EP1534439A1 - Schwingungserreger für bodenverdichtungsgeräte - Google Patents

Schwingungserreger für bodenverdichtungsgeräte

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EP1534439A1
EP1534439A1 EP03793804A EP03793804A EP1534439A1 EP 1534439 A1 EP1534439 A1 EP 1534439A1 EP 03793804 A EP03793804 A EP 03793804A EP 03793804 A EP03793804 A EP 03793804A EP 1534439 A1 EP1534439 A1 EP 1534439A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unbalanced
unbalance
vibration exciter
relative
masses
Prior art date
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EP03793804A
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English (en)
French (fr)
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EP1534439B1 (de
Inventor
Franz Riedl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacker Construction Equipment AG
Original Assignee
Wacker Construction Equipment AG
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Publication date
Application filed by Wacker Construction Equipment AG filed Critical Wacker Construction Equipment AG
Publication of EP1534439A1 publication Critical patent/EP1534439A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1534439B1 publication Critical patent/EP1534439B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a vibration exciter for a soil compacting device according to the preamble of claim 1.
  • Such vibration exciters are mainly used advantageously with vibration plates and are such.
  • B. is known from EP 0 358 744 B1.
  • a similar vibration exciter is described in DE 100 38 206 AI. It has two unbalanced shafts coupled in a form-locking, counter-rotating manner, each of which carries a fixed unbalanced mass and an unbalanced mass which is rotatable relative to the fixed unbalanced mass and thus rotatable with the unbalanced shaft.
  • the position of the moving unbalanced masses can be actively changed over a wide range by setting directions.
  • the interaction of the various unbalance masses results in a total force that can be directed in the forward or reverse direction of travel, depending on the operator's request.
  • the change in the direction of travel is brought about by the control devices that control the movable unbalanced masses. If the operator wishes the soil compactor to stop, the resulting force of the flyweights is set in the vertical direction. This also means that a targeted compaction of the soil can be achieved when the machine is stationary.
  • a vibration exciter is described in DE 199 43 391 AI, in which the phase position of the centrifugal weights can be set such that the vertical components of the centrifugal forces generated by the centrifugal weights cancel each other, while the horizontal components of the centrifugal forces add up in the same direction ,
  • This makes it possible for the vibration plate to no longer introduce vertical vibrations into the ground when standing, but rather to introduce shear stresses into the ground via a ground contact plate, with which e.g. B. cracks and pores can be compacted in an advantageous manner on an asphalt surface.
  • the invention is therefore based on the object of further developing a vibration exciter of the aforementioned type such that an excessively strong compaction of the soil in stationary operation due to strong vertical vibrations can be avoided without the operator or the soil to be compacted being exposed to strong horizontal vibrations in return.
  • a vibration exciter preferably has two unbalance shafts which are parallel to one another and can be driven in opposite directions at the same speed, each of which carries a fixed unbalanced mass and an unbalanced mass which is rotatable relative to the fixed unbalanced mass or the respective unbalanced mass.
  • Each of the unbalanced shafts is assigned an EmsteU device, with which the relative position of the respective movable unbalanced mass with respect to the unbalanced shaft carrying it can be adjusted.
  • the relative positions of the movable unbalance masses with respect to the Balancing shafts can be set in such a way by the control units that the centrifugal forces generated by the unbalanced masses when the unbalanced shafts rotate cancel each other out in every rotational position of the unbalanced shafts.
  • each unbalanced mass creates a centrifugal force; however, the centrifugal forces are adjusted in terms of direction and amount so that they compensate for the total.
  • the vibration exciter therefore does not generate any vibrations in this operating state (standing position), even though the unbalanced shafts rotate.
  • the relative position on each of the unbalanced shafts can be adjusted in such a way that the centrifugal forces of the unbalanced masses carried by this unbalanced shaft cancel each other out of the unbalanced shaft. This means that even with operation with only one unbalanced shaft, a relative position can be reached in which there is no vibration effect.
  • the relative positions can be changed in a preferred embodiment of the invention such that the centrifugal forces of the unbalanced masses do not cancel each other out, but rather that a resulting total centrifugal force has a horizontal component. This allows the vibratory plate to move, as is known from the prior art.
  • unbalance mass is meant abstractly in connection with this description. Of course, an unbalanced mass can also consist of several unbalanced elements which are distributed on the respective unbalanced shaft.
