EP2789401A1 - Schwingungserreger für Baumaschinen - Google Patents

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EP2789401A1
EP2789401A1 EP13163220.0A EP13163220A EP2789401A1 EP 2789401 A1 EP2789401 A1 EP 2789401A1 EP 13163220 A EP13163220 A EP 13163220A EP 2789401 A1 EP2789401 A1 EP 2789401A1
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EP
European Patent Office
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vibration generator
lance
generator according
motor
pivot
Prior art date
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Application number
EP13163220.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2789401B1 (de
Inventor
Albrecht Dr. Ing. Kleibl
Christian Heichel
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ABI Anlagentechnik Baumaschinen Industriebedarf Maschinenfabrik und Vertriebsgesellschaft mbH
Original Assignee
ABI Anlagentechnik Baumaschinen Industriebedarf Maschinenfabrik und Vertriebsgesellschaft mbH
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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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/12—Characterised by the construction of the motor unit of the oscillating-vane or curved-cylinder type

Definitions

  • the invention relates to a vibration generator for construction machines, in particular for vibratory ramming, according to the preamble of patent claim 1.
  • vibratory rams are used to bring in piles such as profiles in the ground or to pull them out of the ground.
  • the soil is excited by vibrations with a frequency above the natural frequency of the soil and thus reaches a "pseudo-liquid state".
  • By static load the pile can then be pressed into the ground.
  • the vibration is generated by pairwise counter-rotating imbalances.
  • the vibration exciters of such vibration rams are linear-acting vibration exciters whose centrifugal force is generated by rotating imbalances.
  • An essential feature of these vibration exciters is the static moment. This is a size that describes the installed imbalance.
  • the effective size of the imbalance is adjustable.
  • the static torque is adjusted by adjusting the effective unbalance of each shaft.
  • an average imbalance is rotated against two outer imbalances in order to adjust the resulting imbalance in this way. Since the internal imbalances of all shafts are interconnected via gears and the external imbalances of all shafts via gears or the shafts themselves, the relative angles between external and internal imbalances are the same on all shafts.
  • Such a trained vibration exciter is for example in the DE 20 2007 005 283 U1 disclosed.
  • the adjustment of the imbalance groups via an additional shaft which is designed as a phase shifter, in the present case in the form of a swing motor.
  • a special design are upright vibrators, which are usually equipped with three or four unbalanced shafts.
  • Such Hochkantvibrator is for example in the EP 2 392 413 A2 shown.
  • a disadvantage of the aforementioned vibration exciters is that the additional shaft required for the phase shifter claimed considerable space.
  • the not inconsiderable mass of the swing motor increases the vibrating or dynamic mass of the vibrator, whereby its performance is reduced.
  • the invention aims to remedy this situation.
  • the invention is based on the object to provide a vibration generator for construction machinery, in particular for vibratory ramming, in which the static torque is adjustable and the space is reduced. According to the invention, this object is achieved by features of the characterizing part of patent claim 1.
  • the invention provides a vibration exciter for construction machines, in particular for vibratory ramming, whose static moment is adjustable and which has a reduced installation space. Characterized in that at least one imbalance mass is formed by the housing of a pivoting motor that is rotatably arranged on the pivot motor shaft to this, a significant reduction of the required installation space is achieved, in particular, no separate shaft for a phase shifter is required.
  • three unbalance masses are arranged on at least one axis, whose average imbalance mass is formed by the swivel motor housing of such a swivel motor.
  • an unbalance shaft is formed with adjustable resulting unbalance.
  • the at least one swivel motor is a single-winged rotary swivel motor.
  • At least three axes provided with unbalanced masses are arranged, which are interconnected via gears, wherein in each case at least one unbalanced mass is formed by at least two axes formed by an unbalanced mass swivel motor housing of a swivel motor.
  • the swivel motor housing of the at least one swivel motor is formed in a circular sector. As a result, a space-optimized imbalance is formed by the swivel motor housing.
  • the at least one swivel motor is a single-winged rotary piston swivel motor, wherein the angle of rotation of the rotary blade is limited by two abutment surfaces arranged on the swivel motor housing.
  • At least one oil pocket which can be acted upon with oil is formed between the two stop surfaces, opposite the pivot space of the rotary vane defined by the angle of rotation. This achieves an at least partial compensation of the resulting force acting on the bearings. Since the swivel motor housing is designed as imbalance, the bearings with which the swivel motor housing is mounted on the swivel motor shaft, increasingly loaded with increasing speed by the centrifugal force. In addition, a bearing force results from the oil pressure in the chambers of the slewing motor. This resulting from centrifugal force and oil pressure in the chambers bearing load leads to an increased adjusting torque that is reduced by the provision of at least one oil bag.
  • At least one separate oil supply line is arranged for supplying oil to the at least one oil pocket in addition to the oil supply lines for the arranged on both sides of the rotary vane chambers.
  • a hydraulic short circuit between the two chambers of the slewing motor is excluded.
  • two check valves or a shuttle valve may be arranged. Valves, however, are sensitive to dynamic loads, which are essential in a vibrator gearbox.
  • the maximum pivot angle of the rotary wing is less than 180 °, preferably less than 160 °, preferably 150 ° or less.
  • the largest possible imbalance is possible with low mass of the swivel motor housing.
  • swivel angle of 180 ° further results in the advantage that a provided for reducing the bearing force oil pocket over the circumference of the swing motor housing can be made longer.
  • an equally longer sealing distance between oil pocket and chambers of the swing motor can be formed.
