DE68920808T2

DE68920808T2 - Scheibe, Welle und Motor mit einer solchen Scheibe und ihre Herstellung.

Info

Publication number: DE68920808T2
Application number: DE68920808T
Authority: DE
Inventors: Michel Gaulier; Claude Huron
Original assignee: ELECTRO MEC NIVERNAIS
Current assignee: ELECTRO MEC NIVERNAIS
Priority date: 1988-09-16
Filing date: 1989-09-12
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2009-09-13
Also published as: ES2066870T3; EP0359653B1; EP0359653A1; DE68920808D1; FR2636699A1

Description

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Riemenscheibe, eine Welle und einen Motor mit einer solchen Riemenscheibe sowie deren Herstellungsverfahren.
Bei der Herstellung von Geräten mit Elektromotoren kann es sich aus Sicherheitsgründen als notwendig erweisen, den Motor von der Masse, die zum Beispiel vom Gehäuse des Gerätes gebildet wird, zu isolieren. Um den Motor in bezug auf die Masse zu isolieren, ist es erforderlich, die normalerweise aus Metall bestehende Motorwelle von der Masse zu isolieren. Durch diese Isolierung ist es möglich, eine doppelte Isolierung zu erhalten und/oder die elektrischen Entstörungsschaltungen des Geräts zu vereinfachen. Bei einem herkömmlichen Elektromotor erfolgt die Bewegungsübertragung durch einen Treibriemen, der über eine Riemenscheibe läuft, die mit der Achse des Motors starr verbunden ist. Ein neuer, aus einem polymeren Material hergestellter Treibriemen ist eine gute Elektroisolierung. Metallpartikel, die sich durch die Abnutzung der Teile bilden, können sich jedoch auf dem Treibriemen absetzen und ihn stromführend machen. Daher ist es erforderlich, den Treibriemen in bezug auf die Motorwelle zu isolieren.
Es ist bekannt, den Treibriemen zur Bewegungsübertragung gegenüber der Motorwelle durch Verklebung von isolierenden Metallteilen oder durch Umgießen von Metallteilen mit einer isolierenden Plastikmassse zu isolieren.
Das Dokument FR-A-2 606 950 beschreibt das Einfügen eine Isolierbüchse zwischen eine Welle und eine Metallriemenscheibe.
Die bekannten Vorrichtungen weisen zahlreiche Nachteile auf. Sie sind kompliziert gebaut, übertragen ein schwaches Moment und ermöglichen keine strenge Konzentrizität der Außenfläche der Riemenscheibe mit der Achse der Antriebswelle. Außerdem hat jede Aufeinanderfügung von leitendem und Isoliermaterial die Neigung, den Außendurchmesser der Riemenscheibe zu vergrößern, was bei bestimmten Arten von Elektromotoren den Nachteil hat, daß die Motoren nicht mit optimaler Drehzahl laufen. Denn bei einem kleineren Außendurchmesser der Riemenscheibe dreht sich ein Elektromotor mit einer höheren Winkelgeschwindigkeit.
Die Riemenscheibe nach der vorliegenden Erfindung wird mit einem elektrischen Isolierstoff hergestellt. Die Außenform der Riemenscheibe wird direkt in einer maschinell bearbeitbaren, formbaren oder wärmeformbaren Plastmasse hergestellt. Es ist zwingend erforderlich, daß das gewählte Isoliermaterial als solches die durch die Anwendung notwendigen Eigenschaften mechanischer Festigkeit und insbesondere des Reibungswiderstandes sowie der Temperaturbeständigkeit aufweist. Die Welle weist eine Rändelung auf, die das Drehen der Riemenscheibe verhindert, wobei die Riemenscheibe durch Elastizität gehalten wird.
Die Riemenscheibe nach der vorliegenden Erfindung ist einfach gebaut, hält hohe Drehmomente aus und ist fast ideal konzentrisch mit der Achse der Welle.
Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine Riemenscheibe zum Antrieb eines Treibrienmens durch einen Elektromotor, wie in Anspruch 1 festgelegt.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Welle für Elektromotoren, wie in Anspruch 9 festgelegt.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung der Welle für Elektromotoren, wie in Anspruch 14 festgelegt.
Die Erfindung läßt sich besser verstehen anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Abbildungen, die als nicht einschränkende Beispiele gegeben sind, von denen
- Fig. 1 ein Schema für ein erstes Beispiel der Herstellung einer Riemenscheibe nach der vorliegenden Erfindung ist;
- Fig. 2 ein Schema für ein zweites Beispiel der Herstellung einer Riemenscheibe nach der vorliegenden Erfindung ist;
- Fig. 3 ein Schema eines Elektromotors nach der vorliegenden Erfindung ist.
Auf den Fig. 1 bis 3 wurden jeweils die gleichen Verweise zur Bezeichnung derselben Elemente verwendet.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Riemenscheibe 5 nach der vorliegenden Erfindung. Die Riemenscheibe 5 wird aus einem elektrischen Isoliermaterial hergestellt. In dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Riemenscheibe aus einem bearbeitbaren Kunststoff hergestellt, wie zum Beispiel ein molybdänhaltiges Polyamid der Gruppe 6-6 (PA-6-6). Ein Beispiel für einen solchen Kunststoff wird von der Firma POLYPENCO unter der Handelsbezeichnung NYLATRON vertrieben.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel der Riemenscheibe nach der vorliegenden Erfindung werden thermoplastische oder wärmehärtbare Kunststoffe verwendet. Die Kunststoffe enthalten in vorteilhafter Weise keine Fasern als Füllstoffe, die der Riemenscheibe während des Betriebs unter dem Einfluß der Abnutzung ihrer Oberfläche eine schleifende Wirkung verleihen könnten, was der Lebensdauer des Treibriemens schaden würde.
