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Die
Erfindung betrifft einen Schwingungserreger und eine Verstellvorrichtung
dafür.
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Schwingungserrger
werden in verschiedenen Ausgestaltungen in zur Bodenverdichtung
dienenden Vibrationsplatten eingesetzt. Die Vibrationsplatten weisen üblicherweise
eine Obermasse auf, die unter anderem einen Antriebsmotor trägt. An der Obermasse
ist eine schwingungsmäßig entkoppelte Untermasse
angebracht, die einen auf einer Bodenkontaktplatte befestigten Schwingungserreger
trägt.
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Ein
derartiger Schwingungserreger ist z. B. aus der
EP 0 358 744 A1 bekannt.
Der Schwingungserreger weist eine erste Unwuchtwelle und eine parallel
zu der ersten Unwuchtwelle angeordnete und mit dieser formschlüssig gegenläufig drehbar
gekoppelte zweite Unwuchtwelle auf, wobei eine der beiden Unwuchtwellen
drehend von dem in der Obermasse befindlichen Antriebsmotor angetrieben
wird. Eine Phasenänderungseinrichtung,
die in die formschlüssige
Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Unwuchtwelle integriert
ist, dient zum Verstellen der relativen Phasenlage der beiden Unwuchtwellen.
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Die
Unwuchtwellen tragen jeweils wenigstens eine Unwuchtmasse, vorzugsweise
aber auch zwei axial voneinander getrennt auf der betreffenden Unwuchtwelle
angeordnete Unwuchtmassen. Wenigstens eine der Unwuchtwellen kann
dabei wenigstens eine Unwuchtmasse tragen, deren Phasenlage relativ
zu der sie tragenden Unwuchtwelle durch eine Verstellvorrichtung
einstellbar ist. Die Verstellvorrichtung dient somit zum Einstellen
und Fixieren der Relativstellung der beweglichen Unwuchtmasse zu
der sie tragenden Unwuchtwelle.
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Die
Untermasse von modernen Vibrationsplatten ist extremen Belastungen,
insbesondere in Form von sehr hohen Beschleunigungen ausgesetzt. Daher
verbietet sich bislang beispielsweise der Einsatz von elektrischen
Signalen bzw. Bauelementen für
die Ansteuerung und Verstellung des Schwingungserregers, insbesondere
für die
Ansteuerung der oben beschriebenen Phasenänderungseinrichtung oder Verstellvorichtung.
In der Praxis haben sich hydraulische Steuerungen bisher als einzige
im Dauerbetrieb bewährt
und ermöglichen
gleichzeitig für den
Bediener ein komfortables Einstellen der von ihm gewünschten
Wirkung des
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Die
hydraulische Steuerung weist in einer einfachen Ausführungsform
einen Fahrtrichtungsumschalter an der Deichsel auf, so dass der
Bediener lediglich einen Hebel umlegen bzw. einen Schalter betätigen muss,
wodurch die entsprechenden Steuerventile zur Verstellung des Schwingungserregers umgeschaltet
werden.
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Bei
komplexeren Erregern, die z. B. eine Kurvenfahrt ermöglichen
sollen, ist es erforderlich, mehrere Unwuchtmassen individuell anzusteuern
und gegebenenfalls in verschiedenen Stellungen zu positionieren.
Dadurch nimmt die Anzahl von Steuerleitungen zu. Als besonders problematisch
erweist sich dabei die Tatsache, dass – sofern eine aufwändige Ventiltechnik
in Form von Proportional- oder Wegeventilen vermieden werden soll – durch
zwei Steuer-Zuleitungen bisher nur zwei feste Schaltstellungen pro
Hydraulikzylinder möglich
sind, wobei dementsprechend auch nur zwei Stellungen der jeweils
von dem Hydraulikzylinder angesteuerten Unwuchtmasse eingestellt
werden können.
Der betreffende Kolben in dem jeweiligen Hydraulikzylinder lässt sich
nämlich bei
zwei Zuleitungen und einfachen Wegeventilen nur in seine beiden
Endstellungen bewegen und dort halten.
