DE69731267T2

DE69731267T2 - Vorrichtung zur Erzeugung von Schwingungen

Info

Publication number: DE69731267T2
Application number: DE69731267T
Authority: DE
Inventors: Akira Kitakatsushika-gun Mitsui
Original assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2017-12-13
Also published as: EP0847810B1; JP3146411B2; DE69731267D1; EP0847810A1; US5984572A; JPH10165893A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mechanismus zur Erzeugung von Schwingungen ohne Mitschwingen des mechanischen Systems einschließlich des schwingungserzeugenden Mechanismus.
Einer der schwingungserzeugenden Mechanismen, der in Verdichtern vom Vibrationstyp, wie beispielsweise Vibrationswalzen, Vibrationsrammen oder anderen Vibrationsmaschinen eingesetzt wird, erzeugt die Schwingungen durch Drehen einer schwingungserzeugenden Welle, die über ein exzentrisches Gewicht und einen Hydraulikmotor zur Erzeugung der Schwingungen verfügt.
Der zweite Typ eines schwingungserzeugenden Mechanismus ist zum Umschalten der Amplitude der Schwingung durch Verändern der Drehrichtung der schwingungserzeugenden Welle fähig, was in 1 dargestellt ist. Wie in 1 zu sehen ist, sind bewegbare exzentrische Gewichte 57, 57' an beiden Seiten einer feststehenden exzentrischen Gewichtsvorrichtung 56 bereitgestellt. Eine schwingungserzeugende Welle 55 ändert die Drehrichtung, wenn der Fluss des Drucköls zu einem Hydraulikmotor umgeschaltet wird. Wenn sich die schwingungserzeugende Welle 55 beispielsweise nach vorne dreht, wie in den 1A und 1B zu sehen ist, so ist die Exzentrizität der bewegbaren exzentrischen Gewichtsvorrichtungen 57, 57' entgegengesetzt zur der der feststehenden exzentrischen Gewichtsvorrichtung 56 der schwingungserzeugenden Welle 55, sodass die Schwingkräfte aufgehoben und die Amplitude der Schwingung niedrig wird. Andererseits ist die Exzentrizität der bewegbaren exzentrischen Gewichtsvorrichtungen 57, 57' gleich wie die der feststehenden exzentrischen Gewichtsvorrichtung 56, wenn sich die schwingungserzeugende Welle 55 in die umgekehrte Richtung dreht, wie in den 1C und 1D zu sehen ist, sodass die Schwingkräfte kombiniert und das Ausmaß der Amplitude groß wird.
Der dritte Typ eines schwingungserzeugenden Mechanismus ist eine schwingkrafterzeugende Vorrichtung, die im offengelegten japanischen Gebrauchsmuster Nr. Hei 5-42 307 geoffenbart ist. Die Struktur umfasst ein Paar exzentrische Gewichte, die an der schwingungserzeugenden Welle bereitgestellt sind, sodass sie symmetrisch gedreht werden und die aufgrund der exzentrischen Gewichte erzeugte Schwingkraft in verschiedene Stufen oder eine variable Anzahl an Stufen durch Drehen der schwingungserzeugenden Welle und Ändern des Rotationswinkels der exzentrischen Gewichte umgeschaltet werden kann.
Die oben beschriebenen herkömmlichen schwingungserzeugenden Mechanismen weisen die folgenden Probleme auf. Beim schwingungserzeugenden Mechanismus vom ersten Typ wird Resonanz erzeugt, wenn die schwingungserzeugende Welle mit der Bewegung beginnt oder diese stoppt, was das in Schwingung zu versetzende Objekt, beispielsweise die Straßenoberfläche beeinträchtigt. Dieses Beispiel wird anhand einer Vibrationsstraßenwalze erklärt werden.
Im Fall der Vibrationswalze wird die Verdichtung durch Schwingen von Verdichtungsrädern ausgeführt. Schwingen die Verdichtungsräder wenn die Vibrationswalze aufhört, sich zu bewegen, so sinkt die Straßenoberfläche unter der Vibrationswalze ab und die verdichtete Oberfläche wird rauh. Um dieses Problem zu lösen wird die Schwingungswelle gedreht, um die Verdichtungsräder in Schwingung zu versetzen, betrieben durch einen longitudinalen Bewegungshebel einer longitudinalen Bewegungssteuervorrichtung, während die Vibrationswalze in Bewegung ist, und wenn die Vibrationswalze ihre Bewegung stoppt, so wird die Vibrationswelle gestoppt, um die Schwingung zu beenden.
Wie jedoch aus 2 hervorgeht, in der ein Graph zu sehen ist, der die Veränderung der Schwingungsamplitude der Verdichtungsräder bis zum völligen Stopp der Drehung der Schwingungswelle nach einer bestimmten Anzahl an Umdrehungen der Schwingungswelle der Vibrationswalze zeigt, schwingen die Verdichtungswalzen mit, wenn der Resonanzpunkt erreicht ist, und dies geht über den Resonanzpunkt der Verdichtungswalze hinaus weiter. Weiters wird unter gewissen Bedingungen der zu verdichtenden Straßenoberfläche die Straßenoberfläche gegebenenfalls leicht rauh.
Dieses Problem ist nicht auf Vibrationsstraßenwalzen beschränkt. Der oben beschriebene erste Typ einer herkömmlichen schwingungserzeugenden Vorrichtung kann dasselbe Problem der Resonanz aufweisen, wenn die Vibrationswelle ihre Bewegung beginnt oder stoppt.
Der oben beschriebene zweite Typ einer herkömmlichen Schwingvorrichtung kann neben dem selben Problem der herkömmlichen schwingungserzeugenden Vorrichtung vom ersten Typ noch weitere Probleme aufweisen. Die Haltemittel 58, 58', die an den bewegbaren exzentrischen Gewichtsvorrichtungen 57, 57' ausgebildet sind, werden häufig beschädigt, wenn die Drehrichtung der Schingungswelle 55 aus 1 umgeschaltet wird, da die Enden der Haltemittel 58, 58' auf die feststehende exzentrische Gewichtsvorrichtung 56 aufprallen. Zudem wird bei der herkömmlichen schwingungserzeugenden Vorrichtung vom dritten Typ eine spezielle Antriebsvorrichtung, wie beispielsweise ein Zahnstangenmechanismus und ein Hydraulikzylinder, benötigt, um das Exzentrizitätsausmaß umzuschalten. Deshalb ist die Anordnung schwer handhabbar, da die Struktur kompliziert ist, und die Wartung ist ebenso schwierig, wodurch die Kosten der Vorrichtung hoch sind.
Um die oben beschriebenen Probleme auszuschalten hat der Erfinder der vorliegenden Anmeldung einen Mechanismus zur Erzeugung von Schwingungen erfunden, der im offengelegten japanischen Gebrauchsmuster Nr. Hei 7-197414 geoffenbart ist. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst diese schwingungserzeugende Vorrichtung eine senkrecht zur schwingungserzeugenden Welle 10' stehende Achse 31 und ein Hauptgewicht 4, welches ein um die Achse 3' bewegbares exzentrisches Gewicht ist, und erzeugt die Schwingung durch Drehen der schwingungserzeugenden Welle 10'. Die schwingungserzeugende Vorrichtung umfasst weiters elastische Elemente 13', um die Elemente 48a am Körper der schwingungserzeugenden Welle und die Elemente 4d am Hauptgewicht sandwichartig zu umschließen, sodass das Schwerpunktzentrum der schwingungserzeugenden Welle 1 auf der Achse der schwingungserzeugenden Welle liegt, eine Achse 9' am Hauptgewicht 4', die sich von der Achse 3' unterscheidet, und ein Steuergewicht 9', welches ein kleines exzentrisches Gewicht mit einem Gewicht kleiner als das Hauptgewicht 4' ist. Der schwingungserzeugende Mechanismus ändert die Amplitude der Schwingung durch Umschalten der Drehrichtung der schwingungserzeugenden Welle 10'.
Diesem schwingungserzeugenden Mechanismus gemäß wird das Steuergewicht relativ zum Hauptgewicht mit der Trägheitskraft, die auf das Steuergewicht von geringer Masse einwirkt, gedreht und bewegt, sodass das Hauptgewicht von großer Masse um die Achse gedreht wird, während die auf dem Hauptgewicht wirkende Kraft nicht ausgeglichen wird. Dieser schwingungserzeugende Mechanismus kann die Schwingungen starten und stoppen, ohne dass die Schwingkörper, wie beispielsweise die Walzen der Vibrationswalze, mit dem schwingungserzeugenden Mechanismus mitschwingen, wodurch eine Lösung für die zuvor beschriebenen Probleme bereitgestellt ist.
