EP2938442B1 - Schwingungserreger für lenkbare bodenverdichtungsvorrichtungen - Google Patents

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EP2938442B1
EP2938442B1 EP13798247.6A EP13798247A EP2938442B1 EP 2938442 B1 EP2938442 B1 EP 2938442B1 EP 13798247 A EP13798247 A EP 13798247A EP 2938442 B1 EP2938442 B1 EP 2938442B1
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EP
European Patent Office
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imbalance
imbalance shaft
shaft half
shaft
vibration exciter
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EP13798247.6A
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EP2938442A1 (de
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Andreas Bartl
Martin Simon
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Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
Original Assignee
Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/10—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
    • B06B1/16—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • B06B1/161—Adjustable systems, i.e. where amplitude or direction of frequency of vibration can be varied
    • B06B1/166—Where the phase-angle of masses mounted on counter-rotating shafts can be varied, e.g. variation of the vibration phase
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/22—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/30—Tamping or vibrating apparatus other than rollers ; Devices for ramming individual paving elements
    • E01C19/34—Power-driven rammers or tampers, e.g. air-hammer impacted shoes for ramming stone-sett paving; Hand-actuated ramming or tamping machines, e.g. tampers with manually hoisted dropping weight
    • E01C19/38—Power-driven rammers or tampers, e.g. air-hammer impacted shoes for ramming stone-sett paving; Hand-actuated ramming or tamping machines, e.g. tampers with manually hoisted dropping weight with means specifically for generating vibrations, e.g. vibrating plate compactors, immersion vibrators
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/046—Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/046—Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil
    • E02D3/074—Vibrating apparatus operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18056—Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18344—Unbalanced weights

Definitions

  • the invention relates to a vibration exciter for a soil compacting device.
  • Steerable soil compactors or vibratory plates for use in the construction industry have long been known. For example, show the G 78 18 542.9 and the DE 101 05 687 A1 steerable soil compaction devices in which a vibration exciter is arranged in a housing on a ground contact plate.
  • the vibration exciters shown have two mutually oppositely rotatably coupled unbalanced shafts with unbalanced masses formed thereon, whose phase angle is adjustable relative to each other. By adjusting the phase position, the direction of action of a resultant force vector generated by the rotating imbalance masses can be changed such that the soil compaction device moves in the forward and backward direction.
  • two unbalanced masses which are rotatable relative to the imbalance shaft are arranged axially offset relative to one another on one of the imbalance shafts.
  • the position of each of the two imbalance masses with respect to the imbalance shaft carrying it is individually adjustable, so that in conjunction with the opposite, further imbalance wave resulting force vectors can be achieved, which generate a yaw moment about a vertical axis of the soil compacting device.
  • a rotation of the soil compacting device and thus a steering are possible without further forces from the outside, for example by an operator, must act on the soil compacting device.
  • a vibration exciter for a soil compacting device is known, with two mutually axially parallel unbalanced shafts, wherein one of the unbalanced shafts is divided into two mutually coaxial arranged unbalanced shafts halves.
  • Each of the two imbalance shaft halves carries an imbalance mass which is rotatable in opposite directions to a corresponding imbalance mass on the other unbalanced shaft.
  • the invention has for its object to provide a vibration exciter, which achieves a high rotational dynamics in a robust design and thus improves the handling of the soil compacting device.
  • a vibration exciter for a soil compacting device has a first imbalance shaft, one arranged parallel to the axis of the first imbalance shaft, with the second unbalanced shaft having a first unbalanced shaft half and a coaxial to the first unbalanced shaft half, rotatable relative to the first unbalanced shaft half second unbalanced shaft half, and wherein on the first Unbalanced shaft, arranged on the first unbalanced shaft half and on the second unbalanced shaft half in each case at least one imbalance mass or formed and / or fixed.
  • the first imbalance shaft and the second imbalance shaft may be arranged within a housing, wherein the housing is coupled to a ground contact plate of the soil compaction device or vibrating plate.
  • the drive device such as an electric or internal combustion engine, be arranged and be coupled to the driven imbalance shaft, for example by means of a shaft and / or a belt device.
  • the electric or combustion engine can be located on the upper mass, for example, not directly on the housing (exciter housing).
  • Power transmission may be belt or hydraulic.
  • the drive device may be coupled to the first unbalanced imbalance shaft.
  • the drive device can put the first and the second imbalance shaft and the imbalance masses formed thereon in an opposite rotational movement.
  • a resulting Force vector of the forces acting on the imbalance centrifugal forces can be generated by a working movement of the ground contact plate.
  • By rotating the imbalance masses arranged on the second imbalance shaft relative to the imbalance mass arranged on the first imbalance shaft its phase position is changed relative to the imbalance mass arranged on the first imbalance shaft in such a way that the resulting force vector causes a forward or backward movement as well as a shaking motion in the stationary state.
  • each imbalance shaft half Since the two imbalance shaft halves are rotatable relative to each other, the respective imbalance masses can be formed directly on the respective imbalance shaft halves or attached thereto. Consequently, each unbalanced shaft half carries a mass attached to it. It is therefore not necessary to arrange the imbalance masses of the second imbalance shaft individually rotatable, for example by means of an adjustable sleeve. This allows a cost-effective and at the same time robust execution of the second imbalance shaft.
  • the vibration generator has a coupling device for the positive, relatively rotatable coupling of the first unbalanced shaft half and the second unbalanced shaft half.
  • the coupling device allows a positive coupling of the two unbalanced shaft halves and thus a common rotational behavior of the two unbalanced shaft halves as a second unbalanced shaft.
  • the relative rotatability of the coupling makes it possible to rotate the imbalance masses formed on the two unbalanced shaft halves individually and relative to one another about the axis of rotation and thus to one another with mutually shifted phase position in rotation to offset what allows the generation of the yawing moment and thus the steering of the soil compacting device during operation.
  • the vibration generator has a twisting device for rotating the first unbalanced shaft half relative to the second unbalanced shaft half and / or relative to the coupling device.
  • the twisting device makes it possible to rotate the first unbalanced shaft half and the imbalance mass disposed thereon individually and relative to the second unbalanced shaft half or relative to the coupling device.
  • the twisting can be carried out, for example, to an operator request at standstill and / or during the working operation of the soil compacting device. This allows the operator to control, for example, by operating an operating device of the soil compacting device or by operating an operating device on a remote control of the soil compacting device, the yawing moment and thus the direction of movement of the soil compaction device and thus to steer the soil compacting device.
  • the twisting device for the first unbalanced shaft half can be arranged according to additionally a further rotating device for rotating the second unbalanced shaft half relative to the first unbalanced shaft half and / or relative to the coupling device on the vibration exciter.
  • a further rotating device for rotating the second unbalanced shaft half relative to the first unbalanced shaft half and / or relative to the coupling device on the vibration exciter can be arranged according to additionally a further rotating device for rotating the second unbalanced shaft half relative to the first unbalanced shaft half and / or relative to the coupling device on the vibration exciter.
  • mirror-symmetrical design of the vibration exciter or soil compaction device allows a balanced on both sides steering and handling.
  • first imbalance shaft and the second imbalance shaft can be coupled to one another in a form-fitting manner and in opposite directions by the coupling device.
  • the coupling device, the first imbalance shaft, the first imbalance shaft half and the second imbalance shaft half each form-fitting coupled.
  • the coupling device thus coupled on the one hand, the first and second unbalanced shaft half, which form the second imbalance shaft by this coupling.
  • the second imbalance shaft can also be positively coupled in opposite directions via the coupling device with the first imbalance shaft. Consequently, the coupling device positively couples the waves or shaft halves carrying the imbalance masses and thus ensures a uniform driving behavior in accordance with an operator request.
  • the coupling device may comprise a sleeve device for receiving at least a portion of the first unbalanced shaft half and / or the second unbalanced shaft half.
  • the sleeve device favors the positive coupling of the first and the second unbalanced shaft half with the coupling device, for example, by axially inserting the respective unbalanced shaft half in the sleeve device, so that the sleeve extends over a respective shaft end of the first and the second unbalanced shaft halves. Furthermore, it favors the coaxial arrangement with, for example, front side unbalanced shaft halves. In addition, for example, substantially cylindrical recesses of the sleeve device allow the relative rotation of the unbalanced shaft halves to the coupling device or each other.