  • FIG. 1 shows a section in plan view through a vibration exciter according to the invention in the standing position
  • Fig. 2 schematic sections through two unbalanced shafts in different rotational positions with the respective positions of the unbalanced masses.
  • vibration exciters in various forms are known. Likewise - such. It is known, for example, from DE 199 43 391 AI - so-called “phase control devices", that is to say setting devices for adjusting relative positions between unbalanced masses and unbalanced shafts. Since the invention does not provide the detailed and specific design of a specific vibration exciter or a specific setting device, Rather, it concerns a relative position (phase position) that is particularly suitable for this but not yet known, a detailed description of the vibration exciter is not necessary.
  • Two unbalanced shafts 2, 3 are rotatably mounted in a housing 1, the unbalanced shaft 2 being driven in rotation by a drive (not shown).
  • the unbalance shaft 2 carries unbalance elements 4 and 5, which with the unbalance shaft 2 are firmly connected and form a fixed unbalanced mass.
  • a rotatably movable unbalanced mass 6 is arranged on the unbalanced shaft 2, which can be rotated relative to the unbalanced shaft 2 via a hub 7 and bearing 8.
  • the relative position between the movable unbalanced mass 6 and the unbalanced shaft 2 is determined with the aid of an control device 9.
  • the operating principle of such a EinsteU listening has long been known and z. B. described in DE 100 38 206 AI.
  • the adjusting device 9 essentially has a piston 10 which is axially adjustable under hydraulic action and can be moved axially back and forth in a hollow region of the unbalanced shaft 2.
  • the piston 10 carries a transverse pin 11 which penetrates two longitudinal grooves 12 formed in the wall of the unbalanced shaft 2 and engages in spiral grooves 13 which are formed on the inside of the hub 7.
  • the unbalanced shaft 2 also carries a gear 14 which meshes with a gear 15 which is attached to the unbalanced shaft 3. Via the gears 14 and 15, the rotational movement of the driven unbalanced shaft 2 is positively transmitted to the unbalanced shaft 3, which thus rotates in opposite directions but at the same speed.
  • the unbalanced shaft 3 carries two unbalanced elements 16, 17, which together form a fixed unbalanced mass. Furthermore, an unbalanced mass 18, which is rotatable on the unbalanced shaft 3, is provided, the relative position of which with respect to the unbalanced shaft 3 can be adjusted via an adjusting device 19. Since the control unit 19 has the same structure as the control unit 9, a detailed description is omitted.
  • the control of the unbalanced mass shown in the section of FIG. 1 corresponds to the relative control according to the invention, in which the individual forces generated by the respective unbalanced masses or elements cancel each other out (standing control).
  • the associated mr values (products from mass mx radius r of the unbalance center of gravity) must be coordinated accordingly.
  • the unbalance weights 2 and 3 can rotate without an out-of-balance effect and thus an oscillation occurring.
  • the movable unbalance masses 6, 18 are adjusted by the control devices 9, 19, however, this state of equilibrium is canceled, so that the desired vertical and horizontal vibrations for soil compaction can occur.
  • FIG. 2 shows highly schematic side views from the right in FIG. 1.
  • the hatched semicircles correspond to the movable, thus understandable, unbalanced masses 6, 18, while the non-hatched semicircles correspond to the unbalanced masses 4, 5 and 16, 17 which are fixed with respect to the unbalance weights 2, 3, as described for B. in the field a) "Stand" of Fig. 2 can be seen.
  • the movable unbalanced mass 6 has been rotated by 90 ° relative to the fixed unbalanced elements 4, 5 and the unbalanced weight 2.
  • the movable unbalanced mass 18 was rotated by 90 ° in the same direction as the movable unbalanced mass 6 with respect to the fixed unbalanced elements 16, 17 on the unbalanced weight 3.
  • the corresponding state is in Fig. 2a) shown in the column "Forward". Also here in the column 'Forward' under a) to d) different states of rotation of the unbalance weights 2, 3 are shown.
  • FIG. 2a A backward movement of the vibrating plate (to the right in Fig. 2) is shown in the right column of Fig. 2.
  • the moving unbalance masses 6 and 18 with respect to the unbalance weights 2, 3 carrying them have been rotated by 90 ° in the opposite direction to the forward direction and in relation to the stand control, as can be seen in FIG. 2a) in the "Backward" column.
