WO2002000359A1 - Vibrationserreger mit amplitudenverstellung - Google Patents

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WO2002000359A1
WO2002000359A1 PCT/EP2001/006259 EP0106259W WO0200359A1 WO 2002000359 A1 WO2002000359 A1 WO 2002000359A1 EP 0106259 W EP0106259 W EP 0106259W WO 0200359 A1 WO0200359 A1 WO 0200359A1
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WO
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chamber
unbalance
vibration exciter
mass
rotation
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PCT/EP2001/006259
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Inventor
Gmbh & Co. Kg Wacker-Werke
Original Assignee
Riedl, Franz
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Application filed by Riedl, Franz filed Critical Riedl, Franz
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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
    • B06B1/162—Making use of masses with adjustable amount of eccentricity
    • B06B1/164—Making use of masses with adjustable amount of eccentricity the amount of eccentricity being automatically variable as a function of the running condition, e.g. speed, direction
    • 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
    • E01C19/23—Rollers therefor; Such rollers usable also for compacting soil
    • E01C19/28—Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows
    • E01C19/286—Vibration or impact-imparting means; Arrangement, mounting or adjustment thereof; Construction or mounting of the rolling elements, transmission or drive thereto, e.g. to vibrator mounted inside the roll

Definitions

  • the invention relates to a vibration exciter according to the preamble of claim 1, which is used in particular in soil compaction machines.
  • Soil compaction machines in particular vibration or vibrating plates, have a ground contact plate which is movable over the soil to be compacted and which is acted upon by a vibration generated by a vibration exciter.
  • the shaking movement caused by this causes the soil particles to be moved and displaced from one another, as a result of which gaps are closed and the desired soil compaction can be achieved.
  • the vibration stroke s of the soil compacting machine which is also referred to as the vibration amplitude and corresponds to twice the amplitude and which has a vibration exciter, is dependent on its mass M and the “mr” value of the vibration exciter and is based on the equation
  • m is the vibration effective mass of the exciter (unbalanced mass) and r the distance of the center of gravity of this mass from an axis of rotation of an unbalanced shaft.
  • EP 0 358 744 B1 discloses a vibration exciter which has rotatable unbalance parts which are each arranged on unbalanced shafts. Depending on the direction of drive of the unbalance shafts, the rotatable unbalance parts come into contact with different stops, so that their position relative to one another with respect to an axis of rotation changes accordingly, resulting in a maximum “mr” value or a minimum “mr” value. However, no further setting for the vibration amplitude is possible between these extreme values.
  • EP 0 847 810 AI describes a vibration machine with a movable eccentric weight which is attached to a vibration generating shaft so that it can rotate about a rotary shaft.
  • the movable eccentric weight pivots against a spring force around the rotating shaft into different end positions, which are defined by stoppers, as a result of which the resulting unbalance and thus the vibration amplitude of the vibration generating shaft is changed.
  • a position control device for a movable mass transverse to a shaft of a vibrator used in a vibration compacting roller is known, with which the position of the movable mass can be regulated and thus the amplitude of the vibrations generated can be varied.
  • the position control device has a spring which automatically causes the eccentric mass to be brought into the position for vibrations with the smallest amplitude when the shaft is at rest. In the freely vibrating state, the vibrator generates a desired vibration amplitude, which is automatically set depending on the speed of the shaft and a suitable spring characteristic.
  • a sufficiently stable radial position of the movable mass cannot be realized with this vibrator if the vibration compacting roller comes into contact with a substrate and the free-swinging state is thereby disturbed by energy being released to the substrate.
  • the invention is based on the object of specifying a vibration exciter for a soil compaction machine, in which an amplitude of an unbalance can be kept variable and stable at a predetermined value as a function of the rotational speed.
  • a vibration exciter according to the invention for a soil compaction machine with a rotationally drivable unbalanced shaft and a first unbalanced mass arranged on the unbalanced shaft and movable radially to an axis of rotation of the unbalanced shaft, which is elastically preloaded radially in the direction of the axis of rotation by a pretensioning device, is characterized in that a damping device - device for damping the radial movement of the first unbalanced mass at least in a direction away from the axis of rotation is provided.
  • the damping device prevents a free oscillation of the first balancing mass in the radial direction against the action of the pretensioning device and thus a constant change in the vibration amplitude generated by the vibration exciter.
  • the damping device thus serves to stabilize the position of the first unbalanced mass, so that the vibration parameters desired due to the design of the vibration exciter can be maintained within narrow tolerances.
  • the damping of the movement of the first unbalanced mass is particularly effective and advantageous even if the vibration exciter is caused by external forces, e.g. caused by impacts on the soil compacting machine caused by uneven ground.
  • the damping device ensures that the vibration exciter can provide the desired vibration without being disturbed by external forces.
  • the pretensioning device causes the first unbalanced mass to be pressed radially in the direction of the axis of rotation into an initial position in which the first unbalanced mass is at a minimum distance from the axis of rotation.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that the first unbalanced mass can be moved radially away from the axis of rotation against the action of the pretensioning device as the rotational speed of the unbalanced shaft increases.
  • the first unbalanced mass takes on a defined radial position depending on the magnitude of the preload force. In this state, the centrifugal force caused by the rotation of the unbalanced shaft is in equilibrium with the opposite biasing force which acts on the first unbalanced mass by the biasing device.
  • the partial unbalance device can be guided, for example, by guide pins which extend through bores formed in the unbalanced shaft.
  • a second unbalanced mass is arranged on the unbalanced shaft on a side of the axis of rotation opposite the first unbalanced mass.
  • the second unbalanced mass is arranged on the unbalanced shaft by 180 ° opposite the first unbalanced mass.
  • the first and the second unbalance can also be arranged in a different angular position to one another on the unbalanced shaft.
  • the second unbalanced mass axially offset from the first unbalanced mass on the unbalanced shaft, so that the two unbalanced masses are not directly opposite one another.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is characterized by a main unbalance device which has the second unbalanced mass.
  • This main unbalance device is, for example, fixedly attached to the unbalanced shaft, a fixed unbalance being defined by the second unbalanced mass.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that for the second unbalanced mass the product m • r from its mass m and a distance r from its center of gravity from the axis of rotation is greater than for the first unbalanced mass. This means that a resulting unbalance of the unbalanced shaft lies on the side of the axis of rotation on which the second unbalanced mass is arranged.
  • Such an embodiment of the invention in which the first unbalanced mass or the partial unbalanced device can be adjusted in the opposite direction to the main unbalanced device, enables the oscillation amplitude to be reduced while increasing the rotational speed of the unbalanced shaft and vice versa.
  • the invention can also be used in a modified vibration exciter in which two unbalanced masses which are movable relative to one another are both arranged on the same side of the axis of rotation of an unbalanced shaft. Then the unbalance increases disproportionately with increasing speed.