Es wurde jedoch herausgefunden, dass der verbesserte schwingungserzeugende Mechanismus immer noch folgende Probleme aufweist. Erstens hält ein elastisches Element 13' in Form einer Torsionsschraubenfeder zwischen ihren Enden 13a, 13b die Elemente 48a am Körper der schwingungserzeugenden Welle und die Elemente 4d am Hauptgewicht, sodass der Schwerpunkt im Wesentlichen auf der Achse der schwingungserzeugenden Welle liegt. Dementsprechend werden, wenn die schwingungserzeugende Welle 10' mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, Plattenrahmen 48, 48' zum Tragen beider Seiten des Hauptgewichts 4' durch die Zentrifugalkraft nach außen verbogen, und die Torsionsschraubenfeder wird durch die Zentrifugalkraft nach außen (in Richtung der Endplatten 4e) geschoben. Deshalb kommt es zu einem Verschleiß der Torsionsschraubenfeder zwischen den verformten Rahmen 48, 48' und den Endplatten 4e. Dies geschieht deshalb, weil die Rahmen 48, 48' nicht fest von außen gehalten werden können, da zwischen den Rahmen 48, 48' Lager 49, 49' benötigt werden und die Achse 3' zur Drehung der Achse 3' mit dem Hauptgewicht 4' verkeilt sein muss. Zweitens treffen beide Enden 13a, 13b der Schraubenfeder auf die Elemente 48a am Körper der schwingungserzeugenden Welle oder alternativ die Elemente 4d am Hauptgewicht auf, wodurch starker Lärm erzeugt wird. Weiters vibriert das Hauptgewicht 4' um die Achse 3', und diese Schwingung ist nur schwer zu unterdrücken.
Die EP-A 0.655.532 offenbart einen schwingungserzeugenden Mechanismus gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Es wäre wünschenswert, einen schwingungserzeugenden Mechanismus, der mit der Vibration beginnt und diese stoppt, ohne dabei ein Mitschwingen der Schwingkörper zu verursachen, und der die oben beschriebenen Probleme beseitigt, sowie eine Vibrationswalze, die diesen schwingungserzeugenden Mechanismus einsetzt, bereitzustellen.
Einem ersten Aspekt der Erfindung gemäß wird ein Mechanismus zur Erzeugung von Schwingungen mit einer Drehwelle in einer senkrecht zur Achsenlinie einer schwingungserzeugenden Welle stehenden Richtung und mit einem bewegbaren exzentrischen Gewicht, das um die Drehwelle herum rotierbar ist und Schwingungen durch Rotation der schwingungserzeugenden Welle erzeugt, bereitgestellt, wobei der Mechanismus zur Erzeugung von Schwingungen eine rotierende Antriebsvorrichtung für die schwingungserzeugende Welle, ein Gleitelement, das zur linearen Bewegung auf der Achsenlinie der schwingungserzeugenden Welle entlang eines Führungselements auf einer Seite der schwingungserzeugenden Welle fähig ist und einen Verbindungsstab umfasst, dessen eines Ende mit dem Gleitelement und dessen anderes Ende mit dem bewegbaren exzentrischen Gewicht verbunden ist, um die lineare Verschiebung des Gleitelements in eine rotierende Verschiebung des exzentrischen Gewichts um die Drehwelle herum umzuwandeln, gekennzeichnet durch einen Anschlag zum Einschränken des Schwenkbereichs des bewegbaren exzentrischen Gewichts auf einen Winkel, der das Ausmaß der Exzentrizität der schwingungserzeugenden Welle nur auf einer Seite aufhebt, und ein elastisches Element, das auf das bewegbare exzentrische Gewicht mittels des im Führungselement und im Verbindungsstab bereitgestellten Gleitelements Druck ausübt, um das Ausmaß der Exzentrizität der schwingungserzeugenden Welle aufzuheben.
Vorzugsweise ist das elastische Element eine Schraubenfeder.
Günstigerweise ist der Drehschaft zum axialen Tragen des bewegbaren exzentrischen Gewichts so angebracht, dass sie sich zwischen den Trägerrahmen erstrecken, die getrennt voneinander und einander gegenüberliegend angeordnet sind.
In einer Ausführungsform der Erfindung besteht das bewegbare exzentrische Gewicht aus einem Hauptgewicht und einem Steuergewicht, welches ein exzentrisches Gewicht mit einer kleineren Masse als die Masse des bewegbaren exzentrischen Gewichts ist und auf dem Hauptgewicht bereitgestellt ist.
In einer derartigen Ausführungsform kann das Steuergewicht in Bezug auf das Hauptgewicht schwenkbar gemacht sein und die Amplitude der Schwingung ist durch Rotation der schwingungserzeugenden Welle und durch Umschalten der Drehrichtung derselben variabel gemacht.
Vorzugsweise sind zwei Anschlag-Aufnehmer mit unterschiedlichen Längen in radialer Richtung von einem axialen Schwenk-Mittelpunkt dieser aus bereitgestellt, ein Anschlag zum Eingreifen in die zwei Anschläge auf dem Hauptgewicht bereitgestellt ist und ein Anschlag mit solchen Maßen, dass er ausschließlich in einen der beiden Anschlag-Aufnehmer des Steuergewichts eingreifen kann, sind an den Trägerrahmen bereitgestellt, die das Hauptgewicht axial und drehbar tragen.
Einem zweiten Aspekt der Erfindung gemäß ist eine Vibrationswalze mit dem schwingungserzeugenden Mechanismus gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bereitgestellt.
Ausführungsform der Erfindung werden nun ausschließlich als Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben, in denen:
1A und 1B eine Vorderansicht bzw. eine Querschnittsansicht bei niedriger Amplitude zur Erklärung eines herkömmlichen schwingungserzeugenden Mechanismus sind, während 1C und 1D ähnlich dazu eine Vorderansicht bzw. eine Querschnittsansicht bei großer Amplitude sind,
2 Graphen zeigt, die die Änderungen der Rotationszahl einer schwingungserzeugenden Welle, der Amplitude der Verschiebung der Schwingung eines Schwingrads und der Amplitude der Beschleunigung der Schwingung, wenn ein longitudinaler Bewegungshebel von einer Vorwärtsstellung oder einer Rückwärtsstellung zu einer neutralen Stellung bewegt wird, während die schwingungserzeugende Welle in einem gleichmäßigen Zustand gedreht wird, in Abhängigkeit von der Zeit zeigen;
3 eine Draufsicht auf den Querschnitt ist, in dem ein herkömmlicher verbesserter schwingungserzeugender Mechanismus in einer Vibrationswalze eingesetzt wird;
4 eine Querschnittsansicht von der Seite ist, die eine Ausführungsform eines schwingungserzeugenden Mechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wenn der schwingungserzeugende Mechanismus in einer Vibrationswalze eingesetzt wird;
5 eine Draufsicht auf den Querschnitt ist, in dem eine Vergrößerung eines Abschnitts des schwingungserzeugenden Mechanismus aus 4 veranschaulicht wird;
6 eine Querschnittsansicht von der Seite ist, in der eine Vergrößerung eines Abschnitts des schwingungserzeugenden Mechanismus aus 4 veranschaulicht wird;
7 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen einer Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle und dem Exzentrizitätsmoment zeigt;
8 Graphen zeigt, die die Beziehung zwischen Kurven eines Moments Mw einer rund um eine Drehwelle eines Hauptgewichts ausgeübten Kraft, das in eine Richtung wirkt, mit der das Hauptgewicht durch ein Steuergewicht exzentrisch gemacht wird, bei verschiedenen Drehzahlen einer schwingungserzeugenden Welle in Bezug auf einen Exzentrizitätswinkel des Hauptgewichts und einem Moment Ms einer rund um die Drehwelle des Hauptgewichts wirkenden Kraft, das in eine Richtung wirkt, mit der durch ein Druck ausübendes Element (Schraubenfeder) verhindert wird, dass das Hauptgewicht exzentrisch wird, darstellen;
9A und 9B Ansichten sind, die die Beziehung zwischen einem Hauptgewicht, einem Steuergewicht und einem Anschlag gemäß der zweiten Ausführungsform eines schwingungserzeugenden Mechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei 9A eine Seitenquerschnittsansicht eines schwingungserzeugenden Körpers in einem Zustand ist, in dem das Hauptgewicht in einer neutralen Stellung ist, in der das der Ausmaß der Exzentrizität der schwingungserzeugenden Welle aufgehoben ist, und 9B eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A aus 9A ist;
10A und 10B Ansichten sind, die dieselbe Beziehung wie die 9A und 9B veranschaulichen, wobei 10A eine Seitenquerschnittsansicht des schwingungserzeugenden Körpers ist, wenn eine Schwingung mit niedriger Amplitude bereitgestellt ist, und 10B eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B dieser ist;
11A und 11B Ansichten sind, die dieselbe Beziehung wie die 9A und 9B veranschaulichen, wobei 11A eine Seitenquerschnittsansicht des schwingungserzeugenden Körpers ist, wenn eine Schwingung mit hoher Amplitude bereitgestellt ist, und 11B eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C aus 11A ist;
12 ein Diagramm eines Signalstromkreises ist, welcher im schwingungserzeugenden Mechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
13 ein Diagramm eines Hydraulikdruck-Schaltkreises ist, welcher im schwingungserzeugenden Mechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
14 ein Graph einer Abfolge der Drehzahl einer schwingungserzeugenden Welle und des Exzentrizitätsmoments ist, die sich in Fällen einer hohen Amplitude und einer niedrigen Amplitude im schwingungserzeugenden Mechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vollzieht.
