DE10031617A1 - Vibrationserreger mit Amplitudenverstellung - Google Patents

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 vorbestimmte Radialstellung der ersten Unwuchtmasse (7) stabilisiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vibrationserreger gemäß dem Oberbegriff von Pa­ tentanspruch 1, der insbesondere bei Bodenverdichtungsmaschinen zum Einsatz kommt.

Bodenverdichtungsmaschinen, insbesondere Vibrations- oder Rüttelplatten, wei­ sen eine über dem zu verdichtenden Boden bewegliche Bodenkontaktplatte auf, die von einer durch einen Vibrationserreger erzeugten Vibration beaufschlagt wird. Die dadurch hervorgerufene Rüttelbewegung bewirkt ein gegenseitiges Ver­ schieben und Verlagern der Bodenpartikel, wodurch Zwischenräume geschlossen und die gewünschte Bodenverdichtung erzielt werden kann.

Für eine gleichmäßige Verdichtung von Bodenpartikeln verschiedenartiger Zu­ sammensetzung bzw. für eine unterschiedlich starke Verdichtung von Bodenpar­ tikeln gleicher Zusammensetzung ist es wünschenswert, den Schwingungshub der Bodenverdichtungsmaschine variieren zu können. Der auch als Schwingwei­ te 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

bestimmt, worin m die schwingungswirksame Masse des Erregers (Umwucht­ masse) und r der Abstand des Schwerpunktes dieser Masse von einer Drehachse einer Unwuchtwelle sind.

Zur Veränderung des sogenannten "mr"-Wertes sind zahlreiche Lösungen be­ kannt. Beispielsweise ist in der EP 0 358 744 B1 ein Schwingungserreger offen­ bart, der drehbare Unwuchtteile aufweist, die jeweils an Unwuchtwellen ange­ ordnet sind. Je nach Antriebsrichtung der Unwuchtwellen kommen die drehba­ ren Unwuchtteile mit verschiedenen Anschlägen in Kontakt, so daß ihre Position relativ zueinander bezüglich einer Drehachse entsprechend verändert und dar­ aus 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 A1 beschreibt eine Vibrationsmaschine mit einem beweglichen exzentrischen Gewicht, das drehbar um eine Drehwelle an einer Vibrationser­ zeugungswelle angebracht ist. In Abhängigkeit von einer Drehzahl und einer Drehrichtung der Vibrationserzeugungswelle verschwenkt das bewegliche exzen­ trische Gewicht gegen eine Federkraft um die Drehwelle in verschiedene Endstel­ lungen, die durch Stopper definiert sind, wodurch die resultierende Unwucht und damit die Schwingungsamplitude der Vibrationserzeugungswelle verändert wird.

Aus der DE 32 06 591 A1 ist eine Stellungsregelvorrichtung für eine quer zu ei­ ner Welle verstellbare bewegbare Masse eines bei einer Vibrationsverdichtungs­ walze eingesetzten Vibrators bekannt, mit der die Stellung der bewegbaren Mas­ se geregelt und somit die Amplitude der erzeugten Schwingungen variiert werden kann. Die Stellungsregelvorrichtung weist eine Feder auf, die automatisch be­ wirkt, 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 Schwingungsam­ plitude, die sich in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Welle und einer geeigne­ ten 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 Bo­ denverdichtungsmaschine anzugeben, bei dem eine Amplitude einer Unwucht in Abhängigkeit von der Drehzal veränderbar und stabil auf einem vorgegebenen Wert gehalten werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Vibrationserreger mit den Merk­ malen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfin­ dung 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 Unwuchtmasse, die radial in Richtung der Drehachse von einer Vorspannein­ richtung elastisch vorgespannt ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämp­ fungseinrichtung 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 Schwingungsampli­ tude. Somit dient die Dämpfungseinrichtung einer Stabilisierung der Stellung der ersten Unwuchtmasse, so daß die aufgrund der Auslegung des Vibrationser­ regers gewünschten Schwingungsparameter in engen Toleranzen eingehalten werden können. Die Dämpfung der Bewegung der ersten Unwuchtmasse ist ins­ besondere 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 ge­ wünschte Schwingung bereitstellen kann, ohne durch äußere Krafteinflüsse ge­ stört zu werden.

Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung bewirkt die Vorspannein­ richtung, daß 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 gekenn­ zeichnet, daß die erste Unwuchtmasse bei zunehmender Drehzahl der Unwucht­ welle gegen die Wirkung der Vorspanneinrichtung radial von der Drehachse weg bewegbar ist. Bei Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl, das heißt in einem stationären 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 ge­ nannten "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 Un­ wuchtmasse aufweist. Die Führung der Teilunwuchteinrichtung kann beispiels­ weise durch Führungszapfen realisiert sein, die sich durch in der Unwuchtwelle ausgebildete Bohrungen hindurch erstrecken.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, daß an der Un­ wuchtwelle auf einer der ersten Unwuchtmasse entgegengesetzten Seite der Drehachse eine zweite Unwuchtmasse angeordnet ist. Beispielhaft ist es mög­ lich, die zweite Unwuchtmasse um 180° gegenüberliegend zu der ersten Un­ wuchtmasse an der Unwuchtwelle anzuordnen. Alternativ dazu können jedoch die erste und die zweite Unwucht auch in einer anderen Winkelstellung zuein­ ander 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 auf­ weist. Diese Hauptunwuchteinrichtung ist beispielsweise fest an der Unwucht­ welle angebracht, wobei durch die zweite Unwuchtmasse eine Festunwucht defi­ niert ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekenn­ zeichnet, 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 Un­ wuchtwelle auf der Seite der Drehachse liegt, an der die zweite Unwuchtmasse angeordnet ist.

Eine derartige Ausführungsform der Erfindung, bei der die erste Unwuchtmasse bzw. die Teilunwuchteinrichtung entgegengesetzt zu der Hauptunwuchteinrich­ tung verstellbar ist, ermöglicht eine Verkleinerung der Schwingungsamplitude bei Vergrößerung der Drehzahl der Unwuchtwelle und umgekehrt. In Abweichung dazu läßt sich die Erfindung auch bei einem modifizierten Vibrationserre­ ger 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 Gesamtbe­ wegung der Bodenverdichtungsmaschine der Bewegung der resultierenden Un­ wucht des Vibrationserregers um 180° phasenverschoben bzw. entgegengesetzt. Bei einer Abwärtsbewegung der Bodenverdichtungsmaschine in Richtung eines zu verdichtenden Untergrunds befindet sich die resultierende Unwucht des Vi­ brationserregers, bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform also die größere, die Richtung der resultierenden Unwucht maßgeblich bestimmende zweite Unwuchtmasse zum Zeitpunkt eines Bodenkontakts in einem oberen Tot­ punkt. Die Abwärtsbewegung der Bodenverdichtungsmaschine wird beim Boden­ kontakt schlagartig gestoppt, so daß sich die gegen die Wirkung der Vorspan­ nungseinrichtung bewegbare erste Unwuchtmasse aufgrund ihrer Trägheit rela­ tiv nach unten, das heißt radial weg von der Drehachse bewegt. Da aber die er­ findungsgemäße Dämpfungseinrichtung eine sehr hohe Dämpfung der Bewe­ gung der ersten Unwuchtmasse bewirkt, kann für diesen Fall die einer bestimm­ ten Drehzahl zugeordnete Radialstellung der ersten Unwuchtmasse vorteilhaft nahezu gehalten werden, so daß die Schwingungsamplitude weitgehend unver­ ändert bleibt. Nach Beendigung des Bodenkontakts wird die Position der ersten Unwuchtmasse durch die Vorspanneinrichtung entsprechend nachkorrigiert, so daß die ursprünglich gewünschte Schwingungsamplitude der Bodenverdich­ tungsmaschine wieder eingestellt wird.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, daß die Dämp­ fungseinrichtung eine erste Kammer, eine über eine Drossel mit der ersten Kam­ mer verbundene zweite Kammer und einen mit der Teilunwuchteinrichtung bzw. der ersten Unwuchtmasse gekoppelten, eine Seitenwand der ersten Kammer bil­ denden beweglichen Kolben aufweist, wobei die erste und die zweite Kammer mit einem Fluid gefüllt sind. In Abhängigkeit von einer Bewegung der ersten Un­ wuchtmasse 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 gewünsch­ ter 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 Drucker­ zeugungseinrichtung unter Druck gesetzt, um somit Leckageverluste in der er­ sten 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 Teilunwuchteinrichtung wirkt. In einer alternativen Ausführungsform der Erfin­ dung ist das Fluid in der zweiten Kammer durch die Vorspanneinrichtung, ins­ besondere durch einen Hydrospeicher, unter Druck gesetzt, so daß die Vor­ spannkraft der Vorspanneinrichtung lediglich mittelbar über das Fluid auf die Teilunwuchteinrichtung bzw. die erste Unwuchtmasse wirkt. Bei dieser alterna­ tiven Ausführungsform der Erfindung erfolgt also die drehzahlabhängige Ein­ stellung des "mr"-Wertes rein hydraulisch, beispielsweise mittels des Hydrospei­ chers.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend un­ ter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vibrationserregers zur Darstellung einer prinzipiellen Funk­ tionsweise; und

