DE69305988T2

DE69305988T2 - Methode und verfahren zur kompensierung einer unwucht

Info

Publication number: DE69305988T2
Application number: DE69305988T
Authority: DE
Inventors: Anton Di Gasafi; Gary Taylor
Original assignee: ETI Technologies Inc
Current assignee: ETI Technologies Inc
Priority date: 1992-05-21
Filing date: 1993-05-20
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2013-05-21
Also published as: ATE145266T1; HUT71566A; FI945459A0; NO944434D0; KR950702289A; EP0640192A1; EP0640192B1; AU4057493A; ZA933518B; HU9403331D0; NO944434L; KR0168893B1; IL105733A0; CN1089700A; CZ290709B6; NZ252088A; BR9306392A; JP3462500B2; FI945459L; AU668565B2

Description

Einführung

Diese Erfindung betrifft eine Methode und eine Vorrichtung zur Kompensierung einer Unwucht, speziell eine Methode und eine Vorrichtung zur dynamischen Kompensierung einer Unwucht in einem Rotationskörper.

Erläuterungen zur Erfindung

Es sind viele verschiedenartige Vorrichtungen zur Kompensierung einer Unwucht in einem rotierenden Körper bekannt. Im allgemeinen beinhalten diese Vorrichtungen ein Gegengewicht von festgelegtem Gewicht und festgelegter Position auf der Rotationsachse, wodurch der Unwucht des Rotationskörpers entgegengewirkt wird. Im allgemeinen ist die Größenordnung der Unwucht bekannt, so daß das erforderliche Gewicht sowie die genaue Position des Gegengewichtes entsprechend berechnet und das Gewicht dort angebracht werden kann, wo es der bekannten Unwucht entgegenwirkt. Für die meisten Zwecke, für die sie verwendet werden, funktionieren diese Vorrichtungen durchaus zufriedenstellend, für andere Zwecke jedoch fehlt es an der nötigen Präzision oder Anwendbarkeit.
Unter dynamischen Bedingungen, d.h., wenn ein Teil um eine Achse rotiert und wegen äußerer Umstände oder aus anderen Gründen eine Unwucht im Rotationskörper auftritt, ist der Stand der Technik wenig zufriedenstellend. Bei einem Bohrer oder Bohrwerk, zum Beispiel, können durch Vibrationen hervorgerufene Kräfte während des Betriebes zu erheblichen Unwuchten führen. Eine Methode, solchen Unwuchten entgegenzuwirken, ist im U.S. Patent 4,905,776 (Beynet et al) offenbart, wobei einige der dort beschriebenen Charakteristika in den Oberbegriffen zu den Ansprüchen 1 und 10 Erwähnung finden. Beynet und andere erläutern eine Vorrichtung zur Dämpfung von Vibrationen mittels einer Vielzahl ringförmiger Kammern oder Kugellagerlaufringe, die von der Peripherie der Vorrichtung ausgehend axial angeordnet sind. Eine Vielzahl von Kugeln und Rollen von bekannter Größe und Konstruktion nach dem Stand der Technik ist in jedem der Kugellagerlaufringe angeordnet. Solche Kugeln und Rollen können sich in den Kugellagerlaufringen frei bewegen und hierbei den die Unwuchten verursachenden Kräften entgegenwirken.
Eine weitere ähnliche Konstruktion wird im U.S. Patent 4,674,356 (Kilgore) beschrieben. Nach Kilgore befindet sich eine Vielzahl von Kugeln frei beweglich in einem in einer äußeren kreisförmigen Oberfläche ausgebildeten Kugellagerlaufring, wobei die Kugeln einer Unwucht des Rotationskörpers entgegenwirken.
Diese Techniken beinhalten jedoch Probleme. Obwohl der Ansatz von Beynet und anderen zur Kompensierung großer Unwuchten des Rotationskörpers zufriedenstellend ist, ist es schwierig, diese Techniken von Beynet und anderen bei notwendigerweise eingeschränkter Länge der Vorrichtung zum Auswuchten anzuwenden, was oft der Fall ist. Während der Ansatz von Beynet und anderen eine zufriedenstellende Lösung bietet, die im großen und ganzen eine Kompensation größerer Unwuchten von Bohrwerken bewirkt, so ist jedoch gleichfalls keine Vorsorge getroffen, alle oder zumindest einen Großteil der noch möglicherweise dann noch verbliebenen Unwuchten auszugleichen, nachdem erst die Kugeln gemäß Beynet und anderen in optimaler Lage für die Kompensierung der Unwucht in den Kugellagerlaufringen positioniert sind.
Dieses letztere Problem ist auch bei oben erwähntem Bezug auf Kilgore nicht gelöst. Kilgore geht von zwei Vorrichtungen zur Kompensierung der Unwucht aus, die jeweils am Ende einer Welle angeordnet sind und der Unwucht der Welle oder den unausgewogenen Kräften der rotierenden Vorrichtung, die sich an der Welle bewegt, entgegenwirken. Sofern sich die Kugeln nicht in optimaler Position befinden, wird die Unwucht der Welle nicht kompensiert.
In der niederländischen Veröffentlichung Dokument NL, C, 97059 (Frame S.A.) wird eine Waschmaschine mit zwei Außenkugellagerlaufringen mit beweglichen Gewichten in jedem der Kugellagerlaufringe beschrieben, die Eigenschaften aufweisen, die im Oberbegriff zu Anspruch 13 Erwähnung finden.

