EP1212148A1 - Schwingungserreger für bodenverdichtungsgeräte - Google Patents

Schwingungserreger für bodenverdichtungsgeräte

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EP1212148A1
EP1212148A1 EP00965951A EP00965951A EP1212148A1 EP 1212148 A1 EP1212148 A1 EP 1212148A1 EP 00965951 A EP00965951 A EP 00965951A EP 00965951 A EP00965951 A EP 00965951A EP 1212148 A1 EP1212148 A1 EP 1212148A1
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EP
European Patent Office
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phase position
phase
centrifugal
vibration plate
vibration
Prior art date
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EP00965951A
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English (en)
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EP1212148B1 (de
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Franz Riedl
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Wacker Construction Equipment AG
Original Assignee
Wacker Werke GmbH and Co KG
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Publication date
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Application filed by Wacker Werke GmbH and Co KG filed Critical Wacker Werke GmbH and Co KG
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Revoked legal-status Critical Current

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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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a vibration exciter, which is used in particular in soil compaction equipment.
  • Soil compaction devices in particular vibration or vibrating plates, have a ground contact plate which is movable above the ground to be compacted and which is acted upon by a vibration generated by a vibration exciter.
  • the shaking movement caused by this causes the soil particles to move and shift each other, thereby closing gaps and achieving the desired soil compaction.
  • phase position between the centrifugal weights or unbalanced shafts can be adjusted, as a result of which the alignment of the resulting vibration or the resulting force can be adapted to the operator's wishes.
  • one of the unbalanced shafts can be rotated relative to a gear which meshes with a gear of the other unbalanced shaft and generally ensures a fixed coupling of the rotary movement.
  • vibration exciters are described in DE 36 09 360 and in DE 35 45 593 C2.
  • FIG. 5 shows a schematic side view of a vibration exciter known from DE 29 09 204 C2.
  • Two parallel unbalanced shafts 1, 2 are driven in opposite directions and at the same speed as indicated by arrows A and B.
  • Each of the unbalanced shafts 1, 2 carries a centrifugal weight 3, 4, which results in the centrifugal forces 5 and 6 shown by arrows.
  • all other drawings do not repeat the reference symbols. It is always the same arrangement, but in different positions.
  • Fig. 5a shows the known vibration exciter, in which the phase position by a phase adjustment device, not shown, for. B. by the relative to one of the unbalanced shafts 1, 2 rotatable gear is set so that the centrifugal forces 5, 6 extend obliquely in one direction, that is, with a vertical and a forward horizontal component.
  • a force diagram is also shown in FIG. 5a.
  • FIG. 6 The exact course of a 180 ° rotation of the unbalanced shafts 1, 2 with the centrifugal forces 5, 6 is shown in FIG. 6 in 45 ° steps.
  • the vertical component relieves the load on the ground contact plate or even lifts it partially above the ground, while the horizontal component ensures the desired propulsion.
  • FIG. 5b shows the vibration exciter with changed phase position.
  • the unbalanced shaft 2 or the centrifugal weight 4 was rotated relative to the unbalanced shaft 1 with the centrifugal weight 3 by an angle of 90 ° in order to achieve the phase position shown in FIG. 5b).
  • 7 shows a 180 ° cycle in 45 ° steps. From this it can be seen that in the phase position shown in FIGS. 5 b) and 7 no resulting horizontal forces occur, while the vertical forces add up to a maximum. In this phase position, the vibrating plate remains in place and causes maximum compaction of the soil due to maximum vertical vibration.
  • Fig. 5c shows the phase position of the unbalanced shafts 1, 2 for the backward movement of the vibrating plate (to the right in the figure). It is common to all vibration exciters known from the prior art that the resulting centrifugal force vector is directed vertically in the so-called reversal point, ie in the phase position in which the vibrating plate is in place (FIG. 5b). The force acting on the soil to be compacted is therefore greatest in this position and decreases when the plate moves forwards or backwards and the associated pivoting of the resulting force vector by, for example, 45 ° forwards or backwards to 1 / V2 of the maximum value.
  • Vibrating plates with vibration exciters of this type which are to be used for asphalt or composite stone compaction, prove to be problematic. If the maximum vertical force acts here at the reversing point, punctual settlements can occur that can no longer be corrected. With asphalt rollers, the vibration is therefore usually switched off in the reversing area in order to prevent the roller from penetrating too deeply into the asphalt when the direction is reversed.