Die Riemenscheibe 5 besitzt eine Kontaktfläche S zur Aufnahme eines Treibriemens. Die Form der Kontaktfläche wird bestimmt durch den Querschnitt des Bewegungsübertragungsriemens. Die Riemenscheibe 5 kann zum Beispiel trapezförmige Rillen oder, wie auf der Abbildung, Mehrfachrillen mit J- Profilen oder H-Profilen, wie in der DIN-Norm 7867 festgelegt, aufweisen. Die Gesamtlänge L der Kontaktzone zwischen der Riemenscheibe und der Welle ist in vorteilhafter Weise größer als die Länge S der Kontaktzone mit dein Treibriemen. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel wird die Kontaktzone S auf der einen Seite durch eine Fläche M1 und auf der anderen Seite durch eine Fläche M2 verlängert. Die Flächen M1 und M2 müssen nicht notwendigerweise gleich sein. Diese beiden Flächen tragen zur Sicherung der Konzentrizität der Außenseite der Riemenscheibe 5 und der Achse 8 der Welle 3 bei.
Die Welle 3 weist in vorteilhafter Weise Rändelungen 2 auf, um die Drehung der Riemenscheibe 5 um eine Welle 3, zum Beispiel bei einem Elektromotor, zu verhindern. Die Länge 1 der Rändelungen 2 ist in vorteilhafter Weise geringer als die Länge L der Kontaktzone zwischen der Riemenscheibe 5 und der Welle 3. Die in Fig. 1 gezeigte Rändelung mit scharfen Ecken hat einen größeren Durchmesser als die Welle 3. So wird die Riemenscheibe 5 festgehalten. Sie verschiebt sich nicht entlang der Achse 8 der Welle 3. Daher ist es nicht nötig, Anschläge herzustellen, die die Struktur der bekannten Art komplizieren würden. In einem Beispiel zur Herstellung der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung beträgt der Widerstand gegen die Axialverschiebung mehr als 1000 N. Die Kontaktfläche S ragt in vorteilhafter Weise über die Fläche 1 der Rändelungen 2 hinaus. So dreht die Außenfläche der Riemenscheibe 5 streng konzentrisch mit der Rotationsachse 8 der Welle 3. Bei diesem günstigen Ausführungsbeispiel ist die Konzentrizität zwischen der Riemenscheibe 5 und der Außenseite der Welle 3 gesichert, auch wenn die Herstellung der Rändelung 2 dazu führt, daß die Rändelung nicht vollständig homogen in den Kunststoff der Riemenscheibe 5 eindringt. Das von der Riemenscheibe 5 nach der vorliegenden Erfindung übertragbare Moment hängt von der Elastizität des verwendeten Materials und der Form und Größe der Rändelungen 2 der Welle 3 ab. In den Beispielen für die Ausführung können die Riemenscheiben 5 nach der vorliegenden Erfindung ein Drehmoment, das mehr als einige Dutzend Nm beträgt, übertragen, und zwar bei Temperaturen bis zu 100ºC.
In einem ersten Ausführungsbeispiel werden maschinell bearbeitbare Stoffe verwendet, um die Riemenscheibe 5 herzustellen. In diesem Fall erfolgt die Innen- und Außenbearbeitung der Riemenscheibe zum Beispiel in der Drehmaschine. Man vergewissert sich der Konzentrizität der Innen- und Außenseiten der Riemenscheibe. Nach der Bearbeitung wird die Riemenscheibe 5 dank ihrer Elastizität auf die Welle 3 aufgepreßt.
Sind die Welle 3 und die Riemenscheibe 5 an ihrem Platz, sind sie starr verbunden.
In einer zweiten Ausführungsvariante werden formbare Stoffe, zum Beispiel thermoplastische oder wärmehärtbare Stoffe, verwendet. Diese Stoffe werden zum Beispiel um die Welle 3 herum geformt. Daher ist es möglich, Stoffe mit einer beträchtlichen Steifigkeit zu verwenden.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Herstellung der Riemenscheibe 5 nach der vorliegenden Erfindung. Die Riemenscheibe der Abbildung 2 enthält eine Bohrung 4 auf einer Länge M3, die im Vergleich zur Gesamtlänge der Riemenscheibe gering ist. Die Bohrung 4 hat einen größeren Durchmesser als die Welle 3. Die Bohrung ermöglicht eine Voreinstellung im Hinblick auf das Aufpressen der Riemenscheibe 5 auf die Welle 3. Die Voreinstellung ist besonders wichtig bei einem automatischen Aufpreßvorgang mit den aus einem elastischen Material hergestellten Riemenscheiben 5. Es ist von Vorteil, daß die Welle 4 an ihrem Ende einen kegelstumpfartigen Querschnitt 9 aufweist, der das automatische Aufpressen erleichtert. Durch die Anwendung des automatischen Aufpressens lassen sich die Herstellungskosten verringern. Die Länge L der Kontaktfläche zwischen der Riemenscheibe 5 und der Welle 3 wird um die Länge M3 der Bohrung 4 verkleinert.
Die auf den Fig. 1 und 2 gezeigten Riemenscheiben stellen nicht einschränkende Beispiele dar. Natürlich verlassen andere Arten von Riemenscheiben, wie zum Beispiel die Verbindung von Bearbeitung und Formung, nicht den Rahmen der vorliegenden Erfindung. Ebenso verläßt die Ausführung von konzentrischen Zahnrädern an der Achse 8 einer Welle 3 nicht den Rahmen der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt einen Elektromotor 6 mit einer Welle 3, um den herum eine Riemenscheibe 5 aufgesetzt wurde. Auf der Riemenscheibe 5 liegt ein Treibriemen 7, der eine Riemenscheibe 10 antreibt, deren Durchmesser zum Beispiel größer ist als der der Riemenscheibe 5. Bei der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist die Riemenscheibe 10 vom Motor 6 elektrisch vollständig isoliert.
Die Erfindung ist hauptsächlich auf die Ausführung von Riemenscheiben zur Übertragung von Bewegungen von einer Metallachse mit gleichzeitiger guter Elektroisolierung anwendbar. Die Erfindung ist insbesondere auf die Herstellung von Elektromotoren und Vorrichtungen mit solchen Motoren anwendbar. Die Erfindung ist hauptsächlich auf die Herstellung von Pumpen und Antriebsmotoren für Waschmaschinen oder Geschirrspülmaschinen anwendbar.