  • a soil compaction machine in which a vibration exciter is installed, represents a 2-mass system in terms of vibration.
  • the resulting unbalance of the vibration exciter With a downward movement of the soil compacting machine in the direction of a subsurface to be compacted, the resulting unbalance of the vibration exciter, in the embodiment described above, the larger second unbalance mass, which decisively determines the direction of the resulting unbalance, is at an upper dead center at the time of contact with the ground.
  • the downward movement of the soil compacting machine is stopped abruptly when it comes into contact with the ground, so that the first unbalanced mass which can be moved against the action of the pretensioning device moves relatively downward, that is to say radially away from the axis of rotation, due to its inertia.
  • the damping device according to the invention results in a very high damping of the movement of the first unbalanced mass, the radial position of the first unbalanced mass associated with a specific speed can advantageously be kept almost in this case, so that the vibration amplitude remains largely unchanged.
  • the position of the first unbalanced mass is correspondingly corrected by the pretensioning device, so that the originally desired vibration amplitude of the soil compacting machine is set again.
  • the damping device has a first chamber, a second chamber connected via a throttle to the first chamber and a movable piston which forms a side wall of the first chamber and is coupled to the partial unbalance device or the first unbalanced mass, the first and second chambers are filled with a fluid. Depending on a movement of the first unbalanced mass and thus of the piston, the fluid flows across the throttle between the first and second chambers.
  • the damping effect described above can be set in the desired manner by a corresponding design of the throttle.
  • a further advantageous embodiment of the invention consists in providing a third chamber which is connected to the first chamber and is filled with the fluid.
  • the fluid is pressurized by a pressure generating device in order to compensate for leakage losses in the first and / or the second chamber.
  • the pretensioning device is formed by an elastic spring, which acts directly on the partial unbalance device works.
  • the fluid in the second chamber is pressurized by the pretensioning device, in particular by a hydraulic accumulator, so that the pretensioning force of the pretensioning device acts only indirectly on the partial unbalance device or the first unbalanced mass via the fluid.
  • the speed-dependent setting of the “mr” value is therefore purely hydraulic, for example by means of the hydraulic accumulator.
  • FIG. 1 shows a side sectional view of a first embodiment of a vibration exciter according to the invention to illustrate a basic mode of operation
  • Fig. 2 is a side sectional view of a second embodiment of the vibration exciter according to the invention.
  • FIG. 1 shows the basic structure of a first embodiment of a vibration exciter 1 according to the invention in a side sectional view.
  • the vibration exciter 1 is preferably installed in a soil compaction machine such as a vibration plate.
  • a soil compaction machine such as a vibration plate.
  • the invention is also applicable to other soil compaction machines, such as vibratory rollers or vibratory tampers.
  • FIG. 1 does not represent a detailed design of the vibration exciter 1 according to the invention that is suitable for assembly, but merely explains its general functional principle.
  • the vibration exciter 1 has a housing 2, in which bearings 3 are provided in lateral openings.
  • bearings 3 which are preferably designed as radial bearings in this embodiment, an unbalanced shaft 5 which is rotatable about an axis of rotation 4 and is generally driven by a motor (not shown) is mounted.
  • the unbalanced shaft 5 has a through hole through which a guide element 6 extends.
  • the guide element 6 is designed as a guide rod and can be moved radially in the direction of the axis of rotation 4.
  • a first unbalanced mass 7 is provided on part of the guide element 6 on one side of the axis of rotation 4.
  • the first unbalanced mass 7 is formed, for example, in one piece with the guide element 6.
  • the first unbalanced mass 7 can also be attached to the guide element 6.
  • the guide element 6 and the first unbalanced mass 7 together form a first partial unbalance device 8, which is guided radially in the direction of the axis of rotation 4 in the manner described above.
  • a piston 9 is formed on a part of the guide element 6 and has, for example, two longitudinal bores 10a, 10b.
  • a second unbalanced mass 11 is also arranged on the unbalanced shaft 5, which is also located on the side of the axis of rotation 4 opposite the first unbalanced mass 7.
  • the second unbalance mass 11 is part of a main unbalance device 12, which is firmly connected to the unbalanced shaft 5.
  • Both unbalanced masses 7, 11 are arranged approximately 180 ° out of phase on the unbalanced shaft 5, whereby they have approximately the same width in the axial direction. Alternatively, however, it is also possible to arrange the unbalanced masses axially offset from one another on the unbalanced shaft 5.
  • the second unbalanced mass 11 is designed such that the product m • r from the vibration-effective mass m and the distance r from its center of gravity from the axis of rotation 4 is greater than for the first unbalanced mass 7.
  • a resulting total unbalance for the vibration exciter 1 is on the side of the second Unbalance mass 11 or the main unbalance device 12.
  • the first unbalance mass 7 moves further outwards, which leads to a reduction in the resulting total unbalance and thus a reduction in the oscillation stroke.
  • an interior space 13 is formed, in which a first chamber 14 and a second chamber 15 are defined.
  • the piston 9 is movable in the interior 13 and separates the first chamber 14 from the second chamber 15.
  • the longitudinal bore 10a formed in the piston 9 is designed as a throttle, while in the other longitudinal bore 10b a first check valve 16 is provided which opens in the direction of flow from the second chamber 15 to the first chamber 14.
  • the entire interior 13, that is to say both the first chamber 14 and the second chamber mer 15, are filled with a fluid 17, wherein when the piston 9 moves, the fluid 17 flows at least over the throttle 10a between the first and second chambers 14, 15.
  • first chamber 14, second chamber 15, the throttle 10a connecting the first chamber 14 with the second chamber 15 and the piston 9 form a damping device by means of which the radial movement of the first unbalanced mass 7 is damped.
  • the piston 9 is formed on a part of the guide element 6 and thus coupled to the movement of the partial unbalance device 8. It can also be seen that, in addition to the damping device, a pretensioning device 18 is provided, by means of which the first part unbalance device 8 is pressed radially towards the axis of rotation 4.
  • the pre-saving device 18 is formed, for example, by a plate spring assembly which is arranged between the unbalanced shaft 5 and an inner surface of the piston 9, the guide element 6 extending through the plate springs.
  • the pretensioning device 18 thus acts directly on the partial unbalance device 8.
  • the pretensioning device 18 forces the first partial unbalance device 8 into a starting position when the unbalanced shaft 5 is in the upright position or at a low speed, so that the first unbalanced mass 7 bears against the unbalanced shaft 5 and is therefore at a minimum distance from the axis of rotation 4.
  • the counterbalance device 8 moves radially away from the axis of rotation 4 against the action of the pretensioning device 18, the volume of the first chamber 14 being reduced by displacement of the piston 9.
  • the fluid 17 flows from the first chamber 14 into the second chamber 15 exclusively via the throttle 10a because of the blocking action of the first check valve 16.
