EP1429871B1 - Schwingungserreger für eine bodenverdichtungsvorrichtung - Google Patents

Schwingungserreger für eine bodenverdichtungsvorrichtung Download PDF

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EP1429871B1
EP1429871B1 EP02774662A EP02774662A EP1429871B1 EP 1429871 B1 EP1429871 B1 EP 1429871B1 EP 02774662 A EP02774662 A EP 02774662A EP 02774662 A EP02774662 A EP 02774662A EP 1429871 B1 EP1429871 B1 EP 1429871B1
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EP
European Patent Office
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imbalance
unbalanced
shaft
mass
vibration generator
Prior art date
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EP02774662A
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EP1429871A1 (de
Inventor
Franz Riedl
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Wacker Construction Equipment AG
Original Assignee
Wacker Construction Equipment AG
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Publication date
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Publication of EP1429871A1 publication Critical patent/EP1429871A1/de
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    • 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
    • B06B1/162—Making use of masses with adjustable amount of eccentricity
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18024—Rotary to reciprocating and rotary
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    • Y10T74/18—Mechanical movements
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    • Y10T74/18552—Unbalanced weight
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2142—Pitmans and connecting rods
    • Y10T74/2154—Counterbalanced
    • Y10T74/2156—Weight type
    • Y10T74/2157—Rotating

Definitions

  • the invention relates to a vibration exciter for a soil compacting device.
  • Vibratory plates For the compaction of soils are designated among other things as "Schleppschwinger" Vibratory plates known.
  • the vibration exciter For towing people, there is a vibration exciter off-center on a ground contact plate.
  • the vibration exciter is usually a rotating unbalance shaft.
  • Unbalance or centrifugal force tears the ground contact plate - because arranged off-center - up one side and forward, before returning the contact plate pushes down, whereby the compaction energy is introduced into the soil.
  • the very simply constructed vibration exciter is thus able, not only but also to generate the vibration required for soil compaction to move the ground contact plate forward.
  • Such Schleinger swing plates have excellent running behavior, in particular on difficult soils with high clay content and water content. Especially on such cohesive soils, it can be used in other types of vibratory plates come to difficulties in locomotion.
  • the reason for that favorable behavior of towing plates is on a comparatively large amplitude of the vibrator and the presence of a permanent Reaction torque, the permanent with a suitable direction of rotation of the imbalance shaft a certain friction on the vibration generator opposite End of the ground contact plate causes due.
  • Vibration exciters with two unbalanced shafts are e.g. from DE-4130231 or known from DE-3708922.
  • the invention is based on the object, a vibration exciter for soil compaction indicate, on the one hand, the advantageous principle of the so-called Schleppschwingers is maintained and on the other hand a pre- and Return of the soil compacting device and a compaction at a standstill allows.
  • An inventive vibration exciter for a soil compacting device has two imbalance shafts rotatably coupled to one another in a form-fitting manner, each carrying a first imbalance mass and a second imbalance mass, which rotatable on the imbalance shaft at least between two extreme positions is. It is thus possible for each unbalanced shaft, carried by it second imbalance mass to adjust so that their imbalance effect either with the effect The firmly attached first imbalance mass coincides and thus strengthens or counteracts the effect of the first imbalance mass and thus largely or completely compensated.
  • an imbalance adjustment device which is the second Imbalance masses on the first and the second imbalance shaft positively and rotatably coupled in opposite directions.
  • the unbalance adjustment device makes it possible to adjust the imbalance effects of the first and second imbalance shafts in such a way that - in extreme cases - only one of the unbalanced shafts with the ones carried by it Imbalanced masses produces an imbalance effect, while the imbalance effects compensate the imbalance masses on the other imbalance shaft, so that there is no imbalance. So it is possible, the so-called "mr value", the product of imbalance mass and imbalance radius, on the two Parallel unbalanced shafts installed unbalanced masses so change that at the respective maximum of one imbalance wave the other imbalance wave has a minimum mr value, ideally even zero.
  • Vibration exciter system provided twice axially side by side. Contributes to this each imbalance shaft two axially displaced first imbalance masses and two associated rotatable second imbalance masses.
  • the two additional (further) second imbalance masses on the first and the second imbalance shaft are by a second Imbalance adjustment in the same way as the two original second Imbalance masses positively coupled with each other.
