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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft insbesondere ein B-Lagerschild für einen Elektromotor eines elektrisch angetriebenen Hilfsmittels, einen Elektromotor umfassend das B-Lagerschild, eine Verwendung des B-Lagerschilds und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Stand der Technik
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Elektromotoren kommen seit langem in einer Vielzahl von Gebieten der Technik zum Einsatz. Elektromotoren umfassen üblicherweise ein Gehäuse, in welchem sich ein feststehender Stator und ein im Wesentlichen innerhalb des Stators drehbar gelagerter Rotor befinden.
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Der Rotor kann als Spule mit Eisenkern ausgebildet sein und wird auch als Anker bezeichnet. Bei Gleichstrom-Elektromotoren kann der Stator sogenannte Polschuhe umfassen, zwischen denen der Rotor gelagert ist. Die Polschuhe sorgen dafür, dass die magnetischen Feldlinien eines Permanentmagneten in definierter Form austreten bzw. sich in definierter Form verteilen. An Stelle mehrerer einzelner Polschuhe kann ein sogenanntes Polringrohr deren Funktion übernehmen.
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Ferner sind Lagerschilde für Elektromotoren bereits in vielfältiger Form und Ausgestaltung bekannt und gebräuchlich und beispielsweise in der
DE 42 35 649 A1 beschrieben. Die Lagerschilde bilden die Deckel des Motorengehäuses, welche den Elektromotor gegen Verschmutzung, Eindringen unerwünschter Stoffe sowie gegen Eingriffe schützen. Die Lagerschilde dienen ferner als Lager des Rotors, indem sie dessen Wellenenden aufnehmen.
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Das abtriebsseitige Lagerschild wird üblicherweise A-Lagerschild genannt, während das gegenüberliegende Lagerschild B-Lagerschild genannt wird. Die Lagerschilde sind üblicherweise aus Aluminium gefertigt und werden über Zugstangen miteinander verbunden und halten nehmen hierbei Rotor und Stator zwischen sich auf.
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Nachteilig an bekannten A- und B-Lagerschilden sowie an bekannten Polringrohren ist unter anderem, dass ihre Herstellung aufwändig und daher teuer ist.
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Elektromotoren werden seit langem für Hilfsmittel wie beispielsweise elektrische Rollstühle eingesetzt. Hierbei ist dem Elektromotor oftmals eine Sicherheitsbremse zugeordnet. Diese ist mit der Welle des Rotors verbunden und dient vornehmlich als Haltebremse. Während sich der Rollstuhl bewegt und solange kein Notfall eintritt, ist die Sicherheitsbremse daher gelüftet.
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Derartige Sicherheitsbremsen sind bekannt und gemäss dem Stand der Technik als separates Bauteil ausgeführt. Sie umfassen in der Regel zwei feststehende Reibscheiben sowie eine mit der Welle des Rotors verbundene Bremsscheibe, welche auch als Bremslamelle bezeichnet wird. Die Bremsscheibe ist meist zwischen den Reibscheiben angeordnet und fest mit der Welle des Rotors verbunden, weshalb sie sich mit diesem dreht. Meist umfasst eine solche Sicherheitsbreme ein Gehäuse, welches die Reibscheiben und die Bremsscheibe beherbergt. Gemäss dem Stand der Technik sind die Reibscheiben meist aus Metall gefertigt.
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Die Reibscheiben sind verdrehsicher angeordnet, können also keine rotatorische Bewegung in Bezug auf die Welle des Rotors ausführen. Die zwischen Rotor und Bremsscheibe angeordnete Reibscheibe kann keine translatorische Bewegung entlang einer durch die Welle des Rotors verlaufenden Längsachse durchführen. Die zweite Reibscheibe, auch Ankerscheibe genannt, welche vom Rotor aus gesehen hinter der Bremsscheibe angeordnet ist, ist hingegen derartig translatorisch beweglich angeordnet.
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Die zwischen Rotor und Bremsscheibe angeordnete Reibscheibe weist üblicherweise ein Loch auf, durch welches die Welle des Rotors hindurchragt, um mit der Bremsscheibe verbunden sein zu können.
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Die Sicherheitsbremse ist mit einem Elektromagneten ausgestattet, welcher die Ankerscheibe im bestromten Zustand von der Bremsscheibe abhebt und die Bremse lüftet. Im unbestromten Zustand wird die Ankerscheibe hingegen auf die Bremsscheibe gedrückt, wodurch die Bremsscheibe mit beiden Reibscheiben in Kontakt tritt, um die Bremswirkung zu erzielen.
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Aus dem Stand der Technik bekannte B-Lagerschilde sind oftmals sehr teuer in der Herstellung. Ferner addieren sich fertigungsbedingte Toleranzen in der Sicherheitsbremse und im B-Lagerschild oftmals auf, was unerwünscht ist, und beispielsweise zu lauten Betriebsgeräuschen führen kann.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden.
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Lösung der Aufgabe
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Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale nach den unabhängigen Ansprüchen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Ein erfindungsgemässes B-Lagerschild für einen Elektromotor eines elektrisch angetriebenen Hilfsmittels, insbesondere eines Elektrorollstuhls, einer elektrisch angetriebenen Treppensteighilfe oder eines elektrisch angetriebenen Treppenliftes ist zumindest im Wesentlichen aus zumindest einem Kunststoff gefertigt und umfasst eine Reibscheibe, welche geeignet ist, mit einer Bremsscheibe eine Sicherheitsbremse zu bilden. Wie nachstehend erläutert, wird die vorgenannte Reibscheibe als integrale Reibscheibe bezeichnet. Vorzugsweise ist das B-Lagerschild geeignet, mit einer Bremsscheibe und weiteren Komponenten bekannter Sicherheitsbremsen zusammenzuwirken, um eine Sicherheitsbremse zu bilden. Neben der Bremsscheibe seien hierbei beispielsweise ein Gehäuse und eine Ankerscheibe erwähnt.
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Hierbei können abgesehen von der integralen Reibscheibe sämtliche Bestandteile des B-Lagerschilds als Grundkörper bezeichnet werden. Ein erfindungsgemässes B-Lagerschild umfasst somit den Grundkörper und die integrale Reibscheibe.
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Das erfindungsgemässe B-Lagerschild kommt insbesondere als Lagerschild für Gleichstrom-Permanentmagnetmotoren in Betracht.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter Hilfsmitteln insbesondere Mittel zur Rehabilitation, zur Vorbeugung einer drohenden Behinderung oder zum Ausgleich einer bestehenden Behinderung verstanden.
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Die Bremsscheibe, mit welcher das B-Lagerschild gemäss der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise zusammenwirken kann, wird auch als Bremslamelle bezeichnet.
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Das B-Lagerschild ist zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigt und kann somit beispielsweise einerseits ausschliesslich aus Kunststoff gefertigt sein oder andererseits aus einem Verbundwerkstoff gefertigt sein oder einen Einleger oder dergleichen umfassen, welcher nicht aus Kunststoff besteht.
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Ferner ist das B-Lagerschild aus zumindest einem Kunststoff gefertigt und kann somit beispielsweise einerseits aus genau einem Kunststoff gefertigt sein oder andererseits aus einem Gemisch mehrerer Kunststoffe, beispielsweise einem sogenannten Blend, gefertigt sein. Ferner kann das B-Lagerschild auch aus verschiedenen Bestandteilen zusammengesetzt sein, welche aus verschiedenen Kunststoffen bestehen.
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Das B-Lagerschild kann aus Duroplast gefertigt sein. Geeignet sind beispielsweise auch andere Kunststoffe, welche formstabil sind, also nach ihrer Aushärtung durch Massnahmen wie beispielsweise Erwärmen nicht mehr verformt werden können.
