DE2553800A1

DE2553800A1 - Unwuchtantriebseinrichtung

Info

Publication number: DE2553800A1
Application number: DE19752553800
Authority: DE
Inventors: Udo Carle; Guelertan Dipl Ing Vural
Original assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Current assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Priority date: 1975-11-29
Filing date: 1975-11-29
Publication date: 1977-06-02
Also published as: FR2332817B1; JPS5287766A; GB1557578A; NL7613244A; FR2332817A1; CH602197A5; US4121472A; SE7613263L; CA1059341A; ZA766930B

Description

Maxton · Maxton · Langmaack Patentanwälte

Alfred Maxton sr. Alfred Maxton jr.

Jürgen Langmaack

Anmelder: Koehring GmbH - Bomag Division, _Dlplom._ln9enIeure

5407 Boppard _c ιν-χι., _c-

o ftoin οι

Pferdmengesstraße 50

Uneer Zeichen: 818 pg 751 Tag: 28-NOV 1975

Bezeichnung; Unwuchtantriebseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Unwuchtantriebseinrichtung, die wenigstens eine mit einer angetriebenen Welle fest verbundene Unwuchtmasse und wenigstens eine auf der Welle relativ zur Unwuchtmasse verdreh- und feststellbare Zusatzmasse aufweist.

Derartige Unwuchtsantriebseinrichtungen sind grundsätzlich bekannt und werden in einer Vielzahl von Anwendungsfällen eingesetzt, so beispielsweise für Schwingförderer, Schwingsiebe, Rütteltische, Geräte zur Bodenverdichtung oder dergleichen. Hierbei ist es ferner bekannt, der Unwuchtmasse eine Zusatzmasse zuzuordnen, die so mit der Unwuchtmasse verbunden ist, daß bei gegebener Drehzahl durch Stellen der Winkellage von Unwuchtmasse und Zusatzmasse die auf das anzutreibende Aggregat wirkende Erregerkraft variiert und somit für den jeweiligen Bedarfsfall angepaßt werden kann. Bei Bedarfsfällen mit konstanten Betriebsbedingungen ist es üblich, die Zusatzmasse auf der mit der Unwuchtmasse verbundenen Welle verdrehbar zu lagern und mittels einer abgestimmten Lochreihe auf einer

Telefon: (02 21) 38 02 38 ■ Telegramm: Inventator Köln - Telex: 8 883 555 max d Postscheckkonto Köln (BLZ 37010050) Kto.-Nr. 152251-500 · Deutsche Bank AG Köln (BLZ 37070060) Kto.-Nr. 1236181

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der Massen Unwuchtmasse und Zusatzmasse fest miteinander zu verschrauben. Ist hierbei die Optimierung erst einmal erfolgt, so braucht keine weitere Verstellung der beiden Massen gegeneinander vorgenommen zu werden.

Anders liegt jedoch die Situation bei solchen Geräten, bei denen sich die Einsatzbedingungen und damit auch die Betriebsbedingungen für die Antriebseinrichtung, sei es hinsichtlich der geforderten Antriebsfrequenz, sei es hinsichtlich der geforderten Antriebskraft ändern, wie dies beispielsweise bei Schwingförderoder -Siebeinrichtungen mit wechselndem Aufgabegut, Bodenverlichtungsgeräten oder dergleichen der Fall ist. Bei diesen Einsatzfällen ist es erforderlich, die Arbeitsfrequenz und/oder die Erregerkraft jeweils anzupassen, und das möglichst per "Knopfdruck". Während eine Änderung der Arbeitsfrequenz durch eine Veränderung der Drehzahl der Unwuchtmasse in einfacher Weise durchgeführt werden kann, konnte die Beeinflussung der Erregerkraft, d. h. das Verstellen von Unwuchtmasse und Zusatzmasse gegeneinander nicht in befriedigender Weise gelöst werden. Die Verstellung der beiden Massen gegeneinander mit Hilfe von Getrieben, beispielsweise Planeten-oder Schraubgetrieben erfodert einen erheblichen Kosten- und Fertigungsaufwand, da in jedem Fall zu berücksichtigen ist, daß das gesamte Aggregat, d. h. also auch die einzelnen Getriebeteile mitschwingen und dementsprechend erheblichen Massenkräften ausgesetzt sind, was bei der Konstruktion ebenfalls zu berücksichtigen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unwuchtantriebs-

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einrichtung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die in der Konstruktion robust und betriebssicher ist und die zur Anpassung an die jeweiligen Betriebsverhältnisse eine einfache und schnelle Verstellung der ZuBatzmasse gegenüber der Unwuchtmasse gestattet. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Welle einen exzentrisch zur Wellenachse angeordneten Wellenabsatz aufweist, auf dem die Zusatzmasse drehbar gelagert ist, daß die Zusatzmasse über wenigstens ein in Umfangsrichtung wirkendes Federelement mit der Welle in Verbindung steht und daß wenigstens ein bei umlaufender Welle betätigbares Peststellmittel zur Erzeugung einer lösbaren, drehfesten Verbindung zwischen Welle und Zusatzmasse vorgesehen ist. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Verstellung der Zusatzmasse gegenüber der Unwuchtmasse in einfacher Weise über eine Veränderung der Drehzahl bei gelöstem Peststellmittel erfolgen kann. Die lage der beiden Massen zueinander wird hierbei im wesentlichen durch die in Umfangsrichtung wirkende Feder bestimmt, da sich in den durch die Federkennlinie und dem.möglichen Verstellweg vorgegebenen Bereichen " für jede Drehzahl ein Gleichgewichtszustand zwischen der Rückstellkraft der Feder und dem auf die Zusatzmasse wirkenden Fliehkraftmoment einstellt. Ist die Einstellung erfolgt, so wird über das Feststellmittel wieder eine drehfeste Verbindung zwischen Zusatzmasse und Welle hergestellt. Nunmehr kann der Unwuchtantrieb in seiner Betriebsdrehzahl, die von der "Verstelldrehzahl¹¹ verschieden ist, betrieben werden, so daß für jede Betriebsdrehzahl und damit für jede Betriebsfrequenz in den durch die Größe der beiden Massen und dem möglichen Verstellweg zwischen Unwuchtmasse und Zusatzmasse vorgegebenen Be-