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vibrationserregers.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer ersten Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Vibrationserregers 1 in einer seitlichen Schnittansicht. Der Vi­ brationserreger 1 wird vorzugsweise in einer Bodenverdichtungsmaschine wie beispielsweise einer Vibrationsplatte eingebaut. Selbstverständlich ist die Erfin­ dung auch bei anderen Bodenverdichtungsmaschinen anwendbar, wie zum Bei­ spiel Vibrationswalzen oder auch Vibrationsstampfern. Es ist zu verstehen, daß die Fig. 1 keine montagegerechte konstruktive Detailausführung des erfindungs­ gemäßen Vibrationserregers 1 darstellt, sondern lediglich sein allgemeines Funktionsprinzip erläutert.

Der Vibrationserreger 1 weist ein Gehäuse 2 auf, bei dem in seitlichen Öffnun­ gen 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 Durch­ gangsbohrung auf, durch die hindurch sich ein Führungselement 6 erstreckt. Das Führungselement 6 ist als Führungsstange ausgebildet und radial in Rich­ tung 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 bei­ spielsweise mit dem Führungselement 6 einstückig ausgebildet. Alternativ dazu kann die erste Unwuchtmasse 7 auch an dem Führungselement 6 befestigt sein. Das Führungselement 6 und die erste Unwuchtmasse 7 bilden zusammen eine erste Teilunwuchteinrichtung 8, die in der vorstehend beschriebenen Weise ra­ dial in Richtung der Drehachse 4 geführt ist.

Auf einer der ersten Unwuchtmasse 7 entgegengesetzten anderen Seite der Drehachse 4, ist an einem Teil des Führungselements 6 ein Kolben 9 ausgebil­ det, der beispielsweise zwei Längsbohrungen 10a, 10b aufweist. An der Un­ wuchtwelle 5 ist ferner eine zweite Unwuchtmasse 11 angeordnet, die sich eben­ falls 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 Unwuchtwel­ le 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 Unwucht­ massen axial versetzt zueinander an der Unwuchtwelle 5 anzuordnen. Die zweite Unwuchtmasse 11 ist so ausgebildet, daß das Produkt m . r aus schwingungs­ wirksamer Masse m und Abstand r ihres Schwerpunktes von der Drehachse 4 größer ist als für die erste Unwuchtmasse 7. Somit liegt eine resultierende Ge­ samtunwucht für den Vibrationserreger 1 auf der Seite der zweiten Unwucht­ masse 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 Verkleine­ rung 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 an­ deren Längsbohrung 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 Kammer 15, sind mit einem Fluid 17 gefüllt, wobei bei einer Be­ wegung 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 Radialbewe­ gung 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 vor­ gesehen ist, durch die die erste Teilunwuchteinrichtung 8 radial hin zu der Drehachse 4 gedrückt wird. Bei der hier gezeigten ersten Ausführungsform ist die Vorspanneinrichtung 18 beispielsweise durch ein Tellerfederpaket ausgebil­ det, das zwischen der Unwuchtwelle 5 und einer Innenfläche des Kolbens 9 an­ geordnet ist, wobei sich das Führungselement 6 durch die Tellerfedern hindurch erstreckt. Die Vorspanneinrichtung 18 wirkt also unmittelbar auf die Teilun­ wuchteinrichtung 8.

