CN114865349A - 一种接地环以及包括这种接地环的组件 - Google Patents

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F·古德
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Abstract

一种接地环，包括基本上圆环形的轮毂(1)和至少两个滑动触点(4.1、4.2、…)，所述滑动触点沿径向方向(2)布置在所述轮毂(1)外侧且沿周向方向(3)延伸，在所述接地环的由制造决定的状态下，所述滑动触点沿周向方向(3)以间距(5)彼此相邻布置且以其沿周向方向(3)彼此面对的侧面(6、7)限定周向间隙(8)，其中在所述接地环的常规使用期间，所述周向间隙(8)通过所述彼此面对但彼此不重叠的侧面(6、7)基本上消除。

Description

一种接地环以及包括这种接地环的组件
技术领域
本发明涉及一种接地环以及包括这种接地环的组件。
背景技术
由DE 10 2018 105 376 A1公开了一种接地环和包括这种接地环的组件。
接地环构造为用于密封环的前置密封件且由导电材料构成，所述导电材料在其常规使用期间贴靠接触待接地的第一机器元件的表面。与第一机器元件一样由导电材料构成且与第一机器元件同心布置的第二机器元件接地到限定的地电势上，其中，第一机器元件和第二机器元件通过接地环导电连接。
由DE 10 2013 000 982 A1公开了一种密封件，该密封件包括具有至少一个动态受力的密封唇的密封环和构造为接地环的前置密封件。前置密封件以轴向间距与密封唇相邻布置且由导电材料构成。密封唇和前置密封件密封地包围待密封的第一机器元件的待密封的表面，其中，第一机器元件以径向间距与第二机器元件相邻布置。密封环和前置密封件布置在通过径向间距形成的间隙中。第二机器元件接地到限定的地电势上，其中，第一机器元件和第二机器元件分别由前置密封件贴靠接触且由此彼此导电地连接。
前置密封件构造为电势补偿环且例如由浸渍有PTFE的导电无纺布构成。因此排除了由电压击穿引起的机械元件的机械损坏。
在没有电势补偿的情况下，机器元件的不同大小的电势通过电压击穿补偿，可能产生待相对于彼此密封的机器元件的机械损坏。具有不同电势的机器元件分布得越紧密地彼此相邻，这种电压击穿的可能性就越大。电压击穿可以引起在机械元件上以相对较低的电荷侵蚀材料，进而在发生电压击穿的区域中改变材料结构。
由DE 10 2014 010 269 A1公开了另一种前置密封件。所述前置密封件包括基本上圆环形地构造的、由导电且透气的材料构成的盘和承载体，其中，所述盘(关于承载体)构造为单独制造的零件且与承载体连接。
承载体可以通过密封环形成。
所述前置密封件不仅承担电势补偿的任务，而且还承担防止来自周围环境的杂质向密封环的密封唇推进的任务。所述前置密封件为解耦电桥。在本文中，“解耦”被理解为，例如与前置密封件组合的密封环的密封功能与电桥的功能(即避免电压击穿且引起机器元件之间的电势补偿的功能)解耦。
由WO 2017/148586 A1公开了一种轴接地环，所述轴接地环用于将感应的电压或电荷从第一机器元件、优选轴，导出到第二机器元件中。轴接地环具有环形的、由导电材料构成的壳体，该壳体与一个机器元件导电连接且与至少一个导出元件导电连接。导出元件同样由导电材料构成且与另一机器元件导电连接。导出元件是在其圆周的至少一部分上延伸的盘形导出体。
发明内容
本发明的主要目的是进一步改进接地环，使得基本上由滑动触点贴靠接触的机器元件的整个圆周用于通过滑动触点接触，且由此补偿通过接地环导电连接的机器元件的不同的电势。机器元件之间的电压击穿应被有效地预防。
