EP3862487A1 - Vibrationsplatte mit elektroantrieb - Google Patents

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EP3862487A1
EP3862487A1 EP21153873.1A EP21153873A EP3862487A1 EP 3862487 A1 EP3862487 A1 EP 3862487A1 EP 21153873 A EP21153873 A EP 21153873A EP 3862487 A1 EP3862487 A1 EP 3862487A1
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EP
European Patent Office
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unbalanced
electric motor
unbalance
shaft
mass
Prior art date
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Application number
EP21153873.1A
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English (en)
French (fr)
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EP3862487B1 (de
Inventor
Walter Unverdorben
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
Original Assignee
Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP3862487A1 publication Critical patent/EP3862487A1/de
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Publication of EP3862487B1 publication Critical patent/EP3862487B1/de
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    • 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
    • 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
    • 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
    • E01C19/35—Hand-held or hand-guided tools
    • 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
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/046—Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil
    • E02D3/074—Vibrating apparatus operating with systems involving rotary unbalanced masses

Definitions

  • the invention relates to a soil compacting device, in particular a vibrating plate or vibrating plate.
  • Such soil compacting devices or vibration plates are known and typically have an upper mass and a lower mass, which are usually connected to one another by rubber buffers serving as vibration decoupling devices.
  • a drive in the form of an internal combustion engine is provided on the upper mass.
  • a drawbar with a guide bracket can be attached to the upper mass, with the aid of which the operator controls the vibration plate.
  • An unbalance exciter is provided on the lower mass, which is used to generate vibrations which are introduced into the soil to be compacted via a soil contact plate also provided on the lower mass.
  • the power of the drive motor is transmitted to the unbalance exciter on the unbalance mass with the help of a belt drive.
  • a centrifugal clutch can be flanged to the internal combustion engine serving as the drive motor so that the unbalance exciter is still decoupled from the engine at low engine speeds.
  • the imbalance exciter itself often has two counter-rotating imbalance shafts which are arranged parallel to one another and each carry eccentrically arranged weights (imbalance masses) in order to be able to achieve the desired vibrations when the imbalance shafts rotate.
  • the direction of a resulting force vector can be changed.
  • the vibrating plate can be reversed, so that the vibrating plate can be moved forwards and backwards.
  • a standing vibration can also be achieved.
  • the belt drive is heavily loaded. This is due in particular to the fact that the relative position of the two belt pulleys on the upper mass and on the lower mass changes constantly due to the strong vibrations. In particular, the distance between the pulleys and their parallelism can fluctuate, which increases the load on the drive belt. In addition, the stretching of the belt during operation can cause slippage, which leads to fluctuations in the rotational speed of the unbalance exciter. The increased wear on the drive belt also increases the maintenance effort.
  • the bearing and gear wheels of such an unbalance exciter are usually lubricated with oil.
  • oil When operating the unbalance exciter, it is not only the unbalance shafts that have to be set in rotation.
  • drive energy is also required to overcome frictional losses, which are primarily caused by the imbalance masses that circulate the oil provided for lubrication in the imbalance exciter.
  • the invention is based on the object of specifying an improved soil compacting device in which the disadvantages present in the prior art can be avoided.
  • a soil compacting device is specified, with an upper mass, with a lower mass movable relative to the upper mass, with a soil contact plate for soil compaction, with a vibration decoupling device acting between the upper mass and the lower mass and with at least one unbalance exciter belonging to the lower mass for loading the soil contact plate with a Imbalance force.
  • An electric motor for driving the unbalance exciter is provided on the lower mass, the electric motor being integrated into the unbalance exciter.
  • Such a soil compacting device can in particular be a vibration plate or vibrating plate with which soil can be effectively compacted or stones can be shaken into a soil.
  • the imbalance force generated by the unbalance exciter can in particular be generated as an oscillating, directed force vector.
  • the unbalance exciter can have two unbalance shafts which are arranged parallel to one another and are coupled to rotate in opposite directions and which each carry an unbalanced mass.
  • the coupling of the two unbalance shafts can, for example, take place with the aid of a pair of gears carried by the unbalance shafts.
  • the imbalance shafts rotating in opposite directions generate a resulting force vector, the alignment of which is determined depending on the relative rotational position of the imbalance masses or eccentrics to one another.
  • the oscillating force vector changes amount and sign or direction with the rotation of the unbalance waves and thus causes a force that, depending on the oscillation phase, is directed upwards and the ground contact plate slightly lifts off the ground or - after rotation by 180 ° - is directed downwards and over the soil contact plate can be introduced into the soil to be compacted.
  • One of the unbalanced shafts can be designed as a drive unbalanced shaft and have an area which forms part of the electric motor in such a way that the drive unbalanced shaft is also the motor shaft of the electric motor. In this way, the electric motor can be integrated particularly efficiently into the unbalance exciter.
  • the drive unbalance shaft can in this respect also be referred to as the first unbalance shaft of the two unbalance shafts of the unbalance exciter. It can particularly advantageously be designed in one piece, so that it has areas that carry the unbalanced mass or eccentric, and areas that are part of the electric motor.
  • the further unbalance wave of the unbalance exciter is also referred to below as the second unbalance wave.
  • the unbalance exciter it is also possible for the unbalance exciter to have further unbalanced shafts (third unbalanced shaft, fourth unbalanced shaft, etc.).
  • a phase adjustment device can be provided between the two unbalanced shafts for adjusting the phase position of the two unbalanced shafts with respect to one another.
  • the alignment of the resulting force vector can be set.
  • the phase adjustment device can in particular be integrated into the rotary coupling of the two unbalanced shafts with one another and constructed in a manner known per se.
  • it can have an adjusting sleeve that can be rotated by axially adjusting a shift pin.
  • two intermeshing gearwheels can be provided between the two unbalance shafts, whereby the rotational position of one of the gearwheels can be changed relative to the unbalance shaft carrying this gearwheel by the adjusting sleeve assigned to this gearwheel, to effect the phase adjustment.
  • phase adjustment device is from the prior art, for example from the publications mentioned above DE 24 09 417 A and the DE 30 43 719 A1 , is known and therefore does not need to be explained in more detail at this point.
  • phase adjustment device With the aid of the phase adjustment device, it is thus possible to change the alignment of the resulting force vector and, for example, to reverse the direction (reversal).
  • the electric motor in the unbalance exciter can have a rotor which is arranged on the drive unbalance shaft. Accordingly, the drive unbalanced shaft is also the motor shaft of the electric motor in this case. The rotor is carried by the drive unbalance shaft.
  • the electric motor can have a stator which at least partially encloses the rotor arranged on the drive unbalance shaft.
  • the stator can be arranged directly in the housing of the unbalance exciter and carried by the unbalance exciter housing.