Die Vorspanneinrichtung 18 zwingt die erste Teilunwuchteinrichtung 8 bei Still­ 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 Teilunwuchteinrichtung 8 gegen die Wirkung der Vorspanneinrichtung 18 radial von der Drehachse 4 weg, wobei das Volumen der ersten 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 Teilunwuchteinrichtung 8 in einer Richtung radial weg von der Drehachse 4. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, daß die Teilunwuchteinrichtung 8 auch im Falle eines auf die Bodenverdichtungs­ maschine einwirkenden Stoßes, bei dem eine Kraft auf die Teilunwuchteinrich­ tung 8 aufgrund ihrer Trägheit radial von der Drehachse 4 weg ausgeübt wird, nahezu in ihrer Radialstellung gehalten werden kann. Die Rückstellung der Tei­ lunwuchteinrichtung 8 durch die Vorspanneinrichtung 18 in die durch die Vor­ spannkraft bestimmte Position kann schnell erzielt werden, indem bei der entge­ gengerichteten 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 Rückschlag­ ventil 16 zurückströmt. Auf diese Weise wird eine Stabilisierung der Radialstel­ lung der ersten Teilunwuchteinrichtung 8 nach einer Störung der freien Schwin­ gung des Vibrationserregers 1 und eine damit verbundene schnelle Rückstellung realisiert.

In der Fig. 1 nicht gezeigt ist ein Sicherheitsanschlag für die Teilunwuchtein­ richtung 8. Bei maximaler Drehzahl der Unwuchtwelle 5 stößt die Teilun­ wuchteinrichtung 8 gegen den Sicherheitsanschlag an, so daß eine weitere Be­ wegung radial weg von der Drehachse 5 verhindert wird und dadurch eine End­ stellung für die Teilunwuchteinrichtung 8 definiert ist, in der sie einen maxima­ len Abstand zur Drehwelle 4 einnimmt. In dieser Endstellung ergibt sich für die mit hoher Drehzahl drehende Unwuchtwelle 5 eine minimale resultierende Ge­ samtunwucht und somit eine kleine Schwingungsamplitude.

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 Ver­ bindung 20 mit einer dritten Kammer 21 verbunden, wobei das Fluid 17 in der dritten Kammer 21 durch eine Druckerzeugungseinrichtung 22 unter Druck ge­ setzt ist. In der Verbindung 20 ist ferner ein zweites Rückschlagventil 23 vorge­ sehen, das in Richtung der ersten Kammer 14 hin öffnet. Die Druckerzeugungs­ einrichtung 22 besteht bei der hier gezeigten ersten Ausführungsform der Erfindung aus einer Druckfeder und einem in der dritten Kammer 21 bewegbaren Kolben, der in Richtung des zweiten Rückschlagventils 23 von der Druckfeder vorgespannt ist. In Abhängigkeit von der eingestellten Vorspannkraft der Druckerzeugungseinrichtung 22 und den auftretenden Leckagen in dem Innen­ raum 13 wird das Fluid 17 durch das zweite Rückschlagventil 23 in die erste Kammer 14 nachgefördert, so daß das Gesamtvolumen des Fluids 17 in dem In­ neraum 13 konstant bleibt. Bei dieser Ausführungsform ist ein Teil der Un­ wuchtwelle 5 als Hohlwelle ausgebildet, um darin die dritte Kammer 21 mitsamt der Druckerzeugungseinrichtung 22 aufzunehmen. Bei einer alternativen Aus­ führungsform der Erfindung kann jedoch auch das Hydrauliksystem der Boden­ verdichtungsmaschine (nicht gezeigt) als Druckerzeugungseinrichtung 22 einge­ setzt werden, wobei für diesen Fall die dritte Kammer 21 an das Hydrauliksy­ stem angeschlossen ist.

