JP2006501049A - 地面締固め機器のための振動発生器 - Google Patents

Abstract

地面締固め機器のための振動発生器、例えば振動プレートのための振動発生器は、互いに平行であるかまたは同軸的である、逆方向に同じ回転数で駆動可能な複数の不均衡軸（２，３）を有しており、これらの不均衡軸（２，３）はそれぞれ定置の不均衡質量体（４，５；１６，１７）と、不均衡軸（２，３）に対して相対回動可能に可動な不均衡質量体（６，１８）とを支持している。それぞれの可動な不均衡質量体（６，１８）の、該不均衡質量体（６，１８）を支持している不均衡軸（２，３）に関する相対位置は、調節装置（９，１９）によって調節可能であり、この結果、不均衡軸（２，３）の回転に際して不均衡質量体によって生ぜしめられた遠心力が、不均衡軸（２，３）のどのような回転位置でも全体的に相殺されるようになっている。これにより、とりわけ前記相対位置の変化が実施可能であり、この結果、不均衡質量体から生ぜしめられる全遠心力の値が、地面締固め機器の進行運動・速度に比例していることが可能になる。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、地面締固め機器のための振動発生器に関する。

前記形式の振動発生器は主として振動板において有利に使用され、例えばヨーロッパ特許第０３５８７４４号明細書に基づき公知である。

類似の振動発生器がドイツ連邦共和国特許出願公開第１００３８２０６号明細書に記載されている。この振動発生器は、形状接続式に（形状による束縛に基づいて；formschluessig）逆方向に回転可能に連結された２つの不均衡軸を有している。両不均衡軸はそれぞれ定置の不均衡質量体と、この定置の不均衡質量体に対して相対的にかつひいては不均衡軸と一緒に回転可能に可動な不均衡質量体とを支持している。可動な不均衡質量体の位置は、調節装置によってアクティブに、比較的に大きい範囲で可変である。

不均衡軸の回転に際して、種々異なる不均衡質量体の協働によって、合成された全力が生ぜしめられる。この合力はオペレータの希望に応じて、前進または後退・走行方向に向けられていてよい。走行方向の変化は、可動な不均衡質量体を制御する調節装置によって生ぜしめられる。オペレータが地面締固め機器の静止状態を希望する場合には、遠心錘（フライウェイト）の合力が鉛直方向に調節される。このことは、地面の意図的な締固めが機械の静止中に達成され得ることも意味する。

しかしながら、地面の局部的に制限された箇所における前記のように強い締固めを、オペレータが常時希望するとは限らない。特に振動板の往復走行に際して、いわゆる反転点または逆進点において地面の過度に強いひいては不利な締固めが行われることがあり得る。なぜならば、地面に作用する力はこの箇所では最大であるのに対して、振動板の前進走行もしくは後退走行に際して、かつこれに伴って合成された力ベクトルが例えば４５°だけ前方または後方へ旋回する際に、最大値の１√２へ減少されるからである。

これにしたがって記載の装置が土、砂または砂利の締固めに際しては抜群に定評がある場合でも、この装置は、アスファルト面または複合石材面の締固めに際しては問題を孕むことが判明することがあり得る。なぜならば、逆進点において優勢である最大の鉛直力によって、もはや修正不能である点状の沈下が起こり得るからである。したがって、アスファルト転圧の場合には、方向反転に際してアスファルト内にローラが深く侵入することを回避するために、一般的には逆進運転中に振動が遮断される。

前記問題を解決するために、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９４３３９１号明細書では、遠心錘の位相位置が調節可能であり、この結果、遠心錘によって生ぜしめられた遠心力の鉛直成分がどのような回転位置でも相殺されるようになっているのに対して、遠心力の水平成分は、相応に同方向に向けられて加わるようになっている振動発生器が記載されている。これにより、振動板が静止中に鉛直振動をもはや地面にもたらさず、むしろ地面接触板を介して剪断を地面に導入することが可能になる。前記剪断応力によって、例えばアスファルト表面において亀裂および細孔を有利に締め固めることができる。