  • Electric motors such as synchronous machines, asynchronous machines or BLDC motors, are suitable as electric motors.
  • the drive unbalanced shaft can carry two unbalanced masses axially spaced apart from one another, the electric motor being arranged axially between the two unbalanced masses.
  • the rotor in particular can be arranged axially between the two unbalanced masses.
  • the axially spaced apart unbalanced masses can be arranged at the end faces of the drive unbalanced shaft. In this way, a very compact construction of the unbalanced shaft can be achieved. In addition, by arranging the two unbalanced masses at the two front ends, it can be achieved that the installation space in between is completely available for the electric motor, with stator and rotor.
  • the rotor of the electric motor it is possible for the rotor of the electric motor to rotate in a plane or an axial height that corresponds approximately to a plane of rotation or axial height in which the unbalanced mass of the other unbalanced shaft rotates.
  • the rotor, on the one hand, and this unbalanced mass, on the other hand, then consequently rotate against one another at the same height.
  • a wheel device can be provided on the lower mass for transporting the soil compacting device as required.
  • the pair of wheels can be attached to the lower mass, in particular to the ground contact plate.
  • the wheels can be detached from the ground during operation and, so to speak, float above the ground. By tilting the soil compacting device, the wheels can be brought into contact with the soil in order to displace the soil compacting device with the aid of the wheel device.
  • Such a wheel device is, for example, from DE 102 26 920 B4 famous.
  • An energy store can be provided on the upper mass to supply the electric motor with electrical energy.
  • the energy store can in particular be an electric battery.
  • the battery can either be permanently installed or exchangeable. Accordingly, it is possible to charge the battery either directly in the device, for example with the help of an appropriate power supply unit, or outside of it in a charging station to be provided accordingly or via a power supply unit.
  • the battery can be exchanged, it is advantageous if the battery can be easily exchanged, for example with the aid of a plug connection.
  • a converter device can be provided on the upper mass for converting an electrical current provided by the energy store into a current suitable for the electric motor.
  • the electric motor To achieve vibrations and vibration frequencies that are advantageous for soil compaction, it is necessary for the electric motor to reach a corresponding speed. To achieve this speed, it is advantageous if the motor, which is designed, for example, as an asynchronous machine, receives a power supply with a corresponding frequency, which, however, differs from the frequency of the public network (50 Hz). Accordingly, the converter is provided to provide a current with a higher frequency.
  • the voltage can also be adapted to a level suitable for the motor.
  • the converter device can have a housing on which a plug connection for plugging in the energy store is provided. Accordingly, it is easily possible to plug the energy store into the plug connection or - after use - to pull it off the plug connection. It is also possible that a corresponding holder or support is provided on the housing of the converter device so that the energy store can be reliably mounted on the housing of the converter device.
  • the unbalance exciter specified in this way can accordingly have a very compact design.
  • it has the electric motor with the drive unbalanced shaft as the first unbalanced shaft, as well as the second unbalanced shaft, into which the phase adjustment device can be integrated.
  • the unbalance exciter forms an integral unit with the electric motor and does not require any external drive.
  • the drive motor known in the prior art is thus replaced by an electric motor that sits directly on one of the unbalanced shafts.
  • the unbalanced masses on the second unbalanced shaft are taken along via a gear with an interposed phase adjustment device. Is on the upper mass or optionally also an intermediate mass between the upper mass and the lower mass the battery is intended as an energy storage device.
  • a corresponding cable can be provided to transmit the electrical current.
  • the fact that no internal combustion engine is required for the drive means that noise and exhaust emissions can be reduced or eliminated. This opens up additional areas of application, for example in closed rooms, tunnels and underground garages.
  • the structure according to the invention allows the number of components that are necessary for the drive to be reduced, for example coupling, V-belt, belt pulley, seals and protective housing for the drive belt.
  • the running behavior of the unbalance exciter can be stabilized because the direct connection of the electric motor eliminates speed fluctuations due to a belt drive.
  • Fig. 1 Fig. 10 shows an example of a vibrating plate serving as a soil compacting device.
  • the vibration plate has an upper mass 1 and a lower mass 2 that is movable relative to the upper mass 1.
  • the lower mass 2 is coupled to the upper mass 1 via rubber buffers 3 serving as a vibration decoupling device. In this way, the strong vibrations occurring at the lower mass 2 are only transmitted to the upper mass 1 in a damped manner.
  • the upper mass 1 has a support frame 4 on which a battery 5 and a converter 6 are attached, which are also assigned to the upper mass 1.
  • the battery 5 and the converter 6 are enclosed by a protective frame 7.
  • the battery 5 is exchangeable and can be replaced with another battery if necessary.
  • a connector is provided on the converter 6 or on the converter housing belonging to the converter 6, into which the rechargeable battery 5 can be plugged.
  • the lower mass 2 has a soil contact plate 9, with the aid of which the soil underneath can be compacted.
  • a guide bar 11 is also attached to the upper mass 2 or the support frame 4.
  • a speed lever (not shown) for influencing the engine speed of the electric motor serving as the drive motor can be provided on the guide shaft 11.
  • an on / off switch is also sufficient to switch on the electric motor explained later.
  • a guide bracket or control handle 12 is arranged at the upper end of the guide bar 11, via which the relative rotational position of the unbalance shafts in the unbalance exciter 10, in particular their phase relationship to one another, can be adjusted, as will be explained later. In this way, the vibration plate can travel forwards and backwards in a manner known per se.
  • a wheel device with two wheels 13 that are axially positioned relative to one another is provided on the lower mass 2 or the ground contact plate 9, a wheel device with two wheels 13 that are axially positioned relative to one another is provided.
  • the normal state shown float the wheels 13 above the ground.
  • the vibrating plate By tilting the vibrating plate, however, it is possible to bring the wheels 13 into contact with the ground, so that the ground contact plate 9 is completely raised from the ground. In this tilting or transport state, the vibration plate can easily be moved and transported with the aid of the wheels 13.
  • the Fig. 2 and 3 show the unbalance exciter 10 in a sectional top view ( Fig. 2 ) and in a perspective sectional view ( Fig. 3 ). The figures are accordingly explained together.
  • the unbalance exciter 10 has an exciter housing 20 which, as Fig. 1 shows, is applied directly to the soil contact plate 9 in order to be able to optimally introduce the vibrations generated by the unbalance exciter 10 into the soil contact plate 9 and thus into the soil to be compacted.
  • two unbalanced shafts are rotatably mounted, namely a drive unbalanced shaft 21 serving as a first unbalanced shaft and a second unbalanced shaft 22.
  • the two unbalanced shafts 21, 22 are coupled to rotate in opposite directions to one another.
  • a pair of gears is provided, with a first gear 23 mounted on the drive unbalance shaft 21 and a second gear 24 mounted on the second unbalance shaft 22.
