专利名称：用于土壤压实机的振动激振器以及一种土壤压实机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于土壤压实机的振动激振器(或者用于激振的设备)。本发明进一步涉及一种具有至少一个这种振动激振器的土壤压实机。
背景技术：
例如，可以从US7059802B1中获知通用的振动激振器及装备该激振器的土壤压实机。为了提高所示的土壤压实机的压实效果，在压实操作中压实辊子暴暴露于振动中。该振动由一个(或者多个)振动激振器产生。振动激振器包括激励轴，其被驱动绕旋转轴线旋转，在该激励轴上偏心设置一所谓的激励配重(激励块)。其后，在没有给出不同的信息的情况下，“激励配重”代表激励配重和激励轴的结构整体。，可用于压实的振动是由偏心产生的不平衡导致的。另外，至少一个所谓的回转配重也偏心构造(例如，质心位于旋转轴线的外面)，并布置在激励轴上。相对于激励轴以及处于该激励轴上的激励配重，所述回转配重是可与它们旋转分离的，或者，相对于激励配重，回转配重可绕一旋转轴线在由例如止动件限定的转动范围内旋转并可采用不同的角度位置。带有励磁配重的激励轴的旋转轴线与回转配重相对于激励配重的旋转轴线彼此共轴。通过销子(或者类似部件)，从一低的位置， 旋转的激励轴重复携带回转配重，直至一影像确定的回转或者翻转点出现，在该点处，回转配重由于重力作用翻转或者回转，并且从相对侧冲击在为此目的而设置在所述激励轴或激励配重上的止动件上。由此，回转配重可根据激励轴的旋转方向而获得一位置和另一位置， 在所述一位置处，回转配重的质量在旋转运动中增加到激励配重，因此增加了振幅，在所述另一位置处，回转配重的质量抵消激励配重的质量，因此，振幅减小。由此，在振动激振器中激励配重和回转配重的这种布置，可以更好地控制振动激振器的振动强度。现有技术中的振动激振器的缺陷尤其在于回转配重在冲击时的反冲的不可控性。另一个经常涉及的缺陷是回转配重不会经常产生显著的翻转。在实际操作中，进一步示出了在已知布置中回转配重可能会处于无作用位置。其结果是，例如，在该位置，不能可靠地确保回转配重增加到激励配重，或者不能获得激励单元的最大幅度。其结果是，压实机环能产生最大压实效果。
发明内容
本发明的目的是开发一种相应类型的振动激振器，以这种方式，就能消除或者至少明显减少现有技术中涉及的缺陷。该目标可由本申请中限定的振动激振器和土壤压实机获得。与US7059802B1中的已知振动激振器(在该专利文件中，旋转轴线相互重合或者共轴，因此，它们是一致的)相比，根据本发明，激励轴或者固定在其上的至少一个激励配重的旋转轴线与至少一个回转配重的旋转轴线相互轴向偏移。轴向偏移在本发明中是指这两条旋转轴线(具有激励配重的激励轴的旋转轴线和回转配重的旋转轴线)彼此不共轴并且在各自空间位置相互不同。因此，这两条旋转轴线不会相互重合而是彼此相邻。根据本发明，回转配重不相对于激励配重进行枢转，所述激励配重与激励轴的旋转轴线同心地布置。相反地，与激励配重相比，回转配重可能够在相对于激励轴的旋转轴线偏心的旋转路径上进行枢转。上述两条旋转轴线的这种偏心设置能够决定性地改变影像情形，因此，从一个固定的旋转角开始，该至少一个回转配重一直压在激励轴或者激励配重上的止挡上。通过这种方式，保证了显著的回转和与此向关的振幅改变，即使在冲击后回转配重可能反冲。因此，回转配重不再会处于无作用位置。所以，反冲会产生较小的不利影响。另外，根据本发明的这种布置，也有利于转换振动装置的旋转方向。原则上，根据本发明，这两条旋转轴线可以相对于彼此布置而使得它们交叉于一点或相对于彼此倾斜。然而优选激励轴的旋转轴线和该至少一个回转配重的旋转轴线相互平行。这两条旋转轴线相对于彼此的这种布置可以获得最佳的结果。