CN1083954C - 自动平衡装置 - Google Patents

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Abstract

转动装置或系统的自动平衡装置(4)，包括设置在封闭的基本呈环形的外壳内的环形外滚动轨道(11)，该外壳基本与转动装置或系统同心并与之相连随该转动装置或系统一起转动，该自动平衡装置(4)还包括若干设置在上述外壳内并在转动系统转动时可沿轨道(11)自由移动以便与之动态和/或静态接触的滚动体(8)，所述外滚动轨道设置在一大直径的独立环(10)上，该独立环具有一环形剖面，该环形剖面形成一凹槽(11)，该凹槽(11)有朝向环中心的凹面轮廓，该环(10)插入外壳的一部分内，该部分作为一座面，用于环的座表面并提供了足够的径向刚度和轴向对准度，从而可以确保即使在工作中受到力的作用该环(10)仍会保持其环形，所述环形凹槽(11)与转动系统的轴线(A)同轴。

Description

自动平衡装置
本发明涉及一种用于转动装置或系统上的自动平衡装置，它包括一个环形外滚动轨道，该轨道设置在一个封闭的、基本为环形的外壳内，该外壳基本上与该转动装置或系统同心布置并安装在该转动装置或系统上以便随该转动装置或系统一起转动；还包括一些滚动体，这些滚动体设置在该外壳内并可沿上述滚动轨道自由移动以便在所述转动系统转动时与所述滚动轨道动态和/或静态接触。
在不同的转动装置或系统内，如洗衣机滚筒、带有叶片的吊扇、车轮等装置内，会产生很大的不平衡力，应尽可能消除这些不平衡力以便减小转动系统工作时的噪音，减小震动，从而减少对采用其它稳定装置的需求，如很重的机械底座等，并允许以一较高的转速工作，这至少对于洗衣机而言是必需的，以便获得一所需的离心力将水从正在机器内清洗的材料中排出，并防止支撑转动系统的机器底座及轴承受损。为此，在很早一些时候就有人提出自动平衡装置，此自动平衡装置带有一个环形的充有流体的密封腔，若干滚动体只装在该腔的一部分中并沿该环形腔独立地移动至不同的位置以此来抵销转动中的不平衡。
为此，美国专利US-A-2,984,094在一个实施例中提出了一种洗衣机，该洗衣机具有一种用于转动装置或系统的自动平衡装置，包括一个环形外滚动轨道，该环形外滚动轨道设置在一环形外壳内，该环形外壳与所述转动装置或系统同心布置并连在其上以便随该转动装置或系统一起转动，该自动平衡装置还包括若干滚动体，这些滚动体设置在所述外壳内并可沿所述轨道自由移动以便在该转动系统转动时与所述轨道保持动态和/或静态接触，它具有一个由扁的钢带有弹性地设置在外壳的壁上而形成的一轨道。在以前公知的装置中所用的大滚动元件贴着一平的表面滚动，所以滚动体具有很小的轴向稳定性。
用于同样目的的英国专利GB-A-832,048采用了市场上有售的抗磨轴承部件作为这样的自动平衡装置的外壳和轨道，但是这种解决方案在用于较大直径时非常昂贵，而且装置很重。
本发明的目的是提供一种用于转动装置或系统的自动平衡装置，包括一个环形外滚动轨道，该环形外滚动轨道设置在一环形外壳内，该环形外壳与所述转动装置或系统同心布置并连在其上以便随该转动装置或系统一起转动，该自动平衡装置还包括若干滚动体，这些滚动体设置在所述外壳内并可沿所述轨道自由移动以便在该转动系统转动时与所述轨道保持动态和/或静态接触，通过该自动平衡装置滚动体将会有一径向和轴向定位精确的轨道，从而减小了接触应力，而且整个装置简单，具有很高的设计灵活性，提供了一种有效的且较廉价的解决方案，通过使装置具有如下特征就能达到该目的：所述外滚动轨道设置在一个大直径的独立环上，该独立环具有一形成所述轨道的环形凹槽，该环形凹槽具有一朝向该独立环中心的凹面轮廓，该独立环紧固地插入所述外壳的一部分内，该部分形成有一座，用作所述环的座表面，该座被布置成可将独立环紧固以使其在工作中有力作用在其上时仍保持环形形状，所述环状凹槽与所述转动系统的轴线同轴。
下面将参照附图所示的实施例来描述本发明。
图1是一洗衣机滚筒的示意图，该洗衣机滚筒带有轴承和本发明自动平衡装置，图中分别示出了在滚筒各山墙式侧壁处的本发明自动平衡装置。
图2是图1所示自动平衡装置的一部分的放大横剖图。
图3是形成本发明自动平衡装置一部分的滚动轨道环的一个实施例的示意性平面图，
