EP0047433A2 - Vibrationsgerät zur Materialverdichtung, insbesondere Bodenverdichtungsgerät - Google Patents

Vibrationsgerät zur Materialverdichtung, insbesondere Bodenverdichtungsgerät Download PDF

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EP0047433A2
EP0047433A2 EP81106627A EP81106627A EP0047433A2 EP 0047433 A2 EP0047433 A2 EP 0047433A2 EP 81106627 A EP81106627 A EP 81106627A EP 81106627 A EP81106627 A EP 81106627A EP 0047433 A2 EP0047433 A2 EP 0047433A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unbalanced
vibration device
clutch
unbalanced mass
axial direction
Prior art date
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Granted
Application number
EP81106627A
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English (en)
French (fr)
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EP0047433A3 (en
EP0047433B1 (de
Inventor
Friedrich Kümmel
Ludwig Unrath
Rudolf Hennecke
Manfred Schubert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delmag Maschinenfabrik Reinhold Dornfeld GmbH and Co
Original Assignee
Delmag Maschinenfabrik Reinhold Dornfeld GmbH and Co
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Publication date
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Priority to AT81106627T priority Critical patent/ATE16719T1/de
Publication of EP0047433A2 publication Critical patent/EP0047433A2/de
Publication of EP0047433A3 publication Critical patent/EP0047433A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0047433B1 publication Critical patent/EP0047433B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/046—Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil
    • E02D3/074—Vibrating apparatus operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18056—Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18344—Unbalanced weights
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18544—Rotary to gyratory
    • Y10T74/18552—Unbalanced weight

Definitions

  • the invention relates to a vibration device for material compaction, in particular a soil compaction device, which has an unbalance system with two coaxial shafts which can be driven independently of one another, each of which is connected to an unbalanced mass and a first or a second gear element, and to a drive shaft and min. at least one switchable clutch for optionally driving a third or fourth gear element, which is in driving connection with the first or the second gear element.
  • the gear elements mentioned will usually be pulleys, gear wheels or the like, so that the drive connection is produced by means of a V-belt or toothed belt, by direct meshing of the gear wheels with one another or by intermediate gears.
  • one of the two coaxial shafts is designed as a hollow shaft and it carries a half-shell-shaped unbalanced mass which overlaps the second unbalanced mass located on a core shaft, so that the two shafts together with the associated unbalanced masses can be driven independently.
  • This drive takes place via a drive shaft running parallel to the two coaxial shafts, which drives a switchable clutch with which two pulleys rotatably mounted on opposite end regions of the drive shaft can optionally be connected.
  • These drive one of the unbalanced masses via V-belts and pulleys attached to opposite end areas of the two coaxial shafts.
  • the known vibration device can be operated with two different frequencies as well as with two different unbalances, although there is a fixed correlation between frequency and unbalance.
  • the present invention has now created a vibration device of the type mentioned at the outset, which is simpler in construction and can be built more compactly than the known vibration device described, namely according to the invention the four gear elements serving to drive the two unbalanced masses are all on one side the unbalance system and be covered by a cover.
  • the Vibration device according to the invention thus has a gearbox only on one side of the unbalance system, so that a cover is also required on only one side of the unbalance system. This not only makes the new vibration device cheaper to manufacture, it also makes it narrower and lighter.
  • gear elements are arranged on both sides of the unbalance system, which has only one unbalanced mass and consequently only a single shaft, namely two pulleys attached to the opposite ends of the unbalanced mass shaft and two also on attached to the opposite ends of an intermediate shaft pulleys, which intermediate shaft extends over the entire width of the unbalance system and serves to drive the unbalanced mass in the opposite direction to the normal direction of rotation.
  • the switchable clutch is therefore not used to change the frequency with which the unbalanced mass is operated, but rather to reverse the direction of rotation.
  • the vibrating device according to DE-AS 21 08 106 also has all the disadvantages of the vibrating device according to DE-OS 1 558 869 and its unbalance system has no real one-sided drive.
  • the construction according to the invention provides that the driven unbalanced mass always leads the unbalanced mass.
  • the unbalance system cannot change to the state of lowest total unbalance while continuously reducing the total unbalance, since a state would first have to be run through in which the total unbalance is greater than in the state in which the two unbalanced masses have a smaller angular distance from one another and the driven unbalanced mass leads over the entrained unbalanced mass.
  • the vibrating device according to the invention thus allows the unbalance system to be operated with a large effective and with a small effective total unbalance when operating at a low frequency with a very simple structure. This is a great advantage for soil compaction equipment, since it is better to work hard soil with high frequency and small amplitude in order to avoid damage to the vibrating device, whereas with soft soil, such as clay, large jumps of the vibrating device at low frequency are desirable in order to get stuck to prevent the vibration device from becoming soft and damp.
  • a stop for taking the unbalanced unbalanced mass in itself would not be necessary at all, since the unbalance system endeavors to assume this state anyway if one of the two unbalanced masses is driven and the other can rotate freely.
  • a preferred embodiment of the invention has Vibrating device for the angular position in which the unbalanced masses are located at a greater angular distance from one another has a stop which takes the first unbalanced mass.