  • the sleeve device has on its outer side a gear wheel device for engagement in a further gear wheel device coupled to the first imbalance shaft.
  • the coupling device may be formed, for example, as a sleeve for the two-sided form-fitting, but rotatable relative to the sleeve coupling the respective unbalanced shaft half with a mounted on the sleeve, rotating gear.
  • the two gear devices can intervene, for example, directly meshing with each other and thus ensure the positive and counterrotatable coupling of the two unbalanced shafts.
  • the rotating device has an engagement element arranged on the first unbalanced shaft half and displaceable axially relative to the first unbalanced shaft half for positive engagement in a recess of the first unbalanced shaft half and for positive engagement in a recess of the coupling device and / or the sleeve device. At least one of the recesses has an at least piecewise helical groove.
  • the control slide is displaceable by an actuating device, for example a piston / cylinder unit and / or a mechanical or electromechanical actuating device.
  • the further, arranged on the second unbalanced half shaft twisting device may have such a configuration and thereby the relative Ensure twistability of the second unbalanced shaft half to the coupling device.
  • the engagement element in this embodiment produces the positive coupling between the first unbalanced shaft half and the coupling device. It may be displaceable by the control slide and thereby perform a movement with at least one axially guided along the axis of rotation of the first unbalanced half shaft movement component. On the one hand, it engages in a form-fitting manner in a recess of the first unbalanced shaft half, for example in a groove in the first unbalanced shaft half designed as a hollow shaft. On the other hand, the engagement element engages positively in a recess of the coupling device and / or the sleeve device, for example in a groove introduced into the sleeve device.
  • the first unbalanced shaft half is rotated relative to the coupling device or sleeve device when the engagement element is displaced.
  • the spool relative to the first unbalanced shaft half of the engagement member remains engaged with both the first unbalanced shaft half and with the sleeve means and thus establishes the positive coupling ago, which ensures the common rotation of unbalanced shaft half and coupling device.
  • the first unbalanced shaft half has a cavity.
  • the spool and the actuator and / or the piston / cylinder unit are disposed within the cavity.
  • the second unbalanced shaft half can also have a cavity in which corresponding parts of the further rotation device can be arranged.
  • the first (or second) unbalanced shaft half may be at least partially formed as a hollow shaft, in which the twisting device or parts of the rotating device such as the spool valve, the actuator and / or the piston / cylinder unit can be arranged. Parts of the twisting device such as the actuating device, the piston / cylinder unit and / or the spool can thereby be rotationally coupled by a rotation of the respective unbalanced shaft half, for example by a rotary decoupling device and thus rotatably arranged to the housing.
  • the rotary decoupling device may include a bearing device such as a ball bearing.
  • Such an arrangement of at least parts of the twisting device within the second imbalance shaft makes it possible to save installation space, in particular in a region laterally of the second imbalance shaft, and thereby make the soil compacting device narrow.
  • an orbit of the unbalanced mass formed on the first unbalanced shaft half around the first unbalanced shaft half at least partially encloses the cavity, the actuating device, a piston of the piston / cylinder unit and / or a cylinder of the piston / cylinder unit.
  • the imbalance mass formed on the first unbalanced shaft half outside of the first imbalance shaft half is possible to arrange the imbalance mass formed on the first unbalanced shaft half outside of the first imbalance shaft half, on a side of the first imbalance shaft half facing away from the coupling device, for example with the greatest possible distance to a center or symmetry plane of the soil compaction device perpendicular to the ground contact plate.
  • a large lever arm of the centrifugal force vector generated by the rotation of the imbalance mass is achieved, whereby a particularly high rotational or yaw rate can be achieved about the vertical axis of the soil compacting device.
  • the unbalanced mass formed on the first imbalance half can be arranged far outside the housing in such an embodiment, since no separate space must be provided laterally next to the second imbalance shaft to order the example taken completely in the respective unbalanced shafts halves twisting device. Consequently, the second unbalanced shaft can be made wide, which as described above leads to a large lever arm of the centrifugal force vectors and thus to a high rotation rate. Furthermore, the housing can be made compact and only slightly wider than the second unbalanced half shaft.
  • a bearing device for supporting the first unbalanced shaft half is arranged axially in the housing between the unbalanced mass arranged on the first unbalanced shaft half and the coupling device and / or the sleeve device.
  • the first unbalanced shaft half enclosing further storage device for supporting the first unbalanced shaft half arranged in the housing.
  • the figure shows schematically an embodiment of a vibration exciter 1 in a top view with a section in a plane extending substantially parallel to the floor surface to be machined.
  • the vibration generator 1 can be used in particular in a vibration plate for soil compaction.
  • the vibration exciter 1 has a first imbalance shaft 3 driven in rotation by a drive device 2 with imbalance masses 4a and 4b arranged or fastened thereto. About two gears 5 and 6, the rotational movement of the first imbalance shaft 3 is positively and in opposite directions transmitted to a second unbalanced shaft 7.
  • the second unbalanced shaft 7 has a first unbalanced shaft half 8a and a second unbalanced shaft half 8b arranged coaxially with the first unbalanced shaft half 8a and rotatable relative to the first unbalanced shaft half.
  • the two Unbalance shaft halves 8a and 8b are inserted on both sides into an adjustment sleeve 9 belonging to a coupling device, which couples the two unbalanced shaft halves 8a and 8b in a form-locking but rotatable manner relative to each other.
  • the gear 6 is arranged circumferentially.
  • the adjusting sleeve 9 thus forms with the gear 6 a coupling device for the positive coupling of the first imbalance shaft 3 with the second imbalance shaft 7 consisting of the two unbalanced shaft halves 8a, 8b.
  • Verstellunwuchten 10 a and 10 b are arranged or attached to the two unbalanced shaft shafts 8 a and 8 b.
  • respective turning devices 11a, 11b are provided and embedded in the imbalance shaft halves 8a and 8b designed as hollow shafts.
  • twister 11a is constructed identically and shown in the figure mirror-symmetrically to the twister 11a.
  • the twisting device 11a has as an actuating device on a piston 12a, which is arranged in a cover sleeve, which is arranged or attached to a housing 19 of the vibration generator 1 and engages in the unbalanced shaft half 8a.
  • a cylinder 22a is formed, in which the piston 12a is mounted axially displaceable.
  • the cover sleeve, the cylinder 22a and the piston 12a are rotationally coupled by the unbalanced shaft half 8a via bearings 18a and fastened to the housing 19 of the vibration generator 1.
  • the piston 12a can axially displace a slider 13a within the unbalanced shaft half 8a.
  • the slider 13a carries a transverse pin 14a which penetrates a helical groove 15a provided in a wall of the first unbalanced shaft half 8a formed as a hollow shaft.
  • the transverse pin 14a engages in a longitudinal groove 16 which is formed on the inside of the adjusting sleeve 9 and lies radially outside or above the helical groove 15a.
  • the helical groove 15a forms a recess of the first unbalanced shaft half 8a and is preferably arranged in a region of the first unbalanced shaft half 8a, which faces the central axis of symmetry of the housing 19 (exciter housing) and / or the soil compacting device.
  • the recess is preferably arranged in one half of the first unbalanced shaft half 8a and / or the recess extends over at most one half of the length of the first unbalanced shaft half 8a, which faces the central axis of symmetry.
  • the recess is arranged in one third of the first unbalanced shaft half 8a and / or the recess extends over a maximum of one third of the length of the first unbalanced shaft half 8a, which faces the central axis of symmetry.
  • the Verstellunwuchten 10a and 10b by their inertia strive to shift their respective phase position in the trailing direction and thereby push back the piston 12a and 12b to its original position.
  • spring devices may be provided and arranged, for example, within the cylinders 22a, 22b. The spring devices can support the pistons 12a, 12b, for example, against an end face of the respective cylinders 22a, 22b facing the adjusting sleeve 9.
  • the twisting device 11a is in this arrangement almost completely embedded in a cavity of the first unbalanced shaft half 8a. Only one hydraulic fluid inlet 17a for moving or urging the piston 12a protrudes from the first unbalanced shaft half 8a.
  • the piston 12a is completely received in the second imbalance shaft 7 at least in a maximum insertion position and / or embedded in the first unbalanced shaft half 8a.
