EP2525448B1 - Schleifringeinheit - Google Patents

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Publication number
EP2525448B1
EP2525448B1 EP12001534.2A EP12001534A EP2525448B1 EP 2525448 B1 EP2525448 B1 EP 2525448B1 EP 12001534 A EP12001534 A EP 12001534A EP 2525448 B1 EP2525448 B1 EP 2525448B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slip ring
holder
components
ring unit
component group
Prior art date
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Active
Application number
EP12001534.2A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP2525448A2 (de
EP2525448A3 (de
Inventor
Ludwig Angerpointner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LTN Servotechnik GmbH
Original Assignee
LTN Servotechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by LTN Servotechnik GmbH filed Critical LTN Servotechnik GmbH
Publication of EP2525448A2 publication Critical patent/EP2525448A2/de
Publication of EP2525448A3 publication Critical patent/EP2525448A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2525448B1 publication Critical patent/EP2525448B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/385—Means for mechanical fixation of the brush holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/64—Devices for uninterrupted current collection

Definitions

  • the invention relates to a slip ring unit for transmitting electrical currents between two relatively rotatable component groups, according to claim 1.
  • Slip ring units usually consist, inter alia, of two component groups, namely a stator and a rotor.
  • the stator often includes slip ring brushes, whereas the rotor usually has a series of slip rings.
  • the slip ring brushes have sliding contact with the shell sides of the rotating slip rings.
  • Such slip ring units are used in many technical fields to transmit electrical signals or electrical power from a stationary to a rotating electrical unit.
  • the invention has for its object to provide a slip ring unit, which allows high reliability and at the same time a simple and economical production.
  • the two component groups are rotatable relative to each other about an axis.
  • the first component group for. Example, a stator, comprises at least one slip ring brush, which is attached to a holder which is mounted between two in the direction of the axis offset from each other arranged components (the components may be configured, for example, as a stator-side rings).
  • the second component group, z. B a rotor has at least one slip ring.
  • the holder and at least one of the components each have at least one active surface through which a positive connection is established between the holder and the at least one component. Due to the positive connection forces can be transmitted with a directional component parallel to the axis.
  • electrical currents are to be understood as currents which are required for the transmission of electrical power but also currents which are designed as signals and serve only for the transmission of information.
  • the slip ring unit is configured so that the holder and both said components each have at least one active surface through which between the holder and the two components in each case a positive connection is made.
  • At least one of the components advantageously has an undercut and the holder comprises a projection, wherein the undercut and the projection have interlocking active surfaces and cooperate such that between the holder and the at least one component is made a positive connection by which forces one Direction component can be transferred parallel to the axis.
  • the slip ring unit is configured such that both components have an undercut.
  • the slip ring unit can be designed such that the cooperating active surfaces of the holder and of the component engage with an overlap in the circumferential direction. Alternatively or additionally, the slip ring unit can be configured such that the cooperating active surfaces mesh with one another in the radial direction.
  • the slip ring unit can be designed so that axial tensile stresses can be introduced into the holder with the aid of the positive connection.
  • the first component group can be rotatable relative to the second component group by means of a roller bearing and serve the component for axial securing of the rolling bearing and in particular be connected to the rolling bearing for this purpose.
  • one of the components or both can be positively connected to an outer ring of a roller bearing for receiving axial forces.
  • the slip ring unit can be configured so that these axial forces between the first group of components and the second group of components are transferable, wherein axial tensile forces in the holder can be generated by the axial forces by means of the positive connection.
  • the first component group may comprise a housing element which serves as a positive radial securing of the positive connection between the holder and the at least one component.
  • the housing element can radially surround the holder and the at least one component without play in the region of the positive connection.
  • the housing element may be designed as a hollow cylinder or tubular.
  • the housing element can be used as a positive radial securing of positive locking Connections serve on both components when the holder and both components each have at least one active surface, is made by the respective between the holder and the components a positive connection.
  • the slip ring unit on several holders, wherein between the holders and the at least one component in each case a positive connection is made.
  • the slip ring unit can have two holders, which are advantageously arranged offset by 180 ° about the axis (rotation axis).
  • three holders can be arranged, which are advantageously arranged at an angular distance of 120 ° to each other.
  • four holders can be arranged, which are arranged in particular at an angular distance of 90 ° to each other.