4 ist eine Querschnittsansicht, die einen schwingungserzeugenden Mechanismus einer Vibrationswalze gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 5 ist eine Draufsicht auf den Querschnitt und zeigt den vergrößerten schwingungserzeugenden Mechanismus. Wie in 4 zu erkennen ist sind eine rechte und eine linke Spiegelplatte 2, 2' voneinander entfernt in einem sich drehenden Rad 1 angeordnet, und ein schwingungserzeugender Körper 5 mit einem bewegbaren exzentrischen Gewicht 4 ist zwischen den Spiegelplatten 2, 2' angeordnet. Ein Träger 23A ist am linken Rahmen 21 mit einem schwingungsfesten Element 22A angebracht, und ein Hydraulikmotor mit einem Untersetzungsgetriebe 24 ist am Träger 23A angeordnet. Da eine rotierende Antriebseinheit 24A des Hydraulikmotors mit einem Untersetzungsgetriebe 24 an einem Trägerelement 25, das gemeinsam mit der Spiegelplatte 2 des sich drehenden Rads 1 ausgebildet ist, befestigt ist, wird das sich drehende Rad 1 durch die Drehung der rotierenden Antriebseinheit 24A angetrieben.
Weiters ist ein Träger 23B an einem rechten Rahmen 21' mit einem schwingungsfesten Element 22B angebracht, und ein Trägerelement 27 ist an einem Lagerelement 23B' des Trägers 23B mit einem Lager 26 angebracht. Das Trägerelement 27 verfügt über ein axiales Loch 27a und ist an der rechten Spiegelplatte 21 befestigt.
Wie in 5 zu sehen ist umfasst der schwingungserzeugende Körper 5 zwei Plattenrahmen 28, 28', die einander mit einem bestimmten Abstand gegenüber liegen, eine Welle 3, die die Rahmen 28, 28' überbrückt und durch Muttern 28c mit Unterlegscheiben 28b befestigt ist, und ein bewegliches exzentrisches Gewicht 4, das an der Welle 3 mit Lagern 4a, 4a' zwischen den Rahmen 28, 28' befestigt ist. Die Enden der Rahmen 28, 28' sind jeweils mit Trägerelementen 29 bzw. 29' befestigt. Ein am linken Trägerelement 29 befestigtes zylindrisches Führungselement 6 wird vom Trägerelement 25, welches aus der linken Spiegelplatte 2 mit einem Lager 31 besteht, getragen. Das rechte Trägerelement 29' befestigt ein Ende eines Wellenelements 33. Das Wellenelement 33 wird vom Trägerelement 27, das aus der rechten Spiegelplatte 2' mit dem Lager 35 besteht, getragen und wird in das axiale Loch 27a des Trägerelements 27 eingeführt. Ein Keil ist am Ende des Wellenelements 33 ausgebildet. Eine Ummantelung 34 mit einer Nut, die zum Keil des Wellenelements 33 passt, ist am Ende des Wellenelements 33 eingepasst.
Ein Flansch 36 eines Hydraulikmotors 7 zum Antrieb der schwingungserzeugenden Welle ist als Antriebsvorrichtung für die Drehung der schwingungserzeugenden Welle an der Achse des sich drehenden Rads 1 angeordnet und ist an einem Ende des Trägerelements 23B' des rechten Trägers 23B befestigt. Ein Keil ist an einer Antriebswelle 7a des Hydraulikmotors 7 zum Antrieb der schwingungserzeugenden Welle ausgebildet und wird in die Nut der Ummantelung 34 eingeführt. Ein Positionierungsstift 37 wird in die Ummantelung eingeführt, sodass die Ummantelung 34 nicht in die axiale Richtung bewegt wird. Das Wellenelement 33 und die Antriebswelle 7a des Hydraulikmotors 7 zum Antrieb der schwingungserzeugenden Welle sind durch die Keil/Nut-Kopplung verbunden, und die Drehantriebskraft des Hydraulikmotors 7 wird dem Wellenelement 33 übermittelt. Dementsprechend bilden das zylindrische Führungselement 6, die Plattenrahmen 28, 28' und das Wellenelement 33 die schwingungserzeugende Welle 10.
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die die Struktur des schwingungserzeugenden Körpers 5 zeigt. Das exzentrische Gewicht 4 der vorliegenden Erfindung, welches ein senkrecht zur Achse der schwingungserzeugenden Welle stehende Welle 3 aufweist und um die Welle 3 drehbar ist, ist ein exzentrisches Halbrundgewicht. Das Steuergewicht 8, das ein kleines exzentrisches Gewicht mit einer geringeren Masse als das bewegliche exzentrische Gewicht 4 ist, ist am Umfang des exzentrischen Gewichts 4 angebracht.
Ein Haltering 6a ist in der linken Endrille des zylindrischen Führungselements 6 befestigt. Ein Gleitelement 11 zur linearen Bewegung entlang derselben Achse wie die schwingungserzeugende Welle 10 ist im Führungselement 6 angeordnet. Ein Ende eines Verbindungsstabs 12 ist durch einen Stift 11a mit dem Gleitelement 11 und das andere Ende des Verbindungsstabs 12 ist durch einen Stift 46 mit dem bewegbaren exzentrischen Gewicht 4 verbunden, der wirkt, um die lineare Verschiebungsbewegung des Gleitelements 11 in eine Rotationsverschiebung um die um die Achse 3 der schwingungserzeugenden Achse 10 umzuwandeln.
Eine Schraubenfeder, d. h. ein elastisches Element 13, ist zwischen dem Gleitelement 11 und dem Führungselement 6 eingeklemmt und drückt das bewegbare exzentrische Gewicht in eine Richtung im Uhrzeigersinn, wie 6 zu entnehmen ist. Ein Anschlag 14 ist am unteren Ende der Rahmen 28, 28' angeordnet. Der Anschlag 14 schränkt den Schwenkbereich des beweglichen exzentrischen Gewichts 4 auf den Null-Winkel des Exzentrizitätsausmaßes der schwingungserzeugenden Welle 10 ein. Demgemäß übt das elastische Element 13 Druck auf das bewegbare exzentrische Gewicht 4 aus, sodass das Exzentrizitätsausmaß der schwingungserzeugenden Welle 10 gleich null ist. Ein Abstandshalter 15 mit einem Loch in der Mitte ist zwischen dem elastischen Element 13 und dem Haltering 6a bereitgestellt. Die Wirkkraft des elastischen Elements 13 wird durch Änderung der Dicke des elastischen Elements 13 oder Ändern der Anzahl des elastischen Elements 13 gesteuert.
Nun wird der Betrieb des schwingungserzeugenden Mechanismus der ersten Ausführungsform beschrieben.
Das bewegbare exzentrische Gewicht 4, dessen Außenfläche mit dem Steuergewicht 8, welches ein kleines exzentrisches Gewicht mit einer geringeren Masse als das bewegbare exzentrische Gewicht 4 ist, verbunden ist, wird durch die Presskraft des elastischen Elements 13 in eine Stellung gebracht, die durch die dicken Linien in 6 gekennzeichnet ist, sodass das Ausmaß der Exzentrizität der schwingungserzeugenden Welle 10 aufgehoben wird, wodurch das Gewicht der Schwerkraft der schwingungserzeugenden Welle 10 im Wesentlichen auf der axialen Linie der schwingungserzeugenden Welle 10 gehalten wird.