Zusammenfassung

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Konstruktionselement zur Kompensierung von Unwuchten, das gegenüber einer wie in Anspruch 1 spezifizierten Achse rotieren kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird hiermit eine Methode vorgestellt, mit Hilfe derer ein Rotationskörper wie in Anspruch 10 spezifiziert dynamisch ausgewuchtet werden kann.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird hiermit eine Waschmaschine wie in Anspruch 13 beschrieben vorgestellt.

Kurze Erläuterung zu den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Beispielen schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1: eine graphische Darstellung als Seitenschnittzeichnung einer ersten praktischen Ausführungsform des Teils zum Auswuchten gemäß der Erfindung,
Fig. 2: eine Endansicht gemäß Schnittlinie II-II in Fig. 1,
Fig. 3: eine graphische Darstellung als Seitenschnittzeichnung einer zweiten praktischen Ausführungsform der Vorrichtung zum Auswuchten gemäß der Erfindung,
Fig. 4: eine Endansicht gemäß Schnittlinie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5: eine Seitenschnittzeichnung noch einer weiteren praktischen Ausführungsform des Teils zum Auswuchten gemäß der Erfindung,
Fig. 6: eine graphische Darstellung als Seitenschnittzeichnung noch einer weiteren praktischen Ausführungsform des Teils zum Auswuchten gemäß der Erfindung,
Fig. 7: eine graphische Darstellung als Seitenschnittzeichnung des Teils gemäß Fig. 6 in Betriebsposition,
Fig. 8A und 8B: Endansichten je einer weiteren praktischen Ausführungsform des auf einer Welle komplett montierten Erfindungsgegenstandes mit einer Gegenüberstellung des mit der Welle verschraubten und des demontierten Zustandes des Teils zum Auswuchten,
Fig. 9: eine graphische Seitenschnittansicht noch einer weiteren praktischen Ausführungsform mit gemäß der Erfindung betriebsbereit an der Welle montiertem Teil zur Kompensierung einer Unwucht,
Fig. 10: eine graphische Endansicht gemäß Schnittlinie X-X in Fig. 9, die eine typische Position der beweglichen Gewichte während der Rotation der Welle, in der die Vorrichtung angebracht ist, zeigt,
Fig. 11: eine Ansicht, die einen Teil einer praktischen Ausführungsform des Teils zum Auswuchten senkrecht radial zur Achse der Vorrichtung zeigt,
Fig. 12: eine graphische Querschnittsansicht durch eine Vorrichtung, in der sich die Kugeln befinden, die einen weiteren Teil der praktischen Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Fig. 13: eine graphische Querschnittsansicht durch eine Vorrichtung mit Bolzen, in der sich die Kugeln befinden als Teil einer weiteren praktischen Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 14: einen Querschnitt durch zwei verschiedene Ausführungen von Konstruktionsteilen zur Kompensierung von Unwuchten gemäß der Erfindung, die beide jeweils mit herkömmlichen Kugellagern benutzt werden können,
Fig.15A: eine graphische Außenansicht des Zubers einer Waschmaschine mit aufmontiertem Konstruktionsteil zur Kompensierung von Unwuchten,
Fig.15B: eine graphische Ansicht gemäß Schnittlinie 15B-15B in Fig. 15A,
Fig.15C: eine graphische Ansicht gemäß Schnittlinie 15C-15C in Fig. 15A,
Fig. 16: eine graphische Ansicht der hinteren Antriebswelle und des Differentials eines Fahrzeuges
und
Fig. 17: die Ansicht einer typischen Kurbelwelle, die mit dem Kolben eines Kompressors, an den gemäß der Erfindung Teile zur Kompensierung einer Unwucht angebracht sind, verbunden ist.

Beschreibung der speziellen praktischen Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 allgemein ein Konstruktionsteil zur Kompensierung von Unwuchten (10) gemäß der Erfindung. Dieses besteht aus einer ersten Reihe ringförmiger Kammern (11,12,13,14,15), wobei die Kammern (11,15) jeweils gegenüberliegend angeordnet und zweckmäßigerweise identisch sind und die gegenüberliegend angeordneten Kammern (12,14) ebenfalls zweckmäßigerweise identisch sind.
Eine Vielzahl von Gewichten (21,22,23,24,25), zweckmäßigerweise sphärisch in Form von Kugeln, sind in den Kammern (11,12,13,14,15) jeweils angeordnet. Sämtliche Gewichte in jeweils jeder einzelnen Kammer sind von gleicher Größe und gleichem Gewicht; das heißt, die Gewichte (21) in Kammer (11) sind alle von gleicher Größe und und gleichem Gewicht, die Gewichte (22) in Kammer (12) sind alle von gleicher Größe und Gewicht, etc.. Wichtig ist jedoch, daß die Gewichte in mindestens zwei der Kammern sich bezüglich Größe und Gewicht unterscheiden; das heißt, die Gewichte (23) in Kammer (13) sind vorzugsweise größer und schwerer als die Gewichte (24) in Kammer (14).
Die Kugeln (21,22,23,24,25) sind in ihren jeweiligen Kammern (11,12,13,14,15) frei beweglich an der Peripherie des Konstruktionsteils zum Auswuchten (10). Eine der Vorrichtung zur Kompensation der Unwucht hinzugefügte Silikonschmierung (30) dient der Reduzierung der Reibung zwischen den Kugeln und ihren jeweiligen Kugellagerlaufringen bzw. Kammern sowie der Dämmung der durch die von den Kugeln während des Betriebes der Vorrichtung zum Auswuchten verursachten Geräusche, wie sie im Anschluß beschrieben wird.
Die Kugeln (21,22,23,24,25) sind aus gehärtetem Material wie z.B. Karbid gefertigt. In gleicher Weise sind auch die Kugellagerlaufringe und Kammern (11,12,13,14,15) aus gehärtetem Material gefertigt. Die Härtung ist wünschenswert, um Eindellungen auf den Kugeln und Kammern zu verzögern oder zu vermeiden, die die freie Beweglichkeit der Kugeln in den Kugellagerlaufringen und Kammern einschränken, was zu einer Minderung des Wirkungsgrades der auswuchtenden Bewegungen der Kugeln führt.

