DE29920093U1

DE29920093U1 - Bodenverdichter mit stufenlos verstellbarer Schwingungsamplitude

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Publication number: DE29920093U1
Application number: DE29920093U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2000-03-16
Anticipated expiration: 2009-11-17

Description

JOACHIM MOZDZANOWSKI 73770 Denkendorf, 5.11.99

DipLIng Mozartstr. 16

PATENTANMELDUNG Titel: Bodenverdichter mit stufenlos verstellbarer Schwingungsamplitude

Bodenverdichter, wie Plattenrüittler, Vibrationswalzen usw. werden auf unterschiedlichen Böden zur Verdichtung eingesetzt. Aufgrund von Versuchen hat sich gezeigt, daß für eine maximale Verdichtungsleistung die Schwingungsamplitude und Schwingungsfrequenz an die Bodenverhältnisse angepaßt werden müssen. Durch die hohe Beanspruchung von Bodenverdichtern ist es schwierig, eine für die Praxis betriebssichere Lösung für diese Aufgabenstellung zu finden. Die Schwingungsamplitude von Unwuchtschwingungserregern ist allein vom Arbeitsmoment dler Unwuchten abhängig. Arbeitsmoment = Unwuchtgewicht &khgr; Schwerpunktabstand vom Drehpunkt. Die Erfindung geht davon aus, daß auf der Erregerwelle Unwuchten gegeneinander verdlreht werden. Dadurch kann bei geometrischer Addition der Arbeitsmomente die Schwingungsamplitude von ejnem Maximum bei gleicher Winkelstellung der Unwuchten bis zu einem Minimum bei Gegenüberstellung der Unwuchten, d.h. einem Winkel von 180 zueinander die Schwingungsamplitude verstellt werden. Die Schwierigkeit dieser Lösung besteht darin, die auf der sich drehenden Erregerwelle gelagerte Unwucht gegenüber den mit der Erregerwelle fest verbundenen zu verdrehen. Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein besonderes Doppelplanetengetriebe. Dabei ist diese Konstruktion rüttelsicher und hat den Vorteil, daß sie sehr wenig Platz ·· benötigt. " ^: '

In Fig. 1 wird diese Lösung chematisch aufgezeigt. Auf der Erregerwelle 1 mit der Lagerung 14 und Antrieb 19, sind die mit der Erregerwelle 1 drehfest verbundenen Unwuchten 16 und 18 angeordnet, sowie die drehbare Unwucht 17 dazwischen drehbar gelagert.Das Doppelplanetengetriebe ist zwischen den Unwuchten 16 und 17 angeordnet und besteht aus dem Sonnenrad 2 des 1. Planetengetriebes, das drehfest auf der Erregerwelle befestigt ist. Das dazugehörige Planetenrad 3 ist auf der Achse 4 des Planetenträgers 5 drehbar gelagert und kämmt mit der Innenverzahnung des Hohlrades 6, welches über die Halterung 13 gegen eine Verdrehung arretiert ist. Das Sonnenrad 7 des zweiten Planetengetriebes ist auf der Hohlwelle 8, auf der die Unwucht 17 sitzt, befestigt. Das Planetenrad 9. des zweiten Pianistengetriebes ist auf der Achse 4 des Planetenträgers 5, wie das Planetenrad 3 des ersten Planetengetriebes drehbar gelagert. Dabei kann sich der Planetenträger 5 frei drehen. Das Planetenrad 3 kämmt mit der Innenverzahnung des Hohlrades 10, welches an seinem Aussendurchmesser eine Schneckenverzahnung 11 hat und über die Schneckenwelle 12 verdreht werden kann. Mathematisch ergibt sich durch die Lagerung der Planetenräder 3 und 9 auf den gemeinsamen Planetenträger 5 bei gleichen Zähnezahlen und Abmessungen der Planetengetriebe folgende Drehzahlen: sind beide Hohlräder 6 und 11 arretiert, d.h. in Ruhe, so wirken die Planetengetriebe wie eine feste Kupplung. Die Hohlwelle 8 hat die gleiche Drehzahl und Phase wie die Erregerwelle 1. Gemäß der Planetengetriebeformel bei feststehenden Hohlrädern 6 und 10 dreht sich der Planetenträger 5 wie folgt:

&eegr; 5 = Drehzahl des Planetenträgers 5

_ &Pgr;2 n2= &eegr; 1 Drehzahl der Erregerwelle 1

i. &ogr;"" ~~i HS &eegr; 2 = Drehzahl des Sonnenrades 2

r 2 = Zähnezahl des Sonnenrades 2 r 6 = Zähnezahl des Hohlrades 6

• ·

Blatt - 2 - zur Patentanmeldung &ngr;. 5.11.99

Titel: Bodenverdichter mit stufenlos verstellbarer Schwingungsamplitude

Daraus ergibt sich die Drehzahl &eegr; 7, d.h.die der Hohlwelle 8, wie folgt:

JT D₇=D₅(U^-)

' Iy rlO = Zähnezahl der Innenverzahnung des

Jj_n JJ . Hohlrades 10

r 7 = Zähnezahl des Sonnenrades 7 r2 = r7undr6 = rlO

ergibt, da U&-= u^— wird n= n₉ r₂ r₇ 7 2

Damit wird &eegr; 7 = &eegr; 2, wobei &eegr; 7 = die Drehzahl des Sonnenrades und der Unwucht 17 ist. &eegr; 2 ist die Drehzahl der Erregemelle 1. Wird nundas Hohlrad 10 über die Schneckenwelle verdreht, so dreht sich das Sonnenrad 7 wie folgt!