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Aus
der
US 3,673,926 und
der
FR 1 108 736 ist
jeweils eine dreistufige Versteileinrichtung mit einem in einem
Zylinder geführten
Teleskopkolben bekannt. Dabei läuft
ein innerer Kolben in einem äußeren Ringkolben,
der seinerseits in dem Arbeitszylinder geführt ist. Die Kolben können beidseitig
mit Druck beaufschlagt werden, sodass sich drei definierte Kolbenstellungen
ergeben.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungserreger mit
einer Verstellvorrichtung anzugeben, bei dem ohne Erhöhung der
Anzahl von hydraulischen Zuleitungen und unter Beibehaltung eines
einfachen und kostengünstigen
Aufbaus mehr als zwei Stellungen eingestellt und gehalten werden
können,
die in entsprechende Relativstellungen einer Unwuchtmasse auf einer
Unwuchtwelle umgesetzt werden können.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
einen Schwingungserreger nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen
der Erfindung sind den abhängigen
Ansprüchen
zu entnehmen.
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Eine
Verstellvorrichtung in einem erfindungsgemäßen Schwingungserreger weist
ein feststehendes Führungselement,
ein in dem feststehenden Führungselement
geführtes
erstes bewegliches Element und ein in dem ersten beweglichen Element
geführtes
zweites bewegliches Element auf. Weiterhin ist eine erste Kraftwirkungseinrichtung
zum Erzeu gen einer in einer ersten Richtung gegen das erste bewegliche
Element wirkenden Kraft und einer in der ersten Richtung gegen das
zweite bewegliche Element wirkenden Kraft vorgesehen. Außerdem ist
eine zweite Kraftwirkungseinrichtung zum Erzeugen einer entgegengesetzt
zu der ersten Richtung in einer zweiten Richtung gegen das zweite
bewegliche Element wirkenden Kraft vorgesehen. Als Kräfte werden hierbei
auch in die erste oder zweite Richtung gerichtete Kraftkomponenten
von anders gerichteten Kräften
angesehen. Eine Schalteinrichtung dient zum wahlweisen Aktivieren
der ersten und der zweiten Kraftwirkungseinrichtung derart, dass
drei Betriebsarten schaltbar sind, nämlich eine erste Betriebsart, in
der nur die erste Kraftwirkungseinrichtung aktiviert wird, eine
zweite Betriebsart, in der nur die zweite Kraftwirkungseinrichtung
aktiviert wird und eine dritte Betriebsart, in der sowohl die erste
als auch die zweite Kraftwirkungseinrichtung aktiviert werden. Das zweite
bewegliche Element ist in der ersten Betriebsart in einer ersten
Stellung, in der zweiten Betriebsart in einer zweiten Stellung und
in der dritten Betriebsart in einer dritten Stellung positionierbar,
die vorzugsweise zwischen der ersten und der zweiten Stellung liegt.
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Das
zweite bewegliche Element ist somit z. B. linear oder auf einer
Kurvenbahn beweglich und in drei verschiedenen Stellungen fixierbar.
Die Stellungen des zweiten beweglichen Elements können in bekannter
Weise, z. B. über
eine Drallhülse,
auf eine Unwuchtmasse übertragen
werden und diese somit relativ zu einer sie tragenden Unwuchtwelle
verdrehen.
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Die
erste und die zweite Kraftwirkungseinrichtung entsprechen beispielsweise
jeweils einer Hydraulikleitung mit angeschlossener Hydraulikkammer,
die Hydraulikfluid zu den beweglichen Elementen zuführen. Das
bedeutet, dass mit lediglich zwei Hydraulikleitungen (Steuerleitungen)
drei verschiedene Stellungen des zweiten beweglichen Elements und
damit auch der daran gekoppelten Unwuchtmasse zuverlässig erreicht
werden können.
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Das
der Erfindung zugrunde liegende Prinzip besteht in der Bildung von
Kraftdifferenzen von mindestens zwei krafterzeugenden Eingangsgrößen. In der
ersten und in der zweiten Betriebsart ist jeweils nur eine der beiden
Kraftwirkungseinrichtungen aktiviert, so dass die über Anschläge definierten
Endstellungen der beweglichen Elemente erreicht werden. In der dritten
Betriebsart hingegen wirken die von den Kraftwirkungseinrichtungen
erzeugten Kräfte
gegeneinander, wobei sich durch Verschieben der beiden beweglichen
Elemente gegen entspre chende Anschläge ein stabiles Kräftegleichgewicht
einstellt, das die dritte Stellung des zweiten beweglichen Elements sicherstellt.