  • the invention has for its object to provide a vibration exciter for soil compaction equipment, in which a strong impact on certain soils, such as asphalt or composite stone can be avoided when reversing or when the machine is at a standstill.
  • a vibration exciter according to the invention for soil compaction devices has unbalanced shafts which are parallel or coaxial to one another and can be driven in opposite directions at the same speed and each carry at least one centrifugal weight. It is a special feature of the invention that the phase position of the centrifugal weights can be adjusted by a phase adjustment device in such a way that the vertical components of the centrifugal forces generated by the centrifugal weights cancel each other out. According to the invention, it is thus possible to set a phase position in which the vertical components of the centrifugal weights cancel each other out, so that the force resulting from the centrifugal forces has no vertical component and no vertical vibration acts on the surface to be compacted. Despite continuous operation of the vibration exciter and thus rotation of the centrifugal forces, further compaction of the subsoil can be avoided.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that the horizontal components of the centrifugal forces add up in the same direction in this phase position.
  • the resulting force vector thus has a maximum horizontal component. This makes it possible to have a high shear stress z. B. in the asphalt surface to smooth minor cracks or pores. Since the resulting horizontal forces are generated in one direction and in the other (forward and backward) during a 360 ° rotation of the centrifugal weights, the soil compacting device practically does not move.
  • a further, particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that, in order to effect a movement of the soil compaction device in a first direction, the phase position defined for the standstill can be adjusted by a positive angle, while in order to bring about a movement in a direction opposite to the first Direction the phase position is adjustable by a negative angle. It is thus possible to take advantage of the advantages already present in the vibration exciters known from the prior art for driving the soil compacting devices forward and backward.
  • phase position defined according to the invention for the stationary or reversing point can be temporarily assumed when changing between forward and reverse travel, ie a change between the first and second directions. If the operator then changes between driving forwards and backwards, the vertical vibrations automatically decrease to zero at the reversing point, so that the operator does not have to take any further precautions to protect the ground to be compacted.
  • An advantageous further development of the invention is that the phase position can be adjusted in such a way that the horizontal components of the centrifugal forces cancel each other and the vertical components add up in the same direction.
  • a phase position can also be set which affords the advantages of the vibration exciters already known from the prior art, in particular a maximum compaction performance when the machine is at a standstill.
  • phase adjustment device has at least one device for rotating one of the flyweights relative to an associated other flyweight in superposition to the opposite rotation of the unbalanced shafts.
  • the phase adjustment device the structure and mode of operation of which is known in principle from the prior art publications cited above, can thus be combined from several units in order to satisfy the versatile adjustment options for the phase position provided according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a vibration exciter according to the invention in different phase positions
  • vibration exciters in various forms are known.
  • phase adjustment devices e.g. B. from the cited prior art documents - known, through which the phase position of the flyweights carried by the unbalanced shafts can be changed. Since the invention does not relate to the detailed and specific design of a specific vibration exciter or a specific phase setting device, but rather to a phase position that is particularly suitable for this but not yet known, a description of a specific embodiment is not necessary.
  • phase adjustment device must be suitable for adjusting the relative position of the flyweights on the unbalanced shafts by superimposing the coupled, counter-rotating movement.
  • the unbalanced shafts are coupled by meshing gears, the position of a gear relative to the associated unbalanced shaft can be changed, which also changes the phase position of the flyweights.
  • This principle has proven itself extremely well in practice and - as already explained - e.g. B. described in DE 29 09 204 C2, which in turn refers to further prior art, in which the present invention can be applied.
  • the vibration exciter In the vibration exciter, it can z. B. are an exciter with two parallel shafts, each carrying a flyweight, the flyweights of the two unbalanced shafts being arranged opposite one another. Such a vibration exciter is also known from DE 29 09 204 C2.
  • vibration exciter In another, e.g. B. from DE 30 43 719 C2 known vibration exciter carries each of the unbalanced shafts two flyweights, which are offset coaxially. In yet another vibration exciter, it is possible to change the position of the centrifugal weights arranged coaxially on an unbalanced shaft, for example in order to bring about a steering movement of the vibrating plate.
