DE3736613A1

DE3736613A1 - Einrichtung mit einem elektrischen schleifkontakt

Info

Publication number: DE3736613A1
Application number: DE19873736613
Authority: DE
Inventors: Shigeki Matsunaga; Yuichi Ishikawa; Masachi Hosoya
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1987-10-29
Publication date: 1988-05-05
Also published as: JPH06101194B2; JPS63266671A; US4841408A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einem elek trischen Schleifkontakt gemäß der Gattung des Hauptan spruchs.

Um eine elektrische Verbindung zwischen relativ zuein ander beweglichen Teilen zu erhalten, können Schleif kontakte Verwendung finden. Eine Erdung bzw. ein An schluß an Masse ist insbesondere auch bei Einrichtungen mit magnetischen Disketten erforderlich, um die sta tische Aufladung, die sich auf der Oberfläche einer Magnetscheibe entwickelt, nach Masse abführen zu kön nen.

Herkömmliche Einrichtungen verwenden Schleifkontakte wie sie in Fig. 22 dargestellt und in dem japanischen Gebrauchsmuster 1 26 495/1986 beschrieben sind. Diese bekannte Einrichtung verwendet einen aus einer speziel len Mischung bestehenden Schleifkontakt, der an einer mit Masse verbundenen Feder angebracht ist und am Schaft eines rotierenden Teils angreift.

Es kann auch ein herkömmlicher Quecksilber-Schleifring Verwendung finden, der zusammen mit einem Schmiermittel möglicherweise verwendbar wäre. Aufgrund der Giftigkeit dieses Materials ist jedoch eine derartige Einrichtung sehr problematisch in der Anwendung. Außerdem ist eine derartige Einrichtung aufgrund ihrer Beschaffenheit und Zusammensetzung teuer in der Herstellung.

Aus der US-PS 46 04 229 ist eine Anordnung gemäß Fig. 23 bekannt, die eine elektrisch leitfähige, magnetische Flüssigkeit zwischen einem ersten sich drehenden Teil und einem zweiten Teil verwendet. Bei dieser Anordnung treten jedoch sehr hohe Übergangswiderstände auf, die mehrere Megaohm betragen können und somit eine Ablei tung der statischen Aufladung nicht mehr in der ge wünschten Weise zulassen. Eine Entladung der statischen Elektrizität erfordert Übergangswiderstände zwischen einem rotierenden Schaft und dessen Lagerung (Umgebung) von einigen Kiloohm oder weniger.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben be schriebenen Nachteile zu vermeiden und eine kosten günstige Einrichtung mit einem geeigneten Schleifkon takt für eine leitfähige Verbindung zwischen zwei rela tiv zueinander beweglichen Teilen anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangsgenannten Gattung durch die im Hauptan spruch angegebenen Merkmale erhalten. Die beiden elek trisch miteinander zu verbindenden Teile, die relativ zueinander beweglich sind, werden mittels Kontakt stücken miteinander verbunden, die mittels einer magne tischen Flüssigkeit an den zu kontaktierenden Punkten geschmiert werden. Die Kontaktstücke sind sehr dicht an die kontaktierenden Punkte herangeführt, so daß eine elektrische Verbindung durch metallischen Kontakt oder elektrische Leitfähigkeit erreicht wird. Das Schmier mittel zwischen dem ersten und/oder dem zweiten Teil und den Kontaktstücken kann eine magnetische Flüssig keit zum Abdichten zwischen den ersten und zweiten Tei len verwenden. Das Halten der magnetischen Flüssigkeit kann auf sehr einfache Weise erfolgen, da hierzu Mag netkräfte verwendbar sind. Die magnetische Flüssigkeit erfordert keine separate Einrichtung zum Abdichten, um ein Austrocknen zu verhindern, da diese Flüssigkeit nicht verdunstet im Gegensatz dazu, wenn eine quecksil berhaltige Flüssigkeit verwendet würde. Die erfindungs gemäße Einrichtung kann somit sehr einfach und kosten gunstig hergestellt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung nä her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung mit mehreren Magnetplatten im Schnitt,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung,

Fig. 3(a) einen Schnitt eines zweiten Ausführungs beispiels,

Fig. 3(b) einen Teil-Schnitt von dem in Fig. 3(a) dargestellten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4(a) einen Schnitt eines dritten Ausführungs beispiels,

Fig. 4(b) einen Querschnitt des in Fig. 4(a) darge stellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 einen Schnitt eines vierten Ausführungs beispiels,

Fig. 6(a) einen Schnitt eines fünften Ausführungs beispiels,

Fig. 6(b) einen Querschnitt des in Fig. 6(a) darge stellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 7 einen Schnitt eines sechsten Ausführungs beispiels,