  • the two gears 23, 24 mesh with one another, as Fig. 2 indicates. In this way, a rotation of the drive unbalanced shaft 21 is transferred directly to a rotation in the opposite direction of the second unbalanced shaft 22.
  • the first unbalanced shaft or drive unbalanced shaft 21 carries a first unbalanced mass 25, which is divided into two partial mass elements 25a, 25b.
  • the two partial mass elements 25a, 25b are axially spaced from one another and are arranged at the end faces of the drive unbalance shaft 21.
  • the second unbalanced shaft 22 in turn carries a second unbalanced mass 26, which is arranged as a single mass element approximately in the center of the second unbalanced shaft 22.
  • the second unbalanced mass 26 can, however, optionally be divided into several partial mass elements if this makes sense for reasons of installation space.
  • an electric motor 27 serving as a drive motor is arranged axially between the two partial mass elements 25a, 25b.
  • the electric motor 27 has a rotor 28 which is mounted directly on the drive unbalance shaft 21.
  • a corresponding rotor seat 29 is provided on the drive unbalance shaft 21. Accordingly, the drive unbalanced shaft also functions as the motor shaft of the electric motor 27.
  • the rotor 28 is enclosed by a stator 30 which likewise belongs to the electric motor 27 and which is mounted in a suitable manner in the exciter housing 20.
  • the electric motor 27 By arranging the electric motor 27 directly on the first unbalance shaft, which thereby fulfills the function of the drive unbalance shaft 21, the electric motor 27 is directly and completely integrated into the unbalance exciter 10. It is therefore not necessary to drive the unbalance exciter 10 from the outside, as is known from the prior art.
  • the unbalance exciter 10 forms an integral unit with the electric motor 27 and does not require any further external drive.
  • the compact structure of the unbalance exciter 10 is also achieved in that the rotor 28 of the electric motor 27 rotates in a plane or an axial height that corresponds approximately to a rotational plane or axial height in which the unbalance mass 26 of the second unbalance shaft 22 rotates.
  • the rotor 28, on the one hand, and this unbalanced mass 26, on the other hand, then consequently rotate relative to one another at a height, such as Fig. 2 indicates.
  • the unbalanced shafts 21, 22 and the other, in particular rotating components, are protected against external influences by covers 31.
  • the covers 31 can accordingly also be understood as part of the exciter housing 20.
  • phase adjustment device 32 is provided in addition to the torque transmission via the two gears 23, 24.
  • the phase adjustment device 32 has an adjustment sleeve 33 which is arranged radially in the interior of the second gear 24 and is seated on the second unbalanced shaft 22.
  • the second unbalanced shaft 22 can accordingly also be referred to as an adjusting shaft, since it is adjusted to change the phase position relative to the first unbalanced shaft or drive unbalanced shaft 21 with the aid of the phase adjusting device 32.
  • a slide bearing is provided between the adjustment sleeve 33 and the second unbalance shaft 22 in order to ensure that the adjustment sleeve 33 is rotated as easily and reliably as possible relative to the second unbalance shaft 22.
  • the second unbalanced shaft 22 (adjusting shaft) is designed as a hollow shaft.
  • a switching pin 34 is axially displaceable back and forth. The displaceability is brought about with the aid of a piston 35 which is guided in a cylindrical shaft 36.
  • the piston chamber 37 enclosed by the piston 35 and cylinder shaft 36 can, if necessary, be filled or emptied by a hydraulic fluid in order to bring about the axial movement of the piston 35 and thus of the switching pin 34.
  • a cylinder pin 38 is provided axially opposite the piston 35 and extends radially through the shift pin 34.
  • the cylindrical pin 38 also extends through at least one longitudinal groove 39, which is embodied in the second unbalanced shaft 22, which is embodied as a hollow shaft. It makes sense to provide two longitudinal grooves 39 opposite one another in the hollow wall of the second unbalanced shaft 22, through which the cylindrical pin 38 can extend.
  • spiral groove 40 spiral groove 40 which is formed on the inner circumference of the adjustment sleeve 33.
  • the spiral grooves 40 are interlocked and each extend opposite one another on the radial inside of the adjusting sleeve 33.
  • the cylinder pin 38 which is also axially moving and is secured against rotation relative to the second unbalance shaft 22 due to the longitudinal grooves 39, causes a rotation of the adjusting sleeve 33. so that the second unbalanced mass 26 located on the second unbalanced shaft 22 rotates with regard to its rotational position relative to the first unbalanced mass 25 or the partial mass elements 25a, 25b of the first unbalanced shaft (drive unbalanced shaft 21). In this way, the phase position of the unbalanced shaft 21, 22 and thus of the unbalanced masses 25, 26 with respect to one another can be changed.
  • the axial movement of the cylinder pin 38 only has to be a few millimeters in order to bring about the desired change in the phase position.
  • phase adjustment device 32 described can of course also be implemented on the first unbalanced shaft or drive unbalanced shaft 21 in order to be able to achieve the desired possibility of changing the phase position of the unbalanced masses with respect to one another.
  • the system can only be reset while the machine is in operation, since when the control handle 12 or handlebar is actuated in the opposite direction, the pressure in the hydraulic system is released and the piston 35 moves back to its starting position as the unbalance shafts 22, 23 rotate against each other and due to the inertia of the adjusting shaft (second unbalanced shaft 22), a restoring force is brought about, which is transmitted via the adjusting sleeve 34 to the piston 35 and pushes the piston 35 back.

Abstract

Es wird eine Bodenverdichtungsvorrichtung angegeben, mit einer Obermasse (1), einer relativ zu der Obermasse (1) bewegbaren Untermasse (2), mit einer Bodenkontaktplatte (9) zur Bodenverdichtung, einer zwischen der Obermasse (1) und der Untermasse (2) wirkenden Schwingungsentkopplungsvorrichtung (3), wenigstens einem zu der Untermasse (2) gehörenden Unwuchterreger (10) zum Beaufschlagen der Bodenkontaktplatte (9) mit einer Unwuchtkraft und mit einem an der Untermasse (2) vorgesehenen Elektromotor (27) zum Antreiben des Unwuchterregers (10). Dabei ist der Elektromotor (27) in den Unwuchterreger (10) integriert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bodenverdichtungsvorrichtung, insbesondere eine Vibrationsplatte bzw. Rüttelplatte.
  • Derartige Bodenverdichtungsvorrichtungen bzw. Vibrationsplatten sind bekannt und weisen typischerweise eine Obermasse und eine Untermasse auf, die üblicherweise durch als Schwingungsentkopplungsvorrichtung dienende Gummipuffer miteinander verbunden sind.