Betrieb

Zum Betrieb wird das Konstruktionsteil zum Auswuchten (10) mittels Verbindungselement (31) zwischen die Vorrichtung (10) und einer Welle (32) so auf der Welle (32) montiert, daß es fest verbunden mitrotiert. Ein nicht ausgewuchtetes Teil (33) wird in Betrieb gesetzt, was zu einer Unwucht führt, und die Welle (32) rotiert mit der Vorrichtung (33) sowie mit der der Unwucht entgegenwirkenden Vorrichtung (10), wie illustriert.
Sobald in Teil (33) eine Unwucht entsteht, bewegen sich die in den Kammern (11,12,13,14,15) befindlichen Kugeln (21,22,23,24,25) und wirken der Unwucht entgegen.
Es ist schwierig, genau zu definieren, nach welchem Prinzip sich die Kugeln bewegen, und ausgehend von der Annahme, daß empirische Daten in der Folge dazu führen werden, daß Formeln und ein besseres Verständnis zu einer Vorhersage des optimalen Verhaltens der Vorrichtung zum Auswuchten (10) führen werden, so wird die nun folgende Erklärung unter der Prämisse gegeben, daß weitere Erkenntnisse, die heute noch nicht bekannt sind, später zu einer Erweiterung, Modifizierung oder Änderung dieser Erklärung führen werden.
Es wird davon ausgegangen, daß die größeren Kugeln (23) in einer Kammer (13) die größeren Unwuchten in der Vorrichtung (33) entfernen. Die etwas kleineren Kugeln (22,24) in den Kammern (12,14) werden die Kompensation kleinerer Unwuchten in der Vorrichtung (33) bewirken. Schließlich werden die kleinsten Kugeln (21,25) in Kammern (11,15) die kleinsten Unwuchten in der Vorrichtung (33) kompensieren. So wird mittels Feinabstimmung die Unwucht in Teil (33) komplett eliminiert; das heißt, mittels Kompensation einer Unwucht unter dynamischen Bedingungen mit Hilfe einer Vielzahl von Kugeln unterschiedlicher Form, die in separaten Kammern angeordnet sind und die in optimaler Weise verschiedene Grade von Unwuchten entfernen.
Fig. 2 zeigt die außen links angeordnete Kammer (11) aus Fig. 1, bei der die Kugeln (21) sich in einer typischen und dynamisch ausbalancierten Position zum Ausgleichen der Unwucht in der Vorrichtung (33) befinden; wie mittels einer für geeignete Umdrehungszahlen der Welle justierten Lichtschranke zur Zeitmessung festgestellt, zeigte sich, daß optimale Resulate der Kugeln (21) dann erreicht werden, wenn sie sich in dynamisch ausbalancierter Position, so wie illustriert, nicht berühren. Es stellte sich heraus, daß das Phänomen des Auswuchtens dann nicht optimal funktioniert, wenn sich viele der Kugeln (21) berühren, und daß Abänderungen der Vorrichtung zum Auswuchten (10) mittels Konstruktionsveränderungen oder Änderung der Gewichte notwendig werden können.
Die in Fig. 1 und Fig. 2 illustrierte praktische Ausführungsform der Erfindung wird günstigerweise dann benutzt, wenn in Teil (33) unter dynamischen Betriebsbedingungen ein größeres Unwuchtproblem zu erwarten steht. Wenn das in Teil (33) zu erwartende Unwuchtproblem klein ist, kann die Anzahl der Kammern nebst darin enthaltener Kugeln auf lediglich zwei reduziert werden, wobei jeweils alle Kugeln jeder einzelnen Kammer von gleicher Größe und gleichem Gewicht sind und sich die Kugeln der ersten Kammer in Größe und Gewicht von den Kugeln der zweiten Kammer unterscheiden, wobei die ersteren Kugeln dazu dienen, große Unwuchten auszugleichen und die letzteren Kugeln dazu dienen, noch verbleibende kleineren Unwuchten zu eliminieren.
Fig. 3 und Fig. 4 nun zeigen eine weitere praktische Ausführungsform, die dann wünschenswert ist, wenn die Breite "W", wie in Fig. 3 gezeigt, begrenzt ist. In dieser praktischen Ausführungsform gibt es drei Kammern oder Kugellagerlaufringe (34,35,36) mit darin jeweils angeordneten Kugeln (40,41,42). Die Kugeln (40) in Kammer (34) sind alle jeweils von gleicher Größe und gleichem Gewicht. Die Kugeln (41) in Kammer (35) sind ebenfalls alle von gleicher Größe und gleichem Gewicht, und auch alle Kugeln (42) in Kammer (36) sind gleichfalls von gleicher Größe und gleichem Gewicht. Die Kugeln (40) in Kammer (34) sind jedoch größer und schwerer als die Kugeln (41) in Kammer (35), die wiederum größer und schwerer als die Kugeln (42) in Kammer (36) sind. Im Betrieb, und wenn eine Unwucht in Teil (33) während der Rotation der Welle (32) auftritt, nehmen die Kugeln (40,41,42) eine Position ein, in der der Unwucht entgegengewirkt wird. Eine repräsentative Ansicht der Positionen der Kugeln (40,41,42), wie in Fig. 4 gezeigt, wären Positionen, in denen die Unwucht in optimaler Weise eliminiert wird; das heißt, daß sich, wie oben beschrieben, die Kugeln in jedem der Kugellagerlaufringe oder Kammern jeweils nicht berühren.
Eine weitere praktische Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 5 gezeigt. In dieser praktischen Ausführungsform, in der abermals die Breite "W" das Problem darstellt, wird eine erste Vielzahl von zylindrischen, scheibenartigen Gewichten (50,51,52) frei beweglich in jeder der Kammern (43,44,45) positioniert, wobei diese Kammern (43,44,45) durch Trennscheiben (53,54,55) gebildet werden, die über der Radnabe (60) und zwischen die Abstandsstücke (61,62,63) positioniert werden. Es wird eine Silikonschmierung (65) in das Innere des Gehäuses hinzugefügt und ein Verschlußteil (70) wird mittels Kopfschrauben (71) am Gehäuse (64) befestigt.