Fig. 8 einen Schnitt eines siebten Ausführungs beispiels,

Fig. 9 einen Schnitt eines achten Ausführungs beispiels,

Fig. 10 einen Schnitt eines neunten Ausführungs beispiels,

Fig. 11 einen Schnitt eines zehnten Ausführungsbei spiels,

Fig. 12 einen Schnitt eines 12. Ausführungsbei spiels,

Fig. 13 einen Schnitt eines 13. Ausführungsbei spiels,

Fig. 14(a) einen Schnitt eines 14. Ausführungsbei spiels,

Fig. 14(b) einen Querschnitt des in Fig. 14(a) darge stellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 15(a) einen Schnitt eines 15. Ausführungsbei spiels,

Fig. 15(b) eine perspektivische Darstellung eines Spannrings gemäß Fig. 15(a),

Fig. 16 einen Schnitt eines 16. Ausführungsbei spiels,

Fig. 17(a) einen Schnitt eines 17. Ausführungsbei spiels,

Fig. 17(b) eine teilweise geschnittene Ansicht eines Teils des in Fig. 17(a) dargestellten Ausführungsbei spiels,

Fig. 18(a) einen Schnitt eines 18. Ausführungsbei spiels,

Fig. 18(b) einen Querschnitt des in Fig. 18(a) darge stellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 19(a) einen Schnitt eines 19. Ausführungsbei spiels,

Fig. 19(b) einen Querschnitt des in Fig. 19(a) darge stellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 20(a) einen Schnitt eines 20. Ausführungsbei spiels,

Fig. 20(b) einen Querschnitt des in Fig. 20(a) darge stellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 21(a) einen Schnitt eines 21. Ausführungs beispiels,

Fig. 21(b) einen Querschnitt des in Fig. 21(a) darge stellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 22 eine Ansicht einer herkömmlichen Einrichtung mit Schleifkontakt und

Fig. 23 einen Schnitt einer anderen herkömmlichen Ein richtung mit Flüssigkeits-Schleifkontakt.

In der Zeichnung sind die gleichen Teile der verschie denen Ausführungsbeispiele jeweils mit den gleichen Be zugszeichen versehen.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 und 2 zeigen das erste Ausführungsbeispiel ge maß vorliegender Erfindung, angewandt bei einer Magnet platten-Einrichtung. Ein röhrenförmiges Gehäuse 11 nimmt einen Schaft 12, der in einem Lager 13 gelagert ist. Ringförmige Polstücke 14, 15 sind unbeweglich an der Innenwand des Gehäuses 11 zu beiden Seiten eines Ringmagnets 16 mittels eines elektrisch leitenden Kle bers oder dergleichen angebracht. Der Schaft 12, der das erste, sich drehende Teil der Anordnung darstellt, wird von den ringförmigen Teilen 14, 15, 16, welche als zweites, ortsfestes Teil bezeichnet werden können, umgeben. Das Gehäuse 11 ist unmagnetisch und elektrisch leitend, während der Schaft 12 und die Polstücke 14 und 15 magnetische, elektrisch leitende Körper sind. Eine magnetische Flüssigkeit 17 wird mittels Magnetkraft zwischen den Schaft 12 und den Polstücken 14, 15 gehalten, so daß die derart gehaltene magnetische Flüs sigkeit zwischen dem Schaft 12 und den Polstücken 14, 15 durch den Magnet 16 gehalten ist. Die magnetische Flüssigkeit 17 dient als Abdichtung zwischen Schaft 12 und den Polstücken 14, 15, um dadurch das Lager 13 vor Verschmutzung und Staub oder dergleichen zu schützen.

Eine magnetische, elektrisch leitende Kugel 18, die allgemein als Kontaktteil bezeichnet werden kann, ist an den Teilen 12 und 14 zwischen dem Schaft 12 und dem Polstück 14 durch das Magnetfeld gehalten. Ein Teil der magnetischen Flüssigkeit 17 wird durch das Magnetfeld, welches vom Magnet 16 ausgeht, zwischen der Kugel 18, dem Polstück 14 und dem Schaft 12 oder einem gleitfähi gen Kontaktabschnitt gehalten. Die Kugel 18 ist also am Schaft 12 und am Polstück 14 durch magnetische Kraft des Magneten 16 gehalten, wobei dazwischen sich die magnetische Flüssigkeit 17 befindet.

Die Kugel wird in eine unmittelbare Nähe zu den angren zenden Kontaktflächen gebracht, so daß ein metallischer Kontakt und damit elektrische Verbindung mit dem Schaft 12 aufgrund des magnetischen Feldes erreicht wird.

Oben am Schaft 12 sind Magnetplatten 19 angeordnet, auf denen ein Magnetkopf 20 angeordnet ist.

Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben. Der Bereich, wo der Schaft 12, die Polstücke 14 und die Kugel 18 in metallischem Kon takt oder in unmittelbarer Nähe zueinander stehen (Schleifkontaktbereich), ist die elektrische Verbindung durch die magnetische Flüssigkeit 17 geschmiert. Da der Schaft 12, die Polstücke 14 und die Kugel 18 in metal lischem Kontakt zueinander oder sich wenigstens in un mittelbarer Nähe zueinander befinden, um in diesem Schleifkontaktbereich eine elektrische Verbindung herzustellen, sind diese Bereiche elektrisch leitfähig. Da die Polstücke 14 unbeweglich am Gehäuse 11 befestigt sind, ist der Schaft 12 elektrisch mit Gehäuse 11 über den oben beschriebenen Schleifkontaktbereich verbunden. Statische Aufladungen, die an den Magnetplatten 19 entstehen, werden über den Schaft 12, das Polstück 14 und das Gehäuse 11 nach Masse abgeleitet. Ein Meßver such hat gezeigt, daß der Widerstandswert über diese elektrische Verbindung ungefähr 10 Ohm beträgt.

Das Schmiermittel zwischen dem Schaft 12, dem Polstück 14 und der Kugel 18 kann unter Verwendung einer magne tischen Flüssigkeit 14 ausgebildet sein, um zwischen dem Schaft 12 und dem Polstück 14 eine Abdichtung zu erhalten, wobei die magnetische Flüssigkeit 17 mittels Magnetkraft vom Magneten 16 gehalten werden kann. Aus diesem Grund ist die Anordnung für das Halten der mag netischen Flüssigkeit wesentlich einfacher als eine An ordnung zum Halten von Quecksilber. Die magnetische Flüssigkeit erfordert keine zusätzlichen Dichtungs mittel, da sie selbst nicht verdunstet, im Gegensatz zu Quecksilber.

Eine elektrisch leitende, magnetische Flüssigkeit kann anstelle einer magnetischen Flüssigkeit 17 Verwendung finden.

Ausführungsbeispiele 2 bis 4

Fig. 3(a) und Fig. 3(b) zeigen ein zweites Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung. Eine Axialnut 21 a ist an der Innenseite des Magneten 21 vorgesehen, um die Kugel 18 darin zu halten, während der Rest der Einrichtung dem vom Ausführungsbeispiel 1 entspricht.

Fig. 4(a) und Fig. 4(b) zeigen das dritte Ausfüh rungsbeispiel. Eine magnetische Kugel 18 wird in einem Kunststoff-Käfig 22 gehalten, der auf den Schaft 12 aufgesetzt ist. Die Kugeln 18, der Schaft 12 und das Polstück 14 sind wie oben bei Ausführungsbeispiel 1 be schrieben in metallischen Kontakt gebracht oder in eine unmittelbare Nähe mittels magnetischer Kraft des Magne ten 16, um eine Leitfähigkeit zwischen den Teilen zu erreichen. Im übrigen entspricht die Einrichtung der von Ausführungsbeispiel 1.

In Fig. 5 ist das Ausführungsbeispiel 4 dargestellt. Die hier dargestellte Struktur besitzt einen magneti schen Pfad, der durch den Magneten 16, das Polstück 23, das Lager 13 und den Schaft 12 gebildet ist. Der magne tische Fluß hält eine magnetische Flüssigkeit 17 zwi schen dem Polstück 23 und dem Schaft 12 und hält eine Kugel (Kontaktelement) in einer Nut 23 a an der Innen fläche des Polstücks 23. Im übrigen entspricht der Auf bau dieses Ausführungsbeispiels dem von Fig. 1.

Die Wirkungsweise der Ausführungsbeispiele 2 bis 4 sind nicht grundsätzlich unterschiedlich von dem gemäß Fig. 1. Jedoch ergeben sich daraus weitere Vorteile gegen über dem ersten Ausführungsbeispiel. Der elektrisch leitfähige Kontakt mit der Kugel 18 und den Polstücken 14 und 23 ist stabiler, da die Nut 21 a, der Kunststoff- Käfig 22 und die Nut 23 a die Kugel 18 gemäß der Ausfüh rungsbeispiele 2, 3 und 4 sicher halten.

Ausführungsbeispiel 5

Fig. 6(a) und Fig. 6(b) zeigen das fünfte Ausfüh rungsbeispiel, welches ebenfalls in Verbindung mit Mag netplatten Anwendung findet. Es unterscheidet sich ge mäß der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele darin, daß ein elektrisch leitender Streifen in Form eines magnetischen Federelements 24 als Kontaktelement Ver wendung findet, von dem das eine Ende in federndem Kon takt mit dem Schaft 12 steht, umd zwar im Bereich der magnetischen Flüssigkeit 17, und das andere Ende am Magneten 16 befestigt ist, um einen metallischen Kon takt zwischen dem Schaft 12 im Bereich der magnetischen Flüssigkeit 17 und dem Magneten 16 bzw. dem Polstück 15 herzustellen. Ungleich der Ausführungsbeispiele 1 bis 4 wird am Gleitpunkt des magnetischen Federelements 24 ein metallischer Kontakt oder eine Leitfähigkeit hergestellt, die ein Kontaktsegment mit dem Schaft bildet, mittels einer elastischen Federkraft des magne tischen Federelements 24. Dabei wird eine elektrische Verbindung am nichtgleitenden Kontakt des Federelements zum Polstück durch eine metallische Verbindung ohne magnetische Flüssigkeit hergestellt. Die Wirkungsweise ist im übrigen entsprechend den Ausführungsbeispielen 1 bis 4. Der Vorteil des Ausführungsbeispiels 5 ist die sich ergebende Stabilität der elektrischen Verbindung zwischen dem magnetischen Federelement 24 und dem Schaft 12, da eine Federkraft für den metallischen Kon takt im Gleitbereich angewandt wird.