  • the wing can also be made higher, whereby at the same required adjusting torque and the same length of the chambers of the swing motor in the axial direction results in a lower required pressure. Accordingly, the resulting from the oil pressure in the chambers of the swing motor, the bearing load-increasing force component is reduced.
  • no seals are arranged for sealing the swivel motor housing relative to the swivel motor shaft of the at least one swivel motor, the sealing effect being effected exclusively via the gap dimension.
  • the swivel motor shaft is provided at least one swivel motor with an axial bore into which projects a fixed lance having at least two channels for oil supply of the swivel motor, which open into a respective outside of the lance arranged annular groove, wherein in the swivel motor shaft Radial holes for connecting the at least two annular grooves of the lance are introduced with the chambers to be supplied.
  • the fit between the lance and the shaft bore in the region of the annular grooves is preferably designed as a narrow slide bearing.
  • the lance is preferably coated in this area with plastic.
  • the fixedly arranged lance compensates for the dancing movement of the pivot bearing shaft in the functionally bearing a game bearing bearings. This is done on the one hand by the long shaft of the lance, which is preferably designed to be elastic and is advantageously designed by attachment to the flange so that it can accommodate slight inclinations.
  • the lance is preferably rotatably mounted end with play in a fixed to the housing of the vibration exciter flange.
  • the lance has at its end an enlarged diameter head piece, with which it is mounted in the flange.
  • a resilient attachment of the lance is made possible in the flange.
  • the gap formed by the play between the lance and the flange part is preferably bridged by at least one O-ring. Against rotation, the lance can be secured by means of a pin engaging in the head piece.
  • the selected as an exemplary vibration exciter is designed as a three-shaft vibrator gear.
  • a swivel motor 5 designed as a rotary swivel motor is arranged between the toothed wheels 4, the swivel motor shaft 51 of which is part of the axle 2.
  • the central imbalance shaft 1 ' has on its axis 2 between the gears 4 an inner imbalance mass 3'.
  • the imbalance mass 3 ' is dimensioned twice as wide as the outer imbalance masses. 3
  • the imbalance masses 3, 3 ' are formed in a circular sector.
  • the radius of the outer unbalance 3 of the outer unbalanced shafts 1 substantially corresponds to the radius of the gears 4.
  • the radius of the outer imbalances 3 and the inner imbalance 3 'of the central imbalance shaft 3' is significantly greater than the radius of the gears 4 of the central imbalance shaft 1 ', which are dimensioned larger than the gears 4 of the outer unbalanced shafts 1, between which a rotary piston pivot motor 5 is arranged.
  • the rotary piston pivot motor 5 is formed by a pivot motor shaft 51, which is part of the axis 2, and arranged on the pivot motor shaft 51 pivot motor housing 55.
  • the pivot motor shaft is provided in the exemplary embodiment with an axial bore 511, spaced from each other, two radial bores 512 led to the outside are.
  • a rotary vane 52 is formed on the pivot motor shaft 51, which is arranged within the pivot space 55 formed by the inner contour 54 of the pivot motor housing 53.
  • the pivot motor housing 53 is formed according to the imbalance masses 3, 3 'as a sector-shaped unbalance.
  • the pivot space 55 formed between the inner contour 54 of the pivot motor housing 53 and the pivot motor shaft 51 is limited by two stop surfaces 56, which allow a maximum rotation angle of 150 degrees.
  • two chambers 57 are formed for the operation of the rotary piston pivot motor 5.
  • a lance 6 for supplying the chambers 57 of the rotary piston pivot motor 5 is introduced with hydraulic oil.
  • the lance 6 is substantially cylindrical.
  • the lance 6 has a head piece 61, which is adjoined by a shaft 62, which merges into a diameter-enlarged slide bearing portion 63.
  • two channels 64 are provided coaxially to the central axis 11 for supplying the chambers 57 of the rotary piston pivot motor 5.
  • the channels 64 each open into an annular groove 65 disposed within the sliding bearing portion 63, which is arranged such that one of the radial bores 512 is arranged as a pivoting motor 51 orthogonal to this, which axial bore 511 the connection to the respective Chamber 57 of the rotary piston pivot motor 5 represents.
  • the lance 6 is mounted with its head piece 61 on a flange 7, which is fixed to the - not shown - housing of the vibrator gear.
  • the flange part 7 consists essentially of a base plate 71, which is connected centrally with a cup-shaped recess 72 which is aligned with a bore 73 guided through the base plate 71.
  • the cup-shaped recess 72 receives the lid part 75, which is provided with a centrally arranged cylindrically shaped recess 76, whose outer diameter is slightly larger than the outer diameter of the head piece 61 of the lance 6.
  • the cover part 75 is provided with supply ports 77 for supplying the channels 64 the lance 6 received by the lid part 75 is provided.
  • a dowel pin 78 is arranged for engagement in an eccentrically arranged in the head piece of the lance 6 fitting hole 66.
  • Surrounding the recess 72 of the cover part 75 are parallel to each other two annular grooves for receiving an O-ring 8 is introduced.
  • the O-ring 8 bridges the gap between the head piece 61 of the lance 6 and the recess 76 of the cover part 75, whereby the head piece 61 is mounted slightly pivotable in the cover part 75.
  • the cover part 75 is fixed in the recess 72 of the base plate 71 and receives the head piece 61 of the lance 6, whose shaft 62 projects through the bore 73 of the base plate into the axial bore 511 of the pivot motor shaft 51 of the rotary piston pivot motor 5.
  • the cover part 75 is sealed relative to the cup-shaped recess 76 by means of an O-ring 81.