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Vorteilhafterweise
ist in der dritten Betriebsart die in der ersten Richtung gegen
das zweite bewegliche Element wirkende Kraft kleiner als die in
der zweiten Richtung gegen das zweite bewegliche Element wirkende
Kraft. Dadurch wird in der dritten Betriebsart erreicht, dass das
zweite bewegliche Element in der zweiten Richtung verschoben wird,
weil die in der zweiten Richtung wirkende Kraft größer ist.
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Die
unterschiedlichen Beträge
der wirkenden Kräfte
lassen sich bei einer hydraulisch aufgebauten Verstellvorrichtung
in einfacher Weise dadurch erreichen, dass die Angriffsflächen, an
denen das unter Druck stehende Hydraulikfluid auf die jeweiligen
beweglichen Elemente einwirken kann, unterschiedlich groß dimensioniert
sind. Je größer demnach
eine Angriffsfläche
ist, desto größer ist
die auf das betreffende Element wirkende Kraft.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung dient
die zweite Kraftwirkungseinrichtung zusätzlich zum Erzeugen einer in der
zweiten Richtung gegen das erste bewegliche Element wirkenden Kraft.
Weiterhin ist in der dritten Betriebsart die in der ersten Richtung
gegen das erste bewegliche Element wirkende Kraft größer als
die in der zweiten Richtung gegen das erste bewegliche Element wirkende
Kraft. Dementsprechend wird in der dritten Betriebsart das erste
bewegliche Element in die erste Richtung verschoben.
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Insgesamt
bedeutet dies bei dieser Ausführungsform,
dass in der dritten Betriebsart das erste bewegliche Element in
die erste Richtung und das zweite bewegliche Element entgegengesetzt
in die zweite Richtung verschoben wird. Durch geeignete Anordnung
von jeweiligen Anschlägen,
mit denen das zweite bewegliche Element gegenüber dem ersten beweglichen
Element anschlägt
und dieses wiederum gegenüber
dem feststehenden Führungselement
zur Anlage kommt, lässt
sich in der dritten Betriebsart eine Stellung fixieren, die als
dritte Stellung auf die zugeordnete Unwuchtmasse übertragen
werden kann.
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Wenn
die Verstellvorrichtung nach hydraulischem Prinzip arbeiten soll,
ist es besonders vorteilhaft, wenn das Führungselement eine Kolbenführung aufweist,
in der ein als erstes bewegliches Element dienender erster Kolben
beweglich ist.
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In
dem ersten Kolben ist ein als zweites bewegliches Element dienender
zweiter Kolben beweglich geführt.
Die erste Kraftwirkungseinrichtung weist eine erste Hydraulikkammer
auf, während
die zweite Kraftwirkungseinrichtung eine zweite Hydraulikkammer
aufweist, wobei die beiden Hydraulikkammern jeweils an unter Druck
stehendes Hydraulikfluid anschließbar sind. Die Steuerung des
Drucks in den Hydraulikkammern erfolgt durch die Schalteinrichtung, die
als Hydraulik-Wegeventil ausgestaltet ist.
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In
der ersten und der zweiten Betriebsart sind nur jeweils die erste
und die zweite Hydraulikkammer mit Hydraulikdruck versorgt, während in
der dritten Betriebsart sowohl die erste als auch die zweite Hydraulikkammer
Hydraulikdruck empfangen.
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Durch
den Druck in den Hydraulikkammern werden die sich an die Hydraulikkammern
anschließenden
Kolben in jeweils durch Anschläge
klar definierte Stellungen bewegt.
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Zu
diesem Zweck ist bei einer bevorzugten Ausführungsform an dem Führungselement
ein erster Anschlag vorgesehen, zum Begrenzen einer Bewegen des
ersten beweglichen Elements in die erste Richtung. Weiterhin ist
an dem ersten beweglichen Element ein zweiter Anschlag vorgesehen,
zum Begrenzen einer Bewegung des zweiten beweglichen Elements in
die zweite Richtung.
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Bei
der oben erläuterten
dritten Betriebsart wird auf das erste bewegliche Element eine Kraft
in die erste Richtung aufgebracht, wodurch das erste bewegliche
Element gegen den ersten Anschlag verschoben wird. Auf das zweite
bewegliche Element hingegen wird eine Kraft in die entgegengesetzte zweite
Richtung ausgeübt,
so dass das zweite bewegliche Element gegen den zweiten Anschlag
verschoben wird und somit durch das erste bewegliche Element in
definierter Stellung gehalten wird.