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Die integrale Reibscheibe ist ein Teil, insbesondere ein integraler Teil des B-Lagerschilds. Somit ist das erfindungsgemässe B-Lagerschild dazu eingerichtet, mit einer Bremsscheibe und mit sämtlichen weiteren Komponenten bekannter Sicherheitsbremsen zusammenzuwirken. In Bezug auf bekannte Sicherheitsbremsen ersetzt die in das erfindungsgemässe B-Lageschild integrierte Reibscheibe vorzugsweise die bisher zwischen Rotor und Bremsscheibe angeordnete Reibscheibe der bekannten Sicherheitsbremse. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die in das erfindungsgemässe B-Lagerschild integrierte Reibscheibe daher auch integrale Reibscheibe genannt, um sie von der auch als Ankerscheibe bezeichneten zweiten Reibscheibe abzugrenzen.
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Das erfindungsgemässe B-Lagerschild kann mit zahlreichen Komponenten bekannter Sicherheitsbremsen zusammenwirken, beispielsweise mit einer Bremsscheibe und einer Ankerscheibe, welche vorzugsweise in einem Gehäuse angeordnet sind. Es kann an beliebige Kombinationen dieser Komponenten gedacht sein, welche geeignet sind, zusammen mit der in das B-Lagerschild integrierten Reibscheibe eine Sicherheitsbremse zu bilden.
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Das vorstehend beschriebene B-Lagerschild birgt gegenüber dem Stand der Technik zahlreiche Vorteile:
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Die integrale Reibscheibe muss im Gegensatz zum Stand der Technik nicht separat gefertigt, gegebenenfalls nachbearbeitet, und in die Sicherheitsbremse eingebaut werden, die wiederum mit dem Elektromotor verbunden werden muss. Stattdessen ist sie Teil des aus Kunststoff gefertigten B-Lagerschilds. Die weiteren Komponenten einer Sicherheitsbremse, beispielsweise die Bremsscheibe, die Ankerscheibe und das Gehäuse sowie gegebenenfalls weitere aus dem Stand der Technik bekannte Bestandteile, können mit dem B-Lagerschild verbunden werden und mit der integralen Reibscheibe die Sicherheitsbremse bilden.
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Als Kunststoffteil weist die integrale Reibscheibe geringere Toleranzen auf als vergleichbare Metallteile, was die Kosten für Herstellung und insbesondere Nachbearbeitung senkt.
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Gleiches gilt für den Grundkörper bzw. für das gesamte B-Lagerschild. Bislang wurden B-Lagerschilde aus Aluminium gefertigt und anschliessend durch Drehen, Bohren, Fräsen und dergleichen aufwändig nachbearbeitet. Gemäss der vorliegenden Erfindung ist eine derartige Nachbearbeitung des B-Lagerschilds nicht mehr oder zumindest nur noch in geringem Umfang nötig.
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Ferner bedarf es keiner elektrischen Isolierung des B-Lagerschilds, weil es nicht leitend ist und bei etwaigem Kontakt mit elektrischen Kabeln aus dem Inneren des Elektromotors den Strom nicht nach aussen leitet, wo er einem Benutzer gefährlich werden könnte. Bekannte B-Lagerschilde wurden bislang aus Aluminium gefertigt und bedurften einer elektrischen Isolierung gegenüber stromführenden Komponenten und Zuleitungen des Elektromotors.
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Werden der Grundkörper des B-Lagerschilds sowie die ihm angeformte integrale Reibscheibe einstückig und aus Kunststoff gefertigt, so fallen für die Herstellung deutlich niedrigere Kosten an als zur separaten Herstellung beider Bauteile gemäss dem Stand der Technik. Einerseits sind Aufwand und Kosten für die Nachbearbeitung von Kunststoffteilen, falls diese überhaupt nötig ist, deutlich geringer als im Falle von Aluminiumbauteilen. Andererseits entfallen bei einem wie vorstehend beschrieben einstückig ausgestalteten B-Lagerschild die Kosten für Anpassung und Verbindung beider Bauteile.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der deutlichen Reduzierung der Betriebsgeräusche. Bekannte Hilfsmittel, die über eine separat gefertigte und nachträglich dem Elektromotor zugeordnete Sicherheitsbremse verfügen, geben im Betrieb, d.h. bei gelüfteter Sicherheitsbremse, oftmals störende Geräusche von sich. Diese werden häufig von der Sicherheitsbremse verursacht, deren Bremsscheibe im gelüfteten Zustand nicht mit den Reibscheiben in Eingriff steht und sich mit der Welle des Rotors dreht, weil sie fest mit dieser Welle bzw. dem zugehörigen Wellenende verbunden ist. Werden nun die Sicherheitsbremse und der Elektromotor, d.h. insbesondere dessen B-Lagerschild, separat gefertigt, so weisen beide Bauteile fertigungsbedingte Toleranzen auf, welche sich aufaddieren können. Dies kann dazu führen, dass ein Luftspalt, welcher im gelüfteten Zustand zwischen den Reibscheiben und der Bremsscheibe besteht und ein freies Drehen der Bremsscheibe ermöglicht, deutlich grösser ist, als für einen einwandfreien Betrieb der Sicherheitsbremse nötig. Es wurde nun beobachtet, dass ein derart grosser Luftspalt und im Allgemeinen grosse Toleranzen innerhalb der Bremse zu störender Geräuschentwicklung führen. Werden hingegen, wie es die vorliegende Erfindung vorschlägt, das B-Lagerschild und die integrale Reibscheibe nicht als separate Bauteile von Elektromotor und Sicherheitsbremse, sondern stattdessen einstückig gefertigt, so kann beispielsweise dasselbe Werkzeug, insbesondere dasselbe Drehwerkzeug, zur Fertigung der integralen Reibscheibe und des restlichen B-Lagerschilds, insbesondere des Grundkörpers, verwendet werden, da es sich um ein einstückiges bzw. integriertes Bauteil handelt. Somit können beispielsweise keine Toleranzen auftreten, welche sich durch die Verwendung separater Drehwerkzeuge für die Herstellung und/oder Bearbeitung von B-Lagerschild und integraler Reibscheibe aufaddieren könnten.
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Gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann daran gedacht sein, dass eine motorabgewandte Seite der integralen Reibscheibe aufgeraut ist, um den Reibwert bzw. Reibungskoeffizienten zu erhöhen, wenn die integrale Reibscheibe mit einer Bremsscheibe zusammenwirkt.
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Bei der motor-abgewandten Seite der integralen Reibscheibe handelt es sich vorzugsweise um ihre der Bremsscheibe zugewandte Seite.
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Die integrale Reibscheibe kann in beliebiger Weise aufgeraut sein. Es kann also auf sämtliche bekannten Massnahmen zur Herstellung von Teilen mit rauer Oberfläche zurückgegriffen werden.
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Einerseits kann die integrale Reibscheibe nachträglich, das heisst nach ihrer Herstellung, aufgeraut werden. Hierbei kommen sämtliche bekannten Massnahmen zum Aufrauen von Oberflächen, insbesondere von KunststoffOberflächen, in Betracht. Das Aufrauen kann beispielsweise durch mechanische Bearbeitung, durch Behandlung mit Strahlung, Wärme oder Säure sowie durch Auftragen oder Abtragen von Material erfolgen.
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Andererseits kann die integrale Reibscheibe bereits in aufgerautem bzw. rauem Zustand hergestellt werden. Dies kommt insbesondere dann in Betracht, wenn das B-Lagerschild einstückig hergestellt wird, indem sein Grundkörper und die integrale Reibscheibe einstückig hergestellt werden, beispielsweise durch Spritzgiessen oder Pressen. Die integrale Reibscheibe kann in aufgerautem bzw. rauem Zustand hergestellt werden, indem eine Prozessführung eines Herstellungsprozesses entsprechend ausgewählt und/oder angepasst wird, um eine raue Oberfläche zu erzeugen. Weiterhin kann die integrale Reibscheibe in aufgerautem bzw. rauem Zustand hergestellt werden, indem eine Auswahl und Ausgestaltung der Form, in welcher die integrale Reibscheibe hergestellt wird, entsprechend gewählt wird, um eine raue Oberfläche zu erzeugen. Hierbei kann die Reibscheibe separat hergestellt werden, vorzugsweise wird sie jedoch einstückig mit dem Grundkörper des B-Lagerschilds hergestellt. Bei der vorgenannten Form, in welcher die Reibscheibe hergestellt wird, kann es sich beispielsweise um eine Spritzgussform oder um eine Pressform handeln.
