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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein System zur kabellosen Leistungsübertragung zwischen einer drehenden Welle, insbesondere einer Kardanwelle und einem Festpunkt, insbesondere einem Chassis eines Kraftfahrzeuges.
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STAND DER TECHNIK
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Kardanwellen sind Übertragungselemente, die dafür eingesetzt werden, die bei den Kraftfahrzeugen am Motor erzeugte Drehbewegung und Leistung vom Motor bzw. Getriebe zu übernehmen und auf das Differential des Kraftfahrzeuges zu übertragen, um das Kraftfahrzeug zu bewegen.
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Aufgrund der Positionierung der Kardanwellen am Kraftfahrzeug ist es nicht möglich, über die Welle diverse Messungen durchzuführen und aus diesem Grund erfolgt die Auslegung der Kardanwelle nach Vorhersagen oder Simulationen, die nach den Bedingungen und dem Umfeld, die für den Einsatz des Kraftfahrzeuges in Frage kommen werden, vorgesehen sind. Die genannten Methoden reichen jedoch nicht aus, um die Feldbedingungen vollständig zu repräsentieren. Zudem können solche Messungen auch nicht durchgeführt werden, wenn sich das Kraftfahrzeug bereits im Einsatz befindet. Ein wesentlicher Grund dafür ist, dass das Aufbringen von Sensoren oder Messvorrichtungen auf die Welle und deren Einspeisung mit Aufwand verbunden ist.
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In der Anmeldung mit Nummer
TR2017/08500 wird eine Vorrichtung zur kabellosen Leistungsübertragung erläutert. Hier erfolgt die Leistungsübertragung zwischen Spulenwicklungen, die auf Spulenträgern positioniert sind, wobei der eine Spulenträger auf der Kardanwelle und der andere Spulenträger auf dem Bügel, der die Kardanwelle trägt, eingeordnet ist. Hier kann mit der Leistung, die auf die Spule übertragen wird, welche sich auf der Kardanwelle befindet, ein Sensor oder eine Messvorrichtung eingespeist werden der/die auf der Kardanwelle positioniert ist. Da hier die Übertragung lediglich im Bereich des Bügels vorgesehen werden kann, sind die dargestellten Ausführungen auf dieses Gebiet beschränkt.
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Im Dokument mit Veröffentlichungsnummer
KR101365521B1 wird eine andere Vorrichtung zur kabellosen Leistungsübertragung für drehenden Wellen erläutert. Hier erfolgt die Leistungsübertragung zwischen einer Spule, die an einem festen Stützpunkt angebracht ist und einer anderen Spule, die auf dem Drehelement vorgesehen ist. Die Verbindung der genannten Spule an das Drehelement ist durch Befestigungsarme vorgesehen. Die Befestigungsarme können das Drehelement während des Verbindens beschädigen. Gleichzeitig bewirkt die Vorrichtung, dass die Grundfläche der Struktur grösser wird.
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Schliesslich haben alle die oben gennannten Probleme es erforderlich gemacht, eine Neuheit in dem entsprechenden Gebiet zu schaffen.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Probleme zu beseitigen und in dem entsprechenden Gebiet eine technische Neuheit zu schaffen.
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Hauptaufgabe der Erfindung ist es, eine Ausführungsform zu schaffen die eine Alternative zu den Systemen bildet, die zur kabellosen Leistungsübertragung zwischen einer Kardanwelle und einem Chassis eines Kraftfahrzeuges angeordnet sind.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere bei der Leistungsübertragung zwischen einer Kardanwelle und einem Chassis eines Kraftfahrzeuges, den Wirkungsgrad zu erhöhen.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, die Anbringung der Spule auf der Kardanwelle derart vorzusehen, sodass dadurch an der Kardanwelle keine Zerstörung entsteht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Zum Verwirklichen aller Aufgaben, die oben genannt worden sind und die sich aus der untenstehenden detaillierten Erläuterung ergeben werden, ist die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, welche für eine kabellose Leistungsübertragung zwischen einem Chassis eines Kraftfahrzeuges und einer Kardanwelle, die sich um eine Drehachse drehen kann, konfigurert worden ist, um eine Schaltung mit Energie zu versorgen. Demnach weist die vorliegende Erfindung einen Hülsenpulenträger zum Befestigen auf die Oberfläche der Kardanwelle, der einen ringförmigen Schnitt aufweist und auf seinem Körper die sekundären Spulenwicklungen trägt; eine Chassisverbindung zum Befestigen an das Chassis des Kraftfahrzeuges und einen Plattenspulenträger, der die primären Spulenwicklungen aufweist, welche zur kabellosen Leistungsübertragung auf den, sich auf dem Hülsenspulenträger befindlichen sekundären Spulenwicklungen angeordnet sind; eine Energiequelle zum Einspeisen der primären Spulenwicklungen auf dem genannten Plattenspulenträger, auf.