图4是本发明自动平衡装置的一个修改实施例。
图1概略地示出了一圆柱形洗衣机滚筒1，该滚筒1具有同轴的短轴2，每一短轴2均从滚筒1的一对应山墙式侧壁延伸并支撑在滚动轴承3的一图中未示出的轴承座内。很明显，在转动中，这样一种转动系统要承受很大的不平衡力，因为所洗物品很少会绕滚筒均匀分布，更多的时候是聚在滚筒的一小部分中，处于远离滚筒中心的位置。其它一些类型的转动系统，如带有叶片的吊扇，车轮及其它类似系统上也存在同样的现象，只不过这种现象是由制造误差、污物或类似物引起的。为了补偿及减小图1所示实施例中的滚筒的各侧壁区域的不平衡，提供了一种本发明自动平衡装置4。每一个自动平衡装置4都由一环形外壳构成，该外壳与洗衣机滚筒1的中心轴A同轴。如图所示，图1所示自动平衡装置的外壳具有一四边形横断面，但是，如后所述，该横断面也可以是其它形状的，如圆形等形状。
图2是图1所示本发明自动平衡装置4的第一实施例的横剖图。
在图2所示实施例中，自动平衡装置4具有一外壳，该外壳由形为一基本完整环状物的一半的第一外壳5和形为一完整环状物的一半的第二外壳6构成，这两个外壳5和6沿各自凸缘以液体密封方式相互连接以共同形成一环形通道7，在该环形通道7内封闭有一些大的滚动体8，在工作中这些滚动体8充当不平衡补偿重量。按照通常方式，环形通道7所剩空间至少部分充有一阻尼液体，如油，在工作中该阻尼液体可以推动滚动体直至他们处于各自的平衡位置。
当第一外壳5的外凸缘5a及第二外壳6的外凸缘6a处于相互连接状态时，在二者之间形成一个用作独立滚动轨道环10的座9，该独立滚动轨道环10具有一圆环剖面并形成一个凹槽11，该凹槽11具有一朝向环10中心的弯曲的凹面轮廓。滚动轨道环10的凹槽11处于安装位置时与转动系统的轴线A同轴，而且在安装位置该滚动轨道环10通过夹紧、压配合、胶粘或类似方法紧固在座9上，该座9给该轨道环以径向刚度和轴向对准度。进而，座9的座表面及圆环形凹槽11最好彼此同轴。滚动轨道环10的圆环形凹槽11具有一坚硬的、基本上光滑的表面，尽管其外形狭细得几乎可被当作一金属丝环，但是它可为滚动体提供一很好的限定滚动轨道10。由于凸缘辋圈5a和6a就位于滚动轨道环的外侧，因此给环10提供了径向刚度，即，沿作用在滚动轨道环上的滚动体所施加的主要力的方向的刚度。在如图所示实施例中，第二外壳6的外侧延伸有一个凸缘辋6a的凸缘边6b，该凸缘边6b与该外壳6的内凸缘6c用于将自动平衡装置的外壳紧固地连接在支撑盘12或类似物上，该支撑盘12或类似物有助于增加滚动轨道环线所形成的大直径圆环的刚度和稳定性。这些支撑盘12可以是洗衣机滚筒的一山墙式侧壁。
如图3所示，丝状滚动轨道环10可由一直的细杆或细丝形成，形成时将这些细杆或细丝弯成一圆形并将其端部固定连接，例如，通过一对焊接头13。杆或丝的端部也可以切割成斜面，这样环12就不再是一个封闭的环了，而具有一斜切口(图中未示)。
外壳部分5、6最好由成型金属板制成，这些金属板易于成型、易于安装在大尺寸转动系统的转动部分上并与之固定连接。从而可在一个制造地点组装整个自动平衡装置，包括向其内充入阻尼液体，而后将其从此地运送到转动系统的制造厂，以便很容易地将自动平衡装置装到理想位置。
当然，本发明自动平衡装置也可很容易地直接整体构成于其所要应用的系统内。例如，洗衣机滚筒的一山墙式侧壁本身可被用作该自动平衡装置的一外壳部分，等等这样一些例子。
最后，在图4中示出了本发明的一个自动平衡装置4’，其中形成用作滚动体8的通道7的外壳具有一圆形截面，最好形成为一厚壁软管或管14，该管14由一种可模塑材料，最好是由一种塑料材料制成，在该管14内具有与前面实施例相同特性和形状的一滚动轨道环10，该轨道环10最好嵌在该管材料中。
构成轨道环10上的轨道的凹槽11的曲率半径应比滚动体的球面半径略大，最好滚动体半径是轨道凹槽圆环半径的70-95％。滚动体8与滚动轨道环，二者所用材料最好具有大体相同的硬度和/或屈服强度。
本发明并不限于附图中示出并已结合这些附图所描述的实施例，在后附权利要求书的范围内还可对其作各种修改和变更。附图所示并已描述过的本发明自动平衡装置是设置在一个大尺寸转动系统内的，但是它并不限于此，尽管很明显用在这样一个大尺寸转动系统内具有很多好处。