  • the vibrator is operated by two - not shown - drives that drive the top and bottom unbalance shaft 1, which are identical to the pivot motor shafts 51 of the rotary piston pivot motor 5 here.
  • the entire static moment of the upper and lower imbalance shaft 1 corresponds to the static moment of the central imbalance shaft 1 'in this three-shaft vibrator. Therefore, the unbalance 3 on the lower and upper imbalance shaft 1 does not claim the available space.
  • each have a rotary piston pivot motor 5 is integrated, which is located in each case in the middle imbalance.
  • the pivot motor housing 53 of the rotary piston pivot motor 5 is designed as a circular segment unbalanced mass and rotatably mounted on the respective unbalanced shaft 1.
  • the angle of rotation is limited by the integrally formed on the pivot motor shaft 51 rotary vane 52 in interaction with the abutment surfaces 56 of the pivot space 55 to a maximum of 150 degrees.
  • the rotary vane 52 also serves as a seal between the two chambers 57 which are delimited between the rotary vane 52 and the pivot motor housing 53 and the pivot motor shaft 51.
  • the two chambers 57 are supplied with hydraulic oil, which is supplied via the radial bores 512 of the swing motor shaft 51.
  • the fixed lance 6 is mounted in the central, axially extending bore 511. The sealing effect is achieved through narrow gaps.
  • the hydraulic transmission is equipped with two rotary actuators, which ensures low pressure operation while ensuring the required maximum torque of the swing motors.
  • the hydraulic oil is supplied through the supply ports 77 to the channels 64 of the lance 6. From these channels 64, the oil enters the annular grooves 65 on the outside of the lance.
  • the chambers 57 of the rotary piston pivot motor 5 are connected by radial bores 512, which connect the respective annular groove space with the corresponding chamber 57.
  • a Leckageringnut 67 is disposed between the two annular grooves 65, which serves to dissipate occurring leak oil.
  • the fit between the lance 6 and the axial bore 511 of the pivot motor shaft 51 is designed in the region of the annular grooves 65, 67 as a narrow slide bearing.
  • the lance is provided with a sliding bearing coating made of plastic.
  • the pivot motor housing 53 of the rotary vane pivot motor 5 is formed in each case as imbalance, the bearings with which the pivot motor housing 53 is mounted on the pivot motor shaft 51, increasingly loaded with centrifugal force with increasing speed.
  • a bearing force results from the oil pressure in the chambers 57.
  • an oil pocket 58 which can be acted upon by oil pressure, can additionally be introduced into the swivel motor housing 53 (cf. FIG. 11 ). This oil pressure can be diverted, for example, in the control of the chambers 57.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwingungserreger für Baumaschinen, insbesondere für Vibrationsrammen, umfassend wenigstens eine Achse (2) mit wenigstens zwei Unwuchtmassen (3, 3'), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Unwuchtmasse durch das Schwenkmotorgehäuse (53) eines Schwenkmotors (5) gebildet ist, das auf einer Schwenkmotorwelle (51) verdrehbar zu dieser angeordnet ist, welche Bestandteil einer der wenigstens einen Achse (2) ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schwingungserreger für Baumaschinen, insbesondere für Vibrationsrammen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Im Bauwesen werden Vibrationsrammen eingesetzt, um Rammgut wie beispielsweise Profile in den Boden einzubringen oder aus dem Boden zu ziehen. Der Boden wird durch Vibrationen mit einer Frequenz oberhalb der Eigenfrequenz des Bodens angeregt und erreicht so einen "pseudoflüssigen Zustand". Durch statische Auflast kann das Rammgut dann in den Baugrund gedrückt werden. Die Vibration wird durch paarweise gegenläufig rotierende Unwuchten generiert.
  • Die Schwingungserreger solcher Vibrationsrammen sind linear wirkende Schwingungserreger, deren Fliehkraft durch rotierende Unwuchten generiert wird. Ein wesentliches Merkmal dieser Schwingungserreger ist das statische Moment. Hierbei handelt es sich um eine Größe, welche die installierte Unwucht beschreibt. Bei als Verstellvibratoren ausgebildeten Schwingungserregern ist die wirksame Größe der Unwucht verstellbar. Um die Wälzlagerbelastung zu begrenzen, erfolgt das Verstellen des statischen Moments erfolgt durch Verstellen der wirksamen Unwucht jeder Welle. In der Regel wird eine mittlere Unwucht gegen zwei äußere Unwuchten verdreht, um auf diese Weise die resultierende Unwucht einzustellen. Da die inneren Unwuchten aller Wellen über Zahnräder miteinander verbunden sind und die äußeren Unwuchten aller Wellen über Zahnräder bzw. die Wellen selbst, sind die relativen Winkel zwischen äußeren und inneren Unwuchten auf allen Wellen gleich. Ein derart ausgebildeter Schwingungserreger ist beispielsweise in der DE 20 2007 005 283 U1 offenbart. Hierbei erfolgt die Verstellung der Unwuchtgruppen über eine zusätzliche Welle, die als Phasenschieber, vorliegend in Form eines Schwenkmotors ausgebildet ist. Ein besondere Bauform sind Hochkantvibratoren, welche üblicher Weise mit drei oder vier Unwuchtwellen bestückt sind. Ein derartiger Hochkantvibrator ist beispielsweise in der EP 2 392 413 A2 gezeigt.
