DE3210334A1

DE3210334A1 - Vorrichtung zur uebertragung elektrischer stroeme zwischen gegeneinander verdrehbaren teilen

Info

Publication number: DE3210334A1
Application number: DE19823210334
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing.-grad. 8034 Germering Barthelt; Kurt 8080 Emmering Dollhofer; Ludwig 8012 Ottobrunn Rauh
Original assignee: Schleifring und Apparatebau GmbH
Current assignee: Schleifring und Apparatebau GmbH
Priority date: 1982-03-20
Filing date: 1982-03-20
Publication date: 1983-09-29
Also published as: ATE17417T1; DE3361753D1; EP0089625A1; EP0089625B1

Description

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Firma Schleifring und Apparatebau GmbH, Am Hardtanqer 10, 8080 Fürstenfeldbruck

Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Ströme zwischen gegeneinander verdrehbaren Teilen.

Bei Maschinen verschiedenster Art müssen oftmals elektrische Ströme zwischen gegeneinander verdrehbaren Teilen übertragen werden. Meist werden dazu Schleifringv übertrager verwendet, d.h. Vorrichtungen,bei denen auf

ringförmigen Schleifbahnen aus gut leitendem Material Bürsten, insbesondere Kohlebürsten, gleiten. Diese Schleifringübertrager haben den Nachteil, daß an den Bürsten, die aus weichem Material bestehen, ein hoher Verschleiß auftritt. Um auch bei hoher Drehzahl geringen Verschleiß und damit eine lange Lebensdauer zu erreichen, wurde bereits versucht, zur Stromübertragung Kugellager zu verwenden. Dabei ergab sich jedoch, daß die Lagerluft kurzzeitige Unterbrechungen zur Folge hat, so daß bei Meßströmen ein hohes Rauschen und bei stärkeren Strömen eine störende und den Verschleiß erhÖ-hende Funkenbildung entsteht.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, ein Kugellager so zu gestalten, daß das Rauschen bei Meßströmen und die Funkenbildung bei stärkeren Strömen vermieden wird. Während bei Radiallagern die störende Lagerluft unvermeidlich ist, ergab sich, daß sich ein spiel- und störungsfreier Lauf erreichen läßt, wenn die den Strom übertragenden Kugellager Axiallager sind. Insbesondere ergibt sich eine störungsfreie Stromübertragung, wenn diese,den Strom übertragenden Axiallager unter einem konstanten einstellbaren Druck stehen, insbesondere unter Federdruck. Dieser Druck kann abhängig von den Abmessungen der Lager und der vorgesehenen maximalen Drehzahl eingestellt werden und sorgt für den nötigen

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Kontaktdruck. Ein guter gleichmäßiger Kontakt wird erzielt, wenn gemäß der weiteren Erfindung die Laufringe nicht den bei Kugellagern üblichen runden Einstich aufweisen, sondern einen V-Einstich. Diese Form des Einstiches hat den Vorteil, daß jede Kugel an zwei definierten Punkten im Ring aufliegt und dadurch eine verbesserte Kontaktübertragung gewährleistet ist.

Zur Verbesserung der elektrischen Werte der Vorrichtung erwies es sich ferner als zweckmäßig, statt der bei Kuggellagern üblichen Stahlteile Teile aus Nichteisen-Metallen zu verwenden. Bei der Auswahl des geeigneten Materials sind drei Materialeigenschaften wichtig, nämlich Elastizitätsmodul, Oberflächenhärte und Leitfähigkeit. Werkstoffe mit hoher Leitfähigkeit, also geringern spezifischen Widerstand, sind in der Regel weich und plastisch verformbar, während umgekehrt Werkstoffe mit hohem Elastizitätsmodul und großer Härte meist einen hohen spezifischen Widerstand besitzen. Es mußte also nach einem Kompromiß gesucht werden und es ergab sich, daß Silberlegierungen besonders geeignet sind, da sie mit einer relativ hohen Leitfähigkeit, ein großes Elastizitätsmodul und verhältnismäßig große Oberflächenhärte verbinden. Insbesondere geeignet sind Legierungen des Silbers mit Kupfer oder Beryllium oder mit beiden Metallen. Als vorteilhaft hat sich z.B. eine Materialpaarung von kalt verfestigtem 835-Silber mit Silberkugeln, die mit 3% Kupfer gehärtet sind, erwiesen.