  • the controls of the unbalanced masses shown in FIG. 2 are extreme controls. Depending on the extent to which the control devices 9, 19 are used, other intermediate positions, i. H. Control angle other than 90 ° can be reached, so that a continuous change between forward travel, stationary operation and reverse travel can be achieved.
  • control devices 9, 19 it is possible, on the one hand, to use known means such as hydraulic control, electric motors, electromechanical control devices, etc.
  • the moving unbalanced masses can also be controlled with the aid of simple push-pull cables which can be controlled by the operator via a common transmitter. This can save considerable costs even with simpler vibratory plates.
  • the control of the relative controls by the control devices 9, 19 should be able to be carried out synchronously. In some cases, however, it may also be expedient to enable the movable unbalanced masses to be individually controlled without the need for synchronization.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Road Paving Machines (AREA)
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Abstract

Ein Schwingungserreger für Bodenverdichtungsgeräte, z. B. für eine Vibrationsplatte, weist parallel oder koaxial zueinander stehende, gegenläufig mit gleicher Drehzahl antreibbare Unwuchtwellen (2, 3) auf, die jeweils eine feststehende Unwuchtmasse (4, 5, 16, 17) und eine relativ zur Unwuchtwelle (2, 3) drehbar bewegliche Unwuchtmasse (6, 18) tragen. Die Relativstellung einer jeweiligen beweglichen Unwuchtmasse (6, 16) bezüglich der sie tragenden Unwuchtwelle (2, 3) ist durch eine Einstelleinrichtung (9, 19) derart einstellbar, dass sich die bei Drehung der Unwuchtwellen (2, 3) durch die Unwuchtmassen erzeugten Fliehkräfte in jeder Drehstellung der Unwuchtwellen (2, 3) in ihrer Gesamtheit aufheben. Auf diese Weise ist es unter anderem möglich, dass eine Änderung der Relativstellung derart durchführbar ist, dass der Betrag einer aus den Unwuchtmassen resultierenden Gesamt-Fliehkraft proportional zu einer Fortbewegungs-Geschwindigkeit des Bodenverdichtungsgeräts ist.

Description

Schwingungserreger für Bodenverdichtungsgeräte
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Schwingungserreger für ein Bodenverdichtungsgerät gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Schwingungserreger werden vorwiegend bei Vibrationsplatten vorteilhaft eingesetzt und sind z. B. aus der EP 0 358 744 Bl bekannt.
Ein ähnlicher Schwingungserreger ist in der DE 100 38 206 AI beschrieben. Er weist zwei formschlüssig gegenläufig drehbar gekoppelte Unwuchtwellen auf, die jeweils eine feststehende Unwuchtmasse sowie eine relativ zu der feststehenden Unwuchtmasse und somit mit der Unwuchtwelle drehbar bewegliche Unwuchtmasse tragen. Die Stellung der beweglichen Unwuchtmassen ist durch Einstellelnrichtun- gen aktiv in einem größeren Bereich veränderbar.
Bei Drehung der Unwuchtwellen ergibt sich durch das Zusammenwirken der verschiedenen Unwuchtmassen eine resultierende Gesamtkraft, die je nach Bedienerwunsch in Vorwärts- oder Rückwärts-Fahrtrichtung gerichtet sein kann. Die Änderung der Fahrtrichtung wird durch die die beweglichen Unwuchtmassen ansteuern- den EinsteUeinrichtungen bewirkt. Wenn der Bediener einen Stillstand des Bodenverdichtungsgeräts wünscht, wird die resultierende Kraft der Fliehgewichte in Vertikalrichtung gestellt. Das bedeutet auch, dass eine gezielte Verdichtung des Bodens im Stand der Maschine erreicht werden kann.
Nicht immer aber wünscht der Bediener eine derart starke Verdichtung an einer lokal begrenzten Stelle des Bodens. Insbesondere beim Hin- und Herfahren der Vibrationsplatte kann im sogenannten Umkehr- oder Reversierpunkt eine übermäßig starke und somit nachteilige Verdichtung des Bodens erreicht werden, da die auf den Boden wirkende Kraft in dieser Stellung am größten ist, während sie sich bei der Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrt der Vibrationsplatte und dem damit verbundenen Verschwenken des resultierenden Kraftvektors um beispielsweise 45° nach vor- ne oder hinten auf 1/V2 des Maximalwertes verringert.