  • Nachteilig an den vorgenannten Schwingungserregern ist, dass die zusätzliche für den Phasenschieber erforderliche Welle erheblichen Bauraum beansprucht. Darüber hinaus vergrößert die nicht unerhebliche Masse des Schwenkmotors die schwingende bzw. dynamische Masse des Vibrators, wodurch dessen Leistungsfähigkeit herabgesetzt wird.
  • Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Schwingungserreger für Baumaschinen, insbesondere für Vibrationsrammen bereitzustellen, bei dem das statische Moment einstellbar ist und dessen Bauraum reduziert ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Mit der Erfindung ist ein Schwingungserreger für Baumaschinen, insbesondere für Vibrationsrammen geschaffen, dessen statisches Moment einstellbar ist und der einen reduzierten Bauraum aufweist. Dadurch, dass wenigstens eine Unwuchtmasse durch das Gehäuse eines Schwenkmotors gebildet ist, dass auf dessen Schwenkmotorwelle verdrehbar zu dieser angeordnet ist, ist eine erhebliche Reduzierung des erforderlichen Bauraums erzielt, insbesondere ist keine separate Welle für einen Phasenschieber erforderlich.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind auf wenigstens einer Achse drei Unwuchtmassen angeordnet, dessen mittlere Unwuchtmasse durch das Schwenkmotorgehäuse eines solchen Schwenkmotors gebildet ist. Hierdurch ist eine Unwuchtwelle mit einstellbarer resultierender Unwucht gebildet. Bevorzugt ist der wenigstens eine Schwenkmotor ein einflügeliger Drehkolbenschwenkmotor.
  • In Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens drei mit Unwuchtmassen versehene Achsen angeordnet, die über Zahnräder miteinander verbunden sind, wobei jeweils wenigstens eine Unwuchtmasse von wenigstens zwei Achsen durch ein als Unwuchtmasse ausgebildetes Schwenkmotorgehäuse eines Schwenkmotors gebildet ist. Hierdurch ist eine sehr kompakte Bauweise erzielt. Das gesamte statische Moment der oberen und unteren Welle entspricht hierbei dem statischen Moment der mittleren Welle. Daher beanspruchen die Unwuchten auf der oberen und der unteren Welle nicht den zu Verfügung stehenden Bauraum.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Schwenkmotorgehäuse des wenigstens einen Schwenkmotors kreissektorförmig ausgebildet. Hierdurch ist durch das Schwenkmotorgehäuse eine raumoptimierte Unwucht gebildet.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der wenigstens eine Schwenkmotor ein einflügeliger Drehkolbenschwenkmotor, wobei der Drehwinkel dessen Drehflügel durch zwei an dem Schwenkmotorgehäuse angeordnete Anschlagflächen begrenzt ist. Hierdurch ist ein definierter Schwenkradius des als Unwucht ausgebildeten Schwenkmotorgehäuses erzielt.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den beiden Anschlagflächen dem durch den Drehwinkel definierten Schwenkraum des Drehflügels gegenüberliegend wenigstens eine mit Öl beaufschlagbare Öltasche ausgebildet. Hierdurch ist eine zumindest teilweise Kompensierung der auf die Lager wirkenden resultierenden Kraft erzielt. Da das Schwenkmotorgehäuse als Unwucht ausgebildet ist, werden die Lager, mit denen das Schwenkmotorgehäuse auf der Schwenkmotorwelle gelagert ist, mit steigender Drehzahl zunehmend durch die Fliehkraft belastet. Zusätzlich ergibt sich eine Lagerkraft aus dem Öldruck in den Kammern des Schwenkmotors. Diese sich aus Fliehkraft und Öldruck in den Kammern ergebende Lagerlast führt zu einem erhöhten Verstellmoment, dass durch das Vorsehen der wenigstens einen Öltasche reduziert wird.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Ölversorgung der wenigstens einen Öltasche zusätzlich zu den Ölversorgungsleitungen für die beidseitig des Drehflügels angeordneten Kammern wenigstens eine separate Ölversorgungsleitung angeordnet. Hierdurch ist ein hydraulischer Kurzschluss zwischen den beiden Kammern des Schwenkmotors ausgeschlossen. Alternativ können zwei Rückschlagventile oder auch ein Wechselventil angeordnet sein. Ventile sind jedoch empfindlich gegenüber dynamischen Belastungen, die bei einem Vibratorgetriebe unumgänglich sind.
