ORBITING MASS DEVICE FOR GENERATING VIBRATIONS

Abstract: 1. Orbiting mass device for generating vibrations, in particular for road rollers, comprising a rotatably drivable shaft (5), at least one flyweight (8) being drivingly connected with said shaft, a retainer (9) being rigidly connected with the flyweight (8) and located at the opposite side of the shaft (5), whereat the eccentricity of the total gravity center of the rotating masses is displaceable continuously during rotation by an actuating means located outside of the roller body (2), and the flyweight (8) is guided at the shaft (5) axially immovable and radially displaceable, characterised in that two wedges (18, 19) cooperating with the flyweight (8) and arranged at an axial distance from each other are arranged on the shaft (5) axially movable, said wedges (18, 19) being rigidly connected with each other, preferably by rods (26) extending axially, the wedging surface (24, 25) of each wedge (18, 19) being formed by the base of a recess (23) in the circumference of a plate (20, 21), the borders of which recess embrace the retainer (9), and the retainer having the complementary wedging surfaces (16, 17).

Description: Unwuchtanordnung zur Erzeugung von Vibrationen Die Erfindung bezieht sich auf eine Unwuchtanordnung zur Erzeugung von Vibrationen, insbesondere für Strassenwalzen, mit einer rotierend antreibbaren Welle, mit welcher wenigstens eine Unwuchtmasse drehsicher verbunden ist, wobei die Exzentrizität des Gesamtschwerpunktes der rotierenden Massen während Rotation durch ein ausserhalb des Walzenkörpers angeordnetes Betätigungsorgan stufenlos veränderbar ist und die Unwuchtmasse an der Welle axial unverschiebbar und radial verlagerbar geführt ist. Unwuchtanordnungen dienen zur Erzeugung von Vibrationen, welche dadurch hervorgerufen werden, dass mit einer schnell rotierenden Welle eine nwuchtmasse exzentrisch verbunden ist. Solche Unwuchtanordnungen werden beispielsweise bei Strassenwalzen verwendet, um den Boden zu verdichten. Hiebei verbessern die Vibrationen den Verdichtungseffekt und es ist daher möglich, das Gewicht der Walzen geringer zu halten. Die Erfindung bezieht sich nun auf eine solche Unwuchtanordnung zur Erzeugung von Vibrationen, insbesondere für Strassenwalzen, mit einer rotierend antreibbaren Welle, mit welcher wenigstens eine Unwuchtmasse drehsicher verbunden ist, wobei der Gesamtschwerpunkt der Massen exzentrisch zur Rotationsachse liegt und die Exzentrizität veränderbar ist. Die Amplitude der Schwingungen ist vom Ausmass der Exzentrizität des Gesamtschwerpunktes der Massen abhängiq. Bei Strassenwalzen ist nun die jeweils günstigste Amplitude der Schwingungen vom Verdichtungszustand und der Beschaffenheit des Bodens abhängig. Wenn der Verdichtunasgrad des Bodens bei grossen Schütthöhen gering ist, sind in der Regel für einen günstigen Wirkungsgrad grosse Schwingungsamplituden vorteilhaft. Mit fortschreitender Verdichtung jedoch sol]en die Amplituden der Schwingungen verkleinert werden. Wenn die Amplituden bei geringfügig verdichtetem Boden zu klein sind, ist der Wirkunqsgrad der Verdichtung ungünstig. Wenn aber die Amplituden zu gross sind, so ergibt sich ein unruhiges Gang der Strassenwalze. Die Schwingungen werden dann auf den Maschinenrahmen übertragen und es kann zu Rahmenbeschädigungen kommen. Es ist bekannt, bei einer solchen Unwuchtanordnung die Exzentrizität des Gesamtschwerpunktes der Massen zu verändern. Diese Veränderung erfolgte bei den bekannten Anordnungen durch Umkehr der Drehrichtung, wobei sich in der einen Drehrichtung der Unwuchtwelle durch Verstellung der Unwuchtmasse eine kleinere Schwingungsamplitude ergab als bei der anderen Drehrichtung der Unwuchtwelle. Die Veränderung der Exzentrizität konnte hiebei nur in zwei Stufen erfolgen, wobei jedesmal die Unwuchtwelle