Auch wenn sich die beschriebenen Anordnungen demnach bei der Erd-, Sand- oder Kiesverdichtung hervorragend bewährt haben, können sie sich bei der Verdichtung von Asphalt- oder Verbundsteinflächen als problematisch erweisen, da durch die im Reservierpunkt vorherrschende maximale Vertikalkraft punktuelle Setzungen auftreten können, die nicht mehr korrigierbar sind. Bei Asphaltwalzen wird daher üblicherweise im Reversierbetrieb die Vibration abgeschaltet, um ein zu tiefes Eindringen der Walze in den Asphalt bei der Richtungsumkehr zu vermeiden.
Zur Lösung dieses Problems wird in der DE 199 43 391 AI ein Schwingungserreger beschrieben, bei dem die Phasenlage der Fliehgewichte derart einstellbar ist, dass sich die Vertikalkomponenten der durch die Fliehgewichte erzeugten Fliehkräfte in jeder Drehstellung aufheben, während sich die Horizontalkomponenten der Fliehkräfte entsprechend gleichgerichtet addieren. Dies ermöglicht es, dass die Vibrati- onsplatte im Stand keine Vertikalschwingungen mehr in den Boden einbringt, sondern vielmehr über eine Bodenkontaktplatte Schubspannungen in den Boden einleitet, mit denen z. B. bei einer Asphaltoberfläche Risse und Poren in vorteilhafter Weise verdichtet werden können.
Auch diese Anordnung hat sich in der Praxis hervorragend bewährt. Die im Standbetrieb der Vibrationsplatte herrschenden starken Horizontalschwingungen sind jedoch für den Bediener nicht immer angenehm und auch nicht immer zur Verdichtung der Bodenoberfläche erwünscht.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungserreger der vorgenannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine übermäßig starke Verdichtung des Bodens im Standbetrieb aufgrund starker Vertikalschwingungen vermeiden lässt, ohne dass der Bediener bzw. der zu verdichtende Boden im Gegenzug starken Horizontalschwingungen ausgesetzt ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schwingungserreger mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein erfindungsgemäßer Schwingungserreger weist vorzugsweise zwei parallel zueinander stehende, gegenläufig mit gleicher Drehzahl antreibbare Unwuchtwellen auf, die jeweils eine feststehende Unwuchtmasse und eine relativ zu der feststehenden Unwuchtmasse bzw. der jeweiligen Unwuchtweile drehbar bewegliche Unwuchtmasse tragen. Jeder der Unwuchtwellen ist eine EmsteUeinriehtung zugeordnet, mit der sich die Relativstellung der jeweiligen beweglichen Unwuchtmasse bezüglich der sie tragenden Unwuchtwelle verstellen lässt. Erfindungsgemäß sind die Relativstellungen der beweglichen Unwuchtmassen bezüglich der sie tragenden Un- wuchtwellen durch die EmsteUeinrichtungen derart einstellbar, dass sich die bei Drehung der Unwuchtwellen durch die Unwuchtmassen erzeugten Fliehkräfte in jeder Drehstellung der Unwuchtwellen in ihrer Gesamtheit aufheben. Das bedeutet, dass zwar jede Unwuchtmasse für sich eine Ffiehkraft erzeugt; die Fliehkräfte sind jedoch richtungs- und betragsmäßig derart eingestellt, dass sie sich in der Gesamtsumme kompensieren. Der Schwingungserreger erzeugt somit in diesem Betriebszustand (Standstellung) keine Schwingungen, obwohl sich die Unwuchtwellen drehen.
Dadurch lässt sich in besonders vorteilhafter Weise erreichen, dass sich die Größe der resultierenden Gesamt-Ffiehkraft, d. h. die Schwingungsstärke, in Abhängigkeit von der Fortbewegungs-Geschwindigkeit der Vibrationsplatte einstellen lässt. Wird die Geschwindigkeit reduziert, reduziert sich auch die wirksame Fliehkraft in einem entsprechenden Verhältnis bis hin zum Stillstand der Maschine, bei dem keine re- sultierende Gesamt-Fliehkraft und somit keine Schwingung mehr vorliegt. Auf diese Weise lässt sich ein über die zu verdichtende Fläche sehr gleichmäßiger Energieeintrag in den Boden erreichen.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Relativstellung auf je- der einzelnen der Unwuchtwellen derart einstellbar, dass sich die Fliehkräfte der von dieser Unwuchtwelle getragenen Unwuchtmassen in jeder Drehstellung der Unwuchtweile aufheben. Das bedeutet, dass bereits bei dem Betrieb mit nur einer Unwuchtwelle eine Relativstellung erreicht werden kann, in der keine Schwingungswirkung vorliegt.