  • In Weiterbildung der Erfindung beträgt der maximale Schwenkwinkel des Drehflügels weniger als 180°, bevorzugt weniger als 160°,vorzugsweise 150° oder weniger. Hierdurch ist eine möglichst große Unwucht bei geringer Masse des Schwenkmotorgehäuses ermöglicht. Aus der Reduzierung des im Stand der Technik bekannten Schwenkwinkels von 180° ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass eine zur Reduzierung der Lagerkraft vorgesehene Öltasche über den Umfang des Schwenkmotorgehäuses länger ausgeführt werden kann. Gleichsam kann eine ebenfalls längere Dichtstrecke zwischen Öltasche und Kammern des Schwenkmotors ausgebildet werden. Darüber hinaus kann ebenfalls der Flügel höher ausgeführt werden, wodurch bei gleichem geforderten Verstellmoment und gleiche Länge der Kammern des Schwenkmotors in Achsrichtung ein niedriger erforderlicher Druck resultiert. Dementsprechend reduziert sich die aus dem Öldruck in den Kammern des Schwenkmotors resultierende, die Lagerlast vergrößernde Kraftkomponente.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind zur Abdichtung des Schwenkmotorgehäuses gegenüber der Schwenkmotorwelle des wenigstens einen Schwenkmotors keine Dichtungen angeordnet, wobei die Dichtwirkung ausschließlich über das Spaltmaß bewirkt ist. Hierdurch ist der Wartungsaufwand reduziert, da ein Wechsel von gealterten, verschlissenen bzw. bei zu hohen Temperaturen versprödeten Dichtungen nicht erforderlich ist. Die Dichtwirkung wird vielmehr über enge Spalte erreicht. Der Gefahr einer höheren Leckage wird durch einen Betrieb mit niedrigerem Druck begegnet. Ein sich hierdurch ergebendes reduziertes maximales Drehmoment des Schwenkantriebs kann dadurch ausgeglichen werden, dass zwei Schwenkantriebe angeordnet werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Schwenkmotorwelle wenigstens eines Schwenkmotors mit einer axialen Bohrung versehen, in die eine feststehende Lanze hineinragt, die wenigstens zwei Kanäle zur Ölversorgung des Schwenkmotors aufweist, die in jeweils eine außen an der Lanze angeordnete Ringnut münden, wobei in der Schwenkmotorwelle radiale Bohrungen zur Verbindung der wenigstens zwei Ringnuten der Lanze mit den zu versorgenden Kammern eingebracht sind. Dabei ist die Passung zwischen Lanze und Wellenbohrung im Bereich der Ringnuten vorzugsweise als enges Gleitlager ausgeführt. Die Lanze ist in diesem Bereich bevorzugt mit Kunststoff beschichtet. Das Vorsehen einer solchen feststehenden Lanze begegnet einer solchen Problematik der im Stand der Technik üblicher Weise eingesetzten Drehdurchführungen, welche aus einem feststehenden Gehäuse bestehen, welches am Gehäuse des Schwingungserregers angeflanscht wird und einem Rotor, der in diesem Gehäuse drehbar gelagert ist und vom rotierenden Schwenkmotor mit angetrieben wird. Lager weisen immer ein Lagerspiel auf, wodurch alle in einem schwingenden Gehäuse gelagerten Komponenten mit einer gewissen Exzentrizität rotieren. Während diese bei selbst gelagerten Schwenkmotoren relativ groß sind, sind in Drehdurchführungen aus dichtungstechnischen Gründen sehr enge Spiele erforderlich. Eine direkt starre Verbindung zwischen dem Rotor der Drehdurchführung der Schwenkmotorwelle ist nicht möglich, da der schwere Schwenkmotor die empfindlichen Lager der Drehdurchführung beschädigen würde. Die feststehend angeordnete Lanze hingegen gleicht die tanzende Bewegung der Schwenklagerwelle in den funktionsbedingt ein Spiel aufweisenden Wälzlagern aus. Dies geschieht einerseits durch den langen Schaft der Lanze, der vorzugsweise elastisch ausgeführt ist und vorteilhaft durch eine Befestigung am Flansch so ausgeführt ist, dass sie leichte Schrägstellungen aufnehmen kann. Dabei ist die Lanze bevorzugt endseitig mit Spiel in einem an dem Gehäuse des Schwingungserregers befestigten Flanschteil verdrehsicher gelagert.
  • In Weiterbildung der Erfindung weist die Lanze endseitig ein durchmesservergrößertes Kopfstück auf, mit dem es in dem Flanschteil gelagert ist. Hierdurch ist eine nachgiebige Befestigung der Lanze in dem Flansch ermöglicht. Hierzu ist bevorzugt der durch das Spiel gebildete Spalt zwischen Lanze und Flanschteil durch wenigstens einen O-Ring überbrückt. Gegen Verdrehung kann die Lanze mittels eines in das Kopfstück eingreifenden Stiftes gesichert sein.
  • Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    die schematische Darstellung eines Vibratorgetriebes mit drei Unwuchtwellen;
    Figur 2
    die Darstellung des Vibratorgetriebes aus Figur 1 in der Vorderansicht;
    Figur 3
    die Darstellung des Vibratorgetriebes aus Figur 1 in der Seitenansicht;
    Figur 4
    die Darstellung einer oberen Unwuchtwelle des Vibratorgetriebes aus Figur 1;
    Figur 5
    die Darstellung der Unwuchtwelle aus Figur 4 mit einem durch den Schwenkmotor verlaufenden Querschnitt;
    Figur 6
    die schematische Darstellung der Unwuchtwelle aus Figur 5
    1. a) bei maximalem statischen Moment;
    2. b) bei reduzierten statischen Moment;
    Figur 7
    die schematische Darstellung der Unwuchtwelle aus Figur 4 im Längsschnitt mit eingebrachter feststehender Lanze zur Ölversorgung;
    Figur 8
    die Darstellung der Anordnung aus Figur 7 mit entferntem Flanschteil;
    Figur 9
    die schematische Darstellung der Lanze der Anordnung aus Figur 7 mit angeordnetem Flanschteil;
    Figur 10
    die schematische Darstellung des Schwenkmotors der Unwuchtwelle aus Figur 7 im Querschnitt und
    Figur 11
    die schematische Darstellung eines entsprechend der Anordnung gemäß Figur 10 ausgebildeten Schwenkmotors in einer Ausführungsform mit Öltasche.
