DE2945314A1

DE2945314A1 - Anordnung zum befestigen von schleifringen

Info

Publication number: DE2945314A1
Application number: DE19792945314
Authority: DE
Inventors: Gerhard 7141 Schwieberdingen Schöber; Armin Dipl.-Ing. 7253 Renningen Witzig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-11-09
Filing date: 1979-11-09
Publication date: 1981-05-21
Also published as: FR2469812A1; JPS5683244A; FR2469812B1

Description

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24.10.1979 Ki/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1 Anordnung zum Befestigen von Schleifringen Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Anordnung dieser Gattung sitzt die die Schleifringe tragende Buchse über ihre gesamte Länge mit Preßpassung auf dem umlaufenden Teil auf (DE-OS 25 39 091). Diese Anordnung ermöglicht eine stabile Befestigung der Schleifringe auf dem umlaufenden Teil und eine einfache Kontaktierung, die auch den Anforderungen des rauhen Betriebs in einem Kraftfahrzeug genügen. Bei dieser Anordnung läßt es sich jedoch nicht vermeiden, daß beim Aufpressen der Buchse auf das umlaufende Teil und danach die Schleifringe durch radiale Kräfte nicht unbeachtlich beansprucht werden, die jedoch möglichst klein gehalten werden sollten, wenn die Schleifringe aus einem spröden Material, wie Graphit oder Sintermetall, bestehen.

Zu diesem Zweck ist bei Anordnungen der gattungsmäßigen Art auch schon vorgeschlagen worden, die Schleifringe durch axial wirkende Druckringe reibungs- und/oder formschlüssig auf der Buchse festzuspannen (DE-OS 28 08 3^7).

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Diese Anordnung erfordert jedoch zusätzliche Teile und gegebenenfalls einen zusätzlichen Arbeitsgang, wenn die Druckringe nicht gleichzeitig mit dem Aufpressen der Buchse auf das umlaufende Teil auf die Buchse aufgepreßt werden.

Ferner ist es bekannt, Graphit-Schleifringe mit Metalleinlagen zu versehen, welche die Tangentialspannungen aufnehmen, die durch das Aufpressen der Schleifringe auf den umlaufenden Teil oder durch eine Unwucht bei hohen Drehzahlen entsteht. Es ist auch bekannt, Graphit-Schleifringe ohne eingepreßte Metallteile lediglich durch Kleben mit dem umlaufenden Teil zu verbinden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auch bei Verwendung von Schleifringen aus sprödem Material eine allen Beanspruchungen des Betriebes standhaltende Preßverbindung zwischen Buchse und umlaufendem Teil vorgesehen werden kann, ohne daß die Schleifringe unzulässig hoch beansprucht oder zusätzliche Druckringe zum axialen Festspannen der Schleifringe auf der Buchse notwendig werden. Gleichzeitig ist eine spielfreie Zentrierung der Schleifringe zur Generatorachse erzielbar.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Preßpassungsbereiche der Buchse mit dem bzw. den die Schleifringe tra-

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genden Bereichen über spannungsabbauende Wandabschnitte verbunden sind. In diesem Fall können die die Schleifringe tragenden Bereiche der Buchse selbst starr genug sein, um die Schleifringe in der vorschriftsmäßigen Achslage zu halten.

Die spannungsabbauenden Wandabschnitte können durch spanlose Verformungen der Buchse, z.B. durch Sicken oder durch spanabhebende Verformungen, z.B. durch je eine oder mehrere Ringnuten in der Buchse, gebildet sein. Die Ringnuten können dabei in axialem Abstand eng nebeneinanderliegen und abwechselnd vom Mantelumfang und von der Innenwand der Buchse ausgehen.