Während des Betriebes ist das Gehäuse (64), so wie im Zusammenhang mit der Methode in Fig. 1 beschrieben, fest an der rotierenden Welle (32) befestigt. Sobald eine Unwucht in Teil (33) auftritt, bewegen sich die zylindrischen Gewichte (50,51,52) in den Kammern (43,44,45) so lange frei, bis sie eine Position eingenommen haben, in der sie der in Teil (33) auftretenden Unwucht entgegenwirken. Es stellte sich heraus, daß die zylindrischen Gewichte (50,51,52) vorzugsweise eine leichte Krümmung aufweisen sollten, was bewirkt, daß die Gewichte (50,51,52) die Trennscheiben (53,54,55) nur mit kleinstmöglicher Oberfläche berühren, wodurch sie nicht durch irgendeine mögliche Aneinanderhaftung beeinflußt werden, die ansonsten zwischen den Trennscheiben (53,54,55), der benutzten Silikonschmierung (65) und den Gewichten (50,51,52) der praktischen Ausführung in Fig. 5 auftreten könnte. Vorzugsweise sollten die Zylinder oder Gewichte (50,51,52) in den Kammern (43,44,45) und zwischen den Trennscheiben (53,54,55) sich so frei wie möglich bewegen, was in gleicher Weise auch auf die Gewichte und Kugeln der in Fig. 1 und Fig. 3 beschriebenen praktischen Ausführungsformen zutrifft.
Noch eine weitere praktische Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 und Fig. 7 aufgezeigt, wobei Fig. 6 vier Kammern oder Kugellagerlaufringe (80,83,84,95) aufweist und Fig. 7 lediglich drei Kammern oder Kugellagerlaufringe (80,84,95). In dieser praktischen Ausführungsform ist das Konstruktionselement zum Auswuchten, wie allgemein in (75) illustriert, bezüglich beider Achsen (76,72) symmetrisch und in ähnlicher Form wie in der praktischen Ausführungsform in Fig. 1 auf einer Welle (32) montiert.
In dieser praktischen Ausführungsform jedoch ist in ein aus einem Stück gefertigten zentralen kreisförmigen Rotationsteil (73), wie allgemein in (77) dargestellt, beidseitig eine Vielfzahl ringförmiger Kammern eingearbeitet. In Fig. 7 sind die Kugeln (85,86,88) in den Kammern (80,95,84) angeordnet, wobei die in der äußersten Kammer (80) angeordneten Kugeln (85) am größten und die in der am weitesten innen liegenden Kammer (84) befindlichen Kugeln (88) am kleinsten sind. Nach Hinzufügen der Silikonschmierung in jede der Kammern werden zwei Endplatten (81) mit Kopfschrauben (82) auf das zentrale Rotationsteil (73) montiert. Die Wirkungsweise ähnelt der Wirkungsweise der in Fig. 3 beschriebenen praktischen Ausführungsform; das heißt, daß, sobald eine Unwucht in Teil (33) auftritt, die Kugeln in jeder Kammer eine Position einnehmen werden, in der diese Unwucht eliminiert wird.
Auch in diesem Falle ist nach heutigem Kenntnisstand die Ursache hierfür nicht bekannt, aber es hat sich herausgestellt, daß sieben Kugeln oder Gewichte in jeder Kammer oder ringförmigem Raum in jeder der praktischen Ausführungsformen eine optimale Anzahl zu bilden scheinen. Es wird jedoch auch davon ausgegangen, daß eine höhere oder niedrigere Anzahl von Kugeln oder Gewichten zur Eliminierung unterschiedlicher Unwuchten bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen nützlich sein würden.
Folgende Faustregel hat sich herausgebildet, die dem Patentanmelder in seiner aktuellen Produktentwicklung hilfreich war. Es stellte sich heraus, daß die Quantität der Unwucht, die möglicherweise mittels einer Vorrichtung zum Auswuchten aus dem unausgewuchteten Teil entfernt werden kann, der Summe der Gewichte in jeder der Kammern oder Kugellagerlaufringe entspricht.
Eine weitere praktische Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 8A und Fig. 8B. gezeigt. In dieser praktischen Ausführungsform wird das Konstruktionsteil zum Auswuchten (78) gemäß der Erfindung als aus zwei Sektionen (90,91) bestehend dargestellt, die mittels Kopfschrauben (92,93) auf die Welle (32) montiert sind, wobei die Sektionen (90,91) durch Entfernen der Kopfschrauben (92,93) frei von der Welle (32) entfernt werden können. Diese praktische Ausführungsform ist insbesondere nützlich, wenn an der rotierenden Welle (32) oder dem nicht gewuchteten Teil (33) minimale Modifizierungen gewünscht werden. Vielmehr wird das Konstruktionsteil zum Auswuchten (78) lediglich in einer Position mit der Welle (32) verbunden, in der es möglich ist, das Konstruktionsteil zum Auswuchten (78) entsprechend anzubringen, und die Kopfschrauben (92,93) werden angezogen, um die Vorrichtung (78) fest mit der Welle (32) zu verbinden.
Noch eine weitere praktische Ausführungsform ist in Fig. 9 und Fig. 10 dargestellt. In dieser praktischen Ausführungsform wird angedacht, daß das Konstruktionsteil zum Auswuchten (87) innerhalb der äußeren Peripherie einer rotierenden Welle (32) montiert ist. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, sind die Kammern oder Kugellagerlaufringe (100,101,102) direkt im festen Bauteil der Welle (32) eingearbeitet und die Kugeln (103,104,105) sind direkt darin so angeordnet, daß sie sich relativ dazu frei bewegen können. Eine Abdeckung (110) wird mit der Welle (32) verbunden, wodurch die Kugeln (103,104,105) zurückgehalten werden. Im Betrieb, und wenn eine Unwucht entweder in dem unwuchtigen Teil (33) aus Fig. 1 oder in der Welle (32) selbst auftritt, werden sich die Kugeln (103,104,105) gemäß der in Fig. 10 dargestellten Konfiguration ausrichten. In diesen Positionen werden die Welle (32) und/oder das nicht ausgewuchtete Teil (33) durch die Stellung der Kugeln (103,104,105) und dynamischen Betriebsbedingungen ausgewuchtet.
