DE19703937A1

DE19703937A1 - Device for balancing rotating component, especially shaft

Info

Publication number: DE19703937A1
Application number: DE1997103937
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl Ing Boettger; Theodor Dipl Ing Gasmann; Horst Dipl Ing Goerlich
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1997-02-04
Filing date: 1997-02-04
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2017-02-05
Also published as: DE19703937C2

Abstract

The device includes an annular transit path (5) for several balancing masses (18), which surrounds and rotates with the component (4). The transit path is in the form of an annular cylinder. First devices (15,17) are provided, which allow a free adjusting of the balancing masses on the circumference of the transit path, to allow a rotational speed up to a speed exceeding a critical speed. Fixing devices (19,20,23) are provided which finely fix the balance masses in their position on the circumference of the transit path, when the overcritical speed is achieved.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wuchten von um eine Drehachse rotierenden Bauteilen, insbesondere Wellen. Sie weist eine um die Drehachse des zu wuchtenden Bauteiles umlaufend an geordnete Leitbahn auf, die mit dem zu wuchtenden Bauteil ro tiert und der mehrere Wuchtmassen zugeordnet sind. Sie weist ferner Mittel auf, welche drehzahlabhängig eine freie Einstel lung der Wuchtmassen auf dem Umfang der Leitbahn zulassen oder in einer Stellung auf dem Umfang der Leitbahn fixieren.The invention relates to a device for balancing a Rotating axis rotating components, especially shafts. She points one around the axis of rotation of the component to be balanced orderly interconnect with the component to be balanced ro tiert and the several balancing masses are assigned. She points also means which, depending on the speed, a free setting allow balancing masses on the circumference of the interconnect or fix in a position on the circumference of the interconnect.

Eine Vorrichtung zum Wuchten von Bauteilen mit einem kritischen Drehzahlbereich ist in der WO 96/03541 für die Waschtrommel einer Waschmaschine beschrieben. In einer Leitbahn in Form eines Kreisringzylinders sind mehrere Wuchtmassen in Umfangsrichtung um die Drehachse beweglich geführt. Im unterkritischen Bereich und bis zur Überschreitung der kritischen Drehzahl sind die Wuchtmassen gleichmäßig auf dem Umfang verteilt festgelegt. Hierzu dienen beispielsweise Rastelemente, die in Ausnehmungen der Leitbahn eingreifen und durch Federn zu dieser Eingriffs- Position beaufschlagt sind. Zur Freigabe der Wuchtmassen dienen Fliehgewichte, die bei Überschreiten der kritischen Drehzahl die Mittel zur Festlegung aus den Rastausnehmungen herausheben, so daß eine Umfangseinstellung der Wuchtmassen erfolgen kann. Fer ner beschreibt die obengenannte Druckschrift eine Wuchtvorrich tung zum dynamischen Auswuchten eines Kraftfahrzeugrades, bei dem an Stelle der bei der Waschtrommel vorgesehenen Rastmittel eine Reibverbindung vorgesehen ist, die die Wuchtmassen im un terkritischen Bereich festhält.A device for balancing components with a critical The speed range is in WO 96/03541 for the washing drum described a washing machine. In a guideway in the form of a Circular ring cylinders are several balancing masses in the circumferential direction guided movably about the axis of rotation. In the subcritical area and until the critical speed is exceeded Balancing masses distributed evenly over the circumference. For this purpose, locking elements are used, for example, in recesses of the guideway and spring to this engaging Position are applied. Serve to release the balancing masses Centrifugal weights which when the critical speed is exceeded Lift the means for fixing out of the recesses, see above that a circumferential adjustment of the balancing masses can take place. Fer ner describes the balancing document a balancing device device for dynamic balancing of a motor vehicle wheel, at the instead of the locking means provided in the washing drum a frictional connection is provided which balances the un critical area.