  • Fig. 1 shows an overview of the phase positions provided according to the invention, with Fig. La) a forward movement of the vibrating plate (in the Fig. To the left), Fig. Lb) a phase position in the stand or reversing point and Fig. Lc) the phase position for Backward movement of the vibrating plate affects.
  • FIGS. 1b) and 2 relate to the phase position in which the vibrating plate is in place.
  • the unbalanced shafts 1, 2 with the centrifugal weights 3, 4 are positioned so that the centrifugal forces 5, 6 lie in the horizontal direction and add up to a maximum value.
  • the vibrating plate does not lift off the floor and does not introduce vertical vibrations into the floor. Rather, the vibrating plate is alternately pulled forward and backward without significantly changing its position, so that shear forces act on the ground and, for example, on asphalt. B. can close pores or cracks.
  • Fig. 3 shows the change in the phase position when switching from the reversing point to the forward position.
  • phase 3a takes up the phase position shown in FIG. 1b) for the reversing position.
  • the phase position is then changed by means of the phase adjustment device, not shown, in such a way that the unbalanced shaft 2 with the flyweight 4 is rotated relative to the unbalanced shaft 1 with the flyweight 3 by an angle of -90 ° (according to the mathematical sense of rotation). It should be pointed out that this rotation takes place in addition to the permanent, coupled, counter-rotating rotation, that is to say it is superimposed.
  • the switchover from the reversing position (FIG. 4a) to the reverse travel (FIG. 4b)) is also shown in FIG. 4.
  • the phase position is changed such that the second unbalanced shaft 2 is adjusted by an angle of + 90 ° with respect to the first unbalanced shaft 1.
  • the rotation is superimposed by the phase adjustment device on the permanently coupled counter-rotation, so that the position shown in Fig. 4c) can be achieved.
  • phase positions mentioned can be set.
  • the devices required for this are known in principle, but have not been used in the manner according to the invention.
  • the phase adjustment device usually consists of a single unit which enables the desired adjustment of the phase position.
  • phase adjustment device when the phase adjustment device is not actuated, the phase position remains constant over the entire rotation of the unbalanced shafts.
  • La), lb) and lc) therefore show three different phase positions, while FIG. 2 shows only one phase position in representations a) to e), but in different rotational positions.
  • the invention makes it possible for the unbalances in the reversing point to produce only a resultant horizontal force vector which decreases with increasing running speed and with changing the phase position and thereby pivoting of the force vector, for example to a value from 45 ° to the front or back reaches the value 1 / A / 2 • C for the horizontal (VH) and vertical (W) component, where C corresponds to the maximum achievable force value.

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Abstract

Ein Schwingungserreger für Bodenverdichtungsgeräte, z.B. für eine Rüttelplatte, weist parallel oder koaxial zueinander stehende, gegenläufig mit gleicher Drehzahl antreibbare Unwuchtwellen (1, 2) auf, die jeweils wenigstens ein Fliehgewicht (3, 4) tragen, wobei die Phasenlage der Fliehgewichte (3, 4) durch eine Phaseneinstelleinrichtung derart einstellbar ist, dass sich die Vertikalkomponenten der durch die Fliehgewichte (3, 4) erzeugten Fliehkräfte (5, 6) in jeder Drehstellung aufheben. Dabei addieren sich die Horizontalkomponenten der Fliehkräfte (5, 6) entsprechend gleichgerichtet. Diese Phasenlage ermöglicht es, dass die Rüttelplatte im Stand keine Vertikalschwingung in den zu verdichtenden Boden einbringt, sondern vielmehr über eine Bodenkontaktplatte Schubspannungen in den Boden, vorzugsweise eine Asphaltoberfläche, zur Verdichtung von Rissen und Poren einbringt.

Description

Schwingungserreger für Bodenverdichtungsgeräte
Die Erfindung betrifft einen Schwingungserreger, der insbesondere bei Bodenverdichtungsgeräten zum Einsatz kommt.
