專利名稱：重量補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ难b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及平衡的方法和裝置，尤其是用于使失衡狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)體動(dòng)態(tài)平衡的方法和裝置。
多種用于平衡旋轉(zhuǎn)體失衡狀態(tài)下的裝置已經(jīng)公知。這樣的裝置通常包括有預(yù)定重量值的配重，它位于離開(kāi)轉(zhuǎn)軸的預(yù)定位置上，以反抗旋轉(zhuǎn)體的不平衡。不平衡的量值通常是已知的，并且因此可以計(jì)算出配重的需要量和位置，從而將其置于能抵消已知的不平衡的位置上。這些裝置的作用對(duì)大多數(shù)場(chǎng)合下的應(yīng)用是令人滿意的，但不夠精確，或在其它場(chǎng)合的應(yīng)用中不能滿足需要。
在動(dòng)態(tài)條件下，即當(dāng)一物體繞軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于外部條件或是在現(xiàn)有技術(shù)不能滿足要求的情況下，在旋轉(zhuǎn)體中會(huì)產(chǎn)生不平衡。例如在一個(gè)鉆頭或鉆具中，在操作期間由于振動(dòng)導(dǎo)致的作用力會(huì)產(chǎn)生多種不平衡。在美國(guó)專利4，905，776(Beynet等人)中公開(kāi)了一種抵消這種不平衡的技術(shù)。Beynet等人提出了一種振動(dòng)阻尼裝置，它具有圍繞該裝置的圓周設(shè)置并沿軸向延伸的多個(gè)環(huán)形槽或溝道。在每個(gè)溝道中設(shè)有多個(gè)球或滾珠。這些球或滾珠沿著溝道自由運(yùn)動(dòng)，并從而抵消不平衡力。
另一個(gè)類似的結(jié)構(gòu)公開(kāi)在美國(guó)專利4，674，356(kilgore)中。kilgore提出在物體外環(huán)面上形成的溝道中設(shè)置多個(gè)可自由運(yùn)動(dòng)的球，這些球用于抵消動(dòng)轉(zhuǎn)體的不平衡。
然而，這些現(xiàn)有技術(shù)是有缺點(diǎn)的。盡管Beynet等人的技術(shù)能滿意地消除旋轉(zhuǎn)中較大的不平衡，但在平衡裝置的長(zhǎng)度通常會(huì)受到限制的情況下，就很難利用Beynet等人的技術(shù)令人滿意地消除了鉆具中較大的不平衡，也不能保證用其消除全部或大部分剩余的不平衡，特別是那種當(dāng)球體在Beynet等人所述的溝道中處于能抵消不平衡的最佳位置時(shí)仍可能存在的不平衡。
在上述Kilgore的技術(shù)中也包含有上述的一個(gè)問(wèn)題。Kilgore提出了兩種平衡結(jié)構(gòu)，一種是設(shè)在軸的各端，以補(bǔ)償軸的不平衡或是與軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的不平衡力。如果球不是處于其最佳位置，則不能消除軸上的不平衡。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種可繞軸旋轉(zhuǎn)的平衡結(jié)構(gòu)件，它包括與上述軸同心并圍繞該軸延伸的第一和第二環(huán)形槽，在上述第一環(huán)形槽中可自由運(yùn)動(dòng)的第一多個(gè)重物，在上述第二環(huán)形槽內(nèi)可自由運(yùn)動(dòng)的第二多個(gè)重物。在上述第一環(huán)形槽中的上述第一多個(gè)重物具有基本相同的重量和尺寸，在上述第二環(huán)形槽內(nèi)的上述第二多個(gè)重物其有基本相同的重量和尺寸，上述第二多個(gè)重物的上述重量和尺寸不同于上述第一多個(gè)重物的上述重量和尺寸。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種使旋轉(zhuǎn)體動(dòng)態(tài)平衡的方法，包括以下步驟把具有相同尺寸和重量的第一多個(gè)重物定位在旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)內(nèi)的第一環(huán)形槽中，把相同尺寸和重量并且與上述第一多個(gè)重物的尺寸和重量不同的第二多個(gè)重物定位在上述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)內(nèi)的第二環(huán)形槽中，以及在轉(zhuǎn)動(dòng)上述結(jié)構(gòu)的同時(shí)允許上述第一和第二多個(gè)重物在上述第一和第二環(huán)形槽中自由運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種抵消旋轉(zhuǎn)件不平衡的方法，包括以下步驟把一個(gè)平衡結(jié)構(gòu)定位在上述旋轉(zhuǎn)體的軸上，把具有相同重量和尺寸的第一多個(gè)重物定位在與上述軸同軸，并且繞上述結(jié)構(gòu)的圓周延伸的第一環(huán)形槽中，并且允許每個(gè)上述第一多個(gè)重物在上述第一環(huán)形槽中自由運(yùn)動(dòng)，把具有相同重量和尺寸的第二多個(gè)重物定位在與上述軸同軸，并處于上述第一環(huán)形槽內(nèi)部的第二環(huán)形槽中，并且允許每個(gè)上述第二多個(gè)重物在上述第二環(huán)形槽中自由運(yùn)動(dòng)。上述第二多個(gè)重物與上述第一多個(gè)重物的重量和尺寸不同。