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Durch Aufrauen kann es zu einer mechanischen Verzahnung der einander zugewandten Oberflächen der integralen Reibscheibe und der Bremsscheibe kommen, was die Bremswirkung verbessert. Je höher der Reibungskoeffizient von integraler Reibscheibe und Bremsscheibe, desto weniger Bremskraft ist nötig, um dieselbe Bremswirkung zu erzielen. Hierbei wird unter Bremskraft diejenige Kraft verstanden, mit welcher die Bremsscheibe auf die integrale Reibscheibe gepresst wird oder diejenige Kraft, mit welcher die Ankerscheibe die Bremsscheibe auf die integrale Reibscheibe presst.
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Die vorstehenden Ausführungen lassen sich auf die Ankerscheibe übertragen. Bei dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfassend einen Elektromotor mit B-Lagerschild und Sicherheitsbremse kann daher beispielsweise auch die der Bremsscheibe zugewandte Oberfläche der Ankerscheibe entsprechend aufgeraut sein.
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Die vorliegende Erfindung umfasst neben dem vorstehend beschriebenen separat ausgebildeten B-Lagerschild gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel auch einen Elektromotor für ein elektrisch angetriebenes Hilfsmittel, insbesondere für einen Elektrorollstuhl, eine elektrisch angetriebene Treppensteighilfe oder einen elektrisch angetriebenen Treppenlift, umfassend ein B-Lagerschild wie vorstehend beschrieben.
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Ein solcher Elektromotor kann eine Sicherheitsbremse umfassend ein Gehäuse und eine Bremsscheibe sowie eine Ankerscheibe aufweisen, wobei die Bremsscheibe mit einem Rotor des Elektromotors verbunden ist. Die Sicherheitsbremse kann vorzugsweise bestromt werden und ist ferner eingerichtet, um im unbestromten Zustand die Ankerscheibe mittels einer Bremskraft auf die Bremsscheibe und diese wiederum auf die integrale Reibscheibe zu pressen. Darüber hinaus ist die Sicherheitsbremse weiterhin eingerichtet, um im bestromten Zustand die Bremskraft zu überwinden und die Ankerscheibe von der Bremsscheibe und diese wiederum von der integralen Reibscheibe abzuheben, um einen Freilauf der Bremsscheibe zu ermöglichen.
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Bei sämtlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann daran gedacht sein, die Bremsscheibe auf bekannte Weise mit der Welle bzw. dem Wellenende des Rotors zu verbinden. Hierbei kann insbesondere an eine formschlüssige Verbindung zwischen Wellenende und Bremsscheibe gedacht sein, so dass das Wellenende als Mitnehmer der Bremsscheibe wirkt. Beispielsweise kann die Bremsscheibe eine Innenverzahnung und das Wellenende eine komplementäre Aussenverzahnung aufweisen. Die Verzahnungen bzw. im Allgemeinen die formschlüssige Verbindung zwischen dem Wellenende und der Bremsscheibe kann hierbei so ausgestaltet sein, dass die Bremsscheibe zumindest in geringem Masse axial beweglich ist. Ist die Bremse gelüftet und dreht sich die Welle, so hebt die Bremsscheibe während der Drehung eigenständig so weit von der integralen Reibscheibe ab, dass keine Bremswirkung auftritt. Im unbestromten Zustand drückt die Ankerscheibe die axial bewegliche Bremsscheibe so weit nach unten in Richtung integraler Reibscheibe, dass die Bremsscheibe mit beiden Reibscheiben in Kontakt steht und die Bremswirkung eintritt.
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Weiterhin kann auch an flexible Abstandshalter wie Gummis gedacht sein, welche die Bremsscheibe im gelüfteten Zustand zwischen der integralen Reibscheibe und der Ankerscheibe zentrieren. Derartige Abstandshalter geben der Bremskraft nach, welche von der Ankerscheibe auf die Bremsscheibe übertragen wird, wenn die Bremse nicht bestromt ist, so dass die Bremsscheibe mit der integralen Reibscheibe und der Ankerscheibe in Kontakt steht und die Bremswirkung eintritt.
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In Hilfsmitteln zum Einsatz kommende Sicherheitsbremsen sind zumeist Haltebremsen, welche im Gegensatz zu Arbeitsbremsen vornehmlich dazu dienen, die Last im Stillstand zu halten. Nur im Notfall, beispielsweise bei einer Fehlfunktion, einem Stromausfall oder dergleichen, wirkt die Sicherheitsbremse auch als Arbeitsbremse und bewirkt eine Reduzierung der Drehzahl des Elektromotors bis zu dessen Stillstand.
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Derartige Sicherheitsbremsen sind in der Regel an der B-Lagerseite, vorzugsweise auf oder an dem B-Lagerschild, angebracht. Die Bremsscheibe ist üblicherweise verdrehsicher mit der B-Lager-seitigen Welle des Elektromotors verbunden. Die Sicherheitsbremse umfasst ferner einen Elektromagneten, welcher die Ankerscheibe im bestromten Zustand von der Bremsscheibe abhebt und die Bremse lüftet, indem zugleich die Bremsscheibe nicht mehr auf die integrale Reibscheibe gepresst wird. Ohne Bestromung wird die Ankerscheibe, meist durch die Federkraft mehrerer Federn, alternativ durch einen Permanentmagneten, auf die Bremsscheibe und diese wiederum auf die integrale Reibscheibe gepresst. Die zwischen den Reibscheiben und der Bremsscheibe wirkende Haftreibung vermittelt einen sicheren Halt im Stillstand. Die entsprechende Gleitreibung vermittelt die Bremswirkung im Notfall.
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Eine aufgeraute integrale Reibscheibe bzw. aufgeraute Reibscheiben führt bzw. führen zu einem höheren Reibwert bzw. Reibungskoeffizienten. Ein höherer Reibwert führt wiederum dazu, dass die Bremskraft, mit welcher die integrale Reibscheibe bzw. die Reibscheiben und die Bremsscheibe zur Erzielung der Bremswirkung gegeneinander gepresst werden müssen, um einen sicheren Halt und im Notfall ein sicheres Herunterbremsen zu gewährleisten, niedriger gewählt werden kann. Die Feder oder Federn bzw. alternativ der oder die Permanentmagnete, welche die Bremskraft im unbestromten Zustand vermitteln, können entsprechend kleiner bzw. leichter bzw. schwächer ausgelegt sein, was zu niedrigeren Herstellungskosten und/oder zu einem niedrigeren Gewicht führen kann. Dies führt weiterhin dazu, dass der Elektromagnet, welcher die Ankerscheibe im bestromten Zustand von der Bremsscheibe wegbewegt bzw. abhebt und die Bremse somit lüftet, für dieses Lüften eine geringere Bremsenergie überwinden muss und somit im Betrieb weniger Energie verbraucht. Ein geringerer Energieverbrauch ist insbesondere bei batteriebetriebenen Hilfsmitteln wie Elektrorollstühlen vorteilhaft, da die Sicherheitsbremse und der als Antrieb dienende Elektromotor des Elektrorollstuhls meist von derselben Batterie gespeist werden. Wenn die Bremse weniger Energie verbraucht, steht mehr Energie für den Antrieb zur Verfügung, was die Laufzeit des Elektrorollstuhls bei ansonsten identischen Bedingungen verlängert.