Ein Spannungsabbau kann auch erzielt oder der durch entsprechend ausgebildete Übergangswandabschnitte erzielte Spannungsabbau kann untersützt werden, wenn die die Schleifringe tragenden Bereiche der Buchse eine geringere Wandstärke und in Bezug auf radial einwirkende Kräfte eine flachere Federkennlinie als die Preßpassungsbereiche der Buchse haben. Durch die Verringerung der Wandstärke kann ein Ringspalt zwischen der Buchse und dem umlaufenden Teil gebildet sein, der vorteilhaft mit einem Stoff mit geringem Elastizitätsmodul ausgefüllt ist. Dieser dämpft die Schwingungen der Schleifringe, welche im Betrieb durch deren Unwucht hervorgerufen werden. Der zwischen Buchse und umlaufendem Teil angebrachte Stoff kann zweckmäßig auch elektrisch isolierende Eigenschaften haben und dadurch die Stromzuführung zu den Schleifringen erleichtern. Darüber hinaus können dadurch die Kontaktierungsstellen korrosionsgeschützt werden.

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Zeichnung

Fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 den Rotor eines Klauenpol-Generators für Kraftfahrzeuge mit dem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schleifringbefestigung, Figur 2 Einzelteile nach Figur 1 in vergrößerter Darstellung, und die Figuren 3 bis 6 die Schleifringbefestigungen des zweiten bis fünften Ausführungsbeispiels, jeweils vergrößert und im Schnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Rotor nach Figur 1 hat eine Welle 11, auf der ein Polkern 12 und zwei Klauenpolräder 13 und 1*1 befestigt sind, zwischen denen eine Erregerwicklung 15 liegt. Die Erregerleistung wird der Erregerwicklung 15 über nicht dargestellte Schleifbürsten und zwei Schleifringe 16 und l8 zugeführt, welche in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise auf der Welle 11 befestigt und über Anschlußdrähte 20 und 22 mit der Erregerwicklung 15 verbunden sind.

Zur Befestigung der Schleifringe 16 und 18 auf der Welle 11 dient eine Buchse 2k aus tiefziehfähigem Blech, die zunächst mit den Schleifringen verbunden und dann auf die Welle aufgepreßt wird. Die Buchse 2H hat zu diesem Zweck zwei Endbereiche 26 (Figur 2), deren Innendurchmesser d₁ auf den Durchmesser der Welle 11 so abgestimmt und so toleriert ist, daß sich bei allen Toleranzabweichungen und -paarungen eine Preßpassung ergibt, die bei allen vorkommenden betrieblichen Beanspruchungen eine festen

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Sitz der Buchse 24 auf der Welle 11 gewährleistet. Die Endbereiche 26 sind über spannungsabbauende Wandabschnitte 28, die als umlaufende Sicken ausgeführt sind, mit einem mittleren Bereich 30 der Buchse 24 verbunden, der die Schleifringe 16 und 18 trägt. Der mittlere Bereich 30 hat einen Innendurchmesser dp, der auf den Durchmesser der Welle 11 so abgestimmt ist, daß sich im gesamten Toleranzbereich äußerstenfalls eine leichte Pressung zwischen dem mittleren Bereich 30 und der Welle 11 ergibt.

Beim Aufbringen der Schleifringe 16 und 18 auf die Buchse 24 ist diese zunächst am aufsteckseitigen Ende noch nicht mit der Sicke 28 versehen, so daß die Schleifringe 16 und l8 ungehindert bis in d.en mittleren Bereich 30 der Buchse 24 aufgeschoben werden können. Dort werden sie dann auf eine Art und Weise mit der Buchse verbunden, bei welcher keine nennenswerten Radialkräfte auf die Schleifringe 16 und 18 ausgeübt werden. Das kann z.B. durch Kleben, Löten oder auch durch Aufpressen bei entsprechender Passung der Teile geschehen. In diesem letzteren Fall ist jedoch zweckmäßig darauf zu achten, daß die Buchse 24 im mittleren Bereich 30 in Bezug auf radiale Kräfte eine entsprechend flache Federkennlinie hat und der mittlere Bereich 30 so toleriert ist, daß es in keinem Fall zu einem Untermaß des mittleren Bereichs 30 gegenüber der Welle 11 kommt.