  • the piston 12a, the cylinder 22a and the inlet 17a are decoupled from rotation of the first unbalanced shaft half 8a and the slider 13a by bearings 18a serving as a rotational decoupling.
  • the end portion of the piston 12a may also be in a maximum extended position, i. away from the central axis of symmetry of the housing 19, be completely received in the second imbalance shaft 7 and / or not protrude from the housing 19 (exciter housing) formed contour.
  • the housing 19 is to be understood without further attachments, which serves to accommodate the shafts 3, 7 and imbalance masses 4a, 4b, 10a, 10b.
  • an orbit of the Verstellunwucht 10 a to the first unbalanced shaft half 8 a, the cavity, the piston 12 a and / or the cylinder 22 a at least partially or completely enclose.
  • a good controllability of the soil compaction device can result in particular if, as shown in the figure, the second and third imbalance masses 10a, 10b (adjustment imbalance 10a, 10b) are arranged far away from the center of the exciter.
  • the imbalance masses 4a, 4b and the second and third imbalance masses 10a, 10b are offset axially relative to one another such that there is little or no overlap between the imbalance masses 4a, 4b, 10a, 10b.
  • the overlap of an imbalance mass 4a, 4b of the first imbalance shaft 3 with an imbalance mass 10a, 10b (Verstellunwucht 10a, 10b) of the second imbalance shaft 7 is according to the invention a maximum of 50 percent.
  • the axial length of the overlap is set in relation to the total combined length of the two imbalance masses. More preferably, the coverage is a maximum of 25 percent. Particularly preferably, there is no overlap between the unbalanced masses 4a, 4b, 10a, 10b.
  • Axial between the adjustment unbalance 10a and the adjusting sleeve 9 is an inner bearing 20a and between the adjustment unbalance 10b and the adjusting sleeve 9, a further inner bearing 20b arranged.
  • the adjusting sleeve 9 with the gear 6 is thus stored between the adjacently disposed inner bearings 20a and 20b.
  • the second unbalanced shaft 7 is supported by outer bearings 21a, 21b on the housing 19.
  • the outer bearings 21a, 21b may be disposed adjacent or in the immediate vicinity of the adjustment imbalances 10a, 10b.
  • the adjusting sleeve 9 is positioned on the end portions of the first unbalanced shaft half 8a and the second unbalanced shaft half 8b and is supported by these.
  • first unbalanced shaft half 8a is supported by the bearings 20a and 21a in the housing 19 while the second unbalanced shaft half 8b is supported by the bearings 20b and 21b in the housing 19.
  • bearings 20a, 20b, 21a, 21b are arranged with respect to the first and second imbalance shaft halves 8a, 8b such that the loads applied by the second and third imbalance masses 10a, 10b (adjustment imbalance 10a, 10b) are removed from the respectively adjacent bearings in that the area of the respective imbalance shaft half 8a, 8b in which the recess (helical groove 15a, 15b) is located is freed from the load.
  • adjusting sleeve 9 and the second and third unbalanced mass 10a, 10b each have a bearing arranged so that the effects of imbalance masses (Verstellunwuchten 10a, 10b) on the sleeve (adjusting sleeve 9) or the entirety of the adjustment 9, 13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b are minimized. This increases the robustness of the vibration exciter 1.
  • the torque flow in the embodiment shown is carried out by the drive device 2 via the first imbalance shaft 3, the gear pair 5, 6, the adjusting sleeve 9, the engagement elements (transverse pins) 14a, 14b, respectively on the first and second unbalanced shafts half 8a, 8b as well each further on the second and third unbalanced mass 10a, 10b (adjustment unbalance 10a, 10b).
  • the relative rotatability of the adjustment imbalances 10a and 10b is ensured by the centrally arranged adjusting sleeve 9.
  • the adjusting sleeve 9 is freed from the weight of Verstellunwuchten 10a and 10b and is also protected by the inner bearings 20a and 20b of the caused by the rotating Verstellunwuchten 10a, 10b wave bending. Consequently, a quieter operation and an increased life of the vibration exciter 1 is to be expected.
  • the adjusting unbalances 10a and 10b can be arranged far outward on the second unbalanced shaft 7 and thus with a large lever arm to the vertical axis of the soil compacting device. This allows a high rotational dynamics and improved handling of the soil compacting device or vibrating plate according to an operator's request. Driving maneuvers can be accomplished faster and result in higher productivity of the soil compacting device. This is especially true for remote-controlled vibratory plates with a compact design.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schwingungserreger für eine Bodenverdichtungsvorrichtung.
  • Lenkbare Bodenverdichtungsvorrichtungen bzw. Vibrationsplatten zum Einsatz im Baugewerbe sind seit langem bekannt. Beispielsweise zeigen die G 78 18 542.9 und die DE 101 05 687 A1 lenkbare Bodenverdichtungsvorrichtungen, bei denen ein Schwingungserreger in einem Gehäuse auf einer Bodenkontaktplatte angeordnet ist.
  • Die gezeigten Schwingungserreger weisen zwei zueinander gegenläufig drehbar gekoppelte Unwuchtwellen mit daran ausgebildeten Unwuchtmassen auf, deren Phasenlage relativ zueinander verstellbar ist. Durch ein Verstellen der Phasenlage lässt sich die Wirkungsrichtung eines durch die rotierenden Unwuchtmassen erzeugten resultierenden Kraftvektors derart verändern, dass sich die Bodenverdichtungsvorrichtung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegt.
  • Weiterhin sind auf einer der Unwuchtwellen zwei relativ zu der Unwuchtwelle verdrehbare Unwuchtmassen axial versetzt zueinander angeordnet. Die Lage jeder der beiden Unwuchtmassen bezüglich der sie tragenden Unwuchtwelle ist individuell einstellbar, so dass im Zusammenwirken mit der gegenüberliegenden, weiteren Unwuchtwelle resultierende Kraftvektoren erzielt werden können, die ein Giermoment um eine Hochachse der Bodenverdichtungsvorrichtung erzeugen. Hierdurch werden eine Drehung der Bodenverdichtungsvorrichtung und damit eine Lenkung möglich, ohne dass weitere Kräfte von außen, beispielsweise durch einen Bediener, auf die Bodenverdichtungsvorrichtung einwirken müssen.
  • Aus der FR 2 170 777 A5 ist ein Schwingungserreger für eine Bodenverdichtungsvorrichtung bekannt, mit zwei zueinander achsparallel angeordneten Unwuchtwellen, wobei eine der Unwuchtwellen in zwei zueinander koaxial angeordnete Unwuchtwellenhälften aufgeteilt ist. Jede der beiden Unwuchtwellenhälften trägt eine Unwuchtmasse, die zu einer entsprechenden Unwuchtmasse auf der anderen Unwuchtwelle gegenläufig drehbar ist.
  • Eine ähnliche Anordnung ist aus der DE 32 34 380 A1 bekannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungserreger anzugeben, der bei einer robusten Ausführung eine hohe Drehdynamik erreicht und somit das Fahrverhalten der Bodenverdichtungsvorrichtung verbessert.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schwingungserreger gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Ein Schwingungserreger für eine Bodenverdichtungsvorrichtung weist eine erste Unwuchtwelle, eine zu der ersten Unwuchtwelle achsparallel angeordnete, mit der ersten Unwuchtwelle formschlüssig gegenläufig drehbar gekoppelte zweite Unwuchtwelle und eine Antriebsvorrichtung zum drehenden Antreiben einer der Unwuchtwellen auf, wobei die zweite Unwuchtwelle eine erste Unwuchtwellenhälfte und eine zu der ersten Unwuchtwellenhälfte koaxial angeordnete, relativ zu der ersten Unwuchtwellenhälfte verdrehbare zweite Unwuchtwellenhälfte aufweist, und wobei auf der ersten Unwuchtwelle, auf der ersten Unwuchtwellenhälfte und auf der zweiten Unwuchtwellenhälfte jeweils wenigstens eine Unwuchtmasse angeordnet bzw. ausgebildet und/oder befestigt ist.