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Die vorstehend beschriebenen Vorteile ergeben sich sowohl bei einem separat ausgeführten B-Lagerschild gemäss der vorliegenden Erfindung als auch bei einem Elektromotor gemäss einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und ebenso bei einem Elektromotor mit Sicherheitsbremse gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Das B-Lagerschild kann eine Netzkabelaufnahme umfassen. Hierbei kann es sich um eine im Grundkörper befindliche Ausnehmung zur Aufnahme eines Netzkabels handeln.
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Das B-Lagerschild kann zumindest eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Gleitkontaktelements umfassen, welche vorzugsweise im Grundkörper vorgesehen ist. Vorzugsweise umfasst das B-Lagerschild zwei oder vier Ausnehmungen zur Aufnahme eines Gleitkontaktelements. Vorzugsweise dient je eine der Ausnehmungen der Aufnahme jeweils eines Gleitkontaktelements. Bei der Ausnehmung zur Aufnahme eines Gleitkontaktelements kann es sich um einen Bürstendurchgang handeln. Bei dem Gleitkontaktelement kann es sich beispielsweise um eine Kohlebürste oder dergleichen handeln.
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Den Ausnehmungen bzw. Bürstendurchgängen ist vorzugsweise jeweils zumindest eine Hülsenaufnahme zugeordnet.
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Gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das B-Lagerschild zumindest zwei Ausnehmungen zur Aufnahme eines Gleitkontaktelements, wobei jeder Ausnehmung zur Aufnahme eines Gleitkontaktelements zumindest eine Hülsenaufnahme zugeordnet ist, wobei jede der Ausnehmungen eingerichtet ist, um ein Gleitkontaktelement über eine Kabelendhülse mit Strom zu versorgen, wenn ein Gleitkontaktelement in die Ausnehmung eingebracht ist und gleichzeitig zumindest eine Kabelendhülse eines Verbindungskabels in die zumindest eine der Ausnehmung zugeordnete Hülsenaufnahme eingebracht ist. Die Verbindungskabel können über ein Netzkabel mit Strom versorgt werden.
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Die Gleitkontaktelemente ihrerseits dienen in bekannter Weise dazu, den Rotor des Elektromotors mit Strom zu versorgen.
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Das zumindest eine Verbindungskabel kann zur Stromversorgung des Rotors mit dem Netzkabel verbunden sein, welches vorzugsweise in der Netzkabelaufnahme des B-Lagerschilds festgelegt ist. Je nach Anzahl der Gleitkontaktelemente und Verkabelung können auch mehrere Verbindungskabel vorgesehen sein.
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Der Grundkörper umfasst ferner vorzugsweise einen Lagersitz für ein Lager bzw. B-Lager zur Aufnahme eines Wellenendes des Rotors des Elektromotors.
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Die vorliegende Erfindung umfasst auch die Verwendung eines B-Lagerschilds in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen als B-Lagerschild für den Elektromotor eines elektrisch angetriebenen Hilfsmittels, insbesondere eines Elektrorollstuhls, einer elektrisch angetriebenen Treppensteighilfe oder eines elektrisch angetriebenen Treppenliftes.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung eines B-Lagerschilds für einen Elektromotor eines elektrisch angetriebenen Hilfsmittels, insbesondere eines Elektrorollstuhls, einer elektrisch angetriebenen Treppensteighilfe oder eines elektrisch angetriebenen Treppenliftes, wobei das B-Lagerschild einen Grundkörper umfasst, dem eine integrale Reibscheibe angeformt ist, wobei das B-Lagerschild zumindest im Wesentlichen aus zumindest einem Kunststoff gefertigt wird.
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Die integrale Reibscheibe kann hierbei nachträglich dem Grundkörper angeformt werden. Werden der Grundkörper und die integrale Reibscheibe separat gefertigt, so können bekannte Herstellungsverfahren für Kunststoffteile zur Anwendung kommen, beispielsweise Spritzgiessen oder Pressen.
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Vorzugsweise werden jedoch der Grundkörper und die integrale Reibscheibe des B-Lagerschilds einstückig hergestellt, beispielsweise in nur einem Fertigungsschritt oder einer Fertigungs-Schrittfolge, an dessen bzw. deren Ende das B-Lagerschild mit integraler bzw. dem Grundkörper angeformter integraler Reibscheibe steht. Bevorzugterweise werden also Grundkörper und integrale Reibscheibe nicht separat gefertigt und nachträglich miteinander verbunden sondern als kombiniertes Bauteil gefertigt.
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Unabhängig davon, ob der Grundkörper und die integrale Reibscheibe separat oder einstückig und somit gemeinsam hergestellt werden, werden sie vorzugsweise durch Pressen, beispielsweise durch Formpressen oder Schichtpressen, oder durch Spritzgiessen hergestellt.
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Ebenfalls unabhängig davon, ob der Grundkörper des B-Lagerschilds und die integrale Reibscheibe separat oder einstückig und somit gemeinsam hergestellt werden, sind sie vorzugsweise aus einem Duroplast gefertigt. Die Verwendung von Duroplast sorgt unter anderem für eine hohe Formgenauigkeit.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung eines B-Lagerschilds, wobei dem B-Lagerschild zumindest zwei Ausnehmungen zur Aufnahme eines Gleitkontaktelements eingeformt oder angeformt werden, denen jeweils zumindest eine Hülsenaufnahme zugeordnet werden. Die zumindest eine Hülsenaufnahme kann dem B-Lagerschild ebenfalls angeformt oder eingeformt werden. Jede der Hülsenaufnahmen ist vorzugsweise geeignet, eine Kabelendhülse eines Verbindungskabels durch einfaches Einstecken aufzunehmen und nach Aufnahme einer solchen Kabelendhülse einen elektrischen Kontakt zwischen dem Verbindungskabel und einem in die Ausnehmung eingebrachten Gleitkontaktelement zu ermöglichen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein A-Lagerschild für einen Elektromotor eines elektrisch angetriebenen Hilfsmittels, insbesondere eines Elektrorollstuhls, einer elektrisch angetriebenen Treppensteighilfe oder eines elektrisch angetriebenen Treppenliftes, mit einem Lagersitz, einen solchen Elektromotor, die Verwendung eines A-Lagerschilds, ein Verfahren zur Herstellung eines A-Lagerschilds und ein Verfahren zur Herstellung eines Stators. Während der vorstehende Teil der Beschreibung vornehmlich das B-Lagerschild betrifft, bezieht sich der nachfolgende Teil der Beschreibung vornehmlich auf das A-Lagerschild.
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Die vorliegende Erfindung umfasst neben dem vorstehend beschriebenen B-Lagerschild und dem nachstehend beschriebenen A-Lagerschild auch einen Elektromotor umfassend beide vorgenannten Lagerschilde. Ein solcher Elektromotor weist sämtliche Vorteile auf, welche in Bezug auf das B-Lagerschild und das A-Lagerschild vorstehend und nachstehend beschrieben sind. Insbesondere ist ein solcher Elektromotor besonders günstig in der Herstellung.
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Ein erfindungsgemässes A-Lagerschild für einen Elektromotor eines elektrisch angetriebenen Hilfsmittels, insbesondere eines Elektrorollstuhls, einer elektrisch angetriebenen Treppensteighilfe oder eines elektrisch angetriebenen Treppenliftes umfasst einen Lagersitz und ist zumindest im Wesentlichen aus zumindest einem Kunststoff gefertigt. Ferner umfasst das A-Lagerschild zumindest einen Steg, wobei der zumindest eine Steg eingerichtet ist, als Gerüst für einen Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt zu dienen, oder wobei der zumindest eine Steg eingerichtet ist, als Haltemittel für zumindest einen Magneten zu dienen.
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Der Lagersitz dient der Aufnahme eines Lagers, beispielsweise eines Kugellagers, welches wiederum eine Welle bzw. ein Wellenende des Rotors lagern kann.