Ausführungsbeispiel 6

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einer Gleitlagerung. Ein magnetisch leitender Film 27 (am zweiten, ortsfesten Teil) ist als Überzug auf der Oberfläche des Magneten 25 vorgesehen, der fest an ei ner Platte 26 zusammen mit dem Magneten 25 angebracht ist, um eine elektrisch leitfähige Verbindung herzustellen. Eine magnetische Kugel (Kontaktelement) 30 stellt eine elektrische Verbindung zwischen der Gleitplatte 29 (zweites, bewegliches Teil) mit der mag netischen Flüssigkeit 28 her, die mittels magnetischer Kraft durch den Magneten 25 gehalten wird. Die Struktur der Kugel 30 und des gleitenden Kontaktpunktes auf dem magnetischen, elektrisch leitenden Film 27 mit der Gleitplatte 29 ist entsprechend der von Ausführungsbei spiel 1 und unterscheidet sich somit bezüglich der Wir kungsweise nicht von diesem Ausführungsbeispiel. Die zur Befestigung vorgesehene Platte 26 ist ein nicht magnetischer Körper, während die Gleitplatte 29 und die Kugel 30 aus magnetischem Material sind.

Ausführungsbeispiel 7

Fig. 8 zeigt das siebte Ausführungsbeispiel, welches ebenfalls in Verbindung mit Magnetplatten Anwendung findet. Das Bezugszeichen 31 bezeichnet hier den Schaft des ersten, rotierenden Elements. Ein Ringmagnet 32 ist umbeweglich an der Innenseite des Gehäuses 11 ange ordnet. Ein Federelement 33 dient als Kontaktelement und ist in eine Bohrung 32 a des Ringmagneten 32 einge setzt und mit dem Ende am Gehäuse 11 befestigt. Das Fe derelement ist in federndem Kontakt mit dem Schaft 31. Das Gehäuse 11 und der Magnet 32 bilden das zweite, ortsfeste Teil der Einrichtung. Der Schaft 31, das Ge häuse 11 und das Federelement 33 sind elektrisch leitfähig, jedoch nicht magnetisch ausgebildet. Eine magnetische Flüssigkeit 17 wird mittels Magnetkraft durch den Magneten 32 am Schaft 31 gehalten.

Da das Ende des Federelements 33 in die magnetische Flüssigkeit 17 eintaucht und im Bereich des Schafts 31 einen federnden Kontakt bildet, ist die magnetische Flüssigkeit 17 stets zwischen dem Federelement 33 und dem Schaft 31 vorhanden. Obwohl die Funktion dem von Ausführungsbeispiel 1 entspricht, ist das Ausführungs beispiel 7 vorteilhafter bezüglich des als Federelement 33 ausgebildeten Kontakts, der im Bezug auf den Schaft 31 sehr einfach ausgebildet sein kann.

Ausführungsbeispiel 8

Fig. 9 zeigt das achte Ausführungsbeispiel, welches Polstücke 35, einen Magnet 36 und eine federbelastete Kugel 37 (Kontaktelement) besitzt. Die Polstücke 35 und das Gehäuse 11 bilden den zweiten, unbeweglichen Teil der Einrichtung. Die Kugel 37, der Schaft 31 und das Gehäuse 11 sind unmagnetische Körper, während die Pol stücke 35 magnetisch sind. Alle diese Teile sind elek trisch leitend. Die Feder 37 a der Kugel 37 ist in eine Bohrung 36 a des Magneten 36 eingesetzt und am Gehäuse 11 befestigt, wobei die Kugel 37 b in federnden Kontakt mit dem Schaft 31 (erstes Teil) mittels der Federkraft der Feder 37 a gebracht wird. Die magnetische Flüssig keit 17, die vom Magnetfeld des Magneten 36 zwischen den Polstücken 35 und 35 gehalten wird, dichtet zwi schen dem Schaft 31 und den Polstücken 35 ab. Die Kugel 37 b ist in die abdichtende magnetische Flüssigkeit 17 eingesetzt und ist in federndem Kontakt mit dem Schaft 31, so daß die magnetische Flüssigkeit 17 stets zwi schen der Kugel 37 b und dem Schaft 31 vorhanden ist. Die Wirkungsweise unterscheidet sich nicht von der ge mäß Ausführungsbeispiel 1, wobei der metallische Kon takt auf einfache Weise wie beim Ausführungsbeispiel 7 realisiert ist.