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reich jede gewünschte Erregerkraft eingestellt werden kann. Es kann also bei niedrigen Drehzahlen mit großer Erregerkraft und

und umgekehrt

bei hohen Drehzahlen mit geringer Erregerkraft /die Antriebseinrichtung betrieben werden. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt vor allem darin, daß der EinsteilungsVorgang für die Zusatzmasse drehrichtungsunabhängig ist, also weder im Betrieb noch beim Einbau einer entsprechenden Unwuchtantriebseinrichtung auf die Drehrichtung des Motors und bei drehrichtungsunsteuerbaren Geräten auf die jeweils eingestellte Drehrichtung Rücksicht genommen zu werden braucht.

Das Federelement kann je nach den Gegebenheiten des vorhandenen Raumes als Schraubenfeder, Biegefeder oder Torsionsfeder ausgebildet sein. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist allerdings vorgesehen, daß das Federelement als Spiralfeder ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, daß die Zusatzmasse gegenüber der Unwuchtmasse über einen Bereich von etwa 180 ° verstellt werden kann, d. h. also sowohl eine Einstellung vorgenommen werden kann, bei der die durch die Zusatzmasse bewirkte Fliehkraft die durch die Unwuchtmasse bewirkte Fliehkraft kompensiert, als auch eine Einstellung getroffen werden kann, bei der sich beide Massen praktisch in vollem Umfang addieren. Der sich aus der Größe der Exzentrizität ergebende Hebelarm des durch die an der Zusatzmasse angreifenden Fliehkraft auf diese wirken-

es
den Fliehkraftmoment/ändert sich je nach Größe des zur Verfügung stehenden Verstellwinkels für die Zusatzmasse und der Ausgangslage der Zusatzmasse im Ruhezustand. Der sich hieraus ergebende, in Abhängigkeit von der Drehzahl proggressiv ansteigende Verlauf

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des Plielikraftmomentes kann durch eine entsprechende Wahl der Kennlinie des Federelementes zusätzlich noch beeinflußt werden. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn der wellenseitige Befestigungspunkt des Federelementes, insbesondere bei der Verwendung einer Spiralfeder in Umfangsrichtung verschieb- und feststellbar ausgebildet ist. Hierdurch ist man in der Lage, der Feder eine bestimmte Vorspannung zu geben, so daß der Verstellvorgang erst von einer Mindestdrehzahl an vorgenommen werden kann.

In Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Feststellmittel kraftschlüssig auf eine mit der Zusatzmasse verbundene Anlagefläche wirkt. Dies erlaubt eine stufenlose Verstellung der Zusatzmasse gegenüber der Unwuchtmasse, so daß eine genaue Abstimmung möglich ist. Erforderlich ist allerdings, daß die Anpreßkraft des Feststellmittels so groß ist, daß weder durch

aus der das Fliehkraft-jnoment noch durch die sich / Eigenbewegung der gesamten Antriebseinheit ergebenden Massenkräftefeine ungewollte Verstellung der Zusatzmasse möglich ist.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Feststellmittel formschlüssig auf eine mit der Zusatzmasse verbundene Anlagefläche wirkt. Hierdurch läßt sich eine unabhängig von etwaigen Stellkräften des Feststellmittels wirkende, drehfeste Verbindung zwischen Zusatzmasse und Welle erzielen, bei der jedoch in Kauf genommen werden muß, daß eine Verstellung der Zusatzmasse gegenüber der Welle nur in den durch die Form vjrgegebenen Stufen vorgenommen werden kann.

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In Ausgestaltung der Erindung ist ferner vorgesehen, daß das die Feststellkraft erzeugende Teil des Feststellmittels in axialer Richtung an die Zusatzmasse anlegbar ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Andruckkraft des Feststellmittels unabhängig von der jeweiligen Drehzahl allein durch die Andruckmittel des Feststellmittels selbst erzeugt wird, d. h. also drehzahlunabhängig ist. Dies ist insbesondere bei mechanisch wirkenden Feststellmitteln von Bedeutung, da bei hohen Drehzahlen auf die einzelnen Betätigungsteile des Feststellmittels erhebliche Fliehkräfte wirken können, die ein Lösen bzw. ein Gelösthalten des Feststellmittels während des Einstellvorganges beeinträchtigen könnten.

Sind dagegen Betriebszustände häufig, bei denen die Einstelldrehzahl erheblich unter der Betriebsdrehzahl liegt, d. h. also bei BetrLetedrehzdiL ein erhebliches Fliehkraftmoment auf die Zusatzmasse wirkt, dann ist es zweckmäßig, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung das die Feststellkraft erzeugend Teil des Feststellmittels in axialer Richtung an die Zusatzmasse anlegbar ausgebildet ist, da hierdurch bei entsprechender Dimensionierung mit steigender Drehzahl die durch die Betätigungselemente des Feststellmittels aufgebrachte Andruckkraft durch die Fliehkraft noch erhöht wird.