Ein Ausführungsbeispiel einer Stromübertragungsvorrichtung nach der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung, Fig. 2 zeigt im vergrößertem Maßstab die Axiallager.

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In einem Gehäuse 12 ist die Welle 10 mittels der Kugellager 19, 20 drehbar gelagert. Die Kugellager 19, können beliebige bekannte Kugellager sein, die alle zwischen dem Gehäuse 12 und der Welle 10 auftretenden Kräfte aufnehmen. In das Gehäuse 12 ist ein zweites Gehäuse 15 eingesetzt und mittels eines Flansches befestigt. In dieses Gehäuse sind die Isolierringe 3 eingesetzt, die die Lagerschalen 1 von Axiallagern tragen. Auf die Welle 10 sind ebenfalls Isolierringe 2 aufgeschoben, die die anderen Lagerschalen 1 der Axiallager tragen.Zwischen diesen Lagerschalen befinden sich die Kugellager-Kugeln 25. In Fig. 2 ist ein Teil der Axiallager dargestellt, wobei ersichtlich ist, daß die Lagerschalen 1 V-förmige Einstiche 24 aufweisen. Die mit dem Gehäuse verbundenen Lagerschalen 1 sind mit den elektrischen Zuleitungen 8 und die mit der Welle verbundenen Lagerschalen mit den Zuleitungen 9 verbunden. Werden, wie in Fig. 1 dargestellt, sechs Axiallager verwendet, die voneinander durch die Isolierringe getrennt sind, so können sechs Ströme unabhängig voneinander übertragen werden. Wichtig für eine gute Übertragung, d.h. für gleichmäßige Kontakte, die bei Meßströmen kein Rauschen und bei starken Strömen keine Funkenbildung verursachen, ist ein gleichmäßiger Lagerdruck, der nicht zu gering sein darf, damit guter Kontakt gewährleistet ist, aber auch nicht zu hoch sein darf, damit die Lagerschalen und Kugeln nicht deformiert oder abgenutzt werden, wodurch die Kontaktgabe wieder mit der Zeit verschlechtert würde. Dieser gleichmäßige Lagerdruck wird dadurch gewährleistet, daß an einem Ende Tellerfedern 22 vorgesehen sind, deren Druck durch die Scheibe auf die Axialager übertragen wird, auf die aber sonst keine Kräfte einwirken. Durch die Isolierringe 2, 3 und durch zusätzliche Isolierscheiben 4 sind

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die Axiallager gegen die übrigen Metallteile der Vorrichtung elektrisch isoliert. Eine Mutter 26 dient zur Einstellung des Druckes, den die Federn 22 auf die Axiallager ausüben.

Zur Erleichterung des Zusammenbaues und zur Gewährleistung eines ruhigen Laufes können in an sich bekannter Weise Kugelhalter 27 vorgesehen sein, die jedoch zum Unterschied von den üblichen Kugelhaltern nicht aus Metall, sondern aus Kunststoff bestehen. Durch die Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten von innerer und äußerer Laufspur an den V-Einstichen tritt eine Selbstreinigung der Berührungsflächen zwischen Kugeln und Lagerschalen auf, während sich Verunreinigungen, die die Kontaktgabe beeinträchtigen würden,in der nicht als Kontaktfläche dienenden Talsohle der V-Einstiche ablagern können.

Claims

P.-C. SROKA, or H. FEDER. d.pl.-phys. dr. W.-D. FEDER

PATENTANWAtTF Λ EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

KLAUS O. WALTER

RECHTSANWALT

DOMINIKANERSTR. 37, POSTFACH 111036

D-4000 DÜSSELDORF Il telefon (0211) 534 02 telex θ 584 550

82-10/20-23 Dr.F/Wi

Patentansprüche

Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Ströme

zwischen gegeneinander verdrehbaren Teilen mit Kugellagern, dadurch gekennzeichnet, daß die den Strom übertragenden Kugellager Axiallager (1, 25) sind. 20
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axiallager unter einem konstanten einstellbaren Druck stehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerdruck durch Federn (22) erzeugt wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschalen (1) der Axiallager einen V-Einstich (24) aufweisen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschalen (1) und die Kugeln (25) aus Silberlegierungen bestehen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschalen (1) und die Kugeln (25) aus Legierungen des Silbers mit Kupfer und/oder Beryllium bestehen.