stillgesetzt und mit anderer Drehrichtung angetrieben werden musste, Dadurch wurde noch kein optimaler Effekt ermöglicht. Aus der DE-OS 2 131 853 ist bereits eine Ausbildung einer Unwuchtanordnung bekanntgeworden, bei welcher die Unwucht von einer mit einer Flüssigkeit füllbaren Kammer gebildet ist und das Gewicht dieser Unwucht durch Veränderung der Flüssigkeitsfüllung verändert wird. Weiters ist es beispielsweise aus der DE-OS 1 634 474 bekannt, die Wirkung der Unwucht dadurch zu verändern, dass mehrere Unwuchten relativ zueinander verdreht werden. Schliesslich ist aus der DE-PS 926 308 eine Unwuchtanordnung der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei welcher die Zxzentrisitat der Unwucht verSnderbar ist. Bei dieser bekannten Einrichtung werden Exzenterringe durch einen Kolben verstellt. Die Verbindung der Exzent.rringe mit der Welle erfolgt lediglich über die Kolben und es ist daher eine derartige Verbindung relativ instabil und störungsanfällig. Die Erfindung zielt nun darauf ab, le Anpassung der Amplitude der Schwingungen an die jeweils gestellte Aufgabe in besonders einfacher, robuster und btriebisich & ommat;rer usbilung zu erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteh die Erfindung im wesentlichen darin, dass an der Welle wenigstens ein mit der Unwuchtmasse zusammenwirkender Keil axial verschiebbar gelagert ist und dass mit der Unwuchtmasse ein auf der gegenüberliegenden Seite der Welle angeordneter Gegenhalter starr verbunden ist, der Gegenkeilflächen für den oder die Keile aufweist. Durch die Verwendung eines Keiles wird in einfacher Weise die stufenlose Veränderung der Exzentrizität und damit die stufenlose Veränderung der Schwingungsamplitude ermöglicht. Die Anordnung eines mit der Unwuchtmasse starr verbundenen Gegenhalters ermöglicht die einfache Ausbildung von Gegenkeilflächen für die Keile zur Verstellung der Unwuchtmasse. Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung ist die Masse des Gegenhalters geringer als die Unwuchtmasse. Dadurch, dass die Masse des Gegenhalters geringer ist als die mit diesem Gegenhalter verbundene Unwuchtmasse, wird durch die Fliehkraft der Unwuchtmasse dieser Gegenhalter zentral nach innen gedrückt, und da die Unwuchtmasse die Geqenkeilflächen für die Keile aufweist, werden diese Keile dauernd auf Druck beansprucht und es kann durch den Vortrieb der Keile die Unwuchtmasse zentral nach innen gezogen und dadurch die Exzentrizität des Gesamtschwerpunktes und damit die Schwingungsamplitude verkleinert werden. Bei einer einfachen konstruktiven Ausführungsform kann gemäss der Erfindung der Gegenhalter mit der Unwuchtmasse durch Bolzen verbunden sein, welche durch Querbohrungen der Welle hindurchgeführt sind. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in einer zentralen Bohrung der Welle ein hydraulisch beaufschlagter Kolben axial verschiebbar geführt, der mit dem oder den Keilen gekuppelt ist. Dadurch ergibt sich eine konstruktiv einfache Ausführungsform. Die Ubertragung des hydraulischen Druckes auf den Kolben stellt kein Problem dar, da die Abdichtung des qleichachsig mit der Welle angeordneten Druckanschlusses keine Schwieriakeiten bereitet. Gemäss der Erfindung weist zweckmässig der Kolben im Bereich seines von seiner beaufschlaqten Stirnfläche abgewendeten Endes einen Querbolzen auf, der durch wenigstens einen axialen Schlitz der Welle hindurchragt und an dem oder den Keilen angreift. Hiebei sind oerr.äss der Erfindung vorzugsweise der Keil oder die Keile durch wenigstens eine gegen einen mit der Achse starr verbundenen Teil ahaestützte Feder entgegen dem Druck des auf den Kolben wirkenden hydraulischen Mediums belastet. Daaurch wird mit einem einzigen Anschluss für das hydraulische Medium an die rotierende Unwuchtwelle das Auslangen gefunden. Zweckmässig ist hiebei die auf den Kolben durch das hydraulische Medium ausgeübte Kraft in Richtung des Spitzenwinkels des Keiles gerichtet. Es wird auf diese Weise der Keil durch die hydraulische Kraft vorgetrieben und die Feder muss nur für die Rückstellkraft dimensioniert sein, so dass mit einer schwächeren Feder das Auslangen qefunden werden kann. Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei in axialem Abstand voneinander liegende Keile starr, vorzugsweise durch in axialer Richtung verlaufende Bolzen, miteinander verbunden. Dadurch wird die radiale Verstelluna der Unwuchtmasse erleichtert. Eine solche Unwuchtmasse erstreckt sich über eine gewisse axiale Länge und es wird durch die Anordnung von zwei miteinander gekuppelten Keilen ein Ecken der Unwuchtmasse bei der Verstellung vermieden. Gemass der Erfindung ist vorzugsweise die Keilfläche jedes Keiles von der Grundfläche einer am Umfang einer Scheibe ausgebildeten Ausnehmung gebildet, deren Ränder den Gegenhalter umgreifen. Hiebei weist vorzugsweise die die Keilfläche aufweisende Scheibe auf der der Keilfläche gegenüberliegenden Seite eine die Unwuchtmasse umgreifende Ausnehmung auf. Durch die Rinder dieser Ausnehmung werden somit die starre Einheit von Unwuchtmasse und Gegenhalter und die Keile in der Drehrichtung gegeneinander abgestützt. Mit der Welle ist vorzugsweise gemäss der Erfindung eine Scheibe starr verbunden, welche an ihrem Umfang Ausnehmungen aufweist, deren Ränder die Unwuchtmasse und den Gegenhalter umgreifen und eine radiale Führung derselben bilden. Durch die Ränder dieser Ausnehmungen ist somit die starre Einheit von Unwuchtmasse und Gegenhalter radial geführt und in der Drehrichtung abgestützt, so dass die Unwuchtmasse bei der Rotation der Unwuchtwelle sicher mitgenommen wird, und über die Unwuchtmasse und den Gegenhalter sind wieder die Keile in der Drehrichtung abgestützt. Hiebei ist gemäss der Erfindung die Anordnung so getroffen, dass die mit der Welle starr verbundene Scheibe die Abstützung für die die Keile entgegen dem Druck des auf den Kolben wirkenden hydraulischen Mediums belastenden Federn bildet und dass die die Keile verbindenden Bolzen die Scheibe durchsetzen. Es ergibt sich somit eine Einheit von Unwuchtmasse, Gegenhalter und Keilen, welche durch die mit der Unwuchtwelle starr verbundene Scheibe drehsicher mit der Welle gekuppelt ist, wobei die in der Umfanqsrichtung auftretenden Kräfte von dieser Scheibe auf grossem Radius aufgenommen werden. In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch erläutert. Fig. 1 zeigt die Gesamtanordnung einer Strassenwalze. Die Fig. 2 bis 8 zeigen die im Walzenkörper untergebrachte Unwuchtanordnung. Hiebei zeigt Fig. 2 einen Axialschnitt bei Einstellung der Unwuchtmasse auf grösste Exzentrizität, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie IIT-III der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 2, Fia. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der Fig. 2, Fig. 6 einen Axialschnitt bei Einstellung der Unwuchtmasse auf kleinste Exzentrizität, Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII der Fig. 6 und Fig. 8 eine schaubildliche Darstellung. Fig. 1 zeigt eine StraBenwalze, bei welcher am Rahmen 1 zwei Walzenkörper 2 in gabelförmigen Trägern 3 gelagert sind. Die gabelförmigen Träger 3 sind um Zapfen 4 verdrehbar gelagert, um die Lenkung der Strassenwalze zu ermöqlichen. Die Walzenkörper 2 sind in den gabelformigen Trägern elastisch, beispielsweise unter Zwischenschaltung von Gummipuffern, gelagert, so dass die durch die Unwuchtanordnunq auftretenden Schwingungen nicht auf die gabelförmigen Träger 3 und auf den Rahmen 1 übertragen werden. Die Walzenkörper 2 sind hohl ausgebildet und innerhalb dieser Walzenkörper 2 ist die in Fia. 2 bis 8 dargestellte Unwuchtanordnung vorgesehen. Diese Unwuchtanordnung weist eine Welle 5 auf, die in zwei Lagern 6 und 7 im hohlen Walzenkörper gelagert ist. Die Lager 6 und 7 sind starr und ohne Zwischenschaltung von Gummipuffern od. dgl. mit dem Walzenkörper verbunden, so dass die von der Welle 5 ausgehenden Schwingungen direkt auf den Vialzenkorper 2 :-bertraaen werden. Der Walzenkörper 2 ist zweckmëSìg aus Blech hergestellt. Die Welle 5 wird mit hoher Drehzahl durch einen nicht dargestellten Motor, beispielsweise einen hydraulischen blotor, angetrieben. 