Es ergibt sich eine zusätzliche negative Drehung des Sonnenrades 7 und der Unwucht gegenüber den Unwuchten 16 und 18. Diese Drehung der Unwucht 17 gegenüber den Unwuchten 16 und 18 ergibt eine Änderung des resultierenden Arbeitsmomentes gemäß dem Winkel zueinander bei geometrischer Addition und damit auch der Schwingungsamplitude. Diese Änderung ist von dem Verhältnis der festen zu den drehbaren Unwuchten, d.h. deren Größe abhängig und ein Maximum bei gleicher Winkelstellung und Minimum bei Gegenüberstellung.

In Fig. 2 und 3 wird ein Schwingungserreger fur einen Plattenrüttler gemäß der Erfindung ■\ gezeigt. Fig. 2 zeigt die Ansicht C-D auf das Oberteil 26 des geteilten Gehäuses und in Fig. 3 ist die Seitenansicht im Schnitt A-B gezeichnet Das Gehäuse besteht aus dem Oberteil 26 und Unterteil 38. Es wurde geteilt, um eine einfache Montage der Planetengetriebe mit den Erregerwellen zu ermöglichen. Der Schwingungserreger hat zwei Erregerwellen 1 und 20, die in horizontaler Ebene hintereinander angeordnet sind und hat für die Phasenverstellung zwei Planetengetriebe 21 und 22, die den Vor- und Rücklauf steuern. Die Verstellung erfolgt über die Planetenträger, welche durch das Teil 33 miteinander verbunden sind sowie über den Gelenkhebel 34 . Für die Verstellung der Schwingungsamplitude sind auf den Erregerwellen 1 und 20 jeweils drei Unwuchten 16 und 18 fest und 17 drehbar, desgleichen auf der Erregerwelle 20, die Unwuchten 23 und 25 fest und die Unwucht 24 drehbar angeordnet. Zwischen den Unwuchten 16 und 17 sowie 23 und 24 befinden sich die Doppelplanelengetriebe für die Verstellung. Die Nummerierung wurde nur für die Teile der Erregerwelle 1 durchgeführt, da die auf der Erregerwelle 20 gleich sind. Das Sonnenrad 7 sitzt über der Keilverzahnung 15 fest auf der Erregerwelle 1. Das Sonnenrad 2 ist über die seitliche Verzahnung 30 drehfest mit der Unwucht 17 verbunden. Die Planetenräder 9 und 3 sind auf der Achse 4 des Planetenträgers bestehend aus den Ringscheiben 27 und 29, die über die Distanzstücke 28 durch die Senkschraube 29

Blatt - 3 zur Patentanmeldung v. 5.11.99

Titel: Bodenverdichter mit stufenlos verstellbarer Schwingungsamplitude

miteinander verbunden sind, drehbar gelagert. Das Hohlrad 6 ist über die Halterung 13 am Gehäuse arretiert, während das Hohlrad 10 am Aussendurchmesser eine Schneckenradverzahnung 11 hat und über die Schneckenwelle 12 verdreht werden kann. Diese greift gleichzeitig mit gegensätzlicher Steigung in die Schneckenverzahnung des Hohlrades der zweiten Erregerwelle ein. Die Schneckenwelle 12 hat, wie aus der Zeichnung Fig. 3 ersichtlich, die mit gegensätzlicher Steigung versehenen Verzahnungen 36 und 37, ₍ dadurch werden die Hohlräder bei Drehung der Schneckenwelle gegensätzlich gedreht. Der Antrieb erfolgt über Zahnrad 19 und den Haydraulikmotor 39.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, nimmt das Doppelplanetengetriebe für die Verstellung der Schwingungsamplitude in der Breite wenig Platz ein, was konstruktiv vorteilhaft ist. Bei einer Planetenradbreite von 10 mm ergibt sich eine Gesamtbreite des Doppelplanetengetriebes von ca. 30 mm. /

