Vorrichtungen dieser Art sind bereits in einer Reihe von technischen Anwendungen realisiert. Rotierende Systeme werden im Allgemeinen gewuchtet, um Schwingungen, die durch Unwuchten am System entstehen, zu eliminieren beziehungsweise zu reduzieren.

Diese ungewollten Schwingungen können unter Anderem zu störenden Geräuschen oder auch-aufgrund der stärkeren Beanspruchung der Lager-zu einer Verringerung der Lebensdauer des jeweiligen rotierenden Systems führen.

Bei dem Prinzip des automatischen Wuchtens ordnen sich Ausgleichskörper, die um die Drehachse des rotierenden Systems beweglich angeordnet sind, selbständig derart an, dass die Trägheitskräfte aufgrund der ursprünglichen Unwucht reduziert werden und die ungewollten Schwingungen des Systems dadurch gedämpft beziehungsweise mehr oder weniger vollständig beseitigt werden.

Während die Beweglichkeit der Ausgleichsmassen einerseits dazu führt, dass das zu wuchtende System kontinuierlich und damit auch bei leichten Veränderungen des Systems-aufgrund von beispielsweise Abnutzung oder Verschmutzung-immer optimal gewuchtet ist, kommt es andererseits durch die Wechselwirkung der beweglichen Ausgleichskörper untereinander beziehungsweise durch den Kontakt der Ausgleichskörper mit den Begrenzungen der sie führenden Laufbahnen zu einer Geräuschentwicklung, die als Nachteil dieser Technik empfunden wird und dadurch die Einsatzmöglichkeiten dieser Art des Wuchtens begrenzt.

Aus der DE 198 24 736 AI ist eine Anordnung zum automatischen Auswuchten eines Rotors eines Elektromotors bekannt, die einen besonders geräuscharmen Lauf des Elektromotors dadurch gewährleistet, dass die ringförmige, an dem Rotor befestigte Kammer, in der die frei beweglichen Auswuchtelemente umlaufen können, zumindest teilweise mit einer dämpfenden Flüssigkeit, wie beispielsweise Öl gefüllt ist.

Nachteilig bei dem in der DE 198 24 736 A1 vorgestellten Verfahren zur Reduzierung der mit dem automatischen Wuchten verbundenen Geräuschentwicklung ist die hohe Anforderung an die Dichtigkeit der ringförmigen Umlaufkammer, die sich nicht zuletzt aufgrund von hohen Druckunterschieden beispielsweise beim Lufttransport eines solchen Bauteils ergeben.

Geeignete Flüssigkeiten, meist zähe Öle, wie beispielsweise Silikon-Öl sind zudem nur in einem eingeschränkten Temperaturbereich einsetzbar.

Desweiteren können Diffusionsprozesse im Werkstoff der Laufbahnen und chemische Prozesse in der Kontaktfläche mit den Ausgleichskörpern die Eigenschaften der Laufbahnen und/oder der benutzten Flüssigkeit stark verändern.

In der US 5,727, 862 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum dynamischen Wuchten offenbart, die es gestatten, die Geräuschentwicklung auf mechanischem Wege zu reduzieren. Die frei beweglichen Ausgleichskörper der Vorrichtung der US 5,727, 862 können durch eine Arretierung solange in einer bestimmten Position gehalten werden, bis das rotierende System, das es auszuwuchten gilt, eine erforderliche Mindestumlaufzahl erreicht hat. Dadurch wird der Ausgleichskörper beim Hochfahren der Drehzahl des rotierenden Systems mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit um die Drehachse des Systems umlaufen wie die Laufbahn selbst. Aufgrund der reduzierten Relativbewegung kommt es zu einer geringeren Geräuschentwicklung. Erst bei Erreichen der gewünschten Umlaufzahl werden die Ausgleichskörper vollständig freigegeben, so dass sie eine zur Wuchtung des Gesamtsystems optimale Position auf dem Umfang der einzelnen Laufbahnen der Vorrichtung einnehmen können Die mechanische Sicherung der einzelnen beteiligten Ausgleichskörper nach der Lehre der US 5,727, 862 ist eine aufwendige Technik, die die Komplexität des Wuchtsystems unnötig erhöht und damit die Anfälligkeit und Kosten der Vorrichtung vergrößert.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, eine Geräuschdämpfung des Systems mit rein passiven Maßnahmen zu realisieren. Damit kann die Geräuschentwicklung der automatischen Auswuchteinheit vermindert werden, ohne Einbußen bei der Funktionsfähigkeit und der Haltbarkeit des Systems in Kauf zu nehmen.