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Vorzugsweise ist der zumindest eine Steg eingerichtet, sowohl als Gerüst für einen Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt als auch als Haltemittel für zumindest einen Magneten zu dienen.
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Das erfindungsgemässe A-Lagerschild kommt insbesondere als Lagerschild für Gleichstrom-Permanentmagnetmotoren in Betracht. Bei dem zumindest einen Magneten, als dessen Haltemittel der zumindest eine Steg dienen kann, handelt es sich somit vorzugsweise um einen Permanentmagneten.
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Der Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt kann beispielsweise ein sogenanntes Polringrohr sein. Als Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt kommt ferner jeder im wesentlichen rohrförmige Körper in Betracht, welcher von dem zumindest einen Steg gehalten bzw. gestützt werden kann, wobei der zumindest eine Steg als Gerüst für den Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt dient.
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Der Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt beherbergt bzw. umfängt den Rotor des Elektromotors und dient vorzugsweise der elektrischen und/oder magnetischen und/oder elektromagnetischen Abschirmung.
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Der Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt bildet den Stator oder einen Teil oder einen Abschnitt des Stators des Elektromotors. Ein anderer wesentlicher Bestandteil des Stators bildet neben dem Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt der zumindest eine Magnet, bei dem es sich wie bereits beschrieben insbesondere um einen Permanentmagneten handelt. In Anlehnung an das Polringrohr wird der zumindest eine Magnet teilweise auch als Polschale bezeichnet.
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Der zumindest eine Steg kann eingerichtet sein, um als Haltemittel für zumindest einen Magneten zu dienen. Hierzu kann die räumliche Ausgestaltung des Stegs so gewählt sein, dass sie den Magneten formschlüssig, beispielsweise mit Hilfe von Vorsprüngen oder Hinterschneidungen, hält. Derartige Vorsprünge, Hinterschneidungen, oder ähnlich wirkende Haltemittel können dem zumindest einen Steg auch nachträglich angeformt werden. Weiterhin kann auch daran gedacht sein, dass der zumindest eine Steg den zumindest einen Magneten kraftschlüssig hält. Sowohl bei einer kraftschlüssigen als auch bei einer formschlüssigen Verbindung zwischen Magnet und Steg kann daran gedacht sein, den zumindest einen Magneten mit Hilfe eines Klebstoffs zusätzlich stoffschlüssig mit dem zumindest einen Steg und/oder mit dem Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt zu verbinden.
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Einerseits kann daran gedacht sein, dass ausschliesslich der zumindest eine Steg den zumindest einen Magneten hält. Andererseits kann daran gedacht sein, dass der zumindest eine Steg und der Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt den zumindest einen Magneten gemeinsam halten. Beispielsweise können der Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt und der zumindest eine Steg so angeordnet sein, dass sie eine Aufnahme für den zumindest einen Magneten bilden.
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Das A-Lagerschild umfasst vorzugsweise einen im Wesentlichen kreisförmigen Abschnitt, welcher wiederum einen Lagersitz für das A-Lager umfasst und zumindest ein Befestigungselement, beispielsweise einen Flansch oder dergleichen, umfassen kann. Ferner umfasst das A-Lagerschild wie vorstehend beschrieben vorzugsweise zumindest einen im Wesentlichen senkrecht zu dem kreisförmigen Abschnitt verlaufenden Steg.
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Vorzugsweise umfasst das A-Lagerschild zwei Stege, welche auf dem im Wesentlichen kreisförmigen Abschnitt um 180° versetzt zueinander angeordnet sind. Das A-Lagerschild kann jedoch auch mehr als zwei Stege umfassen, welche in unterschiedlicher Weise auf dem im Wesentlichen kreisförmigen Abschnitt angeordnet sein können.
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Unabhängig von der Anzahl der Stege und der Ausgestaltung des im Wesentlichen kreisförmigen Abschnitts ist das A-Lagerschild vorzugsweise einstückig ausgestaltet, d.h. der zumindest eine Steg und der im Wesentlichen kreisförmige Abschnitt werden gemeinsam gefertigt und nicht nach separater Fertigung miteinander verbunden. Ferner ist aber auch die separate Fertigung und nachfolgende Verbindung des im Wesentlichen kreisförmigen Abschnitts und des zumindest einen Stegs von der vorliegenden Erfindung umfasst.
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Das Halten des zumindest einen Magneten durch den zumindest einen Steg oder gemeinsam durch den zumindest einen Steg und den Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt, welche gemeinsam die Aufnahme für den zumindest einen Magneten bilden können, führt gegenüber dem Stand der Technik zu zahlreichen Vorteilen.
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Bislang wurden die Magnete mit hohem Aufwand per Hand von innen passgenau auf den Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt, beispielsweise auf die Innenseite des Polringrohrs, geklebt. Da ein einwandfrei funktionierender Elektromotor eine exakte Ausrichtung des magnetischen Felds im Inneren des Stators erfordert, mussten die Magnete von geschulten Mitarbeitern in Präzisionsarbeit eingeklebt werden.
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Da Lage und Orientierung des zumindest einen Magneten durch die Anordnung des zumindest einen Stegs oder durch die Anordnung des zumindest einen Stegs in Verbindung mit dem Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt gemäss der vorliegenden Erfindung vorgegeben sind, können die Mitarbeiter die Magnete in kürzerer Zeit und ohne aufwändiges Einlernen einsetzen bzw. montieren oder festlegen. Ferner kann auch ein Roboter das Einsetzen der Magnete in das A-Lagerschild gemäss der vorliegenden Erfindung ganz oder teilweise übernehmen.
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Da die Magnete bislang auf den Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt, insbesondere auf das Polringrohr aufgeklebt wurden, musste auch der Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt bzw. das Polringrohr mit hoher Präzision gefertigt werden. Zumeist ist der Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt aus Metall hergestellt, was eine oft aufwändige Nachbearbeitung des Metallrohlings erfordert, um verwendbare Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitte zu produzieren.
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Da die Magnete bei einem A-Lagerschild gemäss der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zum Stand der Technik nicht oder zumindest nicht ausschliesslich auf der Innenseite des Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitts befestigt, beispielsweise festgeklebt, werden, muss letzterer auch nicht mit grosser Präzision gefertigt oder nachbearbeitet sein. Dies senkt die Herstellungskosten für den Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt und letztlich für den gesamten Elektromotor.
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Da die Polringrohre aus Metall gefertigt sind und die Magnete gemäss dem Stand der Technik ausschliesslich an dem Polringrohr bzw. dessen innerer Oberfläche befestigt wurden, war oftmals eine aufwändige Nachbearbeitung nötig, da das Polringrohr als Metallbauteil üblicherweise grössere Toleranzen aufweist als beispielsweise vergleichbare Kunststoffteile.
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Germäss der vorliegenden Erfindung dient hingegen ausschliesslich oder hauptsächlich ein Kunststoffteil, nämlich das oder die von dem zumindest einen Steg gebildete(n) Haltemittel, der Aufnahme des zumindest einen Magneten. Bei der Herstellung des erfindungsgemässen A-Lagerschilds mit zumindest einem Steg ist im Vergleich zum Stand der Technik keine Nachbearbeitung oder zumindest nur eine Nachbearbeitung in geringem Umfang nötig. Dies gilt unter anderem, weil das A-Lagerschild als Kunststoffteil geringere Toleranzen aufweist als ein entsprechendes Metallteil.
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Das A-Lagerschild ist zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigt und kann somit beispielsweise einerseits ausschliesslich aus Kunststoff gefertigt sein oder andererseits aus einem Verbundwerkstoff gefertigt sein oder einen Einleger oder dergleichen umfassen, welcher nicht aus Kunststoff besteht.