Um eine Fortbewegung des Bodenverdichtungsgeräts wie bei bekannten Geräten zu erreichen, sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Relativstellungen derart veränderbar, dass sich die Fliehkräfte der Unwuchtmassen nicht aufheben, sondern dass eine resultierende Gesamt-Fliehkraft eine Horizontalkom- ponente aufweist. Damit lässt sich eine Fortbewegung der Vibrationsplatte, wie aus dem Stand der Technik bekannt, bewirken.
Bei einem Richtungswechsel zwischen z. B. einer Vorwärts- und einer Rückwärts- Fahrtrichtung ist übergangsweise die bereits beschriebene Stand-Stellung ein- nehmbar, in der keine Schwingung in den Boden einwirkt. Damit lassen sich auch beim Richtungswechsel im Reversierpunkt unerwünschte Vertikal- bzw. Horizontalschwingungen vermeiden. Da die Verstellung der beweglichen Unwuchtmassen ausreicht, um die resultierende Fliehkraft mit der gewünschten Richtung und Größe zu erzeugen, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform nicht erforderlich, dass die Phasenlage der Unwuchtwellen zueinander veränderbar sein muss, wie dies z. B. bei dem in der DE 100 38 206 AI beschriebenen Schwingungserreger der Fall ist.
Der Begriff "Unwuchtmasse" ist im Zusammenhang mit dieser Beschreibung abstrakt gemeint. Selbstverständlich kann eine Unwuchtmasse auch aus mehreren Unwuchtelementen bestehen, die auf der jeweiligen Unwuchtwelle verteilt sind.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend unter Zuhllfenahrne der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt in der Draufsicht durch einen erfindungsgernäßen Schwingungserreger in Standstellung; und
Fig. 2 schematische Schnitte durch zwei Unwuchtwellen in verschiedenen Drehstellungen mit den jeweiligen Stellungen der Unwuchtmassen.
Wie bereits erwähnt, sind Schwingungserreger in vielfältigen Ausprägungen bekannt. Ebenso sind - wie z. B. in der DE 199 43 391 AI dargelegt - sogenannte "PhasenemsteUeinrichtungen'', also EinStelleinrichtungen zum Verstellen von Relativstellungen zwischen Unwuchtmassen und Unwuchtwellen bekannt. Da die Erfin- düng nicht die detaillierte und konkrete Gestaltung eines bestimmten Schwin- gungserregers oder einer bestimmten EinsteUeinrichtung, sondern vielmehr eine dafür besonders geeignete, aber bisher nicht bekannte Relativstellung (Phasenlage) betrifft, ist eine detaillierte Beschreibung des Schwingungserregers nicht erforderlich.
Dennoch soll anhand von Fig. 1 kurz der Aufbau eines erfindungsgemäßen Schwingungserregers beschrieben werden.
In einem Gehäuse 1 sind zwei Unwuchtwellen 2, 3 drehbar gelagert, wobei die Un- wuchtwelle 2 von einem nicht dargestellten Antrieb drehend angetrieben wird.
Die Unwuchtwelle 2 trägt Unwuchtelemente 4 und 5, die mit der Unwuchtwelle 2 fest verbunden sind und eine feststehende Unwuchtmasse bilden.
Weiterhin ist auf der Unwuchtwelle 2 eine drehbar bewegliche Unwuchtmasse 6 angeordnet, die über eine Nabe 7 und Lager 8 relativ zu der Unwuchtwelle 2 verdreh- bar ist.
Die Relativstellung zwischen der beweglichen Unwuchtmasse 6 und der Unwuchtwelle 2 wird mit Hilfe einer EmsteUeinrichtung 9 festgelegt. Das Wirkprinzip einer derartigen EinsteUeinrichtung ist seit langem bekannt und z. B. in der DE 100 38 206 AI beschrieben. Die EinStelleinrichtung 9 weist im Wesentlichen einen unter Hydraulikwirkung axial verstellbaren Kolben 10 auf, der in einem hohlen Bereich der Unwuchtwelle 2 axial hin- und herbewegbar ist. Der Kolben 10 trägt einen Querbolzen 11, der zwei in der Wandung der Unwuchtwelle 2 ausgebildete Längsnuten 12 durchdringt und in spiralförmige Nuten 13 eingreift, die auf der Innensei- te der Nabe 7 ausgebildet sind. Bei axialer Verstellung des Kolbens 10 und damit des Querbolzens 11 verdreht sich somit die Nabe 7 und die von ihr getragene bewegliche Unwuchtmasse 6 relativ zu der Unwuchtwelle 2.