此外，接地环应当在经济和制造技术方面能够廉价且工艺可靠地制造。
根据本发明，该目的通过根据权利要求1所述的接地环和根据权利要求11所述的组件来实现。
直接或间接引用权利要求1的权利要求涉及接地环的有利的设计方案，直接或间接引用权利要求11的权利要求涉及组件的有利的设计方案。
为了实现该目的，提供了一种接地环，其包括基本上圆环形的轮毂和至少两个滑动触点，滑动触点沿径向方向布置在轮毂外侧且沿周向方向延伸，在接地环的由制造决定的状态下，滑动触点沿周向方向以一间距彼此相邻布置且以其沿周向方向彼此面对的侧限定周向间隙，其中在接地环的常规使用期间，周向间隙通过彼此面对但彼此不重叠的侧基本上被消除(überbrückt)。
根据本发明的接地环的滑动触点部分提供用于沿径向方向的外部接触。原则上，根据本发明的接地环在其常规使用期间以具有第一机器元件和第二机器元件的组件实现，其中，接地环和两个机器元件分别由导电材料构成。例如通过轴或轮轴形成的第一机器元件在外周侧由第二机器元件以径向间距包围，第二机器元件通过以径向间距包围轴或轮轴的壳体形成，其中，在通过间距形成的间隙中布置有外部接触的接地环。两个机器元件通过接地环彼此导电连接。因此，在常规使用期间，接地环提供机器元件之间的电势补偿且因此防止电压击穿。
在由制造决定的状态下，接地环基本上具有圆环形的盘的形状，该圆环形的盘沿径向方向在内侧包括圆环形的轮毂，且沿径向方向外侧包括沿周向方向以周向间隙彼此相邻地布置的滑动触点。
在常规使用期间，即在装入接地环状态下，滑动触点贴靠在其上的机器元件与滑动触点之间的重叠是必要的，以便始终确保导电的接触，且即使当机器元件和滑动触点没有彼此精确同心地布置和/或机器元件和/或滑动触点在常规使用期间存在不平衡时也确保导电的接触。
通过这种必要的重叠，滑动触点必须从其由制造决定的状态被挤压到较小的直径上以用于常规使用，因此在各个滑动触点之间的开槽是不可避免的。在没有开槽的情况下，外周在将接地环安装到组件中期间会被压缩且在周向方向上会产生褶皱。
然而，根据开槽的设计方案会引起不可避免的槽口，且通常相邻的机器元件的整个圆周不再能够被滑动触点贴靠接触。
如果机器元件的内周的一部分不被滑动触点贴靠接触，则电势补偿的有效性受损，使得尽管在组件中存在接地环，但在机器元件之间可能出现不期望的电压击穿。
为了防止这种情况，在根据本发明的接地环中规定，周向间隙在接地环的常规使用期间通过彼此面对且彼此不重叠的侧面基本上消除(überbrückt)。这种在径向方向上进行外部接触的接地环具有在径向外周侧与滑动触点相邻的机器元件的几乎整个内周与滑动触点贴靠接触的优点。与径向邻接滑动触点的机器元件的内周的几乎全周接触给出了最佳的可能的电势补偿和最大的安全性，以防止电压击穿和机器元件损坏。
在常规使用期间沿周向彼此相邻布置的滑动触点的重叠也将是不利的，因为彼此相邻的滑动触点的重叠侧面阻止了与邻接的机器元件的完全接触。
根据一种有利的设计方案可以提供，滑动触点的数量为4至50个。
更优选地，所述数量为8至12个。
通过这种数量的滑动触点，实现了接地环的成本低廉的可制造性与滑动触点与在外周侧包围滑动触点的机器元件的内径的良好的适配性之间的良好的折衷。周向间隙通过彼此相邻的滑动触点的彼此面对的侧面基本上消除，而彼此相邻的滑动触点的侧面在周向方向上没有不利地重叠。
周向间隙可以具有2mm至20mm的径向延伸部。当第一机器元件和第二机器元件分别具有大的直径时，周向间隙的大的径向延伸部是有意义的。