8 ist eine Unwuchtmasse, die mit einem Gegenhalter 9 über Schraubenbolzen 10 verbunden ist. Die Schraubenbolzen 10 sind durch Bohrungen 11 der Welle 5 hindurchgeführt. Mit der Welle 5 ist eine Scheibe 12 mittels einer Schraube 13 starr verbunden. Diese Scheibe 12 weist an ihrem Umfang Ausnehmungen 14 und 15 auf. In der Ausnehmung 14 bzw. an den Seitenrndern dieser Ausnehmung ist die Unwuchtmasse 8 radial geführt und in der Ausnehmung 15 bzw. an den Seitenrändern derselben ist der Gegenhalter 9 radial geführt. Es wird somit die Unwuchtmasse 8 und der Gegenhalter 9 durch die Welle 5 bei der Drehung derselben mitgenommen. Der Gegenhalter 9 weist zwei Gegenkeilflächen 16 und 17 auf, mit welchen Keile 18 und 19 zusammenwirken. Die Unwuchtmasse 8 ist grösser als der Gegenhalter 9 und bei der Rotation hat somit die Unwuchtmasse 8 das Bestreben, nach aussen auszuschlagen, und zieht hiebei den Gegenhalter 9 nach innen. Die Gegenkeilflächen 16 und 17 liegen daher bei der Rotation dauernd an den Keilen 18 und 19 an. Wenn die Keile 18 und 19 nach links geschoben werden, wird der Gegenhalter 9 nach aussen gedrückt und die Unwuchtmasse 8 wird nach innen gezogen. In der in Fig. 2 dargestellten Stellung liegen die Keile 18, 19 rechts und die Unwuchtmasse 8 weist ihre grösste Exzentrizität auf. In der Stellung nach Fig. 6 liegen die Keile in der äussersten linken Stellung 18', 19' und in dieser Stellung wird die Unwuchtmasse 8 in ihre innerste Stellung 8' gezogen und weist daher ihre kleinste Exzentrizität auf. Zwischen den Stellunaen nach Fig. 2 und Fig. 6 kann die Exzentrizität der Unwuchtmasse 8 stufenlos beliebig geändert werden. Die Keile 18 und 19 sind an Scheiben 20 und 21 ausgebildet. Diese Scheiben 20 und 21 weisen an ihrem Umfang Ausnehmungen 22 und 23 auf. Die Ausnehmungen 22 umgreifen die Unwuchtmasse 8 und die Ausnehmungen 23 umgreifen den Gegenhalter 9. Auf diese Weise sind die Scheiben 20 und 21 mit der Unwuchtmasse 8 und dem Gegenhalter 9 in Drehrichtung gekuppelt. Der Grund der Ausnehmungen 23 bildet die Keilflächen 24 und 25 der Keile 18 und 19. Die beiden Scheiben 20 und 21 sind durch Bolzen 26, welche durch Bohrungen 27 der Scheibe 12 hindurchgehen, miteinander starr verbunden. Auch durch diese Bolzen und Bohrungen sind die Scheiben 20 und 21 mit der Scheibe 12 und daher mit der Welle 5 in Drehrichtunq gekuppelt. In einer zentralen Bohrunq 28 der Welle 5 ist ein hydraulischer Kolben 29 axial verschiebbar aeführt. Der Arbeitsraun 30 dieses Kolhens ist über eine zentrale Bohrung 31 mit einer hydraulischen Druckquelle über einen nicht dargestellten Anschluss verbunden. Im Bereich des vom Arbeitsraum 30 Abgewendeten Endes 32 weist der Kolben 29 einen Querbolzen 33 auf, der durch axiale Schlitze 34 der Welle 5 hindurchgeht und die Scheibe 20 mit dem Kolben verbindet. Bei Druckgebuno im Arbeitsraum 30 schiebt somit der Kolben 29 die Scheiben 20 und 21 bzw. die Keile 18 und 19 nach links, wodurch die Exzentrizität der Unwuchtmasse 8 verringert wird. Bei Druckentlastung im Arbeitsraum 30 werden die Scheiben 20 und 21 und der Kolben 29 durch Druckfedern 35, welche die Bolzen 26 umgeben und geaen die Scheibe 12 abgestützt sind, zurückgestellt. Auf diese Weise wird die Exzentrizität der Unwuchtmasse 8 verringert, Es kann somit die Exzentrizitt der Unwuchtmasse 8 und damit die Schwingungsamplitude stufenlos verSndert werden.

