DE8508931U1 - Reibungsdämpfer, insbesondere für Waschmaschinen mit Schleudergang - Google Patents

Description

DIPL..ING, DR. MANFRED RAU DIPL.-PHYS. DR. HERBERT 5CHNECK ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT

VNR Io6984 Nürnberg, 25.o3.1985

R/St

Fritz Bauer + Söhne oHG, Industriestraße 12-14,

85o3 Altdorf

Reibungsdämpfer, insbesondere tür Waschmaschinen mit

Schleudergang

Die Erfindung betrifft einen Reibungsdämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem derartigen aus der DE-OS 29 42 716 bekannten Reibungsdämpfer besteht das Gehäuse aus einem zylindrischen Metallrohr, während der Stößel einstückig aus einem geeigneten Kunststoff, beispielsweise Polyamid, besteht. Dieser Reibungsdämpfer hat sich in der Praxis, d.h. primär beim Einsatz in Waschmaschinen mit Schleudergang außerordentlich bewährt.

Waschmaschinen mit Schleudergang werden während des normalen Waschbetriebes mit unterkritischer Drehzahl des schwingenden Systems der Waschmaschine angetrieben. Beim Schleudern wird die Trommel der Waschmaschine

mit überkritischer Drehzahl angetrieben, d.h. beim Hochfahren in die Schleuderdrehzahl durchläuft das schwingende System die kritische Drehzahl. Die in der Trommel nach dem Waschen Und vor dem Schleudern befindliche nasse Wäsche bildet eine erhebliche Unwucht, so daß beim Hochfahren in die Schleuderdrehzahl erhebliche Unwuchtkräfte auftreten. Während des Hochlaufens in die Schleuderdrehzahl müssen also vom Dämpfer gi'öfis Dämpfungskräfte erzeugt werden. Da mit dem Abschleudern des Wassers die Unwucht stark abnimmt, und da ohnehin im überkritischen Drehzahlbereich die Schwingungsamplituden des schwingenden Systems stark abnehmen, müssen nach Durchfahren der kritischen Drehzahl nur noch geringe Dämpfungskräfte erzeugt werden. Es sind bereits hydraulische Dämpfer für diesen Zweck bekannt geworden, die mit beträchtlichem Aufwand eine Reduktion der hydraulischen Dämpfungskräfte zum Ende des Schleudervorganges hin ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reibungsdämpfer der gattungsgemäßen Art mit einfachen Mitteln so auszugestalten, daß eine beträchtliche Reduktion der Dämpfungskräfte nach dem Durchlaufen der kritischen Drehzahl erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß das aus Kunststoff bestehende Gehäuse aufgrund der beim Hochlauf zur Schleuderdrehzahl auf die stark vergrößerte Reibungsarbeit zurückgehenden Erwärmung seinen Innendurchmesser so stark erweitert, daß dies zu einem beträchtlichen Abfall der Reibungskräfte zwischen Stößel und Gehäuse führt. Es tritt also eine gewisse Teil-Selbst-Ab-

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schältung der Dämpfungswirkung des Reibungsdämpfers ein. Eine Restdämpfung bleibt noch erhalten, so daß die am Ende eines Schleudervorgangs noch erforderliche Rest-Dämpfung gegeben ist. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen führen sogar noch zu einer Vereinfachung der Herstellung des Reibungsdämpfers, da das Gehäuse - gleichermaßen wie der Stößel - gespritzt werden kann, wobei entsprechend Anspruch 2 das gesamte Gehäuse einstückig gespritzt v/erden kann.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 einen Reibungsdämpfer gemäß der Erfindung im Längsschnitt,

Fig. 2 das Gehäuse des Reibungsdämpfers im Längsschnitt,

Fig. 3 den Stößel des Reibungsdämpfers im Längsschnitt und

Fig. 4 einen Teil des Reibungskolbens des Stößels und des Gehäuses des Reibungsdämpfers in demontiertem Zustand in Explosionsdarstellung.

Der in der Zeichnung dargestellte Reibungsdämpfer weist ein Gehäuse 1 und einen Stößel 2 auf.