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Somit ist es möglich geworden die Montage der Spule durchzuführen, ohne die Kardanwelle zu zerstören und auch eine Konstruktion zu machen, die es ermöglicht, aus jedem Punkt der Welle Messwerte zu erheben.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die an den Hülsenspulenträger zugewandte Seite des Plattenspulenträgers in ebener Form ausgeführt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die an den Hülsenspulenträger zugewandte Seite des Plattenspulenträgers innengewölbt geneigt ausgeführt.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beinhaltet auf der dem Hülsenspulenträger zugewandten Seite des Plattenspulenträgers einen primären Umleiter, der auf die primäre Spulenwicklung wickelbar angeordnet ist, um das magnetische Feld, welches auf der primären Spulenwicklung entsteht, umzuleiten. Somit wird der Wirkungsgrad bei der Leistungsübertragung erhöht.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der genannte primäre Umleiter als ringförmige oder elliptische Spalt vorgesehen.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der genannte primäre Umleiter als ringförmige oder elliptische Höhe vorgesehen
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beinhaltet auf der dem Plattenspulenträger zugewandten Seite des Hülsenspulenträgers einen sekundären Umleiter, der auf die sekundäre Spulenwicklung wickelbar angeordnet ist, um das magnetische Feld, welches auf der sekundären Spulenwicklung entsteht, umzuleiten. Somit wird der Wirkungsgrad bei der Leistungsübertragung erhöht.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der genannte sekundäre Umleiter als ringförmige oder elliptische Spalt vorgesehen.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der genannte sekundäre Umleiter als ringförmige oder elliptische Höhe vorgesehen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beinhaltet einen Deckel, der dafür angeordnet ist, die Oberfläche des Hülsenspulenträgers gegen äußere Einflüsse zu schützen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beinhaltet mindestens einen primären Verbindungsarm zur Verbindung des Plattenspulenträgers an die Chassisverbindung und mindestens einen sekundären Verbindungsarm, der für die Verbindung mit der Chassisverbindung vorgesehen ist und mit dem genannten Verbindungsarm mittels einer Stellschraube verbunden ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beinhaltet jeweils auf den Oberflächen der primären und sekundären Verbindungsarme mindestens einen Stellsitz, der für die Änderung der Gesamtlänge vorgesehen ist, indem eine relative Bewegung der Verbindungsarme gegeneinander erlaubt wird.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beinhaltet auf der seitlichen Oberfläche des Plattenspulenträgers eine Stellschraube zur Verbindung einen der Verbindungsarme mit dem Stellsitz, um eine vertikale Bewegung des Plattenspulenträgers zu erlauben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine isometrische Darstellung des erfindungsgemäßen kabellosen Übertragungssystems.
- 1.A zeigt Ausführungsform nach 1 im Schnitt, in einer Seitenansicht.
- 1.B zeigt eine isometrische Darstellung des erfindungsgemäßen kabellosen Übertragungssystems. In dieser Darstellung wird der Deckel nicht abgebildet.
- 2 zeigt eine isometrische Darstellung einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen kabellosen Übertragungssystems.
- 2.A zeigt Ausführungsform nach 2 im Schnitt, in einer Seitenansicht.
- 3 zeigt eine isometrische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen kabellosen Übertragungssystems. In dieser Darstellung wird der Deckel nicht abgebildet.
- 3.A zeigt Eine isometrische Darstellung einer Ausführungsform des primären und sekundären Spulenträgers.
