EP0780164A2 - Schwingungserreger zum Erzeugen einer gerichteten Schwingung - Google Patents

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EP0780164A2
EP0780164A2 EP96120175A EP96120175A EP0780164A2 EP 0780164 A2 EP0780164 A2 EP 0780164A2 EP 96120175 A EP96120175 A EP 96120175A EP 96120175 A EP96120175 A EP 96120175A EP 0780164 A2 EP0780164 A2 EP 0780164A2
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EP
European Patent Office
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unbalanced
shaft
vibration exciter
unbalance
shafts
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EP96120175A
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Wacker Construction Equipment AG
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Wacker Werke GmbH and Co KG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/10—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
    • B06B1/16—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • B06B1/161—Adjustable systems, i.e. where amplitude or direction of frequency of vibration can be varied
    • B06B1/166—Where the phase-angle of masses mounted on counter-rotating shafts can be varied, e.g. variation of the vibration phase
    • 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
    • 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
    • Y10T74/18544—Rotary to gyratory
    • Y10T74/18552—Unbalanced weight

Definitions

  • the invention relates to a vibration exciter according to the introductory part of patent claim 1.
  • Vibrations of this type are e.g. known from DE 38 06 897 A1.
  • the unbalance shafts are coupled by two meshing gears, one of which is mounted on the one unbalanced shaft and the other on the other unbalanced shaft concentrically to the respective axis of rotation.
  • the change in the mutual phase position of the unbalanced shafts positively coupled via the gear wheels can be changed in a controlled manner in that at least one of the two gear wheels can be adjusted in its angular position in a controlled manner with respect to its shaft.
  • the known vibration exciters are usually driven by means of a drive motor which acts on a gear or a pulley via a transmission which is fastened to one end of one of the two unbalanced shafts which is led out of the vibrator housing.
  • the phase position of the two unbalanced shafts in relation to one another can be changed by means of a control mechanism in such a way that the vector of the directional vibration generated by the vibration exciter can be adjusted in a plane parallel to the direction of movement over an angular range with respect to the center of gravity of the compacting device standing on a flat floor, in which it is more or less inclined with respect to the center of gravity in or against the direction of movement or extends parallel to the center of gravity.
  • the centrifugal weights exert not only the propulsive force but also a tilting moment on the vibrator housing and the compression device connected to it, which, however, at the known devices according to DE 38 06 897 A1 because of the desired distance between the two unbalanced shafts is vehemently small and therefore has little influence on the movement behavior of the compression device equipped with the vibration exciter.
  • the invention is based on the finding that the effectiveness of the compacting device can be significantly improved in cohesive soils by an increased tilting moment, because this results in a pronounced peeling effect which considerably increases the advance and thus the off-road capability of the compacting device, in particular a vibrating plate, in the cohesive soil .
  • a first part of the invention is therefore to provide a vibration exciter of the type according to the preamble of claim 1, which has an increased tilting moment especially in the lead, but is nevertheless characterized by a low overall height comparable to the known vibration exciters.
  • a second part of the invention is to design vibration exciters of the type according to DE 38 06 897 A1 so that the structural design of the phase adjustment mechanism is largely independent of the structural design of the unbalances.
  • one of the two intermediate shafts could now be used for the installation of the adjusting mechanism for adjusting the phase position between the unbalances instead of an unbalanced shaft, so that the unbalanced shaft are no longer forcibly installed and there is therefore sufficient space available for special designs on them. so that they e.g. B. according to claims 7-13 can be equipped with unbalance weights without difficulty, which are divided and whose parts are adjustable in relation to each other to change the m.r value frequency-dependent automatically or parameter-dependent.
  • the further subclaims relate to further preferred configurations of the vibration exciter according to claim 1.
  • a device for changing the phase position of two unbalances in which the unbalances are arranged at a relatively large mutual distance on the ground contact plate of a vibrator and are driven in opposite directions by means of toothed belts attached to them by means of a toothed belt.
  • the toothed belt is guided over four deflection wheels, two of which can be shifted in opposite, mutually parallel directions in such a way that the phase shift of the unbalances in relation to one another is adjusted by the associated displacement of the toothed belt.
  • a drive for generating vibrations of a spring-loaded device in particular a sieve, in which two at their ends located outside a housing with unbalanced masses, parallel to each other in the housing mounted shafts via in the housing gears arranged on them and two intermediate gears inserted between them and intermeshing intermeshing gears are coupled with one another in opposite directions.
  • the axes of rotation of the unbalanced shafts and the intermediate gearwheels lie in the same plane, and the gearwheels are supported in the housing by means of axle journals.
  • the distance between the unbalanced shafts is increased for the purpose of being able to use unbalances that are at a large radial distance from the axes of rotation of the shafts carrying them, so that large centrifugal forces are generated, even at relatively low speeds, such as this is particularly necessary with seven.
  • the intermediate gears and their bearings are used exclusively for the transmission of force between the shafts occupied by the unbalances and have only a sufficient length in the direction of the axis of rotation for the gears to be supported against tilting and for a perfect transmission of force.