Bei beiden vorstehend genannten Ausgestaltungen kann die Anlagefläche für das Feststellmittel an der Zusatzmasse glattflächig oder profiliert ausgebildet sein. Bei Feststellmitteln, bei denen

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die an die Anlagefläche an der Zusatzmasse anzudrückende Andruckflächen elastisch ausgebildet sind, ist es zweckmäßig, beides miteinander zu kombinieren, und zwar etwa in der Weise, daß die Anlagefläche leicht wellenförmig verläuft, so daß während der unvermeid/lichen Relativbewegung zwischen Anlagefläche und.Andruckfläche des Feststellmittels beim Lösen des Feststellmittels keine Beschädigungen der Andruckfläche auftreten können, daß andererseits bei Arretierung der Zusatzmasse durch das Feststellmittel die Wirkung des Reibschlusses durch die sich ergebende zwangsweise Verformung der Andruckfläche nach Art einer formschlüssigen Verbindung unterstützt wird.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Welle eine Axialbohrung zur Aufnahme eines Kraftübertragungsmittels zur Betätigung des Feststellmittels aufweist. In besonders vorteilhafter weiterer Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, daß die Axialbohrung mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Drucköl in Verbindung steht. Hierbei wird ein durch die Axialbohrung geführtes mechanisch wirkendes Betätigungsgestänge für das Feststellmittel durch das Drucköl ersetzt. Ein besonderer Vorteil dieser Ausgestaltung besteht ferner darin, daß bei Bedarf die Anpreßkraft des Feststellmittels über eine entsprechende Steuerung des Druckniveaus mit wachsender Drehzahl durch Erhöhung des Öldruckes entsprechend vergrößert werden kann. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Axialbohrung mit dem Innenraum einer volumenveränderbaren Kammer in Verbindung steht, deren bewegbare Wandteile auf das Feststellmittel wirken. Neben der Verwendung von Kammern, die nach Art einer Kolenzylindereinheit wir-

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ken, erlaubt diese Anordnung die Verwendung von Kammern aus einem elastischen Material, deren Innenraum gegenüber den übrigen Teilen der Antriebseinrichtung vollkommen druckdicht und damit leckölsicher an die Axialbohrung angeschlossen werden kann. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, daß das Peststellmittel durch eine Kammer mit veränderbarem Volumen gebildet wird, deren Innenraum an die Axialbohrung angeschlossen ist und die mit der Welle in fester Verbindung steht und daß unter Druck ein Teil ihrer beweglichen Außenfläche unmittelbar an der Anlagefläche der Zusatzmasse anliegt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß das Peststellmittel in sich völlig spielfrei ist, geringe bewegbare Massen aufweist und daher sowohl unter dem Einfluß der Fliehkräfte als auch unter dem Einfluß der durch die periodischen Eigenbewegungen der Antriebseinrichtung selbst wirkenden Massenkräfte keinem Verschleiß unterliegt. In weiterer Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, daß der mit der Anlagefläche in Berührung kommende Teil der Kammerwandung wenigstens teilweise mit einem reibungsbeiwerterhöhenden, verschleißarmen Belag versehen ist.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Peststellmittel durch eine hohle, elastische Manschette gebildet wird, die druckdicht auf dem Wellenabsatz befestigt ist und deren Innenraum über wenigstens eine Radialbohrung mit der Axialbohrung mit der Welle in Verbindung steht und die auf ihrem Außenumfang von einer als Anlagefläche dienenden Ausnehmung in der Zusatzmasse umgeben ist.

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In weiterer Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, daß die Ausnehmung wenigstens einen der Anlagefläche benachbarten, umlaufenden Leckölsammelkanal aufweist, der mit wenigstens einer radialen Ablaufbohrung versehen ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Unwuchtantriebseinrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellungzur Erläuterung der Wirkungsweise,

Pig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit axial wirkendem Feststellmittel,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel mit radial wirkendem Feststellmittel,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel mit radial wirkendem, hydraulisch betätigtem Feststellmittel,

Fig. 6 einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI in Fig. 5.

Die schematische Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt eine Unwuchtantriebseinrichtung für einen beliebigen Verwendungszweck, die eine angetriebene Welle 1 aufweist, die mit einem Antriebsmotor 2 beliebiger Bauart verbunden ist. Die Welle 1 ist auf einem Funda-

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mentrahmen 3 gelagert, der über eine elastische Abstützung 4 gehalten ist. Ein derartiger Antrieb kann zur Erregung von Schwingungen an Schwingförderern, Schwingsieben oder dergleichen bzw. als Rüttelantrieb für Bodenverdichtungsgeräte oder dergleichen eingesetzt werden. Die Ankoppelung richtet sich jeweils nach dem Einsatzfall. Ankoppelung und EinsatzJSLl sind für die nachfolgenden Erläuterungen des Aufbaues und der Wirkungsweise der Unwuchtantriebseinrichtung ohne Belang.

Die Welle 1 weist einen Wellenabsatz 5 auf, der in Bezug auf die Drehachse der Welle exzentrisch verläuft. Auf dem Wellenabsatz 5 ist eine Zusatzmasse 6, die schematisch als punktförmige Masse dargestellt ist, angeordnet. Die Zusatzmasse 6 ist auf dem Wellenabsatz 5 relativ zur Welle 1 drehbar gelagert, was durch die Lagerhülse 7 schematisch angedeutet ist. Mit der Welle 1 ist eine Unwuchtmasse 8 starr verbunden, die im vorliegenden Pail zur Vermeidung von Taumelbewegungen in zwei Massen 8, 8¹ aufgeteilt ist und symmetrisch zu beiden Seiten des Wellenabsatzes 5 angeordnet ist.

Die Zusatzmasse 6 kann über ein anhand der Pig. 3 bis 6 näher erläutertes Feststellmittel in jeder beliebigen Winkelstellung (bezogen auf die Drehachse der Welle 1) gegenüber der Unwuchtmasse 8 nach entsprechender Verdrehung mit der Welle 1 ebenfalls drehfest verbunden werden.