  • Durch die Teilung der zweiten Unwuchtwelle in die erste und zweite Unwuchtwellenhälfte, die jeweils relativ zueinander verdrehbar sind, ist es möglich, die an der zweiten Unwuchtwelle angeordneten Unwuchtmassen direkt an der zweiten Unwuchtwelle auszubilden bzw. zu befestigen. Die relative Verdrehbarkeit der beiden an der zweiten Unwuchtwelle angeordneten Unwuchtmassen zueinander wird durch die relative Verdrehbarkeit der Unwuchtwellenhälften zueinander erreicht.
  • Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es folglich nicht notwendig, die an der zweiten Unwuchtwelle angeordneten Unwuchtmassen relativ verdrehbar zur zweiten Unwuchtwelle anzuordnen. Dies wird im Stand der Technik beispielsweise durch ein Anordnen der Unwuchtmassen an relativ zur Unwuchtwelle verdrehbaren Verstellhülsen erreicht.
  • Durch die Teilung der zweiten Unwuchtwelle wird folglich eine robuste und kostengünstige Gestaltung der zweiten Unwuchtwelle erreicht.
  • Die erste Unwuchtwelle und die zweite Unwuchtwelle können innerhalb eines Gehäuses angeordnet sein, wobei das Gehäuse mit einer Bodenkontaktplatte der Bodenverdichtungsvorrichtung bzw. Vibrationsplatte gekoppelt ist. An und/oder in dem Gehäuse kann die Antriebsvorrichtung, beispielsweise ein Elektro- oder Verbrennungsmotor, angeordnet sein und mit der angetriebenen Unwuchtwelle, beispielsweise mittels einer Welle und/oder einer Riemenvorrichtung, gekoppelt sein. Der Elektro- oder Verbrennungsmotor kann sich auf der Obermasse befinden, beispielsweise nicht direkt am Gehäuse (Erregergehäuse). Die Kraftübertragung kann per Riemen oder hydraulisch erfolgen.Die Antriebsvorrichtung kann beispielsweise mit der ersten, ungeteilten Unwuchtwelle gekoppelt sein.
  • Durch die formschlüssige, gegenläufig drehbare Kopplung kann die Antriebsvorrichtung die erste und die zweite Unwuchtwelle und die daran ausgebildeten Unwuchtmassen in eine gegenläufige Rotationsbewegung versetzen. Durch einen resultierenden Kraftvektor der auf die Unwuchtmassen wirkenden Fliehkräfte kann dadurch eine Arbeitsbewegung der Bodenkontaktplatte erzeugt werden. Durch ein Verdrehen der an der zweiten Unwuchtwelle angeordneten Unwuchtmassen relativ zur an der ersten Unwuchtwelle angeordneten Unwuchtmasse wird deren Phasenlage relativ zur an der ersten Unwuchtwelle angeordneten Unwuchtmasse derart verändert, dass der resultierende Kraftvektor eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung sowie eine Rüttelbewegung im Stand bewirkt.
  • Durch die geteilte Ausführung der zweiten Unwuchtwelle mit der ersten Unwuchtwellenhälfte und der zu der ersten Unwuchtwellenhälfte koaxial angeordneten und relativ zur ersten Unwuchtwellenhälfte verdrehbaren zweiten Unwuchtwellenhälfte kann ein individuelles Verdrehen der an der ersten bzw. zweiten Unwuchtwellenhälfte angeordneten Unwuchtmassen relativ zueinander erreicht werden. Bei der durch die Antriebsvorrichtung erzeugbaren gegenläufigen Drehung der beiden Unwuchtwellen kann gemäß dem resultierenden Kraftvektor der auf die Unwuchtmassen wirkenden Fliehkräfte ein Giermoment erzeugt werden, welches eine Drehung der Bodenverdichtungsvorrichtung um ihre (im Wesentlichen senkrecht zur Bodenfläche stehende) Hochachse und damit auch eine Lenkung der Arbeitsbewegung ermöglicht.
  • Da die beiden Unwuchtwellenhälften relativ zueinander verdrehbar sind, können die jeweiligen Unwuchtmassen direkt an den jeweiligen Unwuchtwellenhälften ausgebildet bzw. daran befestigt sein. Folglich trägt jede Unwuchtwellenhälfte eine an ihr befestigte Masse. Es ist daher nicht notwendig, die Unwuchtmassen der zweiten Unwuchtwelle beispielsweise mittels einer verstellbaren Hülse individuell verdrehbar anzuordnen. Dies ermöglicht eine kostengünstige und gleichzeitig robuste Ausführung der zweiten Unwuchtwelle.
  • In einer Ausführungsform weist der Schwingungserreger eine Koppelvorrichtung zum formschlüssigen, relativ zueinander verdrehbaren Koppeln der ersten Unwuchtwellenhälfte und der zweiten Unwuchtwellenhälfte auf.
  • Die Koppelvorrichtung ermöglicht ein formschlüssiges Koppeln der beiden Unwuchtwellenhälften und damit ein gemeinsames Rotationsverhalten der beiden Unwuchtwellenhälften als zweite Unwuchtwelle. Die relative Verdrehbarkeit der Kopplung ermöglicht es, die an den beiden Unwuchtwellenhälften ausgebildeten Unwuchtmassen individuell und relativ zueinander um die Rotationsachse zu verdrehen und somit mit gegeneinander verschobener Phasenlage zueinander in Rotation zu versetzen, was die Erzeugung des Giermoments und damit die Lenkung der Bodenverdichtungsvorrichtung während des Arbeitsbetriebs ermöglicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Schwingungserreger eine Verdrehvorrichtung zum Verdrehen der ersten Unwuchtwellenhälfte relativ zu der zweiten Unwuchtwellenhälfte und/oder relativ zu der Koppelvorrichtung auf.
  • Die Verdrehvorrichtung ermöglicht es, die erste Unwuchtwellenhälfte und die daran angeordnete Unwuchtmasse individuell und relativ zur zweiten Unwuchtwellenhälfte bzw. relativ zur Koppelvorrichtung zu verdrehen. Das Verdrehen kann beispielsweise auf eine Bedieneranforderung im Stillstand und/oder während des Arbeitsbetriebs der Bodenverdichtungsvorrichtung vorgenommen werden. Dies ermöglicht es dem Bediener, beispielsweise durch Betätigen einer Bedienvorrichtung der Bodenverdichtungsvorrichtung oder durch Betätigen einer Bedienvorrichtung an einer Fernsteuerung der Bodenverdichtungsvorrichtung, das Giermoment und damit die Bewegungsrichtung der Bodenverdichtungsvorrichtung zu steuern und somit die Bodenverdichtungsvorrichtung zu lenken.
  • Weiterhin kann der Verdrehvorrichtung für die erste Unwuchtwellenhälfte entsprechend zusätzlich auch eine weitere Verdrehvorrichtung zum Verdrehen der zweiten Unwuchtwellenhälfte relativ zu der ersten Unwuchtwellenhälfte und/oder relativ zu der Koppelvorrichtung an dem Schwingungserreger angeordnet sein. Diese beispielsweise spiegelsymmetrische Ausführung des Schwingungserregers bzw. der Bodenverdichtungsvorrichtung ermöglicht ein ausgeglichenes beidseitiges Lenk- und Fahrverhalten.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind die erste Unwuchtwelle und die zweite Unwuchtwelle durch die Koppelvorrichtung miteinander formschlüssig und gegenläufig drehbar koppelbar.
  • In dieser Ausführungsform kann die Koppelvorrichtung die erste Unwuchtwelle, die erste Unwuchtwellenhälfte und die zweite Unwuchtwellenhälfte jeweils zueinander formschlüssig koppeln. Die Koppelvorrichtung koppelt damit einerseits die erste und zweite Unwuchtwellenhälfte, die durch diese Kopplung die zweite Unwuchtwelle bilden. Die zweite Unwuchtwelle kann ebenfalls über die Koppelvorrichtung mit der ersten Unwuchtwelle formschlüssig gegenläufig gekoppelt werden. Folglich koppelt die Koppelvorrichtung formschlüssig die die Unwuchtmassen tragenden Wellen bzw. Wellenhälften und stellt somit ein gleichmäßiges Fahrverhalten gemäß einer Bedieneranforderung sicher.
  • In einer Variante dieser Ausführungsform kann die Koppelvorrichtung eine Hülseneinrichtung zum Aufnehmen wenigstens eines Teils der ersten Unwuchtwellenhälfte und/oder der zweiten Unwuchtwellenhälfte aufweisen.