Bodenverdichtungsgeräte, insbesondere Vibrations- oder Rüttelplatten, weisen eine über dem zu verdichtenden Boden bewegliche Bodenkontaktplatte auf, die von einer durch einen Schwingungserreger erzeugten Schwingung beaufschlagt wird. Die dadurch hervorgerufene Rüttelbewegung bewirkt ein gegenseitiges Verschieben und Verlagern der Bodenpartikel, wodurch Zwischenräume geschlossen und die gewünschte Bodenverdichtung erreicht werden kann.
Für derartige Schwingungserreger sind zahlreiche Lösungen bekannt. In der Praxis hat sich besonders eine Anordnung bewährt, bei der zwei parallel zueinander stehende Wellen mit gleicher Drehzahl gegeneinander drehend angetrieben werden. Jede der Wellen trägt ein oder mehrere Fliehgewichte, so daß sich auch die Fliehgewichte jeweils gegeneinander drehen und eine Unwucht erzeugen. Zum Erzielen einer über die Drehung konstanten Phasenlage tragen die Wellen miteinander kämmende Zahnräder. Die Phasenlage ist so ge- wählt, daj3 die aus den sich drehenden Fliehgewichten und damit aus den Fliehkräften resultierende Kraft eine gewünschte Richtung einnimmt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Phasenlage zwischen den Fliehgewichten bzw. Unwuchtwellen verstellt werden kann, wodurch die Ausrichtung der re- sultierenden Schwingung bzw. der resultierenden Kraft den Wünschen des Bedieners anpaßbar wird. Dazu ist es z. B. aus der DE 30 43 719 C2 bekannt, daß eine der Unwuchtwellen relativ zu einem Zahnrad verdreht werden kann, welches mit einem Zahnrad der anderen Unwuchtwelle kämmt und generell für eine feste Kopplung der Drehbewegung sorgt.
Andere Beispiele für Schwingungserreger sind in der DE 36 09 360 und in der DE 35 45 593 C2 beschrieben.
Fig. 5 zeigt in schematischer Seitenansicht einen aus der DE 29 09 204 C2 bekannten Schwingungserreger. Zwei parallel zueinander stehende Unwuchtwellen 1, 2 werden gegenläufig und mit gleicher Drehzahl angetrieben, wie durch die Pfeile A und B gekennzeichnet. Jede der Unwuchtwellen 1, 2 trägt ein Fliehgewicht 3, 4, wodurch sich die durch Pfeile dargestellten Fliehkräfte 5 und 6 ergeben. Zur Vereinfachung wird in allen anderen Zeichnungen auf eine Wiederholung der Bezugszeichen verzichtet. Es handelt sich jedesmal um die gleiche Anordnung, jedoch jeweils in unterschiedlichen Stellungen.
Fig. 5a) zeigt den bekannten Schwingungserreger, bei dem die Phasenlage durch eine nicht dargestellte Phaseneinstelleinrichtung, z. B. also durch das relativ zu einer der Unwuchtwellen 1, 2 verdrehbare Zahnrad, so eingestellt ist, daß sich die Fliehkräfte 5, 6 in eine Richtung schräg nach oben, also mit einer Vertikal- und einer vorwärtsgerichteten Horizontalkomponente erstrecken. Zu diesem Zweck ist auch ein Kräfteschaubild in Fig. 5a gezeigt.
Der genaue Verlauf einer 180°-Drehung der Unwuchtwellen 1, 2 mit den Fliehkräften 5, 6 ist in Fig. 6 in 45°-Schritten dargestellt. Die Drehung der Fliehgewichte 3, 4 bei der dargestellten, konstanten Phasenlage bewirkt aufgrund der resultierenden Kräfte, daß sich die den Schwingungserreger tragende Rüttel- platte nach vorne, in der Fig. 6 nach links bewegt. Die Vertikalkomponente entlastet die Bodenkontaktplatte bzw. hebt sie sogar teilweise über den Boden an, während die Horizontalkomponente für den gewünschten Vortrieb sorgt.
Fig. 5b) zeigt den Schwingungserreger mit veränderter Phasenlage. Hier wurde die Unwuchtwelle 2 bzw. das Fliehgewicht 4 relativ zu der Unwuchtwelle 1 mit dem Fliehgewicht 3 um einen Winkel von 90° verdreht, um die in Fig. 5b) gezeigte Phasenlage zu erreichen. Fig. 7 zeigt dazu entsprechend einen 180°- Zyklus in 45°-Schritten. Daraus läßt sich erkennen, daß bei der in den Fig. 5b) und Fig. 7 gezeigten Phasenlage keine resultierenden Horizontalkräfte auftre- ten, während sich die Vertikalkräfte maximal summieren. Bei dieser Phasenlage bleibt folglich die Rüttelplatte auf der Stelle stehen und bewirkt eine maximale Verdichtung des Bodens aufgrund maximaler Vertikalschwingung.