  • the vibration exciter shown in different variants in the drawing has, in all embodiments, a vibrator housing 1 which surrounds the interior with the unbalanced shafts 3a, 3b on all sides, in which the two unbalanced shafts 3a, 3b, which in the usual way have at least one unbalanced weight with respect to the axis of rotation 3c , are mounted parallel to each other by means of roller bearings 2.
  • two intermediate shafts 4 and 5 are rotatably mounted in the vibrator housing 1 by means of further roller bearings 6 with axes of rotation 4c, 5c parallel to the axes of rotation 3c of the unbalanced shafts 3a, 3b.
  • the intermediate shafts 4 and 5 are arranged in the vibrator housing 1 so that their respective axes of rotation 4c and 5c are each in the same plane as the axes of rotation 3c of the unbalanced shafts 3a, 3b.
  • this is not an absolute requirement. Rather, the shafts do not necessarily have to lie in a common plane in view of the machine-specific center distances of the intermediate shafts 4 and 5.
  • the unbalanced shaft 3a and the intermediate shaft 4 are directly coupled to each other via a gear 7 and 8, which is coaxially fixed on them.
  • the gearwheel 8 on the intermediate shaft 4 further meshes with a gearwheel 9 seated on the intermediate shaft 5 in a rotationally fixed manner.
  • a further gearwheel 10 is arranged on the intermediate shaft 5 coaxially with its axis of rotation 5c and has a hub 10a enclosing the intermediate shaft 5 with a sliding fit.
  • a spiral double groove 10b is worked into the inner wall of this hub 10a, in each of which a pin 11 engages in the sections offset from each other by 180 °, which pin projects somewhat from the intermediate shaft 5 on both sides through an axial longitudinal slot 5a in the intermediate shaft 5.
  • the pin 11 extends perpendicular to the axis of rotation 5c of the intermediate shaft 5 and passes through an actuating slider 12 which is axially slidable in the intermediate shaft 5 in the form of a hollow shaft and can be adjusted in a controlled manner by means of an actuating member 13.
  • the actuator 13 is axially fixed but rotatably connected to the slide 12 so that the intermediate shaft 5 can rotate with the slide 12 without taking the actuator 13 with it.
  • the actuating member 13 runs into a piston 14, which is sealed in a cylinder 15 and is guided parallel to the axis of rotation 5c and can be acted upon from the outside with pressure medium D in a controlled manner on the side facing away from the slider 12.
  • the piston 14 When the piston 14 is pressurized in the position shown in Fig. 1, it shifts to the viewer of Fig. 1 to the left, which in turn displaces the pin 11 in the direction of the axis of rotation 5c, with the result that the Angular position of the gear 10 with respect to the intermediate shaft 5 is changed. If the piston 14 is relieved of the pressure medium, it moves back to its starting position under the restoring force exerted on it by the slider.
  • the gearwheel 10 meshes directly with a further gearwheel 16, which is mounted in a rotationally fixed manner on the other unbalanced shaft 3b concentrically with its axis of rotation 3c.
  • the intermediate shaft 4 can be driven by means of a hydraulic motor 17, which is coupled to the intermediate shaft 4 on the left end side of the intermediate shaft 4 for the viewer.
  • the hydraulic motor 17 can be pressurized with pressure medium via pressure medium connections 18 and drives the intermediate shaft 4 in one or the other direction of rotation depending on the direction of the pressure medium flowing through it on.
  • the rotating intermediate shaft 4 sets the unbalanced shaft 3a on the one hand via the gear 8 and the gear 7 and the other intermediate shaft 5 rotates via the gear 8 and the gear 9 and this in turn via the gear 10 and the gear 16 the other Unbalanced shaft 3b.
  • FIG. 2 shows a variant of the vibration exciter according to FIG. 1, in which the hydraulic motor 17 ′ which drives the vibration exciter does not act on the intermediate shaft 4 but on the unbalanced shaft 3a.
  • the design of the vibration exciter according to FIGS. 1 and 2 has the advantage that the two unbalanced shafts 3a and 3b do not need to include a phase adjustment mechanism and are therefore free for the installation of other adjustment mechanisms, in particular for those shown in FIGS. 3 to 5 Devices for changing the mr value of the unbalanced shafts 3a 'and 3b'.
  • two flyweights 20b are seated on the unbalanced shaft 3b 'in a rotationally fixed manner and, between them, an unbalanced part 20a which can be rotated in its angular position relative to the fixed unbalanced parts 20b is rotatable with a sliding fit.
  • the unbalance part 20a is adjustable relative to the unbalanced shaft 3b 'by means of a mechanism which is similar to that by means of which the gear wheel hub 10a is adjustable relative to the intermediate shaft 5 and which functions like this.
  • a spiral double groove 22 is also machined into the inner wall of the adjustable unbalance part 20a, in each of which a pin 24 engages in the sections offset from one another by 180 °, which pin passes through an axial longitudinal slot 23 in the unbalanced shaft 3b ' something protrudes from this on both sides.