  • the clutch for the connection of the two gear elements to the drive shaft should each have a clutch drum, which are arranged in the axial direction next to one another and to which only a single, rotatable, rotatably connected, fly-weight clutch element is assigned, and for switching the Coupling, coupling element and coupling drums can be displaced relative to one another in the axial direction such that the coupling element can optionally be arranged within one of the coupling drums assigned to it.
  • switchable centrifugal clutches e.g. DE-OS 25 09 322
  • a centrifugal weight coupling element can be saved in this way.
  • a particularly space-saving clutch is obtained when the clutch drums are rotatably connected to one of the gear elements to be coupled to the drive shaft, are arranged in the axial direction between them, and are rotatably mounted together with them on the drive shaft.
  • a switching element which penetrates the drive shaft in the axial direction is provided for the centrifugal weight coupling element which can be displaced along the drive shaft, so that the coupling drums can be made axially immovable.
  • an off builds shorter in the axial direction embodiment in which the clutch drums are non-rotatable relative to the respectively assigned gear element, but are displaceable in the axial direction and can thus be arranged optionally over the centrifugal weight coupling element.
  • the shift path lies between the two gear elements to be coupled to the drive shaft, so that the embodiment is shorter in the axial direction by the shift path length than the embodiment described in the first place, in which as much space is required beyond the one gear element as that Movement of the switching element corresponds to the switching path length.
  • centrifugal clutch according to the invention can be manufactured essentially from series parts of known centrifugal clutches available on the market and can therefore be produced inexpensively.
  • FIGS 1 and 2 show a soil compaction device designed according to the invention with a vibrating plate 10 on which an unbalance system 12 is attached. This is driven by an internal combustion engine 14 via a drive system 16. A tank located in front of the engine was designated 18, a guide handle for the device attached to the vibrating plate 10 was designated 20.
  • the motor 14 drives one of two pulleys 24, 26 via a drive shaft 19 and a centrifugal clutch 22.
  • a clutch drum 28 or 30 is connected to each of the pulleys, within which is arranged an axially displaceable drive element 32, which is non-rotatably connected to the drive shaft 19 and which frictionally engages against that clutch drum 28 or, as the centrifugal weights increase, as the engine speed increases 30 creates within which it is currently located.
  • By moving the drive element 32 can. So select which of the clutch drums and thus which of the pulleys 24, 26 is driven.
  • pulleys 38 and 40 are connected via V-belts 34 and 36 to pulleys 38 and 40, of which the first is connected to a hollow shaft 42 and the second to a core shaft 44 which is concentric therewith.
  • the hollow shaft 42 carries a larger, the core shaft 44 a smaller unbalanced mass 46 and 48, so that the two shafts and the two unbalanced masses together form the unbalance system designated by 12 in FIGS.
  • the unbalanced mass 46 or 48 connected to the respective non-driven shaft 42 or 44 could assume any rotational angle position relative to the driven unbalanced mass.
  • stops are now provided, which are arranged according to the invention so that when the large unbalanced mass 46 is driven, the small unbalanced mass 48 is not taken along in any position, but in a position in which it slightly lags behind the large unbalanced mass 46, as shown in FIG Figure 4a is shown.
  • FIGS. 5 and 6 show a preferred embodiment of the imbalance system 12 according to the invention, in which the hollow shaft 42 is mounted in a housing 60 with the aid of roller bearings 62, while slide bearings 64 serve to support the core shaft 44.
  • a stop bar 46a is attached to the large unbalanced mass 46 so that when the hollow shaft 42 is driven or the large unbalanced mass 46 is driven, the small unbalanced mass 48 which is carried along lags slightly in the direction of rotation, as is shown in FIG. 6 with solid lines.
  • a further stop bar 46b can be provided on one of the two unbalanced masses, in the illustrated embodiment also on the large unbalanced mass 46, through which the large unbalanced mass is driven when the core shaft 44 is driven so that it is diametrically opposed to the small unbalanced mass 48. This state is shown in dot-dash lines in FIG.
  • the two states with the largest and smallest total unbalance are brought about with the simplest means, so that complicated parts such as switchable couplings in the unbalance system itself can be dispensed with.
  • FIG. 7 shows a drive shaft 110 provided with a drive flange 112, on which two pulley bodies 116 and 118 are rotatably but axially non-displaceably mounted with ball bearings 114 held axially immovable.
  • Each of these pulley bodies forms a pulley 116a or 118a and a clutch drum 116b or 118b, the latter facing each other and having the same inside diameter according to the invention.
  • a switching axis 120 is held in the longitudinal direction; it carries at its outer end via a non-displaceably held in the axial direction
  • Ball bearing 122 has a shift lever 124, while a tension pin 126 is fastened to its inner end, which extends through longitudinal slots 128 in the drive shaft 110 on both sides of the shift axis 120 and projects into a clutch disc designated as a whole by 130.
  • This clutch disc is available as a whole part on the market, e.g. B. from the company Robert Scheuffele & Co., D 7120 Bietigheim-Bissingen.