Nach dem Befestigen der Schleifringe 16 und 18 auf der Buchse 24 wird die aufsteckseitige Sicke 28 gebildet, was z.B. dadurch geschehen kann, daß die Buchse an der Stelle dieser Sicke mit einem geschwächten Wandabschnitt versehen wird, welcher sich beim Stauchen der Buchse zu der Sicke verformt. Auch können beide Sicken 28 auf diese

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Weise nach dem Befestigen der Schleifringe auf der Buchse gebildet werden. Die so vorgefertige Baueinheit wird dann auf die Welle 11 aufgepreßt. Dabei verhindern die Sicken 28, daß sich die durch die Preßpassung in den Bereichen entstehenden Tangentialspannungen ungehindert in den mittleren Bereich 30 fortsetzen und dort die Schleifringe als Radialkräfte beanspruchen können. Die Sicken 28 schirmen den mittleren Bereich 30 der Buchse 24 von derartigen Tangentialspannungen weitgehend ab, so daß auch Schleifringe aus sprödem Stoff sicher und ohne Bruchgefahr auf der Welle 11 befestigt werden können.

Die Kontaktierung der Schleifringe 16 und 18 ist an sich unabhängig von der Anordnung· zu ihrer Befestigung auf der Welle 11. Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 dient wie bekannt die Buchse 24 selbst zur Stromabführung vom Schleifring i8, der metallische Berührung mit der Buchse hat, die innen durch einen elektrisch isolierenden überzug 32 gegenüber der Welle 11 isoliert ist. Die Buchse 24 hat an einem Ende einen Flansch 34 mit zwei Kerben 3c und 3Ö, von denen die eine, 36, als Lötstützpunkt für den Anschlußdraht 22 des Schleifrings 18 dient. Die Kerbe 38 führt den Anschlußdraht 20, der unmittelbar mit dem anderen Schleifring l6 in einer in einem Ringbund 40 gebildeten Kerbe 42 verlötet ist. Die Buchse 24 trägt außen eine zweite Isolierschicht 44, die bis unter den Schleifring l6 reicht und diesen gegenüber der Buchse 24 und dem anderen Schleifring l8 isoliert.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist eine Buchse 50 mit einem einzigen Preßpassungsbereich 52 versehen, der über einen als Sicke ausgeführten spannungsabbauenden Wandabschnitt 54 mit einem die Schleifringe l6 und 18

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tragenden Bereich 56 der Buchse verbunden ist. Dieser ist dünnwandiger als der Preßpassungsbereich 52 ausgeführt und so bemessen, daß innen ein Ringspalt 58 zur Welle 11 gebildet ist. Der Ringspalt 58 ist mit einem Kunststoffkörper 60 ausgefüllt, der einen kleinen Elastizitätsmodul hat und das aus dem Bereich 56 der Buchse 50 und den Schleifringen 16 und l8 gebildete schwingungsfähige System so bedämpft, daß die Schleifringe im Betrieb keine die einwandfreie Stromübertragung beeinträchtigenden Schwingungen ausführen können.

Der Kunststoffkörper 60 kann durch Einspritzen oder Einschäumen von Kunststoff in den Ringspalt 58 gebildet sein, oder er kann als vorge.fertigter, gestaltfester Körper in den Ringkörper 58 eingesetzt und darin durch geeignete Mittel festgehalten sein. Das nachträgliche Einspritzen oder Einschäumen des Kunststoffes in den Ringspalt 58 empfiehlt sich, wenn die Anschlußdrähte zu den Schleifringen durch die Welle 11 hindurchgeführt werden, wobei der nachträglich eingebrachte Kunststoff gleichzeitig zur Isolierung und schüttelsicheren Festlegung der Anschlußdrähte dienen kann. Die Herstellung der vorgefertigten Baueinheit aus Buchse und Schleifringen ist einfacher als bei der Ausführung nach Figur 1, weil die nachträgliche Bildung der zweiten Sicke entfällt. Die Anordnung mit einer einzigen Sicke kann aber auch dann vorgesehen werden, wenn die Buchse wie beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 in dem mittleren Bereich, der die Schleifringe trägt, ohne Zwischenschaltung eines Kunststoffkörpers unmittelbar auf der Welle 11 aufliegt.

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Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 4 ist eine Buchse 60 mit mehreren Ringnuten 62 und 64 versehen, die axial nebeneinanderliegend abwechselnd vom Mantelumfang und von der Innenwand der Buchse ausgehen und einen elastisch verformbaren Wandbereich 66 bilden, der einen starkwandigen Preßpassungsbereich 68 mit einem die Schleifringe 16 und 18 tragenden mittleren Bereich 70 geringerer Wandstärke verbindet.