  • Die Hülseneinrichtung begünstigt das formschlüssige Koppeln der ersten und der zweiten Unwuchtwellenhälfte mit der Koppelvorrichtung beispielsweise durch axiales Einstecken der jeweiligen Unwuchtwellenhälfte in die Hülsenvorrichtung, so dass sich die Hülse jeweils über ein Wellende der ersten wie auch der zweiten Unwuchtwellenhälften erstreckt. Weiterhin begünstigt sie die koaxiale Anordnung mit beispielsweise stirnseitig gegenüberliegenden Unwuchtwellenhälften. Darüber hinaus ermöglichen beispielsweise im Wesentlichen zylindrische Ausnehmungen der Hülsenvorrichtung die relative Drehbarkeit der Unwuchtwellenhälften zur Koppelvorrichtung bzw. zueinander.
  • In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform weist die Hülsenvorrichtung an ihrer Außenseite eine Zahnradeinrichtung zum Eingreifen in eine mit der ersten Unwuchtwelle gekoppelten weiteren Zahnradeinrichtung auf.
  • In dieser Ausführungsform kann die Koppelvorrichtung beispielsweise als Hülse zum beidseitigen formschlüssigen, aber relativ zur Hülse drehbaren Einkoppeln der jeweiligen Unwuchtwellenhälfte mit einem auf der Hülse aufgebrachten, umlaufenden Zahnrad ausgebildet sein. Die beiden Zahnradeinrichtungen können beispielsweise direkt kämmend ineinander eingreifen und so die formschlüssige und gegenläufig drehbare Kopplung der beiden Unwuchtwellen sicherstellen.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Verdrehvorrichtung ein an der ersten Unwuchtwellenhälfte angeordnetes, mittels eines Steuerschiebers axial zu der ersten Unwuchtwellenhälfte verschiebbares Eingriffselement zum formschlüssigen Eingreifen in eine Ausnehmung der ersten Unwuchtwellenhälfte und zum formschlüssigen Eingreifen in eine Ausnehmung der Koppelvorrichtung und/oder der Hülsenvorrichtung auf. Wenigstens eine der Ausnehmungen weist dabei eine zumindest stückweise schraubenförmige Nut auf. Der Steuerschieber ist durch eine Betätigungseinrichtung, beispielsweise eine Kolben/Zylinder-Einheit und/oder eine mechanische oder elektromechanische Stelleinrichtung, verschiebbar.
  • Auch die weitere, an der zweiten Unwuchtwellenhälfte angeordnete Verdrehvorrichtung kann eine derartige Ausgestaltung aufweisen und dadurch die relative Verdrehbarkeit der zweiten Unwuchtwellenhälfte zur Koppelvorrichtung sicherstellen.
  • Das Eingriffselement stellt in dieser Ausführungsform die formschlüssige Kopplung zwischen der ersten Unwuchtwellenhälfte und der Koppelvorrichtung her. Es kann durch den Steuerschieber verschiebbar sein und dabei eine Bewegung mit wenigstens einer axial entlang der Rotationsachse der ersten Unwuchtwellenhälfte geführten Bewegungskomponente ausführen. Es greift einerseits formschlüssig in eine Ausnehmung der ersten Unwuchtwellenhälfte ein, beispielsweise in eine Nut in der als Hohlwelle ausgebildeten ersten Unwuchtwellenhälfte. Andererseits greift das Eingriffselement formschlüssig in eine Ausnehmung der Koppelvorrichtung und/oder der Hülseneinrichtung ein, beispielsweise in eine in die Hülseneinrichtung eingebrachte Nut. Durch den zumindest stückweise schraubenförmigen Verlauf wenigstens einer der Ausnehmungen bzw. Nuten wird bei einem Verschieben des Eingriffselements die erste Unwuchtwellenhälfte relativ zur Koppelvorrichtung bzw. Hülseneinrichtung verdreht. Bei einem Stillstand des Steuerschiebers relativ zur ersten Unwuchtwellenhälfte bleibt das Eingriffselement sowohl mit der ersten Unwuchtwellenhälfte als auch mit der Hülseneinrichtung in Eingriff und stellt so die formschlüssige Kopplung her, die die gemeinsame Rotation von Unwuchtwellenhälfte und Koppelvorrichtung sicherstellt.
  • In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform weist die erste Unwuchtwellenhälfte einen Hohlraum auf. Der Steuerschieber und die Betätigungseinrichtung und/oder die Kolben/Zylinder-Einheit sind innerhalb des Hohlraums angeordnet.
  • Entsprechend kann auch die zweite Unwuchtwellenhälfte einen Hohlraum aufweisen, in dem entsprechende Teile der weiteren Verdrehvorrichtung angeordnet sein können.
  • Beispielsweise kann die erste (bzw. zweite) Unwuchtwellenhälfte wenigstens teilweise als Hohlwelle ausgebildet sein, in der die Verdrehvorrichtung bzw. Teile der Verdrehvorrichtung wie beispielsweise der Steuerschieber, die Betätigungseinrichtung und/oder die Kolben/Zylinder-Einheit angeordnet sein können. Teile der Verdrehvorrichtung wie beispielsweise die Betätigungseinrichtung, die Kolben/Zylinder-Einheit und/oder der Steuerschieber können dabei von einer Rotation der jeweiligen Unwuchtwellenhälfte beispielsweise durch eine Drehentkopplungsvorrichtung drehentkoppelt und damit drehfest zum Gehäuse angeordnet sein. Die Drehentkopplungsvorrichtung kann eine Lagervorrichtung wie z.B. ein Kugellager aufweisen.
  • Eine derartige Anordnung von zumindest Teilen der Verdrehvorrichtung innerhalb der zweiten Unwuchtwelle ermöglicht es, Bauraum insbesondere in einem Bereich seitlich der zweiten Unwuchtwelle zu sparen und dadurch die Bodenverdichtungsvorrichtung schmal auszuführen.
  • In einer weiteren Ausführungsform umschließt eine Umlaufbahn der an der ersten Unwuchtwellenhälfte ausgebildeten Unwuchtmasse um die erste Unwuchtwellenhälfte den Hohlraum, die Betätigungseinrichtung, einen Kolben der Kolben/Zylinder-Einheit und/oder einen Zylinder der Kolben/Zylinder-Einheit wenigstens teilweise.
  • Beispielsweise ist es möglich, die an der ersten Unwuchtwellenhälfte ausgebildete Unwuchtmasse außen an der ersten Unwuchtwellenhälfte, an einer von der Koppelvorrichtung abgewandten Seite der ersten Unwuchtwellenhälfte, beispielsweise mit möglichst großer Entfernung zu einer senkrecht zur Bodenkontaktplatte stehenden Mittel- bzw. Symmetrieebene der Bodenverdichtungsvorrichtung anzuordnen. Hierdurch wird ein großer Hebelarm des durch die Rotation der Unwuchtmasse erzeugten Fliehkraftvektors erreicht, wodurch eine besonders hohe Dreh- bzw. Gierrate um die Hochachse der Bodenverdichtungsvorrichtung erzielt werden kann.
  • Insbesondere kann die an der ersten Unwuchtwellenhälfte ausgebildete Unwuchtmasse bei einer derartigen Ausgestaltung weit außen am Gehäuse angeordnet sein, da kein separater Bauraum seitlich neben der zweiten Unwuchtwelle vorgesehen werden muss, um die beispielsweise vollständig in den jeweiligen Unwuchtwellenhälften aufgenommene Verdrehvorrichtung anzuordnen. Folglich kann die zweite Unwuchtwelle breit ausgeführt werden, was wie oben beschrieben zu einem großen Hebelarm der Fliehkraftvektoren und damit zu einer hohen Drehrate führt. Weiterhin kann das Gehäuse kompakt und nur unwesentlich breiter als die zweite Unwuchtwellenhälfte ausgeführt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist axial zwischen der an der ersten Unwuchtwellenhälfte angeordneten Unwuchtmasse und der Koppelvorrichtung und/oder der Hülseneinrichtung eine die erste Unwuchtwellenhälfte umschließende Lagervorrichtung zur Lagerung der ersten Unwuchtwellenhälfte im Gehäuse angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist an einer von der Koppelvorrichtung und/oder der Hülseneinrichtung abgewandten Seite der an der ersten Unwuchtwellenhälfte angeordneten Unwuchtmasse eine die erste Unwuchtwellenhälfte umschließende weitere Lagervorrichtung zur Lagerung der ersten Unwuchtwellenhälfte im Gehäuse angeordnet.