  • the slip ring unit comprises a first group of components, which may be referred to as stator 1 and a second group of components, hereinafter referred rotor 2.
  • the slip ring unit is used for transmitting electrical currents between the rotor 2 and the stator 1, wherein the rotor 2 and the stator 1 are arranged rotatable relative to each other about an axis A.
  • the rotor 2 is mounted with respect to the stator 1 with bearings 3, which include an outer ring 3.1, an inner ring 3.2 and rolling elements 3.3 and a, in particular grinding, seal 3.4.
  • the rolling bearing 3 is configured here as a deep groove ball bearing, so that therefore axial forces from the outer ring 3.1 to the inner ring 3.2 and vice versa are transferable.
  • the rotor 2 comprises a shaft 2.1, which is configured in the present example as a hollow shaft. Radially outside the shaft 2.1 is initially a substantially tubular member 2.4, which may be made of aluminum, for example. Then further radially outward, a support tube 2.5 is arranged, which has recesses 2.51 running in the axial direction.
  • each of the axially spaced-apart slip rings 2.2 is connected at its inner side with an electrical line, each along a recess 2.51 in the axial direction in the rotor. 2 is moved and leaves the rotor 2 through one of the grooves 2.11 at one axial end of the shaft 2.1.
  • the stator 1 has four holders 1.3 made of an insulating material, here made of a plastic, wherein the holders 1.3 are each arranged offset by 90 ° along a circumferential line.
  • the holder 1.3 have a substantially cuboid base body.
  • slip ring brushes 1.2 are attached, which are assigned to the stator 1 and resiliently touch the slip rings 1.2.
  • the slip ring brushes 1.2 are designed as a wire bundle.
  • These slip ring brushes 1.2 are made with vias 1.33 (see FIGS. 2b, 2c ) In the main body of the holder 1.3 electrically connected to lines. In the FIGS. 2b, 2c
  • the illustrations of the stator-side electrical lines were omitted.
  • the holder 1.3 have projections 1.31, which are claw-like formed on the base body.
  • the projections 1.31 have a substantially cylindrical basic shape, wherein the respective cylinder axes are aligned parallel to each other, or the projections are oriented 1.31 parallel to each other.
  • the holder 1.3 is designed in one piece and was made of plastic by means of an injection molding process.
  • Both the slip ring brushes 1.2 and the slip rings 2.2 are arranged to protect against environmental influences in the interior of a hollow cylindrical housing element 1.1.
  • the interior of the stator is also limited by two components, here two rings 1.4, 1.5.
  • These rings 1.4, 1.5 at the same time form the holder for the outer rings 3.1 of the rolling bearings 3, in particular the rings 1.4, 1.5 are used for axial securing and axial prestressing of the rolling bearings 3.
  • the power transmission between the outer rings 3.1 and the rings 1.4, 1.5 is characterized by radial circumferential paragraphs 1.43, 1.53 of the rings 1.4, 1.5 achieved.
  • the rolling bearings 3 themselves are designed as deep groove ball bearings, so that these axial forces from the stator 1 to the rotor 2 and vice versa are transferable.
  • the ring 1.4 has several, here sixteen recesses (four groups offset by 90 °, each with four recesses), which are terminated in the axial direction by bores, so that undercuts 1.42, based on the axial direction arise.
  • the second ring 1.5 is configured so that these sixteen recesses (four offset by 90 ° groups with four recesses), which are designed as undercuts 1.52 has.
  • the projections 1.31 of each holder 1.3 are pressed into the recesses, in particular the undercuts 1.42, 1.52 of the rings 1.4, 1.5.
  • the projections 1.31 of the holder 1.3 then engage in the undercuts 1.42, 1.51 of the first ring 1.4 and the second ring 1.5, according to the FIG. 1 , which is a sectional view produced by a cutting line passing through two outer projections 1.31 with respect to the holder 1.3.
  • FIGS. 2a to 2c In addition, effective areas 1.3a, 1.4a, 1.5a are shown.
  • the holder 1.3 and the two rings 1.4, 1.5 each have these active surfaces 1.3a, 1.4a, 1.5a.