  • Der als Ausführungsbeispiel gewählte Schwingungserreger ist als dreiwelliges Vibratorgetriebe ausgeführt. Es sind drei Unwuchtwellen 1, 1 angeordnet, umfassend eine Achse 2, auf der beabstandet zueinander zwei äußere Unwuchtmassen 3 angeordnet sind. Auf der jeweils gegenüberliegenden äußeren Unwuchtmasse 3 angeordneten Innenseite ist benachbart zu den äußeren Unwuchtmassen 3 jeweils ein Zahnrad 4 auf der Achse 2 angeordnet. Bei den äußeren Unwuchtwellen 1 ist zwischen den Zahnrädern 4 ein als Drehkolbenschwenkmotor ausgebildeter Schwenkmotor 5 angeordnet, dessen Schwenkmotorwelle 51 Bestandteil der Achse 2 ist. Die mittlere Unwuchtwelle 1' weist auf ihrer Achse 2 zwischen den Zahnrädern 4 eine innere Unwuchtmasse 3' auf. Die Unwuchtmasse 3' ist dabei doppelt so breit dimensioniert, wie die äußeren Unwuchtmassen 3.
  • Die Unwuchtmassen 3, 3' sind kreissektorförmig ausgebildet. Dabei entspricht der Radius der äußeren Unwuchten 3 der äußeren Unwuchtwellen 1 im Wesentlichen dem Radius der Zahnräder 4. Der Radius der äußeren Unwuchten 3 sowie der inneren Unwucht 3' der mittleren Unwuchtwelle 3' ist deutlich größer, als der Radius der Zahnräder 4 der mittleren Unwuchtwelle 1', die größer dimensioniert sind, als die Zahnräder 4 der äußeren Unwuchtwellen 1, zwischen denen ein Drehkolbenschwenkmotor 5 angeordnet ist.
  • Der Drehkolbenschwenkmotor 5 ist gebildet durch eine Schwenkmotorwelle 51, welche Bestandteil der Achse 2 ist, sowie ein auf der Schwenkmotorwelle 51 angeordnetes Schwenkmotorgehäuse 55. Die Schwenkmotorwelle ist im Ausführungsbeispiel mit einer axialen Bohrung 511 versehen, von der beabstandet zueinander zwei radiale Bohrungen 512 nach außen geführt sind. Außen ist an der Schwenkmotorwelle 51 ein Drehflügel 52 angeformt, der innerhalb des durch die Innenkontur 54 des Schwenkmotorgehäuses 53 gebildeten Schwenkraums 55 angeordnet ist.
  • Das Schwenkmotorgehäuse 53 ist entsprechend den Unwuchtmassen 3, 3' als kreissektorförmige Unwucht ausgebildet. Der zwischen der Innenkontur 54 des Schwenkmotorgehäuses 53 und der Schwenkmotorwelle 51 ausgebildete Schwenkraum 55 ist durch zwei Anschlagflächen 56 begrenzt, welche einen maximalen Drehwinkel von 150 Grad ermöglichen. Zwischen den Anschlagflächen 56 des Schwenkmotorgehäuses 53 und dem Drehflügel 52 der Schwenkmotorwelle 51 sind zwei Kammern 57 für den Betrieb des Drehkolbenschwenkmotors 5 ausgebildet.
  • In der axialen Bohrung 511 der Schwenkmotorwelle 51 ist eine Lanze 6 zur Versorgung der Kammern 57 des Drehkolbenschwenkmotors 5 mit Hydrauliköl eingebracht. Die Lanze 6 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Endseitig weist die Lanze 6 ein Kopfstück 61 auf, an das sich ein Schaft 62 anschließt, der in einen durchmesservergrößerten Gleitlagerabschnitt 63 übergeht. In der Lanze 6 sind koaxial zu dessen Mittelachse 11 zwei Kanäle 64 zur Versorgung der Kammern 57 des Drehkolbenschwenkmotors 5 eingebracht. Die Kanäle 64 münden jeweils in eine innerhalb des Gleitlagerabschnitts 63 angeordnete Ringnut 65, die derart angeordnet ist, dass eine der radialen Bohrungen 512 der als Schwenkmotor 51 orthogonal zu dieser angeordnet ist, welche axiale Bohrung 511 die Verbindung zu der jeweiligen Kammer 57 des Drehkolbenschwenkmotors 5 darstellt. Die Abdichtung der Ringnuten 65 zur Schwenkmotorwelle 51 erfolgt über einen sehr engen Spalt zwischen den Gleitlagerabschnitt 63 und der Innenwandung der axialen Bohrung 511 der Schwenkmotorwelle 51, wobei der Gleitlagerabschnitt im Ausführungsbeispiel mit einer Gleitlagerbeschichtung aus Kunststoff versehen ist.
  • Die Lanze 6 ist mit ihrem Kopfstück 61 an einem Flanschteil 7 gelagert, welches an den - nicht dargestellten - Gehäuses des Vibratorgetriebes befestigt ist. Das Flanschteil 7 besteht im Wesentlichen aus einer Basisplatte 71, die mittig mit einer topfförmig ausgebildeten Ausnehmung 72 verbunden ist, die mit einer durch die Basisplatte 71 geführten Bohrung 73 fluchtet. Die topfförmige Ausnehmung 72 nimmt das Deckelteil 75 auf, welches mit einer zentrisch angeordneten zylinderförmig ausgebildeten Ausnehmung 76 versehen ist, deren Außendurchmesser etwas größer ist, als der Außendurchmesser des Kopfstücks 61 der Lanze 6. Das Deckelteil 75 ist mit Versorgungsanschlüssen 77 zur Versorgung der Kanäle 64 der von dem Deckelteil 75 aufgenommen Lanze 6 versehen. Weiterhin ist in der Ausnehmung 76 des Deckelteils 75 ein Paßstift 78 zum Eingriff in eine exzentrisch in dem Kopfstück der Lanze 6 angeordnete Paßbohrung 66 angeordnet. Umlaufend der Ausnehmung 72 des Deckelteils 75 sind parallel zueinander zwei Ringnuten zur Aufnahme jeweils eines O-Rings 8 eingebracht. Der O-Ring 8 überbrückt den Spalt zwischen dem Kopfstück 61 der Lanze 6 und der Ausnehmung 76 des Deckelteils 75, wodurch das Kopfstück 61 in dem Deckelteil 75 geringfügig schwenkbar gelagert ist. Das Deckelteil 75 ist in der Ausnehmung 72 der Basisplatte 71 befestigt und nimmt das Kopfstück 61 der Lanze 6 auf, dessen Schaft 62 durch die Bohrung 73 der Basisplatte hindurch in die axiale Bohrung 511 der Schwenkmotorwelle 51 des Drehkolbenschwenkmotors 5 hineinragt. Dabei ist das Deckelteil 75 gegenüber der topfförmigen Ausnehmung 76 mittels eines O-Rings 81 abgedichtet.