  • Bei bekannten Vibrationsplatten ist auf der Obermasse ein Antrieb in Form eines Verbrennungsmotors vorgesehen. Zudem kann eine Deichsel mit einem Führungsbügel an der Obermasse befestigt sein, mit deren Hilfe der Bediener die Vibrationsplatte steuert. Auf der Untermasse ist ein Unwuchterreger vorgesehen, der zur Erzeugung von Schwingungen dient, die über eine ebenfalls an der Untermasse vorgesehene Bodenkontaktplatte in den zu verdichtenden Boden eingeleitet werden.
  • Vor allem bei kleinen und mittelgroßen Vibrationsplatten wird die Leistung des Antriebsmotors mit Hilfe eines Riementriebs auf den Unwuchterreger an der Unwuchtmasse übertragen. Zudem kann an dem als Antriebsmotor dienenden Verbrennungsmotor eine Fliehkraftkupplung angeflanscht sein, damit der Unwuchterreger bei niedrigen Motordrehzahlen noch von dem Motor entkoppelt ist.
  • Der Unwuchterreger selbst weist häufig zwei parallel zueinander angeordnete, gegenläufig drehbare Unwuchtwellen auf, die jeweils exzentrisch angeordnete Gewichte (Unwuchtmassen) tragen, um bei Rotation der Unwuchtwellen die gewünschten Schwingungen erzielen zu können.
  • Durch Veränderung der Phasenlage der Unwuchtwellen zueinander, insbesondere durch Veränderung der Winkelstellung der Unwuchtwellen und damit der jeweiligen Unwuchtmassen zueinander, kann die Richtung eines resultierenden Kraftvektors verändert werden. Auf diese Weise ist eine Reversibilität der Vibrationsplatte möglich, so dass die Vibrationsplatte vorwärts und rückwärts verfahren werden kann. Zudem kann auch eine Standrüttelung erreicht werden.
  • Beispiele für derart aufgebaute Unwuchterreger finden sich in der DE 24 09 417 A und der DE 30 43 719 A1 .
  • Im Betrieb einer derartigen Vibrationsplatte wird der Riementrieb stark belastet. Dies liegt insbesondere daran, dass sich die Relativstellung der beiden Riemenscheiben an der Obermasse und an der Untermasse aufgrund der starken Schwingungen ständig ändert. Insbesondere der Abstand der Riemenscheiben und auch ihre Parallelität können schwanken, was die Belastung auf den Antriebsriemen erhöht. Zudem kann durch die Dehnung des Riemens im Betrieb ein Schlupf entstehen, der zu Drehzahlschwankungen am Unwuchterreger führt. Durch den erhöhten Verschleiß am Antriebsriemen erhöht sich auch der Wartungsaufwand.
  • Die Lager- und Zahnräder eines derartigen Unwuchterregers werden üblicherweise mittels Öl geschmiert. Beim Betrieb des Unwuchterregers müssen dann nicht nur die Unwuchtwellen in Drehung versetzt werden. Zudem wird Antriebsenergie auch zur Überwindung von Reibungsverlusten benötigt, die vor allem durch die Unwuchtmassen verursacht werden, die das zur Schmierung im Unwuchterreger vorgesehene Öl umwälzen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Bodenverdichtungsvorrichtung anzugeben, bei der sich die im Stand der Technik vorhandenen Nachteile vermeiden lassen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bodenverdichtungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Es wird eine Bodenverdichtungsvorrichtung angegeben, mit einer Obermasse, mit einer relativ zu der Obermasse bewegbaren Untermasse, mit einer Bodenkontaktplatte zur Bodenverdichtung, mit einer zwischen der Obermasse und der Untermasse wirkenden Schwingungsentkopplungsvorrichtung und mit wenigstens einem zu der Untermasse gehörenden Unwuchterreger zum Beaufschlagen der Bodenkontaktplatte mit einer Unwuchtkraft. An der Untermasse ist ein Elektromotor zum Antreiben des Unwuchterregers vorgesehen, wobei der Elektromotor in den Unwuchterreger integriert ist.
  • Bei einer derartigen Bodenverdichtungsvorrichtung kann es sich insbesondere um eine Vibrationsplatte oder Rüttelplatte handeln, mit der in effektiver Weise Boden verdichtet bzw. Steine in einen Boden eingerüttelt werden können.
  • Der prinzipielle Aufbau einer derartigen Bodenverdichtungsvorrichtung mit Obermasse und relativ dazu bewegbarer Untermasse ist bekannt. Erfindungsgemäß wird dabei jedoch der als Antriebsmotor dienende Elektromotor direkt in den an der Untermasse befindlichen Unwuchterreger integriert, um keine Kraftübertragungswege vom Elektromotor zum Unwuchterreger zu benötigen. Auf diese Weise ist es zum Beispiel nicht erforderlich, einen zusätzlichen Riementrieb bereitzustellen, der die oben erläuterten Nachteile aufweist.
  • Die vom Unwuchterreger erzeugte Unwuchtkraft kann insbesondere als oszillierender, gerichteter Kraftvektor erzeugt werden.
  • Zu diesem Zweck kann der Unwuchterreger zwei parallel zueinander angeordnete und zueinander gegenläufig drehbar gekoppelte Unwuchtwellen aufweisen, die jeweils eine Unwuchtmasse tragen. Die Kopplung der beiden Unwuchtwellen kann z.B. mithilfe eines von den Unwuchtwellen getragenen Zahnradpaares erfolgen.
  • Ein derartiger Aufbau ist für Unwuchterreger an sich bekannt und hat sich in der Praxis vielfältig bewährt. Im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bekannten Unwuchterregern ist jedoch erfindungsgemäß der Antriebsmotor (Elektromotor) in den Unwuchterreger integriert.
  • Durch die zueinander gegenläufig drehenden Unwuchtwellen wird ein resultierender Kraftvektor erzeugt, dessen Ausrichtung je nach relativer Drehstellung der Unwuchtmassen bzw. Exzenter zueinander bestimmt wird. Der oszillierende Kraftvektor ändert mit der Rotation der Unwuchtwellen Betrag und Vorzeichen bzw. Richtung und bewirkt somit eine Kraft, die je nach Schwingungsphase nach oben gerichtet ist und die Bodenkontaktplatte vom Boden etwas abhebt oder - nach Drehung um 180° - nach unten gerichtet ist und über die Bodenkontaktplatte in den zu verdichtenden Boden eingebracht werden kann.
  • Eine der Unwuchtwellen kann als Antriebs-Unwuchtwelle ausgebildet sein und einen Bereich aufweisen, der einen Teil des Elektromotors bildet, derart, dass die Antriebs-Unwuchtwelle auch Motorwelle des Elektromotors ist. In dieser Weise lässt sich der Elektromotor besonders effizient in den Unwuchterreger integrieren.