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種抵消旋轉(zhuǎn)件不平衡的方法，它包括以下步驟把一個(gè)具有第一和第二環(huán)形槽的結(jié)構(gòu)件的第一半定位在旋轉(zhuǎn)件上，在每個(gè)上述環(huán)形槽中裝有可自由運(yùn)動(dòng)的重物，把具有與上述結(jié)構(gòu)件的上述第一半上的上述第一和第二環(huán)形槽相對(duì)稱的第三和第四環(huán)形槽的第二半結(jié)構(gòu)件定位在上述旋轉(zhuǎn)件上，連接上述第一和第二半，轉(zhuǎn)動(dòng)上述旋轉(zhuǎn)件，并允許上述自由運(yùn)動(dòng)的重物在上述槽中自己定位，以基本上消除所有的上述不平衡。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種平衡裝置，包括具有一個(gè)外徑的軸，在上述軸內(nèi)至少形成兩個(gè)槽，上述槽與上述軸的軸線同軸，并且其中的一個(gè)槽設(shè)在另一個(gè)槽內(nèi)側(cè)，上述一個(gè)槽的外側(cè)處于上述軸的外徑的內(nèi)側(cè)，在每個(gè)上述槽中裝有可自由運(yùn)動(dòng)的重物，以及使上述重物保持在上述槽中的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供了一種可繞一個(gè)軸動(dòng)轉(zhuǎn)的平衡結(jié)構(gòu)件，在上述結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)槽與上述軸同心，至少有一個(gè)重物可在上述槽中運(yùn)動(dòng)，以及在上述結(jié)構(gòu)件繞上述軸旋轉(zhuǎn)時(shí)保持上述重物相對(duì)于上述槽靜止的裝置，直到上述軸從沿著上述軸垂直向上徑向延伸的一側(cè)運(yùn)動(dòng)到另一側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種具有可繞一軸旋轉(zhuǎn)的盛水圓桶的洗衣機(jī)，至少有一個(gè)具有一個(gè)軸線的圓筒形平衡裝置并且與上述軸同心安裝，上述平衡裝置具有至少二個(gè)通道，在每個(gè)上述通道內(nèi)有可運(yùn)動(dòng)的重物，在上述第一通道內(nèi)的上述可動(dòng)重物具有基本相同的尺寸，在上述第二通道內(nèi)的上述可動(dòng)重物也具有基本相同的尺寸，在上述第二通道內(nèi)的可動(dòng)重物的尺寸不同于上述第一通道中的可動(dòng)重物。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種具有可繞一軸旋轉(zhuǎn)的盛水圓桶的洗衣機(jī)，至少有一個(gè)圓筒形平衡裝置可操作地連接到上述桶上，并且具有一個(gè)軸線，上述平衡裝置與上述軸同心安裝，上述平衡裝置包括至少一個(gè)通道用于容納可動(dòng)的重物，上述重物可以和上述平衡裝置一起旋轉(zhuǎn)，并且可以相對(duì)于上述通道運(yùn)動(dòng)，在上述通道中的所有上述重物的尺寸基本相同。
根據(jù)本發(fā)明的其他一個(gè)方面，提供了一種平衡裝置，它被可操作地連接到一個(gè)旋轉(zhuǎn)件上并且與上述旋轉(zhuǎn)件的軸同心，上述平衡裝置具有至少一個(gè)通道圍繞著上述平衡裝置的軸線在圓周方向上延伸，在上述通道中有多個(gè)重物并且可以相對(duì)于上述通道運(yùn)動(dòng)，以及維持上述重物相對(duì)于上述通道基本上靜止的裝置，直至上述平衡裝置達(dá)到一個(gè)預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種機(jī)動(dòng)車或類似物的車軸，上述車軸可繞一軸旋轉(zhuǎn)，一個(gè)平衡裝置可操作地連接到上述車軸上并且具有圍繞上述車軸的軸線延伸的一個(gè)通道，在上述通道中有多個(gè)重物并且可以在上述通道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，在上述通道中的所有上述重物的尺寸基本相同。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種壓縮機(jī)，它具有可操作地連接到可轉(zhuǎn)動(dòng)的曲軸上的至少一個(gè)活塞，一個(gè)平衡裝置可操作地連接到上述曲軸，并且具有繞上述曲軸的軸線延伸的環(huán)形通道，上述通道中有多個(gè)可相對(duì)于上述通道運(yùn)動(dòng)的重物，每個(gè)上述多個(gè)重物的尺寸基本相同。
現(xiàn)在將僅以舉例的方式對(duì)本發(fā)明加以描述，其中所用的附圖有
圖1是根據(jù)本發(fā)明平衡裝置第一實(shí)施例的側(cè)斷面示意圖;
圖2是圖1沿Ⅱ-Ⅱ方向的端視圖;
圖3是根據(jù)本發(fā)明平衡裝置第二實(shí)施例的側(cè)斷面示意圖;
圖4是圖3沿Ⅳ-Ⅳ方向的端視圖;
圖5是按照本發(fā)明平衡裝置另一實(shí)施例的側(cè)斷面示意圖;
圖6是按照本發(fā)明平衡裝置再一實(shí)施例的側(cè)斷面示意圖;
圖7是表示圖6裝置工作狀態(tài)的側(cè)斷面示意圖;
圖8A和8B是本發(fā)明繞軸安裝的再一實(shí)施例的端視圖，且分別表示出平衡裝置繞軸組裝和拆開(kāi)的情況;
圖9是另一實(shí)施例的側(cè)視示意圖，根據(jù)本發(fā)明的平衡裝置可操作地置于軸內(nèi);
圖10是沿圖9X-X方向的端視圖，表示出設(shè)有該裝置的軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)可動(dòng)重物有代表性的狀態(tài);及圖11是按照本發(fā)明平衡裝置的視圖，在與軸線徑向垂直的方向上表示該裝置;