Die Unwuchtwelle 2 trägt weiterhin ein Zahnrad 14, das mit einem Zahnrad 15 kämmt, welches auf der Unwuchtwelle 3 angebracht ist. Über die Zahnräder 14 und 15 wird die Drehbewegung der angetriebenen Unwuchtwelle 2 auf die Unwuchtwelle 3 formschlüssig übertragen, die somit gegenläufig, aber mit gleicher Drehzahl dreht.
In gleicher Weise wie die Unwuchtwelle 2 trägt die Unwuchtwelle 3 zwei Unwuchtelemente 16, 17, die zusammen eine feststehende Unwuchtmasse bilden. Weiterhin ist eine auf der Unwuchtwelle 3 drehbar bewegliche Unwuchtmasse 18 vorgesehen, deren Relativstellung bezüglich der Unwuchtwelle 3 über eine EinStelleinrichtung 19 einstellbar ist. Da die EmsteUeinrichtung 19 den gleichen Aufbau aufweist, wie die EmsteUeinrichtung 9 wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
Die in dem Schnitt von Fig. 1 gezeigte SteUung der Unwuchtmasse entspricht der erfindungsgemäßen RelativsteUung, in der sich die einzelnen, durch die jeweiligen Unwuchtmassen bzw. -elemente erzeugten FUehkräfte in ihrer Gesamtheit aufhe- ben (StandsteUung). Das bedeutet, dass die Unwuchtwirkung der Unwuchtelemente 4, 5 bzw. 16, 17 einerseits und die Unwuchtwirkung der bewegUchen Unwuchtmassen 6, 18 andererseits betragsmäßig identisch, aber entgegengesetzt sein müssen. Die zugehörigen mr-Werte (Produkte aus Masse m x Radius r des Unwuchtschwerpunkts) müssen entsprechend aufeinander abgestimmt sein.
Als Ergebnis können demnach die UnwuchtweUen 2 und 3 rotieren, ohne dass eine nach außen wirksame Unwucht und somit eine Schwingung entsteht. Bei Verstellung der bewegUchen Unwuchtmassen 6, 18 durch die EmsteUeinrichtungen 9, 19 wird jedoch dieser Gleichgewichtszustand aufgehoben, so dass die gewünschten Vertikal- und Horizontalschwingungen zur Bodenverdichtung entstehen können.
Die verschiedenen RelativsteUungen und die sich daraus ergebenden Schwingungs- zustände sind in Fig. 2 dargesteUt. Fig. 2 zeigt stark schematisierte Seitenansichten von rechts in Fig. 1.
Die schraffierten Halbkreise entsprechen den bewegUchen, also versteUbaren Un- wuchtmassen 6, 18, während die nicht schraffierten Halbkreise den bezügUch den UnwuchtweUen 2, 3 feststehenden Unwuchtmassen 4, 5 und 16, 17 entsprechen soUen, wie dies z. B. in dem Feld a) "Stand" von Fig. 2 erkennbar ist.
Der in Fig. 1 dargesteUte Zustand wird in Zeüe a) von Fig. 2 unter der Überschrift "Stand" aiifgegriffen. Die Drehrichtung der UnwuchtweUen 2, 3 und damit der Unwuchtmassen ist durch gekrürrrmte Pfeüe dargesteUt. Die feststehenden Unwuchtmassen 4, 5 bzw. 16, 17 stehen jeweüs den bewegUchen Unwuchtmassen 6, 18 gegenüber.
in den Zeüen a) bis d) sind verschiedene Drehzustände der UnwuchtweUen 2, 3, jeweüs um 90° verdreht, dargesteUt. Die Drehrichtung der UnwuchtweUen 2, 3 ist selbstverständUch jedes Mal die gleiche.
Zum Erreichen einer Vorwärtsbewegung der Vibrationsplatte (Unke Spalte von Fig. 2) werden die bewegUchen Unwuchtmassen 6, 18 bezügUch der feststehenden Unwuchtmassen 4, 5 bzw. 16, 17 verdreht.