另外，该实施方式具有相对容易组装的特点。这两条旋转轴线相互轴向偏移设置是一种更理想的选择，在这种方式下，回转配重相对于激励配重定位的位置稳定效果与在该两个外部调节位置处的效果几乎相同。根据一个更优选的改进，因此提供了至少一个回转配重的旋转轴线相对于激励轴或者激励配重的旋转轴线二者偏移一限定值，其中，该值是依据在旋转角的角平分线上的向内指向距离来测量的。该优选实施例的详细的几何关系将根据附图在以后进一步详细描述。该轴向偏移基本上可以在一个宽的范围内变化。即使是一个相对小的轴向偏移， 也会出现本发明的有益效果。另外，相对小的轴向偏移还使得根据本发明的振动激振器能够象以前一样具有结构紧凑的优点。如果两条旋转轴线在角平分线上的距离处于很小毫米范围内(优选在Imm至15mm，特别是在1. 5mm至10mm，更特别是在2mm至5mm范围内)，则可获得意外的收获。在本申请中，该距离是在至少与激励轴的旋转轴线相垂直的相交平面内测得的。尤其是，在该实施例中，如果两条旋转轴线相互平行就更加理想，相应地，两旋转轴线都与该平面垂直相交。如果两条旋转轴线不互相平行，则偏移量根据两条旋转轴线之间最小的距离确定。根据一个更优选的进步，提供的振动激振器仅具有一个激励配重。该激励配重优选与激励轴形成一整体。通过这种方式，极大地简化了激励轴和激励配重整体或者振动激振器的组装和维修。当然，也可自然地将多个激励配重与激励轴构成一整体，或者，例如，除了一个激励配重与激励轴形成一整体外，提供至少一个其他激励配重，该其他激励配重与激励轴连接并且固定而不可旋转，比如通过螺纹连接的方式。同样，每个激励轴的回转配重的数量也可以变化。根据本发明，振动激振器优选仅具有一个回转配重。更优选地，振动激振器仅具有一个回转配重和一个激励配重。特别地，该两个旋转轴线的的轴向偏移可以用不同的方式获得。一个可能的组成在于，例如，在激励轴上设置一轴承环，该轴承环具有相对于激励轴的旋转轴线偏心布置的内壳，旋转配重最终在轴承环上引导。为此，例如，回转配重上的一个相应的轴颈在激励轴上的轴承环内或者穿过轴承环引导。该轴承环能够以防止旋转的方式固定在激励轴上，或者，优选与激励轴形成一个整体。如果轴承环包括一独立部件，那么，根据本发明的变形，例如可以在传统的具有共轴的旋转轴线的激振器上相对容易地进行改进。总之，以这种方式获得了毂式联接或者毂式支承。可替换的或者另外的一毂式连接包括一支撑毂或者轴颈和一支承眼，该毂式连接同样可以用于将回转配重安装在激励轴上。在该实施例中，回转配重上的轴颈置入激励配重中的一眼中。该眼构造成孔的形式。该实施例同样特别容易组装，因为该回转配重可以直接推到激励配重上并通过激励配重自身位于沿着旋转轴线或者在轴向中的至少一个方向上的位置而固定。换句话说，在该实施例中，通过滑动栓(=轴颈)的方式，在回转配重的一个轴端区域，该回转配重能够旋转地连接至激励配重或者激励轴。该滑动栓直接容纳 (没有一旋转体)在激励配重和/或激励轴中相应的滑动孔(=孔)中。这些将会结合附图在后面详细描述。原则上，前述支承布置可以反向地应用。例如，在一个进一步优化的实施例中，所述回转配重在其至少一个轴向端部处的轴承环优选与回转配重构成一整体，在该轴承环中，导入包含激励配重和激励轴的结构单元上的相应的轴颈。在实际应用中发现，在包含激励配重和激励轴的结构单元上安装不同变化的回转配重的组合，对于组装、维修和操作来说是理想的。因此，该实施例的实质方面在于回转配重不仅仅可通过一轴承安装在包含激励配重和激励轴的结构单元上，而且还可通过多个轴承，尤其是两个安装在包含激励配重和激励轴的结构单元上。原则上，该两个轴承构造为用于相同目的的方式，因此，例如，在旋转配重上设置相互共轴布置且在轴向上一前一后的两个销，每个销与包含激励配重和激励轴的结构单元上相应的槽配合。