Es stellte sich heraus, daß unter bestimmten Bedingungen und speziell bei niedrigeren Umdrehungszahlen des der Unwucht entgegenwirkenden Teils (10) die Gewichte (21) in Fig. 11 dahin tendieren, in der Kammer (11) solange im Ruhezustand zu verharren, bis die Anzahl der Umdrehungen pro Minute des der Unwucht entgegenwirkenden Teils sich soweit erhöht hat, daß das Gewicht (21) entweder um den obersten Punkt des Innendurchmessers der Kammer (11) getragen wird, oder von einer Seite des Radiusses (25) zur anderen, oder bis die auf die Gewichte einwirkende Zentrifugalkraft diese nach außen drückt, bis sie sich mit der äußeren Seitenfläche der Kammer (11) in direktem Kontakt befinden, welche dann eine gewisse Reibungskraft ausübt, die dazu tendiert, das Gewicht mit der Kammer (11) in eine Bewegung zu führen. Nach dem Erreichen der Betriebsgeschwindigkeit ordnen sich die Gewichte (21) mit minimaler Bewegung schnell in der Form so an, daß sie jedweder Unwucht nachhaltig entgegenwirken. Es stellte sich zum Beispiel heraus, daß sich bei höheren Umdrehungsgeschwindigkeiten des der Unwucht entgegenwirkenden Konstruktionsteils die Gewichte (21) in den Kammern schnell in der Form neu anordnen, so daß sie jedwede Unwucht der Vorrichtung ausschalten. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten jedoch ist dies nicht immer der Fall, und dementsprechend ist es zweckdienlich, Mittel zu benutzen, die bewirken, daß sich die Gewichte gemeinsam mit der Kammer bewegen, oder zumindest dafür zu sorgen, daß eine Kraft auf das bewegliche Gewicht einwirkt, die dahin tendiert, das Gewicht mit der Kammer zu bewegen, während diese sich um ihre Achse dreht.
Jedwede Verzögerung bei der Eliminierung der Unwucht ist von Nachteil, da, wenn zum Beispiel eine Welle, die aus einer ausgewuchteten Rotation plötzlich in Unwucht gerät, es denkbar ist, daß die Gewichte (21) sich möglicherweise nicht schnell genug bewegen, um die Unwucht auszugleichen, bevor das ganze System Schaden nimmt.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die "Schnelligkeit" zu erhöhen, mit der das System auf plötzliche Unwuchten reagiert. Es ist, zum Beispiel, angedacht, daß eine Substanz in die Kammern (11) hinzugefügt werden könnte, die bewirkt, daß eine Kraft auf die Gewichte (21) einwirkt, die diese Gewichte (21) aus ihrer Stillstandsposition, wie dargestellt, zu einer Überkopf- Position von Teil (10) bewegt und von einer Seite des Radiusses (25), ausgehend von der Achse (26) des Teils (10), zu der gegenüberliegenden Seite. Alternativ könnten mechanische oder elektrische Mittel angewendet werden.
Gemäß Fig. 11 ist es angedacht, daß die Anfangsbewegung der Gewichte (21) innerhalb der Kammer (11) durch Hinzufügung einer Substanz in die Kammern (11) stattfindet, welche anfangs eine gewisse Krafteinwirkung auf das Gewicht verursacht und somit die Bewegung der Gewichte (21) durch die Substanz initiiert wird. Solche Substanz könnte zum Beispiel eine Flüssigkeit sein, deren Konsistenz geeignet ist, die Rotationsbewegungen auf die Gewichte zu übertragen, wie zum Beispiel Schmiere. Eine umfassende Liste aller hierfür geeigneter Substanzen ist zur Zeit nicht angedacht, aber eine solche Liste könnte praktisch jedwede Substanz beinhalten, die dazu geeignet ist, die Bewegung der Gewichte (21) zu initiieren. Selbst Sand wurde als derartige Substanz in Erwägung gezogen, aber Sand könnte natürlich aufgrund von Verschmutzungen und wegen daraus resultierender Bindung der Gewichte (21) innerhalb der Kammern (21) ungeeignet sein, was die normale Funktion, bei der Schnelligkeit der Bewegung der Gewichte nicht nötig sein mag, beeinträchtigen würde.
Weiterhin ist es angedacht, die erste Bewegung der Gewichte außerhalb des Teils zum Auswuchten (10) zu initiieren. Wenn zum Beispiel die Gewichte (21) aus magnetischem Material gefertigt wären, könnte eine externe Sonde (nicht dargestellt) ein geeignetes Magnetfeld um die Gewichte (21) aufbauen, das den Gewichten (21) im Falle des Auftretens einer Unwucht zu sofortiger Bewegung verhelfen würde. Dieses zielt darauf hin, die Rotationszeit der Gewichte (21) zu reduzieren, so daß die Unwucht entfernt werden kann, wodurch die Gefahr eines Schadens an dem betreffenden, in Unwucht gelangten Gerät verringert würde.
Fig. 12 zeigt allgemein das Konstruktionsteil zum Auswuchten (106). Eine Flüssigkeit (107) wird dem Konstruktionsteil zum Auswuchten (106) bis zu einer Füllhöhe (108) oberhalb des beweglichen kugelförmigen Gewichts (103) hinzugefügt. Ein V-förmiger Schacht (109), in der sich die Kugel (103) bewegen soll, wird in der Kammer (110) gebildet. Der V-förmige Schacht (109) weist eine Vielzahl von Durchgängen (111) auf, die den Schacht (109) mit einem Flüssigkeitsbehälter (nicht dargestellt) verbinden.
Im Betrieb, und wenn das Konstruktionsteil zum Auswuchten (106) zu rotieren beginnt, tendiert die Flüssigkeit (107) dahingehend, mit der Kammer (110) zu rotieren und so eine Kraft auf die Kugel (103) auszuüben, die wiederum bewirkt, daß die Kugel (103) mit der Kammer (110) in Rotation versetzt wird. Mit zunehmender Umdrehungsgeschwindigkeit des Konstruktionsteils zum Auswuchten wächst der Einfluß der Zentrifugalkraft auf die Flüssigkeit, was dann dazu führt, daß die Flüssigkeit (107) dahin tendiert, durch den Durchgang (111) auszutreten, wodurch jedweder weiterer Einfluß auf die Bewegung der Kugel (103), welche zu diesem Zeitpunkt mit gleicher Geschwindigkeit wie das Konstruktionsteil zum Auswuchten (106) rotieren wird, unterbunden wird. Aus den vorher aufgelisteten Gründen ist dies von Vorteil, nämlich, daß dann, wenn die Kugeln (103) sich bei einer Geschwindigkeit schnell bewegen, jedwede auftretende Unwuchten schnell korrigiert werden.
Fig. 13 zeigt eine weitere praktische Ausführungsform. Das Konstruktionsteil zum Auswuchten, wie allgemein in (200) dargestellt, beinhaltet ein bewegliches Gewicht in Form einer Kugel (201) und einen in eine sich in einer nach innen radial ausdehnenden Öffnung (204) befindlichen Feder eingelassenen Stift (202). Eine Druckfeder (203) bewirkt auf den Stift (202) einen nach außen gerichteten Druck in die angezeigte Position, und verzögert somit die Bewegung der Kugel (201) bei Rotation des Konstruktionselementes zum Auswuchten.
