DD157386A1 - Schutzisoliertes,ueberlastgesichertes antriebssystem fuer elektrische maschinen - Google Patents

Abstract

Der Einsatz schutzisolierter,ueberlastgesicherter Antriebssysteme fuer elektrische Maschinen erfolgt vorrangig dort, wo aus sicherheitstechnischen und oekonomischen Gruenden an dem jeweiligen Einsatzfall entsprechendes Drehmoment eingestellt werden muss. Ziel der Erfindung ist es, eine schutzisolierte, ueberlastsichere Verbindung zwischen der Ankerwelle und der Ritzelwelle in elektrischen Antriebssystemen zu schaffen, wobei das zu uebertragende Drehmoment waehrend des Einsatzes der Maschine oder im Stillstand durch den Betreiber mittels einer Stelleinrichtung zu stellen ist. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass das aus einem elektrisch nichtleitenden Material bestehende Luefterrad mit einer einstellbaren druckfederbeaufschlagten Ueberlastkupplung sinnvoll kombiniert ist und die Ritzelwelle mit der Ankerwelle durch das Luefterrad schutzisoliert verbunden ist. Gegenueber anderen bekannten Loesungen ist durch die erfindungsgemaesse Loesung eine kleine und robuste Bauweise gegeben ohne dass es bei auftretenden Belastungsspitzen zu einer Schaedigung im Antrieb-oder Getriebesystem fuehrt. Einsatzmoeglichkeiten sind in elektrischen Heimwerker, Garten- und Haushaltsgeraete oder kleineren Werkzeugmaschinen gegeben.

Description

Schutzisoliertes, überlastgesichertes Antriebssystem für elektrische Maschinen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein schutzisoliertes und mit einer Drehmomentenstelleinrichtung versehenes elektrisches Antriebssystem für elektrische Maschinen, insbesondere für elektrische .Heimwerker- und Gartengeräte und elektrische Haushaltgeräte«, ' · '

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es aind eine Anzahl elektrischer Maschinen bekannt, in denen die Getriebeeinheit elektrisch isoliert von der Ankerwelle angebracht ist.

Bekannte Ausführungsformen sind, daß spezielle Kupplungsglieder aus elektrisch nichtleitenden Material die Verbindung und Drehmomentenübertragung zwischen Getriebeeinheit und Ankerwelle gewährleisten.

Eine andere Möglichkeit der Schutzisolation·besteht darin, daß elektrisch isolierende Schutzüberzug^ zwischen Wicklung und Ankerwelle aufgebracht werden«

In der AS 2126378 wird eine schutzisolierte Ankerwelle dadurch erreicht, daß ein auf die Ritzelwelle aufgegossenes Plastkupplungsglied mit radial abstehenden Lamellenarmen versehen ist, die in die Wicklungsnuten der Rotorwelle greifen und damit einen formschlüssigen Verbund garantieren.

Diese Lösung bewirkt zwar eine Schutzisolation .zwischen Ankerwelle und Getriebeeinheit, wobei'jedoch der technische Aufwand sehr groß ist und eine funktionstüchtige Überlastsicherung voraussetzt, die eine Beschädigung der Windungen bei Überbelastung verhindert*

In der.AS ist jedoch eine Überlastsicherung zwischen Anker und Getriebe nicht konstruktiv gelöst.

Eine weitere Möglichkeit der Schutzisolation ist in der OS 15 13791 beschrieben. In eine axial angebrachte Bohrung der Ankerwelle wird ein Ritzel sinnvoll eingefügt und mit einem elektrisch nichtleitenden Werkstoff vergossen, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung entsteht.

Eine·andere Lösung wird in der OS 22 38684 in der Art vorgeschlagen, daß die Ankerwelle als auch die Ritzelwelle mit ihren zueinander gerichteten Stirnflächen durch ein elektrisch nichtleitendes Lüfterrad fest miteinander verbunden sind. .