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Ferner ist das A-Lagerschild aus zumindest einem Kunststoff gefertigt und kann somit beispielsweise einerseits aus genau einem Kunststoff gefertigt sein oder andererseits aus einem Gemisch mehrerer Kunststoffe, beispielsweise einem sogenannten Blend, gefertigt sein. Ferner kann das A-Lagerschild auch aus verschiedenen Bestandteilen zusammengesetzt sein, welche aus verschiedenen Kunststoffen bestehen.
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Das A-Lagerschild kann aus Duroplast gefertigt sein. Geeignet sind beispielsweise auch andere Kunststoffe, welche formstabil sind, also nach ihrer Aushärtung durch Massnahmen wie beispielsweise Erwärmen nicht mehr verformt werden können.
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Der zumindest eine Steg kann an einem dem Lagersitz im Wesentlichen gegenüberliegenden Endabschnitt ein Verbindungselement aufweisen. Sind mehrere Stege vorhanden, so weist vorzugsweise jeder der Stege an dem Endabschnitt, welcher dem Lagersitz im Wesentlichen gegenüberliegt, ein Verbindungselement auf. Ferner können ein oder mehrere der Stege auch mehrere dieser Verbindungselemente aufweisen.
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Hierbei kann an beliebige Verbindungselemente gedacht sein. Vorzugsweise ist an ein Gewinde, insbesondere ein dem Endabschnitt des Stegs bzw. jedes Stegs eingeformtes Innengewinde gedacht. Es kann aber auch an eine dem Endabschnitt angeformte oder am Endabschnitt angebrachte Gewindestange, einen am Endabschnitt befestigten Haken oder an andere Verbindungselemente gedacht sein. Das im Endabschnitt befindliche bzw. dort angeordnete Verbindungselement bzw. entsprechend die Verbindungselemente dient bzw. dienen dazu, das A-Lagerschild mit dem im Wesentlichen gegenüberliegend anzubringenden B-Lagerschild zu verbinden. Mit korrespondierenden Verbindungselementen, beispielsweise Muttern, Schrauben, Gewindestangen und dergleichen kann das B-Lagerschild an dem Steg bzw. an den Stegen des A-Lagerschilds befestigt werden, um den Elektromotor abzuschliessen und abzudichten.
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Die Verbindung zwischen A-Lagerschild und B-Lagerschild, welche vorzugsweise über das Verbindungselement an dem Endabschnitt des Stegs bzw. über die Verbindungselemente an den Endabschnitten der Stege vermittelt wird, kann direkt oder indirekt erfolgen. Beispielsweise kann eine Schraube durch eine entsprechende Ausnehmung des B-Lagerschilds hindurchgeführt und in das Gewinde im Endabschnitt des zumindest einen Stegs des A-Lagerschilds eingedreht werden. Ferner können auch vermittelnde Teile zwischengeschaltet werden. So können sowohl das A-Lagerschild als auch das B-Lagerschild an einem Zwischenring oder dergleichen befestigt, beispielsweise festgeschraubt werden.
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Für diese Aufgabe waren gemäss dem Stand der Technik stets separate Zugstangen nötig, welche bei einem A-Lagerschild gemäss der vorliegenden Erfindung nicht mehr gebraucht werden.
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Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein A-Lagerschild mit einem Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt, welcher den zumindest einen Steg zumindest teilweise umfängt. Vorzugsweise stützt der zumindest eine Steg das A-Lagerschild und wirkt somit als dessen Gerüst. Der Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt kann den zumindest einen Steg vollständig umfangen, so dass der Steg als Gerüst sich ausschliesslich innerhalb des Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitts befindet. Ferner kann der Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt den zumindest einen Steg teilweise umfangen, beispielsweise, wenn der Steg eine Ausnehmung aufweist, durch welche der Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt hindurchragt.
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Derartige Ausgestaltungen können unter anderem vom Herstellungsverfahren abhängen. Wird der Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt beispielsweise als Einleger bereits während der Herstellung des A-Lagerschilds in eine entsprechende Form, beispielsweise in eine Spritzgussform, eingelegt, und teilweise oder vollständig umspritzt, so können Abschnitte des zumindest einen Stegs sowohl der Innenseite als auch der Aussenseite des Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitts anliegen.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner auch ein A-Lagerschild mit zumindest einem Magneten, welcher von dem zumindest einen Steg gehalten wird. Dieses A-Lagerschild kann neben dem zumindest einen Magneten auch den Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt umfassen wie vorstehend beschrieben. Ebenso wie vorstehend für den Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt beschrieben kann der Magnet auch als Einleger oder dergleichen bereits während des Herstellungsprozesses mit dem A-Lagerschild verbunden werden, indem er beispielsweise umspritzt wird.
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Die Anzahl der Magnete wird durch die technischen Anforderungen des Elektromotors vorgegeben und nach bekannten Methoden ausgewählt.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner einen Elektromotor für ein elektrisch angetriebenes Hilfsmittel, insbesondere für einen Elektrorollstuhl, eine elektrisch angetriebene Treppensteighilfe oder einen elektrisch angetriebenen Treppenlift, umfassend ein A-Lagerschild in einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.
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Der Elektromotor kann ferner ein B-Lagerschild umfassen, welches über das Verbindungselement des zumindest einen Stegs mit dem A-Lagerschild verbunden ist.
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Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin eine Verwendung sämtlicher Ausführungsformen des vorstehend beschriebenen A-Lagerschilds für den Elektromotor eines elektrisch angetriebenen Hilfsmittels, insbesondere eines Elektrorollstuhls, einer elektrisch angetriebenen Treppensteighilfe oder eines elektrisch angetriebenen Treppenliftes.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung eines A-Lagerschilds für einen Elektromotor eines elektrisch angetriebenen Hilfsmittels, insbesondere eines Elektrorollstuhls, einer elektrisch angetriebenen Treppensteighilfe oder eines elektrisch angetriebenen Treppenliftes, wobei das A-Lagerschild zumindest im Wesentlichen aus zumindest einem Kunststoff hergestellt wird und zumindest einen Steg umfasst, welcher ihm angeformt wird. Der zumindest eine Steg und der im Wesentlichen kreisförmige Abschnitt des A-Lagerschilds können zwar separat hergestellt und nachträglich miteinander verbunden werden, vorzugsweise werden der zumindest eine Steg und der im Wesentlichen kreisförmige Abschnitt des A-Lagerschilds jedoch gleichzeitig und einstückig hergestellt.
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Das A-Lagerschild mit dem zumindest einen angeformten Steg kann also einstückig hergestellt werden.
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Unabhängig davon, ob es einstückig hergestellt wird, oder ob die Stege separat hergestellt werden, kann das A-Lagerschild durch Pressen, beispielsweise durch Formpressen oder Schichtpressen, oder durch Spritzgiessen hergestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Stators mit integriertem A-Lagerschild für einen Elektromotor eines elektrisch angetriebenen Hilfsmittels, insbesondere eines Elektrorollstuhls, einer elektrisch angetriebenen Treppensteighilfe oder eines elektrisch angetriebenen Treppenliftes, umfassend die Schritte
- - Verbinden eines A-Lagerschilds gemäss einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen mit einem Gehäuse- bzw. Abschirmabschnitt,
- - Verbinden des A-Lagerschilds mit zumindest einem Magneten.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines B-Lagerschilds 1 gemäss der vorliegenden Erfindung,
- 2 eine Unteransicht des B-Lagerschilds 1 gemäss 1, sowie
- 3 eine Ansicht nach 2 mit angeschlossenem Netzkabel 4 und angeschlossenen Verbindungskabeln 7.1, 7.2.
- 4 eine teilgeschnittene Ansicht eines A-Lagerschilds 1101 mit aufgesetztem Polringrohr 1103 gemäss dem Stand der Technik;
- 5 eine teilgeschnittene Ansicht eines A-Lagerschilds 101 gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 6 eine teilgeschnittene Ansicht ein A-Lagerschilds 101 gemäss einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
- 7 eine perspektivische Ansicht des A-Lagerschilds 101 nach 6 ohne Polringrohr 103 und Magnete 104.