根据第一设计方案可以规定，在接地环的由制造决定的状态下，周向间隙被限定为基本上U形。这种U形限定的周向间隙可特别简单且成本低廉地制造。然而，周向间隙的桥接仅可能在有限的程度上进行。
根据技术上更好的第二设计方案可以规定，在接地环的由制造决定的状态下，周向间隙被限定为基本上V形。周向间隙的这种V形限定在多个方面是有利的。在装入接地环的状态下，周向间隙可以基本上完全桥接，而彼此相邻的滑动触点的彼此面对的侧面不会重叠。由此确保在外周侧包围滑动触点的机器元件的特别良好的、实际上连续的接触。
此外有利的是，滑动触点由于V形限定的周向间隙具有特别良好和强的复位作用，因为滑动触点的基部相对较宽，滑动触点利用该基部固定在轮毂上。
滑动触点在径向相邻邻接的机器元件的内周上的压紧力通过宽基部而提高。由此，即使在长的使用寿命期间也防止松弛，且滑动触点总是以恒定的预紧力贴靠在相邻邻接的机器元件上。
如前所述，滑动触点可以在其沿径向方向面向轮毂的一侧具有基部且在其沿径向方向对置的一侧具有自由端部，其中基部在周向方向上具有第一宽度，其中自由端部在周向方向上具有第二宽度，且其中第一宽度大于第二宽度。
优选地，第一宽度与第二宽度的比值为1.25至1.5。在这种比值的情况下，周向间隙能够通过相邻的滑动触点的彼此面对的侧面尽可能地消除，使得滑动触点与包围接地环的机器元件的内周面的接触面特别大。此外，在这种比值的情况下，滑动触点在装入状态下在其常规使用期间具有足够大的复位力，从而在包括接地环的组件的所有运行状态下提供可靠的接触且因此提供可靠的电势补偿。
轮毂和滑动触点可以一体地过渡到彼此中，由同一种材料构造且由导电材料构成。
导电材料可以是金属材料。导电金属材料大多成本低廉，规格繁多。此外，其易于加工成接地环，成本低廉且工艺可靠。
如之前已经阐述的那样，所述组件的接地环和两个机器元件分别由导电材料构成，其中，第一机器元件以径向间距被第二机器元件包围，且在通过所述间距形成的间隙中布置有接地环。接地环相对抗扭且导电地与第一机器元件连接，并且导电地、相对可转动地接触第二机器元件，且在径向方向上在弹性预紧力下贴靠在内侧，其中，第二机器元件在外周侧包围第一机器元件。借助接地环，两个机器元件彼此导电连接；接地环确保两个机器元件之间的电势补偿。
滑动触点可以配属于第二机器元件，第二机器元件具有径向外部的覆盖部，该覆盖部为1mm至6mm。
滑动触点可以配属于第一机器元件，第一机器元件具有径向内部的覆盖部，该覆盖部为0.2mm至1.2mm。
上述覆盖部通过接地环确保了机器元件之间的特别可靠且良好的电势补偿。
取决于接地环的装配方向，滑动触点在第二机器元件外侧的径向方向上的弯曲方向可以在两个轴向方向上实施。
接地环优选力锁合地和/或形状锁合地与第一机器元件连接。由此产生可简单且成本低廉地制造的抗扭连接。
通常存在以下可能性：接地环和第一机器元件共同转动且接地环的滑动触点因此支撑在静止的第二机器元件的内周上。也存在如下可能性，即，第二机器元件围绕第一机器元件和接地环转动。
在接地环和第一机器元件之间的电流通过可替代地通过如下方式实现，即，接地环的轮毂和第一机器元件直接贴靠接触或者间接地通过导电的粘合剂接触，所述接地环与所述第一机器元件抗扭地连接。
优选地，第一机器元件和接地环形成可预装配的单元，该单元实施相对于第二机器元件的相对转动运动。
附图说明
根据本发明的接地环的三个实施例在图1a、1b、2a、2b和3中分别示意性地示出且在下面将更详细地描述。
在图1a中以侧视图从右侧示出接地环的第一实施例，且其处于由制造决定的状态，
在图1b中示出了具有图1a中的接地环的示例性组件，
在图2a中以侧视图从右侧示出接地环的第二实施例，且其处于由制造决定的状态，且