Claims: Patentansprüche 1. Unwuchtanordnung zur Erzeugung von Vibrationen, insbesondere. für Strassenwalzen, mit einer rotierend antreibbaren Welle (5), mit welcher wenigstens eine Unwuchtmasse (8) drehsicher verbunden ist, wobei die Exzentrizität des Gesamtschwerpunktes der rotierenden Massen während Rotation durch ein ausserhalb des Walzenkörpers (2) angeordnetes Betätigungsorgan stufenlos ver.8.nderbar ist und die Unwuchtmasse (8) an der Welle (5) axial unverschiebbar und radial verlagerbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Welle (5) wenigstens ein mit der Unwuchtmasse (8) zusammenwirkender Keil (18,39) axial verschiebbar gelagert ist und dass mit der Unwuchtmasse (8) ein auf der gegenüberliegenden Seite der Welle (5) angeordneter Gegenhalter (9) starr verbunden ist, der Gegenkeilflächen (16,17) für den oder die Keile (18,19) aufweist. 2. Unwuchtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des Gegenhalters (9) geringer ist als die Unwuchtmasse (8). 3. Unwuchtanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (9) mit der Unwuchtmasse (8) durch Bolzen (10) verbunden ist , welche durch Querbohrungen (11) der Welle (5) hindurchgeführt sind. 4. Unwuchtanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zentralen Bohrung (28) der Welle (5) ein hydraulisch beaufschlagter Kolben (29) axial verschiebbar geführt ist, der mit dem oder den Keilen (38,19) gekuppelt ist. 5. Unwuchtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (?4) im Bereich seines von seiner beaufschlagten Stirnfläche ahaesvendeten Endes einen Querbolzen (33) aufweist, der durch wenigstens einen axialen Schlitz (34) der Welle (5) hindurchragt und an dem oder den Keilen (18,19) angreift. 6. Unwuchtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Keil oder die Keile (18,19) durch wenigstens eine gegen einen mit der Welle (5) starr verbundenen Teil (12) abgestützte Feder (35) entgegen dem Druck des auf den Kolben (29) wirkenden hydraulischen Mediums belastet sind. 7. Unwuchtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in axialem Abstand voneinander liegende Keile (18,19) starr, vorzugsweise durch in axialer Richtung verlaufende Bolzen (26), miteinander verbunden sind. 8. Unwuchtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilfläche (24,25) jedes Keiles (18,19) von der Grundfläche einer am Umfang einer Scheibe (20,21) ausqebildeten Ausnehmung (23) aebildet ist, deren Ränder den Gegenhalter (9) umgreifen. 9. Unwuchtanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die die Keilfläche (24,25) aufweisende Scheibe (20,21) auf der der Keilfläche gegenüberliegenden Seite eine die Unwuchtmasse (8) umgreifende Ausnehmung (22) aufweist. 10.Unwuchtanordnung nach einem der Anspruche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Welle (5) eine Scheibe (12) starr verbunden ist, welche an ihrem Umfang Ausnehmungen (14,15) aufweist, deren Ränder die Unwuchtmasse (8) und den Gegenhalter (9) umgreifen und eine radiale Führung derselben bilden. 11.Unwuchtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Welle (5) starr verbundene Scheibe (12) die Abstützung für die die Keile (18,19) entgegen dem Druck des puc den Kolben (29) wirkenden hydraulischen Mediums belastenden Federn (35) bildet und dass die die Keile (18,19) verbindenden Bolzen (26) die Scheibe (12) durchsetzen. 12.Unwuchtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Kolben (29) durch das hydraulische Medium ausgeübte Kraft in Richtung des Spitzenwinkels des Keiles (18,19) gerichtet ist.

Inventors: EDLINGER, MANFRED, HIRN, FERDINAND, ING.
Applicants: VOEST-ALPINE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1983
Main classification: B06B1
IPC codes: B06B1, E01C19