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Ausführungsbeispiel
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In den 1 und 2 ist ein B-Lagerschild 1 gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das B-Lagerschild 1 umfasst einen Grundkörper 8 und eine integrale Reibscheibe 2. In 1 ist die motor-abgewandte Seite 3 der integralen Reibscheibe 2 zu sehen, während in 2 die motor-zugewandte Seite 10 sichtbar ist.
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Dem Grundkörper 8 sind zwei Flansche 5 angeformt. Ferner umfasst er vier Bürstendurchgänge 11 und eine Netzkabelaufnahme 13. Im Inneren des Grundkörpers 8 sind ferner sechs Hülsenaufnahmen 9 vorgesehen, welche den vier Bürstendurchgängen 11 seitlich zugeordnet sind.
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Die integrale Reibscheibe 2 ist von einer Auskragung 12 umgeben.
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In 3 ist das B-Lagerschild 1 der 1 und 2 mit angeschlossenem Netzkabel 4 sowie angeschlossenen Verbindungskabeln 7.1, 7.2 dargestellt. Die Verbindungskabel 7.1, 7.2 verfügen über Kabelendhülsen 14, welche in den Hülsenaufnahmen 9 festgelegt sind.
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In Bezug auf ihre Funktion und Verkabelung werden die in 3 dargestellten Verbindungskabel 7.1, 7.2 in zwei erste Verbindungskabel 7.1 und zwei zweite Verbindungskabel 7.2 unterteilt. Entsprechendes gilt für die Bürstendurchgänge 11.1, 11.2 in 3, welche der Übersicht halber in den 1 und 2 lediglich zusammenfassend als Bürstendurchgänge 11 bezeichnet wurden.
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Das B-Lagerschild 1 kann auf einfache Weise einstückig aus Kunststoff hergestellt werden. Vor seinem Einbau in einen Elektromotor wird das B-Lagerschild 1 vorbereitet und verkabelt, wie in 3 gezeigt. Hierzu wird das Netzkabel 4 in der Netzkabelaufnahme 13 festgelegt und mit zwei ersten Verbindungskabeln 7.1 verbunden, deren Kabelendhülsen 14 wiederum in entsprechende Hülsenaufnahmen 9 zweier benachbarter erster Bürstendurchgänge 11.1 eingesetzt werden, wie in 3 gezeigt. Sowohl das Netzkabel 4 als auch die Kabelendhülsen 14 können hierbei durch einfaches Einstecken in die Netzkabelaufnahme 13 bzw. in die Hülsenaufnahmen 9 eingebracht werden. Die vorgenannten ersten Bürstendurchgänge 11.1, welche sich in direkter Nachbarschaft zur Netzkabelaufnahme 13 befinden, umfassen jeweils neben derjenigen Hülsenaufnahme 9, welche eine Kabelendhülse 14 des ersten Verbindungskabels 7.1 aufnimmt, über eine weitere Hülsenaufnahme 9. In die vorgenannte Hülsenaufnahme 9 ist jeweils eine Kabelendhülse 14 eines zweiten Verbindungskabels 7.2 eingebracht. Beiden ersten Bürstendurchgängen 11.1 ist somit ein zweites Verbindungskabel 7.2 zugeordnet. Dieses zweite Verbindungskabel 7.2 verbindet die ersten Bürstendurchgänge 11.1 mit zwei zweiten Bürstendurchgängen 11.2, welche den korrespondierenden ersten Bürstendurchgängen 11.1 im Wesentlichen gegenüberliegen. Hierzu sind die zweiten Kabelendhülsen 14 der beiden zweiten Verbindungskabel 7.2 in jeweils eine Hülsenaufnahme 9 der zweiten Bürstendurchgänge 11.2 eingebracht.
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Bezugnehmend auf die 1 bis 3 erklärt sich die Funktionsweise des erfindungsgemässen B-Lagerschilds 1 folgendermassen:
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Das in den 1 und 2 dargestellte B-Lagerschild 1 wird aus Kunststoff, beispielsweise durch Spritzgiessen oder Pressen, hergestellt. Anschliessend wird das Netzkabel 4 in die Netzkabelaufnahme 13 eingebracht und mit den ersten Verbindungskabeln 7.1 verbunden. Die Kabelendhülsen 14 der ersten Verbindungskabel 7.1 werden in jeweils eine Hülsenaufnahme 9 der beiden ersten Bürstendurchgänge 11.1 eingebracht. Ferner werden die zweiten Bürstendurchgänge 11.2 mit den ersten Bürstendurchgängen 11.1 verbunden, indem jeweils gegenüberliegend angeordnete Bürstendurchgänge 11.1, 11.2 über jeweils ein zweites Verbindungskabel 7.2 verbunden werden, dessen Kabelendhülsen 14 hierzu in die Hülsenaufnahmen 9 beider Bürstendurchgänge 11.1, 11.2 eingebracht werden.
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Da das B-Lagerschild 1 aus Kunststoff besteht, ist keinerlei weitere elektrische Isolierung nötig.
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Der Lagersitz 6 dient der Aufnahme eines nicht dargestellten Lagers bzw. B-Lagers, welches wiederum der Aufnahme eines nicht dargestellten Wellenendes eines ebenfalls nicht dargestellten Rotors des Elektromotors dient. Durch die Bürstendurchgänge 11, 11.1, 11.2 können nicht dargestellte Kohlebürsten oder gleichwirkende Gleitkontaktelemente eingebracht werden, welche über die Verbindungskabel 7, 7.1, 7.2 mit Strom versorgt werden und ihrerseits den sich drehenden Rotor des Elektromotors auf bekannte Weise mit Strom versorgen und somit antreiben. Wie einem Vergleich der 1 und 2 deutlich erkennbar, können Kohlebürsten und dergleichen von aussen in die Bürstendurchgänge 11.1, 11.2 eingebracht werden, so dass sie im Inneren des B-Lagerschilds 1 aus den nach innen gerichteten Öffnungen der Bürstendurchgänge 11.1, 11.2 heraustreten, um den Rotor mit Strom zu versorgen.
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Jede einem Bürstendurchgang 11.1, 11.2 zugeordnete Hülsenaufnahme 9 ist eingerichtet, um einen elektrischen Kontakt zwischen einer Kohlebürste oder dergleichen und einer Kabelendhülse 14 herzustellen, sofern die Kohlebürste in den Bürstendurchgang 11 und ein die Kabelendhülse 14 in die Hülsenaufnahme 9 eingebracht ist. Daher werden über die Verkabelung zwischen den ersten Bürstendurchgängen 11.1 mit den gegenüberliegenden Bürstendurchgängen 11.2 über die zweiten Verbindungskabel 7.2 die Kohlebürsten oder dergleichen mit Strom versorgt, welche in die zweiten Bürstendurchgänge 11.2 eingebracht sind.
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Über die Flansche 5 kann das B-Lagerschild 1 als Deckel an dem Elektromotor festgelegt werden.
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Vorstehend wurden die 1 bis 3 erläutert. Nachstehend werden nunmehr die 4 bis 7 erläutert. Obwohl dies in den Zeichnungen der besseren Übersicht halber nicht dargestellt ist, kann daran gedacht sein, ein B-Lagerschild 1 gemäss den 1 bis 3 mit einem A-Lagerschild 101 gemäss den 4 bis 7 zu kombinieren. Insbesondere kann daran gedacht sein, einen Elektromotor mit beiden vorgenannten Lagerschilden auszustatten.
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In 4 ist ein aus Metall gefertigtes A-Lagerschild 1101 gemäss dem Stand der Technik dargestellt. Das Polringrohr 1103 ist auf dem A-Lagerschild 1101 befestigt, in dessen Mitte ein Lagersitz 1105 dargestellt ist. Auf einer Innenseite des Polringrohrs 1103 sind die Magnete 1104 aufgeklebt.