圖12是根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的球的保持裝置的示意斷面圖;
圖13是根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的球的保持桿裝置的示意斷面圖;
圖14是根據(jù)本發(fā)明平衡裝置的二種形式的斷面圖，其中之任一種可以和普通軸承一起使用;
圖15A是裝有平衡裝置的洗衣機(jī)槽的外部示意圖;
圖15B是沿圖15A中15B-15B方向的示意圖;
圖15C是沿圖15A的15C-15C方向的示意圖;
圖16是機(jī)動(dòng)車后端的驅(qū)動(dòng)軸和差動(dòng)器的示意圖;以及圖17是一典型的曲軸，它接至壓縮機(jī)活塞，該壓縮機(jī)裝有本發(fā)明的平衡裝置。
現(xiàn)參見(jiàn)附圖，在圖1中用10表示按照本發(fā)明的平衡裝置的總體。它包括第一組環(huán)形槽11，12，13，14及15，可以理解，相互對(duì)置的槽11和15通常是相同的。而對(duì)置的槽12和14通常也是相同的。
多個(gè)通常為圓形球狀的重物21，22，23，24，25分別裝在槽11，12，13，14，15中。在各個(gè)槽中的多個(gè)重物的尺寸和重量相同;也就是說(shuō)，在槽11中的重物21的尺寸和重量都相同，在槽12中的重物22的尺寸和重量也都相同，等等。然而，重要的是在至少二個(gè)槽中的重物具有不同的尺寸和重量;也就是說(shuō)，在槽13中的重物23最好是大于且重于槽14中的重物24。
球狀物21，22，23，24，25可繞平衡裝置10的圓周分別在槽11，12，13，14，15中自由運(yùn)動(dòng)。給平衡裝置10加上硅潤(rùn)滑劑以減少球在平衡裝置運(yùn)行時(shí)由球狀物產(chǎn)生的噪聲，這在下面將予以說(shuō)明。
球狀物21，22，23，24，25由淬硬材料，例如硬質(zhì)合金制成。同樣，溝道或槽11，12，13，14，15也是淬硬的。硬化是合乎需要的，以阻礙或防止球狀物或溝道產(chǎn)生磨損，這種磨損勢(shì)必降低球狀物在溝道或槽中自由運(yùn)動(dòng)的能力且由此阻礙了球狀物平衡運(yùn)動(dòng)有效性。
在運(yùn)行中，可以用一個(gè)在平衡裝置10與轉(zhuǎn)軸32之間的鍵31把裝置10裝在軸32上，使二者一起固定地旋轉(zhuǎn)。在操作一個(gè)總體上由33表示的產(chǎn)生失衡狀態(tài)的不平衡件時(shí)，如圖所示，軸32和部件33及平衡裝置10一起旋轉(zhuǎn)。
在部件33產(chǎn)生失衡狀態(tài)的條件下，各槽11，12，13，14，15中的球狀物21，22，23，24，25運(yùn)動(dòng)，對(duì)失衡狀態(tài)起到補(bǔ)償作用。
要精確地表述球體的運(yùn)動(dòng)原理是困難的，然而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以隨之導(dǎo)出公式并較好地預(yù)測(cè)平衡裝置10的最佳工作情況，下面的說(shuō)明將對(duì)目前尚不清楚的進(jìn)一步的情況予以評(píng)述，修改，或是對(duì)其做出變更。
目前認(rèn)為槽13中的大球23能清除部件33中較大的失衡狀態(tài)。在槽12，14中稍小的球22，24將起到消除部件33中的稍小的失衡狀態(tài)的作用。最后，槽13，15中最小的球23，25將起到消除部件33中最小的失衡狀況的作用。由此通過(guò)“微調(diào)”消除部件33中的全部失衡狀況;也就是說(shuō)，用位于各槽中的多個(gè)不同尺寸的球在動(dòng)態(tài)條件下消除不平衡，這些球最佳地消除不同程度的不平衡。
參見(jiàn)圖2，其中以圖1最左面的裝有球21的槽11為例，并且說(shuō)明補(bǔ)償部件33中的失衡的動(dòng)態(tài)平衡位置，通過(guò)對(duì)軸的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)妮p微調(diào)速來(lái)觀察，發(fā)現(xiàn)球體21的最佳工作狀況是出現(xiàn)在如圖所示的互不接觸的動(dòng)態(tài)平衡位置。從中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)很多球21相互接觸時(shí)，平衡狀況不是最佳的，并且需要對(duì)平衡裝置10的結(jié)構(gòu)或重量做出改進(jìn)。
當(dāng)部件33在動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)下出現(xiàn)大的不平衡問(wèn)題時(shí)，宜于采用圖1和圖2所示的本發(fā)明的實(shí)施例。如果部件33中潛在失衡問(wèn)題較小，槽及其中相應(yīng)的球的數(shù)量可以減少到最少為兩個(gè)，其中各槽中相應(yīng)的球都具有相同的尺寸和重量，并且第一槽中的球的尺寸和重量不同于第二槽中的球，前一種球起到消除大的失衡的作用，而后一種球用于消除較小的剩余失衡。
圖3和4表示另一個(gè)實(shí)施例，它適用于如圖3所示寬度“W”受限的情況。在本實(shí)施例中有三個(gè)分別裝有球40，41，42的槽或溝道34，35，36。槽34中的球40都具有相同尺寸和重量。槽35中的球41的尺寸和重量也是相同的。以及槽36中的球42的尺寸和重量也是相同的。然而，槽34中的球40大于并重于槽35中的球41，而球41又大于并重于槽36中的球42。在工作狀態(tài)下并且在軸32旋轉(zhuǎn)期間在部件33中出現(xiàn)不平衡時(shí)，球40，41，42將處于抵消不平衡的位置。圖4所示球40，41，42的有代表性的位置正是能最佳地消除不平衡的位置;也就是如上所述的，各個(gè)溝道或槽中的球互不接觸。