Die Befestigungsanordnung nach Figur 5 ähnelt jener .nach Figur 3, mit dem Unterschied, daß ein Preßpassungsbereich 74 einer Buchse 76 über eine stärker ausgeprägte Sicke 78 mit einem die Schleifringe 16 und 18 tragenden Bereich 80 verbunden ist, die Viand stärke des Preßpassungs· bereiches 74 nicht verdickt ist und der Bereich 80 einen nach innen gerichteten Kragen 82 hat, der nach Ausfüllen des Ringspaltes zwischen Bereich 80 und Welle 11 mit einem Kunststoffkörper 84 gebildet ist. Der Preßpassungsbereich 74 der Buchse 76 ist durch einen nach außen weisenden Bördelrand 86 versteift. Der zwischen Sicke 78 und .Bereich 80 der Buchse 76 liegende Ubergangsabschnitt 88 kann auf der Welle 11 spiellos aufliegen oder einen Abstand zur Welle haben.

Die Figur 6 zeigt eine Anordnung, bei welcher eine metallische Buchse 90 einen die Schleifringe l6 und 18 tragenden mittleren Bereich 92 und zwei um l80° nach innen geformte Preßpassungsbereiche 94 hat, wobei die Krümmungsabschnitte 96 zwischen den Bereichen 92 und 94 die durch die Preßpassung in den Bereichen 94 hervorgerufenen Spannungen stark abbauen.

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Claims

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ROBEH" BOSCH GKBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprache

ί 1. !Anordnung zum Befestigen von Schleifringen auf umlaufender. Teilen, insbesondere auf Rotorwellen von Klauenpol-Generatoren für Kraftfahrzeuge, mit einer auf das umlaufende Teil aufgepreßten Buchse, auf welcher die Schleifringe befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (24, 50, 60) nur in axial neben den Schleifringen (16, 18) liegenden Bereichen (26, 52, 68) eine Preßpassung auf dem umlaufenden Teil (11) hat und die übrigen Bereiche der Buchse so ausgebildet sind, daß sich die durch die Preßpassung verursachten Spannungen in der Buchse nur in einem erheblich verminderten Ausmaß als Radiallcräfte auf die Schleifringe übertragen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßpassungsbereiche (26, 52, 68) der Buchse mit dem bzw. den die Schleifringe (16, 18) tragenden Bereichen (30, 56, 70) über spannungsabbauende Wandabschnitte (28, 54, 66) verbunden sind.

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3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsabbauenden Wandabschnitte der Buchse (24, 50) durch spanlose Verformungen, vorzugsweise durch Sicken (28, 54) gebildet sind.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsabbauenden Wandabschnitte (28, 54) eine gegenüber den Preßpassungsbereichen (26, 52) der Buchse verringerte Wandstärke haben.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsabbauenden Wandabschnitte durch spanabhebende Verformungen der Buchse (60), vorzugsweise durch Ringnuten (62, 64) gebildet sind.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die die Schleifringe (16, 18) tragenden Bereiche (56, 70) der Buchse (50, 60) eine geringere Wandstärke und in Bezug auf radial einwirkende Kräfte eine flachere Federkennlinie als die Preßpassungsbereiche (52, 68) der Buchse haben.
7· Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die die Schleifringe (16, 18) tragenden Bereiche (30) der Buchse (24) höch-

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stens mit einer Übergangspassung auf dem umlaufenden Teil (11) aufliegen.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der die Schleifringe tragenden Bereiche (56, 70) der Buchse (50, 60) größer als der Außendurchmesser des die Buchse tragenden umlaufenden Teils (11) ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (58) zwischen der Buchse (50) und dem umlaufenden Teil (11) mit einem Stoff ausgefüllt ist, der einen kleinen Elastizitätsmodul und vorzugsweise elektrisch isolierende Eigenschaften hat.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus tiefziehfähigem Blech bestehende Buchse isolationsbeschichtet ist.

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