  • a safety stop for the partial unbalance device 8 At maximum speed of the unbalanced weight 5, the partial unbalance device 8 abuts against the safety stop, so that a further movement radially away from the axis of rotation 5 is prevented and thereby a final control for the Teun unbalance device 8 is defined, in which it takes a maximum distance to the rotary valve 4. In this final control there is a minimal resulting total unbalance for the unbalance weight 5 rotating at high speed and thus a small vibration amplitude.
  • sealing elements 19 are provided in the main unbalance device 12, which are adapted to the sliding movement of the guide element 6.
  • the first chamber 14 is connected via a connection 20 to a third chamber 21, the fluid 17 in the third chamber 21 being pressurized by a pressure generating device 22.
  • a second check valve 23 is also provided in the connection 20 and opens in the direction of the first chamber 14.
  • the pressure generating device 22 consists of a compression spring and a piston which can be moved in the third chamber 21 and is biased by the compression spring in the direction of the second check valve 23.
  • the fluid 17 is conveyed through the second check valve 23 into the first chamber 14, so that the total volume of the fluid 17 in the interior 13 remains constant.
  • a part of the unbalanced mass 5 is embossed as a hollow mass in order to receive the third chamber 21 together with the pressure generating device 22.
  • the hydraulic system of the soil compaction machine (not shown) can also be used as a pressure generating device 22, the third chamber 21 being connected to the hydraulic system for this FaU. 2 shows a second embodiment of the vibration exciter 1 according to the invention in a side sectional view. Analogously to FIG. 1, it should also be understood that this representation is intended to explain the general functional principle only, but does not show a constructive detailed design, for example with regard to the fact that the various elements can be assembled.
  • FIG. 2 The general operating principle of the second embodiment of the vibration exciter 1 according to the invention shown in FIG. 2 is similar to that of the first embodiment.
  • the same elements are designated with the same reference numerals as in FIG. 1, only the differences from the first embodiment being explained below.
  • the partial unbalance device 8 is built from the first unbalanced mass 7 and a guide element 6, which extends radially through a through-bore bored in the unbalanced mass 5 and is thereby guided so as to be movable radially to the axis of rotation 4. While the first unbalanced mass 7 is attached to one end of the guide element 6 designed as a guide rod, the piston 9 is formed at the other free end of the guide element 6.
  • the main unbalance device 12 which has the second unbalanced mass 11 and in which the interior 13 is ventilated, is attached to the unbalanced mass 5.
  • the guide element 6 extends into the interior 13, the piston 9 being movable in the interior 13 and defining the first chamber 14 facing the axis of rotation 4 therein.
  • the first chamber 14 is connected via a throttle 24 to the second chamber 15, which, however, is defined outside the interior 13.
  • the second chamber 15 is preferably in the main unbalance device 12 or in a part of the unbalance shaft 5 which is designed as a hollow shaft. Both the first chamber 14 and the second chamber 15 are filled with the fluid 17, a hydraulic accumulator 25 as a pre-saving device pressurizing the fluid 17 in both chambers 14, 15.
  • the fluid 17 presses against a lower surface of the piston 9 coupled to the partial unbalance device 8.
  • the partial unbalance device 8 and thus the first unbalanced mass 7 are preloaded radially in the direction of the axis of rotation 4.
  • the pretensioning device acts only indirectly on the fluid unbalance device 8 via the fluid 17.
  • a fourth chamber 26 is defined in the interior 13 above the piston 9, which can be ventilated via a vent hole 27 which is inflated at the edge of the main unbalance device 12. With a downward movement of the piston 9 in the interior 13, sufficient ambient air can then flow into the fourth chamber 26, thereby preventing the build-up of a negative pressure in the fourth chamber 26 and ensuring free movement of the piston 9.
  • the partial unbalance device 8, together with the piston 9 moves radially to the axis of rotation 4 up to a radial control in which a corresponding force is in balance with the preloading force of the hydraulic accumulator 25.
  • the fluid 17 flows through the throttle 24 provided between the first chamber 14 and the second chamber 15, as a result of which the movement of the part unbalance device 8 is damped.
  • the first chamber 14 is connected to the third chamber 21 via the connection 20, a second check valve 23 opening towards the first chamber 14 being provided in the connection 20.
  • the fluid 17 is pressurized by a hydraulic accumulator 22a serving as a pressure generating device. Leakage losses can be compensated for by feeding the fluid 17 into the first chamber 14 via the second check valve 23.
  • the hydraulic accumulator 22a it is also possible, instead of the hydraulic accumulator 22a, to connect the third chamber 21 to the hydraulic system of the soil compacting machine in order to provide the necessary pressure in the third chamber 21.
  • the hydraulic accumulator 25 is pretensioned such that the pressure in the first chamber 14 only exceeds the prestressing pressure in the hydraulic accumulator 25 after a corresponding speed and the resulting force effect, and thus radial control of the part unbalance device 8 together with the first Unbalance mass 7 is used.
  • the fluid pressure increases further against the pressure effect of the hydraulic accumulator 25, as a result of which an automatic assignment of the speed and a desired “mr” value of the unbalance 5 can be achieved.
  • the function of the damping device in the second embodiment is essentially the same as in the first embodiment, the function of the pretensioning device is implemented purely hydraulically by a hydraulic accumulator.

Abstract

Ein Vibrationserreger (1) für eine Bodenverdichtungsmaschine weist eine drehend antreibbare Unwuchtwelle (5) und eine an der Unwuchtwelle (5) angeordnete, radial zu einer Drehachse (4) der Unwuchtwelle (5) bewegbare erste Unwuchtmasse (7) auf, die radial in Richtung der Drehachse (4) von einer Vorspanneinrichtung (18) elastisch vorgespannt ist. Es ist eine Dämpfungseinrichtung (9, 10a, 14, 15) zur Dämpfung der Radialbewegung der ersten Unwuchtmasse (7) wenigstens in einer Richtung weg von der Drehachse (4) vorgesehen, wodurch im Betrieb der Bodenverdichtungsmaschine eine vorbestimme Radialstellung der ersten Unwuchtmasse (7) stabilisiert wird.

Description

Vibrationserreger mit Amplitudenverstellung
Die Erfindung betrifft einen Vibrationserreger gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, der insbesondere bei Bodenverdichtungsmaschinen zum Einsatz kommt.
Bodenverdichtungsmaschinen, insbesondere Vibrations- oder Rüttelplatten, weisen eine über dem zu verdichtenden Boden bewegliche Bodenkontaktplatte auf, die von einer durch einen Vibrationserreger erzeugten Vibration beaufschlagt wird. Die da- durch hervorgerufene Rüttelbewegung bewirkt ein gegenseitiges Verschieben und Verlagern der Bodenpartikel, wodurch Zwischenräume geschlossen und die gewünschte Bodenverdichtung erzielt werden kann.