In der WO 95/32372 ist eine Vorrichtung zum dynamischen Auswuch ten dargestellt, bei der in mehreren zueinander konzentrischen kreisringförmigen Leitbahnen Wuchtmassen in Form von Kugeln un terschiedlichen Gewichts angeordnet sind. Dabei ist von Nach teil, daß durch die freie Einstellbarkeit im Bereich der Reso nanzdrehzahl und darunter die bestehenden Wellenunwuchten und die Resonanzamplituden verstärkt werden.WO 95/32372 describes a device for dynamic balancing ten shown in which are concentric to each other in several circular guideways balancing masses in the form of balls un different weight are arranged. It is from after partly that by the free adjustability in the area of Reso speed and below the existing shaft unbalance and the resonance amplitudes are amplified.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, der, wie bei dem bekannten System, die Mittel zum Wuchten unmittelbar dem zu wuchtenden Bauteil zugeordnet sind und die gleichzeitig gewährleistet, daß im Bereich der Resonanz drehzahl und darunter die bestehenden Unwuchten und Resonanz amplituden nicht verstärkt werden.The invention has for its object a device create, which, as in the known system, the means for Balancing are assigned directly to the component to be balanced and which at the same time ensures that in the area of resonance speed and below that the existing unbalance and resonance amplitudes are not amplified.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß erste Mittel vorgesehen sind, welche eine freie Einstellung der Wucht massen auf dem Umfang der Leitbahn bis zu einer eine kritische Drehzahl überschreitenden Drehzahl zulassen und Fixiermittel vorgesehen sind, welche die Wuchtmassen in ihrer Position auf dem Umfang der Leitbahn bei Erreichen der vorgegebenen überkri tischen Drehzahl endgültig festlegen.This object is achieved in that the first Means are provided which allow a free adjustment of the force measures up to one critical on the circumference of the interconnect Allow speed exceeding speed and fixative are provided, which the balancing masses in their position the extent of the guideway when the specified overcri final table speed.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß die Wuchtmassen nur beim ersten Antreiben und Beschleunigen der Vorrichtung bzw. des damit verbundenen Bauteiles, bis zum Erreichen einer bestimmten kritischen Drehzahl Resonanzamplituden verstärken, sich beim Überschreiten dieser Drehzahl aber auf dem Umfang einstellen und bei Erreichen der vorgegebenen überkritischen Drehzahl so fest gelegt werden, daß sie ihre Position auch dann beibehalten, wenn die Drehzahl wieder verringert wird bzw. die kritische Drehzahl ausgehend von der Drehzahl Null wieder überschritten wird. Es wird also ein einmaliges Wuchten erzielt, das dann im gesamten Drehzahlbereich wirksam bleibt. The advantage of this training is that the balancing masses only when first driving and accelerating the device or connected component until a certain one is reached critical speed amplify resonance amplitudes at Exceed this speed but adjust on the circumference and so firm when reaching the specified supercritical speed be placed so that they maintain their position even if the speed is reduced again or the critical speed starting from zero speed is exceeded again. It a one-time balancing is achieved, which is then in the whole Speed range remains effective.

Vorzugsweise ist die Leitbahn in Form eines Kreisringzylinders gestaltet, in dem die Wuchtmassen geführt sind. Um die Wuchtmas sen auf dem Umfang der Leitbahn festlegen zu können, ist eine Wand der Leitbahn entlang der Drehachse verstellbar ausgebildet. Diese dient zur Beaufschlagung der Wuchtmassen, d. h. diese wer den in dem Kreisringzylinder festgeklemmt, wenn die bewegliche Wand in Richtung zu den Wuchtmassen beaufschlagt wird. Eine be sonders günstige Ausbildung ergibt sich, wenn die Wuchtmassen als Kugeln gestaltet sind, die in dem Kreisringzylinder frei rollend einstellbar sind.The interconnect is preferably in the form of a circular cylinder designed in which the balancing masses are guided. About the balancing machines To be able to determine the size of the guideway is one Wall of the interconnect designed to be adjustable along the axis of rotation. This serves to apply the balancing masses, d. H. this who the clamped in the circular cylinder when the movable Wall is applied towards the balancing masses. A be Particularly favorable training results when the balancing masses are designed as balls that are free in the circular ring cylinder are adjustable on a rolling basis.

Die ersten Mittel, die eine freie Einstellung der Wuchtmassen bis zur Erreichung der vorbestimmten überkritischen Drehzahl und zur Erreichung ihrer endgültigen Wuchtposition zulassen, weisen mindestens eine Feder auf, welche die bewegliche Wand außer An lage zu den Wuchtmassen halten.The first means of free adjustment of the balancing masses until the predetermined supercritical speed is reached and allow to reach their final balancing position at least one spring on which the movable wall except An hold to the balancing masses.