In der schematischen Darstellung gemäß Pig. 1 liegen sowohl die

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beiden Unwuchtmassen 8, 8· als auch die Zusatzmasse 6,in Richtung der Welle 1 gesehen, hintereinander in einer Ebene. Läuft nun die Welle 1 mit einer vorgegebenen Drehzahl um, so wirkt auf die gesamte Antriebseinrichtung eine entsprechende, mit der Wellendrehzahl umlaufende Fliehkraft, die je nach Lagerung und Führung des Fundamentrahmens bzw. des mit dem Fundamentrahmen gekoppelten Gerätes zu einer kreisförmigen, eHptischen oder auch geradlinigen Bewegung der gesamten Anordnung führt. Wird die Drehzahl erhöht, so erhöht sich entsprechend die Fliehkraft und damit die Erregerkraft für das angeschlossene Gerät, gleichzeitig aber auch die Erregerfrequenz. Will man nun bei erhöhter Erregerfrequenz mit geringerer Erregerkraft arbeiten, so muß die Zusatzmasse 6 gegenüber der Unwuchtmasse 8 soweit verdreht werden, bis bei der gegebenen Betriebsdrehzahl die von der Unwuchtmasse und der Zusatzmasse herrührende resultierende Fliehkraft der gewünschten Größe entspricht.

Anhand der in größerem Maßstab dargestellten Prinzipskizze gemäß Fig. 2 wird der Verstellvorgang näher erläutert. Fig. 2 zeigt hierbei eine Stirnansicht der Anordnung gemäß Fig. 1, wobei die Lagerung und der Fundamentrahmen weggelassen sind. Aus der Stirnansicht ist die Welle 1 und der mit der Welle 1 fest verbundene exzentrisch zu dieser verlaufende Wellenabsatz 5 zu ersehen. Die Exzentrizität e, der Achsmittelpunkt Mw der Welle 1, der gleichzeitig die Drehachse darstellt, und der Achsmittelpunkt Me des Wellenabsatzes 5 sind zur Erläuterung eingezeichnet. Auf dem Wellenabsatz 5 ist der Lag^aing 7 drehbar gelagert, an dem

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die Zusatzmasse 6 befestigt ist. Die Unwuchtmasse 8 ist unmittelbar mit der Welle 1 verbunden. Die Zusatzmasse 6 ist ferner über ein in Umfangsrichtung der Welle wirkendes Federelement 9 mit der Welle 1 verbunden. Dies ist schematisch durch den Haltestab 10 dargestellt. Das andere Ende des Federelementes 9 greift unmittelbar an der Zusatzmasse 6 an. Im Inneren des Wellenabsatzes 5 ist ferner ein Feststellmittel 11 vorgesehen, das von außen steuerbar durch eine radial wirkende Feststellkraft 12 beaufschlagt werden kann. Das Feststellmittel 11 greift radial von der Innenseite her am lagerring 7 an.

Im Stillstand und bei gelöstem Feststellmittel 11 wird die Zusatzmasse 6 durch das Federelement 9 zunächst in seiner Ruhelage A gehalten. Läuft nun die Welle 1 mit einer vorgegebenen Drehzahl um, so wirkt sowohl auf die Unwuchtmasse 8 als auch auf die Zusatzmasse 6 eine entsprechende Fliehkraft. Nachstehend wird lediglich der Einfluß der auf die Zusatzmasse 6 wirkenden Fliehkraft Fz näher erläutert. Die Richtung der Fliehkraft Fz wird einerseits durch den Schwerpunkt der Zusatzmasse 6, andererseits durch die Drehachse Mw bestimmt. Da jedoch die Zusatzmasse 6 über den Lagerring um die Achse Me bei gelöstem Feststellmittel 11 frei drehbar gelagert ist, wirkt auf die Zusatzmasse ein Drehmoment, nachstehend Fliehkraftmoment genannt, dessen Größe durch die Größe der Fliehkraft Fz einerseits und durch den senkrechten Abstand der Achse Me zur Wirkungslinie 13 der Fliehkraft Fz bestimmt wird. Bei gelöstem Feststellmittel wird durch dieses Fliehkraftmoment die Zusatzmasse 6 in Richtung des Pfeiles 14 so lange auf dem Wellenabsatz 5 verdreht, bis sich das Fliehkraftmoment auf der einen

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Seite und die auf die Zusatzmasse in entgegengesetzter Richtung wirkende Kraft durch das Federelement 9 im Gleichgewicht halten. Auf das gesamte System wirkt somit bei der gegebenen Drehzahl, die sich aus der Fliehkraft F und der Fliehkraft Fz ergebende resultierende Fliehkraft R, wobei die Wirkungslinien der Fliehkraft F und der Fliehkraft Fz unter einem entsprechenden Winkel zueinander stehen. Dieser Winkel wird so lange aufrechterhalten, wie die Welle mit der gegebenen Drehzahl umläuft. Wird nun mit Hilfe einer entsprechenden Feststellkraft das Feststellmittel 11 gegen den Lagerring 7 der Zusatzmasse gedruckt, so wird hierdurch eine drehfeste Verbindung zwischen der Zusatzmasse 6 und der Welle 1 und damit auch der Unwuchtmasse 8 hergestellt und somit der Winkelabstand zwischen der Unwuchtmasse 8 und der Zusatzmasse 6 fixiert. Nunmehr kann die W=LIe mit der vorgegebenen Winkeleinstellung der beiden Massen zueinander bei jeder beliebigen Drehzahl betrieben werden, ohne daß sich die Winkeleinstellung ändert. Dadurch ist es möglich, innerhalb der duuii die Konstruktion vorgegebenen Grenzen die Unwuchtantriebseinrichtung mit jeder beliebigen Drehzahl und damit jeder beliebigen Antriebsfrequenz zu betreiben und hierbei jeder beliebigen Antriebsfrequenz eine resultierende Fliehkraft und damit eine Erregerkraft innerhalb der durch die Abhängigkeit zwischen Gesamtunwuchtmasse und Drehzahl gegebenen Grenzen von beliebiger Größe einzustellen.