然而，可选择地，不同构造的轴承可以在根据本发明的激振器中相互组合。下述情况是特别有利地即，如果在从马达开始的相平行旋转轴线的轴向上，回转配重最初包含处于激励轴上的轴承环，该激励轴具有相对于激励轴的旋转轴线偏心的外壳，且所述回转配重在轴向上与一销子相配合， 该销子的轴线与轴承环的纵轴线同轴，该销子处于包含激励配重和激励轴的结构单元上的孔中。这种特殊的布置尤其简单地阻止了回转配重相对于包含激励配重和激励轴的结构单元的轴向移动，并且能通过将回转配重推到该结构单元上进行快速和简单地安装。为了根本保证回转配重在激励轴上的布置，在激励轴的旋转轴线的轴向方向上， 回转配重的轴承环直接位于驱动侧轴承和激励配重或者激励轴上的止挡之间。在轴向方向，回转配重的位置因此固定在所述止挡和驱动侧轴承之间。该实施例的优点在于不需要轴向固定回转配重的额外的固定部件。进一步优选的是激励轴不是连续的构造，而是作为多个构件。包含激励配重和激励轴的结构单元的这些部件直接位于该单元的旋转轴线上，都被看作是激励轴。在多个构件构成的激励轴中，在它的位于轴向方向的两个外部末端之间被断开至少一次，由此在独立部件之间获得空间。因而，激励轴的独立部件通过激励配重相互连接，激励配重也优选为包括多个部件的构造。所述空间特别简化了安装，由于是将回转配重推动到包含激励配重和激励轴的结构单元上的，因此简化了组装。另外，这种布置保证了明显有利的重量分布。根据进一步优选的改进，将回转配重的旋转角设置在120°至200°范围内，优选在大约130°。该旋转角是在垂直于回转配重的旋转轴线平面内相对于激励轴或者激励配重确定的，并通过回转配重相对于激励配重或者激励轴的两个最大转动位置确定。例如，设置一马达用于驱动激励轴，该马达直接(例如通过一法兰连接或者花键轴连接)或者间接连接(例如通过至少一个中间驱动单元)激励轴。这样的马达特别是一液压马达。进一步优选的是马达的旋转轴线与激励轴的旋转轴线对齐或者共轴以保证尽可能的对准，并由此结构上简化了马达驱动动力至激励轴的传递。
本发明的目标方案也延伸至一土壤压实机，包括至少一个根据本发明的振动激振器。这种土壤压实机，例如，为盘式振动器、人工导引滚筒和具有操作平台的滚筒，其中，根据本发明的至少一个振动激振器产生的振动作用在土壤压实机的至少一个压实带上。这种滚筒，例如，包括一所谓的沟槽压实机。
参考附图并且非限制性的方式以一个例子在下面详细描述本发明。在这些图中图1示出了根据本发明的振动激振器的透视图；图2示出了图1中振动激振器截面的透视图；图3a示出了图1中振动激振器的回转配重；图3b示出了图1中包含激励配重和激励轴的结构单元；图4示出了确定旋转轴线之间距离的示意图；图5示出了沿图1中线A-A、B-B、C_C的截面图。
具体实施例方式图1示出了根据本发明的振动激振器100的透视图。该振动激振器100包括回转配重130和与部分可视的激励轴110形成一整体的激励配重120。该激励配重120和激励轴110 —起形成一结构单元。该振动激振器100还进一步包括一马达140，其中，在当前示例性实施方式中，特别是包含一液压马达。该马达140成一直线地安装在激励轴110上。公共旋转轴线用附图标记Dg表示。激励配重120或者激励块120相对于旋转轴线Dg偏心布置，因此在围绕旋转轴线Dg以所需方式旋转时，产生有效振动。在与马达140相对的一侧， 激励轴110的沿轴向突伸(沿Dg)的轴颈125容纳在此没有进一步详细示出的轴承中。该整个振动激振器100可通过壳体上的凸缘150固定，或者此处没有示出的类似的方式固定。 在凸缘150所在区域，由马达140驱动的激励轴110由滚柱轴承160支撑，由此实现了相对于固定壳体(图中不可视)的旋转退耦。