  • the pin 24 extends perpendicular to the axis of rotation of the unbalanced shaft 3b 'and passes through an actuating slide 28 which is axially slidable in the unbalanced shaft 3b' and which is designed as a hollow shaft and can be adjusted in a controlled manner by means of an actuating member 25.
  • the actuator 25 is axially fixed but rotatably connected to the slider 28 so that the unbalanced shaft 2b 'can rotate with the slider 28 without the Take actuator 25 with you.
  • the actuating member 25 ends in a piston 26, which is sealed in a cylinder 27 and is guided parallel to the axis of rotation of the unbalanced shaft 3b 'and can be acted upon with pressure medium D in a controlled manner on the side facing away from the slide 28.
  • the resulting total unbalance can be continuously adjusted between a minimum value and a maximum value.
  • the m.r value can also be continuously changed in the unbalanced shaft 3a', which is not shown, the adjustment of both unbalanced shafts taking place in synchronism. 3 are thus freely selectable in terms of their m.r value, and the m.r value can also be used to optimally control the tilting moment mentioned above in order to achieve the desired peeling effect.
  • the unbalanced mass consists of two fixed parts 20b 'and an adjustable unbalanced part 20a' arranged between them, which, however, unlike the embodiment according to FIG. 3, cannot be rotated against the fixed unbalanced parts 20b but in the radial direction is movable.
  • the adjustable Unbalance part 20a encloses the unbalanced shaft 3b 'provided with mutually parallel sliding surfaces 32 as a U-piece and is held in the starting position shown in FIG.
  • a plate spring assembly 30 on the unbalanced shaft 3b'.
  • This plate spring assembly 30 surrounds a clamping screw 31 which slidably passes through the unbalanced shaft 3b 'and is screwed into a threaded bore in the crosspiece of the adjustable unbalanced member 20a.
  • the adjustable unbalanced part 20a exerts a growing, radially directed force on the screw 31, which in turn transmits this to the end of the spring assembly 30 facing away from the unbalanced shaft 3b'.
  • the spring assembly 30 is compressed more and more with increasing rotational speed, which is caused by a displacement of the adjustable unbalance part 20a radially outward from the unbalanced shaft 3b 'and thus a change in the resulting total unbalance, that is to say a change in the mr value , goes along. 4 and 5, the mr value is reduced with increasing speed, which is also the aim in the embodiment according to FIG. 3.
  • the m.r value of the unbalanced shaft 3a ' can be changed in the same way as for the unbalanced shaft 3b'.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungserreger zum Erzeugen einer gerichteten Schwingung bei einem Verdichtungsgerät. Der Schwingungserreger weist in bekannter Weise zwei in einem gegenseitigen Abstand parallel zueinander in einem Vibratorgehäuse (1) gelagerte, über Zahnräder miteinander gekoppelte Unwuchtwellen (3a), (3b) auf, die gegensinnig mit gleicher Drehzahl angetrieben sind und deren gegenseitige Phasenlage durch Verändern der Winkelposition eines der Zahnräder bezüglich der dieses tragenden Welle im Betrieb des Erregers gesteuert einstellbar ist. Erfindungsgemäß weist der Schwingungserreger zwei zwischen den Unwuchtwellen (3a), (3b) parallel zu diesen angeordnete, formschlüssig miteinander und mit den Unwuchtwellen (3a,3b) gekoppelte, im entgegengesetzten Drehsinn von den Unwuchtwellen (3a,3b) angetriebene Zwischenwellen (4,5) auf, von denen eine zwei Zahnräder (9,10) trägt, von denen das eine mit der einen und das andere mit der anderen Unwuchtwelle gekoppelt ist und von denen eines das in seiner Winkelposition bezüglich seiner Welle (5) gesteuert einstellbare Zahnrad (10) bildet. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungserreger gemäß dem einleitenden Teil des Patentanspruchs 1.
  • Schwingungserreger dieser Art sind z.B. aus DE 38 06 897 A1 bekannt.
  • Bei den bekannten Schwingungserregern sind die Unwuchtwellen durch zwei miteinander in Eingriff stehende Zahnräder gekoppelt, von denen das eine auf der einen Unwuchtwelle und das andere auf der anderen Unwuchtwelle konzentrisch zu der jeweiligen Drehachse drehfest angebracht ist. Die Veränderung der gegenseitigen Phasenlage der formschlüssig über die Zahnräder gekoppelten Unwuchtwellen ist dadurch gesteuert veränderbar, daß mindestens eines der beiden Zahnräder gegenüber seiner Welle in seiner Winkelpositon gesteuert verstellbar ist.
  • Die bekannten Schwingungserreger werden in der Regel mittels eines Antriebsmotors angetrieben, der über eine Transmission ein Zahnrad oder eine Riemenscheibe beaufschlagt, das bzw. die auf dem aus dem Vibratorgehäuse herausgeführten einen Ende einer der beiden Unwuchtwellen befestigt ist.