Für eine Ausgestaltung einer solchen Wuchtvorrichtung mit einer beweglichen Wand für die Leitbahn ist zur Festlegung der Wucht massen in ihrer endgültige Position vorgesehen, daß die Fixier mittel Fliehmassen und eine Führung für die Fliehmassen, welche die bewegliche Wand beaufschlagen und die Wuchtmassen in ihrer Ausrichtungsposition in der Leitbahn klemmend festlegen, umfas sen.For an embodiment of such a balancing device with a Movable wall for the interconnect is laying down the force masses in their final position provided that the fixation medium centrifugal masses and a guide for the centrifugal masses, which act on the movable wall and the balancing masses in their Determine the clamping position in the guideway by clamping sen.

Bei einer solchen Ausgestaltung erfolgt die Festlegung der Wuchtmassen indirekt über die Fliehmassen, die durch Reibschluß in ihrer der vorbestimmten überkritischen Drehzahl entsprechen den Position endgültig gehalten sind. Der Reibschluß ist so ge staltet, daß Selbsthemmung gegeben ist.With such a configuration, the Balancing masses indirectly via the centrifugal masses caused by friction correspond to the predetermined supercritical speed the position is finally held. The friction is so ge stipulates that self-locking is given.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung schema tisch dargestellt und anhand derselben näher erläutert.A preferred embodiment is shown in the drawing shown table and explained in more detail using the same.