Das Gehäuse 1 besteht aus einem Rohr, das an einem Ende mittels eines Bodens 3 verschlossen ist. An der Außenseite des Bodens 3 ist ein sogenanntes Auge 4, also eine Gelenkbüchse zum Anlenken des Reibungsdämpfers, angebracht. Dieses Auge 4 weist demzufolge

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eine zylindrische Ausnehmung 5 auf, deren Symmetrie^ achse 6 die Mittel-Langs-Achse 7 des Reibüngsdämpfers senkrecht schneidet.

Das Gehäuse 1 mit Boden 3 und Auge 4 ist einstückig ausgebildet.

Der Stößel 2 weist an seinem äußeren Ende ebenfalls ein Auge S, also eine Anlenkbüchse_; ΒΧλΐ_} <3p>s eine zylindrische Ausnehmung 9 aufweist, deren Achse Io ebenfalls die Mittel-Längs-Achse 7 senkrecht schneidet. Der Stößel selber besteht im wesentlichen aus einem sich zum Auge 8 hin verjüngenden Rohr 11, das auf seiner Außenseite mittels Längsrippen 12 versteift ist. Am äußeren Ende dieses Rohres 11 ist das Auge 8 ausgebildet.

Das Rohr 11 weist eine Entlüftungsöffnung 13 auf.

Am im Gehäuse 1 befindlichen inneren Ende des Stößels 2 ist ein Reibungskolben 14 ausgebildet, der* ringförmige, im Abstand voneinander ausgebildete und einander paarweise zugeordnete Gegenhalteflansehe 15, 16 und 17, 18 aufweist. Zwischen den einander jeweils zugeordneten Gegenhalteflanschen 15, 16 bzw. 17, 18 sind kreiszylindrische Auflage-Abschnitte 19, 2o ausgebildet, die ebenfalls konzentrisch zur Achse 7 angeordnet sind. Auf den Auflage-Abschnitten 19, 2o ist jeweils eine an ihrem Umfang geschlossen ausgebildete Reibungshülse 21, 22 angeordnet. Diese Reibungshülsen bestehen aus einem geschlossenzelligen, elastischen Schaumstoff.

Das im wesentlichen zylinderrohrförmige Gehäuse 1 weist einen Arbeitsabschnitt 23 auf, in dem die Innen-

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fläche 24 des Gehäuses 1 vollkommen kreiszylindrisch |

ausgebildet ist. Beiderseits dieses Arbeitsabschnit- |

tes 23 weist das Gehäuse 1 jeweils einen Endabschnitt (

25, 26 auf, wo die Innenfläche 24 des Gehäuses i ,

sich in Richtung vom Boden 3 weg zur Gehäuseöffnung 27 hin geringfügig erweitert, und zwar im Bereich von etwa Io'(Bogen-Minuten).Diese zeichnerisch nicht darstellbare Durchmesserveränderung erfolgt aus fertigungstechnischen Gründen und führt bei einer Länge ;' von beispielsweise etwa 3o mm pro Endabschnitt 25 bzw. \ 26 zu einer Durchmesserveränderung von etwas weniger , ^: _:'^:- als o,l mm. Im Bereich der GehäuseÖffnung 27 ist ; ein Einführtrichter 28 mit einer deutlichen Durchmesser erweite rung der Innenfläche 24 ausgebildet.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, weist das Gehäuse 1 im Bereich des Arbeitsabschnitts 23 und über dessen axiale Länge einen Innendurchmesser D auf, der etwa gleich ist dem Außendurchmesser D¹ einer Reibungshülse 21 bzw. 22 in entspanntem, also unmontiertem Zustand. Der Außendurchmesser d eines Auflage-Abschnitts 19 bzv/. 2o ist dagegen etwas größer als der Innendurchmesser d¹ einer solchen Reibungshülse 21 bzw. 22 in unmontiertem Zustand. Aufgrund dieser Durchrnesserunterschiede werden die Reibungshülsen 21, 22 beim Aufschieben auf die Auflagen-Abschnitte 19 bzw. 2o an ihrem Innenumfang elastisch gedehnt, und zwar um etwa 5 bis 15%. Durch diese Vorspannung auf ihrer Innenseite erfolgt eine gewisse Selbstnachstellung bei Verschleiß. Der Aufbau und die Wirkung des Stößels 2 mit dem Reibungskolben 14 ist aus der DE-OS 29 42 716 bekannt. Wie sich im übrigen auch aus Fig. 4 ergibt, ist der Außendurchmesser d" der Gegenhaiteflansche ^