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Die Abbildungen sind nicht unbedingt maßstäblich und es ist möglich, dass die Details, welche nicht zum Verständnis der vorliegenden Erfindung dienen, vernachlässigt worden sind. Weiterhin sind in den Figuren wenigstens weitgehend gleiche oder wenigstens weitgehend funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kardanwelle
- 2
- Chassis
- 10
- Plattenspulenträger
- 11
- Primärer Umleiter
- 12
- Primärer Verbindungsarm
- 20
- Hülsenspulenträger
- 21
- Sekundärer Umleiter
- 22
- Deckel
- 30
- Chassisverbindung
- 31
- Sekundärer Verbindungsarm
- 32
- Verbindungskörper
- 321
- Senkrechter Teil
- 322
- Waagrechter Teil
- 323
- Senkrechter Teil
- 324
- Chassis-Verbindungselement
- 33
- Halterung
- S1
- Primäre Spulenwicklungen
- S2
- Sekundäre Spulenwicklungen
- R
- Drehachse
- AV
- Stellschraube
- AY
- Stellsitz
- D
- Schaltung
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In dieser detaillierten Beschreibung wird die Vorrichtung zur kabellosen Leistungsübertragung bei Kardanwellen 1 lediglich zum besseren Verständnis anhand der Beispiele erläutert, die keinerlei begrenzende Wirkungen haben.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die zur kabellosen Leistungsübertragung zwischen dem Chassis 2 eines Kraftfahrzeuges und einer sich um eine Drehachse R drehende Kardanwelle 1 konfiguriert worden ist, um eine Schaltung D mit Energie zu versorgen und umfasst Folgendes,
einen Hülsenspulenträger 20, der zum Anbringen auf die Kardanwelle 1 einen ringförmigen Schnitt aufweist und auf seinem Körper die sekundären Spulenwicklungen S2 trägt;
eine Chassisverbindung 30 zum Befestigen an das Chassis 2 des Kraftfahrzeuges und einen Plattenspulenträger 10, der die primären Spulenwicklungen S1 aufweist, welche zur kabellosen Leistungsübertragung auf den, sich auf dem Hülsenspulenträger 20 befindlichen sekundären Spulenwicklungen S2 angeordnet sind;
eine Energiequelle zum Einspeisen der primären Spulenwicklungen S1 auf dem genannten Plattenspulenträger 10.
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Bezugnehmend auf 1 ist die Kardanwelle 1 ein Bauteil, der sich um eine unter dem Kraftfahrzeug entlang einer Längsachse zentriert angeordnete Drechachse R drehen kann.
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Um die Kardanwelle 1 befinden sich unterschiedliche Abschnitte des Chassis 2 des Kraftfahrzeuges. Das abgebildete Chassis 2 kann je nach Typ und Modell des Kraftfahrzeuges in den, von den dargestellten Erstreckungen abweichenden Formen vorgesehen sein.
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An einen entsprechenden Punkt vom Chassis 2 ist eine Chassisverbindung 30 und an die Chassisverbindung 30 ist ein Plattenspulenträger 10 verbunden. Die hier genannte Chassisverbindung 30 kann entweder wie in den Figuren abgebildet worden ist eine komplizierte und technisch vorteilhafte Ausführung sein, oder als schraubenähnliche Verbindungselemente ausgeführt worden sein, die den Plattenspulenträger 10 an das Chassis 2 einfach verbinden. Hier darf das Wort „Platte“ bei der Plattenspulenträger 10 nicht so wahrgenommen werden, dass es nur für die ebenen Platten verwendbar wäre. Wie nachfolgend erwähnt werden wird, können auch weitere „Platten“-Ausführungen mit anderen geometrischen Formen für die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden.
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Auf der Welle 1 ist ein Hülsenspulenträger 20 angebracht. Der hier genannte Hülsenspulenträger 20 ist vorzugsweise in Form einer zylinderischen Hülse, wobei er ohne zusätzliche Verbindungselemente direkt an die Welle 1 befestigt werden kann.