Claims (12)

1.一种用于转动装置或系统的自动平衡装置(4、4’)，包括一个环形外滚动轨道(11)，该环形外滚动轨道(11)设置在一环形外壳内，该环形外壳与所述转动装置或系统同心布置并连在其上以便随该转动装置或系统一起转动，该自动平衡装置(4、4’)还包括若干滚动体(8)，这些滚动体(8)设置在所述外壳内并可沿所述轨道(11)自由移动以便在该转动系统转动时与所述轨道(11)保持动态和/或静态接触，
其特征在于：
所述外滚动轨道(11)设置在一个大直径的独立环(10)上，该独立环(10)具有一形成所述轨道(11)的环形凹槽，该环形凹槽具有一朝向该独立环中心的凹面轮廓，该独立环(10)紧固地插入所述外壳的一部分内，该部分形成有一座(9)，用作所述环的座表面，该座(9)被布置成可将独立环(10)紧固以使其在工作中有力作用在其上时仍保持环形形状，所述环状凹槽与所述转动系统的轴线(A)同轴。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述独立环(10)的环形凹槽具有一坚硬的、基本上光滑的表面。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述独立环(10)本身是一个细的线环。
4.如权利要求1所述的装置，其中滚动体是球体，其特征在于：所述环(10)的所述环形凹槽的曲率半径比球体(8)的球面半径略大。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述球体(8)的球面半径是所述独立环(10)上的环形凹槽的曲率半径的70-95％。
6.如前面任何一顶权利要求所述的装置，其特征在于：所述独立环(10)由一种线材弯成一环状而形成，其环形由所述外壳上的所述座(9)保持。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：形成所述独立环(10)的所述弯曲丝环的端部相互固定连接，例如通过一焊接接头(13)。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于：形成所述独立环(10)的弯曲丝环的端部松开配置，在其间形成一细小的，最好是倾斜的开口。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述环形外壳至少由两个整体环形盘(5、6)构成，这两个环形盘(5、6)相互连接，在二者之间形成一环形通道(7)，该环形通道(7)构成所述环形外壳，在接头区域，这两个环形盘(5、6)具有凸缘辋部分(5a、6a)，该凸缘部分形成用于独立环(10)的所述座(9)。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于：用于将所述两整体环形盘(5、6)连接在一起的凸缘辋部分(5a、6a)的形状使得当所述环形盘(5、6)相互连接时可将所述独立环(10)夹在二者之间的座(9)上。
11.如权利要求1权利要求所述的装置，其特征在于：所述环形外壳是一模制的、基本呈圆环形的管(14)，该管(14)形成一基本是圆形的通道(7)，所述独立环(10)嵌置在该管的材料中，并从其环形凹槽凸出，该凹槽形成其轨道(11)插入所述通道。
12.如权利要求1、9至1中的任一项所述的装置，其特征在于：所述环形外壳的至少一部分形成作为所述转动装置的一组合部分，例如，一洗衣机滚筒的一山墙式侧壁、带叶片的吊扇或类似物的壁。
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