EP0945187A2 - Verdichtungsvorrichtung mit Vibrationsantrieb - Google Patents

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EP0945187A2
EP0945187A2 EP99104455A EP99104455A EP0945187A2 EP 0945187 A2 EP0945187 A2 EP 0945187A2 EP 99104455 A EP99104455 A EP 99104455A EP 99104455 A EP99104455 A EP 99104455A EP 0945187 A2 EP0945187 A2 EP 0945187A2
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Christian Schmidt
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Bomag GmbH and Co OHG
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    • B06B1/10—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
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    • B06B1/167—Orbital vibrators having masses being driven by planetary gearings, rotating cranks or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/22—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/23—Rollers therefor; Such rollers usable also for compacting soil
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    • E01C19/286—Vibration or impact-imparting means; Arrangement, mounting or adjustment thereof; Construction or mounting of the rolling elements, transmission or drive thereto, e.g. to vibrator mounted inside the roll
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a soil compaction device with vibration drive, the vibration drive for generating a directed vibration movement at least two in opposite directions synchronously rotating imbalance exciter shafts arranged having.
  • soil compaction devices exist in particular from road rollers; the same principle can also be applied to Use plate vibrators.
  • Known soil compaction devices have, for example two unbalance exciter shafts arranged horizontally next to each other which, by changing their phase position, generates different Enable compression and drive directions. Since the two Excitation waves, however, have different directions of rotation, they must be spaced sufficiently apart, to prevent the unbalance from colliding. This leads to one correspondingly large space requirements.
  • the three unbalance exciter shafts have, which are not next to each other, but are aligned one behind the other, the two outer ones Unbalance exciter shafts rotate in the same direction and pass them through the middle one Unbalance exciter shaft, which is designed as a hollow shaft, with each other are connected.
  • the middle unbalance exciter shaft receives the required opposite direction of rotation, it has to reverse the direction of rotation via a separate gear arrangement to one of the two outer unbalance exciter shafts. This too requires an enlarged installation space adapted to this.
  • the present invention has for its object the known Soil compacting devices with regard to the arrangement of their Improve unbalance excitation shafts in such a way that they are optimized by Mark installation conditions.
  • both imbalances are divided into two and their unbalance parts are each two separate ones Assigned excitation shafts rotating in the same direction to each other are such that the two unbalance parts of the first unbalance on axial mutually aligned excitation waves are arranged that between the two excitation waves the second unbalance is provided, and that the two unbalance parts of the second unbalance are parallel to each other and extends to the excitation waves of the first unbalance extending Excitation waves are arranged.
  • the excitation wave of one of the two unbalance parts of the first unbalance directly to the exciter shaft of at least one unbalance part of the second Coupled unbalance is that the excitation waves of both unbalance parts the second unbalance directly to the exciter shaft of an unbalance part of the first unbalance are coupled, and that the drive shaft of the vibration drive which is an unbalance part of the first unbalance part of the drives the exciter shaft assigned to the first unbalance, this exciter shaft, assigned to the two unbalance parts of the second unbalance Exciter waves drives, and one of the two excitation waves the second Unbalance that assigned to the other unbalance part of the first unbalance Exciter shaft drives.
  • FIG 1 the structure of a vibration exciter of a soil compaction device shown, in particular four imbalance exciter shafts 1, 2, 3, 4 can be seen, which via a drive shaft 5 are connected to a vibration drive 6.
  • Every unbalance excitation shaft 1 to 4 has an associated unbalance weight 11, 12, 13, 14 on, with the unbalance weights 11 and 14 of the unbalance exciter shafts 1 and 4 on the one hand and the unbalance weights 12 and 13 of the unbalance exciter shafts 2 and 3, on the other hand, each in the same orientation are arranged to each other in order to thereby add to a to enable first unbalance A or second unbalance B, both Generate total unbalances each with equal centrifugal forces.
  • the unbalance exciter shaft 1 which rotates counterclockwise, points on the end of a gear 21 with a gear 22 of the unbalance exciter shaft 2 and a gear 23 of the unbalance exciter shaft 3 is engaged and both imbalance exciter shafts as a result drives in the opposite direction of rotation, i.e. clockwise.