  • the clutch disc 130 has a disc body 132 on which the flyweights 136 provided with clutch linings 134 are held with the aid of springs 138 pulling the flyweights against one another such that they can only move outward in the radial direction relative to the disc body 132.
  • the clutch disc 130 By shifting the shift lever 124 in the axial direction, the clutch disc 130, which is non-rotatably connected to the drive shaft 110 via the dowel pin 126, can be shifted in the axial direction when the drive shaft 110 is stationary or only rotating at idling speed, and thus optionally within one of the clutch drums 116b and Arrange 118b 'so that when the speed of the drive shaft 110 increases, one of the two pulleys 116a or 118a is driven.
  • a clutch disk 130 ' is fixedly attached to a drive shaft 110'. H. it rotates with the drive shaft and is immovable relative to it.
  • two pulley bodies 116 'and 118' are again rotatable on the drive shaft, but are mounted immovably relative to the latter and each form a pulley 116a 'and 118a'.
  • the clutch drums 116b 'and 118b' are not formed on the pulley bodies, but are formed as separate parts which are connected in a rotationally fixed manner to the associated pulley body via a ring of driving pins 150 'or driving wedges 152', but are opposed to the latter in Have it shifted axially.
  • a ball bearing 122 ' is fastened to each of the clutch drums 116b' and 118b ', a shift lever 124' was fastened to the outer rings of these ball bearings, so that one of the two clutch drums 116b 'can be used with its help. or 118b 'over the clutch disc 130'.
  • the embodiment according to FIG. 9 is shorter in the axial direction than the embodiment according to FIG. 7.

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Abstract

Vibrationsgerät zur Materialverdichtung, welches ein Unwuchtsystem (12) mit zwei unabhängig voneinander antreibbaren koaxialen Wellen (42, 44) aufweist, deren jede eine Unwuchtmasse (46, 48) trägt. Oberhalb des Unwuchtsystems (12) ist eine schaltbare Kupplung (22) angeordnet, über welche und ein Getriebe (24, 26, 34, 36, 38, 40) jeweils eine der beiden Wellen (42, 44) antreibbar ist. Das aus zwei der Kupplung zugeordneten Riemenscheiben (24, 26), zwei Keilriemen (34, 36) und zwei den beiden Wellen (42, 44) zugeordneten Riemenscheiben (38, 40) bestehende Getriebe ist als Ganzes auf einer Seite des Unwuchtsystems (12) angeordnet und durch eine einzige Abdeckung (50) überfangen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vibrationsgerät zur Materialverdichtung, insbesondere ein Bodenverdichtungsgerät, welches ein Unwuchtsystem mit zwei unabhängig voneinander antreibbaren koaxialen Wellen aufweist, deren jede mit einer Unwuchtmasse und einem ersten bzw. einem zweiten Getriebeelement verbunden ist, sowie mit einer Antriebswelle und minde-. stens einer schaltbaren Kupplung zum wahlweisen-Antrieb eines dritten bzw. vierten Getriebeelements, welches mit dem ersten bzw. dem zweiten Getriebeelement in Triebverbindung steht. Bei den erwähnten Getriebeelementen wird es sich üblicherweise um Riemenscheiben, Zahnräder oder dergleichen handeln, so daß die Triebverbindung durch einen Keil- oder Zahnriemen, durch unmittelbares Kämmen der Zahnräder miteinander oder durch Zwischenräder hergestellt wird.
  • Bei einem bekannten derartigen Vibrationsgerät (DE-OS 1 558 869) ist eine der beiden koaxialen Wellen als Hohlwelle ausgebildet und sie trägt eine halbschalenförmige Unwuchtmasse, die die zweite, auf einer Kernwelle sitzende Unwuchtmasse überfängt, so daß die beiden Wellen samt den zugehörigen Unwuchtmassen unabhängig voneinander angetrieben werden können. Dieser Antrieb erfolgt über eine parallel zu den beiden koaxialen Wellen verlaufende Antriebswelle, die eine schaltbare Kupplung antreibt, mit der wahlweise zwei auf einander gegenüberliegenden Endbereichen der Antriebswelle drehbar gelagerte Riemenscheiben verbunden werden können. Diese treiben über Keilriemen und auf einander entgegengesetzten Endbereichen der beiden koaxialen Wellen befestigte Riemenscheiben jeweils eine der Unwuchtmassen an. Da die übersetzungsverhältnisse der beiden Riemenscheibengetriebe ebenso wie die Unwuchten der beiden Unwuchtmassen unterschiedlich ge - wählt wurden, kann das bekannte Vibrationsgerät sowohl mit zwei verschiedenen Frequenzen als auch mit zwei verschiedenen Unwuchten betrieben werden, wobei allerdings eine feste Zuordnung zwischen Frequenz und Unwucht besteht.