Für eine gleichmäßige Verdichtung von Bodenpartikeln verschiedenartiger Zusam- mensetzung bzw. für eine unterschiedlich starke Verdichtung von Bodenpartikeln gleicher Zusammensetzung ist es wünschenswert, den Schwingungshub der Bodenverdichtungsmaschine variieren zu können. Der auch als Schwingweite bezeichnete und der zweifachen Amplitude entsprechende Schwingungshub s der Bodenverdichtungsmaschine, die einen Vibrationserreger aufweist, ist von ihrer Masse M und dem "mr"-Wert des Vibrationserregers abhängig und wird nach der Gleichung
m • r s = 2
M
bestimmt, worin m die schwingungswirksame Masse des Erregers (Umwuchtmasse) und r der Abstand des Schwerpunktes dieser Masse von einer Drehachse einer Unwuchtwelle sind.
Zur Veränderung des sogenannten "mr"-Wertes sind zahlreiche Lösungen bekannt. Beispielsweise ist in der EP 0 358 744 Bl ein Schwingungserreger offenbart, der drehbare Unwuchtteile aufweist, die jeweils an Unwuchtwellen angeordnet sind. Je nach Antriebsrichtung der Unwuchtwellen kommen die drehbaren Unwuchtteile mit verschiedenen Anschlägen in Kontakt, so daß ihre Position relativ zueinander bezüglich einer Drehachse entsprechend verändert und daraus ein maximaler "mr"- Wert oder ein minimaler "mr"-Wert resultiert. Zwischen diesen Extremwerten ist jedoch keine weitere Einstellung für die Schwingungsamplitude möglich. Die EP 0 847 810 AI beschreibt eine Vibrationsmaschine mit einem beweglichen exzentrischen Gewicht, das drehbar um eine Drehwelle an einer Vibrationserzeu- gungswelle angebracht ist. In Abhängigkeit von einer Drehzahl und einer Drehrichtung der Vibrationserzeugungswelle verschwenkt das bewegliche exzentrische Ge- wicht gegen eine Federkraft um die Drehwelle in verschiedene Endstellungen, die durch Stopper definiert sind, wodurch die resultierende Unwucht und damit die Schwingungsa plitude der Vibrationserzeugungswelle verändert wird.
Aus der DE 32 06 591 AI ist eine Stellungsregelvorrichtung für eine quer zu einer Welle verstellbare bewegbare Masse eines bei einer Vibrationsverdichtungswalze eingesetzten Vibrators bekannt, mit der die Stellung der bewegbaren Masse geregelt und somit die Amplitude der erzeugten Schwingungen variiert werden kann. Die Stellungsregelvorrichtung weist eine Feder auf, die automatisch bewirkt, daß die exzentrische Masse in die Stellung für Schwingungen mit der kleinsten Amplitude gebracht wird, wenn sich die Welle in Ruhe befindet. Im frei schwingenden Zustand erzeugt der Vibrator eine gewünschte Schwingungsamplitude, die sich in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Welle und einer geeigneten Federkennlinie automatisch einstellt. Jedoch läßt sich mit diesem Vibrator eine ausreichend stabile Radialstellung der bewegbaren Masse nicht realisieren, falls die Vibrationsverdichtungswalze in Kontakt mit einem Untergrund kommt und dadurch der frei schwingende Zustand durch eine Energieabgabe an den Untergrund gestört wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vibrationserreger für eine Boden- verdichtungsmaschine anzugeben, bei dem eine Amplitude einer Unwucht in Ab- hängigkeit von der Drehzal veränderbar und stabil auf einem vorgegebenen Wert gehalten werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Vibrationserreger mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Ein erfindungsgemäßer Vibrationserreger für eine Bodenverdichtungsmaschine mit einer drehend antreibbaren Unwuchtwelle und einer an der Unwuchtwelle angeordneten, radial zu einer Drehachse der Unwuchtwelle bewegbaren ersten Unwucht- masse, die radial in Richtung der Drehachse von einer Vorspanneinrichtung elastisch vorgespannt ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfungseinrich- tung zur Dämpfung der Radialbewegung der ersten Unwuchtmasse wenigstens in einer Richtung weg von der Drehachse vorgesehen ist.
Die Dämpfungseinrichtung verhindert ein freies Schwingen der ersten Umwucht- masse in Radialrichtung gegen die Wirkung der Vorspanneinrichtung und damit eine ständige Änderung der vom Vibrationserreger erzeugten Schwingungsamplitude. Somit dient die Dämpfungseinrichtung einer Stabilisierung der Stellung der ersten Unwuchtmasse, so daß die aufgrund der Auslegung des Vibrationserregers gewünschten Schwingungsparameter in engen Toleranzen eingehalten werden können. Die Dämpfung der Bewegung der ersten Unwuchtmasse ist insbesondere auch dann sehr effektiv und vorteilhaft, wenn der Vibrationserreger durch äußere Kräfte, die z.B. durch durch Bodenunebenheiten bewirkte Stösse auf die Bodenverdichtungsmaschine hervorgerufen werden, beaufschlagt wird. Die Dämpfungseinrichtung stellt sicher, daß der Vibrationserreger die gewünschte Schwingung bereitstellen kann, ohne durch äußere Krafteinflüsse gestört zu werden.
Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung bewirkt die Vorspanneinrichtung, dajß die erste Unwuchtmasse radial in Richtung der Drehachse in eine Ausgangsposition gedrückt wird, in der die erste Unwuchtmasse einen kleinsten Abstand zur Drehachse einnimmt.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste Unwuchtmasse bei zunehmender Drehzahl der Unwuchtwelle gegen die Wirkung der Vorspanneinrichtung radial von der Drehachse weg bewegbar ist. Bei Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl, das heißt in einem statio- nären Betrieb des Vibrationserregers, nimmt die erste Unwuchtmasse in Abhängigkeit von der Größe der Vorspannkraft eine definierte Radialstellung ein. In diesem Zustand ist die durch die Drehung der Unwuchtwelle hervorgerufene Fliehkraft im Gleichgewicht mit der entgegengesetzt gerichteten Vorspannkraft, die durch die Vorspanneinrichtung auf die erste Unwuchtmasse wirkt. Bei einer Veränderung der Drehzahl der Unwuchtwelle kommt es zu einer Radialbewegung der ersten Unwuchtmasse, wodurch in gewünschter Weise die Exzentrizität und somit die Schwingungsamplitude des Vibrationserregers angepaßt werden kann. In dieser Weise läßt sich eine drehzahlabhängige Einstellung des vorstehend genannten "mr"-Wertes der Unwuchtwelle erzielen.
Besonders vorteilhaft ist es, an der Unwuchtwelle eine Teilunwuchteinrichtung vorzusehen, die radial in Richtung der Drehachse geführt ist und die erste Unwucht- masse aufweist. Die Führung der Teilunwuchteinrichtung kann beispielsweise durch Führungszapfen realisiert sein, die sich durch in der Unwuchtwelle ausgebildete Bohrungen hindurch erstrecken.