Ergänzend zeigt noch Fig. 5c) die Phasenlage der Unwuchtwellen 1 , 2 für die Rückwärtsfahrt der Rüttelplatte (in der Fig. nach rechts). Allen aus dem Stand der Technik bekannten Schwingungserregern ist es gemeinsam, daß in dem sogenannten Umkehr- oder Reversierpunkt, d. h. in der Phasenlage, bei der die Rüttelplatte auf der Stelle steht (Fig. 5b), der resultierende Fliehkraftvektor vertikal gerichtet ist. Die auf den zu verdichtenden Boden wirkende Kraft ist somit in dieser Stellung am größten und verringert sich bei der Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrt der Platte und dem damit verbundenen Verschwenken des resultierenden Kraftvektors um beispielsweise 45° nach vorne oder hinten auf 1 /V2 des Maximalwertes.
Die beschriebenen Anordnungen haben sich bei der Erd-, Sand- oder Kiesverdichtung herragend bewährt, da gezielt punktuell mit maximaler Krafteinwirkung verdichtet werden kann.
Problematisch erweisen sich jedoch Rüttelplatten mit derartigen Schwingungs- erregern, die zur Asphalt- oder Verbundsteinverdichtung eingesetzt werden sollen. Wenn hier nämlich im Reversierpunkt die maximale Vertikalkraft wirkt, können punktuelle Setzungen auftreten, die nicht mehr korrigierbar sind. Bei Asphaltwalzen wird daher üblicherweise im Reversierbereich die Vibration abgeschaltet, um ein zu tiefes Eindringen der Walze in den Asphalt bei der Richtungsumkehr zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungserreger für Bodenverdichtungsgeräte anzugeben, bei dem eine starke Einwirkung auf bestimmte Böden, wie Asphalt oder Verbundstein beim Reversieren oder Still- stand der Maschine vermieden werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Schwingungserreger mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Ein erfindunggemäßer Schwingungserreger für Bodenverdichtungsgeräte weist parallel oder koaxial zueinander stehende, gegenläufig mit gleicher Drehzahl antreibbare Unwuchtwellen auf, die jeweils wenigstens ein Fliehgewicht tragen. Dabei ist es ein besonderes Merkmal der Erfindung, daß die Phasenlage der Fliehgewichte durch eine Phaseneinstelleinrichtung derart einstellbar ist, daß sich die Vertikalkomponenten der durch die Fliehgewichte erzeugten Fliehkräfte in jeder Drehstellung aufheben. Somit wird es erfindungsgemäß ermöglicht, eine Phasenlage einzustellen, in der sich die Vertikalkomponenten der Fliehgewichte aufheben, so daß die aus den Fliekräften resultierende Kraft keine Vertikalkomponente aufweist und überhaupt keine Vertikalschwingung auf den zu verdichtenden Untergrund einwirkt. Trotz Dauerbetrieb des Schwingungserre- gers und somit Drehung der Fliehkräfte kann somit ein weiteres Verdichten des Untergrunds vermieden werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sich die Horizontalkomponenten der Fliehkräfte in dieser Phasenlage gleichgerichtet addieren. Der resultierende Kraftvektor weist somit eine maximale Horizontalkomponente auf. Dadurch ist es möglich, über die Bodenkontaktplatte eine hohe Schubspannung z. B. in die Asphaltoberflache einzubringen, um kleinere Risse oder Poren zu glätten. Da während einer 360°- Drehung der Fliehgewichte jeweils resultierende Horizontalkräfte in die eine und in die andere Richtung (vorwärts und rückwärts) erzeugt werden, bewegt sich das Bodenverdichtungsgerät praktisch nicht von der Stelle.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Bewirken einer Bewegung des Bodenverdlch- tungsgeräts in eine erste Richtung die für den Stillstand definierte Phasenlage um einen positiven Winkel verstellbar ist, während zum Bewirken einer Bewegung in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung die Phasenlage um einen negativen Winkel verstellbar ist. Somit ist es möglich, die bereits bei aus dem Stand der Technik bekannten Schwingungserregern vorhandenen Vorteile zum Vorwärts- und Rückwärtsantrieb der Bodenverdichtungsgeräte auszunutzen.