回转配重130设置在包含激励轴110和激励配重120的一体式单元上，因此，回转配重130可以通过两个轴承131和132相对于激励轴旋转。所述两个轴承一前一后的设置在旋转轴线Dg和Du的轴向上。在轴向方向上，相对于马达140，轴承131和132可表示为前支承点131和后支承点132。该两轴承131和132更进一步的细节可以从图3a和3b中看到。图3a具体地示出了回转配重130，图3b示出了包含激励配重120和激励轴110的结构单元。图3a和3b中虚线箭头描述了预装过程中回转配重130如何被推动到包含激励配重120和激励轴110的结构单元上。回转配重130包括具有环形片段状横截面的回转块137，回转块137具有一止挡面 134和突出部133，该突出部133具有在旋转轴线DuS向上与止挡面134相对的止挡面136 以及在前轴承131区域内的轴承环135，其中，轴承环135具有一中空的圆筒形内壳172，该内壳与旋转轴线Du共轴配置。在后轴承132区域还设置一圆柱轴颈180，其中，轴颈180的轴线也与旋转轴线Du共轴。根据图3b所示的包含激励配重120和激励轴110的结构单元包括激励块120，该激励块同样构造为环形片段状。在前轴承131区域还设置一圆柱形支承表面128，其圆柱轴线与旋转轴线Dg相邻并与旋转轴线Du共轴。在轴向方向，马达140后面是前驱动销126，该前驱动销最终与马达140连接，以套接的形式安装在滚柱轴承160内。与支承表面1 不同，该圆柱轴颈的轴线与旋转轴线Dg共轴。沿着轴向的反方向，支承表面1 后面是激励轴 110上的环形止挡129，其在径向上突伸超出支承表面128。沿着激励轴110，在后轴承132 区域，首先，提供了孔形式的容纳眼(在图北中不可视)，其后是与旋转轴线Dg共轴布置的轴颈125。还进一步提供了止挡面121和止挡面124，在激励轴110的激励方向上，止挡面 124与止挡面121相背离。图北还进一步说明了激励轴110沿旋转轴线Dg构造为不连续的，而是包括前部件 IlOa和后部件110b，所述前部件和后部件在轴向上由空间F相互隔开。该空间F使得能够非常容易地将回转配重130和包含激励配重120和激励轴110的结构单元组装在一起，这将在下面进一步详细描述。空间F还导致了在前支承点131和后支承点132之间的轴向中部空间部分基本不设置任何质量，其结果是，可以获得产生振动的有利重量分配。当回转配重130沿着图3a和北中虚线箭头方向插入到包含激励轴110和激励配重120的单元中时，藉此得到整体的前轴承131和后轴承132。通过空间F，相对于孔前面的轴向方向，轴颈180可以被带至接近激励轴110的高度，然后，在不推压激励轴110的情况下插入到孔中。组装后，前轴承131包括轴颈，该轴颈与具有圆筒形外壳128的激励轴110 构造成一整体。该外壳128的纵轴线Du相对于激励轴110的旋转轴线Dg轴向偏移。在回转配重130上，通过轴承环135安装在外壳1 上实现安装，因此，外壳128与内壳172接触。在该区域，激励轴110由此被导引穿过回转配重130。回转配重130直接通过邻接的滚柱轴承160朝着马达固定，并防止任何轴向位移。在激励轴120上，在远离马达的轴向方向上设置一环形止挡126，其相对于回转配重130中的凹部在轴向方向上径向突伸，因此，在远离马达的轴向位移中，回转配重直接抵靠激励轴110的止挡126。由此，不再需要防止回转配重130相对于包含激励轴110和激励配重120的单元的任何轴向位移的独立的安全装置。后轴承132具有不同的结构。回转配重130的轴颈180安装在孔中(在图北中不可视)，因此所述轴颈在该区域突伸至包含激励轴Iio和激励配重120的结构单元内。