Aus der vorstehenden Erläuterung läßt sich außerdem klar erkennen, daß das ganze System drehrichtungsunabhängig ist, d. h. die Winkeleinstellung zwischen Unwuchtmasse und Zusatzmasse kann sowohl

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bei Rechts- als auch bei Linkslauf der Welle 1 vorgenommen werden. Da in der Praxis die geometrischen Größen, d. h. die Größe der Exzentrizität e, der Abstand der beiden Massenschwerpunkte von der Drehachse Mw sowie die Größe der Massen und auch die Federkennlinie bekannt sind, kann nun ür den Einstellvorgang jeder Einstelldrehzahl ein bestimmter Winkelabstand der beiden Massen

zueinander nach entsprechender Eichung vorgegeben werden. Aufferner

grund der gegebenen Konstruktionsdaten kann/jeder Winkeleinstellung zwischen den beiden Massen die Größe der jeder Betriebsdrehzahl zuzuordnenden resultierenden Fliehkraft R, d. h. der Erregerkraft für den jeweiligen Betriebsfall in Form von Tabellen oder Kurvenscharen zugeordnet werden. Aus der vorstehenden Erläuterung ist unschwer zu erkennen, daß für den praktischen Betrieb, beispielsweise von Boäenverdichtern etwa erforderliche Änderungen von Erregerkraft und Erre.-gerfreq.uenz in einfacher Weise und in kurzer Zeit an die jeweiligen Erfordernisse angepaßt werden können.

In Fig. 3 und 4 sind in schematischer Weise Ausführungsformen für das Feststellmittel dargestellt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist mit einer fliegend gelagerten Welle 15 eine Unwuchtmasse 8 starr verbunden. Das freie Ende der Welle 15 ist mit einem exzentrisch zu dieser angeordneten Wellenabsatz 16 versehen, auf dem eine Zusatzmasse 6 drehbar gelagert ist. Die Welle 15 weist eine durchgehende Axialbohrung 17 auf, durch die eine Betätigungsstange 18 axial hindurchgeführt ist. Das massenseitige Ende der Betätigungsstange 18 ist mit einer Andruckscheibe 19 verbunden, während das massenabseitige Ende in einem Haltekragen endet. Durch ein Federelement 21, beispielsweise eine Druckfeder,

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wird die Betätigungsstange 18, und damit die Andruck scheibe 19, in Richtung des Pfeiles 22 gegen eine entsprechende Anlagefläche 23 der Zusatzmasse 6 gedruckt. Da die Betätigungsstange 18, die hier nur schematisch dargestellt ist, so in der Welle 15 geführt ist, daß ein Verdrehen relativ zur Welle 15 nicht möglich ist, was hier nicht näher dargestellt ist, so ergibt sich über die Andruckplatte 19 eine drehfeste Verbindung zwischen der Welle 15 und der Zusatzmasse 6. Über ein Betätigungselement 24, das an einem Ende mit einer Gleitscheibe 25 versehen ist, die gegen den Haltekragen 20 in Richtung des Pfeiles 26 gedrückt werden kann, kann das durch das Fed er el em ent 21, die Stange 18 und die Andruckscheibe 19 gebildete Peststellmittel gelöst werden, so daß sich die Zusatzmasse 6 relativ zur Unwuchtmasse 8 frei auf dem Wellenabsatz 16 verdrehen kann. Durch ein hier nicht dargestelltes, in seiner Kraftwirkung der Anordnung des Federelementes 9 in Pig. 2 entsprechendes Federelement kann nun drehzahlabhängig die Winkeleinstellung zwischen der Zusatzmasse 6 und der Unwuchtmasse 8 bei gelöstem Feststellmittel eingestellt werden und nach Loslassen des Betätigungsstiftes 24 durch die Andruckscheibe 19 drehfest mit der Welle 15 verbunden werden.

Die Andruckscheibe 19 und die ihr zugeordnete Anlagefläche 23 an der Zusatzmasse 6 können hierbei glattflächig ausgebildet sein, wobei wenigstens eine der miteinander in Berührung stehenden Flächen einen hohen Reibungsbeiwert aufweisen sollte. Sie können aber auch profiliert ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Verzahnung. Die über das Federelement 21 auf die Zusatzmasse 6 wirkende Andruckkraft muß im Falle einer reibschlüssigen

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Verbindung eine solche Reibungskraft erzeugen, daß sie innerhalb des zulässigen Drehzahlbereiches das maximal auf die Zusatzmasse 6 wirkende Fliehkraftmoment aufnehmen kann. Bei einer Profilierung, beispielsweise einer Verzahnung der Anlagefläche 23 und einer entsprechenden Ausgestaltung der Gegenfläche an der Andruckscheibe 19 muß diese festigkeitsmäßig in gleicher

sowie aller Stoßbeschleunigungsmomente

Weise auf das maximale Fliehkraftmoment ,abgestimmt werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform erfolgt der Antrieb beispielweise über eine Keilriemenscheibe 27.

Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 das Feststellmittel in axialer Richtung wirkt , ist in Fig. 4 eine Ausführungsform dargestellt, bei der das Feststellmittel radial auf die Zusatzmasse 6 wirkt. Da der Einfachheit halber die Betätigungselemente auch bei dieser Ausführungsform identisch mit der Ausführungsform gemäß Fig. 3 dargestellt sind, sind lediglich die abgeänderten Teile näher beschrieben. Identische Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dieser Ausführungsform ist am massenseitigen Ende der Betätigungsstange 18 ein Führungskeil 28 befestigt, mit dem zwei radial geführte Stößel 29, 30 verbunden sind. Bei einer Verschiebung der Betätigungsstange 18 in Richtung des Pfeiles 31 warden die Stößel 29, 30 durch eine entsprechende formschlüssige Verbindung ihrer freien Enden mit dem Führungskeil 28 radial nach innen gezogen und somit die Anlage an der Innenwandung der Lagerbohrung der Zusatzmasse 6 aufgehoben. Die Zusatzmasse 6 kann sich wiederum frei gegenüber der Unwuchtmasse 8 verdrehen. Wird die Betätigungsstange 18 durch das Feder-

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element 21 entgegen der Richtung des Pfeiles zurückgezogen, so werden durch den Führungskeil 28 die beiden Stößel 29, 30 radial nach außen gegen die Innenwandung der Lagerbohrung der Zusatzmasse 6 gepreßt und diese wiederum drehfest mit der Welle 15 verbunden. Auch hier kann die Anlagefläche 32 an der Zusatzmasse 6 ebenflächig oder profiliert ausgebildet sein. Bei radial wirkenden Pest Stellmitteln ist in jedem Pail zu berücksichtigen, daß auch auf die einzelnen radial geführten Teile des Peststellmittels in gleicher Weise Fliehkräfte wirken, so daß dafür Sorge getragen werden muß, daß beim Lösen das Zurückziehen dieser Teile radial nach innen zwangsweise erfolgt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist wiederum ein Federelement vorgesehen, das in gleicher Weise wie das Pederelement 9 in Fig. 2 auf die Zusatzmasse 6 wirkt.

Die in Fig. 3 und 4 beschriebenen Ausführungsformen für die Anordnung, den Aufbau, die Wirkungsweise und die Betätigung des Feststellmittels sind rein schematisch dargestellt und stellen nur beispielsweise Lösungsmöglichkeiten' dar, die je nach Einsatzfall, Leistungsgröße und Anordnung (fliegend gelagerte oder zweiseitig gelagerte Welle) abgewandelt werden müssen. So können beispielsweise an Stelle der Andruckscheibe 19 bzw. der Stößel 29f 30 in ihrem Volumen veränderbare Kammern vorgesehen sein, die jeweils mit der Axialbohrung 17 in Verbindung stehen, wobei an die Stelle der Betätigungsstange 18 als Kraftübertragungsmittel eine Hydraulikflüssigkeit treten kann. Die mit der Anlagefläche der Zusatzmasse 6 in Berührung stehenden Wandteile der Kammer können dann nach Aufbringung eines entsprechenden Hydraulikdruckes gegen diese Anlagefläche gepreßt werden und hierdurch die drehfeste

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Verbindung zwischen Zusatzmasse und Welle herstellen. Die Druckkammern können hierbei, wie vorstehend angedeutet, unmitterbar an der Anlagefläche der Zusatzmasse 6 zur Anlage kommen oder aber es können entsprechende Zwischenelemente, die die Feststellkraft auf die Zusatzmasse 6 übertragen, vorgesehen sein.

Anhand der 3Fig. 5 und 6 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Unwuchtantriebseinrichtung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind an einer Welle 33, die fliegend gelagert oder auch zweiseitig gelagert sein kann, eine Unwuchtmasse in Eorm einer paarweise aufgeteilten Unwuchtmasse 8, 8' fest angeordnet. Zwischen den beiden Unwuchtmassen 8, 8^! ist die Welle 33 mit einem exzentrisch zu dieser aber gleichachsig angeordneten Wellenabsatz 34 versehen. Auf dem Wellenabsatz 34 ist eine Zusatzmasse 6 über Lager 35, 36 frei drehbar gelagert. Über eine Spiralfeder 37» die mit einem Ende mit der Zusatzmasse 6 und mit ihrem anderen Ende beispielsweise mit der Unwuchtmasse 8 fest verbunden ist, ist die Zusatzmasse 6 in Umfangsrichtung wirkend mit der Welle 33 verbunden.

Bei dieser Ausführungsform ist als volumenveränderbare Kammer eine elastische Manschette 38 vorgesehen, die über entsprechende ringförmige Klemmteile 39, 40 fest mit dem Wellenabsatz 34 verbunden ist. Über Eadialbohrungen 41 steht der durch die Manschette 38 umschlossene Innenraum 42 mit einer Axialbohrung 43 in Verbindung. Wird nun über die Axialbohrung 43 der Innenraum 42 mit einer Druckflüssigkeit beaufschlagt, so dehnt sich die Manschette 38 aus und legt sich ringförmig auf dem ganzen Umfang der Anlagefläche

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44 der Lagerbohrung der Zusatzmasse 6 an. Die Außenfläche der Manschette 38 wirkt hierdurch als Feststellmittel auf die Zusatzmasse 6, so daß diese in jeder "beliebigen Winkeleinstellung zwischen etwa 180 ° und je nach Größe der Masse etwa 0 ° zur Unwuchtmasse 8 festgehalten werden kann. Zum Lösen des Peststellmittels wird der Hydraulikdruck abgesenkt, so daß sich die Manschette 38 wieder zusammenzieht und somit die Zusatzmasse 6 freigibt.

Die durch die Manschette 38 gebildete volumenveränderbare Kammer ist grundsätzlich als druckdicht anzusehen. Um jedoch auch für den Fall, daß aus dem Innenraum 42 der Manschette 38 Drucköl austritt, für eine einwandfreie Feststellung der Zusatzmasse zu sorgen, ist im Bereich der Anlagefläche 44 ein ringförmig umlaufender Leckölsammelkanal 45 vorgesehen, der an wenigstens einer Stelle mit einer radialen Ablaufbohrung 46 versehen ist, so daß beim Eintritt von Lecköl in den Raum zwischen Manschette 38 und Anlagefläche 44 dieses über den Leckölsammelkanal 45 und die Ablaufbohrung 46 ausgeschleudert wird.