  • the unbalance exciter shaft 3 faces the gear 23 opposite End face another gear 23a, which with a Gear 24 of the unbalance exciter shaft 4 meshes and the exciter shaft 4 in the opposite direction, i.e. in the same direction as the Exciter shaft 1 drives.
  • Figure 2 is the reference position for the pivoting of the frame shown, in which the frame is not opposite the drum is pivoted and the two excitation shafts 2 and 3 of the second Imbalance are arranged vertically one above the other.
  • Figure 3 shows a position of the frame 7, in which this by 45 ° is pivoted relative to the reference position.
  • the present invention thus offers the advantage that the total unbalance is distributed over a total of four excitation waves can be, which on the one hand increases the limit speeds and secondly the centrifugal force by using heavier unbalance weights can enlarge.
  • the invention is distinguished Soil compacting device due to optimized installation conditions of the associated excitation waves.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bodenverdichtungsvorrichtung mit Vibrationsantrieb, wobei der Vibrationsantrieb zur Erzeugung einer gerichteten Schwingungsbewegung wenigstens zwei auf gegensinnig synchron rotierenden Unwuchterregerwellen angeordnete Unwuchten aufweist, wobei die beiden Unwuchten (A, B) zweigeteilt sind und deren Unwuchtteile (11, 12, 13, 14) jeweils zwei separaten gleichsinnig zueinander rotierenden Erregerwellen (1, 2, 3, 4) zugeordnet sind derart, daß die beiden Unwuchtteile (11, 14) der ersten Unwucht (A) auf axial miteinander fluchtenden Erregerwellen (1, 3) angeordnet sind, wobei zwischen den beiden Erregerwellen die zweite Unwucht (B) vorgesehen ist, und wobei die beiden Unwuchtteile (12, 12) der zweiten Unwucht auf zueinander parallelen und sich versetzt zu den Erregerwellen (2, 3) der ersten Unwucht erstreckenden Erregerwellen angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bodenverichtungsvorrichtung mit Vibrationsantrieb, wobei der Vibrationsantrieb zur Erzeugung einer gerichteten Schwingungsbewegung wenigstens zwei auf gegensinnig synchron rotierenden Unwuchterregerwellen angeordnete Unwuchten aufweist. Derartige Bodenverdichtungsvorrichtungen bestehen insbesondere aus Straßenwalzen; dasselbe Prinzip läßt sich aber auch bei Plattenrüttlern anwenden.
Bekannte Bodenverdichtungsvorrichtungen weisen beispielsweise zwei horizontal nebeneinander angeordnete Unwuchterregerwellen auf, die durch Änderung ihrer Phasenlage das Erzeugen verschiedener Verdichtungs- und Antriebsrichtungen ermöglichen. Da die beiden Erregerwellen jedoch unterschiedliche Drehrichtungen aufweisen, müssen sie in ausreichendem Abstand voneinander angeordnet werden, um eine Kollision der Unwuchten zu verhindern. Dies führt zu einem entsprechend großen Platzbedarf.
Daneben sind Bodenverdichtungsvorrichtungen bekannt, die drei Unwuchterregerwellen aufweisen, welche nicht nebeneinander, sondern fluchtend hintereinander angeordnet sind, wobei die beiden äußeren Unwuchterregerwellen gleichsinnig drehen und sie durch die mittlere Unwuchterregerwelle, die als Hohlwelle ausgeführt ist, miteinander verbunden sind. Damit allerdings die mittlere Unwuchterregerwelle die erforderliche gegensinnige Drehrichtung erhält, muß sie zur Drehrichtungsumkehr über eine separate Getriebeanordnung an eine der beiden äußeren Unwuchterregerwellen angekoppelt sein. Auch dies macht einen hieran angepaßten vergrößerten Bauraum erforderlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Bodenverdichtungsvorrichtungen hinsichtlich der Anordnung ihrer Unwuchterregerwellen derart zu verbessern, daß sie sich durch optimierte Einbauverhältnisse auszeichnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Unwuchten zweigeteilt sind und deren Unwuchtteile jeweils zwei separaten gleichsinnig zueinander rotierenden Erregerwellen zugeordnet sind derart, daß die beiden Unwuchtteile der ersten Unwucht auf axial miteinander fluchtenden Erregerwellen angeordnet sind, daß zwischen den beiden Erregerwellen die zweite Unwucht vorgesehen ist, und daß die beiden Unwuchtteile der zweiten Unwucht auf zueinander parallelen und sich versetzt zu den Erregerwellen der ersten Unwucht erstreckenden Erregerwellen angeordnet sind.