  • the axial distance between projections 1.31 at the axially opposite ends of the holder 1.3 or the associated active surfaces 1.3a is dimensioned so that this (before mounting the holder 1.3 to the rings 1.4, 1.5) is slightly smaller than the axial distance of the undercuts 1.42, 1.52 or smaller than the axial distance of the active surfaces 1.4a, 1.5a of the opposite rings 1.4, 1.5. Since the holder 1.3 have this undersize, created after assembly an axial bias in the holders 1.3. This bias is transmitted by the paragraphs 1.43, 1.53 on the bearings 3, so that they are biased axially to each other. In this respect, axial tensile stresses are introduced into the holder 1.3 with the help of positive connections.
  • the claw-like integrally formed on the main body of the holder 1.3 projections 1.31 are designed so that they complete flush after mounting on the rings 1.4, 1.5 with the radial outer contour of the rings 1.4, 1.5 or with their outer circumference.
  • the radially outer contour of the projections 1.31 is thus at least partially a cylindrical surface with the diameter of the respective ring 1.4, 1.5 on its outer side.
  • FIG. 3a is an end view of a holder 1.3 'shown without slip ring brushes, wherein the holder is 1.3' configured on its axially opposite non-illustrated end face analog.
  • the holder 1.3 ' has three dovetail-like projections 1.31' and adjacent undercuts 1.32 '.
  • the radial outer side of the projections 1.31 'or of the holder 1.3' extends on a circular line.
  • the projections 1.31 'radially in each case have a contour which is rectilinear and tangentially oriented.
  • the corresponding contour can also be designed so that it runs on a circular line, so that the projections 1.31 'can rest directly on the shell side of the outer ring 3.2.
  • the radius of the circle line can be the same size as the outer radius of the outer ring 3.2.
  • FIG. 3b showing a detail of the holder 1.3 'in a plan view, have the projections 1.31' and the undercuts 1.32 'active surfaces 1.3a' on. These active surfaces 1.3a 'are intended to cooperate with active surfaces 1.5a' of a further component, which is also designed here as a ring 1.5 '.
  • the active surfaces 1.5a 'of the ring 1.5' are arranged on three dovetail-like projections 1.51 'and on adjacent undercuts 1.52'.
  • the housing member 1.1 as a positive radial securing the positive connection between the interlocking dovetail projections 1.31 ', 1.51' and undercuts 1.32 ', 1.52'.
  • the slip ring according to the second embodiment also has a plurality of holders 1.3 'distributed over the circumference, in the present case four holders 1.3' are used.

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Steering Controls (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schleifringeinheit zum Übertragen von elektrischen Strömen zwischen zwei relativ zueinander drehbaren Bauteilgruppen, gemäß dem Anspruch 1.
  • Schleifringeinheiten bestehen üblicherweise unter anderem aus zwei Bauteilgruppen, nämlich einem Stator und einem Rotor. Der Stator umfasst häufig Schleifringbürsten, wogegen der Rotor meist eine Folge von Schleifringen aufweist. Im Betrieb haben die Schleifringbürsten gleitenden Kontakt zu den Mantelseiten der rotierenden Schleifringe. Derartige Schleifringeinheiten werden in vielen technischen Gebieten eingesetzt um elektrische Signale oder elektrische Leistung von einer ortsfesten auf eine sich drehende elektrische Einheit zu übertragen.
  • In der Offenlegungsschrift EP 0 662 736 A1 ist ein Schleifring offenbart, bei dem ein Bürstenhalter von einem ringförmigen Teil getragen wird, wobei das ringförmigen Teil zwischen zwei Flanschen befestigt ist.
  • In der Druckschrift US 3026433 ist eine Trägervorrichtung für einen Bürstenhalter gezeigt. Die Trägervorrichtung ist dazu geeignet den Bürstenhalter einseitig an einer Konsole eines Elektromotors mit Hilfe einer Schraubverbindung zu fixieren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleifringeinheit zu schaffen, welche eine hohe Zuverlässigkeit und gleichzeitig eine einfache und wirtschaftliche Herstellung erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Bei der Schleifringeinheit zum Übertragen von elektrischen Strömen zwischen einer ersten und einer zweiten Bauteilgruppe sind die beiden Bauteilgruppen relativ zueinander um eine Achse drehbar angeordnet. Die erste Bauteilgruppe, z. B. ein Stator, umfasst zumindest eine Schleifringbürste, welche an einem Halter befestigt ist, der zwischen zwei in Richtung der Achse zueinander versetzt angeordneten Bauteilen montiert ist (die Bauteile können z. B. als statorseitige Ringe ausgestaltet sein). Die zweite Bauteilgruppe, z. B ein Rotor, weist zumindest einen Schleifring auf. Der Halter und zumindest eines der Bauteile weisen jeweils zumindest eine Wirkfläche auf, durch die zwischen dem Halter und dem zumindest einen Bauteil eine formschlüssige Verbindung hergestellt ist. Durch die formschlüssige Verbindung sind Kräfte mit einer Richtungskomponente parallel zur Achse übertragbar.
