DE3524842C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung für einen
Schrittschaltmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ange
gebenen Art.
Eine derartige Dämpfungsvorrichtung ist aus der EP 00 66 866 A1
bekannt. Bei dieser bekannten Dämpfungsvorrichtung wird die
den äußeren Laufring des mit Kugeln bestückten Rollagers
umschließende inerte Masse vom Dämpfungsmittel gebildet, das
in einem dünnwandigen Gehäuse angeordnet ist, welches das
Kugellager umgibt und drehfest mit der Motorachse verbunden
ist. Beim Starten des Schrittschaltmotors müssen demnach nur
dieses dünnwandige Gehäuse sowie der ebenfalls drehfest auf
der Motorachse sitzende innere Laufring des Kugellagers be
schleunigt werden, während die Mitnahme des äußeren Kugella
ger-Laufrings erst allmählich über das Dämpfungsmittel er
folgt. Bei auftretenden Schwingungen bewegt sich der äußere
Laufring infolge seiner Massenträgheit mit unterschiedlicher
Geschwindigkeit gegenüber dem dünnwandigen Gehäuse, den Ku
geln und dem inneren Laufring, wobei die Viskosität des
Dämpfungsmittels infolge unterschiedlicher Strömungsge
schwindigkeiten im Strömungsmittel eine Dämpfung der Schwin
gung bewirkt.
Nachteilig an dieser bekannten Dämpfungsvorrichtung ist de
ren aufwendiger und damit teuerer Aufbau.
Eine weitere Dämpfungsvorrichtung für einen Schrittschaltmo
tor ist aus der US-PS 23 38 470 bekannt. Diese bekannte Vor
richtung unterscheidet sich von der eingangs genannten Dämp
fungsvorrichtung insofern, als das Rollager kein Dämp
fungsmittel aufweist und von der vorstehend beschriebenen
bekannten Dämpfungsvorrichtung insofern, als die den äußeren
Kugellager-Laufring umschließende inerte Masse von einem
Schwungring gebildet ist, dessen Trägheit das Dämpfungsver
halten dieser bekannten Dämpfungsvorrichtung ebenso bestimmt
wie die durch Preßpackung der Kugeln erreichte Triktion.
Auch diese bekannte Dämpfungsvorrichtung erfordert aufwendi
ge Fertigungsmaßnahmen.
In der Fachschrift "Control Engineering", Mar. 1975, Bd. 22,
Heft 3, Seiten 36-38 wird vorgeschlagen, im Zusammenhang mit
Schrittschaltmotoren als Kopplungsmittel für den den äußeren
Rollelemente-Laufring umschließenden Schwungring zusätzlich
zur Triktion die Viskosität eines Dämpfungsmaterials einzu
setzen.
Als Kopplungsmaterial für einen auf der Antriebswelle eines
Schrittschaltmotors angeordneten Schwungring wird in der US-
PS 35 45 301 ein viskoelastisches Material vorgeschlagen,
das im Bereich der Bohrung des Schwungings in Form eines
Streifens um die Abtriebswelle gewickelt ist.
Aus der DE 31 49 943 A1 ist es bekannt, einen Schrittschalt
motor durch eine fliegend gelagerte Trägheitsscheibe zu be
dämpfen, die magnetisch an den Rotor des Schrittschaltmotors
angekoppelt ist.
Aus der DE-OS 22 60 318 ist ein Viskositäts-
Drehschwingungsdämpfer mit einem Schwungring bekannt, der in
einem mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllten ringförmigen
Gehäuse drehbar eingesetzt ist, das drehfest mit einer dreh
angetriebenen Achse, beispielsweise eines Motors verbunden
ist. Geführt wird der Schwungring gegenüber dem Gehäuse
durch ein vorgespanntes Rollenlager. Dieser aufwendig kon
struierte Drehschwingungsdämpfer ist wegen der achsfernen
Anordnung des Rollagers zur Dämpfung von für Schritt
schaltmotoren typischen höherfrequenten Schwingungen nicht
geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs ge
nannte Dämpfungsvorrichtung für einen Schrittschaltmotor bei
annähernd gleichem Dämpfungsverhalten einfacher und billiger
zu gestalten.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1.