  • Weitere Lagervorrichtungen können entsprechend auch an der zweiten Unwuchtwellenhälfte angeordnet sein.
  • Durch das Anordnen der Lagervorrichtung axial zwischen der Unwuchtmasse und der Koppelvorrichtung bzw. der Hülseneinrichtung und das Anordnen der weiteren Lagervorrichtung an der der Koppelvorrichtung abgewandten Seite der Unwuchtmasse werden elastische Achsverformungen, die durch die rotierende Unwuchtmasse in die erste Unwuchtwellenhälfte eingebracht werden, abgemildert und von der Koppelvorrichtung im Wesentlichen ferngehalten. Eine Wellenbiegung der zweiten Unwuchtwelle wird vermindert. Folglich ist die an der Koppelvorrichtung angeordnete erste Zahnradeinrichtung wesentlich geringeren Schwingungen und geringerem Achsversatz ausgesetzt, so dass die formschlüssige Kopplung der Unwuchtwellen an der Zahnradpaarung entlastet wird. Die zur Kopplung der beiden Unwuchtwellen vorgesehene Zahnradpaarung läuft folglich geräuschärmer, und eine erhöhte Lebensdauer wird begünstigt.
  • Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figur näher erläutert. Die einzige
    • Figur
    zeigt einen Schnitt in der Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schwingungserreger.
  • Die Figur zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Schwingungserregers 1 in einer Ansicht von oben mit Schnitt in einer im Wesentlichen parallel zu der zu bearbeitenden Bodenfläche verlaufenden Ebene. Der Schwingungserreger 1 kann insbesondere in einer Vibrationsplatte zur Bodenverdichtung eingesetzt werden.
  • Der Schwingungserreger 1 weist eine durch eine Antriebsvorrichtung 2 drehend angetriebene erste Unwuchtwelle 3 mit daran angeordneten bzw. befestigten Unwuchtmassen 4a und 4b auf. Über zwei Zahnräder 5 und 6 wird die Drehbewegung der ersten Unwuchtwelle 3 formschlüssig und gegenläufig auf eine zweite Unwuchtwelle 7 übertragen.
  • Die zweite Unwuchtwelle 7 weist eine erste Unwuchtwellenhälfte 8a und eine zu der ersten Unwuchtwellenhälfte 8a koaxial angeordnete, relativ zu der ersten Unwuchtwellenhälfte verdrehbare zweite Unwuchtwellenhälfte 8b auf. Die beiden Unwuchtwellenhälften 8a und 8b sind beidseitig in eine zu einer Koppelvorrichtung gehörende Verstellhülse 9 eingeführt, die die beiden Unwuchtwellenhälften 8a und 8b formschlüssig, aber relativ zueinander verdrehbar koppelt. Auf der Verstellhülse 9 ist umlaufend das Zahnrad 6 angeordnet. Die Verstellhülse 9 bildet mit dem Zahnrad 6 folglich eine Koppelvorrichtung zum formschlüssigen Koppeln der ersten Unwuchtwelle 3 mit der aus den beiden Unwuchtwellenhälften 8a, 8b bestehenden zweiten Unwuchtwelle 7.
  • An den beiden Unwuchtwellenhäften 8a und 8b sind Verstellunwuchten 10a und 10b angeordnet bzw. befestigt. Um ein individuelles Verdrehen der Verstellunwuchten 10a, 10b um die Rotationsachse der zweiten Unwuchtwelle 7 zu erreichen, sind jeweilige Verdrehvorrichtungen 11a, 11b vorgesehen und in die als Hohlwellen ausgebildeten Unwuchtwellenhälften 8a und 8b eingelassen.
  • Durch die Verdrehvorrichtungen 11a, 11b kann die Phasenlage der Verstellunwuchten 10a, 10b relativ zu den an der ersten Unwuchtwelle 3 angeordneten Unwuchtmassen 4a, 4b verstellt werden. Durch die bei einer Rotation der Unwuchtmassen 4a, 4b und 10a, 10b jeweils um die gegenläufig rotierenden Unwuchtwellen 3, 7 an den Unwuchtmassen 4a, 4b, 10a, 10b wirkenden Fliehkraftvektoren kann bei verschobener Phasenlage eine Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung der durch den Schwingungserreger 1 betriebenen Bodenverdichtungsvorrichtung erreicht werden. Durch ein relatives Verdrehen der Verstellunwuchten 10a, 10b zueinander wird ein Giermoment und damit eine Drehung der Bodenverdichtungsvorrichtung um eine senkrecht aus der Zeichenebene herausragende Hochachse des Schwingungserregers 1 bzw. der Bodenverdichtungsvorrichtung erzeugt.
  • Nachfolgend wird lediglich die Verdreheinrichtung 11a erläutert. Die Verdreheinrichtung 11b ist identisch aufgebaut und in der Fig. spiegelsymmetrisch zu der Verdreheinrichtung 11a dargestellt.
  • Die Verdreheinrichtung 11a weist als Betätigungseinrichtung einen Kolben 12a auf, der in einer Deckelhülse angeordnet ist, welche an einem Gehäuse 19 des Schwingungserregers 1 angeordnet bzw. befestigt ist und in die Unwuchtwellenhälfte 8a eingreift. Als Teil der Deckelhülse ist ein Zylinder 22a ausgebildet, in dem der Kolben 12a axial verschiebbar gelagert ist. Die Deckelhülse, der Zylinder 22a und der Kolben 12a sind von der Unwuchtwellenhälfte 8a über Lager 18a drehentkoppelt und am Gehäuse 19 des Schwingungserregers 1 befestigt.
  • Der Kolben 12a kann einen Schieber 13a innerhalb der Unwuchtwellenhälfte 8a axial verlagern. Der Schieber 13a trägt einen Querzapfen 14a, der eine in einer Wandung der als Hohlwelle ausgebildeten ersten Unwuchtwellenhälfte 8a vorhandene schraubenförmige Nut 15a durchdringt. Gleichzeitig greift der Querzapfen 14a in eine Längsnut 16 ein, die an der Innenseite der Verstellhülse 9 ausgebildet ist und radial außerhalb bzw. über der schraubenförmigen Nut 15a liegt. Durch das axiale Verlagern des Schiebers 13a mit dem Querzapfen 14a wird der ersten Unwuchtwellenhälfte 8a durch den schraubenförmigen Verlauf der Nut 15a eine Drehbewegung relativ zur Verstellhülse 9 aufgezwungen. Hierdurch ändert sich die relative Drehstellung der Verstellunwucht 10a gegenüber der Verstellhülse 9, gegenüber der Verstellunwucht 10b und gegenüber der ersten Unwuchtwelle 3.
  • Die schraubenförmige Nut 15a bildet eine Ausnehmung der ersten Unwuchtwellenhälfte 8a und ist bevorzugt in einem Bereich der ersten Unwuchtwellenhälfte 8a angeordnet, der der mittigen Symmetrieachse des Gehäuses 19 (Erregergehäuses) und/oder der Bodenverdichtungsvorrichtung zugewandt ist. Bevorzugt ist die Ausnehmung in einer Hälfte der ersten Unwuchtwellenhälfte 8a angeordnet und/oder erstreckt sich die Ausnehmung über maximal eine Hälfte der Länge der ersten Unwuchtwellenhälfte 8a, die der mittigen Symmetrieachse zugewandt ist. Besonders bevorzugt ist die Ausnehmung in einem Drittel der ersten Unwuchtwellenhälfte 8a angeordnet und/oder erstreckt sich die Ausnehmung über maximal ein Drittel der Länge der ersten Unwuchtwellenhälfte 8a, das der mittigen Symmetrieachse zugewandt ist.