  • a steering device is provided with which the two imbalance adjustment are controllable.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a vibration exciter according to the invention, with a first imbalance shaft 1 and a second imbalance shaft 2.
  • the first imbalance shaft 1 is in a known manner by a non-illustrated Drive 3, z. B. a hydraulic motor or a coupling with a not shown Internal combustion engine, driven in rotation.
  • first imbalance mass 6 On the first imbalance shaft 1, a first imbalance mass 6 is arranged while the second imbalance shaft 2 carries a first imbalance mass 7.
  • the first imbalance masses 6, 7 can be integrally connected with the imbalance shaft 1, 2 carrying them become. It is also possible, the first imbalance masses 6, 7 z. B. with Fix screws on the unbalanced shafts 1, 2.
  • first and the second imbalance shaft 1, 2 each carry a second imbalance mass 8, 9, however, not firmly connected to the imbalance shaft carrying them is, but is held by this rotatable.
  • the second imbalance masses 8, 9 are each freely rotatably disposed on the first and second imbalance shaft 1, 2. It is also possible to realize only a limited rotation, the but should at least extend over a range of 180 °.
  • the two second unbalanced masses 8, 9 are by an imbalance adjustment 10 positively coupled in opposite directions rotatable coupled together.
  • the unbalance adjustment device 10 has two gears 11 and 12, wherein the Gear 11 with the second imbalance mass 8 of the first imbalance shaft 1 firmly connected is, while the meshing with the gear 11 gear 12 with the second Imbalance mass 9 is firmly connected to the second unbalanced shaft 2.
  • the gear 11 is together with the second imbalance mass 8 on the first imbalance shaft 1 freely rotatable.
  • a turning device 13 is provided on the second imbalance shaft 2, with which the relative position between the second imbalance mass 9 or the gear 12 on the one hand and the second unbalance shaft 2 on the other hand precisely can be set.
  • the twisting device 13 is in its structure and its mode of operation in itself known. It has a hydraulically or pneumatically actuated piston-cylinder unit 14, with an adjusting element 15 in the interior of the second imbalance shaft 2 can be axially moved back and forth.
  • the actuator 15 carries a pin 16, the grooves 17 in the second imbalance shaft 2 penetrates and in spiral grooves 18, on the inside of a second imbalance mass 9 bearing hub is formed, engages.
  • the two second Adjust unbalance masses 8, 9 such that they either the first imbalance masses 6, counteract 7 (in Fig. 1 in the lower half of the image through the Position of the imbalance masses 6, 8 shown) or the effect of the first imbalance mass amplify (in Fig. 1 in the upper half of the image by the imbalance masses 7, 9).
  • Fig. 2 shows different positions for the unbalanced shafts 1, 2 and the imbalance masses 6 to 9.
  • Fig. 2b an intermediate position is shown. While the unbalanced shafts 1, 2 and the first unbalanced masses 6, 7 firmly supported by them unchanged from FIG. 2a) remained, with the help of the imbalance adjustment 10 the second unbalanced masses 8, 9 relative to the unbalanced shafts 1, 2 twisted. Both Unbalance shafts 1, 2 now achieve an approximately equal imbalance effect, but is directed alternately up and down. This creates the for the compression in the state very effective tilting vibration effect. A locomotion of Ground contact plate 19 and the entire soil compacting device takes place Not.
  • Fig. 2c corresponds to a reversal of the state of Fig. 2a).
  • the imbalance masses 6 and 8 of the first imbalance shaft 1 set so that their Superimposed effect, while the effects of imbalance masses 7, 9 on the compensate for second imbalance shaft 2.
  • a movement in the opposite Direction (in Fig. 2c) to the right) is the result.
  • Fig. 3 shows in plan view a second embodiment of the invention in a schematic Sectional view.
  • the second embodiment corresponds to a doubling, i. H. Juxtaposing the first embodiment of FIG. 1.
  • the same reference numerals used for the components already known from Fig. 1, the same reference numerals used.
  • the first imbalance shaft 1 now carries next to the first imbalance mass 6 another first imbalance mass 20, while the second imbalance shaft 2 next to the first imbalance mass 7 carries another first imbalance mass 21. Likewise, the first bears Unbalanced shaft 1 in addition to the second imbalance mass 8 another second imbalance mass 22 and the second imbalance shaft 2 in addition to the second unbalanced mass 9 another second imbalance mass 23.