  • Das bekannte Vibrationsgerät hat verschiedene Nachteile:
    • Um die Bedienungsperson nicht zu gefährden, muß verhindert werden, daß die Bedienungsperson in die erwähnten Keilriemengetriebe hineinfassen kann oder Kleidungsstücke der Bedienungsperson von den Keilriemengetrieben erfaßt werden können; deshalb sind bei dem bekannten Vibrationsgerät zwei gehäuseartige Abdeckungen zu beiden Seiten des Unwuchtsystems erforderlich. Ferner ist bei jeder Betriebsart eine der beiden Unwuchtmassen unwirksam, so daß sie nur das Gewicht des Vibrationsgeräts erhöht.
  • Durch die vorliegende Erfindung wurde nun.ein Vibrationsgerät der eingangs erwähnten Art geschaffen, das einfacher in seinem Aufbau ist und kompakter gebaut werden kann als das geschilderte bekannte Vibrationsgerät, indem nämlich erfindungsgemäß die vier, dem Antrieb der beiden-Unwuchtmassen dienenden Getriebeelemente sämtlich auf einer Seite des Unwuchtsystems angeordnet und durch eine Abdeckung überfangen werden. Das erfindungsgemäße Vibrationsgerät weist also nur auf einer Seite des Unwuchtsystems ein Getriebe auf, so daß auch nur auf einer Seite des Unwuchtsystems eine Abdeckung erforderlich.ist. Dadurch läßt sich das neue Vibrationsgerät nicht nur billiger herstellen, sondern es baut auch schmäler und leichter.
  • Bei Vibrations-Bodenverdichtungsgeräten ist es zwar schon bekannt (DE-AS 21 08 106), an einer Antriebswelle nur auf einer Seite eines Unwuchtsystems sowohl zwei Getriebeelemente in Form von Riemenscheiben als auch eine schaltbare Kupplung anzuordnen, mit deren Hilfe wahlweise eine der beiden Riemenscheiben mit der Antriebswelle verbunden werden kann, jedoch sind auch bei dieser bekannten Konstruktion zu beiden Seiten des nur eine einzige Unwuchtmasse und demzufolge nur eine einzige Welle aufweisenden Unwuchtsystems Getriebeelemente angeordnet, und zwar zwei an den voneinander abgekehrten Enden der Unwuchtmasse-Welle befestigte Riemenscheiben und zwei ebenfalls an den voneinander abgewandten Enden einer Zwischenwelle angebrachte Riemenscheiben, wobei sich diese Zwischenwelle über die ganze Breite des Unwuchtsystems erstreckt und dazu dient, die Unwuchtmasse in zur normalen Drehrichtung entgegengesetzten Richtung antreiben zu können. Bei diesem bekannten Vibrationsgerät dient die schaltbare Kupplung also nicht der Änderung der Frequenz, mit der die Unwuchtmasse betrieben wird, sondern der Umkehr der Drehrichtung. Auch das Vibrationsgerät nach der DE-AS 21 08 106 weist also sämtliche Nachteile des Vibrationsgeräts nach der DE-OS 1 558 869 auf und sein Unwuchtsystem besitzt keinen echt einseitigen Antrieb.
  • Bei Vibrationsgeräten mit einem zwei Unwuchtmassen aufweisenden Unwuchtsystem ist es auch schon bekannt (DE-OS 27 38 794), unterschiedliche Gesamtunwuchten dadurch einzustellen, daß sich die Unwuchtmassen mittels einer Kupplung in verschiedenen Winkelstellungen relativ zueinander anordnen und fixieren lassen.
  • Zur Erzielung desselben Effekts, ohne daß jedoch komplizierte Bauteile wie Kupplungen benötigt werden, wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Unwuchtsystem so auszubilden, daß mindestens in der einen Winkelstellung der beiden Unwuchtmassen relativ zueinander die nicht mit der Antriebswelle gekuppelte Unwuchtmasse von der anderen Unwuchtmasse mitgenommen wird und daß für diejenige Winkelstellung, in der die Unwuchtmassen den kleineren Winkelabstand voneinander aufweisen, zusammen mit der angetriebenen ersten Unwuchtmasse ein die andere, zweite Unwuchtmasse mitnehmender Anschlag umläuft, welcher so . angeordnet ist, daß die erste Unwuchtmasse gegenüber der zweiten Unwuchtmasse voreilt. In diesem Zusammenhang muß auf folgendes hingewiesen werden: Es würde nicht ausreichen, einfach zusammen mit der jeweils angetriebenen Unwuchtmasse einen Anschlag für die jeweils andere Unwuchtmasse mitlaufenzulassen; würde nämlich im Zustand größter Gesamtunwucht, d. h. bei im wesentlichen ohne Winkelabstand miteinander umlaufenden Unwuchtmassen, die größere Unwuchtmasse mit dem Antrieb gekuppelt und die kleinere Unwuchtmasse durch einen zusammen mit der größeren Unwuchtmasse umlaufenden Anschlag so mitgenommen werden, daß sie in Drehrichtung vor der sie mitnehmenden großen Unwuchtmasse liegt, was an sich das Naheliegendste wäre, so hätte dies zur Folge, daß die mitgenommene Unwuchtmasse alsbald eine Winkelstellung einnehmen würde, in der sie der angetriebenen Unwuchtmasse ungefähr gegenüberliegt - ein solches Unwuchtsystem hat stets das Bestreben, den Zustand geringster Gesamtunwucht einzunehmen, und beim Aufschlagen eines solchen Vibrationsgeräts auf dem Boden würde die mitgenommene, kleinere Unwuchtmasse gegenüber der größeren, mit dem Antrieb gekuppelten Unwuchtmasse voreilen können. Deshalb sieht die erfindungsgemäße Konstruktion vor, daß die angetriebene Unwuchtmasse gegenüber der mitgenommenen Unwuchtmasse stets voreilt. In diesem Fall kann das Unwuchtsystem nicht unter stetiger Verringerung der Gesamtunwucht in den Zustand geringster Gesamtunwucht übergehen, da zunächst ein Zustand durchlaufen werden müßte, in dem die Gesamtunwucht größer ist als in dem Zustand, in dem die beiden Unwuchtmassen einen kleineren Winkelabstand voneinander aufweisen und die angetriebene Unwuchtmasse gegenüber der mitgenommenen Unwuchtmasse voreilt.