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Weiterhin
kann an dem Führungselement
ein dritter Anschlag vorgesehen sein, zum Begrenzen einer Bewegung
des ersten beweglichen Elements in der zweiten Richtung. Dadurch
wird das erste bewegliche Element in der zweiten Betriebsart, bei
der nur Kräfte
in die zweite Richtung wirken, gegen den dritten Anschlag verschoben.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an dem ersten beweglichen
Element ein vierter Anschlag vorgesehen, zum Begrenzen einer Bewegung
des zweiten beweglichen Elements in die erste Richtung. Damit besteht
für das
zweite bewegliche Element ein Anschlag, wenn das zweite bewegliche
Element in der ersten Betriebsart in die erste Richtung verschoben
wird.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das
zweite bewegliche Element eine aus mehreren Einzelelementen zusammengebaute
Baugruppe. Dadurch wird es ermöglicht,
an dem zweiten beweglichen Element weitere Einrichtungen vorzusehen,
mit denen z. B. die Linearbewegung des zweiten beweglichen Elements
auf die zugehörige
Unwuchtmasse übertragen
werden kann. Weiterhin ermöglicht
der zusammengebaute Aufbau des zweiten beweglichen Elements, die
beiden Kraftwirkungseinrichtungen, z. B. die beiden Hydraulikkammern,
räumlich
entfernt voneinander aufzubauen. So ist es z. B. möglich, das
zweite bewegliche Element soweit zu erstrecken, dass die beiden
Hydraulikkammern außen
an der Verstellvorrichtung vorgesehen werden, und sämtliche
Bauelemente z. B. des von der Verstellvorrichtung angesteuerten Schwingungserregers
zwischen den beiden Hydraulikkammern Platz finden.
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Dementsprechend
kann das zweite bewegliche Element zusätzlich zu der Führung in
dem ersten beweglichen Element auch noch in einer zusätzlichen
Führungseinrichtung
geführt
werden. Auch das erste bewegliche Element kann außer in dem
feststehenden Führungselement
noch in einer zusätzlichen Führungseinrichtung
geführt
werden. Die zusätzliche Führung wird
insbesondere dann erforderlich sein, wenn das erste oder das zweite
bewegliche Element eine gewisse Baulänge überschreiten.
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Diese
und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend
anhand von Beispielen unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen hydraulischen Verstellvorrichtung in
der ersten Betriebsart;
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2 die
Verstellvorrichtung von 1 in einer zweiten Betriebsart;
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3 die
Verstellvorrichtung von 1 in einer dritten Betriebsart;
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4 eine
schematische Perspektivdarstellung einer erfindungsgemäßen, mechanisch
aufgebauten Verstellvorrichtung in der ersten Betriebsart;
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5 die
Verstellvorrichtung von 4 in der zweiten Betriebsart;
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6 die
Verstellvorrichtung von 4 in der dritten Betriebsart;
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7 einen
Schnitt durch einen Schwingungserreger mit einer hydraulisch wirkenden,
erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung
in der ersten Betriebsart;
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8 einen
Ausschnitt des Schwingungserregers von 7 in der
zweiten Betriebsart; und
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9 einen
Ausschnitt des Schwingungserregers von 7 in der
dritten Betriebsart.
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Die 1 bis 3 zeigen
schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung, die
nach hydraulischem Prinzip arbeitet. In 1 ist die
erste Betriebsart dargestellt, während die 2 die
zweite Betriebsart und 3 die dritte Betriebsart zeigt.
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In
einem feststehenden Führungselement 1 ist
ein als erstes bewegliches Element dienender erster Kolben 2 axial
beweglich geführt.
Der erste Kolben 2 ist hohl ausgestaltet und führt in seinem
Inneren einen als zweites bewegliches Element dienenden zweiten
Kolben 3, an dem eine die Verstellvorrichtung verlassende
Kolbenstange 4 angebracht ist.
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Auf
der der Kolbenstange 4 zugewandten Seite der Kolben 2, 3 ist
eine erste Hydraulikkammer 5 vorgesehen, während auf
der gegenüberliegenden Seite
eine zweite Hydraulikkammer 6 angeordnet ist. Die erste
Hydraulikkammer 5 ist Bestandteil einer ersten Kraftwirkungseinrichtung,
während
die zweite Hydraulikkammer 6 Bestandteil einer zweiten
Kraftwirkungseinrichtung ist.