  • Als elektrische Ströme sind im Folgenden Ströme zu verstehen, die zur Übertragung von elektrischer Leistung erforderlich sind aber auch Ströme die als Signale ausgebildet sind und lediglich zur Übertragung von Informationen dienen.
  • Mit Vorteil ist die Schleifringeinheit so konfiguriert, dass der Halter und beide besagten Bauteile jeweils zumindest eine Wirkfläche aufweisen, durch die zwischen dem Halter und den beiden Bauteilen jeweils eine formschlüssige Verbindung hergestellt ist.
  • Zumindest eines der Bauteile weist mit Vorteil eine Hinterschneidung auf und der Halter umfasst einen Vorsprung, wobei die Hinterschneidung und der Vorsprung ineinander greifende Wirkflächen aufweisen und derart zusammenwirken, dass zwischen dem Halter und dem zumindest einen Bauteil eine formschlüssige Verbindung hergestellt ist, durch welche Kräfte mit einer Richtungskomponente parallel zur Achse übertragbar sind. Mit Vorteil ist die Schleifringeinheit derart konfiguriert, dass beide Bauteile eine Hinterschneidung aufweisen. Die Schleifringeinheit kann so ausgestaltet sein, dass die zusammenwirkenden Wirkflächen des Halters und des Bauteils mit einer Überlappung in Umfangsrichtung ineinander greifen. Alternativ oder ergänzend kann die Schleifringeinheit derart konfiguriert sein, dass die zusammenwirkenden Wirkflächen mit einer Überlappung in Radialrichtung ineinander greifen.
  • Die Schleifringeinheit kann so ausgestaltet sein, dass in den Halter mit Hilfe der formschlüssigen Verbindung axiale Zugsspannungen eingeleitet werden können.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die erste Bauteilgruppe relativ zur zweiten Bauteilgruppe mit Hilfe eines Wälzlagers drehbar sein und das Bauteil zur axialen Sicherung des Wälzlagers dienen und insbesondere mit dem Wälzlager zu diesem Zweck verbunden sein. Insbesondere kann eines der Bauteile oder beide formschlüssig mit einem Außenring eines Wälzlagers verbunden sein zur Aufnahme von Axialkräften. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn das Wälzlager derart ausgestaltet ist, dass dieses Axialkräfte vom Außenring auf den Innenring übertragen kann, also beispielsweise wenn das Wälzlager als Rillenkugellager ausgestaltet ist. Die Schleifringeinheit kann so konfiguriert sein, dass durch diese Axialkräfte zwischen der ersten Bauteilgruppe und der zweiten Bauteilgruppe übertragbar sind, wobei durch die Axialkräfte mit Hilfe der formschlüssigen Verbindung axiale Zugsspannungen im Halter erzeugbar sind.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die erste Bauteilgruppe ein Gehäuseelement umfassen, welches als formschlüssige radiale Sicherung der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Halter und dem zumindest einen Bauteil dient. Insbesondere kann das Gehäuseelement den Halter und das zumindest eine Bauteil im Bereich der formschlüssigen Verbindung spielfrei radial umschließen. Dabei kann das Gehäuseelement hohlzylindrisch bzw. rohrförmig ausgestaltet sein. Insbesondere kann das Gehäuseelement als formschlüssige radiale Sicherung von formschlüssigen Verbindungen an beiden Bauteilen dienen, wenn der Halter und beide Bauteile jeweils zumindest eine Wirkfläche aufweisen, durch die zwischen dem Halter und den Bauteilen jeweils eine formschlüssige Verbindung hergestellt ist.