In der vereinfacht dargestellten Stirnansicht gemäß Fig. 6 ist die Lage der Zusatzmasse 6 zur Unwuchtmasse 8 bzw. 8¹ in der Ausgangsstellung schematisch dargestellt. Bei dieser Darstellung sind die konstruktiven Einzelheiten gemäß Fig. 5 zum besseren Verständnis weggelassen. Aus der Stirnansicht gemäß Fig. 6 ist so. erkennen, daß die Spiralfeder 37 mit ihrem Ende 47 an der Zusatzmasse 6 festgelegt ist, während ihr Ende 48 an der Zusatzmasse 8 und damit an der Welle 33 festgelegt ist. Unwuchtmasse 8 und Zusatzmasse 6

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sind hierbei so angeordnet, daß sie sich gegenseitig kompensieren, d. h. daß die Welle 1 mit der in dieser Lage festgelegten Zusatzmasse 6 praktisch wuchtfrei umläuft. Die Lage der Drehachse Mw zur Exzentrizitätsachse Me und somit die Lage des exzentrischen Wellenabsatzes 34 in Bezug auf die Lage der beiden Massen zueinander ist so vorgenommen, daß die Verbindungslinie zwischen Mw und Me unter einem Winkel zu der durch die beiden Massen gebildeten Basislinie verläuft. Dies bewirkt, daß zwischen der durch den Schwerpunkt S der Zusatzmasse und den Achsmittelpunkt Mw gehenden Wirkungslinie der Fliehkraft Fz mit Abstand zum Achsmittelpunkt Me des Wellenabsatzes 34 verläuft und somit ein zur Verdrehung der Zusatzmasse 6 gegenüber der Unwuchtmasse 8 notwendiges Fliehkraftmoment entstehen kann.

Die Grundeinstellung zwischen Zusatzmasse 6 und Unwuchtmasse 8 kann beliebig vorgesehen sein, also auch unter einem Winkel von weniger als 180 °, wobei diese Grundeinstellung beispielsweise durch einen Anschlagbolzen 49 an der Unwuchtmasse 8¹ und eine entsprechende Anschlagnase 50 an der Zusatzmasse 6 festgelegt werden kann. Das durch Anschlagbolzen 49 und Anschlagnase 50 gebildete Anschlagmittel kann bei entsprechenden Erfordernissen auch einstellbar ausgebildet sein, so daß je nach Bedarf unterschiedliche Ausgangswinkellagen zwischen Zusatzmasse 6 und Unwuchtmasse 8¹ eingestellt werden können.

In gleicher Weise kann die Spiralfeder 37 unterschiedlich vorspannbar ausgebildet werden, beispielsweise dadurch, daß der Befestigungspunkt 48 auf der Zusatzmasse 8 verstellbar auf die-

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ser angeordnet ist.

Während in Fig. 6 die beiden gegeneinander verstellbaren Massen in der sogenannten kompensierten Lage als Ausgangslage dargestellt sind, kann für die Ausgangslage in gleicher Weise auch die sogenannte Additionslage, d. h. sowohl die Unwuchtmasse als auch die Zusatzmasse weisen in etwa in die gleiche Richtung, gewählt werden. Auch hier muß wieder die Ausrichtung des Exzenters in Bezug auf die Ausgangslage so vorgenommen werden, daß ein Fliehkraftmoment auf die Zusatzmasse 6 zur Einleitung des Verstellvorganges wirken kann.

Die beim Ausführungsbeispiel 5 und 6 dargestellte Spiralfeder 37 als verbindendes Federelement zwiwchen verdrehbarer Zusatzmasse und angetriebener Welle stellt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform dar, da sie den größten Verstellbereich ermöglicht. Da die Spiralfeder praktisch symmetrisch ist, wird sie durch die auch auf die Feder wirkende Fliehkraft bei drehender Welle.in nur geringem Maße beeinflußt. Bei geringeren Verstellbereichen zwischen Zusatemasse und Unwuchtmasse können jedoch auch auf Zug oder Druck wirkende Schraubenfedern, Biegefedern, Gasfederelemente oder dergleichen eingesetzt werden.

Die Erzeugung des Drucköls kann grundsätzlich mit jedem geeigneten Öldruckerzeuger vorgenommen werden. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist jedoch vorgesehen, die Welle 33 mit einem an einem Wellenende angeflanschten Hydrometer anzutreiben, was in einfacher Weise durch eine entsprechende Axialbohrung 43

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an den Leckölraum des Hydromotors anzuschließen, was in einfacher Weise durch eine entsprechende Axialbohrung in der Abtriebswelle des Hydromotors erfolgen kann. Sperrt man nun den Leckölablauf des Hydromotors mittels eines Ventils ab, zweckmäßig mittels eines mit einem Druckbegrenzer versebeien Ventils, so baut sich innerhalb kürzester Zeit bei laufendem Motor innerhalb des Leckölraumes ein Druck auf, der ausreicht, um die Manschette 38 als Feststellmittel zur Anlage an der Zusatzmasse zu bringen. Öffnet man das Ventil, so daß der Druck abfällt, so löst sich die Manschette und die Zusatzmasse kann sich entsprechend der gewählten Drehzahl frei einstellen. Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, daß der schwierige Übergang von einer stationären Druckölleitung auf die mit der Welle rotierende Axialbohrung entfällt. Die Axialbohrung der Welle ist an die Axialbohrung der Abtriebswelle des Hydromotors mit einer entsprechenden Kupplung angeschlossen, wobei die Axialbohrung der Abtriebswelle frei in den leckölraum des Hydromotors mündet.

Will man die einmal gewählte Einstellung auch nach Abschalten des Hydromotors über eine längere Stillstandzeit beibehalten, ist es zweckmäßig, eine Umschaltmöglichkeit vorzusehen, die es gestattet, die Axialbohrung 43 an einen von der Druckölversorgung des Hydromotors gespeisten Speicher oder eine andere externe Druckquelle zeitweise anzuschließen.