  • Im Ausführungsbeispiel wird das Vibratorgetriebe durch zwei - nicht dargestellte - Antriebe betrieben, welche die oberste und die unterste Unwuchtwelle 1 antreiben, die hier mit den Schwenkmotorwellen 51 des Drehkolbenschwenkmotors 5 identisch sind.
  • Das gesamte statische Moment der oberen und der unteren Unwuchtwelle 1 entspricht bei diesem dreiwelligen Vibrator dem statischen Moment der mittleren Unwuchtwelle 1'. Daher beanspruchen die Unwuchten 3 auf der unteren und oberen Unwuchtwelle 1 nicht den zur Verfügung stehende Bauraum. In die obere und in die untere Unwuchtwelle 1 ist jeweils ein Drehkolbenschwenkmotor 5 integriert, der sich jeweils in der mittleren Unwucht befindet. Das Schwenkmotorgehäuse 53 des Drehkolbenschwenkmotors 5 ist als kreissegmentförmige Unwuchtmasse ausgebildet und auf der jeweiligen Unwuchtwelle 1 drehbar gelagert. Der Drehwinkel ist durch den auf der Schwenkmotorwelle 51 angeformten Drehflügel 52 in Wechselwirkung mit den Anschlagflächen 56 des Schwenkraums 55 auf maximal 150 Grad begrenzt. Der Drehflügel 52 dient gleichzeitig als Abdichtung zwischen den beiden Kammern 57, die zwischen dem Drehflügel 52 und dem Schwenkmotorgehäuse 53 sowie der Schwenkmotorwelle 51 begrenzt sind. Die beiden Kammern 57 werden mit Hydrauliköl versorgt, das über die radialen Bohrungen 512 der Schwenkmotorwelle 51 zugeführt wird. Um das Hydrauliköl der rotierenden Schwenkmotorwelle 51 zuzuführen, ist die feststehende Lanze 6 in der zentrischen, axial verlaufenden Bohrung 511 gelagert. Die Dichtwirkung wird über enge Spalte erreicht. Um eine übermäßige Leckage zu vermeiden, ist das Hydraulikgetriebe mit zwei Schwenkantrieben ausgestattet, wodurch ein Betrieb mit niedrigem Druck bei gleichzeitiger Gewährleistung des erforderlichen maximalen Drehmoments der Schwenkmotoren gewährleistet ist.
  • Das Hydrauliköl wird durch die Versorgungsanschlüsse 77 den Kanäle 64 der Lanze 6 zugeführt. Von diesen Kanälen 64 gelangt das Öl in die Ringnuten 65 an der Lanzenaußenseite. Die Kammern 57 des Drehkolbenschwenkmotors 5 sind durch radiale Bohrungen 512 angeschlossen, die den jeweiligen Ringnutenraum mit der entsprechenden Kammer 57 verbinden. Die Abdichtung der Ringnuten 65 gegeneinander erfolgt über einen engen Spalt. Im Ausführungsbeispiel ist zwischen den beiden Ringnuten 65 eine Leckageringnut 67 angeordnet, die dazu dient, auftretendes Lecköl abzuleiten. Die Passung zwischen der Lanze 6 und der axialen Bohrung 511 der Schwenkmotorwelle 51 ist im Bereich der Ringnuten 65, 67 als enges Gleitlager ausgeführt. In diesem Bereich ist die Lanze mit einer Gleitlagerbeschichtung aus Kunststoff versehen. Durch das zwischen der axialen Bohrung 511 der Schwenkmotorwelle 51 und dem Gleitlagerabschnitt 63 der Lanze 6 gebildete Gleitlager tritt eine gewisse Leckage aus, die jedoch gleichzeitig das Lager schmiert, die Oberflächen trennt und hierdurch Verschleiß entgegen wirkt.