Ausführungsbeispiel 9

Fig. 10 zeigt das Ausführungsbeispiel 9 mit Polstücken 38, 39, in denen die Feder 37 a einer Anordnung 37, be stehend aus Feder und Kugel 37 b, in eine Bohrung 39 a des einen Polstücks 39 eingesetzt und mit dem Gehäuse 11 verbunden ist. Die Kugel 37 b steht in federndem Kon takt mit dem Schaft 12 (erstes Teil) unter Anwendung der Federkraft der Feder 37 a. Die Polstücke 38 und 39 und das Gehäuse 11 bilden den zweiten Teil der Ein richtung, welcher ortsfest ist. Die Anordnung 37 und das Gehäuse 11 sind aus nichtmagnetischem Material, während die Polstücke 38 und 39 sowie der Schaft 12 magnetische Körper sind, die alle elektrisch leitend sind. Die magnetische Flüssigkeit 17 wird mittels Mag netkraft vom Magneten 36 in der dargestellten Position abdichtend zwischen Schaft 12 und den Polstücken 38, 39 gehalten.

Die Kugel 37 b ist in die magnetische Flüssigkeit 17 eingesetzt und liegt federnd am Schaft 12 an, so daß die magnetische Flüssigkeit 17 stets zwischen der Kugel 37 b und dem Schaft 12 vorhanden ist. Die Wirkungsweise entspricht der von Ausführungsbeispiel 8.

Ausführungsbeispiel 10

In Fig. 11 ist das zehnte Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem ein unmagnetischer, elektrisch leitender Film 41 am Ringmagnet 40 vorgesehen ist, an dessen Innenfläche eine konkave Nut 40 a ausgebildet ist. Der Ringmagnet 40 ist fest mit dem Gehause 11 verbunden. Die elektrische Verbindung zum Schaft 12 ist durch eine magnetische Flüssigkeit 17 gebildet, die magnetisch durch den Magneten 40 zwischen dem Schaft 12 und dem unmagnetischen, elektrisch leitenden Film 41 gehalten wird und in die als Kontaktelement eine Kugel 42 eingesetzt ist. Die Kugel 42 kann ebenfalls mit ei nem nichtmagnetischen, elektrisch leitenden Film über zogen sein. Da das Kernmaterial der Kugel 42 magnetisch ist, wie oben beschrieben, wird die Kugel 42 mittels magnetischer Kraft am Film 41 und am Schaft 12 im Medi um der magnetischen Flüssigkeit 17 gehalten. Die Kugel 42 befindet sich dabei in unmittelbarer Nähe der ge nannten Teile und bildet einen metallischen Kontakt oder eine elektrische Verbindung. Obwohl die Funktion nicht von der gemäß Ausführungsbeispiel 1 abweicht, be sitzt das Ausführungsbeispiel 10 dennoch den Vorteil einer sehr stabilen elektrischen Verbindung im Bereich der Kugel 42 und des Films 41, da die Kugel 42 in der konkaven Nut 40 a gehalten wird.

Ausführungsbeispiel 11

Das 11. Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Hierbei wird ein unmagnetischer, elek trisch leitender Film anstelle eines magnetischen Films 27 gemäß Ausführungsbeispiel 6 von Fig. 7 verwendet. Außerdem wird anstelle einer magnetischen Kugel 30 eine unmagnetische Kugel verwendet. In diesem Ausführungs beispiel ist die unmagnetische Kugel in metallischem Kontakt mit den ortsfesten, zweiten Teilen der Einrich tung gebracht oder zumindest derart dicht bei diesen Teilen angeordnet, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Die elektrische Verbindung zwischen den beweglichen und unbeweglichen Teilen erfolgt über eine magnetische Flüssigkeit 28, die aufgrund ihrer Oberflä chenspannung zwischen der unmagnetischen Kugel, dem un magnetischen Film und einer magnetischen Gleitplatte 29 gehalten wird. Die Funktion entspricht der von Ausfüh rungsbeispiel 6.

Ausführungsbeispiel 12

Fig. 12 zeigt das 12. Ausführungsbeispiel, welches ei ne Abwandlung des Ausführungsbeispiels 4 von Fig. 5 darstellt. Hier wird ein Polstück 44 mit einem unmag netischen, elektrisch leitenden Film 43 überzogen und anstelle des Polstücks 23 von Fig. 5 verwendet, um die Kugel 18 zwischen dem Polstück 44 und einem Lager 13 zu halten. Die Wirkungsweise weicht nicht von der des Aus führungsbeispiels 4 ab.