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Der genannte Hülsenspulenträger 20 kann als eine einteileige Ausführung vorgesehen und auf die Welle 1 überzogen werden. Zudem kann der Hülsenspulenträger 20 auch als eine zweiteilige Ausführung vorgesehen und demnach durch Zusammenführen dieser Teile auf der Welle 1 auf die Welle 1 befestigt werden.
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Plattenspulenträger und Hülsenspulenträger 10, 20 beinhalten jeweils die primären und sekundären Spulenwicklungen S1, S2 und die genannten Spulenwicklungen vorsehen die kabellose Leistungsübertragung, indem sie miteinander in eine induktive Zusammenwirkung kommen. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Energiequelle (in den Figuren nicht gezeigt), um die primäre Spulenwicklung S1 mit Energie zu versorgen.
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Weiterhin ist bei der Vorrichtung eine auf dem Hülsenspulenträger 20 vorgesehene Schaltung D derart angeordnet, sodass sie über die sekundären Spulenwicklungen S2 eingespeist werden kann. Hier kann der Begriff Schaltung D für eine beliebige elektronische Vorrichtung stehen, aber auch zum Ausdrücken der als Sensor und Messteil genannten Vorrichtungen verwendet werden.
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Nach 1.A sind auf dem Hülsenspulenträger 20 die sekundären Spulenwicklungen S2 angeordnet. Hier ist auf den sekundären Spulenwicklungen S2 ein Deckel 22 angeordnet. Auch der Deckel 22 weist vorzugsweise eine Form als Hülse auf. Die grundsätzliche Aufgabe des Deckels 22 ist hier, den Hülsenspulenträger 20, insbesondere die sekundären Spulenwicklungen S2 und die Schaltung D zu schützen. Da die Welle 1 unter dem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, ist die genannte Schutzwirkung aus Sicht der Lebensdauer der Vorrichtung sehr wichtig.
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Der Plattenspulenträger 10 ist als eine ebene Platte angeordnet, die einseitig der Welle 1 gegenüberliegt. Auf dem Plattenspulenträger 10 sind die primären Spulenwicklungen S1 angeordnet.
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Wie es aus 1.B ersichtlich, ist auf der Oberfläche des Plattenspulenträgers 10 ein primärer Umleiter 11 angeordnet. Hier wurde der genannte primäre Umleiter 11 ringförmig vorgesehen.
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Der primäre Umleiter 11 ist als ein ringförmiger Spalt angeordnet und auf diesen Spalt sind die primären Spulenwicklungen S1 umgewickelt. Zudem kann der primäre Umleiter 11 ähnlicherweise als eine kreisförmige Höhe vorgesehen werden und dementsprechend werden die primären Spulenwicklungen S1 auf diese kreisförmige Höhe umgewicklelt.
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Der genannte primäre Umleiter 11 kann neben der kreisförmigen geometrischen Form auch in elliptischer geometrischer Form vorgesehen sein.
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Nach den 1.B, 3 und 3.A sind auf der Oberfläche des Hülsenspulenträgers 20 sekundäre Umleiter 21 angeordnet, die der Oberfläche entsprechend geneigt sind. Hier ist der genannte sekundäre Umleiter 21 kreisförmig vorgesehen.
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Der sekundäre Umleiter 21 ist als ein ringförmiger Spalt angeordnet und auf diesen Spalt sind die sekundären Spulenwicklungen S2 umgewickelt. Zudem kann der sekundäre Umleiter 21 ähnlicherweise als eine kreisförmige Höhe vorgesehen werden und dementsprechend werden die sekundären Spulenwicklungen S2 auf diese kreisförmige Höhe umgewicklelt.
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Der genannte sekundäre Umleiter 21 kann sowohl kreisförmig als auch elliptisch vorgesehen werden.
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Hier erhöhen die primären und sekundären Umformer 11, 21, die auf dem Plattenspulentrager und Hülsenspulenträger 10, 20 vorgesehen sind die Leistung der kabellosen Leistungsübertragung, indem sie in Abhängigkeit von ihrer Form die Richtung der Linien des magnetischen Feldes von primären und sekundären Spulenwicklungen S1, S2 einordnen und dadurch ergeben diverse Vorteile sowohl hinsichtlich des Energieverbrauchs als auch hinsichtlich der Erhöhung des Abstandes zwischen den ersten und zweiten Spulenwicklungen S1, S2.