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Wie
unmittelbar erkennbar, werden bei einer Befüllung der ersten Hydraulikkammer 5 mit
unter Druck stehendem Hydraulikfluid Kräfte gegen den ersten Kolben 2 und
den zweiten Kolben 3 in einer ersten Richtung A erzeugt.
Wenn hingegen die zweite Hydraulikkammer 6 mit Druckfluid
befüllt
wird, wirken Kräfte
auf den ersten Kolben 2 und den zweiten Kolben 3 in
einer zu der ersten Richtung A entgegengesetzten zweiten Richtung
B. Der Druck in den Hydraulikkammern 5, 6 kann
identisch oder unterschiedlich sein.
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Das
Hydraulikfluid wird von einer Hydraulikpumpe 7 zu einem
als Schalteinrichtung dienenden Wegeventil 8 (in diesem
Beispiel einem 4/3-Wegeventil) gefördert, von wo aus das Hydraulikfluid
in der jeweils gewünschten
Weise über
eine erste Steuerleitung 9 der ersten Hydraulikkammer 5 oder über eine
zweite Steuerleitung 10 der zweiten Hydraulikkammer 6 zugeführt wird.
Druckloses Hydraulikfluid kann über
einen Rücklauf 11 zu
einem Hydraulikvorrat 12 zurückströmen, aus dem die Hydraulikpumpe 7 wiederum
fördern
kann.
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Weiterhin
ist an dem Führungselement 1 ein erster
Anschlag 13 vorgesehen, gegen den der erste Kolben 2 bewegt
wird, wenn auf ihn eine Kraft in der ersten Richtung A wirkt (1, 3).
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Der
erste Kolben 2 wiederum trägt einen zweiten Anschlag 14,
gegen den der zweite Kolben 3 gedrückt wird, wenn auf ihn eine
Kraft in der zweiten Richtung B wirkt (2, 3).
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An
dem Führungselement 1 ist
weiterhin ein dritter Anschlag 15 vorgesehen, zum Begrenzen
einer Bewegung des ersten Kolbens 2 in der zweiten Richtung
B (2).
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Entsprechend
ist an dem ersten Kolben 2 ein vierter Anschlag 16 ausgebildet,
gegen den der zweite Kolben 3 bei einer Bewegung in der
ersten Richtung A anschlägt
(1).
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In 1 wird
die erste Betriebsart der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung gezeigt,
bei der die erste Hydraulikkammer 5 mit unter Druck stehendem
Hydraulikfluid versorgt wird, während
die zweite Hydraulikkammer 6 drucklos geschaltet ist. Das
Wegeventil 8 befindet sich in entsprechender Stellung.
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Durch
den Druck in der ersten Hydraulikkammer 5 wirkt eine Kraft
auf den ersten Kolben 2 in der ersten Richtung A. Dementsprechend
schlägt
der erste Kolben 2 an den ersten Anschlag 13 an.
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Weiterhin
wirkt eine Kraft auf den zweiten Kolben 3 in der ersten
Richtung A, so dass dieser gegen den vierten Anschlag 16 bewegt
wird. Der zweite Kolben 3 nimmt mit der Kolbenstange 4 somit
seine erste Stellung ein.
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2 zeigt
die Verstellvorrichtung in der zweiten Betriebsart, wo die zweite
Hydraulikkammer 6 mit Druck beaufschlagt wird, während die
erste Hydraulikkammer 5 drucklos geschaltet ist. Das Wegeventil 8 befindet
sich in entsprechender Stellung.
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Der
erste Kolben 2 wird in der ersten Richtung A gegen den
dritten Anschlag 15 gedrückt, während der zweite Kolben 3 von
dem zweiten Anschlag 14 gehalten wird.
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Der
zweite Kolben 3 und die Kolbenstange 4 befinden
sich jetzt in der zweiten Stellung.
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In 3 wird
die dritte Betriebsart gezeigt, bei der die beiden Hydraulikkammern 5, 6 gleichermaßen mit
Hydraulikdruck beaufschlagt werden.
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Die
der ersten Hydraulikkammer 5 zugewandte Stirnseite des
ersten Kolbens 2 weist eine größere Fläche auf, als die gegenüberliegende,
der zweiten Hydraulikkammer 6 zugewandte Stirnseite. Dementsprechend
wirkt in der Resultierenden eine Kraft auf den ersten Kolben 2 in
der ersten Richtung A, so dass der erste Kolben 2 gegen
den ersten Anschlag 13 gedrückt wird.