In dem gezeigten Beispiel ist die bewegUche Unwuchtmasse 6 um 90° relativ zu den feststehenden Unwuchtelemente 4, 5 sowie zur UnwuchtweUe 2 verdreht worden. Außerdem wurde die bewegUche Unwuchtmasse 18 bezügUch der feststehenden Unwuchtelemente 16, 17 auf der UnwuchtweUe 3 um 90° in die gleiche Richtung wie die bewegUche Unwuchtmasse 6 verdreht. Der entsprechende Zustand ist in Fig. 2a) in der Spalte "Vorwärts" dargesteUt. Auch hier sind in der Spalte 'Vorwärts" unter a) bis d) verschiedene Drehzustände der UnwuchtweUen 2, 3 gezeigt.
Es ist erkennbar, dass sich die FUehkräfte aufgrund der Unwuchtmassen 4, 5 ei- nerseits und 6 andererseits bzw. 16, 17 und 18 nicht mehr kompensieren, wie dies bei der Standrüttelung der Fall war. Vielmehr überlagern sich die FUehkräfte derart, dass sich eine in Fig. a) dargesteUte resultierende Kraft nach links oben ergibt, was der Vorwärts-Richtung entsprechen soU.
in Fig. 2c) entsteht eine entsprechende Gegenwirkung nach rechts unten. In diesem FaU stützt sich die Vibrationsplatte am Boden ab und leitet die Schwingungsenergie in den Boden ein.
Eine Rückwärtsbewegung der Vibrationsplatte (in Fig. 2 nach rechts) ist in der rechten Spalte von Fig. 2 dargesteUt. Dazu sind die bewegUchen Unwuchtmassen 6 und 18 bezügUch der sie tragenden UnwuchtweUen 2, 3 in gegenüber der Vorwärtsrichtung entgegengesetzter Richtung und gegenüber der StandsteUung um 90° verdreht worden, wie in Fig. 2a) in der Spalte "Rückwärts" erkennbar.
Hierdurch wird, wie in den Fig. a) und c) "Rückwärts" durch gerade Pfeüe dargesteUt, eine Hin- und Herschwingung der Vibrationsplatte nach rechts oben bzw. links unten erreicht, was in einer Rückwärtsfahrt resultiert.
Die in Fig. 2 gezeigten SteUungen der Unwuchtmassen sind ExtremsteUungen. Je nach Ausbüdung der EmsteUeinrichtungen 9, 19 sind auch beUebige Zwischenstellungen , d. h. andere VersteUwinkel als 90° erreichbar, so dass ein kontinuierUcher Wechsel zwischen Vorwärtsfahrt, Standbetrieb und Rückwärtsfahrt erreicht werden kann.
Für die EmsteUeinrichtungen 9, 19 ist es einerseits mögUch, auf bekannte Mittel, wie Hydrauliksteuerung, Elektromotoren, elektromechanische SteUgUeder etc. zurückzugreifen. Alternativ dazu kann bei einer vereinfachten Ausführungsform auch eine Ansteuerung der bewegUchen Unwuchtmassen mit Hilfe von einfachen Zug- Druckkabeln erfolgen, die über einen gemeinsamen Geber vom Bediener ansteuer- bar sind. Dadurch lassen sich auch bei einfacheren Vibrationsplatten erhebUche Kosten sparen. Um einen präzisen Wechsel zwischen den einzelnen Betriebszuständen zu erreichen, soUte die VersteUung der RelativsteUungen durch die EmsteUeinrichtungen 9, 19 synchron durchführbar sein. GegebenenfaUs kann es darüber hinaus aber auch zweckmäßig sein, eine individueUe VersteUbarkeit der bewegUchen Unwuchtmassen ohne S nchronisierungszwang zu ermögUchen.
Der kontinuierUche Wechsel zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt, bei dem übergangsweise der Standbetrieb ohne Schwingungserzeugung einnehmbar ist, er- mögUcht es, dass der Betrag der resultierenden FUehkraft und somit die wirksame Schwingung proportional zu der Fortbewegungs-Geschwindigkeit der Vibrationsplatte anpassbar ist. Je langsamer die Vibrationsplatte fährt, desto geringer ist die resultierende FUehkraft, bis im Stillstand der Vibrationsplatte, z. B. im Reversier- punkt, keine Schwingung mehr in den Boden eingeleitet wird. Diese proportionale Abhängigkeit ergibt sich aus dem Aufbau des erfindungsgernäßen Schwingungser- regers, ohne dass aufwändige Regelungsmaßnahmen ergriffen werden müssen.