  • the second unbalanced masses 8, 9 by the imbalance adjustment 10th are positively coupled in opposite directions rotatable, are also the other second imbalance masses 22 and 23 by a second imbalance adjustment device 24 rotatably coupled positively with each other.
  • the functioning of the second unbalance adjustment device 24 corresponds to the first imbalance adjustment 10, so that can be dispensed with a detailed description.
  • the interaction of the two imbalance adjustment 10 and 24 coordinated by a steering device, not shown, the can be easily handled by the operator.
  • Fig. 4 shows a third embodiment of the invention, in which the center distance the two unbalanced shafts 1 and 2 has been increased. Because the two unbalanced shafts 1 and 2 and the imbalance masses 6 to 9 carried by them in principle correspond to the first embodiment of FIG. 1, is based on a repetition of Description omitted.
  • This arrangement allows the axial distance between the two imbalance shafts 1 and 2 significantly increase, which allows the distance of the unbalanced shafts 1, 2 from the center also enlarge. This allows the drag effect improve.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungserreger für eine Bodenverdichtungsvorrichtung.
Zur Verdichtung von Böden sind unter anderem als "Schleppschwinger" bezeichnete Vibrationsplatten bekannt. Bei Schleppschwingern sitzt ein Schwingungserreger außermittig auf einer Bodenkontaktplatte. Bei dem Schwingungserreger handelt es sich üblicherweise um eine rotierende Unwuchtwelle. Die von der Unwuchtwelle erzeugte Unwucht- bzw. Fliehkraft reißt die Bodenkontaktplatte - da außermittig angeordnet - an einer Seite hoch und nach vorne, bevor sie die Kontaktplatte wieder nach unten drückt, wodurch die Verdichtungsenergie in den Boden eingeleitet wird. Der sehr einfach aufgebaute Schwingungserreger ist somit in der Lage, nicht nur die für die Bodenverdichtung erforderliche Schwingung zu erzeugen, sondern auch die Bodenkontaktplatte vorwärts zu bewegen.
Derartige Schleppschwinger-Platten weisen ein ausgezeichnetes Laufverhalten, insbesondere auf schwierigen Böden mit hohem Lehmanteil und Wassergehalt auf. Gerade auf derartigen bindigen Böden kann es bei anderen Bauarten von Vibrationsplatten zu Schwierigkeiten bei der Fortbewegung kommen. Der Grund für das vorteilhafte Verhalten von Schleppschwinger-Platten ist auf eine vergleichsweise große Amplitude des Schwingungserregers und auf das Vorhandensein eines ständigen Reaktionsmomentes, das bei geeigneter Drehrichtung der Unwuchtwelle permanent eine bestimmte Reibung an dem dem Schwingungserreger gegenüberliegenden Ende der Bodenkontaktplatte bewirkt, zurückzuführen.
Als Nachteil hat sich bei dieser Bauart jedoch erwiesen, dass kein stufenloses Reversieren, also Hin- und Herfahren der Vibrationsplatte, mit der Möglichkeit einer Punktverdichtung, also einer gezielten Verdichtung an einer Stelle ohne Vorwärtsbewegung der Vibrationsplatte, mit kostenvertretbaren Mitteln möglich ist.
Es besteht zwar die Möglichkeit, an beiden gegenüberliegenden Enden der Bodenkontaktplatte Unwuchtwellen anzuordnen und für den Vor- bzw. Rücklauf jeweils nur eine von beiden anzutreiben. Dabei müssen allerdings die Unwuchtwellen für die Standarbeit zur Punktverdichtung sowie beim Übergang vom Vorlauf in den Rücklauf mit doppeltem Leistungsaufwand und präziser Drehzahl synchron betrieben werden, was einen erheblichen Energie- und Steuerungsaufwand erfordert.
Schwingungserreger mit zwei Unwuchtwellen sind z.B. aus DE-4130231 oder aus DE-3708922 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungserreger für eine Bodenverdichtung anzugeben, bei dem einerseits das vorteilhafte Prinzip des sogenannten Schleppschwingers beibehalten wird und der andererseits einen Vor- und Rücklauf der Bodenverdichtungsvorrichtung sowie eine Verdichtung im Stillstand ermöglicht.