この装置も実際に抜群に定評がある。しかしながら、振動板の静止運転中に支配的な強い水平振動は、オペレータにとって常時快適であるとは限らず、さらに、地面表面の締固めのために常時好ましいとは限らない。

したがって本発明の課題は、前記形式の振動発生器を改良して、オペレータもしくは締め固めたい地面が対向引張り（Gegenzug）中の強い水平振動にさらされることなしに、強い鉛直振動に基づき静止運転中に地面が過度に強く締め固められることが回避され得るようになっている振動発生器を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部に記載したように構成された振動発生器によって解決される。有利な実施態様は従属請求項に規定してある。

本発明による振動発生器は、有利には、互いに平行である、逆方向に同じ回転数で駆動可能な２つの不均衡軸を有しており、これらの不均衡軸はそれぞれ定置の不均衡質量体と、該定置の質量体もしくはそれぞれの不均衡軸に対して相対回動可能に可動な不均衡質量体とを支持している。各不均衡軸には調節装置が配属されており、該調節装置によって、それぞれの可動な不均衡質量体の、該不均衡質量体を支持する不均衡軸に関する相対位置が、調節され得るようになっている。本発明によれば、可動な不均衡質量体の、該不均衡質量体を支持する不均衡軸に関する相対位置は、調節装置によって調節可能であり、この結果、不均衡軸の回転に際して不均衡質量体によって生ぜしめられた遠心力が、不均衡軸のどのような回転位置でも全体的に相殺されるようになっている。このことが意味するのは、各不均衡質量体それ自体としては１つの遠心力を生ぜしめるのではあるが、これらの遠心力は方向および値に関しては、総計において互いに補償し合うように調節されているということである。したがって、振動発生器はこの運転状態（静止位置）では、不均衡軸が回転されるにもかかわらず振動を生ぜしめない。

このことによって、特別に有利に達成され得るのは、合成された全遠心力の大きさ、すなわち振動強さが、振動板の進行運動・速度に依存して調節され得ることである。速度が引き下げされる場合、有効な遠心力も、機械が停止状態に至るまで対応する比率で減少される。前記停止状態では、合成された全遠心力およびひいては振動はもはや生じない。これにより、締め固めたい面にわたって極めて均等な、地面へのエネルギ入力が、達成され得る。

本発明の特別な実施態様では、前記相対位置が個々の各不均衡軸において調節可能であり、この結果、前記不均衡軸によって支持された不均衡質量体の遠心力が、不均衡軸のどのような回転位置でも相殺されるようになっている。このことが意味するのは、既に運転に際して、ただ１つの不均衡軸によって、振動作用が生じない相対位置が達成され得ることである。

地面締固め機器の進行運動を公知の機器の場合のように達成するために、本発明の有利な実施態様では前記相対位置が可変であり、この結果、不均衡質量体の遠心力が相殺されないようになっており、合成された全遠心力が水平成分を有している。これにより、振動板の進行運動を、公知先行技術に基づき公知であるように生ぜしめることができる。

例えば前進走行方向と後退走行方向との間の方向転換に際して、振動が地面へ作用しない、既に記載の静止位置が、過渡的に占められ得るようになっている。これにより、逆進点における方向転換に際して、好ましくない鉛直振動もしくは水平振動を回避することもできる。可動な不均衡質量体の調節が、所望の方向および大きさを備えた合成された遠心力を生ぜしめるには十分であるので、有利な実施態様では、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１００３８２０６号明細書に記載の振動発生器の場合のように不均衡軸の相互の位相位置が可変でなければならないということは、必要とされない。

「不均衡質量体」という概念は、本願との関連では抽象的に考えられている。不均衡質量体は、当然のことながら、それぞれの不均衡軸に分配されている複数の不均衡エレメントから成っていてもよい。