Demnach wird zur Dämpfung unerwünschter Schwingungen eines
Schrittschaltmotors ein Nadelwalzenlager vorgeschlagen, des
sen Hohlräume mit einem Silikonmaterial relativ hoher Visko
sität gefüllt sind. Durch die Verwendung derartigen Silikon
materials als Dämpfungsmittel sowie durch die Verwendung von
Nadelwalzen werden Lager-Hohlräume extrem kleinen Volumens
geschaffen, in denen beim Auftreten von Schwingungen, diese
effektiv bedämpfende, große Viskositätskräfte erzeugt wer
den.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Dämp
fungsvorrichtung sieht es vor, daß axial beiderseits der Na
delwalzen am inneren Laufring des Rollagers Ringscheiben
preßaufgepaßt und in Ringnuten des äußeren Laufrings ringför
mige elastische Dichtungen eingesetzt sind, die mit den äu
ßeren Umfangsflächen der Ringscheiben eine Umlaufdichtung
für die mit Dämpfungsmittel gefüllten Hohlräume bilden. Da
durch wird eine einwandfreie Abdichtung der Lager-Hohlräume
erzielt, die sich durch eine einfache und billige Ausführ
barkeit auszeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispiels des Erfindungs
gegenstandes näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Schrittschalt
motors mit der erfindungs
gemäßen Dämpfungseinrichtung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Dämpfungsein
richtung in Fig. 1, teilweise weggeschnitten;
Fig. 3 eine Teilschnittansicht durch die Dämpfungsein
richtung in Fig. 1 auf einer diametralen Ebene;
Fig. 4 eine vergößerte Teilschnittansicht der Lager
einheit der Dämpfungseinrichtung auf der Linie 4-4
in Fig. 3.
Ein mit 10 bezeichneter Schritt
schaltmotor hat ein im allgemeinen zylindrisches Gehäuse 12
und eine Kraftabgabewelle 14, die, wie durch den Pfeil 18
veranschaulicht, relativ zum Gehäuse um eine Mittelachse 16
drehbar ist. Die Kraftabgabewelle ist an dem im Inneren des
Gehäuses 12 liegenden Anker oder Rotor des Motors befestigt,
der mit einem ebenfalls im Inneren des Gehäuses 12 lie
genden Stator zusammenwirkt, welcher Wicklungen trägt, die
durch Ströme erregt werden, welche ihnen über einen Satz
von Leitern 20 schrittweise zugeführt werden. Im darge
stellten Fall erstreckt sich die Kraftabgabewelle 14 von
beiden Enden des Gehäuses 12 aus, wobei am unteren Ende
der Welle ein Kraftabgabezahnrad 22 befestigt ist, das
eine zugeordnete Last antreibt, die vom Zahnrad 24 darge
stellt ist, und wobei das obere Ende der Welle 14 eine all
gemein mit 26 bezeichnete, die vorliegende Erfindung ver
körpernde Dämpfungseinrichtung trägt. Obwohl nicht darge
stellt, versteht es sich von selbst, daß das Gehäuse des
Motors stationär ist und von irgendeiner Haltekonstruktion
der Vorrichtung, mit der er verwendet wird, gehalten wird
und an dieser befestigt ist.
Die Dämpfungseinrichtung 26 dient zum Dämpfen oder Verrin
gern der Größe unerwünschter Schwingungen der Kraftabgabe
welle 14, die der schrittweisen Erregung des Motors inne
wohnen. Im Prinzip besteht diese aus einer inerten Masse,
die mit der Kraftabgabewelle über eine viskose Kupplung
verbunden ist, und gemäß der Erfindung ist ihre Konstruk
tion derart, daß sie aus im Handel erhältlichen billigen
Standard-Elementen hergestellt werden kann, während sie
nichtsdestoweniger sehr gute Schwingungsdämpfungseigen
schaften offenbart.
Wie aus Fig. 2 bis 4 hervorgeht, besteht der Schwingungs
dämpfer 26 aus einer inerten Masse 28 in Form einer Metall
scheibe mit einer konzentrisch zur Achse 16 liegenden
mittleren Öffnung 30. Von der mittleren Öffnung 30 wird
ein mit einem viskosen Dämpfungsmittel gefülltes Rollager
aufgenommen, so daß die mechanischen Elemente
des Lagers zusammen mit ihrer viskosen Materialfüllung
eine viskose Kupplung zwischen der Welle 14 und der inerten
Masse 28 schaffen.
Das Rollager ist eine Nadellagereinheit 32, bei der die Rollelemente lang
gestreckte Nadelwalzen 34, 34 sind.