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, daß an der Unwuchtwelle auf einer der ersten Unwuchtmasse entgegengesetzten Seite der Drehachse eine zweite Unwuchtmasse angeordnet ist. Beispielhaft ist es möglich, die zweite Unwuchtmasse um 180° gegenüberliegend zu der ersten Unwuchtmasse an der Unwuchtwelle anzuordnen. Alternativ dazu können jedoch die erste und die zweite Unwucht auch in einer anderen Winkelstellung zueinander an der Unwuchtwelle angeordnet sein. Ferner ist es möglich, die zweite Unwuchtmasse axial versetzt zu der ersten Unwuchtmasse an der Unwuchtwelle anzuordnen, so daß die beiden Unwuchtmassen nicht direkt gegenüberliegend stehen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist durch eine Hauptunwuchteinrichtung gekennzeichnet, die die zweite Unwuchtmasse aufweist. Diese Hauptunwuchteinrichtung ist beispielsweise fest an der Unwuchtwelle angebracht, wobei durch die zweite Unwuchtmasse eine Festunwucht definiert ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß für die zweite Unwuchtmasse das Produkt m • r aus ihrer Masse m und einem Abstand r ihres Schwerpunktes von der Drehachse größer ist als für die erste Unwuchtmasse. Dies bedeutet, daß eine resultierende Unwucht der Unwuchtwelle auf der Seite der Drehachse liegt, an der die zweite Unwuchtmasse angeord- net ist.
Eine derartige Ausführungsform der Erfindung, bei der die erste Unwuchtmasse bzw. die Teilunwuchteinrichtung entgegengesetzt zu der Hauptunwuchteinrichtung verstellbar ist, ermöglicht eine Verkleinerung der Schwingungsamplitude bei Ver- größerung der Drehzahl der Unwuchtwelle und umgekehrt. In Abweichung dazu läßt sich die Erfindung auch bei einem modifizierten Vibrationserreger einsetzen, bei dem zwei relativ zueinander bewegliche Unwuchtmassen beide auf derselben Seite der Drehachse einer Unwuchtwelle angeordnet sind. Dann vergrößert sich die Unwucht überproportional mit zunehmender Drehzahl.
Eine Bodenverdichtungsmaschine, in die ein Vibrationserreger eingebaut ist, stellt schwingungstechnisch ein 2-Massen-System dar. Dabei ist die Gesamtbewegung der Bodenverdichtungsmaschine der Bewegung der resultierenden Unwucht des Vibrationserregers um 180° phasenverschoben bzw. entgegengesetzt. Bei einer Abwärtsbewegung der Bodenverdichtungsmaschine in Richtung eines zu verdichtenden Untergrunds befindet sich die resultierende Unwucht des Vibrationserregers, bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform also die größere, die Richtung der resultierenden Unwucht maßgeblich bestimmende zweite Unwuchtmasse zum Zeitpunkt eines Bodenkontakts in einem oberen Totpunkt. Die Abwärtsbewegung der Bodenverdichtungsmaschine wird beim Bodenkontakt schlagartig gestoppt, so daß sich die gegen die Wirkung der Vorspannungseinrichtung bewegbare erste Un- wuchtmasse aufgrund ihrer Trägheit relativ nach unten, das heißt radial weg von der Drehachse bewegt. Da aber die erfindungsgemäße Däinpfungseinrichtiing eine sehr hohe Dämpfung der Bewegung der ersten Unwuchtmasse bewirkt, kann für diesen Fall die einer bestimmten Drehzahl zugeordnete Radialstellung der ersten Unwuchtmasse vorteilhaft nahezu gehalten werden, so daß die Schwingungsampli- tude weitgehend unverändert bleibt. Nach Beendigung des Bodenkontakts wird die Position der ersten Unwuchtmasse durch die Vorspanneinrichtung entsprechend nachkorrigiert, so daß die ursprünglich gewünschte Schwingungsamplitude der Bodenverdichtungsmaschine wieder eingestellt wird.
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, daß die Dämpfungseinrichtung eine erste Kammer, eine über eine Drossel mit der ersten Kammer verbundene zweite Kammer und einen mit der Teilunwuchteinrichtung bzw. der ersten Unwuchtmasse gekoppelten, eine Seitenwand der ersten Kammer bildenden beweglichen Kolben aufweist, wobei die erste und die zweite Kammer mit einem Fluid gefüllt sind. In Abhängigkeit von einer Bewegung der ersten Unwuchtmasse und damit des Kolbens strömt das Fluid über die Drossel zwischen der ersten und zweiten Kammer. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Drossel läßt sich die vorstehend beschriebene Dämpfungswirkung in gewünschter Weise einstellen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, eine mit der ersten Kammer in Verbindung stehende dritte Kammer vorzusehen, die mit dem Fluid gefüllt ist. In der dritten Kammer ist das Fluid durch eine Druckerzeugungseinrichtung unter Druck gesetzt, um somit Leckageverluste in der ersten und/oder der zweiten Kammer auszugleichen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Vor- spanneinrichtung durch eine elastische Feder gebildet, die unmittelbar auf die Teil- unwuchteinrichtung wirkt. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das Fluid in der zweiten Kammer durch die Vorspanneinrichtung, insbesondere durch einen Hydrospeicher, unter Druck gesetzt, so daß die Vorspannkraft der Vor- spanneiiirichtung lediglich mittelbar über das Fluid auf die Teilunwuchteinrichtung bzw. die erste Unwuchtmasse wirkt. Bei dieser alternativen Ausführungsform der Erfindung erfolgt also die drehzahlabhängige Einstellung des "mr"-Wertes rein hydraulisch, beispielsweise mittels des Hydrospeichers.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines er- findungsgemäßen Vibrationserregers zur Darstellung einer prinzipiellen Funktionsweise; und
Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vibrationserregers.
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer ersten Ausführungsform eines erfin- dungsgemäjßen Vibrationserregers 1 in einer seitlichen Schnittansicht. Der Vibrati- onserreger 1 wird vorzugsweise in einer Bodenverdichtungsmaschine wie beispielsweise einer Vibrationsplatte eingebaut. Selbstverständlich ist die Erfindung auch bei anderen Bodenverdichtungsmaschinen anwendbar, wie zum Beispiel Vibrationswalzen oder auch Vibrationsstampfern. Es ist zu verstehen, daß die Fig. 1 keine montagegerechte konstruktive Detailausführung des erfindungsgemäßen Vibrationserregers 1 darstellt, sondern lediglich sein allgemeines Funktionsprinzip erläutert.