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Bei
dem zweiten Kolben 3 sind die Verhältnisse umgekehrt: Hier ist
die der zweiten Hydraulikkammer 6 zugewandte, wirksame
Stirnfläche
größer als
die gegenüberliegende,
zu der ersten Hydraulikkammer 5 zugewandte Stirnfläche, weil
diese durch die dort abstehende Kolbenstange 4 eine Minderung erfährt. Dementsprechend
wird der zweite Kolben 3 zusammen mit der Kolbenstange 4 in
die zweite Richtung B gegen den zweiten Anschlag 14 verschoben.
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Da
jedoch die Verhältnisse
der Stirnflächen an
dem ersten Kolben 2 und dem zweiten Kolben 3 entsprechend
aufeinander abgestimmt sind, reicht die von dem zweiten Kolben 3 über den
zweiten Anschlag 14 auf den ersten Kolben 2 aufgebrachte
Kraft nicht aus, den ersten Kolben 2 von dem ersten Anschlag 13 abzuheben.
Dementsprechend stellt sich die in 3 gezeigte
Stellung ein, die für
den zweiten Kolben 3 und die Kolbenstange 4 als "dritte Stellung" bezeichnet wird.
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Die
dritte Stellung des zweiten Kolbens 3 befindet sich demnach
zwischen der in 1 gezeigten ersten Stellung
und der in 2 gezeigten zweiten Stellung.
Obwohl also lediglich zwei Steuerleitungen 9, 10 vorhanden
sind, ist es möglich,
den zweiten Kolben 3 und die Kolbenstange 4 in
drei Stellungen präzise
zu positionieren. Die Stellungen können entsprechend in einer
später
noch erläuterten
Weise auf die Stellung einer zugeordneten Unwuchtmasse in einem
Schwingungserreger übertragen
werden.
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Die 4 bis 6 zeigen
schematisch eine andere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung,
die nach einem rein mechanischen Prinzip arbeitet. Sofern gleiche
Wirkelemente wie bei der oben beschriebenen hydraulischen Ausführungsform
gemäß den 1 bis 3 verwendet werden,
werden zur Vereinfachung auch gleiche Bezugszeichen eingesetzt.
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Dementsprechend
zeigen die 4 bis 6 ebenfalls
ein Führungselement 1,
einen ersten Kolben 2 und einen in dem ersten Kolben 2 beweglichen
zweiten Kolben 3.
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An
dem ersten Kolben 2 ist ein erster Zapfen 17 starr
befestigt. An dem zweiten Kolben 3 sind ein zweiter Zapfen 18 und
ein dritter Zapfen 19 ebenfalls starr angebracht.
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Als
Bestandteil einer ersten Kraftwirkungseinrichtung ist ein erster
Hebel 20 vorgesehen, der an einem ersten Lager 21 schwenkbar
gehalten ist. Dementsprechend ist als zur zweiten Kraftwirkungseinrichtung
zugehörig
ein zweiter Hebel 22 an einem zweiten Lager 23 schwenkbar
befestigt.
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In
dem ersten Hebel 20 sind Ausnehmungen 24 vorgesehen,
die von dem ersten Zapfen 17 und dem zweiten Zapfen 18 durchdrungen
sind. Im zweiten Hebel 22 wiederum ist eine Ausnehmung 25 ausgebildet,
in die der dritte Zapfen 19 eingreift.
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Wie
in den Figuren erkennbar, ist der erste Zapfen 17 von dem
ersten Lager 21 um den Betrag c beabstandet, während der
zweite Zapfen 18 einen Abstand a zu dem ersten Lager 21 hat.
Der dritte Zapfen 19 ist mit einem Abstand b von dem zweiten Lager 23 entfernt.
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In 4 ist
weiterhin eine in die erste Richtung A wirkende Kraft F1 eingezeichnet,
die seitlich gegen den ersten Hebel 20 drückt. Dieser
Zustand entspricht der oben bereits erläuterten ersten Betriebsart.
Dementsprechend werden der erste Zapfen 17 und der zweite
Zapfen 18 in Richtung A verschoben und führen somit
auch den ersten Kolben 2 und den zweiten Kolben 3 in
die entsprechende Stellung.
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In 5 wird
die zweite Betriebsart dargestellt, bei der eine Kraft F2 in die
zweite Richtung B gegen den zweiten Hebel 22 wirkt, so
dass über
den dritten Zapfen 19 der zweite Kolben 3 in die
zweite Richtung B verschoben wird. Über den zweiten Anschlag 14 nimmt
der zweite Kolben 3 den ersten Kolben 2 mit und
drückt
ihn gegen den dritten Anschlag 15. Dadurch wird die zweite
Betriebsart erreicht.