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 erfindungsgemäßer Schwingungserreger für eine Bodenverdichtungsvorrichtung weist zwei miteinander formschlüssig drehbar gekoppelte Unwuchtwellen auf, die jeweils eine erste Unwuchtmasse fest tragen sowie eine zweite Unwuchtmasse, die auf der Unwuchtwelle wenigstens zwischen zwei Extremstellungen verdrehbar ist. Es ist somit für jede Unwuchtwelle möglich, die von ihr getragene zweite Unwuchtmasse derart zu verstellen, dass ihre Unwuchtwirkung entweder mit der Wirkung der fest angebauten ersten Unwuchtmasse zusammenfällt und sie somit verstärkt oder der Wirkung der ersten Unwuchtmasse entgegenwirkt und sie somit weitgehend oder vollständig kompensiert.
Erfindungsgemäß ist eine Unwuchtverstelleinrichtung vorgesehen, die die zweiten Unwuchtmassen auf der ersten und der zweiten Unwuchtwelle formschlüssig und gegenläufig drehbar koppelt. Durch die Unwuchtverstelleinrichtung ist es möglich, die Unwuchtwirkungen der ersten und der zweiten Unwuchtwelle derart einzustellen, dass - im Extremfall - jeweils nur eine der Unwuchtwellen mit den von ihr getragenen Unwuchtmassen eine Unwuchtwirkung erzeugt, während sich die Unwuchtwirkungen der Unwuchtmassen auf der anderen Unwuchtwelle kompensieren, so dass dort keine Unwucht entsteht. Es ist also möglich, den sogenannten "mr-Wert", das Produkt aus Unwuchtmasse und Unwuchtradius, der auf den beiden parallel angeordneten Unwuchtwellen installierten Unwuchtmassen derart zu verändern, dass beim jeweiligen Maximum der einen Unwuchtwelle die andere Unwuchtwelle einen minimalen mr-Wert aufweist, der im Idealfall sogar bei Null liegt.
Bei diesen jeweiligen Extremstellungen wird der reine Schleppschwingereffekt erzielt, wie er auch bei bekannten Schleppschwinger-Platten auftritt, die nur einen Schwingungserreger mit einer einzelnen Unwuchtwelle aufweisen. Diese Wirkung kann erzielt werden, obwohl sich beide Unwuchtwellen in Rotation befinden, was für die Lagerlebensdauer von großer Bedeutung ist, da die Lager nicht durch Schläge einseitig statisch belastet werden.
Zwischen den beiden Extremstellungen sind auch beliebige weitere Zwischenstellungen für die beiden zweiten Unwuchtmassen einstellbar. Dadurch lässt sich die den erfindungsgemäßen Schwingungserreger tragende Bodenverdichtungsvorrichtung bequem hin- und herfahren.
Wenn die Unwuchtwirkung der beiden Unwuchtwellen gleich ist, ist eine punktuelle Standarbeit mit der Bodenverdichtungsvorrichtung möglich, wobei ein für die Verdichtung besonders wirksamer Kippschwingungseffekt in seinem Maximum auftritt. Dabei schlägt die Bodenkontaktplatte abwechselnd vorne und hinten auf, was eine besonders wirksame Bodenverdichtung ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist das oben beschriebene Schwingungserregersystem zweimal axial nebeneinander vorgesehen. Dazu trägt jede Unwuchtwelle zwei axial versetzte erste Unwuchtmassen sowie zwei zugehörige drehbare zweite Unwuchtmassen. Die beiden zusätzlichen (weiteren) zweiten Unwuchtmassen auf der ersten und der zweiten Unwuchtwelle sind durch eine zweite Unwuchtverstelleinrichtung in gleicher Weise wie die beiden ursprünglichen zweiten Unwuchtmassen miteinander formschlüssig gekoppelt.
Wenn die beiden Unwuchtverstelleinrichtungen getrennt voneinander ansteuerbar sind, ist es möglich, um die Hochachse des Schwingungserregers und damit die Hochachse der Bodenverdichtungsvorrichtung ein Giermoment zu erzeugen, was eine Lenkbarkeit der Bodenverdichtungsvorrichtung erlaubt.
Vorteilhafterweise ist eine Lenkeinrichtung vorgesehen, mit der die beiden Unwuchtverstelleinrichtungen ansteuerbar sind.