Zusätzlich zu den Nadelwalzen 34, 34 schließt die Lager
einheit 32 einen äußeren Laufring 36, der in die Öffnung 30
des inerten Gewichts preß-eingepaßt oder anderweitig an
einem solchen Gewicht befestigt ist, einen inneren Laufring
38′, der auf die Welle 14 preß-aufgepaßt oder anderweitig
an dieser befestigt ist, zwei ringförmige Endteile 40, 40,
die jeweils auf ein Ende des inneren Laufrings 38 preß
aufgepaßt sind, und zwei ringförmige elastische Dichtungen
42, 42 ein. Die beiden Endteile 40, 40 halten zusammen die
Nadelwalzen 34, 34 zwischen den Endteilen 40, 40 seitlich
zwangsläufig an Ort und Stelle. Die ringförmigen elastischen
Dichtungen 42, 42 werden von Ringnuten des äußeren Laufrings
36 aufgenommen, und jede wirkt mit einer zugeordneten Um
fangsoberfläche des zugeordneten ringförmigen Endteils 40
zusammen, um eine Umlaufdichtung zu schaffen, die ein Aus
treten von Füllmaterial aus dem Innenraum der Lagereinheit
verhindert.
Statt daß die Hohlräume 44, die zwischen dem inneren Laufring 36
und dem äußeren Laufring 38 sowie zwischen den einzelnen
Nadelwalzen 34 bestehen, mit einem herkömmlichen Schmier
fett oder einem andeen Schmiermittel der Art gefüllt sind,
wie sie normalerweise bei der Lagereinheit für herkömmliche
Anwendungen derselben verwendet wird, sind diese Hohlräume, wie
am besten in Fig. 4 zu sehen ist, mit einem Dämpfungsmaterial
verhältnismäßig hoher Viskosität wie einer wenigstens so
großen wie der von Melasse bei Zimmertemperatur oder einer
Viskosität von mindestens 1 × 105 Centipoise gefüllt, wobei
diese Viskosität über einen weiten Betriebstemperaturbereich
wie einen Temperaturbereich von wenigstens 10°C bis 90°C bei
behalten wird. Es können verschiedene Materialien hoher Vis
kosität für das Dämpfungsmitel Verwendung finden, aber vorzugs
weise ist es ein Material auf Silikonbasis.
Ein Grund, daß eine mit viskosem Material gefüllte Walzen
lagereinheit gemäß der Erfindung gut als Schwingungsdämpfer
arbeitet, liegt darin, daß die Oberflächen der Walzen sich
zwischen benachbarten Walzen in entgegengesetzte Richtungen
bewegen, so daß dabei die Relativbewegung zwischen den beiden
Oberflächen zweimal so schnell wie die Geschwindigkeit jeder
Oberfläche ist. Da die Viskositätskraft proportional
der Geschwindigkeit ist, ist diese hohe Geschwindigkeit entscheidend, um in kleinen
Räumen große Viskositätskräfte erzeugen zu können. Auch
wegen der vielen Nadelwalzen wird in einem kleinen Raum ein
großer Oberflächenbereich hergestellt, was ebenfalls zur
Erzeugung großer Viskositätskräfte beiträgt. Weiterhin können,
da große Viskositätskräfte in einem kleinen Raum erzeugt
werden, die Walzen nahe an der Welle des Motors
liegen, wodurch die Trägheit des an der Welle angebrachten
Teils des Dämpfers verringert wird.
Claims (2)
1. Dämpfungsvorrichtung für einen Schrittschaltmotor mit ei
nem eine Vielzahl von Rollelementen aufweisenden Rol
lager, dessen innerer Laufring drehfest auf der Motorach
se sitzt und dessen äußerer Laufring von einer inerten
Masse umschlossen ist, wobei das Rollager ein Dämp
fungsmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rollelemente als Nadelwalzen (34) ausgebildet sind und
das Dämpfungsmittel ein Silikonmaterial mit einer Visko
sität von wenigstens 1,0 × 105 Centipoise über einen Tem
peraturbereich von 10°C bis 90°C ist, mit welchem die
Hohlräume (44) des Rollagers (32) gefüllt sind.
2. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß axial beiderseits der Nadelwalzen (34) am
inneren Laufring (38) Ringscheiben (40) preßaufgepaßt und
in Ringnuten des äußeren Laufrings (36) ringförmige ela
stische Dichtungen (42) eingesetzt sind, die mit den äu
ßeren Umfangsflächen der Ringscheiben (40) eine Umlauf
dichtung für die mit Dämpfungsmittel gefüllten Hohlräume
(44) des Rollagers (34) bilden.
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