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In 6 wird
die dritte Betriebsart dargestellt, bei der die Kräfte F1 und
F2 entgegengesetzt wirken. Vorzugsweise sind die Kräfte F1 und
F2 betragsmäßig gleich
groß.
Sofern sie unterschiedliche Beträge
aufweisen, müssen
die Hebel 20, 22 entsprechend unterschiedlich
dimensioniert werden.
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Die
Einleitung der Kräfte
F1 und F2 kann z. B. mit Hilfe eines Bowden-Zugs erfolgen. Dabei
kann zunächst
von einem Bedienteil an der Deichsel einer Vibrationsplatte ein
einzelner, vom Bediener betätigbarer
Bowden-Zug abgehen, dessen Wirkung über ein zwischengeschaltetes
Schiebeglied auf zwei Bowden-Züge
verteilt wird, die dann jeweils eine der Kräfte F1 oder F2 auf die Hebel 20, 22 übertragen.
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Aufgrund
der Hebelverhältnisse
wirken auf die beiden Kolben 2, 3 unterschiedlich
grolle Kräfte. So
beträgt
die an dem Zapfen 17 durch den ersten Hebel 20 aufgebrachte
Kraft F1 × 1/c.
Die an dem Zapfen 18 angreifende Kraft hat den Wert F1 × 1/a, während auf
der gegenüberliegenden
Seite die Kraft F2 × 1/b
angreift.
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Durch
entsprechende Dimensionierung wird erreicht, dass die am ersten
Kolben 2 über
den Zapfen 17 in die erste Richtung A wirkende Kraft am größten ist,
so dass sich in der dritten Betriebsart die in 6 gezeigte
Stellung einstellt.
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Die 7 bis 8 zeigen
eine dritte Ausführungsform
der Erfindung, bei der eine erfindungsgemäße Verstellvorrichtung in einen
Schwingungserreger eingebaut ist. Der Schwingungserreger wird z. B.
in einer Rüttel-
bzw. Vibrationsplatte zur Bodenverdichtung eingesetzt.
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Nachdem
derartige Schwingungserreger bereits bekannt sind, beschränkt sich
die nachfolgende Beschreibung nur auf die wesentlichen Funktionen und
die Erläuterung
der Verstellvorrichtung.
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Parallel
zu einer von einem Antrieb 30 angetriebenen ersten Unwuchtwelle 31 ist
eine zweite Unwuchtwelle 32 angeordnet. Die erste und die
zweite Unwuchtwelle 31, 32 sind miteinander formschlüssig gegenläufig drehbar über zwei
Zahnräder 33 und 34 gekoppelt.
In der ersten Unwuchtwelle 31 und dem zugehörigen Zahnrad 33 ist
eine an sich bekannte Phasenänderungseinrichtung
eingebaut, mit deren Hilfe die Phasenlage der ersten Unwuchtwelle 31 zur zweiten
Unwuchtwelle 32 verstellt werden kann.
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Bei
einer nicht dargestellten Variante sind die Unwuchtwellen koaxial
zueinander angeordnet.
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Auf
der ersten Unwuchtwelle sind zwei Unwuchtmassen 35 fest
angebracht, während
auf der zweiten Unwuchtwelle 32 zwei Unwuchtmassen 36, 37 gehalten
sind, die relativ zu der zweiten Unwuchtwelle 32 über die
nachfolgend erläuterte
erfindungsgemäße Verstellvorrichtung
verdreht werden können. Auf
diese Weise kann die Gesamtwirkung des Schwingungserregers verändert werden.
Insbesondere kann die Richtung einer sich bei Drehung der beiden
Unwuchtwellen 31, 32 ergebenden Resultierenden
verstellt werden.
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Nachdem
aber auf der zweiten Unwuchtwelle 32 zwei verstellbare
Unwuchtmassen 36, 37 angeordnet sind, ist es darüber hinaus
möglich,
ein Giermoment um eine Hochachse des Schwingungserregers zu erzeugen.
Auf diese Weise lässt
sich eine mit dem Schwingungserreger ausgestattete Vibrationsplatte
lenken. Voraussetzung dafür
ist es, dass die erste bewegliche Unwuchtmasse 36 und die zweite bewegliche
Unwuchtmasse 37 hinsichtlich ihrer Phasenlage zu der sie
tragenden zweiten Unwuchtwelle 32 unterschiedlich eingestellt
werden.