Diese Lösung bringt eine gute Schutzisolation verhindert aber keinesfalls eine Beschädigung des elektrischen Antriebs bei Überbelastung, . Desweiteren werden in der OS" 14 88452 und in der Patentschrift DL 30.169 schutzisolierte elektrische Antriebe dadurch erreicht, daß die Ankervjelle und Ritzelwelle durch eine Aufnahme aus elektrisch nichtleitendem Material, die wiederum von einer Spannhülse umschlossen wird voneinander elektrisch isoliert angebracht sind.

Die beschriebenen Erfindungen garantieren mit mehr oder weniger großen technischen Aufwand eine elektrisch nichtleitende Verbindung der Ritzelwelle mit der Ankerwelle, wobei es jedoch bei Blockierung des Getriebesystems möglich ist, daß es auf Grund der drehfesten Verbindung zu einer Überbelastung des Motors und des Getriebes mit einem damit verbundenen hohen Temperaturanstieg im Antriebssystem kommt, ·

Resultierend daraus können durch die Überbelastung Beschädigungen im elektrischen Antrieb selbst auch im Getriebeteil auftreten, die bis zum Bruch von Bauelementen oder Verbindungen führen können. ,

IIO 4

Der iüemperaturanatieg bewirkt, daß die zum großen Teil aus thermoplastischen Material bestehenden Kupplungselemente thermisch geschädigt werden so daß sie nicht mehr im vollen Umfang funktionstüchtig sind," bzw, unter Umständen so stark geschädigt werden, daß eine"Kraftübertragung nicht mehr garantiert werden kann.

Heben diesen unerwünschten Auswirkungen, ist es unter Umständen möglich, daß sich der Betreiber elektrischer Maschinen, die mit derartigen starren Antriebssystemen ausgerüstet sind, verletzt.

Gegenüber bekannten elektrischen und elektronischen Überlas tsicherungen, die eine relativ lange Ansprechzeit aufweisen und dadurch Belastungsspitzen zulassen, werden diese bei der vorliegenden Erfindung durch die direkte Anordnung der Überlastsicherung an die Ankerwelle vermieden.

Durch die vorliegende Erfindung wurden diese Mangel dadurch vermieden, daß ein, entsprechend des jeweiligen Einsatzfalles notwendiges maximales Drehmoment durch den Betreiber der Maschine eingestellt werden kann, wodurch die aufgezeigten Schadensfälle verhindert werden.

Durch die erfindungsgemäße komplexe konstruktive Gestaltung des Lüfterrades, Überlastsicherung und Stelleinrichtung sind eine nichtüberdimensionierte Bauweise und auch das Übertragen größerer Drehmomente gegeben. .

Ziel der Erfindung ' .

Das Ziel der Erfindung ist eine schutzisolierte und überlast« gesicherte Verbindung zwischen Ankerwelle und Getriebe zu schaffen, wobei das je nach Einsatzbedingung notwendige maximale Drehmoment durch den Betreiber während des Betriebes oder im Stillstand analog oder digital gestellt werden kann und die elektrische Maschine nach Wegfall der Überlast sofort wieder einsatzbereit ist«, .

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die.Erfindung stellt sich die Aufgabe ein schutzisoliertea und überlastgesichertes Antriebssystem für elektrische Maschinen zu schaffen, das sich durch einfache und kleine Bauweise auszeichnet und bei Überbelastung den Getriebeteil von der Ankerwelle trennt, so daß es nicht zu einer Zerstörung von Bauteilen in der elektrischen Maschine führt.

Die Ursachen der Mängel bekannter technischer lösungen sind, daß die Schutzisolation durch geeignete Schutzüberzüge oder Kupplungen aus elektrisch nichtleitenden Material-AS 212 6378 oder OS 151 3791 gewährleistet ist, aber durch Überbelastung des elektrischen Antriebes tritt oft eine Zerstörung· von Bauteilen im Getriebe-oder Antriebssystem auf«