  • Die Antriebs-Unwuchtwelle kann insoweit auch als erste Unwuchtwelle der beiden Unwuchtwellen des Unwuchterregers bezeichnet werden. Sie kann besonders vorteilhaft einstückig ausgebildet sein, so dass sie Bereiche aufweist, die die Unwuchtmasse bzw. Exzenter tragen, und Bereiche aufweist, die Teil des Elektromotors sind.
  • Die weitere Unwuchtwelle des Unwuchterregers wird nachfolgend auch als zweite Unwuchtwelle bezeichnet. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass der Unwuchterreger weitere Unwuchtwellen (dritte Unwuchtwelle, vierte Unwuchtwelle etc.) aufweist.
  • Wirkungsmäßig kann zwischen den beiden Unwuchtwellen eine Phasenverstelleinrichtung vorgesehen sein, zum Verstellen der Phasenlage der beiden Unwuchtwellen zueinander. Durch das Verstellen der Phasenlage der beiden Unwuchtwellen und damit auch der von den Unwuchtwellen getragenen Unwuchtmassen kann die Ausrichtung des resultierenden Kraftvektors eingestellt werden.
  • Die Phasenverstelleinrichtung kann dabei insbesondere in die Drehkopplung der beiden Unwuchtwellen miteinander integriert und in an sich bekannter Weise aufgebaut sein. Zum Beispiel kann sie eine Verstellhülse aufweisen, die durch die axiale Verstellung eines Schaltbolzens verdreht werden kann.
  • Zur Drehkopplung der beiden Unwuchtwellen miteinander und damit Bewirkung der gegenläufigen Drehung der beiden Unwuchtwellen können zwischen den beiden Unwuchtwellen zwei miteinander kämmende Zahnräder vorgesehen sein, wobei die Drehstellung eines der Zahnräder durch die diesem Zahnrad zugeordnete Verstellhülse relativ zu der dieses Zahnrad tragenden Unwuchtwelle verändert werden kann, um die Phasenverstellung zu bewirken.
  • Die Funktionsweise einer derartigen Phasenverstelleinrichtung ist aus dem Stand der Technik, z.B. aus den oben erwähnten Veröffentlichungen DE 24 09 417 A und der DE 30 43 719 A1 , bekannt und muss daher an dieser Stelle nicht näher erläutert werden.
  • Mit Hilfe der Phasenverstelleinrichtung ist es somit möglich, die Ausrichtung des resultierenden Kraftvektors zu verändern und zum Beispiel eine Richtungsumkehr (Reversierung) zu bewirken.
  • Der Elektromotor im Unwuchterreger kann einen Rotor aufweisen, der auf der Antriebs-Unwuchtwelle angeordnet ist. Dementsprechend ist die Antriebs-Unwuchtwelle in diesem Fall auch die Motorwelle des Elektromotors. Der Rotor wird von der Antriebs-Unwuchtwelle getragen.
  • Weiterhin kann der Elektromotor einen Stator aufweisen, der den auf der Antriebs-Unwuchtwelle angeordneten Rotor wenigstens teilweise umschließt. Der Stator kann dementsprechend direkt in dem Gehäuse des Unwuchterregers angeordnet sein und von dem Unwuchterregergehäuse getragen werden.
  • Als Elektromotor eignen sich alle Bauarten von Elektromotoren, wie z.B. Synchronmaschinen, Asynchronmaschinen oder auch BLDC-Motoren.
  • Die Antriebs-Unwuchtwelle kann zwei axial zueinander beabstandete Unwuchtmassen tragen, wobei der Elektromotor axial zwischen den beiden Unwuchtmassen angeordnet ist. In diesem Fall kann insbesondere der Rotor axial zwischen den beiden Unwuchtmassen angeordnet sein.
  • Bei einer Ausführungsform können die axial zueinander beabstandeten Unwuchtmassen an den stirnseitigen Enden der Antriebs-Unwuchtwelle angeordnet sein. Auf diese Weise lässt sich ein sehr kompakter Aufbau der Unwuchtwelle verwirklichen. Zudem kann durch das Anordnen der beiden Unwuchtmassen an den beiden stirnseitigen Enden erreicht werden, dass der dazwischen befindliche Bauraum vollständig für den Elektromotor, mit Stator und Rotor, zur Verfügung steht.
  • Bei einer Ausführungsform ist es möglich, dass der Rotor des Elektromotors in einer Ebene bzw. einer axialen Höhe rotiert, die in etwa einer Rotationsebene bzw. axialen Höhe entspricht, in der die Unwuchtmasse der anderen Unwuchtwelle rotiert. Der Rotor einerseits und diese Unwuchtmasse andererseits rotieren dann folglich in einer Höhe gegeneinander.
  • An der Untermasse kann eine Rädereinrichtung vorgesehen sein, zum bedarfsweisen Transport der Bodenverdichtungsvorrichtung. Das Räderpaar kann auf diese Weise an der Untermasse, insbesondere an der Bodenkontaktplatte, angebracht sein. Die Räder können im Arbeitsbetrieb vom Boden gelöst sein und sozusagen oberhalb des Bodens schweben. Durch Kippen der Bodenverdichtungsvorrichtung können die Räder in Kontakt mit dem Boden gebracht werden, um die Bodenverdichtungsvorrichtung mit Hilfe der Rädereinrichtung zu verschieben.
  • Eine derartige Rädereinrichtung ist z.B. aus der DE 102 26 920 B4 bekannt.
  • An der Obermasse kann ein Energiespeicher vorgesehen sein, zum Versorgen des Elektromotors mit elektrischer Energie. Der Energiespeicher kann insbesondere ein elektrischer Akku sein. Der Akku kann entweder fest eingebaut oder wechselbar sein. Dementsprechend ist es möglich, den Akku entweder direkt im Gerät, zum Beispiel mit Hilfe eines entsprechenden Netzteils, zu laden, oder auch außerhalb in einer entsprechend dafür bereitzustellenden Ladestation oder ebenfalls über ein Netzteil.
  • Wenn der Akku wechselbar ist, ist es vorteilhaft, wenn der Akku leicht ausgewechselt werden kann, zum Beispiel mit Hilfe einer Steckverbindung.
  • An der Obermasse kann eine Umformereinrichtung vorgesehen sein, zum Umformen eines von dem Energiespeicher bereitgestellten elektrischen Stroms in einen für den Elektromotor geeigneten Strom. Zum Erreichen von für die Bodenverdichtung vorteilhaften Schwingungen und Schwingungsfrequenzen ist es erforderlich, dass der Elektromotor eine entsprechende Drehzahl erreicht. Zum Erreichen dieser Drehzahl ist es vorteilhaft, wenn der zum Beispiel als Asynchronmaschine ausgebildete Motor eine Stromversorgung mit einer entsprechenden Frequenz erhält, die aber von der Frequenz des öffentlichen Netzes (50 Hz) abweicht. Dementsprechend ist der Umformer vorgesehen, um einen Strom mit höherer Frequenz bereitzustellen. Zudem kann aber auch die Spannung auf ein für den Motor geeignetes Maß angepasst werden.