  • Dadurch, dass das Schwenkmotorgehäuse 53 des Drehflügelschwenkmotors 5 jeweils als Unwucht ausgebildet ist, werden die Lager, mit denen das Schwenkmotorgehäuse 53 auf der Schwenkmotorwelle 51 gelagert ist, mit steigender Drehzahl zunehmend durch Fliehkraft belastet. Zusätzlich ergibt sich eine Lagerkraft aus dem Öldruck in den Kammern 57. Diese, sich aus Fliehkraft und Öldruck in den Kammern 57 ergebende Lagerlast führt zu einem erhöhten Verstellmoment. Um die auf die Lager wirkende resultierende Kraft zumindest teilweise zu kompensieren, kann in dem Schwenkmotorgehäuse 53 zusätzlich eine Öltasche 58 eingebracht sein, die mit Öldruck beaufschlagbar ist (vgl. Figur 11). Dieser Öldruck kann beispielsweise bei der Ansteuerung der Kammern 57 abgezweigt werden. In diesem Fall sind zwei Rückschlagventile oder ein Wechselventil erforderlich, um einen hydraulischen Kurzschluss zwischen den beiden Kammern 57 auszuschließen. Ventile sind jedoch empfindich gegenüber dynamischen Belastungen, die bei einem Vibratorgetriebe unumgänglich sind. Um Ventile am Schwenkmotor zu vermeiden und um den Öldruck in der Öltasche 58 unabhängig vom Verstelldruck des Drehflügelschwenkmotors 5 wählen zu können, bietet es sich an, die Ölversorgung in der Öltasche 58 über einen separaten Anschluss zu realisieren. Beispielsweise kann hierzu der durch die Leckageringnut 67 gebildete mittlere Anschluss verwendet werden.

Claims (15)

  1. Schwingungserreger für Baumaschinen, insbesondere für Vibrationsrammen, umfassend wenigstens eine Achse (2) mit wenigstens zwei Unwuchtmassen (3, 3'), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Unwuchtmasse durch das Schwenkmotorgehäuse (53) eines Schwenkmotors (5) gebildet ist, das auf einer Schwenkmotorwelle (51) verdrehbar zu dieser angeordnet ist, welche Bestandteil einer der wenigstens einen Achse (2) ist.
  2. Schwingungserreger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einer Achse (2) drei Unwuchtmassen (3, 3') angeordnet sind, dessen mittlere Unwuchtmasse durch das Schwenkmotorgehäuse (53) eines solchen Schwenkmotors (5) gebildet ist.
  3. Schwingungserreger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Schwenkmotor (5) ein einflügeliger Drehkolbenschwenkmotor ist, wobei der Drehwinkel dessen Drehflügels durch zwei an dem Schwenkmotorgehäuse angeordnete Anschlagflächen (56) begrenzt ist.
  4. Schwingungserzeuger nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei mit Unwuchtmassen (3, 3') versehene Achsen (2) angeordnet sind, die über Zahnräder (4) miteinander verbunden sind, wobei jeweils wenigstens eine Unwuchtmasse von wenigstens zwei Achsen (2) durch ein als Unwuchtmasse ausgebildetes Schwenkmotorgehäuse (53) eines Schwenkmotors (5) gebildet ist.
  5. Schwingungserreger nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkmotorgehäuse (53) des wenigstens einen Schwenkmotors (5) kreissektorförmig ausgebildet ist.
  6. Schwingungserreger nach einen der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Anschlagflächen (56) dem durch den Drehwinkel definierten Schwenkraum (55) des Drehflügels (52) gegenüberliegend wenigstens eine mit Öl beaufschlagbare Öltasche (58) ausgebildet ist.
  7. Schwingungserreger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ölversorgung der wenigstens einen Öltasche (58) zusätzlich zu den Ölversorgungsleitungen für die beidseitig des Drehflügels (52) angeordneten Kammern (57) wenigstens eine separate Ölversorgungsleitung angeordnet ist.
  8. Schwingungserreger nach einen der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das der maximale Schwenkwinkel des Drehflügels (52) weniger als 180 Grad, bevorzugt weniger als 160 Grad, vorzugsweise 150 Grad oder weniger beträgt.
  9. Schwingungserreger nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung des Schwenkmotorgehäuses (53) gegenüber der Schwenkmotorwelle (51) des wenigstens einen Schwenkmotors (5) keine Dichtungen angeordnet sind, wobei die Dichtwirkung ausschließlich über das Spaltmaß bewirkt ist.
  10. Schwingungserreger nach einen der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkmotorwelle (51) wenigstens eines Schwenkmotors (5) mit einer axialen Bohrung (511) versehen ist, in die eine feststehende Lanze (6) hineinragt, die wenigstens zwei Kanäle (64) zur Ölversorgung des Schwenkmotors (5) aufweist, die in jeweils eine außen an der Lanze (6) angeordneten Ringnut (65) münden, wobei in der Schwenkmotorwelle (51) radiale Bohrungen (512) zur Verbindung der wenigstens zwei Ringnuten (65) der Lanze (6) mit den zu versorgenden Kammern (57) des Schwenkmotors (5) eingebracht sind.
  11. Schwingungserreger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Passung zwischen der Lanze (6) und der axialen Bohrung (511) der Schwenkmotorwelle (51) im Bereich der Ringnuten (65) der Lanze (6) als enges Gleitlager ausgeführt ist.
  12. Schwingungserreger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass über die Länge der Passung zwischen Lanze (6) und der axialen Bohrung (511) im Bereich der Ringnuten (65) der Lanze (6) keine schleifenden Dichtungen vorhanden sind.
  13. Schwingungserreger nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze (6) endseitig mit Spiel in einem an dem Gehäuse des Schwingungserregers befestigten Flanschteil (7) verdrehsicher gelagert ist.
  14. Schwingungserreger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze (6) endseitig ein durchmesservergrößertes Kopfstück (61) aufweist, mit dem es in dem Flanschteil (7) gelagert ist.
  15. Schwingungserreger nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der durch das Spiel gebildete Spalt zwischen Lanze (6) und Flanschteil (7) durch wenigstens einen O-Ring (8) überbrückt ist.
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