Verdichtungsvorrichtung mit Vibrationsantrieb

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bodenverichtungsvorrichtung mit Vibrationsantrieb, wobei der Vibrationsantrieb zur Erzeugung einer gerichteten Schwingungsbewegung wenigstens zwei auf gegensinnig synchron rotierenden Unwuchterregerwellen angeordnete Unwuchten aufweist. Derartige Bodenverdichtungsvorrichtungen bestehen insbesondere aus Straßenwalzen; dasselbe Prinzip läßt sich aber auch bei Plattenrüttlern anwenden.

[0002] Bekannte Bodenverdichtungsvorrichtungen weisen beispielsweise zwei horizontal nebeneinander angeordnete Unwuchterregerwellen auf, die durch Änderung ihrer Phasenlage das Erzeugen verschiedener Verdichtungs- und Antriebsrichtungen ermöglichen. Da die beiden Erregerwellen jedoch unterschiedliche Drehrichtungen aufweisen, müssen sie in ausreichendem Abstand voneinander angeordnet werden, um eine Kollision der Unwuchten zu verhindern. Dies führt zu einem entsprechend großen Platzbedarf.

[0003] Daneben sind Bodenverdichtungsvorrichtungen bekannt, die drei Unwuchterregerwellen aufweisen, welche nicht nebeneinander, sondern fluchtend hintereinander angeordnet sind, wobei die beiden äußeren Unwuchterregerwellen gleichsinnig drehen und sie durch die mittlere Unwuchterregerwelle, die als Hohlwelle ausgeführt ist, miteinander verbunden sind. Damit allerdings die mittlere Unwuchterregerwelle die erforderliche gegensinnige Drehrichtung erhält, muß sie zur Drehrichtungsumkehr über eine separate Getriebeanordnung an eine der beiden äußeren Unwuchterregerwellen angekoppelt sein. Auch dies macht einen hieran angepaßten vergrößerten Bauraum erforderlich.

[0004] Bekannte Vibrationsantriebe finden sich in JP 0 126 2703, DE 42 43 755 und US 4 087 982.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Bodenverdichtungsvorrichtungen hinsichtlich der Anordnung ihrer Unwuchterregerwellen derart zu verbessern, daß sie sich durch optimierte Einbauverhältnisse auszeichnen.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Unwuchten zweigeteilt sind und deren Unwuchtteile jeweils zwei separaten gleichsinnig zueinander rotierenden Erregerwellen zugeordnet sind derart, daß die beiden Unwuchtteile der ersten Unwucht auf axial miteinander fluchtenden Erregerwellen angeordnet sind, daß zwischen den beiden Erregerwellen die zweite Unwucht vorgesehen ist, und daß die beiden Unwuchtteile der zweiten Unwucht auf zueinander parallelen und sich versetzt zu den Erregerwellen der ersten Unwucht erstreckenden Erregerwellen angeordnet sind.

[0007] Zunächst einmal ergibt sich hierdurch der Vorteil, daß die Gesamtfliehkraft der Unwuchten auf vier Wellen verteilt wird, und somit die einzelnen Unwuchterregerwellen über entsprechend kleinere Lager gelagert werden können. Diese kleineren Lager führen vor allem dazu, daß höhere Grenzdrehzahlen bis hin zu 70 Hz realisierbar sind, was ein verbessertes Arbeitsverhalten der Bodenverdichtungsvorrichtung ergibt. Durch die Vergrößerung der Lageranzahl wird es außerdem möglich, größere Unwuchten zu installieren, wodurch sich die Verdichtungsarbeit ebenfalls entsprechend verbessern läßt.