Die Nabe 1 und das dieser zugehörige Gehäuse 2 sind zusammen der Welle 4 als den zu wuchtenden Bauteil zugeordnet. Dazu ist die Nabe 1 mit einer Bohrung 3 versehen, mit der sie auf der Welle 4 fest aufsitzt. Zwischen beiden ist eine Leitbahn 5 in Form eines Kreisringzylinders um die Drehachse 8 ausgebildet. Die Welle 4 ist um die Drehachse 8 drehend angeordnet. Die Nabe 1 umfaßt einen konzentrisch zur Drehachse 8 verlaufenden Hülsen abschnitt 10 mit einer radial davon verlaufenden ersten Wand 9, die zur Leitbahn 5 hin eine erste Haltefläche 11 besitzt. Das Gehäuse 2 besitzt eine Umfangswand 12 mit einer Anschlagschulter 7, die gegen die erste Haltefläche 11 der ersten Wand 9 axial anliegt. Sie besitzt ferner eine geneigt verlaufende Außenwand 14, die eine Bohrung aufweist, mit der sie auf dem Hülsenab schnitt 10 der Nabe 1 sitzt. Nabe 1 und Gehäuse 2 sind durch einen Sicherungsring 6 zusammengehalten. Zwischen der ersten Wand 9 und der Außenwand 14 ist zur Abgrenzung der Leitbahn 5 eine bewegliche Wand 15 angeordnet. Die bewegliche Wand 15 be sitzt zur Leitbahn 5 hin, also zur ersten Haltefläche 11 gegen überliegend, eine zweite Haltefläche 16. Zwischen diesen beiden Halteflächen 11, 16 und der Innenfläche 13 der Umfangswand 12 des Gehäuses 2 sind Wuchtmassen 18 in Form von Kugeln geführt. Die bewegliche Wand 15 wird durch eine konzentrisch um die Dreh achse 8 und den Hülsenabschnitt 10 der Leitbahn 5 angeordnete Feder 17 derart von den Wuchtmassen 18 weg beaufschlagt, daß bis zur Erreichung einer vorbestimmten überkritischen Drehzahl die Kraft der Feder 17 ausreicht, die bewegliche Wand 15 mit ihrer zweiten Haltefläche 16 außer Kontakt zu den Wuchtmassen 18 zu halten. Auf dem Umfang der Leitbahn 5 um die Drehachse 8 sind mehrere Wuchtmassen 18, vorzugsweise Kugeln, angeordnet. Die zur Außenwand 14 des Gehäuses 2 weisende Fläche der beweglichen Wand 15 dient als Stützfläche 19 für Fliehmassen 23 in Form von meh reren um die Drehachse 8 herum angeordneten Kugeln, welche sich andererseits an der Klemmfläche 20 der Außenwand 14 abstützen. Die Fliehmassen 23 sind in einem Käfig 21 geführt. Dieser be sitzt radial zur Drehachse 8 verlaufende Führungsschlitze 22, in denen jeweils eine Kugel als Fliehmasse 23 aufgenommen und ra dial verstellbar ist. Die Führungsschlitze 22 sind radial außen durch Begrenzungsflächen 24 begrenzt. In der Zeichnung ist eine Fliehmasse 23 in ihrer dem Hülsenabschnitt 10 der Nabe 1 angenä herten Stellung dargestellt. In dieser Position wird sie zu nächst durch Reibschluß gehalten, da die bewegliche Wand 15 durch die Beaufschlagung durch die Feder 17 die Fliehmassen 23 hält. Bei Rotation der Welle 4 und damit auch der im Käfig 21 gehaltenen Fliehmassen 23 können sich die Wuchtmassen 18, so lange die Kraft der Fliehmassen 23, die auf die bewegliche Wand 15 ausgeübt wird, nicht ausreichend ist, um die Kraft der Feder 17 zu überwinden und eine Reibkraft zu erzeugen, die die Wucht massen 18 zwischen den beiden Halteflächen 11, 16 durch Reib schluß festlegt, in Umfangsrichtung um die Drehachse 8 in der Leitbahn 5 zum Ausgleich der Unwucht der Welle 4 einstellen. Bei Erreichen der vorgegebenen überkritischen Drehzahl werden die Fliehmassen 23 radial in den Führungsschlitzen 22 nach außen verstellt. Damit wird auch die bewegliche Wand 15 in Richtung auf die Wuchtmassen 18 nach rechts verstellt, bis die Fliehmas sen 23 ihre radial äußere Position bei der vorbestimmten über kritischen Drehzahl einnehmen und die bewegliche Wand 15 in Anlage zu den Wuchtmassen 18 kommt und diese festklemmt. Die Fliehmassen 23 werden in dieser Position dadurch gehalten, daß der zwischen der Stützfläche 19 und der schräg geneigt zur Dreh achse 8 verlaufenden Klemmfläche 20 eingeschlossene Winkel klei ner als der Reibwinkel ist, so daß Selbsthemmung gegeben ist und die Fliehmassen 23 auch bei einer Verringerung der Drehzahl der Welle 4 nicht mehr in ihre radial innere Position zurückkehren können. Die so einmal fest positionierten Wuchtmassen 18 in Form von Kugeln bleiben damit im gesamten Drehzahlbereich in ihrer idealen Position, auch wenn das System abgebremst oder erneut angefahren wird. The hub 1 and the housing 2 associated therewith are assigned to the shaft 4 as the component to be balanced. For this purpose, the hub 1 is provided with a bore 3 with which it sits firmly on the shaft 4 . Between the two, an interconnect 5 is formed in the form of an annular cylinder about the axis of rotation 8 . The shaft 4 is arranged to rotate about the axis of rotation 8 . The hub 1 comprises a sleeve section 10 running concentrically to the axis of rotation 8 with a radially extending first wall 9 which has a first holding surface 11 towards the interconnect 5 . The housing 2 has a peripheral wall 12 with a stop shoulder 7 which bears axially against the first holding surface 11 of the first wall 9 . It also has an inclined outer wall 14 which has a bore with which it cuts on the Hülsenab 10 of the hub 1 is seated. Hub 1 and housing 2 are held together by a locking ring 6 . A movable wall 15 is arranged between the first wall 9 and the outer wall 14 to delimit the interconnect 5 . The movable wall 15 be sits towards the interconnect 5 , that is to the first holding surface 11 opposite, a second holding surface 16th Balancing masses 18 in the form of balls are guided between these two holding surfaces 11 , 16 and the inner surface 13 of the peripheral wall 12 of the housing 2 . The movable wall 15 is so urged by a concentrically about the axis of rotation 8 and the sleeve portion 10 of the leader sheet 5 arranged spring 17 of the balancing masses 18 away that the force of the spring is sufficient to achieve a predetermined supercritical speed 17, the movable wall 15 to keep out of contact with the balance masses 18 with their second holding surface 16 . A number of balancing masses 18 , preferably balls, are arranged on the circumference of the interconnect 5 about the axis of rotation 8 . The surface of the movable wall 15 facing the outer wall 14 of the housing 2 serves as a support surface 19 for centrifugal masses 23 in the form of several balls arranged around the axis of rotation 8 , which are supported on the clamping surface 20 of the outer wall 14 . The centrifugal masses 23 are guided in a cage 21 . This be sits radially to the axis of rotation 8 extending guide slots 22 , in each of which a ball is added as a centrifugal mass 23 and ra dial is adjustable. The guide slots 22 are delimited radially on the outside by boundary surfaces 24 . In the drawing, a centrifugal mass 23 is shown in the sleeve section 10 of the hub 1, position which is approximate. In this position, it is first held by friction, since the movable wall 15 holds the centrifugal masses 23 when acted upon by the spring 17 . With rotation of the shaft 4 and thus also the centrifugal masses 23 held in the cage 21 , the balancing masses 18 can move as long as the force of the centrifugal masses 23 which is exerted on the movable wall 15 is not sufficient to overcome the force of the spring 17 and to generate a frictional force that determines the mass 18 between the two holding surfaces 11 , 16 by friction, set in the circumferential direction about the axis of rotation 8 in the interconnect 5 to compensate for the imbalance of the shaft 4 . When the predetermined supercritical speed is reached, the centrifugal masses 23 are adjusted radially outward in the guide slots 22 . So that the movable wall 15 is adjusted towards the balancing masses 18 to the right until the Fliehmas sen 23 assume their radially outer position at the predetermined critical speed and the movable wall 15 comes into contact with the balancing masses 18 and clamps them. The centrifugal masses 23 are held in this position by the fact that the included between the support surface 19 and the inclined to the axis of rotation 8 clamping surface 20 is smaller than the angle of friction, so that self-locking is given and the centrifugal masses 23 even with a reduction in Speed of the shaft 4 can no longer return to its radially inner position. The balancing masses 18 in the form of balls, which are firmly positioned in this way, thus remain in their ideal position over the entire speed range, even when the system is braked or started again.