Ausführungsbeispiel 13

Fig. 13 zeigt das 13. Ausführungsbeispiel, in welchem eine Kugel 45, die aus einer magnetischen Kugel mit ei nem Überzug aus unmagnetischem, leitendem Film besteht, benutzt wird. Eine magnetische Flüssigkeit 17 wird zwi schen dem Schaft 12 und der Kugel 45 und zwischen der Kugel 45 und dem Polstück 38 mittels magnetischer Kraft der Kugel 45 gehalten. Die Kugel 45 ist am Schaft 12 und am Polstück 38 durch seine eigene magnetische Kraft gehalten und zu diesen Elementen in unmittelbare Nähe gebracht, um einen metallischen Kontakt oder eine leit fähige Verbindung herzustellen. Die Wirkungsweise die ser Anordnung unterscheidet sich nicht von der gemäß Ausführungsbeispiel 1.

Ausführungsbeispiel 14

Fig. 14(a) und Fig. 14(b) zeigen das 14. Ausführungs beispiel, welches eine Abwandlung des in Fig. 1 darge stellten Ausführungsbeispiels 1 ist. Im Ausführungsbei spiel 14 sind unmagnetische Kugeln 46 anstelle der in Fig. 2 dargestellten Kugeln 18 verwendet und ein Mag net ist als Halterung für die Kugeln 46 als Ringmagnet 47 mit drei Halterungen 47 a ausgebildet. Dieser Ring magnet 47 ersetzt den Magneten 16 von Fig. 2 und be sitzt regelmäßig verteilt an der Innenseite die genann ten Halterungen 47 a. Die Innenfläche dieser Halterungen ist jeweils als Nut m ausgebildet, in der eine Kugel 46 im Magneten 47 angeordnet ist, der seinerseits mit dem Gehäuse 11 über Polstücke 14 und 15 fest verbunden ist. Die Kugeln 46 sind in unmittelbare Nähe des Schaftes 12 und der Polstücke 14 gebracht, um einen metallischen Kontakt oder eine elektrische Ver bindung herzustellen. Dies bewirkt die Oberflächenspan nung der magnetischen Flüssigkeit. Die Wirkungsweise unterscheidet sich nicht wesentlich von der gemäß Aus führungsbeispiel 11.

Ausführungsbeispiel 15

In Fig. 15(a) und Fig. 15(b) ist das 15. Ausführungs beispiel dargestellt, welches eine Abwandlung des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels 1 ist. Im Ausführungsbeispiel 15 sind unmagnetische Kugeln 46 an stelle der in Fig. 2 verwendeten Kugeln 18 eingesetzt. Die Kugeln 46 sind mittels Nuten m gehalten, die eine konische Fläche im Haltebereich 48 a eines Kunststoff- Halterings 48 haben. Der Haltering 48 ist im Bereich 48 b geschlitzt. Unter dieser Voraussetzung ist der Hal tering 48 derart auf den Schaft 12 aufgesetzt, daß er geringfügig offen ist. Die Kugeln 46 sind somit in un mittelbare Nähe zum Schaft 12 und einem Polstück 14 gebracht, unter Benutzung der Stabilität bzw. der Fe derkraft des Halterings 48. Auf diese Weise ist es mög lich eine metallische Verbindung oder elektrisch lei tende Verbindung herzustellen. Die Wirkungsweise ist im übrigen entsprechend der von Ausführungsbeispiel 8.

Ausführungsbeispiel 16

In Fig. 16 ist das 16. Ausführungsbeispiel dargestellt, welches eine Abwandlung des in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiels 4 ist. Im Ausfüh rungsbeispiel 16 ist ein Kunststoffmagnet 49 anstelle des Magneten 16 von Fig. 5 verwendet. Die innere Ring fläche des Magneten 49 ist schräg geschnitten, um V förmige Nuten zu erhalten, worin jeweils eine Kugel 18 gehalten ist. Der übrige Aufbau ist im wesentlichen entsprechend dem von Ausführungsbeispiel 4 ausgebildet.

Da der Kunststoffmagnet 49 nicht die Härte als physika lische Eigenschaft hat und die Nuten m durch den Kon takt mit der Kugel 18 ausgerieben werden können, wird die Oberflächenhärte der Nuten m dadurch erhöht, daß dieser Bereich mit einem harten Überzug versehen wird. Hierzu kann ein Ultraviolett-Härtungsmittel als Überzug Verwendung finden. Dieses Mittel kann thermisch aus härtbaren Kunststoff, thermoplastisches Material und natürliche Substanzen mit hohem Molekulargewicht ent halten, beispielsweise Phenolharz, Alkydharz, Epoxyd harz, Polyacryl-Harz, Polysulfonharz, Aromatikpoly amide, Polybutadien-, Chloropren-Gummi und ähnliches. Andere Methoden zur Oberflächenvergütung enthalten Film-Oberflächenbehandlungen, die anorganische Kompo nenten verwenden, wie keramische oder metallische Beschichtung. Weitere Methoden schließen das Aufsprühen von metallischen Dämpfen und das Zuführen eines Plasmas ein, wobei auch eine Ionenbehandlung Verwendung finden kann. Die Oberflächenfilme können dabei folgende Mate rialien enthalten: TiN, TiC, TiO₂, ZiN, SiC, ZrO₂, NbB₂ und Vc. Derartige Oberflächenbehandlungen können auch unter Verwendung eines gewöhnlichen Magneten anstelle des Kunststoffmagneten Verwendung finden. Die Wirkungs weise dieses Ausführungsbeispiels unterscheidet sich nicht wesentlich von der des Ausführungsbeispiels 4.