圖5表示本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例。在本例中仍與寬度“W”有關(guān)，第一多個(gè)圓餅狀重物50，51，52可自由運(yùn)動(dòng)地置于各槽43，44，45中，槽43，44，45由環(huán)形隔板53，54，55構(gòu)成，隔板由轂環(huán)60定位并處于隔離物61，62，63之間。在殼體64內(nèi)添加硅潤(rùn)滑劑65，并且用帽螺絲71把罩件70連到殼體64上。
在操作中，象圖1所示的相應(yīng)方法一樣，把殼體64固定安裝在轉(zhuǎn)軸32上。當(dāng)部件33出現(xiàn)不平衡時(shí)，圓形重物50，51，52，在槽43，44，45中自由運(yùn)動(dòng)，直到它們處于抵消部件33中的不平衡的位置時(shí)為止。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，最好使圓餅50，51，52的側(cè)面略呈弧形，以使其與隔板53，54，55的接觸面積為最小，從而使其不受任何可能的吸力的影響，這種吸力在隔板53，54，55，所用的硅潤(rùn)滑劑，以及圖5實(shí)施例中的餅50，51，52之間。最好使柱體或餅50，51，52盡量象圖1和圖3實(shí)施例中的重物和球那樣在隔板53，54，55之間的槽43，44，45內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的又一實(shí)施例表示在圖6和圖7中，圖6表示有四個(gè)槽或溝道，而圖7中僅有三個(gè)槽或溝道。在本例中，用70表示的平衡裝置的總體關(guān)于二個(gè)軸線11，72都是對(duì)稱的，并且與圖1實(shí)施例類似地裝在軸32上。
然而，在本實(shí)施例中的中心環(huán)形部件73是用實(shí)心塊材料經(jīng)加工在其兩面上形成多個(gè)均由74表示的環(huán)形槽而制成的。球(圖7)被裝在槽80，81，82，83中，裝在最外側(cè)的槽80中的球最大，而裝在最內(nèi)側(cè)的槽83中的球最小。在每個(gè)槽74中裝入硅潤(rùn)滑劑后，用帽螺絲82把兩個(gè)端板81裝在中心環(huán)形部件73上。其工作情況與圖3實(shí)施例類似;即當(dāng)部件33出現(xiàn)不平衡時(shí)，各槽中的球?qū)⑻幱诘窒黄胶獾奈恢谩?br>
目前還不知道為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，但已發(fā)現(xiàn)在各個(gè)實(shí)施例中的各個(gè)槽或環(huán)形空間內(nèi)的球或重物的最佳數(shù)量是七個(gè)。然而，也證實(shí)了更多或較少的球或重物也能用于消除各種工作狀態(tài)下的各種不平衡。
已有的經(jīng)驗(yàn)有助于使用者對(duì)其現(xiàn)有產(chǎn)品的改進(jìn)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，采用平衡裝置后，有可能從一個(gè)失衡部件中消除的不平衡量是平衡裝置的各槽或溝道中重物的總和。
圖8A和8B表現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例。在本實(shí)施例中，本發(fā)明的平衡裝置被描述成由兩部分90，91制成，這兩部分由帽螺絲92，93繞軸32安裝，并在拆除帽螺絲92，93后可使兩部分90，91自由地脫離軸32。本實(shí)施例特別適用于希望對(duì)轉(zhuǎn)軸32或失衡部件33的改動(dòng)最小的場(chǎng)合。平衡裝置74在可能加上平衡裝置74的位置處簡(jiǎn)單地連接在軸32上，并且帽螺絲92，93將其緊固在軸32上。
另一實(shí)施例表示在圖9和圖10中。值得注意的是本實(shí)施例中的平衡裝置在轉(zhuǎn)軸32的外圓周內(nèi)側(cè)。如圖9所示，槽或溝道100，101，102，直接加工在軸32整體材料內(nèi)部，而球103，104，105被直接置于槽內(nèi)，使球相對(duì)于槽自由運(yùn)動(dòng)。蓋110連接在軸32上，從而保持住球103，104，105。在操作中，如果不平衡部件33(圖1)和/或軸32自身出現(xiàn)失衡狀況，球103，104，105就會(huì)自動(dòng)排列成如圖10所示的形態(tài)。在這種位置上，軸32和/或失衡部件33被動(dòng)態(tài)運(yùn)行條件下的球103，104，105的位置所平衡。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在某些條件下特別是平衡裝置10的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r.p.m.)較低時(shí)，重物21(圖11)將趨向于在槽11中維持基本靜止的位置，直至平衡裝置的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)增大到使重物21被帶到環(huán)繞槽11內(nèi)徑的最高點(diǎn)時(shí)，或是當(dāng)重物21從半徑25的一側(cè)被帶到另一側(cè)時(shí)，或是直到作用在重物上的離心力迫使其向外運(yùn)動(dòng)直至與槽11的外表面處于運(yùn)動(dòng)接合的狀態(tài)時(shí)，此時(shí)槽11將施加一定的摩擦力帶動(dòng)重物環(huán)繞槽11運(yùn)動(dòng)。