15 bis 18 geringfügig kleiner als der Innendurchmesser D I

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des Gehäuses 1, so daß die Führung des Stößels 2 im Gehäuse 1 nicht von den Gegenhalteflanschen 15 bis 18, sondern von den elastisch an der Innenwand anliegenden Reibungshülsen 21, 22 bewirkt wird.

Zwischen den beiden mittleren einander benachbarten Gegenhalteflanschen 16, 17 ist ein Schmierfettspeicher 29 in Form einer Ringnut ausgebildet.

Die Reibungsdämpfer werden primär in Waschmaschinen mit Schleudergang eingesetzt, d.h. in Waschmaschinen, die während des normalen Waschbetriebes mit unterkritischer Drehzahl laufen. Zum Schleudern werden die Trommeln der Waschmaschinen auf eine erheblich höhere Drehzahl, beispielsweise über looo UpM beschleunigt. Beim Hochlaufen in diese Schleuderdrehzahl durchläuft das schwingende System der Waschmaschine die kritische Drehzahl, in der die Amplituden des schwingenden Systems am größten sind. Beim Hochlaufen zur kritischen Drehzahl ist also der größte Dämpfungsbedarf vorhanden. Nach Durchlaufen der kritischen Drehzahl in höhere Drehzahlbereiche sinkt der Dämpfungsbedarf wieder stark ab. Die Vergrößerung der Schwingungsamplituden des schwingenden Systems der Waschmaschine ergeben sich daraus, daß die nasse in der Trommel der Waschmaschine befindliche Wäsche eine erhebliche Unwucht bildet, die entsprechend zu den Schwingungsampli^uden führt. Beim Hochlaufen von der normalen Waschdrehzahl in die Schleuderdrehzahl erhöht sich zum einen die Schwingungsfrequenz des Reibungsdämpfers und zum anderen auch die Schwingungsamplitude, d.h. die Reibungsarbeit zwischen den Reibungshülsen 21, 22 einerseits und der Innenfläche 24 des Gehäuses 1 nimmt stark zu. Dies führt wiederum zu einer erheblichen

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Erwärmung des Gehäuses 1, was wiederum zu einer Vergrößerung des Innendurchmessers D führt. Die üblichen geeigneten Kunststoffe, beispielsweise Homopolymere

foder Polyacetal haben Wärmeausdehnungskoeffizienten —4 in der Größenordnung von 1,1 χ Io /⁰C. Derartige

'I Wärmeausdehnungskoeffizienten sind etwa 9 mal so

groß wie der Wärmeausdehnuncskoeffizient von Eisen. Bei einem Innendurchmesser des Gehäuses 1 von D=3o mm und einer Wandstärke des Gehäuses von 2,5 mm vergrößert

j sich der Innendurchmesser D bei einer Temperaturerhöhung

' um loo°C um etwa o,3 mm.