以下に、本発明の前記利点およびさらなる利点並びに特徴を、添付の図面に基づき詳しく説明する。

既述のように、振動発生器は多様な構成で公知である。同様に、−例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９４３３９１号明細書に説明されているように−いわゆる「位相調節装置」、つまり不均衡質量体と不均衡軸との間の相対位置を調節するための調節装置が公知である。本発明は、特定の振動発生器または特定の調節装置の詳細でかつ具体的な構成に関するものではなく、むしろこのために特別に適した、しかしながら従来非公知の相対位置（位相位置）に関するものであるので、振動発生器の詳細な説明は必要とされない。

それにもかかわらず、図１に基づき本発明による振動発生器の構造を簡潔に説明したい。

ケーシング１内には２つの不均衡軸２，３が回転可能に支承されている。この場合、不均衡軸２は駆動装置（図示せず）によって回転駆動されるようになっている。

不均衡軸２は不均衡エレメント４，５を有している。これらの不均衡エレメント４，５は不均衡軸２に堅固に結合されていて、定置の不均衡質量体を形成している。

さらに、不均衡軸２には、回動可能に可動な不均衡質量体６が配置されている。この不均衡質量体６は、ハブ７および軸受８を介して、不均衡軸２に対して相対回動可能である。

可動な不均衡質量体６と不均衡軸２との間の相対位置は、調節装置９によって確定される。このような調節装置の作用原理はずっと以前から公知であり、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１００３８２０６号明細書に記載されている。調節装置９は、主として、液圧作用下で軸方向に調節可能なピストン１０を有している。このピストン１０は不均衡軸２の中空の領域において軸方向に往復運動可能である。ピストン１０は横方向ピン１１を支持している。この横方向ピン１１は、不均衡軸２の壁に形成された２つの長手方向溝１２を貫通していて、螺旋状の溝１３内に係合している。この溝１３はハブ７の内面に形成されている。したがって、ピストン１０およびひいては横方向ピン１１の軸方向の調節に際して、ハブ７とこのハブ７によって支持された可動な不均衡質量体６とは、不均衡軸２に対して相対回動させられる。

不均衡軸２は、さらに、歯車１４を支持している。この歯車１４は、不均衡軸３に設けられている歯車１５に噛み合っている。これらの歯車１４，１５を介して、駆動される不均衡軸２の回転運動が不均衡軸３に形状接続式に伝達される。したがって、この不平行軸３は逆方向に、しかしながら同じ回転数で回転する。

不均衡軸２と同じ形式で、不均衡軸３は２つの不均衡エレメント１６，１７を支持している。両不均衡エレメント１６，１７は共同で、定置の不均衡質量体を形成している。さらに、不均衡軸３において回動可能に可動な不均衡質量体１８が設けられている。この不均衡質量体１８の、不均衡軸３に関する相対位置は、調節装置１９を介して調節可能である。調節装置１９は調節装置９と同じ構造を有しているので、詳細な説明を省略する。

図１の断面図に示した不均衡質量体の位置は、それぞれの不均衡質量体もしくは不均衡エレメントによって生ぜしめられた個々の遠心力が全体的に相殺される本発明による相対位置に相当する（静止位置）。このことが意味するのは、一方では不均衡エレメント４，５；１６，１７の不均衡作用と他方では可動な不均衡質量体６，１８の不均衡作用とが、値に関しては同一であるが、逆方向でなければならないということである。所属のｍｒ値（質量ｍ×不均衡重心の半径ｒの積）は相応に互いに調和されていなければならない。

これに応じて、結果として不均衡軸２，３は、外向きに有効な不均衡およびひいては振動が生じることなしに回転することができる。しかしながら、調節装置９，１９による可動な不均衡質量体６，１８の調節に際して、前記均衡状態は解消されるので、地面を締め固めるための所望の鉛直振動および水平振動が生ぜしめられ得る。