In der DT-OS 148 8452 wird zur Abschwächung von Belastungsspitzen, eine Lösung vorgeschlagen, die eine elektrische formschlüssige Verbindung aufweist und dadurch auftretende mechanische Schwingungen absorbiert. Allerdings nimmt diese elastische Kupplung nur sehr kurzfrequente Überlastungen des Antriebes auf. Längere Belastungen führen ebenfalls zu einer Deformation bzw. zur Zerstörung von Bauelementen im Getriebe oder Antriebssystem,

Weitere bekannte technische Lösungen sind mit einer Überlastsicherungen versehen, die mit einer relativ großen Trägheit behaftet sind, so daß es unter Umständen erst zu Schädigungen im Antriebssystem kommt bevor die Maschine ausschaltet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die schutzisoliefte, überlastgesicherte Verbindung zwischen Anker und Getriebe durch ein aus einem aus elektrisch nichtleitenden Material als Kupplung ausgebildeten Lüfterrad so erfolgt, daß das Lüfterrad auf der Ritzelwelle verdrehfest aber axial verschiebbar gelagert ist, und die Verbindung zwischen dem Lüfterrad und der I'ührungswelle, die in.die als Hohlwelle ausgebildete Ankerwelle eintaucht, starr ist.

Die Lagerung der Führungswelle in der Hohlwelle ist so gestaltet, daß eine axiale Verschiebung und Verdrehung der Führungswelle in der Ankerwelle garantiert ist. Durch eine sich in der Ankerwelle, befindende Druckfeder die über einen Druckstab mit der Stelleinrichtung verbunden ist, läßt sich die "Federkraft je nach zu übertragenden Drehmoment stellen und verschiebt dadurch das Lüfterrad axial auf der Ritzelwelle so weit, wie es die Federkraft der Druckfeder, die auf der Ritzelwelle zwischen Lüfterrad und Kugellager verankert ist zuläßt· Die örtliche Veränderung des Lüfterrades beweist eine Veränderung der Anpreßkraft der auf dem Lüfterrad befindlichen Kupplungshälfte an die auf der Ankerwelle befestigte Kupplungshälfte, wodurch die Höhe des zu übertragenden Henndrehmomentes verändert wird* .

Die Größe des zu übertragenden Drehmomentes richtet si-ch nach den Federkräften der sich in der Ankerwelle befindenden Druckfeder und der auf der Ritzelwelle angebrachten Druckfeder und durch nach der Art des Formschlusses bzw. Kraftschlusses der Kupplung«

Wird durch Überbelastung das zulässige Drehmoment über- : schritten, dann rutscht die Kupplung und die Kraftübertragung wird bei dem sich vjeiterdrehenden Motor unterbrochen.· lach Wegfall der Überbelastung oder durch Erhöhung der Druckdifferenz zwischen den beiden Druckfedern über die Stelleinrichtung, ist die elektrische Moschine sofort wieder einsatzbereit.

Ausführungsbeispiel I

Das erfindungsgemäße Antriebssystem entsprechend Fig. 1 besteht darin, daß das aus Polyamid bestehende Lüfterrad auf der Ritzelwelle 4 axial verschiebbar aber verdrehfest gelagert ist, währenddessen die Führungswelle 6 fest mit dem Lüfterrad 9 vergossen ist..

Zur Stabilisierung und Schutzisolation verbindet ein Fixierstift 11 die Ritzelwelle 4 mit der Führungswelle 6

Je nach zu übertragenden Drehmoment wird durch die Stelleinrichtung 1 der Druckatab 2 axial verschoben und verändert dadurch auf dem Lüfterrad 9 verdrehfest gelagerten Kupplungsscheibe 8 und der mit der Ankerwelle 3 starr verbundenen Kupplungsscheibe 7 ·'

Durch die auf der Ritzelwelle 4 angebrachte Tellerfeder 10 wird gewährleistet, daß sich die Kupplungshälfte 7; 8 bei Verringerung der durch die Druckfeder 5 aufgebrachten Federkraft, zwangsläufig voneinander lösen*