[0008] Eine Verbesserung der Einbauverhältnisse ergibt sich dadurch, daß auch die parallelen Erregerwellen der zweiten Unwucht, die gleichsinnig umlaufen, anders als beim Stand der Technik platzsparend und kollisionsfrei nebeneinander angeordnet werden können. Vor allem ermöglicht die erfindungsgemäße Bodenverdichtungsvorrichtung aber eine Bauraumoptimierung, indem alle vier Erregerwellen, also selbst die gegensinnig umlaufenden Erregerwellen so aneinander angekoppelt werden können, daß auf ein separates Getriebe zur Drehrichtungsumkehr verzichtet werden kann. Hierzu ist es erforderlich, daß die Erregerwelle eines der beiden Unwuchtteile der ersten Unwucht direkt an die Erregerwelle zumindest eines Unwuchtteils der zweiten Unwucht angekoppelt ist, daß die Erregerwellen beider Unwuchtteile der zweiten Unwucht direkt an die Erregerwelle eines Unwuchtteils der ersten Unwucht angekoppelt sind, und daß die Antriebswelle des Vibrationsantriebes die einem Unwuchtteil der ersten Unwuchtteil der ersten Unwucht zugeordnete Erregerwelle antreibt, diese Erregerwelle, die den beiden Unwuchtteilen der zweiten Unwucht zugeordneten Erregerwellen antreibt, und eine der beiden Erregerwellen der zweiten Unwucht die dem anderen Unwuchtteil der ersten Unwucht zugeordnete Erregerwelle antreibt. Somit kann auch auf eine separate Lagerung der zugehörigen Getriebezahnräder verzichtet werden kann. Schließlich ermöglicht die direkte Kopplung der vier Unwuchterregerwellen aber auch die Verwendung vieler Gleichteile pro Unwucht, indem beispielsweise jeweils die Unwuchterregerwellen, die zugehörigen Zahnräder zur Rotationsübertragung und die Unwuchtgewichte der ersten Unwucht gleich ausgeführt sein können; gleiches gilt auch für die zweite Unwucht. Dies führt zu einer Reduzierung der Einzelteilkosten und des zugehörigen Lagerhaltungs- und Wartungsaufwandes.

[0009] Um die Fliehkräfte hinsichtlich ihrer Größe und Richtung ändern zu können, empfiehlt es sich, wenn die Erregerwellen beider Unwuchten in einem gemeinsamen Gestell gelagert sind, das um eine zu ihnen parallele Achse verschwenkbar und in der gewünschten Schwenkposition arretierbar ist, wobei es ausgehend von einer Bezugsposition mit vertikal übereinander angeordneten Erregerwellen der zweiten Unwucht beidseitig, insbesondere bis etwa 90° verstellbar sein sollte.

[0010] Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die Einstellung der Position der Erregerwellen in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung vorgenommen wird. Dadurch unterstützt ein Anteil der in der Bodenverdichtungsvorrichtung erzeugten Schwingungskraft den Fahrantrieb der Bodenverdichtungsvorrichtung, anstatt ihm entgegenzuwirken.

[0011] Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung; hierbei zeigen

Figur 1

eine perspektivische Seitenansicht der vier Unwuchterregerwellen einer Bodenverdichtungsvorrichtung;

Figur 2

die Unwuchten mit zugehörigen Unwuchterregerwellen in einer Bezugsposition in Seitenansicht; und

Figur 3

die Unwuchten aus Figur 2 in einer insgesamt um 45° verschwenkten Position.

[0012] In Figur 1 ist der Aufbau eines Schwingungserregers einer Bodenverdichtungsvorrichtung dargestellt, wobei insbesondere vier Unwuchterregerwellen 1, 2, 3, 4 erkennbar sind, die über eine Antriebswelle 5 mit einem Vibrationsantrieb 6 verbunden sind. Jede Unwuchterregerwelle 1 bis 4 weist ein zugehöriges Unwuchtgewicht 11, 12, 13, 14 auf, wobei die Unwuchtgewichte 11 und 14 der Unwuchterregerwellen 1 und 4 einerseits und die Unwuchtgewichte 12 und 13 der Unwuchterregerwellen 2 und 3 andererseits jeweils in gleicher Ausrichtung zueinander angeordnet sind, um hierduch eine Addition zu einer ersten Unwucht A bzw. zweiten Unwucht B zu ermöglichen, wobei beide Gesamtunwuchten jeweils gleich große Fliehkräfte erzeugen.