  • Die Umformereinrichtung kann ein Gehäuse aufweisen, an dem eine Steckverbindung zum Einstecken des Energiespeichers vorgesehen ist. Dementsprechend ist es einfach möglich, den Energiespeicher in die Steckverbindung einzustecken oder - nach Gebrauch - von der Steckverbindung abzuziehen. Dabei ist es auch möglich, dass an dem Gehäuse der Umformereinrichtung eine entsprechende Halterung bzw. Abstützung vorgesehen ist, damit der Energiespeicher zuverlässig am Gehäuse der Umformereinrichtung gelagert werden kann.
  • Der somit angegebene Unwuchterreger kann dementsprechend sehr kompakt aufgebaut sein. Insbesondere weist er den Elektromotor mit der Antriebs-Unwuchtwelle als erste Unwuchtwelle auf, sowie die zweite Unwuchtwelle, in die die Phasenverstelleinrichtung integriert sein kann.
  • Der Unwuchterreger bildet mit dem Elektromotor eine integrale Einheit und benötigt keinen weiteren Antrieb von außen.
  • Der im Stand der Technik bekannte Antriebsmotor wird somit durch einen Elektromotor ersetzt, der direkt auf einer der Unwuchtwellen sitzt. Die Unwuchtmassen auf der zweiten Unwuchtwelle werden über ein Getriebe mit einer zwischengeschalteten Phasenverstelleinrichtung mitgenommen. Auf der Obermasse oder gegebenenfalls auch einer Zwischenmasse zwischen Obermasse und Untermasse ist der Akku als Energiespeicher vorgesehen. Zur Übertragung des elektrischen Stroms kann ein entsprechendes Kabel vorgesehen sein.
  • Dadurch, dass zum Antrieb kein Verbrennungsmotor erforderlich ist, können Lärm und Abgasemissionen reduziert bzw. ausgeschlossen werden. Damit eröffnen sich zusätzliche Einsatzgebiete, zum Beispiel in geschlossenen Räumen, Tunneln und Tiefgaragen. Der erfindungsgemäße Aufbau erlaubt die Reduzierung der Anzahl der Bauteile, die für den Antrieb notwendig sind, zum Beispiel Kupplung, Keilriemen, Riemenscheibe, Abdichtungen und Schutzgehäuse für den Antriebsriemen.
  • Das Laufverhalten des Unwuchterregers kann stabilisiert werden, da die direkte Anbindung des Elektromotors Drehzahlschwankungen infolge eines Riementriebs eliminiert.
  • Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäße Bodenverdichtungsvorrichtung in Seitenansicht;
    Fig. 2
    einen Unwuchterreger der Bodenverdichtungsvorrichtung von Fig. 1 in Schnittdarstellung; und
    Fig. 3
    den Unwuchterreger in perspektivischer Schnittdarstellung.
  • Fig. 1 zeigt ein Beispiel für eine als Bodenverdichtungsvorrichtung dienende Vibrationsplatte.
  • Die Vibrationsplatte weist eine Obermasse 1 und eine relativ zu der Obermasse 1 bewegliche Untermasse 2 auf. Die Untermasse 2 ist über als Schwingungsentkopplungsvorrichtung dienende Gummipuffer 3 mit der Obermasse 1 gekoppelt. Auf diese Weise werden die an der Untermasse 2 entstehenden, starken Schwingungen nur gedämpft auf die Obermasse 1 übertragen.
  • Die Obermasse 1 weist einen Tragrahmen 4 auf, auf dem ein Akku 5 und ein Umformer 6 angebracht sind, die ebenfalls der Obermasse 1 zugerechnet werden. Der Akku 5 und der Umformer 6 sind von einem Schutzrahmen 7 umschlossen.
  • Der Akku 5 ist auswechselbar und kann im Bedarfsfall durch einen anderen Akku ersetzt werden. Zu diesem Zweck ist an dem Umformer 6 bzw. an dem zu dem Umformer 6 gehörenden Umformergehäuse ein Steckverbinder vorgesehen, an dem der Akku 5 eingesteckt werden kann.
  • Die Untermasse 2 weist eine Bodenkontaktplatte 9 auf, mit deren Hilfe der darunter befindliche Boden verdichtet werden kann. Auf der Oberseite der Bodenkontaktplatte 9 ist ein ebenfalls zur Untermasse 2 gehörender Schwingungserreger bzw. Unwuchterreger 10 angeordnet.
  • Im Stand der Technik werden derartige Unwuchterreger meist von Motoren, insbesondere von Verbrennungsmotoren drehend angetrieben, die an der Obermasse angeordnet sind. Gemäß der Erfindung ist jedoch ein in Fig. 1 nicht dargestellter Elektromotor direkt in den Unwuchterreger 10 integriert, wie nachfolgend noch erläutert wird.
  • Zum Führen der Vibrationsplatte ist zudem eine Führungsdeichsel 11 an der Obermasse 2 bzw. dem Tragrahmen 4 befestigt. An der Führungsdeichsel 11 kann ein nicht dargestellter Drehzahlhebel zum Beeinflussen der Motordrehzahl des als Antriebsmotor dienenden Elektromotors vorgesehen sein. Je nach Ausführungsform genügt aber auch ein Ein-/Aus-Schalter zum Einschalten des später noch erläuterten Elektromotors.
  • Zudem ist am oberen Ende der Führungsdeichsel 11 ein Führungsbügel bzw. Steuergriff 12 angeordnet, über den die relative Drehstellung der Unwuchtwellen im Unwuchterreger 10, insbesondere deren Phasenlage zueinander, verstellt werden kann, wie später noch erläutert wird. Auf diese Weise kann eine Vorwärts- und Rückwärtsfahrt der Vibrationsplatte in an sich bekannter Weise erreicht werden.
  • An der Untermasse 2 bzw. der Bodenkontaktplatte 9 ist eine Rädereinrichtung mit zwei axial zueinander stehenden Rädern 13 vorgesehen. In dem in Fig. 1 gezeigten Normalzustand schweben die Räder 13 über dem Boden. Durch Kippen der Vibrationsplatte ist es jedoch möglich, die Räder 13 in Kontakt mit dem Boden zu bringen, so dass die Bodenkontaktplatte 9 vollständig vom Boden abhebt. In diesem Kipp- bzw. Transportzustand kann die Vibrationsplatte leicht mithilfe der Räder 13 verschoben und transportiert werden.
