DE3524842C2 - - Google Patents

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.