  • Die Phasenlage der beiden Unwuchtwellen in Bezug aufeinander ist mittels eines Steuermechanismus in solcher Weise veränderbar, daß der Vektor der von dem Schwingungserreger erzeugten gerichteten Schwingung in einer zur Bewegungsrichtung parallelen Ebene über einen Winkelbereich bezüglich der Schwerlinie des auf ebenem Boden stehenden Verdichtungsgeräts verstellbar ist, in dem er bezüglich der Schwerlinie mehr oder weniger in oder entgegen der Bewegungsrichtung geneigt ist oder sich parallel zur Schwerlinie erstreckt. In den bezüglich der Schwerlinie geneigten Stellungen des Vektors der gerichteten Schwingung wird durch die Fliehgewichte neben der Vortriebskraft auch ein Kippmoment auf das Vibratorgehäuse und das mit diesem verbundene Verdichtungsgerät ausgeübt, das jedoch bei den bekannten Geräten gemäß DE 38 06 897 A1 wegen des bei diesen angestrebten geringen Abstandes zwischen den beiden Unwuchtwellen vehältnismäßig gering ist und deswegen auf das Bewegungsverhalten des mit dem Schwingungserreger ausgerüsteten Verdichtungsgeräts kaum einen Einfluß hat.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei bindigen Böden die Effektivität des Verdichtungsgeräts durch ein vergrößertes Kippmoment wesentlich verbessert werden kann, weil dadurch ein ausgeprägter Abschäleffekt eintritt, der den Vorlauf und damit die Geländegängigkeit des Verdichtungsgeräts, insbesondere einer Vibrationsplatte, im anbindigen Boden beträchtlich erhöht.
  • Eine erste Teilaufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schwingungserreger von der Gattung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, der ein verstärktes Kippmoment insbesondere im Vorlauf aufweist, sich aber dennoch durch eine mit den bekannten Schwingungserregern vergleichbare geringe Bauhöhe auszeichnet.
  • Bei den Schwingungserregern gemäß DE 38 06 897 A1 ist der Phasenverstellmechanismus in eine der beiden Unwuchtwellen eingebaut. Dadurch werden der Gestaltung der Unwuchten der Unwuchtwelle sehr enge Grenzen gesetzt.
  • Demgemäß besteht eine zweite Teilaufgabe der Erfindung darin, Schwingungserreger von der Gattung gemäß DE 38 06 897 A1 auch so zu gestalten, daß die konstruktive Gestaltung des Phasenverstellmechanismus von der konstruktiven Gestaltung der Unwuchten weitgehend unabhängig ist.
  • Die die beiden vorstehend genannten Teilaufgaben umfassende Aufgabe der Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
  • Durch die beiden Zwischenwellen zwischen den Unwuchtwellen wird deren Achsabstand gegenüber der bekannten Bauform mit direkt gekuppelten Unwuchtwellen wesentlich vergrößert und damit das Kippmoment beträchtlich erhöht, ohne daß die Bauhöhe vergrößert werden muß, weil die Zahnräder trotz des größeren Unwuchtwellenabstandes keinen größeren Durchmesser zu haben brauchen als bei den Schwingungserregern der bekannten Bauart gemäß DE 38 06 897 A1.
  • Hinzu kommt, daß für den Einbau des Verstellmechanismus zum Verstellen der Phasenlage zwischen den Unwuchten anstelle einer Unwuchtwelle nunmehr eine der beiden Zwischenwellen herangezogen werden konnte, so daß die Unwuchtwuchtwellen nicht mehr zwangsweise verbaut sind und an ihnen somit genügend Raum für besondere Gestaltungen zur Verfügung steht, so daß sie z. B. gemäß den Ansprüchen 7 - 13 ohne Schwierigkeiten mit Unwuchtgewichten ausgerüstet werden können, die geteilt sind und deren Teile in Bezug aufeinander zur Veränderung des m.r-Wertes frequenzabhängig selbsttätig oder parameterabhängig gezielt verstellbar sind.
  • Die weiteren Unteransprüche betreffen weitere bevorzugte Ausgestaltungen des Schwingungserregers gemäß Patentanspruch 1.
  • Aus CH 467 112 ist eine Vorrichtung zum Ändern der Phasenlage zweier Unwuchten bekannt, bei der die Unwuchten in einem relativ großen gegenseitigen Abstand auf der Bodenkontaktplatte eines Rüttelgeräts angeordnet und über an ihnen angebrachte Zahnräder mittels eines Zahnriemens gegenläufig angetrieben sind. Der Zahnriemen ist über vier Umlenkräder geführt, von denen zwei in entgegengesetzten, zueinander parallelen Richtungen gewillkürt in solcher Weise verlagerbar sind, daß durch die damit einhergehende Verschiebung des Zahnriemens die Phasenlage der Unwuchten in Bezug aufeinander verstellt wird. Diese Art der Verstellung der Phasenlage der Unwuchten und ihres Antriebs erfordert eine sehr große Bauhöhe und Baulänge des Schwingungserregers, wobei der relativ große Abstand der Unwuchten durch die besonderen Art der Konstruktion des Mechanismus zum Verstellen der Phasenlage der Unwuchten bedingt und nicht darauf zurückzuführen ist, daß ein erhöhtes Kippmoment erzielt werden soll. Bei Schwingungserregern für Bodenversichtungsgeräte, insbesondere Rüttelplatten, ist im Gegenteil bisher ein kleines Kippmoment angestrebt worden, wofür auch schon bekannte Konstruktionen mit zueinander koaxialen Unwuchtwellen entwickelt wurden.