在達(dá)到運(yùn)行速度后，重物21將迅速地以最小的運(yùn)動(dòng)自動(dòng)排列，從而適當(dāng)?shù)仄胶馊魏尾黄胶鉅顟B(tài)。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，例如在平衡裝置的轉(zhuǎn)速較高時(shí)，槽內(nèi)的重物21將迅速地自動(dòng)排列，從而抵消裝置中的任何不平衡。然而，在低速時(shí)卻不總是這種情況，因此，宜于采用使重物與槽一起運(yùn)動(dòng)的裝置，或是至少要對(duì)可動(dòng)的重物施加一個(gè)力，使得在槽圍繞其自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)重物一起運(yùn)動(dòng)。
在消除不平衡的過(guò)程中，任何延遲都是不利的，例如當(dāng)轉(zhuǎn)軸處于平衡狀態(tài)并旋轉(zhuǎn)時(shí)突然遇到失衡的情況下，可以想像，在給系統(tǒng)造成損害的后果之前，重物21不能足夠快地消除失衡情況。
用來(lái)改進(jìn)“快速性”的裝置可以采用多種形式，系統(tǒng)響應(yīng)該裝置去消除失衡狀態(tài)。例如設(shè)想把一種實(shí)物加到槽11上，從而在重物21上施加作用力，該作用力使重物21從靜止位置運(yùn)動(dòng)到部件10的“最上部”位置，并且從由部件10的軸線26延伸出的半徑25的一側(cè)運(yùn)動(dòng)到相反的另一側(cè)。作為替代，也可以使用機(jī)械或電氣的裝置。
參見(jiàn)圖11，設(shè)想槽11內(nèi)的重物21最初的運(yùn)動(dòng)是由加到槽11的實(shí)物所引起的，該實(shí)物最初向重物施加一點(diǎn)力從而使重物21運(yùn)動(dòng)。例如，這種實(shí)物可以是一種粘稠的流體，使重物產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，例如一種油脂。本文中不打算對(duì)所有的這類實(shí)物加以詳細(xì)說(shuō)明，但是它可以包括能使重物21開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的任何實(shí)物。甚至沙土也可設(shè)想被用做這種實(shí)物，當(dāng)然，不宜使用沙土，因?yàn)樯惩敛粔蚣儍舨⑶易罱K將與槽11內(nèi)的重物21粘合在一起，從而影響正常操作中對(duì)重物運(yùn)動(dòng)的快速性要求。
還可以設(shè)想從平衡裝置10外部啟動(dòng)重物的運(yùn)動(dòng)。例如當(dāng)重物由磁性材料制成時(shí)，可以由一個(gè)外部附件(未示出)向重物施加適當(dāng)?shù)拇艌?chǎng)，在出現(xiàn)失衡狀態(tài)時(shí)使重物立即能相應(yīng)地運(yùn)動(dòng)。這樣做將會(huì)縮短重物21的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，以消除不平衡狀態(tài)，且由此減少了造成失衡裝置損害的可能性。
參見(jiàn)圖12，其中的平衡裝置總體由100表示。在平衡裝置100中添加一種液體101，并且其液面高于可運(yùn)動(dòng)的球狀重物103。在槽110中形成一V形槽104，使球體103在槽中容易運(yùn)動(dòng)。V形槽104有多個(gè)從槽104延伸到儲(chǔ)液容器(未示出)的通道111。
在運(yùn)行中，并且當(dāng)平衡裝置100開(kāi)始旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體103將與槽110一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并因此對(duì)球103施加一個(gè)力使球103與槽110一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)平衡裝置的轉(zhuǎn)速增加時(shí)，作用于液體的離心力也隨之增大，并因此會(huì)使液體101傾向于從通道111流出，而由此停止對(duì)球體103的運(yùn)動(dòng)形式任何進(jìn)一步的影響，此時(shí)，球體103將與平衡裝置100按相同的速度旋轉(zhuǎn)。由于前述的理由，這樣的結(jié)果是有利的，即當(dāng)球體103快速運(yùn)動(dòng)時(shí)可以快速消除任何不平衡。
圖13構(gòu)成了本發(fā)明的另一實(shí)施例。由200表示的平衡裝置總體包括一個(gè)球狀的可動(dòng)重物201，并包括一個(gè)被彈性地安裝在徑向朝內(nèi)延伸的開(kāi)口204內(nèi)的桿202。壓縮彈簧203作用于桿202以使其從圖示位置向外，從而在平衡裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)限制球201的運(yùn)動(dòng)。
若平衡裝置200開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，桿202將使球201與槽205一起旋轉(zhuǎn)。隨著速度的增加，作用于桿202的離心力將傾向于使桿202在開(kāi)口204中向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從而允許球201在槽205中自由轉(zhuǎn)動(dòng)，使之自由地分布在任何位置，與裝有該平衡裝置200的旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的不平衡發(fā)生聯(lián)系。