  • Das erfindungsgemäße Vibrationsgerät erlaubt es also bei einfachstem Aufbau, das Unwuchtsystem bei einem Betrieb mit, niedriger Frequenz mit einer großen und bei hoher Frequenz mit einer kleinen wirksamen Gesamtunwucht zu betreiben. Dies ist bei Bodenverdichtungsgeräten ein großer Vorteil, da man einen harten Boden besser mit hoher Frequenz und kleiner Amplitude bearbeitet, um Beschädigungen des Vibrationsgeräts zu vermeiden, während bei einem weichen Boden wie beispielsweise Lehm große Sprünge des Vibrationsgeräts bei kleiner Frequenz erwünscht sind, um ein Festsaugen des Vibrationsgeräts arn weichen, feuchten Boden zu verhindern.
  • Für den Zustand kleinster Gesamtunwucht wäre ein Anschlag zum Mitnehmen der nicht angetriebenen Unwuchtmasse an sich gar nicht erforderlich, da das Unwuchtsystem ohnehin bestrebt ist, diesen Zustand einzunehmen, wenn eine der beiden Unwuchtmassen angetrieben wird und sich die andere frei drehen kann. Damit jedoch bei einem Antrieb der dem Zustand kleinster Gesamtunwucht zugeordneten Welle des Unwuchtsystems der Zustand kleinster Gesamtunwucht rasch eingenommen wird, weist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vibrationsgeräts für diejenige Winkelstellung, in der sich die Unwuchtmassen im größeren Winkelabstand voneinander befinden, einen die erste Unwuchtmasse mitnehmenden Anschlag auf.
  • Schließlich wird auch noch ein besonders einfacher Aufbau für die Kupplung des Vibrationsgeräts vorgeschlagen; gemäß diesem Vorschlag soll die Kupplung für die Verbindung der beiden Getriebeelemente mit der Antriebswelle jeweils eine Kupplungstrommel aufweisen, die in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind und denen nur ein einziges, mit der Antriebswelle drehfest verbundenes, schaltbares Fliehgewicht-Kupplungselement zugeordnet ist, und zum Umschalten der Kupplung sind Kupplungselement und Kupplungstrommeln in axialer Richtung derart relativ zueinander verschiebbar, daß das Kupplungselement wahlweise innerhalb einer der ihm zugeordneten Kupplungstrommeln angeordnet werden kann. Gegenüber bekannten schaltbaren Fliehkraftkupplungen (z. B. DE-OS 25 09 322) läßt sich so ein Fliehgewicht-Kupplungselement einsparen.
  • Eine besonders raumsparende Kupplung ergibt sich dann, wenn die Kupplungstrommeln mit jeweils einem der mit der Antriebswelle zu kuppelnden Getriebeelemente drehfest verbunden, in axialer Richtung zwischen diesen angeordnet und zusammen mit diesen auf der Antriebswelle drehbar gelagert sind.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung ist ein die Antriebswelle in axialer Richtung durchsetzendes Schaltelement für das längs der Antriebswelle verschiebbare Fliehgewicht-Kupplungselement vorgesehen, so daß die Kupplungstrommeln axial unverschiebbar gestaltet werden können. In axialer Richtung kürzer baut jedoch eine Ausführungsform, bei der die Kupplungstrommeln relativ zu dem jeweils zugeordneten Getriebeelement unverdrehbar, jedoch in axialer Richtung verschiebbar sind und sich so wahlweise über dem Fliehgewicht-Kupplungselement anordnen lassen. Bei dieser Ausführungsform liegt der Schaltweg zwischen den beiden mit der Antriebswelle zu kuppelnden Getriebeelementen, so daß die Ausführungsform in axialer Richtung um die Schaltweglänge kürzer baut als die an erster Stelle beschriebene Ausführungsform, bei der jenseits des einen Getriebeelements soviel Platz benötigt wird, als dies der Bewegung des Schaltelements um die Schaltweglänge entspricht.