Der Vibrationserreger 1 weist ein Gehäuse 2 auf, bei dem in seitlichen Öffnungen jeweils Lagerungen 3 vorgesehen sind. In den Lagerungen 3, die bei dieser Ausführungsform vorzugsweise als Radiallager ausgeführt sind, ist eine um eine Drehachse 4 drehbare Unwuchtwelle 5 gelagert, die im allgemeinen von einem Motor (nicht gezeigt) angetrieben wird. Die Unwuchtwelle 5 weist eine Durchgangsbohrung auf, durch die hindurch sich ein Führungselement 6 erstreckt. Das Führungselement 6 ist als Führungsstange ausgebildet und radial in Richtung der Drehachse 4 bewegbar. Auf einer Seite der Drehachse 4 ist an einem Teil des Führungselements 6 eine erste Unwuchtmasse 7 vorgesehen. Die erste Unwuchtmasse 7 ist dabei beispielsweise mit dem Führungselement 6 einstückig ausgebildet. Alternativ dazu kann die erste Unwuchtmasse 7 auch an dem Führungselement 6 befestigt sein. Das Füh- rungselement 6 und die erste Unwuchtmasse 7 bilden zusammen eine erste Teilunwuchteinrichtung 8, die in der vorstehend beschriebenen Weise radial in Richtung der Drehachse 4 geführt ist.
Auf einer der ersten Unwuchtmasse 7 entgegengesetzten anderen Seite der Dreh- achse 4, ist an einem Teil des Führungselements 6 ein Kolben 9 ausgebildet, der beispielsweise zwei Längsbohrungen 10a, 10b aufweist. An der Unwuchtwelle 5 ist ferner eine zweite Unwuchtmasse 11 angeordnet, die sich ebenfalls auf der der ersten Unwuchtmasse 7 entgegengesetzten Seite der Drehachse 4 befindet. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist die zweite Unwuchtmasse 11 Bestandteil einer Hauptunwuchteinrichtung 12, die fest mit der Unwuchtwelle 5 verbunden ist.
Beide Unwuchtmassen 7, 11 sind ungefähr um 180° phasenverschoben an der Unwuchtwelle 5 angeordnet, wobei sie annähernd die gleiche Breite in axialer Richtung aufweisen. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, die Unwuchtmassen axial versetzt zueinander an der Unwuchtwelle 5 anzuordnen. Die zweite Unwuchtmasse 11 ist so ausgebildet, daß das Produkt m • r aus schwingungswirksamer Masse m und Abstand r ihres Schwerpunktes von der Drehachse 4 größer ist als für die erste Unwuchtmasse 7. Somit liegt eine resultierende Gesamtunwucht für den Vibrationserreger 1 auf der Seite der zweiten Unwuchtmasse 11 bzw. der Hauptunwuchteinrichtung 12. Mit zunehmender Drehzahl der Unwuchtwelle 5 gelangt die erste Unwuchmasse 7 weiter nach außen, was zu einer Verminderung der resultierenden Gesamtunwucht und damit Verkleinerung des Schwingungshubs führt.
Innerhalb der an der Unwuchtwelle 5 befestigten Hauptunwuchteinrichtung 12 ist ein Innenraum 13 ausgebildet, in dem eine erste Kammer 14 und eine zweite Kammer 15 definiert sind. Der Kolben 9 ist in dem Innenraum 13 beweglich und trennt die erste Kammer 14 von der zweiten Kammer 15 ab. Die in dem Kolben 9 ausgebildete Längsbohrung 10a ist als Drossel ausgebildet, während in der anderen Längs- bohrung 10b ein erstes Rückschlagventil 16 vorgesehen ist, das sich in Strömungsrichtung von der zweiten Kammer 15 zur ersten Kammer 14 hin öffnet. Der gesamte Innenraum 13, das heißt sowohl die erste Kammer 14 als auch die zweite Kam- mer 15, sind mit einem Fluid 17 gefüllt, wobei bei einer Bewegung des Kolbens 9 das Fluid 17 zumindest über die Drossel 10a zwischen der ersten und zweiten Kammer 14, 15 strömt.
Die vorstehend genannten Elemente erste Kammer 14, zweite Kammer 15, die die erste Kammer 14 mit der zweiten Kammer 15 verbindende Drossel 10a und der Kolben 9 bilden eine Dämpfungseinrichtung aus, durch die die Radialbewegung der ersten Unwuchtmasse 7 gedämpft wird. Wie vorstehend erläutert, ist an einem Teil des Führungselements 6 der Kolben 9 ausgebildet und somit mit der Bewegung der Teilunwuchteinrichtung 8 gekoppelt. Ferner ist zu erkennen, daß zusätzlich zu der Dämpfungseinrichtung eine Vorspanneinrichtung 18 vorgesehen ist, durch die die erste Teüunwuchteinrichtung 8 radial hin zu der Drehachse 4 gedrückt wird. Bei der hier gezeigten ersten Ausführungsform ist die Vorsparmeinrichtung 18 beispielsweise durch ein Tellerfederpaket ausgebildet, das zwischen der Unwuchtwelle 5 und einer Innenfläche des Kolbens 9 angeordnet ist, wobei sich das Führungselement 6 durch die Tellerfedern hindurch erstreckt. Die Vorspanneinrichtung 18 wirkt also unmittelbar auf die Teüunwuchteinrichtung 8.
Die Vorspanneinrichtung 18 zwingt die erste Teüunwuchteinrichtung 8 bei Stül- stand oder geringer Drehzahl der Unwuchtwelle 5 in eine Ausgangsstellung, so daß die erste Unwuchtmasse 7 an der Unwuchtwelle 5 anliegt und somit einen kleinsten Abstand zur Drehachse 4 aufweist. Mit zunehmender Drehzahl der Unwuchtwelle 5 bewegt sich die Teüunwuchteinrichtung 8 gegen die Wirkung der Vorspanneinrichtung 18 radial von der Drehachse 4 weg, wobei das Volumen der er- sten Kammer 14 durch Verlagerung des Kolbens 9 verkleinert wird. Durch die Verkleinerung des Volumens der ersten Kammer 14 strömt das Fluid 17 wegen der Sperrwirkung des ersten Rückschlagventils 16 ausschließlich über die Drossel 10a von der ersten Kammer 14 in die zweite Kammer 15. Dies führt zu einer hohen Dämpfung der Bewegung der Teüunwuchteinrichtung 8 in einer Richtung radial weg von der Drehachse 4. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, daj3 die Teüunwuchteinrichtung 8 auch im Fεdle eines auf die Bodenverdichtungsmaschine einwirkenden Stoßes, bei dem eine Kraft auf die Teüunwuchteinrichtung 8 aufgrund ihrer Trägheit radial von der Drehachse 4 weg ausgeübt wird, nahezu in ihrer Ra- dialsteUung gehalten werden kann. Die RücksteUung der Teüunwuchteinrichtung 8 durch die Vorspanneinrichtung 18 in die durch die Vorsparmkraft bestimmte Position kann schneU erzielt werden, indem bei der entgegengerichteten Bewegung des Kolbens 9, das heißt bei einer Vergrößerung des Volumens der ersten Kammer 14, das Fluid 17 zusätzlich zu der Drossel 10a auch durch das sich in dieser Strömungsrichtung öffnende erste Rückschlagventil 16 zurückströmt. Auf diese Weise wird eine Stabilisierung der RadialsteUung der ersten Teüunwuchteinrichtung 8 nach einer Störung der freien Schwingung des Vibrationserregers 1 und eine damit verbundene schneUe RücksteUung realisiert.