Zunächst einmal ergibt sich hierdurch der Vorteil, daß die Gesamtfliehkraft der Unwuchten auf vier Wellen verteilt wird, und somit die einzelnen Unwuchterregerwellen über entsprechend kleinere Lager gelagert werden können. Diese kleineren Lager führen vor allem dazu, daß höhere Grenzdrehzahlen bis hin zu 70 Hz realisierbar sind, was ein verbessertes Arbeitsverhalten der Bodenverdichtungsvorrichtung ergibt. Durch die Vergrößerung der Lageranzahl wird es außerdem möglich, größere Unwuchten zu installieren, wodurch sich die Verdichtungsarbeit ebenfalls entsprechend verbessern läßt.
Eine Verbesserung der Einbauverhältnisse ergibt sich dadurch, daß auch die parallelen Erregerwellen der zweiten Unwucht, die gleichsinnig umlaufen, anders als beim Stand der Technik platzsparend und kollisionsfrei nebeneinander angeordnet werden können. Vor allem ermöglicht die erfindungsgemäße Bodenverdichtungsvorrichtung aber eine Bauraumoptimierung, indem alle vier Erregerwellen, also selbst die gegensinnig umlaufenden Erregerwellen so aneinander angekoppelt werden können, daß auf ein separates Getriebe zur Drehrichtungsumkehr verzichtet werden kann. Hierzu ist es erforderlich, daß die Erregerwelle eines der beiden Unwuchtteile der ersten Unwucht direkt an die Erregerwelle zumindest eines Unwuchtteils der zweiten Unwucht angekoppelt ist, daß die Erregerwellen beider Unwuchtteile der zweiten Unwucht direkt an die Erregerwelle eines Unwuchtteils der ersten Unwucht angekoppelt sind, und daß die Antriebswelle des Vibrationsantriebes die einem Unwuchtteil der ersten Unwuchtteil der ersten Unwucht zugeordnete Erregerwelle antreibt, diese Erregerwelle, die den beiden Unwuchtteilen der zweiten Unwucht zugeordneten Erregerwellen antreibt, und eine der beiden Erregerwellen der zweiten Unwucht die dem anderen Unwuchtteil der ersten Unwucht zugeordnete Erregerwelle antreibt. Somit kann auch auf eine separate Lagerung der zugehörigen Getriebezahnräder verzichtet werden kann. Schließlich ermöglicht die direkte Kopplung der vier Unwuchterregerwellen aber auch die Verwendung vieler Gleichteile pro Unwucht, indem beispielsweise jeweils die Unwuchterregerwellen, die zugehörigen Zahnräder zur Rotationsübertragung und die Unwuchtgewichte der ersten Unwucht gleich ausgeführt sein können; gleiches gilt auch für die zweite Unwucht. Dies führt zu einer Reduzierung der Einzelteilkosten und des zugehörigen Lagerhaltungs- und Wartungsaufwandes.
Um die Fliehkräfte hinsichtlich ihrer Größe und Richtung ändern zu können, empfiehlt es sich, wenn die Erregerwellen beider Unwuchten in einem gemeinsamen Gestell gelagert sind, das um eine zu ihnen parallele Achse verschwenkbar und in der gewünschten Schwenkposition arretierbar ist, wobei es ausgehend von einer Bezugsposition mit vertikal übereinander angeordneten Erregerwellen der zweiten Unwucht beidseitig, insbesondere bis etwa 90° verstellbar sein sollte.
Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die Einstellung der Position der Erregerwellen in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung vorgenommen wird. Dadurch unterstützt ein Anteil der in der Bodenverdichtungsvorrichtung erzeugten Schwingungskraft den Fahrantrieb der Bodenverdichtungsvorrichtung, anstatt ihm entgegenzuwirken.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung; hierbei zeigen
Figur 1
eine perspektivische Seitenansicht der vier Unwuchterregerwellen einer Bodenverdichtungsvorrichtung;
Figur 2
die Unwuchten mit zugehörigen Unwuchterregerwellen in einer Bezugsposition in Seitenansicht; und
Figur 3
die Unwuchten aus Figur 2 in einer insgesamt um 45° verschwenkten Position.
In Figur 1 ist der Aufbau eines Schwingungserregers einer Bodenverdichtungsvorrichtung dargestellt, wobei insbesondere vier Unwuchterregerwellen 1, 2, 3, 4 erkennbar sind, die über eine Antriebswelle 5 mit einem Vibrationsantrieb 6 verbunden sind. Jede Unwuchterregerwelle 1 bis 4 weist ein zugehöriges Unwuchtgewicht 11, 12, 13, 14 auf, wobei die Unwuchtgewichte 11 und 14 der Unwuchterregerwellen 1 und 4 einerseits und die Unwuchtgewichte 12 und 13 der Unwuchterregerwellen 2 und 3 andererseits jeweils in gleicher Ausrichtung zueinander angeordnet sind, um hierduch eine Addition zu einer ersten Unwucht A bzw. zweiten Unwucht B zu ermöglichen, wobei beide Gesamtunwuchten jeweils gleich große Fliehkräfte erzeugen.
Die Unwuchterregerwelle 1, die im Gegenuhrzeigersinn umläuft, weist stirnseitig ein Zahnrad 21 auf, das mit einem Zahnrad 22 der Unwuchterregerwelle 2 und einem Zahnrad 23 der Unwuchterregerwelle 3 in Eingriff befindlich ist und beide Unwuchterregerwellen hierdurch in entgegengesetzter Drehrichtung, also im Uhrzeigersinn antreibt. Die Unwuchterregerwelle 3 weist an der dem Zahnrad 23 gegenüberliegenden Stirnseite ein weiteres Zahnrad 23a auf, das mit einem Zahnrad 24 der Unwuchterregerwelle 4 kämmt und die Erregerwelle 4 in wiederum entgegengesetzter, also in gleicher Drehrichtung wie die Erregerwelle 1 antreibt.
Hieraus resultiert folglich eine direkte Kopplung aller vier Erregerwellen, ohne daß ein zusätzlicher Getriebezug erforderlich ist, und ohne daß außerdem die mittlere Erregerwelle als Hohlwelle ausgeführt sein muß. Hierdurch ergibt sich der bereits erwähnte Vorteil, daß viele Gleichteile verwendet werden können, wie unschwer aus Figur 1 erkennbar ist. Der Schwingungserreger der Bodenverdichtungsvorrichtung, also die vier Erregerwellen mitsamt ihren Unwuchten sind zur Richtungs- und Größenänderung der Fliehkräfte in einem Gestell 7 gelagert, das über einen Schwenkmotor 8 mitsamt den darin gelagerten Erregerwellen verschwenkt werden kann. Das Gestell 7 ist wiederum im Beispiel aus Figur 1 in einer Walzenbandage 9 einer Straßenwalze derart angeordnet, daß das Gestell unabhängig von der Fahrbewegung der Bandage in der jeweiligen Schwenkposition verbleibt.
In Figur 2 ist die Bezugsposition für das Verschwenken des Gestells dargestellt, bei der das Gestell nicht gegenüber der Walzenbandage verschwenkt ist und die beiden Erregerwellen 2 und 3 der zweiten Unwucht vertikal übereinander angeordnet sind. Demgegenüber ist in Figur 3 eine Position des Gestells 7 dargestellt, bei der diese um 45° gegenüber der Bezugsposition verschwenkt ist.