Sollten die mit dem lecköl zu erzielenden Drücke für die Betätigung des PestStellmittels nicht ausreichen, so ist es gleich-

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wohl zweckmäßig, die dann einzusetzende getrennte Druckölquelle über die Abtriebswelle des Hydromotors an die Axialbohrung anzuschließen, da dann der sonst schwierige Übergang der stehenden Zuleitung auf die drehende Welle in den Leckölraum des Hydrometers verlegt werden kann.

Ansprüche

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Claims

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1. Unwuchtantriebseinrichtung, die wenigstens eine mit einer angetriebenen Welle fest verbundene Unwuchtmasse und wenigstens eine auf der Welle relativ zur Unwuchtmasse verdreh- und feststellbare Zusatzmasse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1, 15, 33) einen exzentrisch zur Wellenachse (Mw) angeordneten Wellenabsatz (5, 16, 34) aufweist, auf dem die Zusatzmasse (6) drehbar gelagert ist, daß die Zusatzmasse (6) über wenigstens ein in Umfangsrichtung wirkendes Federelement (9, 37) mit der Welle (1, 15, 33) in Verbindung steht und daß wenigstens ein bei umlaufender Welle betätigbares Feststellmittel (11) zur Erzeugung einer lösbaren, drehfesten Verbindung zwischen WeIIe(I, 15, 33) und Zusatzmasse (6) vorgesehen ist,

2. Unwuchtantriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Federelement als Spiralfeder (37) ausgebildet ist.

3. Unwuchtantriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das FeststellmittelC11)kraftschlüssig auf eine mit der Zusatzmasse (6) verbundene Anlagefläche (23, 32, 44) wirkt.

4. Unwuchtantriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Feststellmittel (11) formschlüssig auf eine mit der Zusatzmasse (6) verbundene Anlagefläche

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(23, 32, 44) wirkt.

5. Unwuchtantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet , daß das die Peststellkraft erzeugende Teil(i9)des Feststellmittels in axialer Richtung an die Zusatzmasse (6) anlegbar ausgebildet ist.

6. Unwuchtantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das die Feststellkraft erzeugende Teil (29, 30, 38) des Feststellmittels in radialer
Richtung an die Zusatzmasse anlegbar ausgebildet ist.

7. Unwuchtantriebs einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Anlagefläche für das Feststellmittel an der Zusatzmasse glattflächig ausgebildet ist.

8. Unwuchtantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Anlagefläche für das Feststellmittel an der Zusatzmasse profiliert ausgebildet ist.

9. Unwuchtantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Welle (15, 35)
eine Axialbohrung (17, 43) zur Aufnahme eines Kraftübertragungsmittels zur Betätigung des Feststellmittels aufweist.

10. Unwuchtantriebseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge-

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kennzeichnet , daß die Axialbohrung (43) mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Drucköl in Verbindung steht.

11. Unwuchtantriebseinriehtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Axialbohrung (43) mit dem Innenraum einer volumenveränderbaren Kammer in Verbindung steht, deren bewegbare Wandteile auf das Feststellmittel wirken.

12. Unwuchtantriebseinriehtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Feststellmittel durch eine Kammer mit veränderbarem Volumen gebildet wird, deren Innenraum an die Axialbohrung (17» 43) angeschlossen ist und die mit der Welle (15, 33) in fester Verbindung steht_; und daß unter Druck ein Teil ihrer beweglichen Außenfläche unmittelbar an der Anlagefläche (23, 32, 44) der Zusatzmasse anliegt.

13. Unwuchtantriebseinriehtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens der an der Zusatzmasse (6) anlegbare Wandungsteil der Kammer aus einem elastischen Material besteht.

14. Unwuchtantriebseinriehtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß der mit der Anlagefläche in Berührung kommende Teil der Kammerwandung wenigstens teilweise mit einem reibungsbeiwerterhöhenden, verschleißarmen Belag versehen ist.

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15· Unwuchtantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14» dadurch gekennzeichnet , daß das Feststellmittel durch eine hohle, elastische Manschette (38) gebildet wird, die druckdicht auf dem Wellenabsatz (34) befestigt ist und deren Innenraum (42) über wenigstens eine Radialbohrung (41) mit der Axialbohrung (43) in der Welle (33) in Verbindung steht und die auf ihrem Außenumfang von einer als Anlagefläche (44) dienenden Ausnehmung in der Zusatzmasse (6) umgeben ist.

16. Unwuchtantriebseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung wenigstens einen der Anlagefläche (44) benachbarten, umlaufenden Leckölsammelkanal (45) aufweist, der mit wenigstens einer radialen Ablaufbohrung (46) versehen ist.

17. Unwuchtantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

16, dadurch gekennzeichnet , daß die Welle (33) mit einem relativ zur Unwuchtmasse verdreh- und feststellbaren Anschlag (49) für die Zusatzmasse (6) in Verbindung steht.

18. Unwuchtantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

17, dadurch gekennzeichnet , daß die Unwuchtmasse (8, 8¹) geteilt und an beiden Enden des Wellenabsatzes (5» 34) befestigt ist.

19. Unwuchtantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

wenigstens 18, dadurch gekennzeichnet , daß der/Wellenseitige

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Befestigungspunkt (48) des Federelementes (9, 37) in Umfangsrichtung verschieb- und feststellbar ausgebildet ist.

20. Unwuchtantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19f dadurch gekennzeichnet , daß die Axialbohrung (43) der Welle (33) mit dem Leckölraum eines Hydromotors in Verbindung steht, wobei die Abflußöffnung des Leckölraumes absperrbar, vorzugsweise druckregelbar absperrbar ausgebildet ist.

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