Bei einer anderen besonders vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung wird versucht, den Achsabstand zwischen den beiden Unwuchtwellen so groß wie möglich zu halten. Zu diesem Zweck sind zwischen den beiden Unwuchtwellen zwei formschlüssig drehbar gekoppelte Zwischenwellen angeordnet, die die Drehbewegung der angetriebenen ersten Unwuchtwelle auf die zweite Unwuchtwelle übertragen. Durch den großen Abstand zwischen den beiden Unwuchtwellen können die Schlepp- und die Verdichtungswirkung verstärkt werden.
Selbstverständlich kann durch Anordnung weiterer Paare von Zwischenwellen der Achsabstand zwischen den beiden Unwuchtwellen noch mehr vergrößert werden.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von mehreren Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische Schnittdarstellung in der Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schwingungserreger;
Fig. 2
in schematischer Seitenansicht die durch die einzelnen Unwuchtmassen erzeugten Kraftvektoren und die daraus resultierenden Bewegungsrichtungen;
Fig. 3
eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit einem Schwingungserreger zur Lenkbarkeit einer Bodenverdichtungsvorrichtung; und
Fig. 4
eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit einem Schwingungserreger mit vergrößertem Achsabstand zwischen den beiden Unwuchtwellen.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungserregers, mit einer ersten Unwuchtwelle 1 und einer zweiten Unwuchtwelle 2.
Die erste Unwuchtwelle 1 wird in bekannter Weise durch einen nicht näher dargestellten Antrieb 3, z. B. einen Hydromotor oder eine Kopplung mit einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor, drehend angetrieben.
Über zwei Zahnräder 4 und 5 ist die erste Unwuchtwelle 1 mit der zweiten Unwuchtwelle 2 formschlüssig gegenläufig drehbar gekoppelt. Das heißt, dass sich die erste und die zweite Unwuchtwelle 1, 2 gegeneinander drehen.
Auf der ersten Unwuchtwelle 1 ist eine erste Unwuchtmasse 6 angeordnet, während die zweite Unwuchtwelle 2 eine erste Unwuchtmasse 7 trägt. Die ersten Unwuchtmassen 6, 7 können einstückig mit der sie tragenden Unwuchtwelle 1, 2 verbunden werden. Es ist auch möglich, die ersten Unwuchtmassen 6, 7 z. B. mit Schrauben auf den Unwuchtwellen 1, 2 zu befestigen.
Weiterhin tragen die erste und die zweite Unwuchtwelle 1, 2 jeweils eine zweite Unwuchtmasse 8, 9, die jedoch nicht fest mit der sie tragenden Unwuchtwelle verbunden ist, sondern von dieser drehbar gehalten wird. Die zweiten Unwuchtmassen 8, 9 sind jeweils frei drehbar auf der ersten bzw. zweiten Unwuchtwelle 1, 2 angeordnet. Es ist auch möglich, nur eine eingeschränkte Drehbarkeit zu realisieren, die sich aber wenigstens über einen Bereich von 180° erstrecken sollte.
Die beiden zweiten Unwuchtmassen 8, 9 sind durch eine Unwuchtverstelleinrichtung 10 formschlüssig gegenläufig drehbar miteinander gekoppelt.
Die Unwuchtverstelleinrichtung 10 weist zwei Zahnräder 11 und 12 auf, wobei das Zahnrad 11 mit der zweiten Unwuchtmasse 8 der ersten Unwuchtwelle 1 fest verbunden ist, während das mit dem Zahnrad 11 kämmende Zahnrad 12 mit der zweiten Unwuchtmasse 9 auf der zweiten Unwuchtwelle 2 fest verbunden ist.
Das Zahnrad 11 ist zusammen mit der zweiten Unwuchtmasse 8 auf der ersten Unwuchtwelle 1 frei drehbar. Im Gegensatz dazu ist als Bestandteil der Unwuchtverstelleinrichtung 10 an der zweiten Unwuchtwelle 2 eine Verdreheinrichtung 13 vorgesehen, mit der sich die Relativstellung zwischen der zweiten Unwuchtmasse 9 bzw. dem Zahnrad 12 einerseits und der zweiten Unwuchtwelle 2 andererseits präzise einstellen lässt.
Die Verdreheinrichtung 13 ist in ihrem Aufbau und ihrer Wirkungsweise an sich bekannt. Sie weist eine hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagbare Kolben-Zylindereinheit 14 auf, mit der ein Stellelement 15 im Inneren der zweiten Unwuchtwelle 2 axial hin- und herbewegt werden kann.