In Fig. 4 wurde ein Plattenrüttller gemäß der Erfindung in Seitenansicht skizziert. Der Antrieb der Erregerwellen erfolgt über den Dieselmotor 41, die Hydraul ikverstellpumpe 42 und den Hydraulikmotor 39. Die Liefermenge der Hydraulikpumpe 42 kann über den Hebel 43 verstellt und damit die Drehzahl des Hydraulikmotors.39, Der Unwuchterreger hat zwei Wellen 1 und 20, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt. Das Gehäuse besteht ebenfalls aus. zwei Teilen, dem Oberteil 26 und Unterteil 38, das gleichzeitig als Bodenplatte ausgebildet ist. Auf dem Oberteil 40 befindet sich der Dieselmotor 41 und Hydraulikölbehälter 44. Es ist elastisch über die Federn 47 gelagert An dem Oberteil 40 ist die Lenkstange 49 befestigt. Die Phasenverstellung zwischen den Erregerwellen 1 und 20 erfolgt über den Bowdenzug und Schalthebel 52 an der Lenkstange 49. Die Verstellung der Schwingungsamplitude wird gemeinsam mit der Drehzahl bzw. Schwingungsfrequenz durch den Hebel 51 sowie über das Getriebe 50 und den Bowdenzug 45, der die Verstellpumpe 42 am Hebel 43 verstellt, sowie über den Bowdenzug 48 der die Hohlräder der Doppelplanetengetriebe verdreht Dabei weist entgegen der Konstruktion gem. Fig. 2 und 3 der Aussendurchmesser der Hohlräder 10 keine Schneckenverzahnung, sondern eine Stirnradverzahnung auf, in die die Zahnstange 53 eingreift, die vom Bowdenzug 48 betätigt wird.

In Fig. 5 wird ein Plattenrüttler mit elektrischem Antrieb sowie einer automatischen Regelung und Schwingsamplitude und Schwingungsfrequenz aufgezeigt. Dabei sind die auftretenden Beschleunigungswerte maßgeblich für die Regelung . Auf dem Oberteil 40 sind die Stromspeicher 54 und der Computer 58 gelagert. Das Oberteil 40 ist, wie in Fig. 4, auf den Federn 47 elastisch auf dem Gehäuse, bestehend aus dem Oberteil 26 und Unterteil 38 gelagert. Die Regelung der Größe der Schwingungsamplitude sowie die dazugehörige Drehzahl des Antriebsmotors 59 bzw. der Schwingungsfrequenz wird über den Beschleunigungsmesser 56, der fest mit dem Unterteil 26 verbunden ist, und über den Computer 58 ,der den elektrischen Stellmotor 57 steuert und damit die Größe der Schwingunsamplitude erzielt. Dabei kann der Beschleunigungswert vom Bedienungsmann über den Schalter 60 eingestellt werden. Die Phasenverstellung wird über die Schaltung 61, durch den elektrischen Stellmotor 55, ebenfalls elektrisch geregelt. Durch diese technische Entwicklung der Erfindung wird eine optimale Verdichtung bei automatischer Anpassung an den Verdichtungsrad des Bodens, unter Vermeidung von übermäßigen Beanspruchungen des Gerätes, erzielt. Diese Möglichkeit wurde für die Weiterentwicklung der Erfindung aufgezeigt.

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Claims

1. Bodenverdichter mit Unwuchtschwingungserreger, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Erregerwelle feste Unwuchten 16 und 18 und mindestens eine drehbare Unwucht 17 angeordnet sind und daß die drehbare Unwucht 17 über ein Doppelplanetengetriebe, deren Planetenräder 3 und 9, auf der Achse 4 eines sich frei drehenden gemeinsamen Planetenträgers 5, gelagert sind, wobei durch Drehung eines der Hohlräder 10 bei Arretierung des anderen Hohlrades 6 die drehbare Unwucht 17 gedreht werden kann.
Dabei ist das Sonnenrad 2 des ersten Planetengetriebes mit der Erregerwelle 1 und das Sonnenrad 7 des zweiten Planetengetriebes mit der drehbaren Unwucht 17 drehfest verbunden.

2. Bodenverdichter mit Unwuchtschwingungserreger, wie Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchten von der Mitte des Schwingungserregers zu den Lagern 14, der Erregerwelle 1 symmetrisch angeordnet sind, d. h. daß die Abstände a und b gleichgroß sind.

3. Bodenverdichter mit Unwuchtschwingungserreger, wie Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schwingungserreger mit zwei Erregerwellen und zwei Doppelplanetengetrieben, die hintereinander liegenden Hohlräder am Aussendurchmesser eine Stirnradverzahnung aufweisen.

4. Bodenverdichter mit Unwuchtschwingungserreger, wie Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schwingungserreger mit zwei Doppelplanetengetrieben die hintereinander liegenden Hohlräder am Aussendurchmesser eine Schneckenverzahnung mit gegensätzlicher Steigung aufweisen.

5. Bodenverdichter mit Unwuchtschwingungserreger, wie Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in horizontaler Ebene über der Lagermitte der Erregerwellen geteilt ist.

6. Bodenverdichter mit Unwuchtschwingungserreger, wie Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil 26 des geteilten Schwingungserregers bei Plattenrüttlern als Bodenplatte ausgebildet ist.