Sobald das Konstruktionselement zum Auswuchten (200) zu rotieren beginnt, bewirkt der Stift (202), daß sich die Kugel (201) mit der Kammer (205) bewegt. Die Geschwindigkeit wird sich vergrößern und währenddessen tendiert die auf den Stift (202) wirkende Zentrifugalkraft dahin, den Stift (202) nach innen in die Öffnung (204) zu bewegen, wodurch den Kugeln (201) eine freie Bewegung in der Kammer (205) ermöglicht wird, und sie frei jede Position bei einer Unwucht in der rotierenden Maschine, an die ein Konstruktionsteil zum Auswuchten (200) angefügt ist, einnehmen können.
Fig. 14 zeigt in graphischer Darstellung zwei praktische Ausführungsformen der Erfindung, die jede einzeln mit einem Lager (300) mit Standard-Kugeln (301) benutzt werden können, die so montiert sind, daß sich die Welle (302) mit verminderter Reibung bewegt, und es wird angemerkt, daß in Fig. 14 im Sinne anwendungstechnischer Überlegungen zwei verschiedene Vorrichtungen dargestellt sind. Um jedwede Unwucht aus der Welle (302) zu entfernen, kann entweder ein Konstruktionsteil zum Auswuchten (303) oder ein Konstruktionsteil zum Auswuchten (304) benutzt werden.
Das Konstruktionsteil zum Auswuchten (303) ist so angebracht, daß es mit der Welle (302) rotiert und die beweglichen Gewichte in Form von Kugeln (305,307,308) bewegen sich konzentrisch an der Achse (306) der Welle (302), wobei sie Rotationsebenen quer zur Richtung der Achse (306) bilden. Im Konstruktionsteil zum Auswuchten (304) rotieren die kugelförmigen Gewichte (310,311,312) kreisförmig und bilden dabei Rotationsebenen longitudinal oder parallel zur Achse (306) der Welle (32).
Die Kugeln (305,307,308) wie auch die Kugeln (310,311,312) weisen jeweils unterschiedliche Durchmesser auf. Jedwede Konfiguration kann je nach den auftretenden geometrischen Erwägungen im Anwendungssystem, welches die Welle (302) und das Lager (300) mit einbezieht, zweckdienlich sein.
Fig. 15A zeigt einen Zylinder, gefüllt mit Wasser, oder "Zuber" (400) einer herkömmlichen Waschmaschine. Es sind zwei Konstruktionsteile zum Auswuchten (402,403) am Zuber (400) angebracht, um jedwede Unwucht beim Betrieb zu eliminieren, obwohl selbstverständlich auch ein derartiges Teil zur Entfernung der Unwuchten ausreichen würde. Die Konstruktionsteile zum Auswuchten (402,403) können auch hier wieder zwei unterschiedliche Formen aufweisen.
Beginnend mit Fig. 15B wird aufgezeigt, wie das Konstruktionsteil zum Auswuchten (402) die Form einer Vielzahl von Kammern (404,405) annehmen kann, die kreisförmig um die Achse (406) und longitudinal oder parallel zur Achse (406) angeordnet sind. Es sind bewegliche Gewichte in Form von Kugeln (407,408) in den Kammern (404,405) montiert, die dazu dienen, die bei Rotation des Zubers (400) auftretenden Unwuchten zu eliminieren.
Alternativ kann das Konstruktionselement zum Auswuchten (402) auch quer zur Achse (406) eingearbeitete Kammern (409,410) haben. Die Kugeln (411,412) sind in ihren jeweiligen Kammern (409,410) beweglich und auch sie eliminieren bei Rotation des Zubers (400) um die Achse (406) auftretende Unwuchten.
Fig. 16 zeigt noch eine weitere praktische Ausführungsform der Erfindung mit der graphischen Darstellung der rückwärtigen Ansicht eines Fahrzeuges (500). Ein Getriebe oder Differential besitzt zwei Achsen (502,503), die sich vom Getriebe nach außen erstrecken und die die Hinterräder (504,505), die selbstverständlich mit den Achsen (502,503) bei Betrieb des Fahrzeuges mitrotieren, miteinander verbinden.
In dem System kann eine Unwucht auftreten. Bei den Reifen (504,505) zum Beispiel kann eine Unwucht aus verschiedenen Gründen einschließlich des Umstands platter Reifen auftreten. Dies trifft insbesondere auf Formelrennwagen zu, bei denen die Geschwindigkeiten der Fahrzeuge während einer Runde sehr stark variieren und die Reifen höchst unterschiedlichen Kräften ausgesetzt sind.
Um die Unwucht auszugleichen, können die Konstruktionsteile zum Auswuchten (506,507) an den Achsen (502,503) angebracht werden, obwohl nur eines pro Achse ausreichen würde. Dies würde in gleicher Weise wie schon erläutert funktionieren, wobei die Achsen (502,503) beide axial, wie illustriert, am Getriebe rotieren. Für den Fall, daß die Rotation am Getriebe nicht schwerwiegend ist, könnte es zweckdienlich sein, die Konstruktionsteile zum Auswuchten (508,509) auf den Achsen (502,503), wie in Fig. 16 dargestellt, anzubringen.
Fig. 17 zeigt eine Kurbelwelle (600) mit Kurbelzapfen (605), der an der mit dem Kolben (602) verbundenen Pleuelstange (601) angebracht ist. Der Kolben (602) kann zum Beispiel bei einem Kompressor eingesetzt werden. Zwei Konstruktionsteile zum Auswuchten (603,604) sind mit der Kurbelwelle (600) wie dargestellt verbunden. Die Funktionsweise eines jeden ist hierbei ähnlich wie beschrieben, und sie bewirken den permanenten Ausgleich von Unwuchten im System wie vorher beschrieben.
Während derzeit davon ausgegangen wird, daß die Vorrichtung zum Auswuchten gemäß der Erfindung aus Metall besteht, ist es auch angedacht, daß je nach Betriebsbedingungen, unter denen die Vorrichtung zum Auswuchten angewendet werden soll, andere Materialien sowie zusammengesetzte Stoffe aus verschiedenen Materialien und Plastik oder ähnliches, gut geeignet sein könnten.
Während hier spezifische praktische Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, dienen diese praktischen Ausführungsformen nur als Illustration der Erfindung, was jedoch nicht als Begrenzung ihrer Bandbreite gemäß den nachfolgend definierten Ansprüchen zu verstehen ist.