[0013] Die Unwuchterregerwelle 1, die im Gegenuhrzeigersinn umläuft, weist stirnseitig ein Zahnrad 21 auf, das mit einem Zahnrad 22 der Unwuchterregerwelle 2 und einem Zahnrad 23 der Unwuchterregerwelle 3 in Eingriff befindlich ist und beide Unwuchterregerwellen hierdurch in entgegengesetzter Drehrichtung, also im Uhrzeigersinn antreibt. Die Unwuchterregerwelle 3 weist an der dem Zahnrad 23 gegenüberliegenden Stirnseite ein weiteres Zahnrad 23a auf, das mit einem Zahnrad 24 der Unwuchterregerwelle 4 kämmt und die Erregerwelle 4 in wiederum entgegengesetzter, also in gleicher Drehrichtung wie die Erregerwelle 1 antreibt.

[0014] Hieraus resultiert folglich eine direkte Kopplung aller vier Erregerwellen, ohne daß ein zusätzlicher Getriebezug erforderlich ist, und ohne daß außerdem die mittlere Erregerwelle als Hohlwelle ausgeführt sein muß. Hierdurch ergibt sich der bereits erwähnte Vorteil, daß viele Gleichteile verwendet werden können, wie unschwer aus Figur 1 erkennbar ist. Der Schwingungserreger der Bodenverdichtungsvorrichtung, also die vier Erregerwellen mitsamt ihren Unwuchten sind zur Richtungs- und Größenänderung der Fliehkräfte in einem Gestell 7 gelagert, das über einen Schwenkmotor 8 mitsamt den darin gelagerten Erregerwellen verschwenkt werden kann. Das Gestell 7 ist wiederum im Beispiel aus Figur 1 in einer Walzenbandage 9 einer Straßenwalze derart angeordnet, daß das Gestell unabhängig von der Fahrbewegung der Bandage in der jeweiligen Schwenkposition verbleibt.

[0015] In Figur 2 ist die Bezugsposition für das Verschwenken des Gestells dargestellt, bei der das Gestell nicht gegenüber der Walzenbandage verschwenkt ist und die beiden Erregerwellen 2 und 3 der zweiten Unwucht vertikal übereinander angeordnet sind. Demgegenüber ist in Figur 3 eine Position des Gestells 7 dargestellt, bei der diese um 45° gegenüber der Bezugsposition verschwenkt ist.

[0016] In den Figuren 2 und 3 sind jeweils zwei die Funktion der Unwuchten verdeutlichende Phasen dargestellt, nämlich eine erste Phase, bei der sich die Fliehkräfte der Unwuchten - in Horizontalrichtung bei Figur 2 und um 45° nach links unten bei Figur 3 - gerade aufheben und bei der die Unwuchten einerseits und die den Fliehkräften entsprechenden Pfeile andererseits mit durchgezogenen Linien dargestellt sind; in der zweiten Erregerphase, die mit gestrichtelten Linien angedeutet ist, addieren sich die Fliehkräfte, so daß eine Gesamtfliehkraft F entsteht, die in Figur 2 vertikal nach unten und in Figur 3 um 45° nach rechts unten gerichtet ist.

[0017] Zusammenfassend bietet die vorliegenden Erfindung somit den Vorteil, daß die Gesamtunwucht auf insgesamt vier Erregerwellen verteilt werden kann, wodurch sich zum einen die Grenzdrehzahlen erhöhen und zum anderen die Fliehkraft durch Verwendung schwererer Unwuchtgewichte vergrößern läßt. Schließlich zeichnet sich die erfindungsgemäße Bodenverdichtungsvorrichtung durch optimierte Einbauverhältnisse der zugehörigen Erregerwellen aus.

Ansprüche

1. Bodenverdichtungsvorrichtung mit Vibrationsantrieb, wobei der Vibrationsantrieb zur Erzeugung einer gerichteten Schwingungsbewegung wenigstens zwei auf gegensinnig synchron rotierenden Unwuchterregerwellen angeordnete Unwuchten (A, B) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß beide Unwuchten (A, B) zweigeteilt sind und deren Unwuchtteile (11, 12, 13, 14) jeweils zwei separaten gleichsinnig zueinander rotierenden Erregerwellen (1, 2, 3, 4) zugeordnet sind derart, daß die beiden Unwuchtteile (11, 14) der ersten Unwucht (A) auf axial miteinander fluchtenden Erregerwellen (1, 3) angeordnet sind, daß zwischen den beiden Erregerwellen (1, 3) die zweite Unwucht (B) vorgesehen ist, und daß die beiden Unwuchtteile (12, 13) der zweiten Unwucht auf zueinander parallelen und sich versetzt zu den Erregerwellen (2, 3) der ersten Unwucht erstreckenden Erregerwellen angeordnet sind.

2. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Erregerwelle (1) eines der beiden Unwuchtteile (11, 14) der ersten Unwucht (A) direkt an die Erregerwelle (2, 3) zumindest eines Unwuchtteils (12, 13) der zweiten Unwucht (B) angekoppelt ist.

3. Bodenverdichtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Erregerwellen (2, 3) beider Unwuchtteile (12, 13) der zweiten Unwucht (B) direkt an die Erregerwelle (1) eines Unwuchtteils (11) der ersten Unwucht (A) angekoppelt sind.

4. Bodenverdichtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebswelle (5) des Vibrationsantriebes (6) die einem Unwuchtteil (11) der ersten Unwucht (A) zugeordnete Erregerwelle (1) antreibt, daß diese Erregerwelle die den beiden Unwuchtteilen (12, 13) der zweiten Unwucht (B) zugeordneten Erregerwellen (2, 3) antreibt, und daß eine (3) der beiden Erregerwellen der zweiten Unwucht die dem anderen Unwuchtteil (14) der ersten Unwucht zugeordnete Erregerwellen (4) antreibt.

5. Bodenverdichtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Erregerwellen (1, 2, 3, 4) in einem Gestell (7) gelagert sind, das um eine zu den Erregerwellen parallele Achse verschwenkbar ist.

6. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gestell (7) ausgehend von einer Bezugsposition mit vertikal übereinander angeordneten Erregerwellen (2, 3) der zweiten Unwucht (B) beidseitig, insbesondere um bis etwa 90° verschwenkbar ist.

7. Bodenverdichtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstellung der Position der Erregerwellen (1, 2, 3, 4) in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung der Bodenverdichtungsvorrichtung erfolgt.

8. Bodenverdichtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bodenverdichtungsvorrichtung eine Straßenwalze ist.

9. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bodenverdichtungsvorrichtung ein Plattenrüttler ist.

Claims

1. A soil compaction apparatus with a vibration drive, with the vibration drive comprising at least two unbalanced masses (A, B) arranged on at least two unbalance exciter shafts which rotate synchronously in opposite directions, characterized in that both unbalanced masses (A, B) are divided into two parts and their mass parts (11, 12, 13, 14) are each assigned to two separate rotating exciter shafts (1, 2, 3, 4) rotating in the same direction relative to each other, such that the two unbalanced mass parts (11, 14) of the first unbalanced mass (A) are arranged on axially mutually aligned exciter shafts (1, 3), that the second unbalanced mass (B) is provided between the two exciter shafts (1, 3), and that the two unbalanced mass parts (12, 13) of the second unbalanced mass are arranged on mutually parallel exciter shafts extending offset relative to the exciter shafts (2, 3) of the first unbalanced mass.

2. A soil compaction apparatus according to claim 1, characterized in that the exciter shaft (1) of one of the two unbalanced mass parts (11, 14) of the first unbalanced mass (A) is coupled directly to the exciter shaft (2, 3) of at least one unbalanced mass part (12, 13) of the second unbalanced mass (B).

3. A soil compaction apparatus according to at least one of the preceding claims, characterized in that the exciter shafts (2, 3) of two unbalanced mass parts (12, 13) of the second unbalanced mass (B) are coupled directly to the exciter shaft (1) of one unbalanced mass part (11) of the first unbalanced mass (A).

4. A soil compaction apparatus according to at least one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft (5) of the vibration drive (6) drives the exciter shaft (1) associated with an unbalanced mass part (11) of the first unbalanced mass (A), that said exciter shaft drives the exciter shafts (2, 3) associated with the two unbalanced mass parts (12, 13) of the second unbalanced mass (B), and that one (3) of the two exciter shafts of the second unbalanced mass drives the exciter shafts (4) associated with the other unbalanced mass part (13) of the first unbalanced mass.