SelbstverständUch ist es mit dem erfindungsgernäßen Schwingungserreger auch mögUch, andere RelativsteUungen als die in Fig. 2 gezeigten einzunehmen. Bei entsprechender Ausbüdung der EinsteUeinrichtungen 9, 19 lassen sich z. B. Relativ- steUungen erreichen, bei denen im Stillstand der Vibrationsplatte zwar keine Vertikalschwingungen, aber dafür starke Horizontalschwingungen erzeugt werden, wie in der DE 199 43 391 AI bekannt.
Die Erfindung ist am Beispiel eines Schwingungserregers nach Fig. 1 erläutert wor- den. Selbstverständlich lässt sich das der Erfindung zugrundeUegende Prinzip auch auf andere Schwingungserreger übertragen, die z. B. mehrere bewegUche Unwuchtmassen oder eine andere Anzahl von UnwuchtweUen aufweisen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Schwingungserreger für Bodenverdichtungsgeräte, mit paraUel oder koaxial zueinander stehenden, gegenläufig mit gleicher Drehzahl antreibbaren Unwucht- weUen (2, 3), wobei jede der UnwuchtweUen (2, 3) eine auf ihr feststehende Unwuchtmasse (4, 5; 16, 17) und eine relativ zu ihr drehbar bewegUche Unwuchtmasse (6, 18) trägt, und wobei jeder der UnwuchtweUen (2, 3) eine EmsteUeinrichtung (9, 19) zum VersteUen der RelativsteUung der jeweiligen bewegUchen Unwuchtmasse (6, 18) bezüglich der sie tragenden UnwuchtweUe (2, 3) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die RelativsteUungen durch die EmsteUeinrichtungen (9, 19) derart einsteUbar sind, dass sich die bei Drehung der UnwuchtweUen (2, 3) durch die Unwuchtmassen (4, 5; 16, 17; 6, 18) erzeugten FUehkräfte in jeder DrehsteUung der UnwuchtweUen (2, 3) in ihrer Gesamtheit aufheben.
2. Schwingungserreger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die RelativsteUung auf jeder der UnwuchtweUen (2, 3) derart einsteUbar ist, dass sich die Fhehkräfte der von dieser UnwuchtweUe getragenen Unwuchtmassen (4, 5, 6; 16, 17, 18) in jeder DrehsteUung der UnwuchtweUe aufheben.
3. Schwingungserreger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bewirken einer Fortbewegung des Bodenverdichtungsgeräts in eine horizontale erste Richtung die RelativsteUungen derart veränderbar sind, dass sich die FUehkräfte der Unwuchtmassen nicht aufheben, sondern eine aus den Füehkräften resultierende Gesamt-FÜehkraft eine Horizontalkomponente aufweist.
4. Schwingungserreger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wechsel zwischen der ersten Richtung und einer entgegengesetzten zweiten Richtung die in Anspruch 1 definierten RelativsteUungen übergangsweise einnehmbar sind.
5. Schwingungserreger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung der RelativsteUungen derart durchführbar ist, dass der Betrag einer aus den Unwuchtmassen resultierenden Gesamt-Fhehkraft proportional zu einer Fortbewegungs-Gesehwindigkeit des Bodenverdichtungsgeräts ist.
6. Schwingungserreger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der RelativsteUungen kontinuierUch durchführbar ist.
7. Schwingungserreger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die UnwuchtweUen (2, 3) formschlüssig gegenläufig drehbar mit- einander gekoppelt sind.
8. Schwingungserreger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenlage der UnwuchtweUen (2, 3) zueinander nicht veränderbar ist.
9. Schwingungserreger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die VersteUung der RelativsteUungen durch die EinsteUeinrichtungen (9, 19) auf den UnwuchtweUen (2, 3) synchron durchführbar ist.
10. Schwingungserreger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die EinsteUeinrichtungen (9, 19) elektrisch, hydrauUsch, pneumatisch oder mechanisch betätigbar sind.
11. Schwingungserreger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass wenigstens ein Teü der Unwuchtmassen aus mehreren Unwuchtelementen (4, 5; 16, 17) gebildet ist.
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