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn bei einem Wechsel zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt, d. h. einem Wechsel zwischen erster und zweiter Richtung, die erfindungsgemäß für den Stand - bzw. Reversierpunkt definierte Phasenlage übergangsweise einnehmbar ist. Wenn dann nämlich der Bediener zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt wechselt, verringern sich im Reversierpunkt automatisch die Vertikalschwingungen zu Null, so daj3 der Bediener keine weitere Vorsorge zum Schutz des zu verdichtenden Untergrunds ergreifen muß. Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, daß die Phasenlage derart einstellbar ist, daß sich die Horizontalkomponenten der Fliehkräfte aufheben und sich die Vertikalkomponenten gleichgerichtet addieren. Dadurch kann auch eine Phasenlage eingestellt werden, die die Vorteile der bereits aus dem Stand der Technik bekannten Schwingungserreger, insbesondere eine maximale Verdichtungsleistung im Stillstand der Maschine, gewährt.
Eine weitere vorteilhafte Entwicklung besteht darin, daß die Phaseneinstellein- richtung wenigstens eine Einrichtung zum Verdrehen von jeweils einem der Fliehgewichte relativ zu einem zugehörigen anderen Fliehgewicht in Überlagerung zu der gegenläufigen Drehung der Unwuchtwellen aufweist. Die Phaseneinstelleinrichtung, deren Aufbau und Funktionsweise prinzipiell aus den oben zitierten Druckschriften zum Stand der Technik bekannt ist, kann somit aus mehreren Einheiten kombiniert werden, um die erfindungsgemäß vorgesehenen vielseitigen Einstellmöglichkeiten der Phasenlage zu befriedigen.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen
Fig. 1 in schematischer Seitenansicht einen Schwingungserreger gemäß der Erfindung in verschiedenen Phasenlagen;
Fig. 2 verschiedene Drehstellungen des Schwingungserregers bei der in Fig. lb) gezeigten Phasenlage;
Fig. 3 einen Übergang aus der in Fig. lb) gezeigten Phasenlage in die in
Fig. la) gezeigte Phasenlage;
Fig. 4 einen Übergang aus der in Fig. lb) gezeigten Phasenlage in die in
Fig. lc) gezeigte Phasenlage;
Fig. 5 verschiedene Phasenlagen bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Schwingungserreger;
Fig. 6 verschiedene Drehstellungen für die in Fig. 5a) gezeigte Phasenlage; Fig. 7 verschiedene Drehstellungen für die in Fig. 5b) gezeigte Phasenlage-
Wie bereits oben erwähnt, sind Schwingungserreger in vielfältigen Aus- prägungen bekannt. Ebenso sind Phaseneinstelleinrichtungen - z. B. aus den zitierten Druckschriften zum Stand der Technik - bekannt, durch die die Phasenlage der von den Unwuchtwellen getragenen Fliehgewichte verändert werden kann. Da die Erfindung nicht die detaillierte und konkrete Gestaltung eines bestimmten Schwingungserregers oder einer bestimmten Phasenein- Stelleinrichtung, sondern vielmehr eine dafür besonders geeignete, aber bisher nicht bekannte Phasenlage betrifft, ist eine Beschreibung einer konkreten Aus- führungsform nicht erforderlich.
Dem Fachmann ist es jedoch geläufig, daß die Phaseneinstelleinrichtung dazu geeignet sein muß, die Relativstellung der Fliehgewichte auf den Unwuchtwellen in Überlagerung der gekoppelten, gegenläufigen Drehbewegung einzustellen. Dazu ist es z. B. möglich, daß die Unwuchtwellen durch miteinander kämmende Zahnräder gekoppelt sind, wobei die Stellung eines Zahnrads bezüglich der zugehörigen Unwuchtwelle verändert werden kann, wodurch sich auch die Phasenlage der Fliehgewichte ändert. Dieses Prinzip hat sich in der Praxis hervorragend bewährt und wird - wie bereits dargelegt - z. B. in der DE 29 09 204 C2 beschrieben, die ihrerseits wiederum auf weiteren Stand der Technik verweist, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann.