  • Die Fig. 2 und 3 zeigen den Unwuchterreger 10 in einer geschnittenen Draufsicht (Fig. 2) und in einer perspektivischen Schnittdarstellung (Fig. 3). Die Figuren werden dementsprechend gemeinsam erläutert.
  • Der Unwuchterreger 10 weist ein Erregergehäuse 20 auf, das, wie Fig. 1 zeigt, direkt auf der Bodenkontaktplatte 9 aufgebracht ist, um die durch den Unwuchterreger 10 erzeugten Schwingungen optimal in die Bodenkontaktplatte 9 und damit dem zu verdichtenden Boden einleiten zu können.
  • Im Inneren des Erregergehäuses 20 sind zwei Unwuchtwellen drehbar gelagert, nämlich eine als erste Unwuchtwelle dienende Antriebs-Unwuchtwelle 21 und eine zweite Unwuchtwelle 22.
  • Die beiden Unwuchtwellen 21, 22 sind zueinander gegenläufig drehbar gekoppelt. Zu diesem Zweck ist ein Zahnradpaar vorgesehen, mit einem auf der Antriebs-Unwuchtwelle 21 gelagerten ersten Zahnrad 23 und einem auf der zweiten Unwuchtwelle 22 gelagerten zweiten Zahnrad 24. Die beiden Zahnräder 23, 24 kämmen miteinander, wie Fig. 2 zeigt. Auf diese Weise wird eine Drehung der Antriebs-Unwuchtwelle 21 direkt in eine gegenläufige Drehung der zweiten Unwuchtwelle 22 übertragen.
  • Die erste Unwuchtwelle bzw. Antriebs-Unwuchtwelle 21 trägt eine erste Unwuchtmasse 25, die in zwei Teilmassenelemente 25a, 25b aufgeteilt ist. Die beiden Teilmassenelemente 25a, 25b sind axial zueinander beabstandet und an den stirnseitigen Enden der Antriebs-Unwuchtwelle 21 angeordnet.
  • Die zweite Unwuchtwelle 22 trägt ihrerseits eine zweite Unwuchtmasse 26, die als ein einzelnes Massenelement etwa in der Mitte der zweiten Unwuchtwelle 22 angeordnet ist. Auch die zweite Unwuchtmasse 26 kann jedoch gegebenenfalls in mehrere Teilmassenelemente aufgeteilt werden, wenn dies aus Bauraumgründen sinnvoll ist.
  • Im mittleren Bereich der Antriebs-Unwuchtwelle 21 ist axial zwischen den beiden Teilmassenelementen 25a, 25b ein als Antriebsmotor dienender Elektromotor 27 angeordnet. Der Elektromotor 27 weist einen Rotor 28 auf, der direkt auf der Antriebs-Unwuchtwelle 21 montiert ist. Dazu ist auf der Antriebs-Unwuchtwelle 21 ein entsprechender Rotorsitz 29 vorgesehen. Dementsprechend fungiert die Antriebs-Unwuchtwelle auch als Motorwelle des Elektromotors 27.
  • Zur Montage und Halterung des Rotors 28 können selbstverständlich auch noch zusätzliche Bauelemente, wie z.B. ein Hülsenträger o.ä. vorgesehen sein.
  • Der Rotor 28 ist von einem ebenfalls zum Elektromotor 27 gehörenden Stator 30 umschlossen, der in geeigneter Weise in dem Erregergehäuse 20 gelagert ist.
  • Durch die Anordnung des Elektromotors 27 direkt auf der ersten Unwuchtwelle, die dadurch die Funktion der Antriebs-Unwuchtwelle 21 erfüllt, ist der Elektromotor 27 direkt und vollständig in den Unwuchterreger 10 integriert. Ein Antrieb des Unwuchterregers 10 von außen, wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist somit nicht erforderlich. Der Unwuchterreger 10 bildet mit dem Elektromotor 27 eine integrale Einheit und benötigt keinen weiteren Antrieb von außen.
  • Der kompakte Aufbau des Unwuchterregers 10 wird auch dadurch erreicht, dass der Rotor 28 des Elektromotors 27 in einer Ebene bzw. einer axialen Höhe rotiert, die in etwa einer Rotationsebene bzw. axialen Höhe entspricht, in der die Unwuchtmasse 26 der zweiten Unwuchtwelle 22 rotiert. Der Rotor 28 einerseits und diese Unwuchtmasse 26 andererseits rotieren dann folglich in einer Höhe gegeneinander, wie Fig. 2 zeigt.
  • Die Unwuchtwellen 21, 22 sowie die weiteren, insbesondere auch rotierenden Komponenten sind durch Abdeckungen 31 gegen Einwirkungen von außen geschützt. Die Abdeckungen 31 können dementsprechend auch als Teil des Erregergehäuses 20 verstanden werden.
  • In der Drehmomentkopplung zwischen der Antriebs-Unwuchtwelle 21 und der zweiten Unwuchtwelle 22 ist zusätzlich zu der Drehmomentübertragung über die beiden Zahnräder 23, 24 eine Phasenverstelleinrichtung 32 vorgesehen. Die Phasenverstelleinrichtung 32 weist eine radial im Inneren des zweiten Zahnrads 24 angeordnete Verstellhülse 33 auf, die auf der zweiten Unwuchtwelle 22 sitzt. Die zweite Unwuchtwelle 22 kann dementsprechend auch als Verstellwelle bezeichnet werden, da sie zur Änderung der Phasenlage relativ zu der ersten Unwuchtwelle bzw. Antriebs-Unwuchtwelle 21 mit Hilfe der Phasenverstelleinrichtung 32 verstellt wird.
  • Zwischen der Verstellhülse 33 und der zweiten Unwuchtwelle 22 ist eine Gleitlagerung vorgesehen, um eine möglichst zuverlässige und leichte Verdrehung der Verstellhülse 33 relativ zu der zweiten Unwuchtwelle 22 zu gewährleisten.
  • Die zweite Unwuchtwelle 22 (Verstellwelle) ist als Hohlwelle ausgeführt. In ihrem Inneren ist ein Schaltbolzen 34 axial hin und her verschiebbar. Die Verschiebbarkeit wird mit Hilfe eines Kolbens 35 bewirkt, der in einem Zylinderschaft 36 geführt ist. Der vom Kolben 35 und Zylinderschaft 36 umschlossene Kolbenraum 37 kann bedarfsweise durch ein Hydraulikfluid befüllt oder entleert werden, um die axiale Bewegung des Kolbens 35 und damit des Schaltbolzens 34 zu bewirken.