現(xiàn)參見(jiàn)圖14，它示意性地給出了本發(fā)明的二個(gè)實(shí)施例，它可與裝在標(biāo)準(zhǔn)滾珠301的軸承300一起使用，以便減少軸302的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力。然而，需要消除軸302中的不平衡，為此可以加上平衡裝置303或平衡裝置304。
連接了平衡裝置303可以使其與軸302一起旋轉(zhuǎn)，并且球狀的可動(dòng)重物305繞軸302的軸線306相對(duì)于軸線306的橫向方向運(yùn)動(dòng);而在平衡裝置304中，球狀重物310，311，312縱向或平行于軸302的軸線306旋轉(zhuǎn)。
滾珠305，307，308有不同的直徑，同樣對(duì)滾珠310，311，312也取不同的直徑。根據(jù)現(xiàn)有的包括軸302和軸承300的系統(tǒng)的幾何形狀來(lái)考慮采用哪種結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)參見(jiàn)圖15A所示的一個(gè)普通洗衣機(jī)盛水桶或槽400。兩個(gè)平衡裝置402，403在槽400上，以消除運(yùn)行中的任何不平衡，盡管只使用一個(gè)就可能足以消除其不平衡了。平衡裝置402，403可取不同的形式。
開(kāi)始先看圖15B，平衡裝置401可采取多個(gè)槽403，404的形式，它們環(huán)繞軸線406在其長(zhǎng)度方向上延伸或是平行于軸線406。球狀的可動(dòng)重物407，408安裝在槽404，405中，并且在槽400轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)消除其不平衡。
另一方面，平衡裝置402可以具有在軸線406的橫向上加工的槽409，410。球411，412在其各自的槽409，410中可以運(yùn)動(dòng)，在槽400繞軸線406旋轉(zhuǎn)時(shí)消除其不平衡。
本發(fā)明還有一個(gè)實(shí)施例表示在圖16中，該圖中示意性地表示機(jī)動(dòng)車500的后端。齒輪箱或差動(dòng)器501具有從其中向外延伸的驅(qū)動(dòng)軸502，503，并且連接到后輪504，505，使其在機(jī)動(dòng)車開(kāi)動(dòng)時(shí)與驅(qū)動(dòng)軸502，503一起旋轉(zhuǎn)。
在該系統(tǒng)中可能出現(xiàn)不平衡。例如，輪胎504，505可能由于各種原因出現(xiàn)失衡，例如在輪胎成為扁平狀時(shí)。特別是在方程式賽車中，汽車以極高的速度穿越全程，輪胎要承受很大變化的力。
為校正不平衡，平衡裝置506，507可加到軸502，503上，盡管每個(gè)軸上可以僅加一個(gè)。如圖所示，當(dāng)軸502，503二者在軸向上并且繞齒輪箱501旋轉(zhuǎn)時(shí)，平衡裝置將以如上所述的相同方式起作用。如圖16中所示，在繞齒輪箱501的旋轉(zhuǎn)不脫離的情況下，可以便利地把平衡裝置508，509裝到軸502，503上。
現(xiàn)參見(jiàn)圖17所示的帶曲柄605的曲軸600，在曲柄上附有連接到活塞602的活塞桿601?；钊?02可用在例如壓縮機(jī)中。二個(gè)平衡裝置604，605如圖所示接在曲軸600上。它們各自的運(yùn)行類似于上述運(yùn)行情況，并且如前述那樣連續(xù)地消除系統(tǒng)中不平衡。
目前可以預(yù)料，盡管根據(jù)本發(fā)明的平衡裝置由金屬材料制成的，可以設(shè)想其他材料例如復(fù)合材料構(gòu)件及塑料或類似物也是合適的，這取決于平衡裝置起作用的所在工作條件。
已經(jīng)對(duì)本發(fā)明具體的實(shí)施例做了描述，這樣的實(shí)施例僅是為了對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明，而不應(yīng)看作是對(duì)由權(quán)利要求所限定的保護(hù)范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種可繞一軸線旋轉(zhuǎn)的平衡結(jié)構(gòu)部件，上述部件包括與上述軸線同心并圍繞上述軸線延伸的第一和第二環(huán)形槽，在上述第一環(huán)形槽內(nèi)可自由運(yùn)動(dòng)的第一多個(gè)重物，在上述第二環(huán)形槽內(nèi)可自由運(yùn)動(dòng)的第二多個(gè)重物，在上述第一環(huán)形槽中的上述第一多個(gè)重物具有基本上相同的尺寸和重量，在上述第二環(huán)形槽中的上述第二多個(gè)重物具有基本相同的重量和尺寸，上述第二多個(gè)重物的上述重量和尺寸不同于上述第一多個(gè)重物的上述重量和尺寸。
2.如權(quán)利要求1的平衡結(jié)構(gòu)部件，其特征是上述第一和第二環(huán)形槽設(shè)置在上述部件的外側(cè)圓周上，上述槽在軸向上由上述外側(cè)圓周的一部分隔開(kāi)。
3.如權(quán)利要求2的平衡結(jié)構(gòu)部件，其特征是上述重物是球形的。
4.如權(quán)利要求2的平衡結(jié)構(gòu)部件，其特征是上述重物為圓柱形和盤(pán)狀。
5.如權(quán)利要求1的平衡結(jié)構(gòu)部件，其特征是上述第一槽是設(shè)在靠近上述部件外圓周處的外槽，而上述第二槽是與上述外槽同心并設(shè)在其內(nèi)側(cè)的內(nèi)槽。