  • Im Arbeitsbetrieb sind die Verstellunwuchten 10a und 10b durch ihre Trägheit bestrebt, ihre jeweilige Phasenlage in nacheilender Richtung zu verlagern und dabei den Kolben 12a bzw. 12b in seine Ausgangsposition zurückzuschieben. Um das Zurückführen der Kolben 12a, 12b weiter zu unterstützen, können Federeinrichtungen vorgesehen und beispielsweise innerhalb der Zylinder 22a, 22b angeordnet sein. Die Federeinrichtungen können die Kolben 12a, 12b beispielsweise gegen eine der Verstellhülse 9 zugewandte Stirnseite der jeweiligen Zylinder 22a, 22b abstützen.
  • Die Verdrehvorrichtung 11a ist in dieser Anordnung fast ganz in einen Hohlraum der ersten Unwuchtwellenhälfte 8a eingelassen. Lediglich ein Einlass 17a für Hydraulikflüssigkeit zum Bewegen bzw. Beaufschlagen des Kolbens 12a steht aus der ersten Unwuchtwellenhälfte 8a hervor. Der Kolben 12a ist zumindest in einer maximalen Einschubposition vollständig in der zweiten Unwuchtwelle 7 aufgenommen und/oder in die erste Unwuchtwellenhälfte 8a eingelassen. Der Kolben 12a, der Zylinder 22a und der Einlass 17a sind dabei durch als Drehentkopplung dienenden Lager 18a von einer Rotationsbewegung der ersten Unwuchtwellenhälfte 8a und des Schiebers 13a entkoppelt.
  • Weiterhin kann der Endbereich des Kolbens 12a auch in einer maximalen Ausfahrposition, d.h. entfernt von der mittigen Symmetrieachse des Gehäuses 19, vollständig in der zweiten Unwuchtwelle 7 aufgenommen sein und/oder nicht aus der vom Gehäuse 19 (Erregergehäuse) gebildeten Kontur hervorragen. Unter dem Erregergehäuse ist das Gehäuse 19 ohne weitere Anbauteile zu verstehen, das zur Aufnahme der Wellen 3, 7 und Unwuchtmassen 4a, 4b, 10a, 10b dient.
  • In dieser Anordnung kann eine Umlaufbahn der Verstellunwucht 10a um die erste Unwuchtwellenhälfte 8a den Hohlraum, den Kolben 12a und/oder den Zylinder 22a wenigstens teilweise oder auch vollständig umschließen. Dies ermöglicht es, die Verstellunwucht 10a weit außen an der ersten Unwuchtwellenhälfte 8a, d.h. mit großem Abstand zu einer durch die Zahnräder 5, 6 verlaufende Symmetrieachse des Schwingungserregers 1 und beispielsweise direkt benachbart zu einem Gehäuse 19 des Schwingungserregers 1 anzuordnen. Folglich wirkt bei der Rotation der Verstellunwucht 10a ein großer Hebelarm, welcher eine hohe Drehrate der Bodenverdichtungsvorrichtung um die Hochachse bewirken kann.
  • Eine gute Steuerbarkeit der Bodenverdichtungsvorrichtung kann sich insbesondere ergeben, wenn, wie in der Figur gezeigt, die zweite und dritte Unwuchtmasse 10a, 10b (Verstellunwucht 10a, 10b) weit vom Zentrum des Erregers entfernt angeordnet sind. Dabei sind erfindungsgemäß die Unwuchtmassen 4a, 4b sowie die zweiten und dritten Unwuchtmassen 10a, 10b (Verstellunwuchten 10a, 10b) derart axial zueinander versetzt angeordnet dass nur eine geringe oder keine Überdeckung zwischen den Unwuchtmassen 4a, 4b, 10a, 10b vorliegt.
  • Die Überdeckung einer Unwuchtmasse 4a, 4b der ersten Unwuchtwelle 3 mit einer Unwuchtmasse 10a, 10b (Verstellunwucht 10a, 10b) der zweiten Unwuchtwelle 7 beträgt erfindungsgemäß maximal 50 Prozent. Zur Berechnung wird die axiale Länge der Überdeckung mit der addierten Gesamtlänge der beiden Unwuchtmassen zueinander ins Verhältnis gesetzt. Weiter bevorzugt beträgt die Überdeckung maximal 25 Prozent. Besonders bevorzugt besteht keine Überdeckung zwischen den Unwuchtmassen 4a, 4b, 10a, 10b.
  • Axial zwischen der Verstellunwucht 10a und der Verstellhülse 9 ist ein inneres Lager 20a und zwischen der Verstellunwucht 10b und der Verstellhülse 9 ein weiteres inneres Lager 20b angeordnet. Die Verstellhülse 9 mit dem Zahnrad 6 ist somit zwischen den benachbart angeordneten inneren Lagern 20a und 20b gelagert. Weiterhin ist die zweite Unwuchtwelle 7 durch äußere Lager 21a, 21b am Gehäuse 19 gelagert. Die äußeren Lager 21a, 21b können angrenzend bzw. in unmittelbarer Umgebung zu den Verstellunwuchten 10a, 10b angeordnet sein. Die Verstellhülse 9 ist auf den Endbereichen der ersten Unwuchtwellenhälfte 8a sowie der zweiten Unwuchtwellenhälfte 8b positioniert und wird von diesen getragen.
  • Somit ist die erste Unwuchtwellenhälfte 8a durch die Lager 20a und 21a im Gehäuse 19 gelagert, während die zweite Unwuchtwellenhälfte 8b durch die Lager 20b und 21b im Gehäuse 19 gelagert ist.
  • Elastische Verformungen der zweiten Unwuchtwelle 7, die dieser durch die rotierenden Verstellunwuchten 10a und 10b aufgezwungen werden, werden durch die Lager 20a, 20b und 21a, 21b abgemildert. Die Verstellhülse 9 mit dem daran angeordneten Zahnrad 6 unterliegt somit nur einer geringen elastischen Verlagerung. Folglich läuft die Zahnradpaarung 5, 6 geräuschärmer und ist wesentlich geringeren mechanischen Belastungen ausgesetzt. Zudem sind die Lager 20a, 20b, 21a, 21b hinsichtlich der ersten und zweiten Unwuchtwellenhälften 8a, 8b derart angeordnet, dass die von der zweiten und dritten Unwuchtmasse 10a, 10b (Verstellunwucht 10a, 10b) aufgebrachten Lasten von den jeweils benachbart angeordneten Lagern abgetragen werden, so dass der Bereich der jeweiligen Unwuchtwellenhälfte 8a, 8b, in dem sich die Ausnehmung (schraubenförmige Nut 15a, 15b) befindet, von der Last befreit ist.
  • Durch die Aufteilung der zweiten Unwuchtwelle 7 in die zwei Unwuchtwellenhälften 8a und 8b ist es in der in der Fig. gezeigten Ausführungsform möglich, die Verstellunwuchten 10a und 10b direkt an den Unwuchtwellenhälften 8a und 8b anzuordnen. Die Verstellhülse 9 ist damit nicht durch die Unwuchten belastet, sondern räumlich von den zweiten und dritten Unwuchtmassen 10a, 10b (Verstellunwuchten 10a, 10b) getrennt. Zudem ist zwischen der Verstellhülse 9 und der zweiten und dritten Unwuchtmasse 10a, 10b (Verstellunwucht 10a, 10b) jeweils eine Lagerstelle angeordnet, so dass Einwirkungen der Unwuchtmassen (Verstellunwuchten 10a, 10b) auf die Hülse (Verstellhülse 9) bzw. die Gesamtheit der Verstellanordnung 9, 13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b minimiert sind. Dies erhöht die Robustheit des Schwingungserregers 1. Der Drehmomentfluss im gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt von der Antriebsvorrichtung 2 über die erste Unwuchtwelle 3, die Zahnradpaarung 5, 6, die Verstellhülse 9, die Eingriffselemente (Querzapfen) 14a, 14b, jeweils auf die erste und zweite Unwuchtwellenhälfte 8a, 8b sowie jeweils weiter auf die zweite und dritte Unwuchtmasse 10a, 10b (Verstellunwucht 10a, 10b).
  • Die relative Verdrehbarkeit der Verstellunwuchten 10a und 10b wird dabei durch die mittig angeordnete Verstellhülse 9 gewährleistet. Die Verstellhülse 9 ist dabei vom Gewicht der Verstellunwuchten 10a und 10b befreit und wird darüber hinaus durch die inneren Lager 20a und 20b von der durch die rotierenden Verstellunwuchten 10a, 10b verursachen Wellenbiegung geschützt. Folglich ist ein geräuschärmerer Betrieb und eine erhöhte Lebensdauer des Schwingungserregers 1 zu erwarten.