回转配重130的结构将会参考附图在下面详细地描述。在运转中，马达140通过激励轴110旋转驱动激励配重120。图1和图2反映了振动激振器100的起始状态(该振动激振器处于在图1和2中给出的旋转轴线Dg的旋转方向 U中)，亦即处于运转状态中。在该状态中，回转配重130的不平衡抵消激励配重120的不平衡(=小振幅)。从例如图1和2中所示的状态开始，马达140驱动激励轴110围绕旋转轴线Dg以“小振幅”的模式沿旋转方向U旋转。在这种情形下，激励配重从图中所示的位置沿旋转方向U旋转，而回转配重130由于初始时其重心沿旋转方向U远离低死点(T)的原因而产生共同旋转或者随后进行旋转。当回转配重到达它的低死点(T)，它将不再与激励配重120共同旋转直至激励配重120的止挡面121以一规定旋转角(激励轴的旋转角)冲击回转配重130的突出部133上的止挡面136，因此，回转配重130克服重力作用而沿着旋转方向U从低死点位置被带走或者进行共同旋转。该过程一直持续到到达上拐点0，在该点， 回转配重130由于重力作用翻转或者回转，因此，先于激励配重的前面，甚至有可能用其止挡134从对面冲击激励配重130的侧面124。该现象通常连续重复直至外力达到可靠的平衡状态，这种平衡状态是由惯性质量、摩擦力和碰撞参数造成的。在与旋转方向U相反的运转(=“大振幅”模式)中，一般而言，沿旋转方向的相对侧产生相同的现象，其中，这种情况下，回转配重130的不平衡增加到激励配重120的不平衡中。如果从“小振幅”操作模式(在旋转方向U中)发生转换至“大振幅”模式(与旋转方向U相反)，激励配重初始时用其止挡124碰撞回转配重的止挡134，因此，推动回转配重与旋转方向U反向远离激励配重120。本发明的效果在于，回转配重130相对于激励配重120的位置通过根据本发明的轴向偏移设置的旋转轴线Dg和Du而保持稳定，并消除回转配重的无作用定位。因此，与激励轴的旋转轴线Dg相比，回转配重130具有不同的或者偏移设置的旋转轴线Du。该偏移在与旋转轴线相垂直的平面上，在远离回转配重130上的块体的那一侧的方向上相对于无作用位置线(=角平分线)而实现。这种特别的偏移因此保证了回转配重130的翻转， 并且抵消了激励配重120对回转配重130的推移。为此，回转配重130具有不同于激励轴 110或者激励配重120的旋转轴线Du，其相对于旋转轴线Dg轴向偏移或者与其相邻。因此， 这两条旋转轴线Dg和Du相互不共轴。进一步地，这两条旋转轴线Dg和Du是相互平行的。图2中的剖视图描述了两旋转轴线 和Du相对于彼此的位置，其中该截面穿过前支承点131区域(该横断平面垂直于旋转轴线Dg和Du)。在该支承点131处，在其前(第一)轴端区域，在相对于激励轴110旋转轴线Dg偏心的旋转轴线Du上安装回转配重130，该回转配重可通过将轴承环135的内滑动面172置于激励轴110上而实现旋转。圆周K指出了驱动销1 相对于圆筒形支承表面128的位置，驱动销1 在该图中实际上不可视。可以清楚地看到，激励轴110或者驱动销126的旋转轴线Dg与回转配重130的旋转轴Du不共线而是轴向偏移。旋转轴线Dg和Du的邻近设置或轴线偏移布置最终导致了在操作中，回转配重130 的旋转轴线Du在围绕激励轴110的固定旋转轴线Dg的轨道上运行。由于两旋转轴线 和 Du具有限定的间距(即该两旋转轴线Dg和Du以一限定值偏移)，这样特别保证了从一个特定旋转角开始，回转配重130可靠地抵靠激励配重120的止挡面124(大振幅的情形)以及抵靠止挡面121 (小振幅的情形)。通过这种方法，保证了明显的翻转和相应的幅度变化，即使回转配重130在冲击后产生反弹。将两个旋转轴线Dg和Du的限定的间距确定为旋转角的角平分线上的向内指向距离，如在结合下面图4详细描述的那样。