  • Bei der zweiten, vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist es schließlich zweckmäßig, auf den Kupplungstrommeln ein mit diesen in axialer Richtung fest verbundenes Schaltelement drehbar zu lagern, um mit einem stillstehenden Schaltelement die Kupplungstrommeln hin- und herschieben zu können.
  • Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung ist es, daß sie im wesentlichen aus auf dem Markt erhältlichen Serienteilen bekannter Fliehkraftkupplungen und daher kostengünstig hergestellt werden kann.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der beiliegenden zeichnerischen Darstellung und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Vibrationsgeräts, eines erfindungsgemäßen Unwuchtsystems und einer erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung; in der beiliegenden Zeichnung zeigen:
    • Figur 1 eine Seitenansicht des als Bodenverdichtungsgerät ausgebildeten Vibrationsgeräts;
    • Figur 2 eine Frontansicht dieses Bodenverdichtungsgeräts;
    • Figur 3 eine schematische Darstellung des Unwuchtsystems und seines Antriebs bei Verwendung in dem Bodenverdichtungsgerät gemäß den Figuren 1 und 2;
    • Figur 4a
    • Figur 4b die Zustände größter und kleinster Gesamtunwucht des Unwuchtsystems in einer schematischen Seitenansicht;
    • Figur 5 einen Axialschnitt durch das Unwuchtsystem gemäß der Linie 5-5 in Figur 1;
    • . Figur 6 einen Querschnitt durch das Unwuchtsystem nach der Linie 6-6 in Figur 5;
    • Figur 7 einen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung;
    • Figur 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 in Figur 7, wobei jedoch nur das Fliehgewicht-Kupplungselement dargestellt wurde, und
    • Figur 9 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung.
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen ein erfindungsgemäß ausgebildetes Bodenverdichtungsgerät mit einer Rüttelplatte 10, auf der ein Unwuchtsystem 12 befestigt ist. Dieses wird von einem Verbrennungsmotor 14 über ein Antriebssystem 16 angetrieben. Ein vor dem Motor liegender Tank wurde mit 18 bezeichnet, ein an der Rüttelplatte 10 angebrachter Führungsgriff für das Gerät mit 20.
  • Wie die Figur 3 erkennen läßt, treibt der Motor 14 über eine Antriebswelle 19 und eine Fliehkraftkupplung 22 wahlweise eine von zwei Riemenscheiben 24, 26 an. Zu diesem Zweck ist mit jeder der Riemenscheiben eine Kupplungstrommel 28 bzw. 30 verbunden, innerhalb welcher ein axial verschiebliches, mit der Antriebswelle 19 jedoch drehfest verbundenes Antriebselement 32 angeordnet ist, das sich bei Erhöhung der Motordrehzahl nach Art von Fliehgewichten reibungsschlüssig gegen diejenige Kupplungstrommel 28 bzw. 30 anlegt, innerhalb welcher es sich gerade befindet. Durch Verschieben des Antriebselements 32 läßt sich. also vorwählen, welche der Kupplungstrommeln und damit welche der Riemenscheiben 24, 26 angetrieben wird.
  • Diese Riemenscheiben sind über Keilriemen 34 bzw. 36 mit Riemenscheiben 38 und 40 verbunden, von denen die erste mit einer Hohlwelle 42 und die zweite mit einer hierzu konzentrischen Kernwelle 44 drehfest verbunden ist..
  • Die Hohlwelle 42 trägt eine größere, die Kernwelle 44 eine kleinere Unwuchtmasse 46 bzw. 48, so daß die beiden Wellen und die beiden Unwuchtmassen zusammen das in den Figuren 1 und 2 mit 12 bezeichnete Unwuchtsystem bilden.
  • Da sich stets eine der beiden Kupplungstrommeln 28, 30 frei drehen kann, könnte an sich die mit der jeweils nicht angetriebenen Welle 42 bzw. 44 verbundene Unwuchtmasse 46 bzw. 48 jede beliebige Drehwinkelstellung gegenüber der jeweils angetriebenen Unwuchtmasse einnehmen. Nun sind jedoch Anschläge vorgesehen, die erfindungsgemäß so angeordnet sind, daß beim Antrieb der großen Unwuchtmasse 46 die kleine Unwuchtmasse 48 nicht in irgendeiner beliebigen Stellung mitgenommen wird, sondern in einer Stellung, in der sie gegenüber der großen Unwuchtmasse 46 geringfügig nacheilt, wie dies in Figur 4a dargestellt ist. Andererseits ist auch für den Zustand kleinster effektiver Gesamtunwucht, bei dem die kleine Unwuchtmasse 48 angetrieben wird, ein die große Unwuchtmasse 46 mitnehmender Anschlag vorgesehen, um zu erreichen, daß die größere Unwuchtmasse 46 von Anfang an in derjenigen Stellung mitgenommen wird, in der sie der kleineren Unwuchtmasse 48 ungefähr diametral gegenüberliegt, wie dies in Figur 3b dargestellt wurde.