在图2b中示出了具有图2a中的接地环的示例性组件。
在图3中示出了接地环的第三实施例，所述接地环构造为两件式且分别以径向内部的覆盖部导电地贴靠在第一机器元件上，和以径向外部的覆盖部导电地贴靠在第二机器元件上。
具体实施方式
图1a和1b示出了接地环和包括接地环的组件的第一实施例。
在图1a中以侧视图从右侧示出了处于其由制造决定的状态下的接地环。接地环包括圆环形的轮毂1和沿径向方向2布置在轮毂1外部的十二个滑动触点4.1、4.2、…、4.12。滑动触点4.1、4.2、…、4.12沿周向方向3延伸且沿周向方向3以间距5彼此相邻地布置。相邻的滑动触点4.1、4.2、…、4.12的沿周向方向3彼此面对的侧面6、7限定周向间隙8，该周向间隙在所示的实施例中被限定为基本上V形。
在图1b中同样以从右侧的视图示出图1a中的接地环，然而在其常规使用期间会装入根据本发明的组件中。
接地环借助其轮毂1抗扭地与第一机器元件13连接，第一机器元件13构造为轴15或轮轴16。在径向方向上，接地环在外周侧被第二机器元件14包围，所述第二机器元件在示出的实施例中通过壳体17形成。接地环布置在第一机器元件13和第二机器元件14之间的间隙18中。
接地环和两个机器元件13、14分别由导电材料构成。
在将接地环装配到间隙18中期间，滑动触点4.1、4.2、…、4.12的外径减小，以便实现将滑动触点4.1、4.2、…、4.12压紧到第二机器元件14的内周所需的重叠。通过所述重叠，滑动触点4.1、4.2、…、4.12在径向预紧力下贴靠接触第二机器元件14的内周。
通过将接地环连同第一机器元件13装配到第二机器元件14中，在彼此相邻的滑动触点4.1、4.2、…、4.12之间的周向间隙8基本上完全闭合，使得第二机器元件14的内周沿周向方向实际上不间断地被滑动触点4.1、4.2、…、4.12贴靠接触。由此能够实现特别有效的电势补偿。
如图1a中可特别清楚地看出的那样，滑动触点4.1、4.2、…、4.12的基部9在沿径向方向2面对轮毂1的一侧上比沿径向方向2与基部9对置的自由端部10宽。
在所示的实施例中，基部9的第一宽度11与自由端部10的第二宽度12的比值约为1.3。
轮毂1和滑动触点4.1、4.2、…、4.12在所示出的实施例中一体地过渡到彼此中，由同一种材料构造且由导电金属材料构成。
在图2a中示出了接地环的第二实施例，其中，在滑动触点4.1、4.2、…、4.9之间的周向间隙8被限定为U形。
关于图1a中的V形限定的周向间隙8，图2a中的U形限定的周向间隙8不太有利，因为滑动触点4.1、4.2、…、4.9与第二机器元件14的接触面在接地环的常规使用期间比在图1a中的实施例中略小。
在图2b中同样以从右侧的视图示出图2a中的接地环，然而在其常规使用期间会装入根据本发明的组件。
图1a和2a中的两个接地环具有以下优点：滑动触点4.1、4.2、…、4.12/4.9在常规使用期间不相互重叠，这会导致第二机器元件14的内周上的接触面减小。
在图3中示出了接地环的第三实施例，所述接地环构造为两件式，具有第一机器元件13上的径向内部的覆盖部20和第二机器元件14上的径向外部的覆盖部19，分别是导电的。在此示出的实施例中，径向外部的覆盖部19约为5mm，与此相对，径向内部的覆盖部20约为1mm。
根据两个机器元件13和14的直径的大小，在前面示出的实施例中的周向间隙8分别具有2mm至20mm的径向延伸部。

Claims (15)