In der Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vibration­ serregers 1 in einer seitlichen Schnittansicht dargestellt. Analog zu der Fig. 1 ist auch hierbei zu verstehen, daß diese Darstellung lediglich das allgemeine Funktionsprinzip erläutern soll, nicht jedoch eine konstruktive Detailausfüh­ rung zeigt, beispielsweise in Hinsicht auf eine Montierbarkeit der diversen Ele­ mente.

Das allgemeine Funktionsprinzip der in der Fig. 2 dargestellten zweiten Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Vibrationserregers 1 ist dem der ersten Aus­ führungsform ähnlich. Für eine bessere Verständlichkeit sind gleiche Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 1 bezeichnet, wobei im Folgenden lediglich die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform erläutert werden.

Die Teilunwuchteinrichtung 8 ist aus der ersten Unwuchtmasse 7 und einem Führungselement 6 gebildet, das sich radial durch eine in der Unwuchtwelle 5 ausgebildete Durchgangsbohrung hindurch erstreckt und dadurch radial zur Drehachse 4 bewegbar geführt ist. Während an einem Ende des als Führungs­ stange ausgebildeten Führungselementes 6 die erste Unwuchtmasse 7 ange­ bracht ist, ist an dem anderen freien Ende des Führungselementes 6 der Kolben 9 ausgebildet.

An der Unwuchtwelle 5 ist die Hauptunwuchteinrichtung 12 angebracht, die die zweite Unwuchtmasse 11 aufweist und in der der Innenraum 13 ausgebildet 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 zuge­ wandt 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 ausgebildeten Teil der Unwuchtwelle 5 ausgebildet. Sowohl die erste Kammer 14 als auch die zweite Kammer 15 sind mit dem Fluid 17 gefüllt, wobei ein Hydrospeicher 25 als Vor­ spanneinrichtung das Fluid 17 in beiden Kammern 14, 15 unter Druck setzt. Das Fluid 17 drückt gegen eine untere Fläche des mit der Teilunwuchteinrich­ tung 8 gekoppelten Kolbens 9. In dieser Weise wird die Teilunwuchteinrichtung 8 und somit die erste Unwuchtmasse 7 radial in Richtung der Drehachse 4 vor­ gespannt. Bei dieser zweiten Ausführungsform wirkt also die Vorspanneinrich­ tung nur mittelbar über das Fluid 17 auf die Teilunwuchteinrichtung 8.

In dem Innenraum 13 ist oberhalb des Kolbens 9 eine vierte Kammer 26 defi­ niert, die über eine am Rand der Hauptunwuchteinrichtung 12 ausgebildete Be­ lüftungsbohrung 27 belüftet werden kann. Somit kann bei einer Abwärtsbewe­ gung des Kolbens 9 in dem Innenraum 13 ausreichend Umgebungsluft in die vierte Kammer 26 nachströmen, wodurch die Bildung eines Unterdrucks in der vierten Kammer 26 verhindert und eine freie Bewegbarkeit des Kolbens 9 ge­ währleistet wird. Bei zunehmender Drehzahl der Unwuchtwelle 5 bewegt sich die Teilunwuchteinrichtung 8 mitsamt dem Kolben 9 radial zu der Drehachse 4 bis in eine Radialstellung, in der eine entsprechende Fliehkraft mit der Vor­ spannkraft des Hydrospeichers 25 im Gleichgewicht ist. Bei einer Veränderung der Kolbenstellung strömt das Fluid 17 durch die zwischen der ersten Kammer 14 und der zweiten Kammer 15 vorgesehene Drossel 24, wodurch die Bewegung der Teilunwuchteinrichtung 8 gedämpft wird.