In der Fig. 1 nicht gezeigt ist ein Sicherheitsanschlag für die Teüunwuchteinrichtung 8. Bei maximaler Drehzahl der UnwuchtweUe 5 st ßt die Teüunwuchteinrichtung 8 gegen den Sicherheitsanschlag an, so daß eine weitere Bewegung radial weg von der Drehachse 5 verhindert wird und dadurch eine EndsteUung für die Teüunwuchteinrichtung 8 definiert ist, in der sie einen maximalen Abstand zur Drehweüe 4 einnimmt. In dieser EndsteUung ergibt sich für die mit hoher Drehzähl drehende UnwuchtweUe 5 eine minimale resultierende Gesamtunwucht und somit eine kleine SchwingungsampUtude.
Um ein Austreten des Fluids 17 aus dem Innenraum 13 zu verhindern, sind in der Hauptunwuchteinrichtung 12 Dichtungselemente 19 vorgesehen, die an die Gleitbewegung des Führungselements 6 angepaßt sind. Zum Ausgleich von Leckagen an den Dichtungselementen 19 ist die erste Kammer 14 über eine Verbindung 20 mit einer dritten Kammer 21 verbunden, wobei das Fluid 17 in der dritten Kammer 21 durch eine Druckerzeugungseinrichtung 22 unter Druck gesetzt ist. In der Verbindung 20 ist ferner ein zweites Rückschlagventil 23 vorgesehen, das in Richtung der ersten Kammer 14 hin öffnet. Die Druckerzeugungseinrichtung 22 besteht bei der hier gezeigten ersten Ausführungsform der Erfindung aus einer Druckfeder und ei- nem in der dritten Kammer 21 bewegbaren Kolben, der in Richtung des zweiten Rückschlagventils 23 von der Druckfeder vorgespannt ist. In Abhängigkeit von der eingesteUten Vorspannkraft der Druckerzeugungseinrichtung 22 und den auftretenden Leckagen in dem Innenraum 13 wird das Fluid 17 durch das zweite Rückschlagventil 23 in die erste Kammer 14 nachgefördert, so da_ß das Gesamtvolumen des Fluids 17 in dem Inneraum 13 konstant bleibt. Bei dieser Ausführungsform ist ein Teü der UnwuchtweUe 5 als HohlweUe ausgebüdet, um darin die dritte Kammer 21 mitsamt der Druckerzeugungseinrichtung 22 aufzunehmen. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann jedoch auch das Hydrauliksystem der Bodenverdichtungsmaschine (nicht gezeigt) als Druckerzeugungseinrichtung 22 eingesetzt werden, wobei für diesen FaU die dritte Kammer 21 an das Hydrauliksystem angeschlossen ist. In der Fig. 2 ist eine zweite Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Vibrationserregers 1 in einer seitlichen Schnittansicht dargesteUt. Analog zu der Fig. 1 ist auch hierbei zu verstehen, daß diese Darstellung ledigUch das aügemeine Funktionsprinzip erläutern soll, nicht jedoch eine konstruktive Detaüausführung zeigt, beispiels- weise in Hinsicht auf eine Montierbarkeit der diversen Elemente.
Das allgemeine Funktionsprinzip der in der Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vibrationserregers 1 ist dem der ersten Ausführungsform ähnlich. Für eine bessere VerständUchkeit sind gleiche Elemente jeweüs mit den gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 1 bezeichnet, wobei im Folgenden ledigUch die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform erläutert werden.
Die Teüunwuchteinrichtung 8 ist aus der ersten Unwuchtmasse 7 und einem Führungselement 6 gebüdet, das sich radial durch eine in der UnwuchtweUe 5 ausge- büdete Durchgangsbohrung hindurch erstreckt und dadurch radial zur Drehachse 4 bewegbar geführt ist. Während an einem Ende des als Führungsstange ausgebildeten Führungselementes 6 die erste Unwuchtmasse 7 angebracht ist, ist an dem anderen freien Ende des Führungselementes 6 der Kolben 9 ausgebildet.
An der UnwuchtweUe 5 ist die Hauptunwuchteinrichtung 12 angebracht, die die zweite Unwuchtmasse 11 aufweist und in der der Innenraum 13 ausgebüdet ist. Das Führungselement 6 erstreckt sich in den Innenraum 13 hinein, wobei der Kolben 9 in dem Innenraum 13 bewegbar ist und darin der Drehachse 4 zugewandt die erste Kammer 14 definiert. Die erste Kammer 14 steht über eine Drossel 24 mit der zweiten Kammer 15 in Verbindung, die jedoch außerhalb des Innenraums 13 definiert ist. Vorzugsweise ist die zweite Kammer 15 in der Hauptunwuchteinrichtung 12 oder in einem als Hohlwelle ausgebüdeten Teü der UnwuchtweUe 5 ausgebüdet. Sowohl die erste Kammer 14 als auch die zweite Kammer 15 sind mit dem Fluid 17 gefüllt, wobei ein Hydrospeicher 25 als Vorsparmeinrichtung das Fluid 17 in beiden Kammern 14, 15 unter Druck setzt. Das Fluid 17 drückt gegen eine untere Fläche des mit der Teüunwuchteinrichtung 8 gekoppelten Kolbens 9. In dieser Weise wird die Teüunwuchteinrichtung 8 und somit die erste Unwuchtmasse 7 radial in Richtung der Drehachse 4 vorgespannt. Bei dieser zweiten Ausfuhrungsform wirkt also die Vorspanneinrichtung nur mittelbar über das Fluid 17 auf die Teüun- wuchteinrichtung 8.
In dem Innenraum 13 ist oberhalb des Kolbens 9 eine vierte Kammer 26 definiert, die über eine am Rand der Hauptunwuchteinrichtung 12 ausgebüdete Belüftungsbohrung 27 belüftet werden kann. Somit kann bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 9 in dem Innenraum 13 ausreichend Umgebungsluft in die vierte Kammer 26 nachströmen, wodurch die Büdung eines Unterdrucks in der vierten Kammer 26 verhindert und eine freie Bewegbarkeit des Kolbens 9 gewährleistet wird. Bei zunehmender Drehzahl der UnwuchtweUe 5 bewegt sich die Teüunwuchteinrichtung 8 mitsamt dem Kolben 9 radial zu der Drehachse 4 bis in eine RadialsteUung, in der eine entsprechende FUehkraft mit der Vorspannkraft des Hydrospeichers 25 im Gleichgewicht ist. Bei einer Veränderung der KolbensteUung strömt das Fluid 17 durch die zwischen der ersten Kammer 14 und der zweiten Kammer 15 vorgesehene Drossel 24, wodurch die Bewegung der Teüunwuchteinrichtung 8 gedämpft wird.