  • Aus der DE-OS 23 34 208 ist ein Antrieb zum Erzeugen von Schwingungen einer federnd aufgehängten Einrichtung, insbesondere eines Siebes, bekannt, bei der zwei an ihren außerhalb eines Gehäuses gelegenen Enden mit Unwuchtmassen versehene, parallel zueinander in dem Gehäuse gelagerte Wellen über im Gehäuse auf ihnen angeordnete Zahnräder und zwei zwischen sie eingefügte untereinander sowie mit dem einen bzw. anderen Zahnrad kämmende Zwischenräder gegensinnig drehbar miteinander gekoppelt sind. Die Drehachsen der Unwuchtwellen und der Zwischenzahnräder liegen in gleicher Ebene, und die Zahnräder sind in dem Gehäuse mittels Achszapfen gelagert. Durch die Zwischenzahnräder wird der Abstand zwischen den mit den Unwuchten versehenen Wellen zu dem Zweck vergrößert, Unwuchten verwenden zu können, die einen großen radialen Abstand von den Drehachsen der sie tragenden Wellen haben, so daß auch bei relativ niedrigen Drehzahlen große Fliehkräfte erzeugt werden, wie dies insbesondere bei Sieben nötig ist. Die Zwischenzahnräder und ihre Lagerung dienen ausschließlich der Kraftübertragung zwischen den mit den Unwuchten besetzten Wellen und haben in Richtung der Drehachse nur eine gerade zur kippsicheren Lagerung der Zahnräder und einer einwandfreien Kraftübertragung ausreichende Länge.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
  • In der Zeichnung zeigt:
    • Fig. 1
    einen Schwingungserreger teilweise im Querschnitt entlang der die Drehachsen der Unwuchtwellen enthaltenden Ebene in Draufsicht,
    Fig. 2
    eine die Einleitung der Antriebskraft betreffende Variante des Schwingungserregers nach Fig. 1,
    Fig. 3
    eine die Gestaltung der Unwuchtwellen betreffende Variante des Unwuchterregers nach Fig. 1,
    Fig. 4
    eine weitere, die Gestaltung der Unwuchtwellen betreffende Variante des Schwingungserregers nach Fig. 1, und
    Fig. 5
    den Querschnitt des Schwingungserregers gemäß Fig. 4 entlang der Schnittlinie V-V in Fig. 4.
  • Der in verschiedenen Varianten in der Zeichnung dargestellte Schwingungserreger weist bei allen Ausführungsformen ein den Innenraum mit den Unwuchtwellen 3a, 3b allseitig umschließendes Vibratorgehäuse 1 auf, in dem die beiden Unwuchtwellen 3a, 3b, die in üblicher Weise mindestens ein bezüglich der Drehachse 3c exzentrisches Unwuchtgewicht aufweisen, mittels Wälzlagern 2 parallel zueinander gelagert sind.
  • Zwischen den Unwuchtwellen 3a und 3b sind zwei Zwischenwellen 4 und 5 mittels weiterer Wälzlager 6 mit zueinander sowie zu den Drehachsen 3c der Unwuchtwellen 3a, 3b paralleler Drehachse 4c, 5c im Vibratorgehäuse 1 drehbar gelagert.
  • Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Zwischenwellen 4 und 5 so in dem Vibratorgehäuse 1 angeordnet, daß sich ihre jeweilige Drehachse 4c bzw. 5c jeweils in der gleichen Ebene befindet wie die Drehachsen 3c der Unwuchtwellen 3a, 3b. Dies ist jedoch kein unbedingtes Erfordernis. Die Wellen brauchen vielmehr in Rücksicht auf maschinenspezifisch projektierte Achsabstände der Zwischenwellen 4 und 5 nicht zwingend in einer gemeinsamen Ebene zu liegen.
  • Die Unwuchtwelle 3a und die Zwischenwelle 4 sind über je ein koaxial drehfest auf ihnen sitzendes Zahnrad 7 bzw. 8 unmittelbar miteinander gekoppelt. Das Zahnrad 8 auf der Zwischenwelle 4 kämmt des weiteren mit einem drehfest auf der Zwischenwelle 5 sitzenden Zahnrad 9.