Wird der Hydraulikmotor 7 zum Antrieb der schwingungserzeugenden Welle 10, d. h. die rotierende Antriebsvorrichtung der schwingungserzeugenden Welle 10, angetrieben, um sich in diesem Zustand mit einer bestimmten Drehzahl zu drehen, so überschreitet das bewegbare exzentrische Gewicht 4 das von der vorangegangen Vorspannung des elastischen Moments 13 durch das Steuergewicht 8 verursachte Moment und wird um die Drehwelle 3 bis zu einer maximalen exzentrischen Stellung, die durch die Strichpunktlinie in 6 gekennzeichnet ist, gedreht (Schwingungsanstieg). Die Drehung der schwingungserzeugenden Welle 10 wird gesteigert und die Vibrationswalze wird in einem gleichmäßigen Drehzustand betrieben. Nimmt die Drehung der schwingungserzeugenden Welle 10 von einem gleichmäßig drehenden Zustand auf eine bestimmte Drehzahl oder weniger ab, so wird das bewegbare exzentrische Gewicht 4 durch die Federkraft des elastischen Elements (Schwingungsabfall) in eine Richtung gedreht, mit der das Ausmaß der Exzentrizität um die Drehwelle 3 herum aufgehoben wird, und kehrt zur neutralen Stellung zurück.
In diesem Fall entspricht das exzentrische Moment in der unten spezifizierten Gleichung zur Berechnung der schwingungserzeugenden Kraft F, worin eine exzentrische Masse mit m bezeichnet ist, eine Distanz von der axialen Linie der schwingungserzeugenden Welle zum Schwerpunkt der exzentrischen Masse mit r bezeichnet ist und die Winkelgeschwindigkeit der schwingungserzeugenden Welle mit ω bezeichnet ist, m × r. F = (m × r) × ω2
7 zeigt einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle und dem Exzentrizitätsmoment betrifft. Das durch die vorangegangene Vorspannung des elastischen Elements erzeugte Moment wird zuvor angepasst, sodass der Anstieg und Abfall der Schwingung in der Nähe der Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle 10 von 1200 bis 1500 U/min erzeugt werden und der Resonanzpunkt (600 bis 800 U/min) vermieden wird. Dadurch kann das Starten und Stoppen der Schwingung ohne Mitschwingen des Schwingungskörpers (Vibrationswalze) vollzogen werden. Gelegentlich unterscheidet sich der Verlauf einer ansteigenden und einer abfallenden Kurve durch den Einfluss einer Reibungskraft oder dergleichen, die zwischen dem Gleitelement 11 und dem Führungselement 6 erzeugt wird. Weiters kann das durch die vorangegangene Vorspannung erzeugte Moment einfach durch einen Abstandshalter 15 angepasst werden, der zwischen dem Haltering 6a des zylindrischen Führungselements 6 und dem elastischen Element 13 eingeschoben ist, wie in 6 zu sehen ist.
8 zeigt Graphen, die die Beziehung zwischen Kurven eines Moments Mw einer rund um die axiale Linie des Hauptgewichts ausgeübten Kraft, das in eine Richtung wirkt, mit der das Hauptgewicht durch das Steuergewicht exzentrisch gemacht wird, bei verschiedenen Drehzahlen der schwingungserzeugenden Welle in Bezug auf einen Exzentrizitätswinkel des Hauptgewichts und einem Moment Ms einer rund um die Drehwelle des Hauptgewichts wirkenden Kraft, das in eine Richtung wirkt, mit der durch das elastische Element (Schraubenfeder) verhindert wird, dass das Hauptgewicht exzentrisch wird, darstellen.
Die Abszissenachse in 8 bezeichnet die Winkelverschiebung (hierin in Folge als Exzentrizitätswinkel bezeichnet) θ des Hauptgewichts, und der Winkel ist bei 0' festgelegt, wenn sich das Hauptgewicht in einer Stellung befindet, an der die schwingungserzeugende Welle genau zweigeteilt ist. In diesem Beispiel liegt, wenn das Hauptgewicht in dieser Stellung angeordnet ist, der Schwerpunkt der schwingungserzeugenden Welle im Wesentlichen auf der axialen Linie der schwingungserzeugenden Welle. Die Ordinatenachse bezeichnet das Moment der Kraft, die um die Drehwelle des Hauptgewichts herum ausgeübt wird. Arten von Kraftmomenten, die um die Drehwelle herum wirken, sind ein durch die Zentrifugalkraft, die auf das exzentrische Gewicht wirkt, verursachtes Moment und ein durch das Eigengewicht des exzentrischen Gewichts selbst erzeugtes Moment.
Wie aus der in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. JP-53-136773 dargelegten Technik bekannt ist wird, was das durch die Zentrifugalkraft, die auf das exzentrische Gewicht wirkt, verursachte Moment in diesem Beispiel nicht durch das Hauptgewicht selbst erzeugt, da das Hauptgewicht halbkreisförmig ist, sondern das Moment kann nur durch das Moment der Kraft, die vom Steuergewicht ausgeübt, verursacht werden. Das durch das Eigengewicht des exzentrischen Gewichts selbst erzeugte Moment wird vernachlässigt, weil es im Vergleich zu dem durch die Zentrifugalkraft, die auf das Steuergewicht wirkt, verursachte Moment sehr klein ist.
Weiters ist die Kurve, die durch den Ursprungspunkt verläuft, entlang der Ordinatenachse ansteigt, sich in einer Richtung schräg nach oben bis in die Nähe von 66 kgcm fortsetzt, in der Nähe von 160 kgcm einen Höhepunkt erreicht und schrittweise abfällt, die Linie des Moments Ms der Kraft der Schraubenfeder in der ersten Ausführungsform, die um die Drehwelle des Hauptgewichts wirkt, damit das Hauptgewicht in die axiale Richtung der schwingungserzeugenden Welle zurückkehrt.
Im Gegensatz dazu ist die gerade Linie, die durch den Ursprungspunkt verläuft, entlang der Ordinatenachse ansteigt und sich in eine Richtung schräg nach Oben bis in die Nähe von 66 kgcm fortsetzt, die in 8 durch eine nach rechts ansteigende strichpunktierte Linie dargestellt ist, die Linie eines Moments Ms' der Kraft, die in einem herkömmlichen Beispiel um die Drehwelle des Hauptgewichts wirkt, damit das Hauptgewicht in die axiale Richtung der schwingungserzeugenden Welle zurückkehrt.
Durch Verfolgen der Bewegung der Schnittpunkte der Mw-Linien und der Ms-Linie der Graphen kann wie folgt ermittelt werden, wie das Hauptgewicht vom Zustand mit Exzentrizitätswinkels 0' zu einem gleichmäßigen Drehzustand exzentrisch gemacht werden kann, wenn die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle angehoben wird, und wie die Hauptgewicht vom gleichmäßigen Drehzustand zum Zustand mit Exzentrizitätswinkels 0' weiterschreitet, wenn die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle verringert wird (eingekreiste Zahlen entsprechen den Punkten mit eingekreisten Zahlen in 8).

1: Der Exzentrizitätswinkel ist 0', wenn die schwingungserzeugende Welle im stationären Zustand ist.
1-2: Obwohl die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle ansteigt, bleibt der Exzentrizitätswinkel bei 0'.
2: Erreicht die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle 2000 U/min, so entspricht das Moment Mw der durch die Zentrifugalkraft des Steuergewichts und dergleichen verursachten Kraft dem Wert eines Moments Mso einer Kraft, die durch den ursprünglichen Druck der Schraubenfeder zum ersten Mal verursacht wird.
3: Überschreitet die Drehzahl 2000 U/min auch nur geringfügig, so überschreitet das durch die Zentrifugalkraft des Steuergewichts und dergleichen erzeugte Moment Mw das Moment Mso der durch den ursprünglichen Druck der Schraubenfeder verursachten Kraft und der Exzentrizitätswinkel ändert sich vom Zustand bei 0' auf die Nähe eines Schnittpunkts der Mw-Linie auf der rechten Seite der Mw-Linie von 2000 U/min und der Ms-Linie, wodurch der Exzentrizitätswinkel im Wesentlichen 55' wird.