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Zu
diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung eingebaut.
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Zur
Vereinfachung werden nachfolgend – soweit möglich – die bereits früher bei
der Beschreibung des schematischen Aufbaus der hydraulischen Verstellvorrichtung
verwendeten Bezugszeichen verwendet.
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Demgemäß ist das
als Schalteinrichtung dienende Wegeventil 8 vorgesehen,
das über
die erste Steuerleitung 9 Hydraulikfluid zu der ersten
Hydraulikkammer 5 und über
die zweite Steuerleitung 10 Hydraulikfluid zu der räumlich von
der ersten Hydraulikkammer 5 entfernten zweiten Hydraulikkammer 6 fördert.
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An
die erste Hydraulikkammer 5 angrenzend sind der erste Kolben 2 und
das zweite bewegliche Element vorgesehen.
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Der
erste Kolben 2 ist in einem als Führungselement 1 dienenden
Gehäusedeckel
axial beweglich.
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Im
Gegensatz zu dem oben beschriebenen vereinfachten Schema ist das
zweite bewegliche Element bei dem erfindungsgemäßen Schwingungserreger erheblich
komplexer als Baugruppe aus zahlreichen Bauteilen aufgebaut.
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Zu
dem zweiten beweglichen Element gehört ein erster Kolben 38,
dem ein ebenfalls zu dem zweiten beweglichen Element gehörender zweiter
Kolben 39 gegenübersteht.
Der zweite Kolben 39 ist auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses in
einem weiteren Führungselement 1 geführt, das
als weiterer Gehäusedeckel
ausgestaltet ist. Der erste Kolben 38 und der zweite Kolben 39 sind
axial starr miteinander verbunden, so dass sich die Axialbewegung
eines der beiden Kolben unmittelbar auf eine Axialbewegung des anderen
Kolbens überträgt.
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Zwischen
dem ersten Kolben 38 und dem zweiten Kolben 39 sind
Wälzlager 40 vorgesehen, die
sicherstellen, dass sich die Kolben 38, 39 nicht drehen
müssen,
während
ein dazwischen befindlicher Wellenteil 41 drehbar ist.
Der Wellenteil 41 ist in bekannter Weise sowohl für die erste
bewegliche Unwuchtmasse 36 als auch für die zweite bewegliche Unwuchtmasse 37 mit
einer so genannten Drall hülse ausgestattet,
so dass eine lineare Axialbewegung des Wellenteils 41,
zusammen mit dem ersten Kolben 38 und dem zweiten Kolben 39 eine
Relativverdrehung der beweglichen Unwuchtmassen 36, 37 relativ
zu der zweiten Unwuchtwelle 32 bewirkt.
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Die
Drallhülse
weist jeweils einen quer in dem Wellenteil 41 steckenden
Zapfen 42 auf, der durch eine Längsnut 43 in einer
den Wellenteil 41 umgebenden Hülse 44 geführt wird.
Die Hülse 44 wiederum
wird von einer die jeweilige Unwuchtmasse 36, 37 tragenden
Nabe 45 umgeben, auf deren Innenseite eine schraubenförmige Nut 46 ausgebildet ist,
in die die Enden des Zapfens 42 eingreifen. Bei einer axialen
Verlagerung des Zapfens 42 zusammen mit dem Wellenteil 41 wird
die gewünschte
Relativdrehung der Nabe 45 und damit der Unwuchtmasse 36, 37 erreicht.
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Die
Durchmesser des als erstes bewegliches Element dienenden ersten
Kolbens 2 (Durchmesser D1) und der zu dem zweiten beweglichen
Element gehörenden
ersten Kolben 38 (Durchmesser D3) und zweiten Kolben 39 (Durchmesser
D2) sind derartig aufeinander abgestimmt, dass D1 > D2 > D3 ist, wie in 7 erkennbar.
Dadurch lassen sich die gewünschten
Kraftverhältnisse
für die
beiden beweglichen Elemente einstellen.
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In 7 wird
die oben bereits erörterte
erste Betriebsart dargestellt, während
die 8 und 9 die jeweiligen Stellungen
des als erstes bewegliches Element dienenden ersten Kolbens 2 und
der als zweites bewegliches Element dienenden Kolben 38, 39 zeigen.