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Bodenverdichter mit rotierenden Unwuchten
Die bekannten Bodenverdichter mit rotierenden Unwuchten arbeiten in der Regel mit Zweimassenschwingern. Das dabei auftretende Kräftepaar der Fliehkraftresultierenden der beiden Massen ist bei Bodenverdichtern, die sich durch schräggerichtete Schwingungen selbsttätig sprungweise fortbewegen, stö- rend, da dadurch ein Wechselmoment auftritt, das den Bodenverdichter in unerwünschte Schwingungen versetzt.
Es ist auch ein Bodenverdichter mit Viermassenschwingern bekannt, die paarweise entgegengesetzt rotieren, und der ebenfalls wegen des Auftretens störender Momente nachteilig ist. Die Wirkungslinie der Kräfte in der Nullphase fallen nicht in eine Gerade, so dass ein Störmoment auftritt, ähnlich wie beim Zweimassenschwinger. Im übrigen trägt bei diesem benannten Bodenverdichter jede der Unwuchtachsen ein loses Zwischenrad und ein fixes Zahnrad, wobei eine Relativverstellung der Unwuchtpaare durch ein weiteres verschiebbares Zahnrad, welches auf eine der Unwuchtachsen einwirkt, vorgenommen werden kann. Weil das Zahnrad während des Laufes axial verschoben wird, muss die Verzahnung des Zahnrades mit geraden Stirnzähnen erfolgen.
Wegen des Wechselmomentes beim Betrieb einer solchen Schwungmasrhine ist eine Schräg- oder Pfeilverzahnung erforderlich, die sich aber bei Verwendung des Zahnrades als axial verschiebbares Schaltelement nicht anwenden lässt.
Es ist ferner ein schaltbarer Schwingungserzeuger bekannt, welcher nur Kreisschwingungen und keine gerichteten Schwingungen erzeugt. Seine Besonderheit besteht dann, dass die exzentrische Masse in zwei Hälften geteilt ist, die einmal so zueinander in Stellung gebracht werden, dass sich die Fliehkräfte addieren und dann in eine zweite Gegenstellung, in der sie sich aufheben. In der Additionsstellung wirkt
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lung ist der Schwinger wirkungsmässig nicht vorhanden. Diese Umschaltung vom Schwingen auf Nichtschwingen erfolgt durch Umschalten des Antriebes von einer Keilriemenscheibe auf die andere. Es erübrigt sich dadurch das Abstellen des Antriebsmotors, wenn man die Rüttelschwingungen abstellen will.
Seine Anwendung ist hauptsächlich für Rüttel-und Formmaschinen gedacht, wo immer fortlaufend Pausen beim Rütteln gemacht werden müssen, um die Rüttelform mit Inhalt (Sand, Beton) ein-bzw. herauszubringen. Nach der vorliegenden Erfindung handelt es sich nicht um die Erzeugung von Kreisschwingungen, da solche Schwinger für einen selbstfahrenden Bodenverdichter ungeeignet sind ; es ist daher auch nicht eine rotierende Unwucht bzw. ein Einmassenschwinger wie bei'dem bekannten Verdichter vorhanden, vielmehr werden mit in entgegengesetzter Richtung rotierenden Unwuchten gerichtete Schwingungen in schräger Schlagrichtung erzeugt.
Ziel der Erfindung ist es, einen Bodenverdichter herzustellen, der Störmoment, wie sie beim Zweioder Viermassenschwinger auftreten, nicht aufweist, der ferner eine erhöhte Schlagkraft ergibt und bei dem die Ein- oder Umstellung der Fortbewegungs- oder Marschrichtung ohne Energieverlust während des Betriebes möglich ist. Zur Beseitigung des Wechselmomentes wird erfindungsgemäss ein Dreimassenschwinger verwendet, bei dem die Fliehkraft der mittleren Unwucht doppelt so gross ist wie die Fliehkraft jeder der beiden zur mittleren Unwucht in entgegengesetzter Richtung rotierenden äusseren Unwuchten.
Durch Zusammenwirken der Fliehkräfte dieser 3 Unwuchten entsteht wie beim Zweimaschenschwinger eine gerichtete Schwingung, jedoch ohne dass das durch das Kräftepaar beim Zweimassenschwinger verursachte störende Wechselmoment auftritt.
Bei mit dem Antrieb starr gekuppelten Massen eines Zwei- oder Mehrmassenschwingers ändert sich
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die resultierende Schwingung nach einer Sinuslinie. Es wurde nun erkannt, dass eine lose Kupplung der halben Unwuchtmassen eine Erhöhung der Schlagkraft ergibt, da die Beschleunigung und Verzögerung der Unwuchtmassen nicht der Sinuslinie folgt, vielmehr ein periodisches Voreilen der Massen stattfindet, das durch die lose Kupplung ermöglicht wird und die Vergrösserung der Schlagkraft ergibt. Diese Er- kenntnis ist auf Zwei- und Mehrmassenschwinger anwendbar. Somit besteht ein weiteres Merkmal der
Erfindung darin, dass eine oder mehrere der Unwuchten im Verhältnis zu den übrigen Unwuchten des
Schwingers mit dem Antrieb lose gekuppelt sind, um das periodische Voreilen der lose gekuppelten Un- wuchten zu ermöglichen.
Es handelt sich also nicht um eine Massenteilung einer einzelnen Unwucht, wie bei dem vorerwähnten bekannten Verdichter, der Kreisschwingungen erzeugt, bei dem durch die
Teilung nicht ein periodisches Voreilen, das eine nachfolgende Verzögerung zur Folge hat, erreicht wird, sondern nur im Augenblick des Wechselns der Antriebsdrehrichtung eine Umstellung der Teilmas- sen erfolgt, die dann während der ganzen Schwingungen in dieser Stellung verbleiben.