Um ein Austreten des Fluids 17 aus der ersten Kammer 14 zu verhindern, sind an seitlichen Flächen des Kolbens 9 und unterhalb der ersten Kammer 14 Dich­ tungselemente 19 vorgesehen. Zum Ausgleich von Leckagen ist die erste Kam­ mer 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 Rück­ schlagventil 23 vorgesehen ist. In der dritten Kammer 21 ist das Fluid 17 von einem als Druckerzeugungseinrichtung dienenden Hydrospeicher 22a unter Druck gesetzt. Durch ein Nachfördern des Fluids 17 über das zweite Rück­ schlagventil 23 hinein in die erste Kammer 14 lassen sich Leckverluste ausglei­ chen. In gleicher Weise ist es auch möglich, anstatt des Hydrospeichers 22a die dritte Kammer 21 an das Hydrauliksystem der Bodenverdichtungsmaschine an­ zuschließen, um den notwendigen Druck in der dritten Kammer 21 bereitzustel­ len.

Bei der zweiten Ausführungsform ist der Hydrospeicher 25 derart vorgespannt, daß erst nach Erreichen einer entsprechenden Drehzahl und der daraus resul­ tierenden Fliehkraftwirkung der Druck in der ersten Kammer 14 den Vorspann­ druck im Hydrospeicher 25 überschreitet und somit eine radiale Verstellung der Teilunwuchteinrichtung 8 zusammen mit der ersten Unwuchtmasse 7 einsetzt. Bei einer weiteren Steigerung der Drehzahl der Unwuchtwelle 5 steigt der Fluid­ druck gegen die Druckwirkung des Hydrospeichers 25 weiter an, wodurch eine automatische Zuordnung von Drehzahl und einem gewünschten "mr"-Wert der Unwuchtwelle 5 erzielt werden kann. Während die Funktion der Dämfungsein­ richtung bei der zweiten Ausführungsform im wesentlichen die gleiche ist wie bei der ersten Ausführungsform, ist hierbei die Funktion der Vorspanneinrich­ tung jedoch rein hydraulisch durch einen Hydrospeicher realisiert.

Claims (14)

1. Vibrationserreger (1) für eine Bodenverdichtungsmaschine, mit
einer drehend antreibbaren Unwuchtwelle (5), und
einer an der Unwuchtwelle (5) angeordneten, radial zu einer Drehachse (4) der Unwuchtwelle 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 Unwuchtwelle (5) gegen die Wirkung der Vorspanneinrichtung (18; 25) radial von der Drehachse (4) weg bewegbar ist.

3. Vibrationserreger (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Teilunwuchteinrichtung (8), die radial in Richtung der Drehachse (4) ge­ führt ist und die erste Unwuchtmasse (7) aufweist.

4. Vibrationserreger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Unwuchtwelle (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, daß 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 ge­ kennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung eine erste Kammer (14), eine über eine Drossel (10a; 24) mit der ersten Kammer (14) verbundene zweite Kam­ mer (15) und einen mit der Teilunwuchteinrichtung gekoppelten, eine Seiten­ wand der ersten Kammer (14) bildenden beweglichen Kolben (9) aufweist, wobei die erste und die zweite Kammer (14; 15) mit einem Fluid (17) gefüllt 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 zumindest die erste Kammer (14) ausgebildet ist.

8. Vibrationserreger (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptunwuchteinrichtung (12) ein Innenraum (13) ausgebildet 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. Vibrationserreger (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung (18) unmittelbar auf die Teilun­ wuchteinrichtung 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 daß die Vorspanneinrichtung (25) mittelbar über das Fluid (17) auf die Teilunwuchteinrichtung (8) wirkt.

11. Vibrationserreger (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeich­ net durch eine mit der ersten Kammer (14) in Verbindung stehende dritte Kam­ mer (21), die mit dem Fluid (17) gefüllt 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 Kam­ mer (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) ausgebildet ist.

14. Vibrationserreger (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Unwuchtmasse (7) radial zur Drehachse (4) ver­ schiebbar ist.