種々異なる相対位置とこの相対位置から得られる振動状態とを、図２に示してある。図２には、図１で見て右方からの、極めて概略化された側面図を示してある。

例えば図２の区画ａ）「静止」中に示してあるように、ハッチングを施した半円が、可動な、つまり調節可能な不均衡質量体６，１８に相当し、これに対してハッチングを施していない半円は、不均衡軸２，３に関して定置の不均衡質量体４，５；１６，１７に相当するものである。

図１に示した状態を、図２のａ）行において見出し「静止」下に取り上げる。不均衡軸２，３およびひいては不均衡質量体の回転方向は、湾曲した矢印によって示してある。定置の不均衡質量体４，５；１６，１７はそれぞれ可動な不均衡質量体６，１８に向かい合っている。

ａ）〜ｄ）行には、不均衡軸２，３の種々異なる回転状態を、それぞれ９０°だけ回動して示してある。不均衡軸２，３の回転方向は、当然のことながら毎回同じである。

振動板の前進運動（図２の左側の列）を達成するために、可動な不均衡質量体６，１８は、定置の不平衡質量体４，５；１６，１７に関して回動される。

図示の例では、可動な不均衡質量体６は、定置の不均衡エレメント４，５に対して並びに不平衡軸２に対して９０°だけ相対回動されている。さらに、可動な不均衡質量体１８は、不均衡軸３における定置の不均衡エレメント１６，１７に関して、可動な不均衡質量体６と同じ方向に９０°だけ回動された。これに対応する状態を、図２ａ）において「前進」列に示してある。ここでも「前進」列においてａ）〜ｄ）下に、不均衡軸２，３の種々異なる回転状態を示してある。

不均衡質量体４，５に基づく遠心力と不均衡質量体６に基づく遠心力とは、もしくは不均衡質量体１６，１７に基づく遠心力と不均衡質量体１８に基づく遠心力とは、静止振動中に行われたようにはもはや補償し合わないことがわかる。むしろ、前記遠心力は、図ａ）に示した左上向きの合力が得られるように互いに重畳し合う。これは前進方向に相当するものである。

図２ｃ）では、右下向きの対応する反作用が生ぜしめられる。この事例では、振動板は地面に支えられ、振動エネルギを地面に導入する。

（図２で見て右向きの）振動板の後退運動は、図２の右側の列に示してある。このために、図２ａ）において「後退」列に示してあるように、可動な不均衡質量体６，１８は、この不均衡質量体６，１８を支持している不均衡軸２，３に関して、前進方向に対して逆の方向で、かつ静止位置に対して９０°だけ回動されている。

このことによって、図ａ），ｃ）「後退」において真っ直ぐな矢印によって示してあるように、振動板の右上向きもしくは右下向きの往復振動が達成される。これは後退走行に帰着する。

図２に示した不均衡質量体の位置は極限位置である。調節装置９，１９の構成に応じて、任意の中間位置、すなわち、９０°とは異なる調節角度も達成可能であるので、前進走行と静止運転と後退走行との間で連続的な転換が達成され得る。

調節装置９，１９に関しては、一方では、液圧制御装置、電気モータ、電気機械式の調節部材等の公知の手段を用いることが可能である。この手段に対して択一的に、簡単化された実施形態では、可動な不均衡質量体の制御を、共通の発信器を介してオペレータによって制御可能である単純な引張・押圧ケーブルを用いて行うこともできる。このことによって、比較的単純な振動板において相当な費用を節約することもできる。

個々の運転状態の間の正確な転換を達成するためには、調節装置９，１９による前記相対位置の調節は、同期的に実施可能であるべきであろう。しかしながら、場合によってはさらに、同期化の強制なしに前記可動な不均衡質量体の個々の調節可能性を実現することも、有利であり得る。

振動発生なしの静止運転が過渡的に占められ得るようになっている、前進走行と後退走行との間の連続的な転換は、合成された遠心力の値およびひいては有効な振動が、振動板の進行運動・速度に比例して適合可能となることを可能にする。振動板の走行が緩速になればなるほど、合成された遠心力は、振動板の停止中、例えば逆進点においてもはや地面に振動が導入されなくなるまで小さくなる。この比例した依存関係は、本発明による振動発生器の構造から得られ、この場合、費用のかかる調整手段を講じる必要はない。