  • Auf der Zwischenwelle 5 ist koaxial zu dessen Drehachse 5c ein weiteres Zahnrad 10 angeordnet, das eine die Zwischenwelle 5 mit Gleitpassung umschließende Nabe 10a aufweist. In die Innenwandung dieser Nabe 10a ist eine Spiral-Doppelnut 10b eingearbeitet, in deren um 180° gegeneinander versetzte Abschnitte jeweils ein Stift 11 eingreift, der durch einen axialen Längsschlitz 5a in der Zwischenwelle 5 hindurch beidseitig etwas aus der Zwischenwelle 5 vorragt. Der Stift 11 erstreckt sich senkrecht zur Drehachse 5c der Zwischenwelle 5 und durchsetzt ein Betätigungs-Gleitstück 12, das in der als Hohlwelle ausgeführten Zwischenwelle 5 axial gleitbar und mittels eines Betätigungsgliedes 13 gesteuert verstellbar ist. Das Betätigungsglied 13 ist mit dem Gleitstück 12 achsfest aber drehbar verbunden, so daß sich die Zwischenwelle 5 mit dem Gleitstück 12 zu drehen vermag, ohne das Betätigungsglied 13 mitzunehmen. Das Betätigungsglied 13 läuft in einen Kolben 14 aus, der in einem Zylinder 15 abgedichtet parallel zur Drehachse 5c geführt und auf der von dem Gleitstück 12 abgewendeten Seite von außen her gesteuert mit Druckmittel D beaufschlagbar ist. Wenn der Kolben 14 in der in Fig. 1 dargestellten Stellung mit Druckmittel beaufschlagt wird, verschiebt er sich für den Betrachter der Fig. 1 nach links, wodurch wiederum der Stift 11 in Richtung der Drehachse 5c verlagert wird, was zur Folge hat, daß die Winkelposition des Zahnrades 10 bezüglich der Zwischenwelle 5 verändert wird. Wird der Kolben 14 vom Druckmittel entlastet, verschiebt er sich unter der vom Gleitstück auf ihn ausgeübten Rückstellkraft wieder zurück zu seiner Ausgangsposition.
  • Das Zahnrad 10 kämmt direkt mit einem weiteren Zahnrad 16, das drehfest auf der anderen Unwuchtwelle 3b konzentrisch zu deren Drehachse 3c angebracht ist.
  • Die Zwischenwelle 4 ist mittels eines Hydraulikmotors 17 antreibbar, der auf der für den Betrachter linken Stirnseite der Zwischenwelle 4 mit dieser gekoppelt ist. Der Hydraulikmotor 17 ist über Druckmittelanschlüsse 18 gesteuert mit Druckmittel beaufschlagbar und treibt die Zwischenwelle 4 je nach Richtung des ihn durchströmenden Druckmittels in dem einen oder anderen Drehsinn an. Die sich drehende Zwischenwelle 4 versetzt über das Zahnrad 8 und das Zahnrad 7 zum einen die eine Unwuchtwelle 3a und über das Zahnrad 8 und das Zahnrad 9 zum anderen die andere Zwischenwelle 5 in Drehung und diese wiederum über das Zahnrad 10 und das Zahnrad 16 die andere Unwuchtwelle 3b.
  • Die Fig. 2 zeigt eine Variante des Schwingungserregers gemäß Fig. 1, bei der der den Antrieb des Schwingungserregers besorgende Hydraulikmotor 17' nicht an der Zwischenwelle 4 sondern an der Unwuchtwelle 3a angreift.
  • In jedem Falle hat die Gestaltung des Schwingungserregers gemäß Fig. 1 und 2 den Vorteil, daß die beiden Unwuchtwellen 3a und 3b keinen Mechanismus zur Phasenverstellung aufzunehmen brauchen und daher für den Einbau anderweitiger Verstellmechanismen frei sind, insbesondere für die in Fig. 3 bis 5 dargestellten Vorrichtungen zum Verändern des m.r-Wertes der Unwuchtwellen 3a' und 3b'.
  • Bei der Ausführung nach Fig. 3 sitzen auf der Unwuchtwelle 3b' drehfest zwei Fliehgewichte 20b und, zwischen diesen, mit Gleitpassung drehbar ein gegenüber den festen Unwuchtteilen 20b in seiner Winkelposition veränderbarer Unwuchtteil 20a. Der Unwuchtteil 20a ist gegenüber der Unwuchtwelle 3b' mittels eines Mechanismus verstellbar, der demjenigen gleicht, mit dessen Hilfe die Zahnradnabe 10a gegenüber der Zwischenwelle 5 verstellbar ist, und der wie dieser funktioniert. Wie bei der Nabe 10a ist auch in diesem Falle in die Innenwandung des verstellbaren Unwuchtteils 20a eine Spiral-Doppelnut 22 eingearbeitet, in deren um 180° gegeneinander versetzte Abschnitte jeweils ein Stift 24 eingreift, der durch einen axialen Längsschlitz 23 in der Unwuchtwelle 3b' hindurch beidseitig etwas aus dieser vorragt. Der Stift 24 erstreckt sich senkrecht zur Drehachse der Unwuchtwelle 3b' und durchsetzt ein Betätigungs-Gleitstück 28, das in der als Hohlwelle ausgeführten Unwuchtwelle 3b' axial gleitbar und mittels eines Betätigungsgliedes 25 gesteuert verstellbar ist. Das Betätigungsglied 25 ist mit dem Gleitstück 28 achsfest aber drehbar verbunden, so daß sich die Unwuchtwelle 2b' mit dem Gleitstück 28 zu drehen vermag, ohne das Betätigungsglied 25 mitzunehmen. Das Betätigungsglied 25 läuft in einen Kolben 26 aus, der in einem Zylinder 27 abgedichtet parallel zur Drehachse der Unwuchtwelle 3b' geführt und auf der von dem Gleitstück 28 abgewendeten Seite von außen her gesteuert mit Druckmittel D beaufschlagbar ist. Wenn der Kolben 26 in der in Fig. 3 dargestellten Stellung mit Druckmittel beaufschlagt wird, verschiebt er sich für den Betrachter der Fig. 3 nach links, wodurch wiederum der Stift 24 in Richtung der Drehachse der Unwuchtwelle 3b' nach links verlagert wird, was zur Folge hat, daß die Winkelposition des drehbaren Unwuchtteils 20a bezüglich der Unwuchtwelle 3b' verändert wird und dadurch auch die resultierende Gesamtunwucht der Unwuchtteile 20b und 20a, also der m.r-Wert der Unwuchtwelle 3b'. Wird der Kolben 26 vom Druckmittel entlastet, verschiebt er sich unter der vom Gleitstück 28 auf ihn ausgeübten Rückstellkraft wieder zurück zu seiner Ausgangsposition.