Das Stellelement 15 trägt einen Stift 16, der Nuten 17 in der zweiten Unwuchtwelle 2 durchdringt und in Spiralnuten 18, die auf der Innenseite einer die zweite Unwuchtmasse 9 tragenden Nabe ausgebildet ist, eingreift.
Dieser Aufbau führt dazu, dass bei einer Axialverlagerung der Stellelements 15 durch die Koben-Zylindereinheit 14 mittels des Stifts 16 eine Verdrehung der zweiten Unwuchtmasse 9 relativ zu der zweiten Unwuchtwelle 2 bewirkt wird.
Diese Verdrehung wird durch die Zahnräder 12 und 11 in gegenläufiger Richtung auf die zweite Unwuchtmasse 8 auf der ersten Unwuchtwelle 1 übertragen.
Somit ist es möglich, mit Hilfe der Unwuchtverstelleinrichtung 10 die beiden zweiten Unwuchtmassen 8, 9 derart einzustellen, dass sie entweder den ersten Unwuchtmassen 6, 7 entgegenwirken (in Fig. 1 in der unteren Bildhälfte durch die Stellung der Unwuchtmassen 6, 8 dargestellt) oder die Wirkung der ersten Unwuchtmasse verstärken (in Fig. 1 in der oberen Bildhälfte durch die Unwuchtmassen 7, 9 dargestellt).
Die Einstellung erfolgt jedoch - wie auch in Fig. 1 gezeigt - derart, dass stets nur ein Unwuchtmassenpaar auf einer Unwuchtwelle eine maximale Unwuchtwirkung erreicht, während zur gleichen Zeit die Unwuchtmassen auf der anderen Unwuchtwelle ihre Wirkung kompensieren. Dadurch lässt sich das Schleppschwingerprinzip beibehalten. Die Unwuchtwelle, die keine Unwuchtwirkung erzielt, läuft einfach mit, ohne die Wirkung der die eigentliche Schwingung erzeugenden Unwuchtwelle zu beeinträchtigen. Dadurch, dass sich die sozusagen "deaktivierte" Unwuchtwelle mitdreht, wird eine einseitige Belastung der Wellenlager vermieden.
Ein Verändern des Zustandes durch die Unwuchtverstelleinrichtung 10 bewirkt, dass die zum Anfang noch wirkungslose Unwuchtwelle eine Unwucht erzeugt, während die Unwucht der anderen Unwuchtwelle reduziert wird und schließlich zu Null geht. Dadurch lässt sich eine Richtungsänderung des Schleppschwingers erreichen.
Fig. 2 zeigt verschiedene Stellungen für die Unwuchtwellen 1, 2 bzw. die Unwuchtmassen 6 bis 9.
In Bildteil a) von Fig. 2 wird der Zustand gezeigt, der bereits in der Draufsicht von Fig. 1 erkennbar war. Während sich die Unwuchtmassen 7, 9 auf der zweiten Unwuchtwelle 2 in ihrer Wirkung ergänzen, kompensieren sich die Wirkungen der Unwuchtmassen 6, 8 auf der ersten Unwuchtwelle 1. Eine Fortbewegung einer den Schwingungserreger tragenden Bodenkontaktplatte 19 nach links ist die Folge. Die Unwuchtmassen 7, 9 bewirken durch ihre außermittige Anordnung ein einseitiges Abheben der Bodenkontaktplatte 19, so dass sich die Bodenverdichtungsvorrichtung in Fig. 2a) nach links bewegt.
In Fig. 2b) ist eine Zwischenstellung gezeigt. Während die Unwuchtwellen 1, 2 und die von ihnen fest getragenen ersten Unwuchtmassen 6, 7 gegenüber Fig. 2a) unverändert geblieben sind, wurden mit Hilfe der Unwuchtverstelleinrichtung 10 die zweiten Unwuchtmassen 8, 9 relativ zu den Unwuchtwellen 1, 2 verdreht. Beide Unwuchtwellen 1, 2 erzielen jetzt eine etwa gleich große Unwuchtwirkung, die aber wechselseitig nach oben und unten gerichtet ist. Dadurch entsteht der für die Verdichtung im Stand sehr wirksame Kippschwingungseffekt. Eine Fortbewegung der Bodenkontaktplatte 19 bzw. der gesamten Bodenverdichtungsvorrichtung erfolgt nicht.