Nach der Erfindung wird die halbe Masse des Schwingers, z. B. des mittleren Schwingers eines Drei- massenschwingers angetrieben und der Antrieb der andern halben Masse, z. B. der beiden Massen der äusseren Schwinger erfolgt unter Zwischenschaltung einer losen Kupplung von der angetriebenen halben
Masse, z. B. vom mittleren Schwinger. Zu diesem Zweck kann erfindungsgemäss mit der angetriebenen
Welle des Schwingers ein Zahnrad durch eine Kupplung verbunden sein, die die Relativverstellung der
Welle zum Zahnrad ermöglicht, wobei das Zahnrad mit Zahnrädern auf der oder den Wellen des oder der andern Unwuchten kämmt. Es kann das Zahnrad auf der angetriebenen Welle des Schwingers lose sitzen und einen Anschlag aufweisen, der mit zwei in der Umfangsrichtung im Abstand, z.
B. diametral angeordneten Bolzen, die mit der angetriebenen Achse kraftschlüssig verbunden sind, abwechselnd zu- sammenwirkt. Eine zweckmässige Ausführungsform nach der Erfindung besteht darin, dass auf der ange- triebenen Achse ein Flansch und auf diesem verschiebbar eine Muffe gelagert ist und der Flansch radiale Zapfen aufweist, um die ein konzentrisch zur Achse angeordneter Schaltring schwenkbar ist und axial gerichtete Bolzen in diametralen Stellungen vorgesehen sind, von denen einer mit der Muffe fest ver- bunden ist und die beide vom Schaltring gesteuert werden.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Dreimassenschwinger in schematischer Darstellung, Fig. 2 das Schema des Antriebes des Schwingers nach Fig. 1, Fig. 3 und 4 einen Dreimassenschwinger in Stellungen für zwei verschiedene Marschrichtungen in vier aufeinanderfolgenden Lagen a-d und mit dem zugehörigen Sprungbild e, Fig. 5 die Kupplungseinrichtungen im Längsschnitt in einer Schaltstellung und Fig. 6 die gleiche Darstellung wie Fig. 5, jedoch für die andere Schaltstellung und Fig. 7 eine Ansicht zu Fig. 5 bzw. 6.
Nach Fig. 1 besteht der Dreimassenschwinger aus einer mittleren Unwucht 1 und zwei in gleicher Ebene gelagerten äusseren Unwuchten 2,3, die je halb so gross sind, wie die Unwucht 1 und sich in entgegengesetzter Richtung wie diese drehen. Die Welle 4, auf der die mittlere Unwucht 1 sitzt (Fig. 2), wird angetrieben und treibt über das Zahnrad 5 die Zahnräder 6 bzw. 7, welche auf den Wellen 8 bzw. 9 der äusseren Unwuchten 2 bzw. 3 aufgekeilt sind. Das Zahnrad 5 sitzt lose auf der Welle 4 und ist mit dieser durch einen mit der Welle 4 verbundenen Mitnehmer kuppelbar.
Der Mitnehmer besteht aus einem Bolzen 10, der mit einem Anschlag 11 auf dem Zahnrad 5 zusammenwirkt, wobei der Bolzen 10 durch Anliegen an den Anschlag 11 das Zahnrad auf Drehung mitnimmt und ermöglicht, dass der Anschlag unter der Einwirkung der Fliehkraft der Unwuchten 2 bzw. 3 dem Bolzen 10 periodisch voreilt.
Eine Relativverstellung der mittleren Unwucht zu den äusseren Unwuchten und damit auch der Schlagrichtung wird durch Veränderung der Stellung der Unwucht 1 im Verhältnis zum Zahnrad 5 ermöglicht. Dies könnte dadurch geschehen, dass das Zahnrad 5 von der Welle 4 abgezogen, die Welle 4 und damit die Masse 1 verdreht und das Zahnrad wieder aufgesetzt wird Damit diese Schaltung während des Laufes vorgenommen werden kann, wird das Zahnrad 5 mit der Welle 4 durch eine Kupplung verbunden, die die Relativverstellung der Welle zum Zahnrad ermöglicht. Diesem Zweck dient eine Kupplung mit zwei diametralen Bolzen, die wahlweise abwechselnd zur Kupplung mit dem Anschlag 11 einund ausrückbar sind. Es wird somit ausser dem Bolzen 10 noch ein Bolzen 12 diametral gegenüber angeordnet (Fig. 3-7).
Um die Schlag- und Fortbewegungsrichtung umzukehren, wird der diametrale Bolzen 12 eingerückt und der Bolzen 10 gleichzeitig ausgerückt. Damit tritt eine Relativverstellung der Unwucht 1 im Verhältnis zu den Unwuchten 2 und 3 ein, die z. B. aus Fig. 4a gegenüber Fig. 3d ersichtlich ist. In Fig. 3a-d sind die Stellungen bei eingerücktem Bolzen 10 jeweils nach einer Viertelumdrehung der Unwuchten veranschaulicht, in den Fig. 4a-d dagegen die Stellungen bei eingeschaltetem Bolzen 12. Aus den Darstellungen der Fig. 3d und 4d sind die unterschiedlichen Schlagrichtungen und damit auch die umgekehrten Marschrichtungen des Bodenverdichters ersichtlich, wobei die Fig. 3e
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