Claims

1. Ein Konstruktionsteil zum Auswuchten, das mit einer Achse rotiert, wobei besagtes Teil besteht aus zu besagter Achse konzentrischen und um besagte Achse herum angeordneten ersten und zweiten ringförmigen Kammern (34,35), sowie einer ersten Vielzahl frei in besagter erster ringförmiger Kammer (34) beweglicher Gewichte (40) und einer zweiten Vielzahl frei in besagter zweiter ringförmiger Kammer (35) beweglicher Gewichte (41), wobei besagte erste Vielzahl von Gewichten (40) in besagter erster ringförmiger Kammer (34) im wesentlichen von gleicher Größe und gleichem Gewicht sind, und die besagte zweite Vielzahl von Gewichten (41) in besagter zweiter ringförmiger Kammer (35) im wesentlichen von gleicher Größe und gleichem Gewicht sind, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Gewicht und Größe der besagten zweiten Vielzahl von Gewichten (41) in besagter zweiter ringförmiger Kammer (35) sich von besagtem Gewicht und Größe besagter erster Vielzahl von Gewichten (40) in besagter erster ringförmiger Kammer (34) unterscheiden.

2. Ein Konstruktionsteil zum Auswuchten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagte erste und zweite ringförmige Kammern (11,12) auf dem Außenrand besagten Konstruktionsteils (10) positioniert sind, wobei besagte Kammern (11,12) in Längsrichtung getrennt werden durch einen Teilbereich besagten Außenrandes.