Claims

1. Riemenscheibe (5) zum Antrieb eines Treibriemens (7) durch einen Elektromotor (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenscheibe (5) vollständig aus einem Isoliermaterial hergestellt ist, das eine Elastizität aufweist, die das Aufstecken auf eine Welle (3) eines Motors ermöglicht, wobei diese Welle (3) mit einer Rändelung versehen ist, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Welle (3) ist.

2. Riemenscheibe (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial ein Kunststoff ist.

3. Riemenscheibe (5) nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial ein molybdänhaltiges Polyamid der Gruppe 6-6 (PA-6-6) ist.

4. Riemenscheibe (5) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial unter der Bezeichnung "NYLATRON" von der Firma POLYPENCO im Handel vertrieben wird.

5. Riemenscheibe (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenscheibe aus einem thermoplastischen oder wärmehärtbaren Material hergestellt ist.

6. Riemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge L der Kontaktzone zwischen der Innenfläche der Riemenscheibe (5) und der Außenfläche der Welle (3) größer als die Länge 1 der Rändelung (2) ist.

7. Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl von Rillen mit H-Profil aufweist.

8. Riemenscheibe (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl von Rillen mit J-Profil aufweist.

9. Welle (3) eines Elektromotors (6), dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine Riemenscheibe (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.

10. Welle (3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenscheibe (5) durch ihre Elastizität auf der Welle gehalten ist.

11. Welle (3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Rändelung aufweist.

12. Welle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rändelung einen Durchmesser hat, der größer als der Durchmesser der Welle ist.

13. Welle nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge L der Kontaktzone zwischen der Innenfläche der Riemenscheibe (5) und der Außenfläche der Welle (3) größer als die Länge 1 der Rändelung (2) ist.

14. Verfahren zum Herstellen einer Welle für einen Elektromotor (6), dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:

- Bearbeitung einer Welle zur Bildung von Rändelungen, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Welle ist,

- Bearbeitung oder Formung einer Riemenscheibe aus einem Material nach einem der Ansprüche 2, 3, 4 oder 5,

- Aufstecken der Riemenscheibe (5) auf eine Welle (3) nach einem der Ansprüche 9 oder 10.