f Die während des Hochlaufens verstärkte Reibungsarbeit

™ führt nicht in gleichem Maße zu einer Frwärmung des

Reibungskolbens 14, da dieser während der schwingenden Bewegungen des Stößels 2 an seiner Innenseite verhältnismäßig stark gekühlt wird. Durch die Entlüftungsöffnung strömt bei jedem Eindringen des Stößels 2 in das Gehäuse 1 Luft hinaus, während bei jeder Bewegung des Stößels 2 aus dem Gehäuse 1 hinaus kühle Umgehungsluft in den Stößel 2 hineingesaugt wird. Das Temperaturniveau des Stößels 2 bleibt also deutlich unterhalb des Temperaturniveaus der Innenwand 24 des Gehäuses Hinzu kommt, daß der Außendurchmesser d eines Auflage-Abschnitts 19 bzw. 2o ohnehin kleiner ist als der Innendurchmesser D des Gehäuses 1. Umgekehrt führt diese während des Hochlaufens verstärkte Reibungsarbeit nicht in gleichem Maße zu einer Erwärmung des Reibungskolbens 14, d.h. es tritt keine vergleichbare Durchmesservergrößerung der Auflage-Abschnitte 19, 2o auf. Diese Effekte führen dazu, daß am Ende des Hochlaufens der Waschmaschine in die Schleuderdrehzahl die Dämpfungskraft stark nachläßt, d.h. es tritt eine Art Teil-Selbstabschaltung der Reibungsdämpfung ein. Dieser Effekt wird dadurch unterstützt, daß - wie sich aus dem

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Vorstehenden bereits ergab - eine geschmierte Reibung angewendet wird, d.h. zwischen den Reibungshülsen 21, und der Innenwand 24 des Gehäuses 1 ist ein dünner Schmierfilm aus Schmierfett, das unter anderem in dem Schmierfettspeicher 29 gespeichert ist. Die Viskosität dieses Schmierfetts nimmt mit steigender Temperatur ab, so daß auch hierdurch eine Absenkung der Reibungskraft und damit eine Reduktion der Dämpfungskraft erreicht wird. Diesem letztgenannten Effekt kommt aber nur unterstützende Bedeutung zu.

Da bereits während des Hochlaufens in die Schleuderdrehzahl und gerade zu Beginn des Schleuderns der größte Teil des Wassers aus der nassen Wäsche ausgeschleudert wird, verringert sich die Unwuchtkraft zu Beginn des Schleuderns sehr stark, so daß auch die erforderlichen Dämpfungskräfte stark nachlassen. Obwohl also auch während des Schleuderns mit der weit überkritischen Schleuderdrehzahl noch eine Dämpfungskraft im Reibungsdämpfer auftreten muß, kann diese deutlich kleiner sein als bei der normalen Dämpfung im unterkritischen Bereich und insbesondere während des Hochlaufens in die Schleuderdrehzahl.

Es wurde festgestellt, daß bei einem erfindungsgemäß ausgestalteten Reibungsdämpfer mit Reibungs-Zug- bzw. Druck-Kräften von je loo N in kaltem Zustand am Ende des Schleudervorganges noch eine Restdämpfung von etwa 4o N vorhanden war. Nach d<=r Abkühlung, d,h. nach der Reduktion des Innendurchmessers D der Innenfläche 24 auf das Ausgangsmaß ist die eingangs erwähnte Ausgangs-Reibungs-Kraft wieder vorhanden.

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Die Arbeitsbewegungen zwischen Stößel 2 und Gehäuse 1 erfolgen im wesentlichen im Bereich des Arbeitsabschnittes 23.

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Claims (5)

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1. Reibungsdämpfer, insbesondere für Waschmaschinen mit Schleudergang, bestehend aus einem Gehäuse mit im wesentlichen kreiszylindrischer Innenfläche und einem koaxial in diesem verschiebbaren, mit einem Ende aus dem Gehäuse herausgeführten und am anderen Ende mit einem Reibungskolben versehenen Stößel, wobei der Reibungskolben mit elastisch gegen die Innenfläche des Gehäuses angedrückten Reibungselementen versehen ist, und wobei am jeweiligen Ende des Stößels und des Gehäuses Befestigungselemente ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus Kunststoff besteht.

2. Reibungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (l) einschließlich des Befestigungselementes (Auge 4) einstückig ausgebildet ist.

D'8500 NDRNBERG 1 ■ KBHIGSJ pÄSS,!; ?! ' ;, «'TELEFON,^ 11 ^2 45 37 · TELEX «23945 - POSTSCHECKAMT NDRNBERG 1843 52'«57

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3. Reibungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Gehäuses (1) 2,ο bis 3,ο mm, vorzugsweise 2,5 mm, beträgt.

4. Reibungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus einem Homopolymer besteht.

5. Reibungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus einem Polyacetal besteht.