DE19703937C2 - Automatische Wuchtvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wuchten eines um eine Drehachse rotierenden Bauteiles, insbesondere Welle, mit einer um die Drehachse des zu wuchtenden Bauteiles umlaufend an­ geordneten und mit dieser rotierenden kreisringförmigen Leitbahn für mehrere daran angeordnete Wuchtmassen mit Mitteln, welche eine freie Einstellung der Wuchtmassen auf dem Umfang der Leitbahn bis zu einer eine kritische Drehzahl überschreitenden Drehzahl zulassen, und mit Fixiermitteln, welche die Wuchtmassen in ihrer Position auf dem Umfang der Leitbahn bei Erreichen der vorgegebenen überkritischen Drehzahl endgültig festlegen.

Eine derartige Vorrichtung zum Auswuchten einer rotierenden Welle ist aus DE-GM 18 51 028 bekannt. In einem mit der rotierenden Welle drehfest verbundenen Gehäuse ist ein konzentrisch zur Rotations­ achse angeordneter Ringzylinder vorgesehen. In dem Ringzylinder sind mehrere in Umfangsrichtung bewegbare Kugeln als Wuchtmassen angeordnet. Ein konzentrisch um die Drehachse angeordneter Ring, der in Radialrichtung frei beweglich ist, legt die Wuchtmassen bei Erreichung einer bestimmten Drehzahl fest, indem sich der Ring radial verschiebt und den Ringzylinder mittels Verstell­ glieder derart verengt, daß sich die Kugeln über den Umfang nicht frei verteilen können. Federmittel gewährleisten, daß sich der Ring erst bei Überschreitung einer bestimmten Drehzahl ver­ schiebt. Eine freie Einstellbarkeit der Wuchtmassen bis zur Er­ reichung einer Resonanzdrehzahl führt jedoch zu einer Verstär­ kung der Resonanzamplituden.

Eine Vorrichtung zum Wuchten von Bauteilen mit einem kritischen Drehzahlbereich ist in WO 96/03541 A1 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.

In WO 95/32372 A1 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.

Ferner sind Auswuchtvorrichtungen zum Wuchten von rotierenden Bauteilen bekannt, bei denen mehrere Kugeln auf einer Kreisbahn konzentrisch zur Rotationsachse frei beweglich angeordnet sind. Bei Erreichen einer Drehzahl oberhalb der kritischen Drehzahl verteilen sich die Kugeln derart, daß die Unwucht des Bauteils aufgehoben ist. In diesem Zustand können die Kugeln mittels einer manuell betätigten, axial verstellbaren Klemmscheibe auf ihrer Laufbahn festgelegt werden.

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.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mittel eine entlang der Drehachse bewegliche Wand der Leitbahn und mindestens eine Feder aufweisen, welche die beweg­ liche Wand außer Anlage zu den Wuchtmassen hält, daß die Fi­ xiermittel Fliehmassen, welche die bewegliche Wand beaufschlagen und die Wuchtmassen in ihrer Ausrichtungsposition in der Leit­ bahn klemmend festlegen, und eine Führung umfassen, daß die Fliehmassen eine Fläche der beweglichen Wand unmittelbar beauf­ schlagen und daß die Fliehmassen durch Reibschluß in ihrer der vorbestimmten überkritischen Drehzahl entsprechenden Position festgelegt sind.

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.

Die Leitbahn ist in Form eines Kreisringzylinders gestaltet, in dem die Wuchtmassen geführt sind. Um die Wuchtmassen auf dem Um­ fang der Leitbahn festlegen zu können, ist eine Wand der Leit­ bahn entlang der Drehachse verstellbar ausgebildet. Diese dient zur Beaufschlagung der Wuchtmassen, d. h. diese werden in dem Kreisringzylinder festgeklemmt, wenn die bewegliche Wand in Richtung zu den Wuchtmassen beaufschlagt wird. Eine besonders günstige Ausbildung ergibt sich, wenn die Wuchtmassen als Kugeln gestaltet sind, die in dem Kreisringzylinder freirollend ein­ stellbar sind.

Die 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.

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.

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.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung schema­ tisch dargestellt und anhand derselben näher erläutert.

Die Nabe 1 und das dieser zugehörige Gehäuse 2 sind zusammen der Welle 4 als dem 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 19 der beweglichen Wand 15 dient als Stützfläche 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 als Führung 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 als Käfig ausgebildeten Führung 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 Fläche 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.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Wuchten eines um eine Drehachse rotie­ renden Bauteiles, insbesondere Welle, mit einer um die Drehachse des zu wuchtenden Bauteiles umlaufend an­ geordneten und mit dieser rotierenden kreisringförmigen Leitbahn für mehrere daran angeordnete Wuchtmassen , mit Mitteln, welche eine freie Ein­ stellung der Wuchtmassen auf dem Umfang der Leitbahn bis zu einer eine kritische Drehzahl überschreitenden Drehzahl zulassen, und mit Fixiermitteln, wel­ che die Wuchtmassen in ihrer Position auf dem Umfang der Leitbahn bei Erreichen der vorgegebenen überkriti­ schen Drehzahl endgültig festlegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel eine entlang der Drehachse (8) be­ wegliche Wand (15) der Leitbahn (5) und mindestens eine Feder (17) aufweisen, welche die bewegliche Wand (15) außer Anlage zu den Wuchtmassen (18) hält, daß die Fixiermittel Fliehmassen (23), welche die bewegliche Wand (15) beaufschlagen und die Wuchtmassen (18) in ihrer Ausrich­ tungsposition in der Leitbahn (5) klemmend festlegen, und eine Führung (21) umfassen, daß die Fliehmassen (23) eine Fläche (19) der beweglichen Wand (15) unmittelbar beauf­ schlagen und daß die Fliehmassen (23) durch Reibschluß in ihrer der vorbestimmten überkritischen Drehzahl entspre­ chenden Position festgelegt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbahn (5) in Form eines Kreisringzylinders ge­ staltet ist, in dem die Wuchtmassen (18) geführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wuchtmassen (18) als Kugeln gestaltet sind.