Fig. 2c) entspricht einer Umkehrung des Zustands von Fig. 2a). Hier sind die Unwuchtmassen 6 und 8 der ersten Unwuchtwelle 1 derart eingestellt, dass sich ihre Wirkung überlagert, während sich die Wirkungen der Unwuchtmassen 7, 9 auf der zweiten Unwuchtwelle 2 kompensieren. Eine Bewegung in die entgegengesetzte Richtung (in Fig. 2c) nach rechts) ist die Folge.
Fig. 3 zeigt in der Draufsicht eine zweite Ausführungsform der Erfindung in schematischer Schnittdarstellung.
Prinzipiell entspricht die zweite Ausführungsform einer Verdoppelung, d. h. Nebeneinanderanordnung der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1. Zur Vereinfachung werden daher für die bereits aus Fig. 1 bekannten Bauelemente die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Die erste Unwuchtwelle 1 trägt jetzt neben der ersten Unwuchtmasse 6 eine weitere erste Unwuchtmasse 20, während die zweite Unwuchtwelle 2 neben der ers-ten Unwuchtmasse 7 eine weitere erste Unwuchtmasse 21 trägt. Ebenso trägt die erste Unwuchtwelle 1 neben der zweiten Unwuchtmasse 8 eine weitere zweite Unwuchtmasse 22 sowie die zweite Unwuchtwelle 2 neben der zweiten Unwuchtmasse 9 eine weitere zweite Unwuchtmasse 23.
So wie die zweiten Unwuchtmassen 8, 9 durch die Unwuchtverstelleinrichtung 10 miteinander formschlüssig gegenläufig drehbar gekoppelt sind, sind auch die weiteren zweiten Unwuchtmassen 22 und 23 durch eine zweite Unwuchtverstell-einrichtung 24 miteinander formschlüssig drehbar gekoppelt. Die Funktionsweise der zweiten Unwuchtverstelleinrichtung 24 entspricht der der ersten Unwuchtverstelleinrichtung 10, so dass auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet werden kann.
Die Drehkopplung der beiden Unwuchtwellen 1 und 2 erfolgt wie in Fig. 1 mittels der Zahnräder 4, 5.
Durch eine getrennte Ansteuerbarkeit der beiden Unwuchtverstelleinrichtungen 10 und 24 ist es möglich, für die jeweils zusammenwirkenden Unwuchten unterschiedliche resultierende Kräfte zu erzeugen. Dadurch lässt sich um die Hochachse des Schwingungserregers (die senkrecht auf der Zeichenebene von Fig. 3 steht) und damit auch um die Hochachse der Bodenverdichtungsvorrichtung ein Giermoment erzeugen, mit dessen Hilfe die Bodenverdichtungsvorrichtung lenkbar wird.
Vorteilhafterweise wird das Zusammenwirken der beiden Unwuchtverstelleinrichtungen 10 und 24 durch eine nicht dargestellte Lenkeinrichtung koordiniert, die vom Bediener leicht gehandhabt werden kann.
Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der der Achsabstand der beiden Unwuchtwellen 1 und 2 vergrößert worden ist. Da die beiden Unwuchtwellen 1 und 2 sowie die von ihnen getragenen Unwuchtmassen 6 bis 9 im Prinzip der ersten Ausführung gemäß Fig. 1 entsprechen, wird auf eine Wiederholung der Beschreibung verzichtet.
Zwischen den Zahnrädern 4 und 5 der Unwuchtwellen 1 und 2 sind zwei Zwischenwellen 25 und 26 eingesetzt, die ihrerseits Zahnräder 27, 28 tragen und somit die Drehbewegung der ersten Unwuchtwelle 1 auf die zweite Unwuchtwelle 2 übertragen. In gleicher Weise sind zwischen die Zahnräder 11 und 12 der Unwuchtverstelleinrichtung 10 Zahnräder 29 und 30 eingesetzt, die von den Zwischenwellen 25, 26 getragen werden, jedoch auf diesen frei drehbar sind.
Durch diese Anordnung lässt sich der Achsabstand zwischen den beiden Unwuchtwellen 1 und 2 erheblich vergrößern, was es ermöglicht, den Abstand der Unwuchtwellen 1, 2 von der Mitte ebenfalls zu vergrößern. Dadurch lässt sich die Schleppwirkung verbessern.