  • Durch Anordnung der Verdreheinrichtungen 11a, 11b innerhalb der als Hohlwellen ausgeführten Unwuchtwellenhälften 8a, 8b können die Verstellunwuchten 10a und 10b weit außen an der zweiten Unwuchtwelle 7 und damit mit einem großen Hebelarm zur Hochachse der Bodenverdichtungsvorrichtung angeordnet werden. Dies ermöglicht eine hohe Drehdynamik und ein verbessertes Fahrverhalten der Bodenverdichtungsvorrichtung bzw. Vibrationsplatte einem Bedienerwunsch entsprechend. Fahrmanöver können schneller bewerkstelligt werden und führen zu einer höheren Produktivität der Bodenverdichtungsvorrichtung. Dies gilt insbesondere auch für ferngesteuerte Vibrationsplatten mit kompakter Bauweise.

Claims (12)

  1. Schwingungserreger (1) für eine Bodenverdichtungsvorrichtung, mit
    - einer ersten Unwuchtwelle (3),
    - einer zu der ersten Unwuchtwelle (3) achsparallel angeordneten, mit der ersten Unwuchtwelle (3) formschlüssig gegenläufig drehbar gekoppelten zweiten Unwuchtwelle (7), und mit
    - einer Antriebsvorrichtung (2) zum drehenden Antreiben einer der Unwuchtwellen (3, 7), wobei
    - die zweite Unwuchtwelle (7) eine erste Unwuchtwellenhälfte (8a) und eine zu der ersten Unwuchtwellenhälfte (8a) koaxial angeordnete, relativ zu der ersten Unwuchtwellenhälfte (8a) verdrehbare zweite Unwuchtwellenhälfte (8b) aufweist,
    - auf der ersten Unwuchtwelle (3), auf der ersten Unwuchtwellenhälfte (8a) und auf der zweiten Unwuchtwellenhälfte (8b) jeweils wenigstens eine Unwuchtmasse (4a, 4b, 10a, 10b) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Unwuchtmassen (4a, 4b) der ersten Unwuchtwelle (3) und die Unwuchtmassen (10a, 10b) der zweiten Unwuchtwelle (7) derart axial zueinander versetzt angeordnet sind, dass die Überdeckung zwischen einer Unwuchtmasse (4a, 4b) der ersten Unwuchtwelle (3) und einer Unwuchtmasse (10a, 10b) der zweiten Unwuchtwelle (7) jeweils maximal 50 Prozent beträgt.
  2. Schwingungserreger (1) nach Anspruch 1, mit
    - einer Koppelvorrichtung (9) zum formschlüssigen, relativ zueinander verdrehbaren Koppeln der ersten Unwuchtwellenhälfte und der zweiten Unwuchtwellenhälfte.
  3. Schwingungserreger (1) nach Anspruch 2, mit
    - einer Verdrehvorrichtung (11a, 11b) zum Verdrehen der ersten Unwuchtwellenhälfte (8a) relativ zu der zweiten Unwuchtwellenhälfte (8b) und/oder relativ zu der Koppelvorrichtung (9).
  4. Schwingungserreger (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei
    - die erste Unwuchtwelle (3) und die zweite Unwuchtwelle (7) durch die Koppelvorrichtung (5, 6, 9) miteinander formschlüssig und gegenläufig drehbar koppelbar sind.
  5. Schwingungserreger (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei
    - die Koppelvorrichtung (5, 6, 9) eine Hülseneinrichtung (9) zum Aufnehmen wenigstens eines Teils der ersten Unwuchtwellenhälfte (8a) und/oder der zweiten Unwuchtwellenhälfte (8b) aufweist.
  6. Schwingungserreger (1) nach Anspruch 5, wobei
    - die Hülseneinrichtung (9) an ihrer Außenseite eine Zahnradeinrichtung (6) zum Eingreifen in eine mit der ersten Unwuchtwelle (3) gekoppelte weitere Zahnradeinrichtung (5) aufweist.
  7. Schwingungserreger (1) nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4 bis 6 in Verbindung mit Anspruch 3, wobei
    - die Verdrehvorrichtung (11a) ein an der ersten Unwuchtwellenhälfte (8a) angeordnetes, mittels eines Steuerschiebers (13a) axial zu der ersten Unwuchtwellenhälfte (8a) verschiebbares Eingriffselement (14a) zum formschlüssigen Eingreifen in eine Ausnehmung (15a) der ersten Unwuchtwellenhälfte (8a) und zum formschlüssigen Eingreifen in eine Ausnehmung (16) der Koppelvorrichtung (9) und/oder eine Hülseneinrichtung (9) aufweist, wobei
    - wenigstens eine der Ausnehmungen (15a, 16) eine zumindest stückweise schraubenförmig verlaufende Nut aufweist, und wobei
    - der Steuerschieber (13a) durch eine Betätigungseinrichtung und/oder eine Kolben/Zylinder-Einheit (12a, 22a) verschiebbar ist.
  8. Schwingungserreger (1) nach Anspruch 7, wobei
    - die erste Unwuchtwellenhälfte (8a) einen Hohlraum aufweist und
    - der Steuerschieber (13a) und die Betätigungseinrichtung (12a, 22a) und/oder die Kolben/Zylinder-Einheit (12a, 22a) innerhalb des Hohlraums angeordnet sind.
  9. Schwingungserreger (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei
    - eine weitere Verdrehvorrichtung (11b) ein an der zweiten Unwuchtwellenhälfte (8b) angeordnetes, mittels eines weiteren Steuerschiebers (13b) axial zu der zweiten Unwuchtwellenhälfte (8b) verschiebbares weiteres Eingriffselement (14b) zum formschlüssigen Eingreifen in eine weitere Ausnehmung (15b) der zweiten Unwuchtwellenhälfte (8b) und zum formschlüssigen Eingreifen in eine weitere Ausnehmung (16) der Koppelvorrichtung (9) und/oder der Hülseneinrichtung (9) aufweist, wobei
    - wenigstens eine der weiteren Ausnehmungen (15b, 16) eine zumindest stückweise schraubenförmig verlaufende Nut aufweist, und wobei
    - der weitere Steuerschieber (13b) durch eine weitere Kolben / ZylinderEinheit (12b, 22b) verschiebbar ist.
  10. Schwingungserreger (1) nach Anspruch 8 oder Anspruch 9 in Verbindung mit Anspruch 8, wobei
    - die zweite Unwuchtwellenhälfte (8b) einen weiteren Hohlraum aufweist und
    - der weitere Steuerschieber (13b) und die weitere Betätigungseinrichtung (12b, 22b) und/oder die weitere Kolben/Zylinder-Einheit (12b, 22b) innerhalb des weiteren Hohlraums angeordnet sind.
  11. Schwingungserreger (1) nach Anspruch 8 oder einem der Ansprüche 9 oder 10 in Verbindung mit Anspruch 8, wobei
    - eine Umlaufbahn der an der ersten Unwuchtwellenhälfte (8a) ausgebildeten Unwuchtmasse (10a) um die erste Unwuchtwellenhälfte (8a) den Hohlraum, die Betätigungseinrichtung, einen Kolben (12a) der Kolben/Zylinder-Einheit und/oder einen Zylinder der Kolben/Zylinder-Einheit wenigstens teilweise umschließt.
  12. Schwingungserreger (1) nach Anspruch 5 oder einem der Ansprüche 6 bis 11 in Verbindung mit Anspruch 5, wobei
    - axial zwischen der an der ersten Unwuchtwellenhälfte (8a) angeordneten Unwuchtmasse (10a) und der Koppelvorrichtung (9) und/oder der Hülseneinrichtung (9) eine die erste Unwuchtwellenhälfte (8a) umschließende Lagervorrichtung (20a) angeordnet ist, und/oder
    - an einer von der Koppelvorrichtung (9) und/oder der Hülseneinrichtung (9) abgewandten Seite der an der ersten Unwuchtwellenhälfte (8a) angeordneten Unwuchtmasse (10a) eine die erste Unwuchtwellenhälfte (8a) umschließende weitere Lagervorrichtung (21a) angeordnet ist.
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