Um ein Austreten des Fluids 17 aus der ersten Kammer 14 zu verhindern, sind an seitilchen Flächen des Kolbens 9 und unterhalb der ersten Kammer 14 Dichtungselemente 19 vorgesehen. Zum Ausgleich von Leckagen ist die erste Kammer 14 über die Verbindung 20 mit der dritten Kammer 21 verbunden, wobei in der Verbindung 20 ein zu der ersten Kammer 14 hin öffnendes zweites Rückschlagventil 23 vorgesehen ist. In der dritten Kammer 21 ist das Fluid 17 von einem als Druckerzeu- gungseinrichtung dienenden Hydrospeicher 22a unter Druck gesetzt. Durch ein Nachfördern des Fluids 17 über das zweite Rückschlagventil 23 hinein in die erste Kammer 14 lassen sich Leckverluste ausgleichen. In gleicher Weise ist es auch mögUch, anstatt des Hydrospeichers 22a die dritte Kammer 21 an das Hydrauliksystem der Bodenverdichtungsmaschine anzuschUej3en, um den notwendigen Druck in der dritten Kammer 21 bereitzusteUen.
Bei der zweiten Ausführungsform ist der Hydrospeicher 25 derart vorgespannt, daß erst nach Erreichen einer entsprechenden Drehzahl und der daraus resultierenden FUehkraftwirkung der Druck in der ersten Kammer 14 den Vorspanndruck im Hy- drospeicher 25 überschreitet und somit eine radiale VersteUung der Teüunwuchteinrichtung 8 zusammen mit der ersten Unwuchtmasse 7 einsetzt. Bei einer weiteren Steigerung der Drehzahl der UnwuchtweUe 5 steigt der Fluiddruck gegen die Druckwirkung des Hydrospeichers 25 weiter an, wodurch eine automatische Zuordnung von Drehzahl und einem gewünschten "mr"-Wert der UnwuchtweUe 5 erzielt werden kann. Während die Funktion der Dämfungseinrichtung bei der zweiten Ausführungsform im wesentlichen die gleiche ist wie bei der ersten Ausführungsform, ist hierbei die Funktion der Vorspanneinrichtung jedoch rein hydrau- Hsch durch einen Hydrospeicher reaUsiert.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vibrationserreger (1) für eine Bodenverdichtungsmaschine, mit einer drehend antreibbaren UnwuchtweUe (5), und - einer an der UnwuchtweUe (5) angeordneten, radial zu einer Drehachse (4) der UnwuchtweUe bewegbaren ersten Unwuchtmasse (7), die radial in Richtung der Drehachse (4) von einer Vorspanneinrichtung (18; 25) elastisch vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfungseinrichtung (9, 10a, 14, 15, 24) zur Dämpfung der Radialbewegung der ersten Unwuchtmasse (7) wenigstens in einer Richtung weg von der Drehachse (4) vorgesehen ist.
2. Vibrationserreger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Unwuchtmasse (7) bei zunehmender Drehzahl der UnwuchtweUe (5) gegen die Wirkung der Vorspanneinrichtung (18; 25) radial von der Drehachse (4) weg beweg- bar ist.
3. Vibrationserreger (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Teüunwuchteinrichtung (8), die radial in Richtung der Drehachse (4) geführt ist und die erste Unwuchtmasse (7) aufweist.
4. Vibrationserreger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der UnwuchtweUe (5) auf einer der ersten Unwuchtmasse (7) entgegengesetzten Seite der Drehachse (4) eine zweite Unwuchtmasse (11) angeordnet ist.
5. Vibrationserreger (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dajß für die zweite Unwuchtmasse (11) das Produkt m • r aus einer Masse m und einem Abstand r des Schwerpunktes von der Drehachse (4) größer ist als für die erste Unwuchtmasse (7).
6. Vibrationserreger (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daJ3 die Dämpfungseiimchtung eine erste Kammer (14), eine über eine Drossel (10a; 24) mit der ersten Kammer (14) verbundene zweite Kammer (15) und einen mit der Teüunwuchteinrichtung gekoppelten, eine Seitenwand der ersten Kammer (14) bildenden bewegUchen Kolben (9) aufweist, wobei die erste und die zweite Kammer (14; 15) mit einem Fluid (17) gefüUt sind und das Fluid (17) in Abhängigkeit von einer Bewegung des Kolbens (9) zwischen der ersten und zweiten Kammer (14, 15) über die Drossel (10a; 24) strömt.
7. Vibrationserreger (1) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine die zweite Unwuchtmasse (11) aufweisende Hauptunwuchteinrichtung (12), in der zu- mindest die erste Kammer (14) ausgebüdet ist.
8. Vibrationserreger (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daj3 in der Hauptunwuchteinrichtung (12) ein Innenraum (13) ausgebüdet ist, in dem die erste und die zweite Kammer (14; 15) definiert sind, wobei der Kolben (9) in dem Innenraum (13) beweglich ist und die erste Kammer (14) von der zweiten Kammer
(15) trennt.
9. Vibratlonserreger (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung (18) unmittelbar auf die Teüunwuchtein- richtung wirkt.
10. Vibrationserreger (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid (17) in der zweiten Kammer (15) durch die Vorspanneinrichtung (25) unter Druck gesetzt ist, so daJ3 die Vorspanneinrichtung (25) mittelbar über das Fluid (17) auf die Teüunwuchteinrichtung (8) wirkt.
11. Vibrationserreger (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch eine mit der ersten Kammer (14) in Verbindung stehende dritte Kammer (21), die mit dem Fluid (17) gefüüt ist, wobei das Fluid (17) in der dritten Kammer (21) durch eine Druckerzeugungseinrichtung (22) unter Druck gesetzt ist, um
Leckageverluste in der ersten und/oder der zweiten Kammer (14; 15) auszugleichen.
12. Vibrationserreger (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Verbindung (20) zwischen der ersten Kammer (14) und der dritten Kammer
(21) eine eine Fluidströmung nur von der dritten (21) zur ersten Kammer (14) erlaubende Strömungsrichtereinrichtung (23) vorgesehen ist.
13. Vibrationserreger (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge- kennzeichnet, daß die dritte Kammer (21) in der Hauptunwuchteinrichtung (12) ausgebüdet ist.
14. Vibrationserreger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Unwuchtmasse (7) radial zur Drehachse (4) verschiebbar ist.
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