Ausführungsbeispiele 17 bis 19

In den Fig. 17(a) bis 19 sind Ausführungsbeispiele 17 bis 19 dargestellt, die alle Modifikationen des Aus führungsbeispiels 5 sind, welches in Fig. 6 darge stellt ist.

Ein Plastikmagnet bzw. Kunststoffmagnet 50 wird anstel le des in Fig. 6 dargestellten Magneten 16 verwendet. Elektrisch leitende, ringförmige Magnet-Federelemente 51 und 52 sind in den Ausführungsbeispielen 17 und 18 verwendet. Im Ausführungsbeispiel 19 ist ein Federele ment 53 mit einer Kugel 53 b verwendet, anstelle des magnetischen Federelements 24 von Fig. 6(a) und Fig. 6(b).

Das ringförmige Magnet-Federelement 51 ist mit einer Vielzahl von Kontaktsegmenten 51 a versehen, die in fe derndem Kontakt mit dem Schaft 12 im Bereich einer mag netischen Flüssigkeit 17 an der Innenseite des Rings stehen. Ein ringförmiger Bereich 51 b an der Außenseite des Ringes ist am Magneten 50 befestigt, um eine metal lische Verbindung mit dem Polstück 14 herzustel len.

Das ringförmige Magnet-Federelement 52 ist durch Biegen eines magnetischen Federelements in Sternform hergestellt, wobei im Bereich der abstehenden Enden 52 a eine feste Verbindung zum Magneten 50 hergestellt ist, um einen metallischen Kontakt zwischen dem Magneten 50 und dem Schaft 12 herzustellen.

Ein mit einer Kugel 53 b versehenes magnetisches Feder element 53 (Fig. 19(a)) hat an seiner Spitze die Kugel 53b und verläuft als kurvenförmiges Federelement 53 a bis zu dem Magneten 50. Die Kugel 53 b ist in federndem Kontakt am Schaft 12 angeordnet, mittels der Federkraft des Teils 53 a, das am anderen Ende in metallischem Kon takt mit dem Polstück 15 steht und am Magneten 50 fi xiert ist.

Obwohl die Wirkungsweise von der des Ausführungsbei spiels 5 nicht abweicht, sind die Ausführungsbeispiele 17 und 18 dennoch vorteilhafter bezüglich der erreich ten elektrischen Leitfähigkeit, da viele Kontaktpunkte zwischen Schaft und den Magnet-Federelementen 51 und 52 bestehen.

Im Ausführungsbeispiel 19 kann die Kugel 53 b in federn dem Kontakt mit dem Schaft 12 und dem Polstück 14 gleichzeitig gebracht werden. Bei dieser Konstruktion kann der Schaft 12 elektrisch mit dem Polstück 14 mit tels der Kugel 53 b gebracht werden, ohne Verwendung des magnetischen Federelements 53 a, d.h. daß ein nichtlei tendes Federelement Verwendung finden kann.

Ausführungsbeispiele 20 und 21

In den Fig. 20(a) bis 21(b) sind die Ausführungsbei spiele 20 und 21 dargestellt, die Abwandlungen des Aus führungsbeispiels 2 sind, welches in Fig. 3 gezeigt ist.

Im Ausführungsbeispiel 20 ist ebenfalls ein Plastikmag net bzw. Kunststoffmagnet 54 anstelle des Magneten 21 als Halterung (Käfig) verwendet. Die Innenseite des Magneten 54 ist mit drei Nuten 54 a in Verbindung mit Abschrägungen versehen, die in gleichmäßigen Abständen zur Aufnahme der Kugeln 18 vorgesehen sind. Die innere Oberfläche der Nuten 54 a ist zylindrisch, wobei die Oberfläche durch entsprechende Oberflächenbehandlung eine entsprechende Härte entsprechend dem Ausführungs beispiel 16 aufweisen kann, damit die Oberfläche durch Reibkontakt mit den Kugeln 18 nicht beschädigt werden kann.

Im Ausführungsbeispiel 21 wird ein Kunststoffmagnet 55 als Halterung (Käfig) für die Kugeln 18 anstelle des Magneten 21 von Fig. 1 verwendet. Die Kugeln 18 sind in drei breiten Nuten gehalten, die gleichmäßig ver teilt an der Innenseite des Magneten 55 angeordnet sind. Auch hier kann eine Oberflächenbehandlung im Be reich der Nuten entsprechend dem Ausführungsbeispiel 16 zur Erhöhung der Oberflächenhärte erfolgen.