  • Es ist ersichtlich, daß bei der Ausführung gemäß Fig. 3 die resultierende Gesamtunwucht kontinuierlich zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert verstellbar ist.
  • Auf die gleiche Weise wie bei der Unwuchtwelle 3b' ist auch bei der nicht dargestellten Unwuchtwelle 3a' der m.r-Wert kontinuierlich veränderbar, wobei die Verstellung beider Unwuchtwellen jeweils im Gleichlauf stattfindet. Gemäß Fig. 3 eingerichtete Schwingungserreger sind somit hinsichtlich ihres m.r-Wertes gewillkürt steuerbar, und mit dem m.r-Wert kann auch das oben angesprochene Kippmoment für die Erzielung des gewünschten Abschäleffektes optimal gesteuert werden.
  • Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform findet eine kontinuierliche Veränderung der resultierenden Gesamtunwucht der Unwuchtwelle 3b' drehzahlabhängig statt. Zu diesem Zweck besteht auch bei dieser Ausführung die Unwuchtmasse aus zwei feststehenden Teilen 20b' und einem dazwischen angeordneten, verstellbaren Unwuchtteil 20a', der aber, anders als bei der Ausführung nach Fig. 3, gegen die feststehenden Unwuchtteile 20b nicht verdrehbar sondern in radialer Richtung verschiebbar ist. Der verstellbare Unwuchtteil 20a umschließt die mit zueinander parallelen Gleitflächen 32 versehene Unwuchtwelle 3b' als U-Stück und wird in der in Fig. 5 dargestellten Ausgangsposition bei Stillstand und niedrigen Drehzahlen mit seinem Quersteg mittels eines Tellerfederpakets 30 an der Unwuchtwelle 3b' in Anlage gehalten. Dieses Tellerfederpaket 30 umgibt eine Spannschraube 31, die die Unwuchtwelle 3b' gleitbar durchsetzt und in eine Gewindebohrung im Quersteg des verstellbaren Unwuchtteils 20a eingeschraubt ist. Mit wachsender Drehzahl der Unwuchtwellen 3b' übt der verstellbare Unwuchtteil 20a eine wachsende, radial gerichtete Kraft auf die Schraube 31 aus, die diese wiederum auf das von der Unwuchtwelle 3b' abgewendete Ende des Federpakets 30 überträgt. Unter dieser mit der Drehzahl wachsenden Kraft wird das Federpaket 30 mit steigender Drehzahl immer stärker zusammengedrückt, was mit einer Verlagerung des verstellbaren Unwuchtteils 20a radial auswärts von der Unwuchtwelle 3b' weg und damit mit einer Änderung der resultierenden Gesamtunwucht, also einer Änderung des m.r-Wertes, einhergeht. Bei der Ausführung nach Fig. 4 und 5 wird der m.r-Wert mit wachsender Drehzahl vermindert, was auch bei der Ausführungsform nach Fig. 3 angestrebt wird.
  • Ebenso wie bei der Ausführung nach Fig. 3 ist bei der Ausführung nach Fig. 4 und 5 auch der m.r-Wert der nicht dargestellten Unwuchtwelle 3a' auf die gleiche Weise wie bei der Unwuchtwelle 3b' veränderbar.