3-4: Steigt die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle weiter an, so steigt auch der Exzentrizitätswinkel entlang der Ms-Linie des Moment der Kraft der Schraubenfeder an.
4: Erreicht die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle 3000 U/min, so entspricht der Exzentrizitätswinkel im Wesentlichen 72'.
4-5: Nimmt die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle 3000 U/min wieder ab, so nimmt der Exzentrizitätswinkel entlang der Ms-Linie ab. In diesem Fall ist, selbst wenn die Drehzahl die 2000 U/min durchläuft, das Steuergewicht bereits exzentrisch gemacht worden und das Moment einer Kraft, die durch das Ausmaß an Exzentrizität einen großen Wert aufweist, wird angelegt, wodurch der Exzentrizitätswinkel nicht 0' wird.
5: Erreicht die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle 1670 U/min, so entspricht der Exzentrizitätswinkel im Wesentlichen 27'.
6-1: Nimmt die Drehzahl von 1670 U/min weiter ab, so ist die Größe des durch die Zentrifugalkraft des Steuergewichts und dergleichen erzeugten Moments Mw gleich wie oder weniger als das Moment Mso der Kraft, die durch den ursprünglichen Druck der Schraubenfeder erzeugt wird, wodurch sich der Exzentrizitätswinkel abrupt von 27' auf 0' ändert.

Eine Linie des Moments Ms' der Kraft, die durch die herkömmliche Torsionsschraubenfeder um die Drehachse des Hauptgewichts ausgeübt wird, besteht aus geraden Linien, die den Ursprungspunkt durchlaufen, entlang der Ordinate ansteigen und nahe der 66 kgcm, dargestellt durch die strichpunktierte Linie, in eine Richtung schräg nach oben proportional ansteigen und sorgt für den Nachteil, dass wenn ein großes Moment vorliegt, wenn das Hauptgewicht zur Rückkehr in die axiale Richtung der schwingungserzeugenden Welle veranlasst wird, die Enden der Torsionsschraubenfeder abwechselnd auf das Element an der Seite des Hauptkörpers der schwingungserzeugenden Welle und das Element an der Seite des Hauptgewichts aufprallen, wodurch ein lautes Geräusch verursacht wird und die Schwingung schwer zu konvergieren ist. Im Gegensatz dazu besteht die Linie des Moments Ms der um die Drehachse des Hauptgewichts ausgeübten Kraft gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform aus einer Kurve, die den Ursprungspunkt durchläuft, entlang der Ordinate ansteigt, in der Nähe von 66 kgcm in eine Richtung schräg nach oben ansteigt, einen Höhepunkt bei 160 kgcm, erreicht und schrittweise wieder abfällt, wodurch, wenn das Hauptgewicht in die axiale Richtung der schwingungserzeugenden Welle zurückkehrt, das Hauptgewicht durch ein kleines Moment durch nur geringes Senken der Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle zurückkehren kann, die Geräuschentwicklung durch Kontakt zwischen Hauptgewicht und Anschlag vernachlässigbar ist und die Schwingung rasch konvergiert wird.
Die Ausführungsform stellt eine Struktur bereit, in der das anbringbare und abnehmbare Steuergewicht später am halbkreisförmigen Hauptgewicht angebracht wird, sodass die Ausführungsform leicht zu konzipieren oder leicht anzupassen ist. Wenn das Hauptgewicht selbst jedoch über eine Masse und eine Form, die den Zusatz des Steuergewichts berücksichtigt, verfügt, so darf das Steuergewicht natürlich nicht erneut dazugezählt werden.
Der oben beschriebenen ersten Ausführungsform gemäß ist beim Vorgang des Anhebens der Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle von null auf die gleichbleibende Drehzahl das bewegliche exzentrische Gewicht in der neutralen Stellung angeordnet und das Exzentrizitätsausmaß der schwingungserzeugenden Welle im Wesentlichen aufgehoben, wenn die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle gleich oder unter einer vorbestimmten Drehzahl (Drehzahl, bei der ein mechanisches System, welches den schwingungserzeugenden Mechanismus umfasst, mitschwingt) liegt, das bewegbare exzentrische Gewicht an der neutralen Position angeordnet ist und das Ausmaß der Exzentrizität der schwingungserzeugenden Welle im wesentlichen auf Null gebracht wird und wenn die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle die vorbestimmte Drehzahl ausreichend überschreitet, so befindet sich die Stellung des beweglichen exzentrischen Gewichts an einer Position, die mit der gleichbleibenden Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle übereinstimmt. Dementsprechend kann die Amplitude der Schwingung nicht in Übereinstimmung mit der gleichbleibenden Drehzahl verändert werden. Im Gegensatz dazu kann ein schwingungserzeugender Mechanismus gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gezeigt in den 9A und 9B, 10A und 10B sowie 11A und 11B, durch Wechseln der Drehrichtung der schwingungserzeugenden Welle eine hohe oder eine niedrige Amplitude wählen.
9A ist eine Seitenquerschnittsansicht eines schwingungserzeugenden Körpers 5 in einem Zustand, in dem sich ein bewegbares exzentrisches Gewicht 4 in einer neutralen Stellung befindet, durch das das Exzentrizitätsausmaß der schwingungserzeugenden Welle 10 aufgehoben wird, und 9B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A aus 9A. Als Hauptgewicht 4 wird ein exzentrisches Gewicht mit Halbkreisform eingesetzt, das auch in der zweiten Ausführungsform das bewegbare exzentrische Gewicht ist. Das auf der Umfangsfläche bereitgestellte Steuergewicht 8 ist jedoch in Bezug auf das Hauptgewicht 4 um eine Drehwelle 9 schwenkbar, die am Hauptgewicht 4 bereitgestellt ist und sich von der vorangegangenen Drehwelle 3 unterscheidet. Weiters ist das Steuergewicht 8 mit einem kurzen und einem langen Anschlag-Aufnehmer 8a und 8b ausgestattet, die sich mit unterschiedlichen Längen von der Drehwelle aus in die Radiusrichtung erstrecken. Ein Anschlag 4c ist am Hauptgewicht 4 bereitgestellt, und wenn die schwingungserzeugende Welle 10 in 9B gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, stößt der Anschlag 4c am Anschlag-Aufnehmer 8a an einer Seite des Steuergewichts 8 an, während der Anschlag 4c am Anschlag-Aufnehmer 8b an der anderen Seite anstößt, wenn die schwingungserzeugende Welle 10 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Weiters ist ein Anschlag 16 an einem der Trägerrahmen 28 und 28' ausgebildet, die das Hauptgewicht 4 axial tragen. Der Anschlag 16 stößt nur am Anschlag-Aufnehmer 8a an einer Seite an, der von den beiden Anschlag-Aufnehmern 8a und 8b die größere Länge in Radiusrichtung des Steuergewichts 8 aufweist, und beeinträchtigt den Anschlag-Aufnehmer 8b an der anderen Seite, der die kürzere Länge in Radiusrichtung aufweist, nicht.
Wenn nun die schwingungserzeugende Welle 10 durch Antrieb des Hydraulikmotors 7 zum Antrieb der schwingungserzeugenden Welle 10, d. h. die rotierende Antriebsvorrichtung der schwingungserzeugenden Welle 10, vom stationären Zustand aus mit der Drehung gegen den Uhrzeigersinn beginnt, wie in 10B zu sehen ist, so wird das Steuergewicht 8 durch die Trägheitskraft im Uhrzeigersinn gedreht, wie in 10B zu sehen ist, der Anschlag-Aufnehmer 8a mit der längeren Länge in Radiusrichtung des Steuergewichts 8 stößt an den Anschlag 4c, der am Hauptgewicht befestigt ist, das Steuergewicht 8 wird mit der Drehwelle 9 in 9A nach oben geschoben, was eine Grenze für die Drehstellung bereitstellt, und die Zentrifugalkraft in diese Richtung wird auf das Steuergewicht 8 ausgeübt. Verfügt die schwingungserzeugende Welle 10 in diesem Zustand über eine festgelegte Drehzahl, so überschreitet das durch das Steuergewicht 8 verursachte Drehmoment des Hauptgewichts das durch die vorangegangene Vorspannung des Druck ausübenden Elements 13 verursachte Drehmoment, wodurch das Hauptgewicht beginnt, sich um die Drehwelle 3 in die Richtung zu drehen, die das Exzentrizitätsmoment ansteigen lässt. Erreicht der Exzentrizitätswinkel einen Winkel θ₁ aus 10A, so stößt das Steuergewicht 8 an den an der schwingungserzeugenden Welle 10 ausgebildeten Anschlag 16, und eine weitere Drehung des Hauptgewichts 4 um die Drehwelle 3 wird verhindert und das Exzentrizitätsmoment wird in einen Zustand der niedrigen Amplitude versetzt.