Dadurch, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung Ausgleichskörper benutzt, die aus mehr als einem Werkstoff bestehen, lassen sich die Vorteile dieser unterschiedlichen Materialien in vorteilhafter Weise einbringen. So ist es möglich, einen Ausgleichskörper zu verwenden, der bei geringer Größe eine möglichst große Masse besitzt. Dies ermöglicht die Verwendung kleiner Bahndurchmesser für die erfindungsgemäße Vorrichtung, so dass das Einbauvolumen der Wuchteinheit nicht vergrößert werden muß.

Durch einen zweiten Werkstoff mit geringerer Dichte lässt sich erreichen, dass die Ausgleichskörper eine hohe Eigendämpfung bekommen. Stellen der Ausgleichskörper, an denen eine Wechselwirkung untereinander oder mit der führenden Laufbahn auftreten können, lassen sich so elastisch gestalten, dass es bei der Wechselwirkung zu einer starken akustischen Dämpfung kommt.

Die bisher verwendeten Metallkörper erfüllen zwar die Festigkeitsanforderungen und weisen zudem eine hohe Dichte auf, besitzen aber nur eine unzureichende Geräuschdämpfung. Durch den erfindungsgemäßen Mehr-Komponenten-Aufbau der Ausgleichskörper lassen sich in vorteilhafter Weise die Material-Eigenschaften der unterschiedlichen Werkstoffe für eine gute akustische Dämpfung des automatischen Wuchtsystems ausnutzen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich, wenn die Ausgleichskörper auf Laufbahnen in einem einzelnen geschlossenen Umlaufkanal um die Drehachse des rotierenden Systems umlaufen. In diesem Fall ist eine sehr kompakte und damit Platz sparende Vorrichtung möglich.

Es mag jedoch für spezielle Anwendungen auch von Vorteil sein, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung über mehrere Umlaufkanäle verfügt, in die jeweils einzelne oder auch mehrere Umlaufbahnen für die Ausgleichskörper eingebracht sind.

Dadurch, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung Ausgleichskörper besitzt, die einen Kern hoher Dichte und eine Ummantelung geringerer Dichte aufweisen, ist des trotz der hohen Masse der Ausgleichskörper möglich, eine hohe Eigendämpfung der Ausgleichskörper zu erreichen. Diese große Eigendämpfung führt dazu, dass die Geräusche bei der Bewegung der Ausgleichskörper in der Laufbahn und beim Aneinanderstoßen der Massen untereinander gesenkt werden.

Die elastische Ummantelung eines Kerns hoher Dichte mit einem Kunststoff oder Kautschuk gewährleistet eine gute Schwingungsdämpfung der Massen und damit auch die gewünschte akustische Dämpfung des ganzen Systems, sowohl bei Stößen der Ausgleichskörper untereinander, als auch für die Roll-und Rutschgeräusche der Ausgleichskörper in den Laufbahnen.

So lässt sich durch eine Mantelschicht aus beispielsweise Silikonharz oder Teflon in vorteilhafter Weise auch eine Gleitbeschichtung für die Ausgleichskörper erzeugen, die für eine möglichst geringe Reibung der Massen untereinander beziehungsweise gegenüber den Laufbahnen sorgt, so dass die Ausgleichskörper möglichst schnell und präzise ihre optimale Position einnehmen können.

Beschichtungen aus Polyamid und Epoxyd Pulverlacke bieten sich für diese Aufgabe ebenfalls in vorteilhafter Weise an, da diese Werkstoffe über eine Pulverbeschichtung relativ einfach in gewünschter Dicke aufgetragen werden können.

Es ist auf diese Weise möglich, Ausgleichskörper mit Toleranzen im Umfang von weniger als 1/100 mm zu erzeugen, die trotzdem eine homogene Beschichtungen in Dichte und Zusammensetzung aufweisen.

Alternativerweise lassen sich auch Kunststoff-oder Kautschukkörper als Ausgleichskörper verwenden, in die ein Kern hoher Dichte derart eingebracht ist, dass die mittlere Dichte des gesamten Ausgleichskörpers der Dichte von Werkstoffen auf Eisenbasis entspricht. Auf diese Weise lassen sich ebenfalls die Vorteile der Werkstoffe geringer Dichte mit denen der Ausgleichskörper mit großem Gewicht kombinieren.

In vorteilhafter Weise können Ausgleichskörper in Kugelform verwendet werden. Diese zeichnen sich durch gute Laufeigenschaften und einen geringen Reibungswiderstand aus.

Die Kugeln können durch Extrusion des Gemisches der Werkstoffe und Rollen im plastischen Zustand urgeformt werden und dann nach dem Abkühlen durch Rühren mit Schleifmitteln ähnlich der Herstellung von Kugellagerkugeln auf die notwendigen Toleranzen geschliffen werden. Die Kugeln sollten Toleranzen von kleiner als 10Am bezüglich Durchmesser und Rundheit aufweisen.