6.如權(quán)利要求5的平衡結(jié)構(gòu)部件，其特征是在上述第一外槽中的上述重物比設(shè)在上述第二內(nèi)槽中的上述重物重。
7.如權(quán)利要求6的平衡結(jié)構(gòu)部件，其特征是上述部件包括基本上對(duì)稱的第一和第二半，及連接上述兩半的裝置，上述兩半被圍繞一個(gè)轉(zhuǎn)軸可操作地安裝。
8.如權(quán)利要求5的平衡結(jié)構(gòu)部件，其特征是上述第一和第二環(huán)形槽形成在上述部件的一個(gè)面上，上述部件進(jìn)一步包括與上述第一面相對(duì)置的第二面，上述第二面上具有第三和第四環(huán)形槽，在上述第三環(huán)形槽內(nèi)可自由運(yùn)動(dòng)的第三多個(gè)重物，在上述第四環(huán)形槽內(nèi)可自由運(yùn)動(dòng)的第四多個(gè)重物，在上述第三環(huán)形槽中的上述第三多個(gè)重物具有基本相同的重量和尺寸，在上述第四環(huán)形槽中的上述第四多個(gè)重物具有基本相同的重量和尺寸，上述第四多個(gè)重物的上述重量和尺寸與上述第三多個(gè)重物的上述重量和尺寸不同。
9.如權(quán)利要求8的平衡結(jié)構(gòu)部件，其特征是在各個(gè)上述槽中的重物均為球形的。
10.如權(quán)利要求9的平衡結(jié)構(gòu)部件，其特征是在各個(gè)上述槽中的上述重物的數(shù)量都是7個(gè)。
11.如權(quán)利要求5的平衡結(jié)構(gòu)部件，其特征是在各個(gè)上述槽中的上述重物數(shù)量都是7個(gè)。
12.一種旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)態(tài)平衡方法包括以下步驟，把尺寸和重量相同的第一多個(gè)重物置入一個(gè)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中的第一環(huán)形槽內(nèi)，把尺寸和重量相同，而又與上述第一多個(gè)重物的尺寸和重量不同的第二多個(gè)重物置入上述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中的第二環(huán)形槽內(nèi)，并且在上述結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時(shí)允許上述第一和第二多個(gè)重物在上述第一和第二環(huán)形槽內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)。
13.如權(quán)利要求12的旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)態(tài)平衡方法，共特征是上述第一和第二環(huán)形槽外部的內(nèi)側(cè)圓周是相等的。
14.如權(quán)利要求12的旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)態(tài)平衡方法，其特征是第一環(huán)形槽同軸地置于上述第二環(huán)形槽的外側(cè)。
15.一種抵消旋轉(zhuǎn)部件中不平衡的方法包括以下步驟;把一個(gè)平衡結(jié)構(gòu)置于上述旋轉(zhuǎn)部件的軸上，把相同重量和尺寸的第一多個(gè)重物置入第一環(huán)形槽內(nèi)，第一環(huán)形槽與上述軸同軸并且繞上述結(jié)構(gòu)的圓周延伸，并且允許每個(gè)上述第一個(gè)多個(gè)重物在上述第一環(huán)形槽內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)，把相同重量和尺寸的第二多個(gè)重物置入第二環(huán)形槽內(nèi)，第二環(huán)形槽與上述軸同軸，并且位于上述第一環(huán)形槽的內(nèi)側(cè)，并且允許每個(gè)上述第二多個(gè)重物在上述第二環(huán)形槽內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)，上述第二多個(gè)重物與上述第一多個(gè)重物的重量和尺寸不同。
16.一種抵消旋轉(zhuǎn)部件不平衡的方法包括以下步驟把具有第一和第二環(huán)形槽的第一半結(jié)構(gòu)件置于旋轉(zhuǎn)部件上，在每個(gè)上述環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有可自由運(yùn)動(dòng)的重物，把具有與上述第一半上述結(jié)構(gòu)件中的上述第一和第二環(huán)形槽相對(duì)稱的第三和第四環(huán)形槽的第二半結(jié)構(gòu)件置于上述旋轉(zhuǎn)部件上，連接上述第一和第二半，轉(zhuǎn)動(dòng)上述旋轉(zhuǎn)部件并且允許上述可自由運(yùn)動(dòng)的重物在上述槽內(nèi)自動(dòng)地定位，從而基本上消除所有的上述不平衡。
17.一種平衡裝置包括具有一個(gè)外徑的軸，至少兩個(gè)形成在上述軸內(nèi)的槽，上述槽與上述軸的軸線同軸，并且其中的一槽在另一槽的內(nèi)側(cè)，上述槽中處于外側(cè)的槽設(shè)在上述軸的外徑的內(nèi)側(cè)，設(shè)置在每個(gè)上述槽內(nèi)的可自由運(yùn)動(dòng)的重物，以及把上述重物保持在上述槽內(nèi)的裝置。
18.如權(quán)利要求17的平衡裝置，其特征是上述重物是球形的。
19.如權(quán)利要求18的平衡裝置，其特征是在上述外側(cè)槽內(nèi)的每個(gè)上述球形重物的重量相同，并且比上述內(nèi)側(cè)槽內(nèi)的每個(gè)上述球形重物較重。