  • Durch entsprechende Wahl der Durchmesser der Riemenscheiben 24, 26, 38,40 kann erreicht werden, daß die Unwuchtmassen 46 und 48 mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden und das Gerät bei großer Gesamtunwucht mit niedriger Frequenz und bei kleiner Gesamtunwucht mit hoher Frequenz läuft.
  • Da sich erfindungsgemäß das ganze Getriebe 24, 26, 38, 40, 34, 36 auf einer Seite des Unwuchtsystems 12 befindet, wird auch nur eine einzige gehäuseartige Abdeckung benötigt, welche in den Figuren 1 und 2 mit 50 bezeichnet worden ist.
  • Die Figuren 5 und 6 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform des.erfindungsgemäßen Unwuchtsystems 12, bei der die Hohlwelle 42 mit Hilfe von Rollenlagern 62 in einem Gehäuse 60 gelagert ist, während der Lagerung der Kernwelle 44 Gleitlager 64 dienen.
  • Erfindungsgemäß ist an der großen Unwuchtmasse 46 eine Anschlagleiste 46a so angebracht, daß bei angetriebener Hohlwelle 42 bzw. angetriebener großer Unwuchtmasse 46 die mitgenommene kleine Unwuchtmasse 48 in Drehrichtung geringfügig nacheilt, wie dies in Figur 6 mit ausgezogenen Linien dargestellt ist.
  • Ferner kann an einer der beiden Unwuchtmassen, bei der dargestellten Ausführungsform gleichfalls an der großen Unwuchtmasse 46, eine weitere Anschlagleiste 46b vorgesehen sein, durch die die große Unwuchtmasse bei angetriebener Kernwelle 44 so mitgenommen wird, daß sie der kleinen Unwuchtmasse 48 diametral gegenübersteht. Dieser Zustand ist in Figur 6 strichpunktiert dargestellt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Vibrationsgerät werden also die beiden Zustände mit größter und kleinster Gesamtunwucht mit einfachsten Mitteln herbeigeführt, so daß auf komplizierte Teile wie schaltbare Kupplungen im Unwuchtsystem selbst verzichtet werden kann.
  • Die Figur 7 zeigt eine mit einem Antriebsflansch 112 versehene Antriebswelle 110, auf der mit axial unverschiebbar gehaltenen Kugellagern 114 zwei Riemenscheibenkörper 116 und 118 drehbar, jedoch in axialer Richtung unverschiebbar gelagert sind. Jeder dieser Riemenscheibenkörper bildet eine Riemenscheibe 116a bzw. 118 a und eine Kupplungstrommel 116b bzw. 118b, wobei die letzteren einander zugekehrt sind und erfindungsgemäß gleiche Innendurchmesser aufweisen.
  • In der Antriebswelle 110 ist eine Schaltachse 120 in Längsrichtung verschiebbar gehalten; sie trägt an ihrem äußeren Ende über ein in axialer Richtung unverschiebbar gehaltenes Kugellager 122 einen Schalthebel 124, während an ihrem inneren Ende ein Spannstift 126 befestigt ist, der beidseits der Schaltachse 120 Längsschlitze 128 in der Antriebswelle 110 durchgreift und in eine als ganzes mit 130 bezeichnete Kupplungsscheibe hineinragt. Diese Kupplungsscheibe ist als ganzes Teil auf dem Markt erhältlich, z. B. von der Firma Robert Scheuffele & Co., D 7120 Bietigheim-Bissingen.
  • Die Kupplungsscheibe 130 besitzt einen Scheibenkörper 132, auf dem mit Kupplungsbelägen 134 versehene Fliehgewichte 136 mit Hilfe von die Fliehgewichte gegeneinander ziehenden Federn 138 so gehalten sind, daß sie sich relativ zum Scheibenkörper 132 nur in radialer Richtung nach außen bewegen können.
  • Durch Verschieben des Schalthebels 124 in axialer Richtung läßt sich bei stehender oder sich nur mit Lehrlaufdrehzahl drehender Antriebswelle 110 die Kupplungsscheibe 130, die über den Spannstift 126 mit der Antriebswelle 110 drehfest verbunden ist, in axialer Richtung verschieben und so wahlweise innerhalb einer der Kupplungstrommeln 116b und 118b ' anordnen, so daß bei Erhöhung der Drehzahl der Antriebswelle 110 wahlweise eine der beiden Riemenscheiben 116a bzw. 118a angetrieben wird.
  • Bei der Variante der erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung nach Figur 9 ist auf einer Antriebswelle 110' eine Kupplungsscheibe 130' fest angebracht, d. h. sie dreht sich mit der Antriebswelle und ist relativ zu dieser unverschiebbar. Mit Hilfe von auf der Antriebswelle 110' unverschiebbar gehaltenen Kugellagern 114' sind wieder zwei Riemenscheibenkörper 116' und 118' auf der Antriebswelle drehbar, gegenüber dieser jedoch unverschiebbar gelagert und sie bilden jeweils eine Riemenscheibe 116a' bzw. 118a'.