Zeichnung In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum dynamischen Wuchten rotierender Systeme dargestellt, die in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden.

Es zeigen : Figur 1 eine im Schnitt dargestellte, die Welle eines rotierenden Systems konzentrisch umgebenden Vorrichtung zum Auswuchten rotierender Systeme, Figur 2 einen Schnitt durch einen kugelförmigen Ausgleichskörper der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 1 und Figur 3 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines kugelförmigen Ausgleichskörpers für die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Beschreibung der Erfindung Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Wuchten rotierender Systeme. Das rotierende System 12, das in diesem Ausführungsbeispiel nur als eine schematische Anordnung 14 dargestellt ist, sitzt auf einer Welle 16, die von dem rotierenden System 12 angetrieben wird. Die Welle 16 rotiert um eine Drehachse 18. In anderen Ausführungsformen der Erfindung ist es selbstverständlich auch möglich, dass das rotierende System 12 durch die Welle 16 angetrieben wird.

Als mögliche Beispiele und nicht als Begrenzung für die Verwendbarkeit der erfinderischen Vorrichtung seien an dieser Stelle Elektromotoren und alle durch Elektromotoren angetriebenen, rotierenden Aggregate genannt. Sowohl der Elektromotor selbst, als auch die durch den Motor angetriebenen Aggregate lassen sich mit Hilfe der erfindungsgemäße Vorrichtung automatisch und damit kontinuierlich wuchten.

Das rotierende System 12, das in dem Ausführungsbeispiel nur schematisch angedeutet bleibt, mag also beispielsweise ein Lüfter oder Ventilator oder auch ein Motorkühlungsgebläse nebst antreibendem Elektromotor sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum automatischen Auswuchten rotierender Systeme 12 weist in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 eine fest auf die Welle 16 aufgebrachte Ausgleichskonstruktion 21 auf, in der ein einzelner, geschlossener und konzentrisch um die Drehachse 18 verlaufender Umlaufkanal 20 ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 kann aber ebenso über eine Mehrzahl von konzentrisch um die Welle 16 angeordneten Umlaufkanälen verfügen. Zur einfacheren Beschreibung des Systems wird hier lediglich-ohne Beschränkung der Allgemeinheit-auf ein System mit einem einzelnen Umlaufkanal 20 eingegangen.

In dem Umlaufkanal 20 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 befinden sich frei bewegliche Ausgleichskörper 22, die in dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel aus Kugeln 24 zweier verschiedener Durchmesser bestehen. Die Kugeln 26,28, 30 weisen in Figur 1 einen gegenüber den Kugeln 32 reduzierten Radius auf.

Der Umlaufkanal 20 hat im Ausführungsbeispiel der Figur 1 eine rechteckige Querschnittskontur 33, dessen Dimensionen derart auf die Durchmesser der Kugeln 24 abgestimmt sind, dass alle Kugeln 24 die Drehachse 18 des rotierenden Systems 12 auf Umlaufbahnen 36 an der Innenwand 38 des Kanals 20 mit dem gleichen Radius 34 umlaufen können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 mit der Ausgleichskonstruktion 21 nach dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 gestattet es somit, Kugeln unterschiedlicher Masse auf verschiedenen Umlaufbahnen innerhalb eines einzelnen Umlaufkanals 20 um die Rotationsachse 18 des Systems 12 umlaufen zu lassen.

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt die Vorrichtung 10 mit ihrer Ausgleichskonstruktion 21 separat vom eigentlichen rotierenden System 12 auf der Welle 16. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Ausgleichskonstruktion aber auch in das rotierende System 12 selbst integriert sein.

Eine Anpassung der zur optimalen Wuchtung benötigten zusätzlichen Trägheitsmomente kann im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sowohl durch die Festlegung der Größe des äusseren Radius 34 des Umlaufkanals 20 als auch durch die Variation der <BR> Eigenschaften (Durchmesser, Masse, Zusammensetzung, usw. )<BR> einzelnen Kugeln 24 vorgenommen werden.