Obwohl die Wirkung der beiden Ausführungsbeispiele nicht wesentlich von Ausführungsbeispiel 2 abweicht, kann mit den Ausführungsbeispielen 20 und 21 in sehr vorteilhafter Weise eine hoch-leitfähige Verbindung er zielt werden.

In beiden Ausführungsbeispielen sind größere Magnetwer te zwischen den Polstücken 14 und 15 anwendbar, da die Zwischenräume zwischen Magnet 54 bzw. 55 und dem Schaft 12 kleiner sind als beim Ausführungsbeispiel 2. Aus diesem Grund kann durch die größere Ableitung des mag netischen Flusses die magnetische Haltekraft erhöht werden.

Wie oben beschrieben, kann mit vorliegender Erfindung eine Schmierung und elektrische Leitfähigkeit an den Schleifkontaktpunkten gleichzeitig erhalten werden, wo bei die Herstellung der erfindungsgemäßen Anordnung einfach und damit kostengünstig erfolgen kann.

In den Fig. 22 und 23 sind Ausführungen gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Bei Fig. 22 ist ein Schleifelement 3 als elektrische Verbindung vorgesehen, welches am Schaft 1 anliegt und an einem Federelement 2 befestigt ist. Das Federelement 2 ist ortsfest gelagert und mit Masse verbunden. Das Schleifelement 3, welches hier als Schleifkontakt dient, kann aus einer Mischung aus einem festen Schmierelement mit entsprechend behan delter Oberfläche bestehen. Die Oberfläche kann hierzu mit Nickel, Carbon oder Kunststoff behandelt sein.

Bei der in Fig. 23 ausschnittsweise dargestellten Ein richtung wird eine magnetische Flüssigkeit 8 zwischen einem magnetischen Schaft 4 und magnetischen Polen 7 gehalten, die zu beiden Seiten eines Magneten 6 an geordnet und mit einem Gehäuse 5 fest verbunden sind.

Da der Spalt zwischen Schaft 4 und den Polen 7 deutlich über 200 µm ist, entsteht hier ein sehr hoher Über gangswiderstand von 10⁷ bis 10⁸ Ohm. Eine Ableitung der entstehenden elektrischen Ladung ist somit nicht in der gewunschten Weise möglich.

Claims

1. Einrichtung mit einem elektrischen Schleifkontakt zur elektrischen Verbindung eines ersten Teils mit ei nem zweiten Teil, die beide relativ zueinander beweg lich und elektrisch leitend sind, wobei ein elektrisch leitender Kontakt unter Verwendung einer magnetischen Flüssigkeit zwischen beiden Teilen vorgesehen ist, da durch gekennzeichnet, daß die magne tische Flüssigkeit (17) mittels magnetischer Kraft zwi schen dem ersten und zweiten Teil im Bereich des Schleifkontakts des ersten und/oder zweiten Teils zu sammen mit einem Kontaktelement (18, 24) gehalten ist; und daß das erste und/oder das zweite Teil und das Kon taktelement in unmittelbare Nähe zueinander gebracht werden und einen metallischen Kontakt oder elektrische Verbindung herstellen, durch die Einwirkung einer auf das Kontaktelement (18, 24) einwirkenden Kraft im Be reich der Kontaktpunkte, an denen der magnetische Fluß auftritt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Kontaktelement eine Kugel (18) ist, und daß die auf die Kugel (18) wirkende Kraft eine magnetische Kraft ist, die zwischen der Ku gel und dem ersten und/oder zweiten Teil auftritt.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß das Kontakt element eine Kugel ist, auf die eine Druckkraft einer das Kontaktelement aufnehmenden Halterung bzw. eines Käfigs einwirkt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß das Kontakt element eine federnd angeordnete Kugel (37 b, 53 b) ist und daß die Federkraft des gespannten Feder elements (37 a, 53 a) auf die Kugel (37 b, 53 b) einwirkt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß als Kontaktelement ein Fe derlement (32 a) vorgesehen ist, welches mittels metal lischem Kontakt am ersten Teil oder zweiten Teil befe stigt ist und im Schleifkontaktbereich mit seiner Fe derkraft anliegt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß als Kontaktelement eine Kugel (45) vorgesehen ist, die aufgrund der Oberflä chenspannung der magnetischen Flüssigkeit (17), die zwischen Kugel (45) und dem ersten und zweiten Teil vorhanden ist, gehalten wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß als Kontaktelement ein mehrere Kontaktstellen aufweisender Ring (51, 52) ver wendet ist, in dessen Kontaktbereichen die magnetische Flüssigkeit (17) mittels Magnetkraft als Schmier- und Kontaktmittel gehalten wird.