  • Axial gegenüberliegend von dem Kolben 35 ist ein Zylinderstift 38 vorgesehen, der sich radial durch den Schaltbolzen 34 erstreckt. Der Zylinderstift 38 erstreckt sich zudem durch wenigstens eine Längsnut 39, die in der als Hohlwelle ausgeführten zweiten Unwuchtwelle 22 ausgeführt ist. Sinnvollerweise sind zwei Längsnuten 39 gegenüberliegend in der Hohlwandung der zweiten Unwuchtwelle 22 vorgesehen, durch die sich der Zylinderstift 38 erstrecken kann.
  • Die Stirnseiten des Zylinderstifts 38 greifen jeweils in eine spiralförmige Nut (Spiralnut 40), die am Innenumfang der Verstellhülse 33 ausgebildet ist. Die Spiralnuten 40 sind ineinander verschränkt und erstrecken sich jeweils gegenüberliegend an der radialen Innenseite der Verstellhülse 33.
  • Bei einer axialen Verschiebung des Schaltbolzens 34 bewirkt der sich ebenfalls axial bewegende und aufgrund der Längsnuten 39 gegen Verdrehung relativ zu der zweiten Unwuchtwelle 22 gesicherte Zylinderstift 38 eine Verdrehung der Verstellhülse 33. Dementsprechend wird auch das zweite Zahnrad 24 relativ zu der zweiten Unwuchtwelle 22 verdreht, so dass die sich auf der zweiten Unwuchtwelle 22 befindende zweite Unwuchtmasse 26 hinsichtlich ihrer Drehstellung relativ zu der ersten Unwuchtmasse 25 bzw. den Teilmassenelementen 25a, 25b der ersten Unwuchtwelle (Antriebs-Unwuchtwelle 21) verdreht. Auf diese Weise kann die Phasenlage der Unwuchtwelle 21, 22 und damit der Unwuchtmassen 25, 26 zueinander verändert werden. Die axiale Bewegung des Zylinderstifts 38 muss dabei nur einige Millimeter betragen, um die gewünschte Änderung der Phasenlage zu bewirken.
  • Die beschriebene Phasenverstelleinrichtung 32 kann selbstverständlich auch auf der ersten Unwuchtwelle bzw. Antriebs-Unwuchtwelle 21 verwirklicht werden, um die gewünschte Änderungsmöglichkeit der Phasenlage der Unwuchtmassen zueinander erreichen zu können.
  • Zur Verstellung der Phasenlage wird insbesondere Öl in den Zylinderschaft 36 und damit in den Kolbenraum 37 gepumpt und dabei der Kolben 35 bis zu seinem Anschlag nach rechts gedrückt. Die Pumpwirkung wird zum Beispiel durch eine Verstellung des Steuergriffs 12 im Deichselkopf erzeugt.
  • Die Rückstellung des Systems ist lediglich während des Maschinenbetriebs möglich, da sich bei einer Betätigung des Steuergriffs 12 bzw. Führungsbügels in die entgegengesetzte Richtung der Druck im Hydrauliksystem löst und eine Rückbewegung des Kolbens 35 in seine Ausgangsposition erfolgt, indem die Unwuchtwellen 22, 23 gegeneinander rotieren und dabei aufgrund der Trägheit der Verstellwelle (zweite Unwuchtwelle 22) eine Rückstellkraft bewirkt wird, die über die Stellhülse 34 auf den Kolben 35 übertragen wird und den Kolben 35 zurückdrückt.
  • Bei Rotation der beiden Unwuchtwellen 21, 22 ergibt sich durch die Wirkung der Unwuchtmassen ein resultierender Kraftvektor, dessen Richtung durch die Phasenlage der Unwuchtmassen bestimmt ist. Auf diese Weise kann eine Richtungswirkung des Unwuchterregers 10 erzielt werden, um die Vibrationsplatte zu lenken bzw. vorwärts und rückwärts zu fahren.

Claims (12)

  1. Bodenverdichtungsvorrichtung, mit
    - einer Obermasse (1);
    - einer relativ zu der Obermasse (1) bewegbaren Untermasse (2), mit einer Bodenkontaktplatte (9) zur Bodenverdichtung;
    - einer zwischen der Obermasse (1) und der Untermasse (2) wirkenden Schwingungsentkopplungsvorrichtung (3);
    - wenigstens einem zu der Untermasse (2) gehörenden Unwuchterreger (10) zum Beaufschlagen der Bodenkontaktplatte (9) mit einer Unwuchtkraft; und mit
    - einem an der Untermasse (2) vorgesehenen Elektromotor (27) zum Antreiben des Unwuchterregers (10); wobei
    - der Elektromotor (27) in den Unwuchterreger (10) integriert ist.
  2. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Unwuchterreger (10) zwei parallel zueinander angeordnete und zueinander gegenläufig drehbar gekoppelte Unwuchtwellen (21, 22) aufweist, die jeweils eine Unwuchtmasse (25, 26) tragen.
  3. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine der Unwuchtwellen eine Antriebs-Unwuchtwelle (21) ist und einen Bereich aufweist, der einen Teil des Elektromotors (27) bildet, derart, dass die Antriebs-Unwuchtwelle (21) auch Motorwelle des Elektromotors (27) ist.
  4. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wirkungsmäßig zwischen den beiden Unwuchtwellen (21, 22) eine Phasenverstelleinrichtung (32) vorgesehen ist, zum Verstellen der Phasenlage der beiden Unwuchtwellen (21, 22) zueinander.
  5. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Elektromotor (27) einen Rotor (28) aufweist, der auf der Antriebs-Unwuchtwelle (21) angeordnet ist.
  6. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Elektromotor (27) einen Stator (30) aufweist, der den auf der Antriebs-Unwuchtwelle (21) angeordneten Rotor (28) wenigstens teilweise umschließt.
  7. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
    - die Antriebs-Unwuchtwelle (21) zwei axial zueinander beabstandete Unwuchtmassen (25a, 25b) trägt; und wobei
    - der Elektromotor (27) axial zwischen den beiden Unwuchtmassen (25a, 25b) angeordnet ist.
  8. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die axial zueinander beabstandeten Unwuchtmassen (25a, 25b) an den stirnseitigen Enden der Antriebs-Unwuchtwelle (21) angeordnet sind.
  9. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an der Untermasse (2) eine Rädereinrichtung (13) vorgesehen ist, zum bedarfsweisen Transport der Bodenverdichtungsvorrichtung.
  10. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an der Obermasse (1) ein Energiespeicher (5) vorgesehen ist, zum Versorgen des Elektromotors (27) mit elektrischer Energie.
  11. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an der Obermasse (1) eine Umformereinrichtung (6) vorgesehen ist, zum Umformen eines von dem Energiespeicher (5) bereitgestellten elektrischen Stroms in einen für den Elektromotor (27) geeigneten Strom.
  12. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Umformereinrichtung (6) ein Gehäuse aufweist, an dem eine Steckverbindung zum Einstecken des Energiespeichers (5) vorgesehen ist.
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