Ausführungsbeispiel II

Das erfindungsgemäße Antriebssystem entsprechend Pig« 2 besteht darin, daß bei Vergrößerung des zu übertragenden Drehmomentes durch die Stelleinrichtung 1 über den kugelgelagerten Druckstab 2 die Federkraft der Druckfeder 5 verringert wird, so daß die auf der Ritzelwelle 4 gegen das Kugellager 12 gelagerte und vorgespannte Tellerfeder 10 das verdrehfest gelagert aber axial verschiebbare Lüfterrad 9 in Richtung der Ankerwelle 3 drückt und damit die am Lüfterrad 9 angebrachte Kupplungshälfte 13 gegen die auf der Ankerwelle 3 starr angebrachte Kupplungshälfte 7 mit der entsprechend vergrößerten Druckdifferenz drückt, so daß um die Stelleinrichtung 1 und dem Druckstab 2 die Federkraft der Druckfeder 5 so vergrößert, daß durch axiale Verschiebung der Führungswelle 6 und des Lüfterrades 9 die Druckdifferenz zwischen der Tellerfeder 10 und der Druckfeder 5 und danüit die Anpreßkraft der Kupplung 7; 13 verringert wird was eine Verkleinerung des zu übertragenden Drehmomentes zur Folge hat.

Tritt durch blockieren des Getriebeteiles eine wesentliche Überbelastung des Antriebes auf, dann kommt es zur Überschreitung des eingestellten Drehmomentes und die Kupplung rutscht, wodurch der Kraftfluß unterbrochen wird und die Ankerwelle allein dreht.

Claims (7)

1. Erfindungsanspruch

   Schutzisoliertes, überlastgesichertes Antriebssystem für elektrische Maschinen gekennzeichnet dadurch, daß die Ritzelwelle (4) mittels eines aus elektrisch nichtleitenden Material bestehenden Lüfterrad (9) schutzisoliert mit der Führungs-Vfeile (6) verbunden ist, die in die als Hohlwelle, ausgebildete Ankerwelle (3) hineinragt und durch ein IJederelement (5) und einen Druckstab (2) mittels einer Stelleinrichtung (1) die'.Kupplungshälften (5; 6) aufeinanderpreßt.
2. 2. Schutzisoliertes, überlastgesichertes Antriebssystem nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß das Lüfterrad aus einem elektrisch nichtleitendem Material besteht und axial angeordnet Pührungs- und Befestigungsöffnungen für die Aufnahme der Ritzelwelle (4), der Pührungsvjelle (6) und der Kupplungshälfte (8) aufweist.
3. 3. Schutzisoliertes, überlastgesichertes Antriebssystem, nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß das Lüfterrad (9) aus einem·elektrisch isolierendem Werkstoff besteht und eine Stirnfläche als Kupplungselement ausgebildet ist-, .
4. 4. Schutzisoliertes, überlastgesichertes Antriebssystem nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß die überlastsicherung analog oder digital während des Betriebes der elektrischen Maschine oder im Stillstand durch eine an sich bekannte Stelleinrichtung (1) und den federbeaufschlagten Druckstab (2) der in der Ankerwelle (3)· axial verschiebbar angeordnet ist, gestellt wird.
5. 5. Schutzisoliertes, überlastgesichertes Antriebssystem nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß das Lüfterrad (9) auf der Ritzelwelle (4) axial verschiebbar aber verdrehfest gelagert ist.
6. .6. Schutzisoliertes, überlastgesichertes Antriebssystem nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß das Federelement (10) das Lüfterrad .(9) bei Entlastung des Federelementes (5) auf der Ritzelvjelle (4) axial verschiebt und· die Kupplung (7; 8) löst.
7. 7· Schutzisoliertes, überlastgesichertes Antriebs-. system nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß durch das Federelement (10) die als form-oder
   kraftschlüssige Kupplungsfläche (13) ausgebildete Stirnseite des Lüfterrades gegen die auf der
   Ankervielle (3) starr angebrachte Kupplungshälfte (7) drückt und ein in Abhängigkeit von der Gegenkraft der Druckfeder (5) entsprechendes Drehmoment
   überträgt.

   Hlerzu._i....Seiten Zeichnungen