  • Mit Vorteil weist die Schleifringeinheit mehrere Halter auf, wobei zwischen den Haltern und dem zumindest einen Bauteil jeweils eine formschlüssige Verbindung hergestellt ist. Insbesondere kann die Schleifringeinheit zwei Halter aufweisen, die mit Vorteil um 180° um die Achse (Drehachse) versetzt angeordnet sind. Alternativ können auch drei Halter angeordnet sein, welche vorteilhafterweise in einem Winkelabstand von 120° zueinander angeordnet sind. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können vier Halter angeordnet sein, welche insbesondere in einem Winkelabstand von 90° zueinander angeordnet sind.
  • Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den abhängigen Ansprüchen.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der erfindungsgemäßen Schleifringeinheit ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Figuren.
  • Es zeigen die
    • Figur 1
    eine Längsschnittdarstellung einer Schleifringeinheit,
    Figur 2a
    eine Detailansicht eines ersten Bauteils der Schleifringeinheit,
    Figur 2b
    eine Detailansicht eines Halters,
    Figur 2c
    eine Teilschnittdarstellung der Schleifringeinheit,
    Figur 3a
    eine Seitenansicht eines Halters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
    Figur 3b
    eine Teildraufsicht des Halters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
    Figur 3c
    eine Detailansicht eines Bauteils der Schleifringeinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
    Figur 3d
    eine Detailansicht der Schleifringeinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Gemäß den Figuren 1, 2a, 2b und 2c umfasst die erfindungsgemäße Schleifringeinheit eine erste Bauteilgruppe, die als Stator 1 bezeichnet werden kann und eine zweite Bauteilgruppe, im Folgenden Rotor 2 genannt. Die Schleifringeinheit dient zum Übertragen von elektrischen Strömen zwischen dem Rotor 2 und dem Stator 1, wobei der Rotor 2 und der Stator 1 relativ zueinander um eine Achse A drehbar angeordnet sind. Der Rotor 2 ist gegenüber dem Stator 1 mit Wälzlagern 3, die einen Außenring 3.1, einen Innenring 3.2 sowie Wälzkörper 3.3 und eine, insbesondere schleifende, Dichtung 3.4 umfassen, gelagert. Das Wälzlager 3 ist hier als Rillenkugellager ausgestaltet, so dass also axiale Kräfte vom Außenring 3.1 auf den Innenring 3.2 und umgekehrt übertragbar sind.
  • Der Rotor 2 umfasst eine Welle 2.1, die im vorliegenden Beispiel als Hohlwelle ausgestaltet ist. Radial außerhalb der Welle 2.1 befindet sich zunächst ein im Wesentlichen rohrförmiges Bauteil 2.4, welches beispielsweise aus Aluminium hergestellt sein kann. Daran weiterhin radial außerhalb anschließend ist ein Trägerrohr 2.5 angeordnet, das in Axialrichtung verlaufende Ausnehmungen 2.51 aufweist.
  • Am elektrisch isolierenden Trägerrohr 2.5, das vorzugsweise aus Kunststoff oder Keramik hergestellt sein kann, sind verdrehsicher Schleifringe 2.2 befestigt, die durch elektrisch isolierende Ringe 2.3 mit axialem Abstand voneinander getrennt sind. Der Übersichtlichkeit halber wurde in den Figuren auf die Darstellung von elektrischen Leitungen verzichtet. Dem ungeachtet ist im Ausführungsbeispiel jeder der mit axialem Abstand aneinandergereihten Schleifringe 2.2 an seiner Innenseite mit einer elektrischen Leitung verbunden, die jeweils längs einer Ausnehmung 2.51 in Axialrichtung im Rotor 2 verlegt wird und den Rotor 2 durch eine der Rillen 2.11 an einem axialen Ende der Welle 2.1 verlässt.
  • Der Stator 1 weist gemäß dem Ausführungsbeispiel vier Halter 1.3 aus einem isolierenden Werkstoff, hier aus einem Kunststoff auf, wobei die Halter 1.3 jeweils um 90° versetzt entlang einer Umfangslinie angeordnet sind. Die Halter 1.3 haben einen im Wesentlichen quaderförmigen Grundkörper. An jedem der Halter 1.3 sind Schleifringbürsten 1.2 befestigt, welche dem Stator 1 zuzuordnen sind und federnd die Schleifringe 1.2 berühren. Vorliegend sind die Schleifringbürsten 1.2 als Drahtbündel ausgestaltet. Diese Schleifringbürsten 1.2 werden mit Hilfe von Durchkontaktierungen 1.33 (siehe Figuren 2b, 2c) im Grundkörper der Halter 1.3 elektrisch mit Leitungen verbunden. In den Figuren 2b, 2c wurde der Übersichtlichkeit halber auch auf die Darstellungen der statorseitigen elektrischen Leitungen verzichtet.