Reference list

11

Nabe
hub

22nd

Gehäuse
casing

33rd

Nabenbohrung
Hub bore

44th

Welle/Bauteil
Shaft / component

55

Leitbahn
Interconnect

66

Sicherungsring
Circlip

77

Anschlagschulter
Stop shoulder

88th

Drehachse
Axis of rotation

99

Erste Wand
First wall

1010th

Hülsenabschnitt
Sleeve section

1111

Erste Haltefläche
First holding area

1212th

Umfangswand
Peripheral wall

1313

Innenfläche der Umfangswand
Inner surface of the peripheral wall

1414

Außenwand
Outer wall

1515

Bewegliche Wand
Movable wall

1616

Zweite Haltefläche
Second holding surface

1717th

Feder
feather

1818th

Wuchtmasse
Balance weight

1919th

Stützfläche
Support surface

2020th

Klemmfläche
Clamping surface

2121

Käfig
Cage

2222

Führungsschlitz
Guide slot

2323

Fliehmasse
Centrifugal mass

2424th

Begrenzungsfläche.
Boundary surface.

Claims

1. Device for balancing a component about an axis of rotation ( 8 ) rotating ( 4 ), in particular shaft, with a rotating around the axis of rotation ( 8 ) of the component to be balanced ( 4 ) on ordered and with this rotating annular track ( 5 ) for several balancing masses arranged thereon ( 18 ) and with means which, depending on the speed, permit a free position of the balancing masses ( 18 ) on the circumference of the interconnect ( 5 ) or fix in a position on the circumference of the interconnect ( 5 ), characterized in that the first Means ( 15 , 17 ) are provided which allow free adjustment of the balancing masses ( 18 ) on the circumference of the interconnect ( 5 ) up to a critical speed above the speed exceeding, and fixing means ( 19 , 20 , 23 ) are provided which finally determine the balancing masses ( 18 ) in their position on the circumference of the interconnect ( 5 ) when the predetermined supercritical speed is reached.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the interconnect ( 5 ) is designed in the form of a circular cylinder ge, in which the balancing masses ( 18 ) are guided.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that a wall ( 15 ) of the interconnect ( 5 ) along the axis of rotation ( 8 ) is adjustable.

4. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the balancing masses ( 18 ) are designed as balls.

5. The device according to claim 3, characterized in that the first means have at least one spring ( 17 ) which keep the movable wall ( 15 ) out of contact with the mass ( 18 ).

6. The device according to claim 3, characterized in that the fixing means ( 20 , 23 ) centrifugal masses ( 23 ) which act on the movable wall ( 15 ) and the balancing masses ( 18 ) in their alignment position in the interconnect ( 5 ) fix, and comprise a guide ( 21 ).

7. The device according to claim 6, characterized in that the centrifugal masses ( 23 ) act directly on a surface ( 19 ) of the movable wall ( 15 ).

8. The device according to claim 5, characterized in that the centrifugal masses ( 23 ) are fixed by friction in their position corresponding to the predetermined supercritical speed.