1.一种接地环，包括基本上圆环形的轮毂(1)和至少两个滑动触点(4.1、4.2、…)，所述滑动触点沿径向方向(2)布置在所述轮毂(1)外侧且沿周向方向(3)延伸，在所述接地环的由制造决定的状态下，所述滑动触点沿周向方向(3)以一间距(5)彼此相邻布置且以其沿周向方向(3)彼此面对的侧面(6、7)限定周向间隙(8)，其中在所述接地环的常规使用期间，所述周向间隙(8)通过所述彼此面对且彼此不重叠的侧面(6、7)基本上消除。
2.根据权利要求1所述的接地环，其特征在于，所述滑动触点(4.1、4.2、…)的数量为4至50个。
3.根据权利要求1或2所述的接地环，其特征在于，所述滑动触点(4.1、4.2、…)的数量为8至12个。
4.根据权利要求1所述的接地环，其特征在于，所述周向间隙(8)具有2mm至20mm的径向延伸部。
5.根据权利要求1所述的接地环，其特征在于，在所述接地环的由制造决定的状态下，所述周向间隙(8)被限定为基本上U形。
6.根据权利要求1所述的接地环，其特征在于，在所述接地环的由制造决定的状态下，所述周向间隙(8)被限定为基本上V形。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的接地环，其特征在于，所述滑动触点(4.1、4.2、…)在其沿径向方向(2)面向所述轮毂(1)的一侧具有基部(9)且在其沿径向方向(2)对置的一侧具有自由端部(10)，所述基部(9)在周向方向(3)上具有第一宽度(11)，所述自由端部(10)在周向方向(3)上具有第二宽度(12)，且所述第一宽度(11)大于所述第二宽度(12)。
8.根据权利要求7所述的接地环，其特征在于，所述第一宽度(11)与所述第二宽度(12)的比值为1.25至1.5。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的接地环，其特征在于，所述轮毂(1)和所述滑动触点(4.1、4.2、…)一体地过渡到彼此中，由同一种材料构造且由导电材料构成。
10.根据权利要求9所述的接地环，其特征在于，所述导电材料是金属材料。
11.一种组件，包括根据权利要求1至10中任一项所述的接地环以及第一机器元件(13)和第二机器元件(14)，所述第一机器元件(13)和所述第二机器元件(14)分别由导电材料构成，其中，所述第一机器元件(13)通过轴(15)或轮轴(16)形成，所述第二机器元件(14)通过以径向间距包围所述轴(15)或轮轴(16)的壳体(17)形成，其中，所述接地环布置在通过所述间距形成的间隙(18)中。
12.根据权利要求11所述的组件，其特征在于，所述接地环相对抗扭地与所述第一机器元件(13)连接，且相对所述第二机器元件(14)可转动且在径向方向(2)内侧与之贴靠接触。
13.根据权利要求11或12中任一项所述的组件，其特征在于，所述滑动触点(4.1、4.2、…)为所述第二机器元件(14)配属径向外部的覆盖部(19)，所述覆盖部(19)为1mm至6mm。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的组件，其特征在于，所述滑动触点(4.1、4.2、…)为所述第一机器元件(13)配属径向内部的覆盖部(20)，所述覆盖部(20)为0.2mm至1.2mm。
15.根据权利要求11或14所述的组件，其特征在于，所述接地环力锁合地和/或形状锁合地与所述第一机器元件(13)连接。
CN202210106304.0A 2021-02-04 2022-01-28 一种接地环以及包括这种接地环的组件 Pending CN114865349A (zh)

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