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Eine andere vorteilhafte Ausführungsform ist in der 2 dargestellt. Hier ordnet der Plattenspulenträger 10 die Richtung des magnetischen Feldes der primären Spulenwicklungen S1 dadurch ein, dass dieser innengewölbt, insbesondere innengewölbt geneigt vorgesehen ist.
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Eine ähnliche Verbesserung der Leistung der kabellosen Leistungsübertragung kann auch hier beobachtet werden.
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Zudem erbringt eine Ausführungsform, bei der zusammen mit dem innengewölbt geneigt ausgeführten Plattenspulenträger 10 die primären und sekundären Umleiter 11, 12 verwendet werden, wie aus 3 ersichtlich, eine viel bessere Leistung hinsichtlich der kabellosen Leistungsübertragung im Vergleich zu ihren Alternativen.
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Nach den 1.A und 2.A beinhaltet der Plattenspulenträger 10 einen primären Verbindungsarm 12. Zudem beihaltet die Chassisverbindung 30 einen sekundären Verbindungsarm 31. Die genannten primären und sekundären Verbindungsarme 12, 31 erstrecken sich zueinander und sind nebeneinander, ineinander oder aufeinander positioniert.
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Auf den primären und sekundären Verbindungsarmen 12, 31 befinden sich jeweils mindestens ein Stellsitz AY. Vorzugsweise sind mehrere angeordnete Stellsitze AY auf den beiden Verbindungsarmen vorgesehen. Zudem ist es auch möglich, jeweils einen schlitzförmig ausgeführten Stellsitz AY zu verwenden.
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Hier wird die Position des Plattenspulenträgers 10 zur Welle 1 eingestellt, indem der primäre und sekundäre Verbindungsarm 12, 31 zueinander bewegt werden, und nachdem die entsprechende Position erreicht wird, wird die Stellschraube AY in die entsprechende Bohrung gelegt und festgedreht, sowie die Position des Plattenspulenträgers 10 wird fixiert. Demnach kann sich der Plattenspulenträger 10 in die in der 1.A dargestellten horizontalen Pfeilrichtung bewegen. Der Plattenspulenträger 10, bei dem der Abstand eingestellt werden kann, wird insbesondere im Testbetrieb weitgehend vorteilhaft.
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Ähnlicherweise, wie in 1.A dargestellt, können an der seitlichen Oberfläche des Plattenspulenträgers 10 senkrecht angeordnete Stellsitze AY eingeordnet werden. Stellsitz AY wird durch die genannten Stellschrauben AV auf einen der Verbindungsarme, vorzugsweise auf den primären Verbindungsarm 12 verbunden. Hier wird die Position des Plattenspulenträgers 10 eingestellt, indem er in 1.A dargestellten Pfeilrichtung bewegt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Chassisverbindung 30 auf einem Verbindungskörper 32 ausgebildet. Vorzugsweise ist zwischen dem Verbindungskörper 32 und dem Chassis 2 eine Halterung 33 positioniert. Hier wird der Verbindungskörper 32 im Vorderteil vom Chassis 2 platziert. Am Ende des senkrechten Teiles 321 der vom Verbindungskörper 32 herausragt, ist ein waagrechter Teil 322; am Ende des waagrechten Teiles 322 ist ein senkrechter Teil 323 vorgesehen. Hier befindet sich der senkrechte Teil 323 am hinteren Teil vom Chassis 2. Ein Chassis-Verbindungselement 324 verbindet die Chassisverbindung 30 mit dem Chassis 2, indem es durch den senkrechten Teil 321, das Chassis 2 und den Verbindungskörper 32 durchläuft.
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Der Schutzbereich der Erfindung wird in den Ansprüchen im Anhang ausgedrückt und ist nicht mit den in dieser detaillierten Beschreibung erwähnten Beispielen begrenzt, da es eindeutig ist, dass ein Fachmann anhand der oben gemachten Erkalerungen ähnliche Ausführungsformen erbringen kann, ohne sich vom Hauptthema der Erfindung zu entfernen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- TR 2017/08500 [0004]
- KR 101365521 B1 [0005]