Bei dem Schwingungserreger kann es sich z. B. um einen Erreger mit zwei parallelen Wellen handeln, die jeweils ein Fliehgewicht tragen, wobei die Fliehgewichte der beiden Unwuchtwellen gegenüberstehend angeordnet sind. Ein derartiger Schwingungserreger ist ebenfalls aus der DE 29 09 204 C2 bekannt.
Bei einem anderen, z. B. aus der DE 30 43 719 C2 bekannten Schwingungserreger trägt jede der Unwuchtwellen zwei Fliehgewichte, die koaxial versetzt sind. Bei wieder einem anderen Schwingungserreger ist es möglich, die Lage der auf einer Unwuchtwelle koaxial angeordneten Fliehgewichte zueinander zu verändern, um zum Beispiel eine Lenkbewegung der Rüttelplatte zu bewirken.
Wie bereits ausgeführt, kann die Erfindung bei all diesen Schwingungserregern zur Anwendung kommen. Fig. 1 zeigt einen Überblick über die erfindungsgemäß vorgesehenen Phasenlagen, wobei Fig. la) eine Vorwärtsfahrt der Rüttelplatte (in der Fig. nach links), Fig. lb) eine Phasenlage im Stand bzw. Reversierpunkt und Fig. lc) die Phasenlage für die Rückwärtsfahrt der Rüttelplatte betrifft.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung wird in den Fig. lb) bzw. 2 gezeigt, die die Phasenlage betreffen, bei denen die Rüttelplatte auf der Stelle steht. In der in den Fig. lb) und 2a) gezeigten Ausgangsstellung sind die Unwuchtwellen 1 , 2 mit den Fliehgewichten 3, 4 so zueinander gestellt, daß die Fliehkräfte 5, 6 in Horizontalrichtung liegen und sich zu einem Maximalwert addieren.
Bei der weiteren, durch die Pfeile A und B gekennzeichneten Drehung, die in den Fig. 2a) bis 2e) in 45°-Schritten dargestellt ist, eliminieren sich jeweils die Vertikalkomponenten der Fliehkräfte, während die Horizontalkomponenten sich aufaddieren und damit im Rahmen eines 180°-Zyklus ihre Richtung ändern.
Das bedeutet, daß die Rüttelplatte nicht vom Boden abhebt und keine Vertikalschwingung in den Boden einbringt. Vielmehr wird die Rüttelplatte wechselwei- se nach vorne und hinten gezerrt, ohne nennenswert ihren Standpunkt zu verändern, so daß Schubkräfte in den Boden einwirken und bei Asphalt z. B. Poren oder Risse verschließen können.
Fig. 3 zeigt die Änderung der Phasenlage, wenn aus dem Reversierpunkt in Vorwärtsstellung umgeschaltet wird.
Dabei greift Fig. 3a) die in Fig. lb) gezeigte Phasenlage für die Reversierstellung auf. Die Phasenlage wird dann mittels der nicht dargestellten Phaseneinstelleinrichtung dahingehend verändert, daß die Unwuchtwelle 2 mit dem Fliehgewicht 4 relativ zu der Unwuchtwelle 1 mit dem Fliehgewicht 3 um einen Winkel von -90° (gemäß mathematischem Drehsinn) verdreht wird. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Verdrehung zusätzlich zu der permanent laufenden, gekoppelten gegenläufigen Drehung erfolgt, also überlagert wird.
Fig. 3c) zeigt dann in der gleichen Phasenlage wie Fig. 3b) die Stellung für die Vorwärtsfahrt, bei der sowohl resultierende Vertikal- als auch Horizontalkomponenten auftreten, die die Rüttelplatte in einer Weise vorwärtsbewegen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Ergänzend wird in Fig. 4 noch die Umschaltung aus der Reversierstellung (Fig. 4a)) in die Rückwärtsfahrt (Fig. 4b)) dargestellt. Dazu wird die Phasenlage der- art verändert, daß die zweite Unwuchtwelle 2 gegenüber der ersten Unwuchtwelle 1 um einen Winkel von +90° verstellt wird. Auch hier überlagert sich die Verdrehung durch die Phaseneinstelleinrichtung der permanent gekoppelten gegenläufigen Drehung, so daß die in Fig. 4c) gezeigte Stellung erreicht werden kann.