In den Figuren 2 und 3 sind jeweils zwei die Funktion der Unwuchten verdeutlichende Phasen dargestellt, nämlich eine erste Phase, bei der sich die Fliehkräfte der Unwuchten - in Horizontalrichtung bei Figur 2 und um 45° nach links unten bei Figur 3 - gerade aufheben und bei der die Unwuchten einerseits und die den Fliehkräften entsprechenden Pfeile andererseits mit durchgezogenen Linien dargestellt sind; in der zweiten Erregerphase, die mit gestrichtelten Linien angedeutet ist, addieren sich die Fliehkräfte, so daß eine Gesamtfliehkraft F entsteht, die in Figur 2 vertikal nach unten und in Figur 3 um 45° nach rechts unten gerichtet ist.
Zusammenfassend bietet die vorliegenden Erfindung somit den Vorteil, daß die Gesamtunwucht auf insgesamt vier Erregerwellen verteilt werden kann, wodurch sich zum einen die Grenzdrehzahlen erhöhen und zum anderen die Fliehkraft durch Verwendung schwererer Unwuchtgewichte vergrößern läßt. Schließlich zeichnet sich die erfindungsgemäße Bodenverdichtungsvorrichtung durch optimierte Einbauverhältnisse der zugehörigen Erregerwellen aus.

Claims (9)

  1. Bodenverdichtungsvorrichtung mit Vibrationsantrieb, wobei der Vibrationsantrieb zur Erzeugung einer gerichteten Schwingungsbewegung wenigstens zwei auf gegensinnig synchron rotierenden Unwuchterregerwellen angeordnete Unwuchten aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß beiden Unwuchten (A, B) zweigeteilt sind und deren Unwuchtteile (11, 12, 13, 14) jeweils zwei separaten gleichsinnig zueinander rotierenden Erregerwellen (1, 2, 3, 4) zugeordnet sind derart, daß die beiden Unwuchtteile (11, 14) der ersten Unwucht (A) auf axial miteinander fluchtenden Erregerwellen (1, 3) angeordnet sind, daß zwischen den beiden Erregerwellen die zweite Unwucht (B) vorgesehen ist, und daß die beiden Unwuchtteile (12, 12) der zweiten Unwucht auf zueinander parallelen und sich versetzt zu den Erregerwellen (2, 3) der ersten Unwucht erstreckenden Erregerwellen angeordnet sind.
  2. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Erregerwelle (1) eines der beiden Unwuchtteile (11, 14) der ersten Unwucht (A) direkt an die Erregerwelle (2, 3) zumindest eines Unwuchtteils (12, 13) der zweiten Unwucht (B) angekoppelt ist.
  3. Bodenverdichtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Erregerwellen (2, 3) beider Unwuchtteile (12, 13) der zweiten Unwucht (B) direkt an die Erregerwelle (1) eines Unwuchtteils (11) der ersten Unwucht (A) angekoppelt sind.
  4. Bodenverdichtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Antriebswelle (5) des Vibrationsantriebes (6) die einem Unwuchtteil (11) der ersten Unwucht (A) zugeordnete Erregerwelle (1) antreibt, daß diese Erregerwelle die den beiden Unwuchtteilen (12, 13) der zweiten Unwucht (B) zugeordneten Erregerwellen (2, 3) antreibt, und daß eine (3) der beiden Erregerwellen der zweiten Unwucht die dem anderen Unwuchtteil (14) der ersten Unwucht zugeordnete Erregerwellen (4) antreibt.
  5. Bodenverdichtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Erregerwellen (1, 2, 3, 4) in einem Gestell (7) gelagert sind, das um eine zu den Erregerwellen parallele Achse verschwenkbar ist.
  6. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gestell (7) ausgehend von einer Bezugsposition mit vertikal übereinander angeordneten Erregerwellen (2, 3) der zweiten Unwucht (B) beidseitig, insbesondere um bis etwa 90° verschwenkbar ist.
  7. Bodenverdichtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Einstellung der Position der Erregerwellen (1, 2, 3, 4) in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung der Bodenverdichtungsvorrichtung erfolgt.
  8. Bodenverdichtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bodenverdichtungsvorrichtung eine Straßenwalze ist.
  9. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bodenverdichtungsvorrichtung ein Plattenrüttler ist.
EP99104455A 1998-03-25 1999-03-05 Verdichtungsvorrichtung mit Vibrationsantrieb Expired - Lifetime EP0945187B1 (de)

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