Selbstverständlich lassen sich für einen großen Schleppschwinger die zweite und die dritte Ausführungsform der Erfindung gemäß den Fig. 3 und 4 miteinander kombinieren.

Claims (7)

  1. Schwingungserreger für eine Bodenverdichtungsvorrichtung, mit
    einer drehend antreibbaren ersten Unwuchtwelle (1), mit der eine erste Unwuchtmasse (6) fest verbunden ist und auf der eine zweite Unwuchtmasse (8) relativ zu der ersten Unwuchtwelle (1) derart verdrehbar gehalten ist, dass die zweite Unwuchtmasse (8) wenigstens zwischen zwei Extremstellungen verdrehbar ist, in denen ihre Unwuchtwirkung die der ersten Unwuchtmasse (6) vergrößert bzw. verringert;
    einer mit der ersten Unwuchtwelle ( 1 ) formschlüssig gegenläufig drehbar gekoppelten zweiten Unwuchtwelle (2), mit der eine weitere erste Unwuchtmasse (7) fest verbunden ist und auf der eine weitere zweite Unwuchtmasse (9) relativ zu der zweiten Unwuchtwelle (2) derart verdrehbar gehalten ist, dass die weitere zweite Unwuchtmasse (9) wenigstens zwischen zwei Extremstellungen verdrehbar ist, in denen ihre Unwuchtwirkung die der weiteren ersten Unwuchtmasse (7) vergrößert bzw. verringert; und mit
    einer die zweiten Unwuchtmassen (8, 9) der ersten und der zweiten Unwuchtwelle (1, 2) formschlüssig gegenläufig drehbar koppelnden Unwuchtverstelleinrichtung (10);
    wobei die Stellungen der zweiten Unwuchtmassen (8, 9) durch die Unwuchtverstelleinrichtung (10) derart einstellbar sind, dass, wenn sich die Unwuchtwirkungen der ersten und der zweiten Unwuchtmasse (6, 8) auf der ersten Unwuchtwelle (1) zu einem minimalen Unwuchtwert kompensieren, sich die Unwuchtwirkungen der weiteren ersten und der weiteren zweiten Unwuchtmasse (7, 9) auf der zweiten Unwuchtwelle (2) zu einem maximalen Unwuchtwert addieren, und umgekehrt.
  2. Schwingungserreger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Unwuchtverstelleinrichtung (10) zwischen den in Anspruch 1 definierten Extremstellungen beliebige Zwischenstellungen für die zweiten Unwuchtmassen (8, 9) einstellbar sind.
  3. Schwingungserreger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unwuchtverstelleinrichtung (10) eine hydraulische oder pneumatisch betätigbare Kolben-Zylinder-Einheit (14) aufweist.
  4. Schwingungserreger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Einstellung auf den minimalen Unwuchtwert nahezu keine Unwuchtwirkung von der betreffenden Unwuchtwelle (1, 2) ausgeht.
  5. Schwingungserreger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
    die erste Unwuchtwelle (1) eine axial neben der ersten Unwuchtmasse (6) angeordnete weitere erste Unwuchtmasse (20) sowie eine weitere verdrehbare zweite Unwuchtmasse (22) trägt;
    die zweite Unwuchtwelle (2) eine axial neben der ersten Unwuchtmasse (7) angeordnete weitere erste Unwuchtmasse (21) sowie eine weitere verdrehbare zweite Unwuchtmasse (23) trägt; und dass
    eine zweite Unwuchtverstelleinrichtung (24) vorgesehen ist, zum formschlüssig gegenläufig drehbaren Koppeln der weiteren zweiten Unwuchtmassen (22, 23).
  6. Schwingungserreger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lenkeinrichtung vorgesehen ist, zum Ansteuern der beiden Unwuchtverstelleinrichtungen (10, 24).
  7. Schwingungserreger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Drehkopplung zwischen der ersten und der zweiten Unwuchtwelle (1, 2) sowie die eine Unwuchtverstelleinrichtung (10) oder die beiden Unwuchtverstelleinrichtungen (10, 24) zwei formschlüssig drehbar gekoppelte Zwischenwellen (25, 26) aufweisen, zum Vergrößern des Achsabstands zwischen der ersten und der zweiten Unwuchtwelle (1, 2).
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