  • Bei dieser Ausführungsform sind jedoch die Kupplungstrommeln 116b' und 118b' nicht an die Riemenscheibenkörper angeformt, sondern als separate Teile ausgebildet, die über jeweils einen Kranz von Mitnehmerstiften 150' oder Mitnehmerkeilen 152' mit dem zugeordneten Riemenscheibenkörper drehfest verbunden sind, sich diesem gegenüber jedoch in axialer Richtung verschieben lassen.
  • Auf jeder der Kupplungstrommeln 116b' bzw. 118b' ist ein Kugellager 122' befestigt, auf den Außenringen dieser Kugellager wurde ein Schalthebel 124' befestigt, so daß sich mit -seiner Hilfe wahlweise eine der beiden Kupplungstrommeln 116b' . bzw. 118b' über die Kupplungsscheibe 130' schieben läßt.
  • Für vorstehend nicht beschriebene Teile der Ausführungsform nach Figur 9 wurden dieselben Bezugszeichen wie in den Figuren 7 und 8 verwendet, jedoch unter Erhöhung um 100.
  • Da bei der zweiten Ausführungsform der von den beiden Kupplungstrommeln in axialer Richtung benötigte Raum zwischen den beiden Riemenscheiben für die Unterbringung des Schaltwegs verwendet wird, baut die Ausführungsform nach Figur 9 in axialer Richtung kürzer als die Ausführungsform nach Figur 7.

Claims (9)

1. Vibrationsgerät zur Materialverdichtung, insbesondere Bodenverdichtungsgerät, welches ein Unwuchtsystem mit zwei unabhängig voneinander antreibbaren koaxialen Wellen aufweist, deren jede mit einer Unwuchtmasse und einem ersten bzw. einem zweiten Getriebeelement verbunden ist, sowie mit einer Antriebswelle und mindestens einer schaltbaren Kupplung zum wahlweisen Antrieb eines dritten bzw. vierten Getriebeelements, welches mit dem ersten bzw. dem zweiten Getriebeelement in Triebverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Getriebeelemente (24, 26, 38, 40) sämtlich auf einer Seite des Unwuchtsystems (12) angeordnet und durch eine Abdeckung (50) überfangen sind.
2. Vibrationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtmassen (46, 48) in axialer Richtung einander benachbart und zur Erzielung unterschiedlicher Gesamtunwuchten in wenigstens zwei Winkelstellungen relativ zueinander anordenbar sind, wobei mindestens in der einen Winkelstellung die nicht mit der Antriebswelle gekuppelte Unwuchtmasse von der anderen Unwuchtmasse mitnehmbar ist, und daß für diejenige Winkelstellung, in der die Unwuchtmassen (46, 48) den kleineren Winkelabstand voneinander aufweisen, zusammen mit der angetriebenen ersten Unwuchtmasse (46) ein die andere, zweite Unwuchtmasse (48) mitnehmender Anschlag (46a) umläuft, welcher so angeordnet ist, daß die erste Unwuchtmasse (46) gegenüber der zweiten Unwuchtmasse (48) voreilt.
3. Vibrationsgerät nach Anspruch 2, dessen Unwuchtmassen unterschiedliche Unwuchtmomente aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Unwuchtmasse (46) das größere Unwuchtmoment besitzt.
4. Vibrationsgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Winkelstellung, in der die Unwuchtmassen den größeren Winkelabstand voneinander aufweisen, ein die erste Unwuchtmasse (46) mitnehmender Anschlag (46b) 'vorgesehen ist.
5. Vibrationsgerät nach einem oder mehreren der. vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung für das dritte und das vierte Getriebeelement (24, 26 bzw. 116a, 118a bzw. 116a', 118a') jeweils eine Kupplungstrommel (16b, 18b bzw.116b', 118b') aufweist, die in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind und denen nur ein einziges, mit der Antriebswelle (19 bzw. 110) drehfest verbundenes, schaltbares Fliehgewicht-Kupplungselement (130 bzw 130') zugeordnet ist, und daß zum Umschalten der Kupplung Kupplungselement (130; 130') und Kupplungstrommeln (116b, 118b; 116b', 118b',) in axialer Richtung derart relativ zueinander verschiebbar sind, daß das Kupplungselement wahlweise innerhalb einer der ihm zugeordneten Kupplungstrommeln anordenbar ist.
6. Vibrationsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungstrommeln (116b, 118b) mit jeweils einem Getriebeelement (116a, 118a) drehfest verbunden, in axialer Richtung zwischen diesen angeordnet und zusammen mit diesen auf der Antriebswelle (110) drehbar gelagert sind.
7. Vibrationsgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Antriebswelle (110) in axialer Richtung durchsetzendes Schaltelement (120) für das längs der Antriebswelle verschiebbare Kupplungselement (130) vorgesehen ist.
8. Vibrationsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungstrommeln (116b', 118b') relativ zu dem jeweils zugeordneten Getriebeelement (116a', 118a') unverdrehbar, jedoch in axialer Richtung verschiebbar und abwechselnd über dem Kupplungselement (130') anordenbar sind.
9. Vibrationsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kupplungstrommeln (116b', 118b') ein mit diesen in axialer Richtung fest verbundenes Schaltelement (124') drehbar gelagert ist.
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