Claims (13)

  1. Schwingungserreger zum Erzeugen einer gerichteten Schwingung bei einem Verdichtungsgerät, insbesondere einem Gerät zur Bodenverdichtung, mit zwei jeweils mit einer Unwuchtmasse (3d) versehenen Unwuchtwellen (3a, 3b), die in einem gegenseitigen Abstand parallel zueinander sowie nebeneinander in einem Vibratorgehäuse (1) gelagert und von einem Drehantrieb (17) gegensinnig mit gleicher Drehzahl angetrieben sind, wobei die gegenseitige Phasenlage der formschlüssig über Zahnräder (7, 8, 9, 10, 16) gekoppelten Unwuchtwellen (3a, 3b) mittels eines Phasenverstellmechanismus gesteuert veränderbar ist, mit dem die Winkelposition eines (10) der die Unwuchtwellen koppelnden Zahnräder bezüglich einer dieses Zahnrad (10) tragenden, in dem Kraftübertragungsweg zu den Unwuchtmassen (3d) gelegenen Welle (15) im Betrieb des Schwingungserregers gesteuert einstellbar ist, gekennzeichnet durch zwei zwischen den Unwuchtwellen (3a, 3b) parallel zu diesen in dem Vibratorgehäuse (1) drehbar gelagerte Zwischenwellen (4, 5), die untereinander sowie jeweils mit der einen bzw. anderen Unwuchtwelle (3a, 3b) formschlüssig über Zahnräder (7, 8, 9, 10, 16) so gekoppelt sind, daß sich die eine Zwischenwelle (5) im entgegengesetzten Drehhsinn wie die eine Unwuchtwelle (3b) und die andere Zwischenwelle (4) im entgegengesetzten Drehsinn wie die andere Unwuchtwelle (3a) dreht, wobei eine (5) der Zwischenwellen (4, 5) zwei Zahnräder (9, 10) trägt, von denen das eine (9) mit der einen Unwuchtwelle (3a) und das andere (10) mit der anderen Unwuchtwelle (3b) gekoppelt ist und eines dieser beiden Zahnräder (9, 10) das mittels des Phasenverstellmechanismus (10b, 11, 12, 13, 14, 15) in seiner Winkelposition bezüglich seiner Welle (5) gesteuert einstellbare Zahnrad (10) bildet.
  2. Schwingungserreger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskraft von der Antriebsvorrichtung (17) her in die andere Zwischenwelle (4) eingeleitet ist.
  3. Schwingungserreger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwellen (4, 5) etwa in der gleichen Ebene wie die Unwuchtwellen (3a, 3b) angeordnet sind.
  4. Schwingungserreger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenverstellmechanismus einen aus der Zwischenwelle (5) vorragenden Stift (11) aufweist, der mittels eines in die Zwischenwelle (5) axial gleitbar eingebauten, von einem äußeren Phasenstelltrieb (13, 14, 15) axial verstellbaren Gleitstückes (12) in einem Schlitz (5a) von dieser in deren Längsrichtung verschiebbar ist und in eine Nut (10b) in der Innenwandung der Nabe (10a) des Zahnrads (10) eingreift, wobei der Schlitz (5a) in der Zwischenwelle (5) und die Nut (10b) in der Zahnradnabe (10a) zueinander schräg verlaufen.
  5. Schwingungserreger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenstelltrieb ein hydraulischer Arbeitszylinder (13, 14, 15) ist.
  6. Schwingungserreger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb ein an das Vibratorgehäuse (1) angebauter Hydraulikmotor (17) ist.
  7. Schwingungserreger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtmasse auf jeder Unwuchtwelle (3a', 3b') aus mittels einer Verstelleinrichtung (23, 24, 25, 26, 27, 28'; 19) relativ zueinander verstellbaren Unwuchtteilen (20a, 20b, 20a', 20b') besteht, die zwischen einer Grenzstellung maximaler Gesamtunwucht und einer Grenzstellung minimaler Gesamtunwucht einstellbar sind.
  8. Schwingungserreger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (19) die Unwuchtteile (20a', 20b') selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehzahl der Unwuchtwellen (3a,' 3b') verstellt.
  9. Schwingungserreger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (23, 24, 25, 26, 27, 28) die Unwuchtteile (20a, 20b) extern gesteuert verstellt.
  10. Schwingungserreger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtteile zwischen den Grenzstellungen kontinuierlich oder in mehreren diskreten Stufen relativ zueinander verstellbar sind.
  11. Schwingungserreger nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (23, 24, 25, 26, 27, 28) in die jeweilige Unwuchtwelle (3a', 3b') eingebaut ist.
  12. Schwingungserreger nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtverstelleinrichtung einen aus der Unwuchtwelle (3b') vorragenden Stift (24) aufweist, der mittels eines in die Unwuchtwelle (3b') axial gleitbar eingebauten, von einem äußeren Unwuchtstelltrieb (25, 26, 27) verstellbaren Gleitstückes (28) in einem Schlitz (23) der Unwuchtwelle (3b') in deren Längsrichtung verschiebbar ist und in eine Nut (22) in der die Unwuchtwelle (3b') umschließenden Innenwandung des einen Unwuchtteils (20a) eingreift, wobei der Schlitz (23) in der Unwuchtwelle (3b') und die Nut (22) in dem Unwuchtteil (20a) zueinander schräg verlaufen.
  13. Schwingungserreger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Unwuchtstelltrieb (25, 26, 27) ein hydraulischer Arbeitszylinder ist.
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