5. A soil compaction apparatus according to at least one of the preceding claims, characterized in that the exciter shafts (1, 2, 3, 4) are held in a frame which can be pivoted about an axis parallel to the exciter shafts.

6. A soil compaction apparatus according to claim 5, characterized in that the frame (7) can be pivoted to both sides, especially up to approximately 90°, starting from a reference position with exciter shafts (2, 3) of the second unbalanced mass (B) which are arranged vertically above one another.

7. A soil compaction apparatus according to at least one of the preceding claims, characterized in that the setting of the position of the exciter shafts (1, 2, 3, 4) occurs depending on the driving direction of the soil compaction apparatus.

8. A soil compaction apparatus according to at least one of the preceding claims, characterized in that the soil compaction apparatus is a road roller.

9. A soil compaction apparatus according to claim 1 to 7, characterized in that the soil compaction apparatus is a vibrating plate compactor.

Revendications

1. Engin de compactage du sol avec un entraînement par vibrations, cet entraînement par vibrations comportant au moins deux balourds (A, B) disposés sur des arbres d'excitation des balourds tournant en synchronisme dans des sens opposés afin de produire un mouvement d'oscillation orienté,
caractérisé en ce
que les deux balourds (A, B) sont divisés en deux parties et que leurs parties (11, 12, 13, 14) sont respectivement associées à deux arbres d'excitation (1, 2, 3, 4) distincts et tournant dans le même sens l'un par rapport à l'autre de telle sorte que les deux parties (11, 14) du premier balourd (A) sont disposées sur des arbres d'excitation (1, 3) alignés l'un sur l'autre suivant la direction axiale, que le deuxième balourd (B) est prévu entre les deux arbres d'excitation (1, 3) et que les deux parties (12, 13) du deuxième balourd sont disposées sur des arbres d'excitation parallèles entre eux et décalés par rapport aux arbres d'excitation (2, 3) du premier balourd.

2. Engin de compactage du sol selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que l'arbre d'excitation (1) de l'une des deux parties (11, 14) du premier balourd (A) est couplé directement à l'arbre d'excitation (2, 3) d'au moins une partie (12, 13) du deuxième balourd (B).

3. Engin de compactage du sol selon une au moins des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que les arbres d'excitation (2, 3) des deux parties (12, 13) du deuxième balourd (B) sont couplés directement à l'arbre d'excitation (1) d'une partie (11) du premier balourd (A).

4. Engin de compactage du sol selon une au moins des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que l'arbre d'entraînement (5) de l'entraînement par vibrations (6) entraîne l'arbre d'excitation (1) associé à une partie (11) du premier balourd (A), que cet arbre d'entraînement entraîne les arbres d'excitation (2, 3) associés aux deux parties (12, 13) du deuxième balourd (B) et que l'un (3) des deux arbres d'excitation du deuxième balourd entraîne l'arbre d'excitation (4) associé à l'autre partie (14) du premier balourd.

5. Engin de compactage du sol selon une au moins des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que les arbres d'excitation (1, 2, 3, 4) sont montés dans un châssis (7) qui est mobile en pivotement autour d'un axe parallèle aux arbres d'excitation.

6. Engin de compactage du sol selon la revendication 5,
caractérisé en ce
que le châssis (7), partant d'une position de référence avec des arbres d'excitation (2, 3) du deuxième balourd (B) disposés verticalement l'un par-dessus l'autre des deux côtés, est mobile en pivotement, notamment jusqu'à environ 90°.

7. Engin de compactage du sol selon une au moins des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que le réglage de la position des arbres d'excitation (1, 2, 3, 4) se fait en fonction du sens de roulage de l'engin de compactage du sol.

8. Engin de compactage du sol selon une au moins des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que l'engin de compactage du sol est un rouleau compresseur.

9. Engin de compactage du sol selon les revendications 1 à 7,
caractérisé en ce
que l'engin de compactage du sol est un vibrateur à plaques.

Zeichnung