20.如權(quán)利要求19的平衡裝置，其特征是在上述外側(cè)槽內(nèi)的每個(gè)上述球形重物的尺寸相同，并且比上述內(nèi)側(cè)槽內(nèi)的每個(gè)上述球形重物較大。
21.如權(quán)利要求19所平衡裝置，其特征是在上述內(nèi)側(cè)槽內(nèi)的上述球形重物的尺寸相同。
22.一種可繞軸旋轉(zhuǎn)的平衡結(jié)構(gòu)件，在上述結(jié)構(gòu)件中的至少一個(gè)槽與上述軸同心，至少一個(gè)重物可以在上述槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，以及相對(duì)于上述槽使上述重物保持靜止的裝置，直到由于上述結(jié)構(gòu)件繞上述軸旋轉(zhuǎn)使上述重物從上述軸垂直徑向延伸的一側(cè)運(yùn)動(dòng)到另一側(cè)時(shí)為止。
23.如權(quán)利要求22的平衡結(jié)構(gòu)件，其特征是上述保持裝置是一種流體。
24.如權(quán)利要求22的平衡結(jié)構(gòu)件，其特征是上述保持裝置是油脂。
25.如權(quán)利要求22的平衡結(jié)構(gòu)件，其特征是上述保持裝置是一種研磨劑。
26.如權(quán)利要求25的平衡結(jié)構(gòu)件，其特征是上述保持裝置是沙土。
27.如權(quán)利要求22的平衡結(jié)構(gòu)件，其特征是上述保持裝置位于上述結(jié)構(gòu)件的外部。
28.如權(quán)利要求27的平衡結(jié)構(gòu)件，其特征是上述保持裝置是一個(gè)磁性附件。
29.一種洗衣機(jī)具有可繞一軸旋轉(zhuǎn)的盛水圓桶，具有一個(gè)軸線并且與上述軸同心的至少一個(gè)環(huán)形平衡裝置，上述平衡裝置具有至少兩個(gè)通道，在每個(gè)上述通道內(nèi)裝有可運(yùn)動(dòng)的重物，在上述第一通道內(nèi)的上述可運(yùn)動(dòng)重物的尺寸基本相同，在上述第二通道內(nèi)的上述可運(yùn)動(dòng)重物的尺寸基本相同，在上述第二通道內(nèi)的可運(yùn)動(dòng)重物的尺寸與上述第一通道內(nèi)的可運(yùn)動(dòng)重物不同。
30.一種洗衣機(jī)具有可繞一軸旋轉(zhuǎn)的盛水圓桶，可操作地連接到上述圓桶上并有一個(gè)軸線的至少一個(gè)環(huán)形平衡裝置，上述平衡裝置與上述軸同軸安裝，上述平衡裝置包括至少一個(gè)容納可運(yùn)動(dòng)重物的通道，上述重物可以和上述平衡裝置一起轉(zhuǎn)動(dòng)并可以相對(duì)于上述通道運(yùn)動(dòng)，在上述通道內(nèi)的所有上述重物具有基本相同的尺寸。
31.一種平衡裝置，該平衡裝置被可操作地連接到一個(gè)旋轉(zhuǎn)部件上并且與上述旋轉(zhuǎn)部件的軸線同心，上述平衡裝置具有繞上述平衡裝置的軸線在圓周上延伸的至少一個(gè)通道，在上述通道內(nèi)有多個(gè)重物并且可以相對(duì)于上述通道運(yùn)動(dòng)，以及用于維持上述重物相對(duì)于上述通道基本靜止，直至上述平衡裝置達(dá)到一個(gè)預(yù)定轉(zhuǎn)速時(shí)為止的裝置。
32.如權(quán)利要求31的平衡裝置，其特征是上述重物維持裝置是一種添加到上述平衡裝置中的流體。
33.如權(quán)利31的平衡裝置，其特征是上述重物維持裝置是一個(gè)槽，并且有一個(gè)流體進(jìn)出通道連接到上述槽。
34.如權(quán)利要求31的平衡裝置，其特征是上述重物保持裝置是一個(gè)彈簧安裝桿，它在上述平衡裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能從上述指向外側(cè)的安裝位置可操作地縮回。
35.一種用于機(jī)動(dòng)車或類似物的車軸，上述車軸可繞一軸線旋轉(zhuǎn)，一個(gè)平衡裝置的被可操作地連接到上述車軸上并且具有一個(gè)繞上述車軸的軸線延伸的通道，在上述通道內(nèi)有多個(gè)重物并且可在上述通道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，上述通道內(nèi)的所有上述重物具有基本相同的尺寸。
36.一種壓縮機(jī)具有可操作地連接到一個(gè)旋轉(zhuǎn)曲軸上的至少一個(gè)活塞，一個(gè)平衡裝置被可操作地連接到上述曲軸上并且具有繞上述曲軸的軸線延伸的一個(gè)環(huán)形通道，上述通道中有多個(gè)可相對(duì)于該通道運(yùn)動(dòng)的重物，每個(gè)上述多個(gè)重物具有基本相同的尺寸。
全文摘要
一種用于動(dòng)態(tài)平衡一個(gè)失衡的旋轉(zhuǎn)部件的平衡裝置。當(dāng)該裝置被裝在一個(gè)軸或其他可轉(zhuǎn)動(dòng)部件上并旋轉(zhuǎn)時(shí)，安裝在第一槽或溝道內(nèi)的第一系列相同尺寸和重量的重物可自由運(yùn)動(dòng)。具有相同尺寸和重量的第二系列重物被類似地裝入位于第一槽內(nèi)側(cè)的第二槽內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)。第一系列重物的尺寸和重量與第二系列重物不同。
文檔編號(hào)F16FGK1089700SQ93107009
公開(kāi)日1994年7月20日 申請(qǐng)日期1993年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月21日
發(fā)明者泰勒·加里·B, 加斯非·安東 申請(qǐng)人:衡器技術(shù)兩合公司