Figur 2 zeigt einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Ausgleichskörper 22. Dargestellt ist eine Kugel 24, die aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen besteht. Die Kugel an sich besteht im Allgemeinen aus Kunststoff 40 oder Kautschuk 41, in den ein Kern hoher Dichte 42 eingebettet ist. Der Kern 42 des in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiels eines Ausgleichskörpers 22 für die erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 besteht aus Wolframpulver, welches mit einer Dichte von 19,26 g/cm3 eine entsprechend hohe Masse für den gesamten Ausgleichskörper 22 ermöglicht. Die eigentliche Kugel besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus Polyamid 6 (chemisch : Polycaprolactam), welches eine Dichte von 1,12 g/cm3aufweist und eine geschlossene Ummantelung 43 für den Kern 42 der Ausgleichskörper 22 bildet. Bei einem Füllungsgrad von 40 Volumenprozent der PA6 Kugel mit dem Wolframpulver ergibt sich beispielsweise eine Gesamtdichte des Ausgleichskörpers von mehr als 8,3 g/cm3. Diese Dichte ist vergleichbar der Dichte von Werkstoffen auf Eisenbasis, wie sie in bekannten Systemen des Standes der Technik genutzt werden. Vorteilhafterweise besitzt Polyamid (PA6) eine sehr hohe Eigendämpfung, was besonders für die erwünschte Geräuschdämpfung von entscheidenden Bedeutung ist.

Darüber hinaus hilft der niedrige Reibwert von PA (Polyamid) dabei, dass die Kugeln beim Anlaufen des rotierenden Systems schnell und präzise ihre richtige Position erreichen, so dass durch die erfindungsgemäßen Ausgleichskörper frühzeitig ein optimales Wuchtergebnis erreicht werden kann.

Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform für die Ausgleichskörper 22 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Die Ausgleichskörper 22 dieser Ausführungsform, die in der Figur wiederum in Form einer einzelnen Kugeln 24 dargestellt repräsentiert sind, bestehen im wesentlichen aus einem Material hoher Dichte 44, wie beispielsweise einem Metall.

Ausgleichskörper hoher Dichte haben zum Einen den Vorteil, dass die Körper an sich nicht sehr groß sein müssen, um eine entsprechende Masse zu realisieren, so dass damit auch der Querschnitt des Umlaufkanals 20 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 bei Verwendung von Massen dieser Art nicht sehr groß ausfallen muss. Zum Anderen ermöglicht die hohe Dichte der Ausgleichskörper 22 aber auch einen kleineren Radius 34 für die Umlaufbahnen 36 der Ausgleichskörper 22 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne, dass das durch die Ausgleichskörper 22 erzeugte zusätzliche Trägheitsmoment zu klein wird.

Aufgrund der schlechten Eigendämpfung von Werkstoffen großer Dichte wie beispielsweise einem Metall lässt sich mit diesen Werkstoffen nur eine unbefriedigende akustische Dämpfung der Vorrichtung erzielen. Weniger dichte, aufgrund ihrer Eigendämpfung in akustischer Hinsicht interessante Werkstoffe führen allein aber zu einem wesentlich erhöhten Platzbedarf der Auswuchteinheit, wie zuvor bereits ausgeführt wurde.

Der Körper hoher Dichte 44 ist in diesem Ausführungsbeispiel daher, wie in Figur 3 dargestellt, mit einer Beschichtung 46 aus einem Material geringerer Dichte 48 versehen, so dass sich ebenfalls wieder eine Ummantelung 43 mit den gewünschten positiven akustischen Eigenschaften für den Ausgleichskörper 22 ergibt.

Durch die entsprechende Beschichtung 46 beziehungsweise Ummantelung 43 der Ausgleichskörper 22 mit einem Material geringerer Dichte 48 lässt sich eine akustische Dämpfung sowohl der Stöße der Kugeln untereinander als auch der Roll- beziehungsweise Rutschgeräusche der Kugeln 24 in den Laufbahnen 36 erreichen. Ferner lässt sich so erreichen, dass die Kugeln 24 eine möglichst geringe Reibung aneinander beziehungsweise zur Laufbahn besitzen. Adhäsionseffekte wie beispielsweise ein "Anbacken"bei hohen Kräften und/oder hohen Temperaturen können durch eine solche Beschichtung 46 der Ausgleichskörper 22 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 22 minimiert werden.

Die dämpfenden Werkstoffe können über eine Pulverbeschichtung relativ einfach in ausreichender Dicke aufgetragen werden und erfüllen trotzdem die notwendigen Bedingungen an die Gleichmäßigkeit der Beschichtung, an die mechanische Belastbarkeit der Ausgleichskörper sowie an die Temperatur-und Verschleißfestigkeit des Systems.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ist nicht auf die Verwendung von Kugeln 24 als Ausgleichskörper 22 beschränkt. Vielmehr lassen sich Massen beliebiger Form bei Verwendung von Werkstoffen unterschiedlicher Dichte in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 einsetzen.

Auch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 nicht auf die Verwendung von Ausgleichskörpern 22 mit nur zwei Werkstoffen unterschiedlicher Dichte begrenzt. Eine Optimierung der gewünschten Dämpfungseigenschaften ist selbstverständlich auch durch die Kombination mehrerer Werkstoffe unterschiedlicher Eigenschaften möglich.