当然のことながら、本発明による振動発生器によって、図２に図示した相対位置とは異なる相対位置を占めることも可能である。調整装置９，１９を相応に形成した場合、例えば、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９４３３９１号明細書において公知であるように、振動板の停止中に鉛直振動は生ぜしめられないが、その代わりに強い水平振動が生ぜしめられるようになっている相対位置を達成することができる。

本発明は、図１による振動発生器の例に則して説明してある。本発明の基礎を成している原理は、当然のことながら、例えば複数の可動な不均衡質量体または別の個数の不均衡軸を有している別の振動発生器に転用することもできる。

静止位置における本発明による振動発生器の断面を示す平面図である。 種々異なる回転位置における２つの不均衡軸を不均衡質量体のそれぞれの位置で概略的に示す断面図である。

Claims (11)

1. 地面締固め機器のための振動発生器であって、互いに平行であるかまたは同軸的である、逆方向に同じ回転数で駆動可能な複数の不均衡軸（２，３）が設けられており、この場合、各不均衡軸（２，３）が、該不均衡軸（２，３）において定置の不均衡質量体（４，５；１６，１７）と、不均衡軸（２，３）に対して相対回動可能に可動な不均衡質量体（６，１８）とを支持しており、かつこの場合、各不均衡軸（２，３）に、それぞれの可動な不均衡質量体（６，１８）の、該不均衡質量体（６，１８）を支持している不均衡軸（２，３）に関する相対位置を調節するための調節装置（９，１９）が配属されている形式のものにおいて、前記相対位置が調節装置（９，１９）によって調節可能であり、この結果、不均衡軸（２，３）の回転に際して不均衡質量体（４，５；１６，１７；６，１８）によって生ぜしめられた遠心力が、不均衡軸（２，３）のどのような回転位置でも全体的に相殺されるようになっていることを特徴とする、地面締固め機器のための振動発生器。
2. 前記相対位置が各不均衡軸（２，３）において調節可能であり、この結果、前記不均衡軸によって支持された不均衡質量体（４，５，６；１６，１７，１８）の遠心力が、不均衡軸のどのような回転位置でも相殺されるようになっている、請求項１記載の振動発生器。
3. 水平な第１の方向への地面締固め機器の進行運動を生ぜしめるために、前記相対位置が可変であり、この結果、不均衡質量体の遠心力が相殺されないようになっており、これらの遠心力から合成された全遠心力が、水平成分を有している、請求項１または２記載の振動発生器。
4. 第１の方向とこれとは逆の第２の方向との間の転換に際して、請求項１で規定された相対位置が、過渡的に占められ得るようになっている、請求項３記載の振動発生器。
5. 前記相対位置の変化が実施可能であり、この結果、不均衡質量体から生ぜしめられる全遠心力の値が、地面締固め機器の進行運動・速度に比例している、請求項１から４までの記載の振動発生器。
6. 前記相対位置の変化が連続的に実施可能である、請求項５記載の振動発生器。
7. 不均衡軸（２，３）が、形状接続式に逆方向に回転可能に互いに連結されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の振動発生器。
8. 不均衡軸（２，３）の相互の位相位置が可変ではない、請求項１から７までのいずれか１項記載の振動発生器。
9. 不均衡軸（２，３）における調節装置（９，１９）による前記相対位置の調節が、同期的に実施可能である、請求項１から８までのいずれか１項記載の振動発生器。
10. 調節装置（９，１９）が電気式、液圧式、ニューマチック式または機械式に操作可能である、請求項１から９までのいずれか１項記載の振動発生器。
11. 不均衡質量体の少なくとも１つの部分が、複数の不均衡エレメント（４，５；１６，１７）から形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の振動発生器。

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