 3 eine ausreichende, Verformungen ausschließende und einem etwaigen Verschleiß gewachsene Wandstärke vorliegt. Durch die Anwendung des Hydraulikzylinders der Fig. 1 in Verbindung mit den in Fig. 2 und 3 veranschaulichten oder dargelegten Maßnahmen lassen sich nicht nur verstärkte Wirkungen erzielen, sondern auch die reine elastische und die reine Dämpfungswirkung in gewünschten Anteilen aufeinander abstimmen.

Claims (9)

1. Rüttelstampfer mit einem an ein Getriebegehäuse angeflanschten Antriebsmotor und einer von diesem angetriebenen Kurbelwelle, deren Kurbelzapfen über ein Pleuel mit einem in einem am Getriebegehäuse vorgesehenen Führungszylinder gleitenden, mit einer Kolbenstange ausgestatteten Führungskolben verbunden ist, die mit einem mittels Feder im Federzylinder verspannten Führungsflansch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskolben (14) und/oder die mit ihm verbundene Kolbenstange (16) mit einer diese im Bereich des unteren Totpunktes ihres Hubes gegen den Stampffuß (4) abfangenden Dämpfungsvorrichtung ausgestattet sind.

2. Rüttelstampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stampffuß (4) mit einem zentrisch in einem Federzylinder (3) angeordneten Hydraulikzylinder (20) ausgestattet und die Kolbenstange (16) mit einem während des unteren Hubbereiches in den Hydraulikzylinder eintauchenden Kopfstück versehen sind.

3. Rüttelstampfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfstück während eines großen Hubbereiches im Hydraulikzylinder (20) geführt ist und im letzten unteren Hubbereich in dessen Wandung vorgesehene Bohrungen (25) überdeckt.

4. Rüttelstampfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfstück als Düsenstück (19) und die Kolbenstange (16) als Rohr ausgebildet sind.

5. Rüttelstampfer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (17) und Führungskolben (14) verbindende Spannschraube (15) eine zentrische, durchgehende Längsbohrung aufweist.

6. Rüttelstampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenstange (16) von einer Scheibe (26) übergriffen ist und der Führungskolben (14) einen von einer Druckscheibe (28) umgriffenen Ansatz (27) aufweist,
daß im zwischen der äußeren Ringfläche des Führungskolbens und der ihm zugewandten Ringfläche der Druckscheibe verbleibenden Raum vorgespannte Federelemente vorgesehen sind,
und daß im Bereich des unteren Totpunktes der Rand der Druckscheibe sich auf Stirnflächen des Federzylinders (3) legt.

7. Rüttelstampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch als Federelemente vorgesehene Tellerfedern (29).

8. Rüttelstampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch als Federelemente vorgesehene Gummi- oder Plastikelemente.

9. Rüttelstampfer nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen als Federelement vorgesehenen, den Ansatz (27) des Führungskolbens (14) umfassenden O-Ring (30).