3. Ein Konstruktionsteil zum Auswuchten gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß besagte erste und zweite Vielzahl von Gewichten (21,22) kugelförmig ausgebildet sind.

4. Ein Konstruktionsteil zum Auswuchten gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß besagte erste und zweite Vielzahl von Gewichten (50,51) zylindrisch und scheibenförmig ausgebildet sind.

5. Ein Konstruktionsteil zum Auswuchten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagte erste Kammer (34) eine äußere, nahe am Außenrand besagter Vorrichtung positionierte Kammer ist, und daß besagte zweite Kammer (35) eine innere Kammer konzentrisch und nach innen positioniert zu besagter erster außenliegender Kammer (34) ist.

6. Ein Konstruktionsteil zum Auswuchten gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Vielzahl von Gewichten (40) in besagter erster äußerer Kammer (34) schwerer ist als besagte zweite Vielzahl von Gewichten (41) in besagter zweiter innerer Kammer (35).

7. Ein Konstruktionsteil zum Auswuchten gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Teil besteht aus ersten und zweiten grundsätzlich symmetrischen Hälften (90,91) und Verbindungshilfen (92,93), besagte Hälften (90,91) zu verbinden, wobei besagte Hälften so beschaffen sein müssen, daß sie an einer Rotationswelle (32) befestigt werden können.

8. Ein Konstruktionsteil zum Auswuchten gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite ringförmige Kammer (80,81) auf einer Seite (73) besagten Teils ausgebildet sind, wobei besagtes Teil sich weiterhin zusammensetzt aus einer zweiten, besagter erster Seite (73) gegenüberliegenden Seite (74), wobei besagte zweite Seite (74) dritte und vierte ringförmige Kammern (80,95) aufweist sowie eine dritte Vielzahl von in besagter dritter ringförmiger Kammer (80) frei beweglichen Gewichten (85), eine vierte Vielzahl von in besagter vierter ringförmiger Kammer (95) frei beweglichen Gewichten (86), wobei besagte dritte Vielzahl von Gewichten (85) in besagter dritter ringförmiger Kammer grundsätzlich von gleichem Gewicht und gleicher Größe ist, und besagte vierte Vielzahl von Gewichten (86) in besagter vierter ringförmiger Kammer (95) grundsätzlich von gleichem Gewicht und gleicher Größe ist, und besagtes Gewicht und Größe besagter vierter Vielzahl von Gewichten (86) sich von besagtem Gewicht und besagter Größe der besagten dritten Vielzahl von Gewichten (85) unterscheiden.

9. Ein Konstruktionsteil zum Auswuchten gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte in jeder der besagten Kammern kugelförmig sind.

10. Eine Methode zum dynamischen Auswucht en eines rotierenden Teils, die darin besteht, daß nach Positionierung einer ersten Vielzahl von Gewichten (40) gleicher Größe und gleichen Gewichtes in einer ersten ringförmigen Kammer (34) in einer rotierenden Vorrichtung, und Positionierung einer zweiten Vielzahl von Gewichten (41) gleicher Größe und gleichen Gewichts in einer zweiten ringförmigen Kammer (35) in besagter rotierender Vorrichtung, besagte Vorrichtung in Rotation versetzt wird, wobei die freie Bewegung von besagter erster und zweiter Vielzahl der Gewichte (40,41) ermöglicht ist in besagter erster und zweiter ringförmiger Kammer (34,35), gekennzeichnet dadurch, daß besagtes Gewicht und Größe von besagter zweiter Vielzahl von Gewichten (41) in besagter zweiter ringförmiger Kammer (35) sich unterscheidet von besagtem Gewicht und Größe der ersten Vielzahl von Gewichten (40) in besagter erster ringförmiger Kammer (34).

11. Ein Verfahren zum dynamischen Auswucht en eines rotierenden Körpers gemäß Anspruch 10, wobei der äußere Innenteil zur Außenwand besagter erster und zweiter ringförmiger Kammern (11,12) identisch sind.

12. Ein Verfahren zum dynamischen Aus wuchten gemäß Anspruch 10, wobei die erste ringförmige Kammer (34) auf gleicher Achse außerhalb besagter zweiter ringförmiger Kammer (35) positioniert ist.

13. Eine Waschmaschine, ausgestattet mit einem ersten über die Container-Achse rotierfähigen Zylinder, zumindest einem Konstruktionsteil zum Auswuchten (402), das eine Achse besitzt und das konzentrisch auf besagter Container-Achse angebracht ist, wobei besagtes Konstruktionsteil zum Auswuchten (402) mindestens zwei Durchgänge (404,405) hat und bewegliche Gewichte (407,408) innerhalb jedes der besagten Durchgänge (404,405) aufweist, wobei alle besagten beweglichen Gewichte (407) in besagtem ersten Durchgang (405) grundsätzlich von gleicher Form sind, und die besagten beweglichen Gewichte (408) in besagtem zweiten Durchgang (404) grundsätzlich von gleicher Form sind, gekennzeichnet dadurch, daß die beweglichen Gewichte (408) in besagtem zweiten Durchgang (404) von anderer Form sind als die beweglichen Gewichte (405) in besagtem ersten Durchgang (407).

14. Eine Waschmaschine gemäß Anspruch 13, wobei besagte bewegliche Gewichte (408) in besagtem zweiten Durchgang (404) und besagte bewegliche Gewichte (405) in besagtem ersten Durchgang (407) kugelförmig sind.

15. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3 und weiterhin beinhaltend ein rotierfähiges Waschmaschinenteil (400), wobei das Konstruktionsteil zum Auswuchten (402) im Zusammenwirken mit besagtem Waschmaschinenteil (400) fungiert.