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5 zeigt ein aus Kunststoff gefertigtes A-Lagerschild 101 mit eingesetztem Polringrohr 103 und eingesetzten Magneten 104 gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Das A-Lagerschild 101 gemäss 5 umfasst einen im Wesentlichen kreisförmigen Abschnitt 110, in dessen Mitte ein Lagersitz 105 für das A-Lager angeordnet ist. Dem im Wesentlichen kreisförmigen Abschnitt 110 sind ferner zwei Flansche 108 angeformt, von denen in 5 nur einer erkennbar ist. Ferner umfasst das A-Lagerschild 101 zwei Stege 102 mit jeweils einem Endabschnitt 107 und dort eingeformten Gewinden 106. Die Stege 102 umfassen jeweils zwei seitliche und längs verlaufende Hinterschneidungen 111. Das A-Lagerschild 101 umfasst ausserdem eine Umhüllung 109.
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6 zeigt ein A-Lagerschild 101 gemäss einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Gegensatz zu der in 5 dargestellten ersten Ausführungsform umfasst das Polringrohr 103 der zweiten Ausführungsform keine Umhüllung 109. In 6 ist ausserdem deutlich zu erkennen, dass das Polringrohr 103 die Stege 102 umfängt.
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In 7 ist das A-Lagerschild 101 nach 6 ohne Polringrohr 103 und Magnete 104 dargestellt.
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Bezugnehmend auf die 4 bis 7 erklärt sich die Funktionsweise des erfindungsgemässen A-Lagerschilds folgendermassen:
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Um die Magnete 1104 in das bekannte A-Lagerschild 1101 nach 4 einzusetzen, werden diese in aufwändiger Handarbeit auf die Innenseite des Polringrohrs 1103 aufgeklebt. Zur exakten Positionierung werden oft zusätzlich Distanzstücke 1110 eingeklebt. Das Polringrohr 1103 kann mit dem A-Lagerschild 1101 verschraubt werden. Alternativ kann das A-Lagerschild 1101, beispielsweise über Zugstangen, mit einem gegenüberliegenden B-Lagerschild (nicht dargestellt) verbunden sein, wobei die beiden Lagerschilde das Polringrohr 1103 zwischen sich einklemmen und somit halten.
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Das Polringrohr 1103 und die Magnete 1104 bilden den Stator des Elektromotors, wobei ein nicht dargestelltes Wellenende des im Inneren des Stators drehbar angeordneten Rotors (ebenfalls nicht dargestellt) im Lager bzw. im A-Lager gelagert ist. Dieses nicht dargestellte Lager bzw. A-Lager ist wiederum im Lagersitz 1105 aufgenommen.
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Die in 5 dargestellte erste Ausführungsform eines A-Lagerschilds 101 gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst eine Umhüllung 109 und Stege 102, welche einstückig mit dem im Wesentlichen kreisförmigen Abschnitt 110 gefertigt sind. Die Umhüllung 109 und die Stege 102 beherbergen das Polringrohr und umschliessen es derart, dass ein Herausrutschen unmöglich ist. Die erste Ausführungsform des A-Lagerschilds 101 kann hergestellt werden, indem das Polringrohr 103 als Einleger in die zur Herstellung des A-Lagerschilds 101 verwendete Form eingelegt und das aus Kunststoff bestehende A-Lagerschild 101 um das Polringrohr 103 herum aufgebaut wird, beispielsweise durch Pressen oder Spritzgiessen. Vorzugsweise werden hierbei zugleich sämtliche Bestandteile des A-Lagerschilds 101 hergestellt, also insbesondere der im Wesentlichen kreisförmige Abschnitt 110, die Stege 102 und die Umhüllung 109. Gleiches gilt vorzugsweise für die Flansche 108.
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Andererseits können die Stege 102, der im Wesentlichen kreisförmige Abschnitt 110 und die Umhüllung 109 auch separat hergestellt und nach der Herstellung zusammengefügt bzw. verbunden werden. Ferner können auch zwei der vorgenannten Bestandteile 102, 109, 110 des A-Lagerschilds 101 einstückig bzw. gemeinsam hergestellt werden, und sodann mit dem dritten Bestandteil 102, 109, 110 verbunden werden.
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Die Magnete 104 können per Hand oder von einem Roboter eingesetzt werden. Hierzu werden die Magnete 104 schlicht in eine von den Hinterschneidungen 111, gegebenenfalls gemeinsam mit dem Polringrohr 103, gebildeten Aufnahme eingeschoben werden. In ist deutlich zu erkennen, dass die Hinterschneidungen 111 der Stege 102 die Magnete 104 halten bzw. in Position halten. Die vorgenannte Aufnahme ist hierbei der Raum, welcher von den Hinterschneidungen 111 und dem Polringrohr 103 umschlossen wird.
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Die zweite Ausführungsform des A-Lagerschilds 101, welche in den 6 und 7 dargestellt ist, unterscheidet sich dahingehend von derjenigen nach 5, dass sie keine Umhüllung 109 umfasst.
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In 7 ist erkennbar, dass die Stege 102, der im Wesentlichen kreisförmige Abschnitt 110 und die Flansche 108 des A-Lagerschilds 101 einstückig ausgeführt sind. Alternativ können die vorgenannten Bestandteile 102, 108, 110 auch separat gefertigt und nachträglich miteinander verbunden werden.
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Um von der Anordnung nach 7 zu derjenigen nach 6 zu gelangen, wird das Polringrohr 103 durch Aufstecken bzw. Aufschieben mit dem A-Lagerschild 101 verbunden. Hierbei stützen die als Gerüst wirkenden Stege 102 das Polringrohr 103. Dies ist in 6 deutlich erkennbar. Danach werden die Magnete 104 eingeschoben, wobei ihre Lage von den Hinterschneidungen 111 so vorgegeben ist, dass hierbei weder besonderes Geschick noch ein zeitintensives Einlernen erforderlich ist.
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Wie bereits in Bezug auf 4 erläutert dient der Lagersitz 105 bzw. das darin aufgenommene Lager (nicht dargestellt) in den beiden Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach den 5 bis 7 ebenfalls der Lagerung eines Wellenendes des nicht dargestellten Rotors.
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In den 5 bis 7 ist ferner jeweils ein Gewinde 106 am Endabschnitt 107 eines jeden Stegs 102 erkennbar. Mit Hilfe dieses Gewindes 106 kann das B-Lagerschild (in den Figuren nicht dargestellt) direkt an den Stegen 102 befestigt werden, welche wiederum Teil des A-Lagerschilds 101 sind. Die gemäss dem Stand der Technik erforderlichen Zugstangen zur Verbindung beider Lagerschilder entfallen somit.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- B-Lagerschild
- 2
- Integrale Reibscheibe
- 3
- Motor-abgewandte Seite der integralen Reibscheibe
- 4
- Netzkabel
- 5
- Flansch
- 6
- Lagersitz
- 7
- Verbindungskabel
- 8
- Grundkörper
- 9
- Hülsenaufnahme
- 10
- Motor-zugewandte Seite der integralen Reibscheibe
- 11
- Bürstendurchgang
- 12
- Auskragung
- 13
- Netzkabelaufnahme
- 14
- Kabelendhülse
- 15
-
- 101
- A-Lagerschild
- 102
- Steg
- 103
- Polringrohr
- 104
- Magnet
- 105
- Lagersitz
- 106
- Gewinde
- 107
- Endabschnitt
- 108
- Flansch
- 109
- Umhüllung
- 110
- Im Wesentlichen kreisförmiger Abschnitt
- 111
- Hinterschneidung
- 1101
- A-Lagerschild
- 1103
- Polringrohr
- 1104
- Magnet
- 1105
- Lagersitz
- 1110
- Distanzstück
- 32
-
- 33
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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