为了确保从一定旋转角开始，回转配重130的止挡面134可靠地抵靠激励配重120 的止挡面124，它的旋转轴线Du相应地以一限定值在无作用位置线(旋转角的角平分线) 上偏移，该限定值将在以后结合图4描述。旋转配重130的质量m的质心在围绕转向点或者围绕旋转轴线Du的轨道K上运动。回转配重130的反转发生在0和T之间。例如，旋转角为大约180°。由虚线示出的旋转角的角平分线如N所示。位于角平分线N上的旋转轴线Du以一值e相对于旋转轴线Dg 向内偏移(相对于旋转角，即朝图中左方偏移)。根据不同的情况，利用后面给出的公式确定e的值。计算是基于这样的假设即两个有效的力及导致的力矩M_t和Mfti。作用在回转配重130或者其质量m上。一旦复原力矩Mrest大于摩擦力矩Mfri。，回转配重130则一直运动直至遇到相应的止挡。值e可通过以下给出的公式计算得出
权利要求
1.一种用于土壤压实机的振动激振器(100)，包括激励轴(110)，其能够绕旋转轴线(Dg)旋转，在该激励轴上设置有至少一个激励配重 (120)，和至少一个回转配重(130)，所述回转配重设置成使得其能够相对于所述激励轴(110) 旋转，其特征在于，所述至少一个回转配重可绕其旋转轴线(Du)旋转，其中，激励轴(110)的旋转轴线(Dg)和所述至少一个回转配重(130)的旋转轴线(Du)相对于彼此横向偏置地设置。
2.根据权利要求1所述的振动激振器(100)，其特征在于，激励轴(110)的旋转轴线 (Dg)与所述至少一个回转配重(130)的旋转轴线(Du)相互平行。
3.根据权利要求1或2所述的振动激振器(100)，其特征在于，所述至少一个回转配重 (130)的旋转轴线(Du)以限定值(e)相对于激励轴(110)的绕旋转轴线(Dg)偏置，其中， 该值(e)是作为旋转角的角平分线上向内指向的距离而测量的。
4.根据权利要求3所述的振动激振器(100)，其特征在于，该距离(e)处于几毫米范围内，并且优选为在Imm至15mm的范围内，尤其在1. 5mm至IOmm范围内。
5.根据前述任意一项权利要求所述的振动激振器(100)，其特征在于，激励配重(120) 与激励轴(110)形成一整体。
6.根据前述任意一项权利要求所述的振动激振器(100)，其特征在于，所述至少一个回转配重借助于轴颈(180)至少在一个轴向端部(132)处安装在激励配重(120)上。
7.根据前述任意一项权利要求所述的振动激振器(100)，其特征在于，所述至少一个回转配重借助于轴承环(135)至少在一个轴向端部(131)处直接安装在激励配重(120) 上。
8.根据前述任意一项权利要求所述的振动激振器(100)，其特征在于，回转配重(130) 的轴承环(13 设置在激励轴(110)的旋转轴线(Dg)的轴向方向上，且直接位于激励配重上的止挡(129)与驱动侧轴承(160)之间。
9.根据前述任意一项权利要求所述的振动激振器(100)，其特征在于，回转配重(130) 的旋转角位于120°至200°范围，优选位于大约130°。
10.一种土壤压实机，包含根据前述任意一项权利要求所述的至少一个振动激振器 (100)。
全文摘要
本发明涉及一种用于土壤压实机的振动激振器，该振动激振器包括激励轴和至少一个回转配重，至少一个激励配重布置在所述激励轴上。所述回转重布置成能够相对于所述激励轴(110)旋转。本发明还进一步涉及一种具有这种振动激振器的土壤压实机。
文档编号E02D3/074GK102418336SQ20111023998
公开日2012年4月18日 申请日期2011年5月27日 优先权日2010年5月28日
发明者A·迪克尼赫, G·斯坦 申请人:宝马格有限公司