In der Zwischenzeit beginnt die schwingungserzeugende Welle 10 vom stationären Zustand aus mit der Drehung im Uhrzeigersinn, wie in 11B zu sehen ist, das Steuergewicht 8 wird durch die Trägheitskraft gegen den Uhrzeigersinn gedreht, der Anschlag-Aufnehmer 8b mit der kürzeren Länge in Radiusrichtung des Steuergewichts 8 stößt an den auf dem Hauptgewicht 4 angebrachten Anschlag 4c, das Steuergewicht 8 wird mit der Drehwelle 9 in 9A nach oben geschoben, was eine Grenze für die Drehstellung bereitstellt, und die Zentrifugalkraft in diese Richtung wird auf das Steuergewicht 8 ausgeübt. Da die Länge des Anschlag-Aufnehmers 8b in Radiusrichtung des Hauptgewichts 8 kürzer ist wird in diesem Zustand das Steuergewicht 8 auch dann, wenn das Hauptgewicht 4 mit der Drehung um die Drehwelle 3 in die Richtung zur Steigerung des Exzentrizitätsmoments beginnt, nicht in Kontakt mit dem an der schwingungserzeugenden Welle ausgebildeten Anschlag 16 gebracht, sondern das Hauptgewicht 4 wird um die Drehwelle 3 gedreht, um am Anschlag 16 vorbei zu laufen, bis der Exzentrizitätswinkel einen Winkel θ₂ aus 11A, d. h. eine Stellung in Übereinstimmung mit der gleichbleibenden Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle, erreicht, also eine Stellung, in der ein Moment einer Kraft um die Drehwelle 3, ausgelöst durch die auf das Steuergewicht wirkende Zentrifugalkraft, bei gleichbleibender Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle und ein Moment einer Kraft der Feder des elastischen Elements 13, die das Hauptgewicht in die neutrale Stellung zurück bewegt, ausgeglichen sind.
Bei allen Drehrichtungen der schwingungserzeugenden Welle 10 wird, wenn die Drehzahl vom gleichmäßig drehenden Zustand aus verringert wird und eine bestimmte Drehzahl oder weniger erreicht, das bewegbare exzentrische Gewicht 4 um die Drehwelle 3 gedreht und durch die Federkraft des elastischen Elements 13 zur neutralen Stellung zurückgebracht, wie in den 9A und 9B gezeigt ist, in der das Exzentrizitätsausmaß der schwingungserzeugenden Welle 10 aufgehoben ist. Der Mechanismus, bei dem das von der vorangegangenen Vorspannung des elastischen Elements erzeugte Moment vorher angepasst wird, sodass Anstieg und Abfall der Schwingung in der Nähe der Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle 10 von 1200 bis 1500 U/min verursacht wird, wodurch der Resonanzpunkt von 600 bis 800 U/min vermieden wird, wie in 7 zu sehen ist, sodass ein Starten und Stoppen der Schwingung ohne Mitschwingen des Schwingungskörpers (Vibrationswalze) möglich ist, entspricht dem Mechanismus in der ersten Ausführungsform.
Die 12 und 13 sind ein Diagramm eines Signalstromkreises bzw. eines Hydraulikdruck-Schaltkreises, die im schwingungserzeugenden Mechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. In einem Hydraulikdruckzufuhrkreis, der an eine Hydraulikpumpe 41 zur Zufuhr von Hydraulikdruck zum Hydraulikmotor 7 für den Antrieb der schwingungserzeugenden Welle angeschlossen ist, ist ein Amplitudenwechselschalter 43 zum Betrieb eines elektromagnetischen Ventils 42, d. h. ein Umschaltventil, mit diesem gemeinsam mit einem Grenzschalter 38 zur Detektion einer neutralen Stellung verbunden, und durch Umschalten des Wechselschalters 43 können die Vorwärts- und Rückwärtsdrehrichtungen des Hydraulikmotors 7 zum Antrieb der schwingungserzeugenden Welle durch Umschalten der Richtung der Zufuhr von Hydraulikdruck umgeschaltet werden. Die rotierende Antriebskraft des Hydraulikmotors 7 zum Antrieb der schwingungserzeugenden Welle wird an die schwingungserzeugende Welle 10 übertragen, die mit einer Antriebswelle dessen verbunden ist, und treibt die Drehung der schwingungserzeugenden Welle 10 in eine Richtung an, die der Drehrichtung des Hydraulikmotors 7 zum Antrieb der schwingungserzeugenden Welle entspricht. Der Grenzschalter 38 zur Detektion einer neutralen Stellung ist ein Schalter der dann auf OFF steht (normalerweise ist er ON), wenn ein longitudinaler Bewegungshebel, nicht dargestellt, d. h. ein Betätigungshebel für Bewegung, in Zusammenarbeit mit der Hebeltätigkeit durch eine Nocke oder dergleichen zu einer neutralen Stellung (stationäre Stellung) bewegt wird.
Der Amplitudenwechselschalter 43 wählt durch das Umschalten entweder eine niedrige Amplitude (L) oder eine hohe Amplitude (H) und überträgt ein Signal an eine der magnetischen Spulen Sol₁ und Sol₂ des elektromagnetischen Ventils 42. Wird mit dem Wechselschalter eine niedrige Amplitude (L) gewählt, so wird das Signal an die magnetische Spule Sol₁ des elektromagnetischen Ventils 42 übertragen und Drucköl wird beispielsweise in die Vorwärtsrichtung dem Hydraulikmotor 7 zum Antrieb der schwingungserzeugenden Welle 10 zugeführt, wodurch die schwingungserzeugende Welle 10 in Vorwärtsrichtung gedreht wird. Wird hingegen mit dem Wechselschalter eine hohe Amplitude (H) gewählt, so wird das Signal an die magnetische Spule Sol₂ des elektromagnetischen Ventils übertragen 42, das Drucköl wird in die Rückwärtsrichtung dem Hydraulikmotor 7 zum Antrieb der schwingungserzeugenden Welle 10 zugeführt, wodurch die schwingungserzeugende Welle 10 in Rückwärtsrichtung gedreht wird. Nebenbei bemerkt bezeichnet die Zahl 45 in 12 einen Schalter zum Umschalten eines Automatikmodus auf einen händischen Betriebsmodus.
Wie bereits bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform erläutert wurde wird weiters sogar wenn die schwingungserzeugende Welle 10 gedreht wird durch die Wirkung einer Zentrifugalkraft kein Kraftmoment zur Drehung um die Drehwelle 3 erzeugt, wenn das Hauptgewicht 4 die Form eines Halbkreises aufweist (einschließlich Kombinationen von symmetrischen Halbkreisformen mit ähnlicher Achse), wie dies in der ungeprüften japanischen Patentschrift Nr. JP-53-1367f739 geoffenbart ist. Dementsprechend wird das Hauptgewicht 4 nicht gegen das Kraftmoment der Zentrifugalkraft des Hauptgewichts bewegt, wenn das Hauptgewicht 4 um die Drehwelle 3 gedreht wird, wodurch die zur Anpassung der Drehstellung des Hauptgewichts 4 benötigte Kraft sehr klein ist, was die Sensibilität der Bewegung des Hauptgewichts 4 gegenüber der Bewegung des Steuergewichts 8 fördert, was wiederum den Amplitudenwechsel erleichtert und zudem wirksamer ist.
Wie zuvor beschrieben wird gemäß der zweiten Ausführungsform das Umschalten der hohen Amplitude und der niedrigen Amplitude durch Umschalten der Drehrichtung der schwingungserzeugenden Welle ausgeführt, und wenn eine Drehung auf die Seite der niedrigen Amplitude durchgeführt wird, stößt, bevor die gleichbleibende Drehzahl erreicht ist, das Hauptgewicht an den Anschlag, kein großer Exzentrizitätswinkel erzeugt und die Amplitude ist auf einen niedrigen Wert eingeschränkt. Graphen, die die Beziehung der Kurve des Moments Mw der um die Drehwelle wirkenden Kraft in Bezug auf den Exzentrizitätswinkel des Hauptgewichts bei einer vorbestimmten Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle im Falle einer hohen Amplitude und das Moment Ms der um die Drehwelle des Hauptgewichts wirkenden Kraft sind den in 8 gezeigten Kurven ähnlich.