Selbstverständlich liegt es völlig im Belieben des Fachmanns, statt der Unwuchtwelle 2 auch die Unwuchtwelle 1 gleichzeitig oder ausschließlich zu verdrehen, um die gewünschte Phasenlage zu erzeugen.
Für die Erfindung ist es wesentlich, daß die genannten Phasenlagen eingestellt werden können. Die dazu erforderlichen Einrichtungen sind prinzipiell bekannt, werden jedoch bisher nicht in der erfindungsgemäßen Weise eingesetzt.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schwingungserregern besteht die Phaseneinstelleinrichtung üblicherweise aus einer einzelnen Einheit, die die gewünschte Verstellung der Phasenlage ermöglicht. In Anbetracht des großen Spektrums an Phasenlagen, das durch die Erfindung eröffnet wird, kann es zweckmäßig sein, mehrere Einrichtungen im Schwingungserreger vorzusehen, die jeweils geeignet sind, die Phasenlage über einen bestimmten Bereich zu verändern, so daß durch Addition sämtlicher Veränderungen alle gewünschten Phasenlagen einstellbar sind.
Es sei darauf hingewiesen, daß bei Nichtbetätigen der Phaseneinstelleinrichtung die Phasenlage über die gesamte Drehung der Unwuchtwellen konstant bleibt. Daher zeigen die Fig. la), lb) und lc) drei unterschiedliche Phasenlagen, während die Fig. 2 in den Darstellungen a) bis e) lediglich eine Phasenlage, aber in unterschiedlichen Drehstellungen zeigt.
Durch die Erfindung ist es möglich, daß die Unwuchten im Reversierpunkt le- diglich einen resultierenden horizontalen Kraftvektor erzeugen, der bei zunehmender Laufgeschwindigkeit abnimmt und beim Verändern der Phasenlage und dadurch Verschwenken des Kraftvektors, beispielsweise auf einen Wert von 45° nach vorne oder hinten den Wert 1 /A/2 • C für die horizontale (VH) und vertikale (W) Komponente erreicht, wobei C dem maximal erreichbaren Kraft- wert entspricht.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vibrationsplatte zur Bodenverdichtung, mit einem Schwingungserreger, der parallel zueinander stehende, gegenläufig mit gleicher Drehzahl antreibba- re Unwuchtwellen (1 , 2) aufweist, die jeweils wenigstens ein Fliehgewicht (3, 4) tragen, wobei die Phasenlage der Fliehgewichte durch eine Phaseneinstelleinrichtung derart einstellbar ist, daß sich die Vertikalkomponenten der durch die Fliehgewichte erzeugten Fliehkräfte (5, 6) in jeder Drehstellung aufheben.
2. Vibrationsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Horizontalkomponenten der Fliehkräfte (5, 6) gleichgerichtet addieren.
3. Vibrationsplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bewirken einer Fortbewegung des Bodenverdichtungsgeräts in eine erste Richtung die in Anspruch 1 definierte Phasenlage um einen positiven Winkel verstellbar ist.
4. Vibrationsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bewirken einer Fortbewegung des Bodenverdichtungsgeräts in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung die in Anspruch 1 definierte Phasenlage um einen negativen Winkel verstellbar ist.
5. Vibrationsplatte nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Wechsel zwischen den in den Ansprüchen 3 und 4 definier- ten Phasenlagen die in Anspruch 1 definierte Phasenlage übergangsweise einnehmbar ist.
6. Vibrationsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Phasenlage durch die Phaseneinstelleinrichtung derart einstellbar ist, daß sich die Horizontalkomponenten der Fliehkräfte (5, 6) aufheben und sich die Vertikalkomponenten gleichgerichtet addieren.
7. Vibrationsplatte nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Phaseneinstelleinrichtung wenigstens eine Einrichtung zum Verdrehen von jeweils einem der Fliegewichte (3) relativ zu einem zugehörigen anderen Fliehgewicht (4) in Überlagerung zu der gegenläufigen Drehung der Unwuchtwellen (1, 2) aufweist.
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