14 ist ein Graph, der die Abfolge der Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle und des Exzentrizitätsmoments gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
Die Abfolge des Exzentrizitätsmoments wird nun unter Bezugnahme auf 14 erläutert.
A. Abfolge des Exzentrizitätsmoments in Bezug zur Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle bei der Drehung an der Seite der hohen Amplitude

1: Das Exzentrizitätsmoment ist 0 kgcm, wenn die schwingungserzeugende Welle im stationären Zustand ist.
1-2: Obwohl die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle ansteigt, bleibt das Exzentrizitätsmoment bei 0 kgcm.
2: Erreicht die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle 2000 U/min, so entspricht das Moment Mw der durch die Zentrifugalkraft des Steuergewichts und dergleichen verursachten Kraft dem Wert eines Moments Mso einer Kraft, die durch den ursprünglichen Druck der Schraubenfeder (8) zum ersten Mal verursacht wird, und mit der Drehzahl als einen Grenzwert wird das Hauptgewicht 4 von der neutralen Position um die Drehwelle 3 gedreht, und das Exzentrizitätsmoment ändert sich.
3: Überschreitet die Drehzahl 2000 U/min, so springt das Exzentrizitätsmoment auf einen Wert in der Nähe von 18 kgcm.
3-4: Steigt die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle weiter an, so steigt auch das Exzentrizitätsmoment entlang einer Kurve, die sich schräg nach rechts fortsetzt.
4: Erreicht die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle 3000 U/min, so erreicht das Exzentrizitätsmoment einen Wert in der Nähe von 20 kgcm.
4-5: Nimmt die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle 3000 U/min wieder ab, so verfolgt die Drehzahl die Kurve, die sie in den Schritten 3–4 durchlaufen ist, in umgekehrter Richtung, jedoch fällt das Exzentrizitätsmoment, anders als beim Pfad des Ansteigens der Drehzahl, auch wenn die Drehzahl die 2000 U/min durchläuft, nicht abrupt auf 0 ab.
5: Erreicht die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle 1670 U/min, so entspricht das Exzentrizitätsmoment einem Wert in der Nähe von 10 kgcm.
6-1: Nimmt die Drehzahl von 1670 U/min weiter ab, so wird das Exzentrizitätsmoment abrupt 0 kgcm. Dieses Wert wird so lange aufrechterhalten, bis die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle 0 U/min erreicht.

B. Abfolge des Exzentrizitätsmoments in Bezug zur Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle bei der Drehung an der Seite der niedrigen Amplitude

1: Das Exzentrizitätsmoment ist 0 kgcm, wenn die schwingungserzeugende Welle im Stationären Zustand ist.
1-2: Obwohl die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle ansteigt, bleibt das Exzentrizitätsmoment bei 0 kgcm.
2: Erreicht die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle 2000 U/min, so entspricht das Moment Mw der durch die Zentrifugalkraft des Steuergewichts und dergleichen verursachten Kraft dem Wert eines Moments Mso einer Kraft, die durch den ursprünglichen Druck der Schraubenfeder (8) zum ersten Mal verursacht wird, und mit der Drehzahl als einen Grenzwert wird das Hauptgewicht 4 von der neutralen Position um die Drehwelle 3 gedreht, und das Exzentrizitätsmoment ändert sich.
3': Überschreitet die Drehzahl 2000 U/min auch nur geringfügig, so springt das Exzentrizitätsmoment nach oben, anders jedoch als im Fall der hohen Amplitude wird der Exzentrizitätswinkel des Hauptgewichts durch den Anschlag eingeschränkt, wodurch das Exzentrizitätsmoment bei 12 kgcm bleibt.
3'-4': Auch wenn die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle weiter ansteigt, so hält das Exzentrizitätsmoment den Wert von 12 kgcm.
4': Auch wenn die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle 3000 U/min erreicht, so hält das Exzentrizitätsmoment den Wert von 12 kgcm.
4'-5': Nimmt die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle von 3000 U/min wieder ab, so hält, obwohl die Drehzahl die gerade Linie, die sie in den Schritten 3'–4' durchlaufen ist, in umgekehrter Richtung verfolgt, anders als beim Pfad des Ansteigens der Drehzahl, auch wenn die Drehzahl die 2000 U/min durchläuft, das Exzentrizitätsmoment den Wert von 12 kgcm.
5'-6: Nimmt die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle von der Nähe von 1800 U/min wieder ab, so entfernt sich das Hauptgewicht vom Anschlag und das Exzentrizitätsmoment verfolgt beim Abfall der Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle den selben Pfad wie im Fall der hohen Amplitude.
6: Erreicht die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle 1670 U/min, so entspricht das Exzentrizitätsmoment einem Wert in der Nähe von 10 kgcm.
6-1: Nimmt die Drehzahl von 1670 U/min weiter ab, so wird das Exzentrizitätsmoment abrupt 0 kgcm. Dieses Wert wird so lange aufrechterhalten, bis die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle 0 U/min erreicht.

Weiters ist im Falle dieses Beispiels die Schwingungszahl der schwingungserzeugenden Vorrichtung (Einheit : vpm [Vibrationen pro Minute]) gleich dem Wert der Drehzahl (Einheit : U/min) der schwingungserzeugenden Vorrichtung.
Zudem ist die Amplitude im Wesentlichen proportional zum Exzentrizitätsmoment der schwingungserzeugenden Welle, obwohl der Wert je nach dem Ziel der Schwingung gegebenenfalls etwas variiert werden kann.
Das geänderte Muster des Graphen in Bezug auf die Beziehung zwischen der Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle und der Schwingungsamplitude entspricht deshalb im Wesentlichen dem in 14 gezeigten Muster.
Im Fall der Vibrationswalze liegt der Resonanzpunkt der Verdichtungsräder in einem Bereich von 600 bis 800 U/min der Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle, wodurch bei einer Änderung der Bewegung des Hauptgewichts mit Bezug auf die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle in Übereinstimmung mit der Beschreibung unter Bezugnahme auf die 8 und 14 der Schwerpunkt der schwingungserzeugenden Welle durch die vorangegangene Vorspannung des elastischen Elements 13 beim Starten der schwingungserzeugenden Welle in der axialen Linie der schwingungserzeugenden Welle stationär ist und wenn die Drehzahl durch den Resonanzpunkt geht und keine Resonanz verursacht wird. Liegt der Resonanzpunkt bei einem anderen Wert, so kann die Resonanz auf ähnliche Weise vermieden werden, indem ein elastisches Element mit einer passenden Federkonstante gewählt wird.
Nebenbei ist es in der Tat schwierig, den Schwerpunkt der schwingungserzeugenden Welle vollständig auf der Achsenlinie der schwingungserzeugenden Welle auszurichten, und im einen tatsächlichen Beispiel vibriert die Walze beim Durchlaufen des Resonanzpunkts nicht erheblich, wenn der Schwerpunkt der schwingungserzeugenden Welle nur im wesentlichen auf der axialen Linie der schwingungserzeugenden Welle ausgerichtet ist. Deshalb steht das Legen des Schwerpunkts "im Wesentlichen" auf die axiale Linie der schwingungserzeugenden Welle für ein Phänomen, bei dem die Amplitude durch die Ausrichtung des Schwerpunkts der schwingungserzeugenden Welle im Wesentlichen oder zur Gänze auf der axialen Linie der schwingungserzeugenden Welle im Wesentlichen aufgehoben wird.
Auch wenn gemäß der jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen jener Fall erläutert wurde, in dem der schwingungserzeugende Mechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Vibrationswalze eingesetzt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Verwendung eingeschränkt, sondern ist auch bei der Verwendung in Vibrationsmaschinen, wie beispielsweise einen Verdichter vom Vibrationstyp, einer Vibrationsramme und dergleichen, einschließlich der Vibrationswalze, ausreichend wirksam.
Dem oben erklärten schwingungserzeugende Mechanismus der vorliegenden Erfindung gemäß ist der Anschlag zum Einschränken des Schwenkbereichs des bewegbaren exzentrischen Gewichts von einer Seite auf einem Winkel, bei dem das Ausmaß der Exzentrizität der schwingungserzeugenden Welle aufgehoben ist, auf der schwingungserzeugenden Welle bereitgestellt, das elastische Element hält das bewegbare exzentrische Gewicht, sodass das Ausmaß der Exzentrizität der schwingungserzeugenden Welle aufgehoben ist, und wenn die schwingungserzeugende Welle bis zu einer bestimmten Drehzahl gedreht wird, überschreitet das bewegbare exzentrische Gewicht das von der vorangegangenen Vorspannung des elastischen Elements verursachten Moments. Weiters wird das exzentrische Gewicht zu einem Punkt gedreht, an dem das Moment der Kraft zur Steigerung des Exzentrizitätsausmaßes, die auf das bewegbare exzentrische Gewicht bei gleichbleibender Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle ausgeübt wird, und das durch vorangegangene Vorspannung des elastischen Elements verursachte Moment ausgeglichen sind. Wird nun die Drehzahl der schwingungserzeugenden Welle vom der gleichbleibenden Drehzahl auf eine bestimmte Drehzahl oder darunter gesenkt, so wird das bewegbare exzentrische Gewicht um die Drehwelle herum in eine Richtung gedreht, mit der das Exzentrizitätsausmaß durch die Federkraft des elastischen Elements aufgehoben wird. Durch vorheriges Anpassen des durch die vorangegangene Vorspannung des elastischen Elements verursachten Moments zum Vermeiden des Resonanzpunkts kann die Schwingung gestartet und gestoppt werden, ohne dass das mechanische System, einschließlich des schwingungserzeugenden Mechanismus (Walze der Vibrationswalze oder dergleichen), mitschwingt.
Weiters kann die Erfindung den Nachteil der herkömmlichen Technologie ausschalten, der als erstes ungelöstes Problem in der Konstruktion hervorgehoben wurde, nämlich dass bei der herkömmlichen Technologie das elastische Element, das die Torsionsschraubenfeder umfasst, das Element an der Seite des Hauptkörpers der schwingungserzeugenden Welle und das Element an der Seite des Hauptgewichts durch beide Enden desselben sandwichartig umschließt und der Schwerpunkt der schwingungserzeugenden Welle im Wesentlichen auf der Achsenlinie der schwingungserzeugenden Welle liegend gehalten wird, wodurch beim Drehen der schwingungserzeugenden Welle mit hoher Geschwindigkeit die Torsionsschraubenfeder durch die Zentrifugalkraft an die Seite einer Endplatte auf der Außenseite gedrückt wird und die Torsionsschraubenfeder durch den Reibungskontakt mit der Endplatte abgenützt wird.
Weiters bestand ein Nachteil der herkömmlichen Technologie als zweites ungelöstes Problem darin, dass der Rotationswinkel des Hauptgewichts im Verhältnis zum Rückkehrmoment steht, wodurch ein beträchtliches Moment beim Rückkehrvorgang wirkt, die beiden Enden der Torsionsschraubenfeder abwechselnd auf das Element an der Seite des Hauptkörpers der schwingungserzeugenden Welle und das Element an der Seite des Hauptgewichts aufprallt, wodurch starker Lärm entsteht. Der vorliegenden Erfindung entsprechend umfasst die vorliegende Erfindung einen Verbindungsmechanismus, der den Verbindungsstab zur Umwandlung der linearen Verschiebungsbewegung in eine rotierende Bewegung um die Drehwelle der schwingungserzeugenden Welle umfasst, der Rotationsswinkel des Hauptgewichts ist also nicht proportional zum Moment des Rückkehrvorgangs und die Linie des Moments Ms der Rückholkraft, die um die Drehwelle des Hauptgewichts wirkt, besteht aus einer Kurve in Form eines Hügels mit mäßiger Steigung, wodurch, selbst wenn das Hauptgewicht dynamisch in die axiale Richtung der schwingungserzeugenden Welle zurückkehrt, das Hauptgewicht nicht abrupt zur Seite des Anschlags zurückkehrt. Infolgedessen ist die Geräuschentwicklung durch den Aufprall zwischen dem Hauptgewicht und dem Anschlag vernachlässigbar und unnötige Schwingungen werden eingeschränkt.
Wenn die Vibrationswalze mit dem oben beschriebenen schwingungserzeugenden Mechanismus ausgestattet ist, so wird, im Falle eines normalen Vorgangs, bei dem die Vibrationswalze gestartet und gestoppt wird und sich im Zuge des Vibrationsverdichtunsvorgangs bewegt, die Schwingung gestoppt, sodass die verdichtende Stirnfläche nicht signifikant teilweise absinkt, die Walze schwingt in diesem Fall nicht mit, wodurch nicht einmal kleine wellenförmige Unregelmäßigkeiten auf der verdichteten Straßenoberfläche hervorgerufen werden, und die Gefahr der durch das Durchlaufen des Resonanzpunkts verursachten Schwingung kann vermieden werden. Zudem kann ein Umschalten zwischen hoher Amplitude und niedriger Amplitude durchgeführt werden.

Claims

Mechanismus zur Erzeugung von Schwingungen mit einer Drehwelle in einer senkrecht zur Achsenlinie einer schwingungserzeugenden Welle stehenden Richtung und mit einem bewegbaren exzentrischen Gewicht, das um die Drehwelle herum rotierbar ist und Schwingungen durch Rotation der schwingungserzeugenden Welle erzeugt, wobei der Mechanismus zur Erzeugung von Schwingungen Folgendes umfasst: eine rotierende Antriebsvorrichtung für die schwingungserzeugende Welle (10); ein Gleitelement (11), das zur linearen Bewegung auf der Achsenlinie der schwingungserzeugenden Welle entlang eines Führungselements (6) auf einer Seite der schwingungserzeugenden Welle fähig ist; und einen Verbindungsstab (12), dessen eines Ende mit dem Gleitelement und dessen anderes Ende mit dem bewegbaren exzentrischen Gewicht (4) verbunden ist, um die lineare Verschiebung des Gleitelements in eine rotierende Verschiebung des exzentrischen Gewichts um die Drehwelle (3) herum umzuwandeln; gekennzeichnet durch: einen Anschlag (14) zum Einschränken des Schwenkbereichs des bewegbaren exzentrischen Gewichts auf einen Winkel, der das Ausmaß der Exzentrizität der schwingungserzeugenden Welle nur auf einer Seite aufhebt; und ein elastisches Element (13), das auf das bewegbare exzentrische Gewicht (4) mittels des im Führungselement (6) und im Verbindungsstab (12) bereitgestellten Gleitelements (11) Druck ausübt, um das Ausmaß der Exzentrizität der schwingungserzeugenden Welle aufzuheben.
Mechanismus zur Erzeugung von Schwingungen nach Anspruch 1, worin das elastische Element (13) eine Schraubenfeder ist.
Mechanismus zur Erzeugung von Schwingungen nach Anspruch 1 oder 2, worin die Drehwelle (3) zum axialen Tragen des bewegbaren exzentrischen Gewichts (4) angebracht ist, um sich zwischen Trägerrahmen zu erstrecken, die getrennt voneinander und einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Mechanismus zur Erzeugung von Schwingungen nach Anspruch 1 bis 3, worin des bewegbare exzentrische Gewicht (4) ein Hauptgewicht (4) ausbildet, und ein Steuergewicht (8), das ein kleines, exzentrisches Gewicht mit einer geringeren Masse als die Masse des bewegbaren exzentrischen Gewichts ist, auf dem Hauptgewicht bereitgestellt ist.
Mechanismus zur Erzeugung von Schwingungen nach Anspruch 4, worin das Steuergewicht (8) in Bezug auf das Hauptgewicht (4) schwenkbar ist und die Amplitude der Schwingung durch Rotation der schwingungserzeugenden Welle (10) und durch Umschalten der Drehrichtung derselben variabel ist.
Mechanismus zur Erzeugung von Schwingungen nach Anspruch 5, worin zwei Anschlag-Aufnehmer (8a)(8b) mit unterschiedlichen Längen in radialer Richtung von einem axialen Schwenk-Mittelpunkt dieser aus bereitgestellt sind, ein Anschlag (16) zum Eingreifen in die zwei Anschläge auf dem Hauptgewicht (4) bereitgestellt ist und ein Anschlag mit solchen Maßen, dass er ausschließlich in einen der beiden Anschlag-Aufnehmer des Steuergewichts (8) eingreifen kann, an den Trägerrahmen bereitgestellt ist, die das Hauptgewicht axial und drehbar tragen.
Vibrationswalze (1) mit dem Mechanismus zur Erzeugung von Schwingungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6.