  • Die Halter 1.3 weisen Vorsprünge 1.31 auf, welche krallenartig an den Grundkörper angeformt sind. Die Vorsprünge 1.31 haben eine im Wesentlichen zylindrische Grundform, wobei die betreffenden Zylinderachsen parallel zueinander ausgerichtet sind, bzw. die Vorsprünge 1.31 parallel zueinander orientiert sind. Der Halter 1.3 ist einstückig ausgestaltet und wurde aus Kunststoff mit Hilfe eines Spritzgussprozesses hergestellt.
  • Sowohl die Schleifringbürsten 1.2 als auch die Schleifringe 2.2 sind zum Schutz gegenüber Umgebungseinflüssen im Innenraum eines hohlzylindrischen Gehäuseelements 1.1 angeordnet. Der Innenraum wird statorseitig außerdem durch zwei Bauteile, hier zwei Ringe 1.4, 1.5 begrenzt. Diese Ringe 1.4, 1.5 bilden gleichzeitig die Halterung für die Außenringe 3.1 der Wälzlager 3, insbesondere dienen die Ringe 1.4, 1.5 zur axialen Sicherung und zur axialen Vorspannung der Wälzlager 3. Die Kraftübertragung zwischen den Außenringen 3.1 und den Ringen 1.4, 1.5 wird durch radiale umlaufende Absätze 1.43, 1.53 der Ringe 1.4, 1.5 erreicht. Die Wälzlager 3 selbst sind als Rillenkugellager ausgestaltet, so dass durch diese Axialkräfte vom Stator 1 zum Rotor 2 und umgekehrt übertragbar sind.
  • Gemäß der Figur 2a weist der Ring 1.4 mehrere, hier sechzehn Ausnehmungen (vier um 90° versetzte Gruppen mit je vier Ausnehmungen) auf, die in axialer Richtung durch Bohrungen beendet werden, so dass Hinterschneidungen 1.42, bezogen auf die Axialrichtung entstehen. Analog dazu ist auch der zweite Ring 1.5 ausgestaltet, so dass auch dieser sechzehn Ausnehmungen (vier um 90° versetzte Gruppen mit je vier Ausnehmungen), die als Hinterschneidungen 1.52 ausgestaltet sind, aufweist.
  • Im Zuge der Montage der Schleifringeinheit werden die Vorsprünge 1.31 eines jeden Halters 1.3 in die Ausnehmungen, insbesondere die Hinterschneidungen 1.42, 1.52 der Ringe 1.4, 1.5 gedrückt. Die Vorsprünge 1.31 der Halter 1.3 greifen dann in die Hinterschneidungen 1.42, 1,51 des ersten Rings 1.4 und des zweiten Rings 1.5 ein, gemäß der Figur 1, die eine Schnittdarstellung darstellt, welche durch eine Schnittlinie erzeugt wurde, die durch zwei bezogen auf den Halter 1.3 äußere Vorsprünge 1.31 verläuft. In den Figuren 2a bis 2c sind zudem Wirkflächen 1.3a, 1.4a, 1.5a eingezeichnet. Der Halter 1.3 und die beiden Ringe 1.4, 1.5 weisen jeweils diese Wirkflächen 1.3a, 1.4a, 1.5a auf. Durch die Wirkflächen 1.3a, 1.4a, 1.5a, die sich berühren und ineinander greifen, wird also zwischen dem Halter 1.3 und jedem der Ringe 1.4, 1.5 eine formschlüssige Verbindung hergestellt. Mit anderen Worten wird jeweils eine formschlüssige Verbindung geschaffen, welche durch das Zusammenwirken der Hinterschneidungen 1.42, 1,51 mit den Vorsprüngen 1.31 entsteht.
  • Der axiale Abstand zwischen Vorsprüngen 1.31 an den axial gegenüberliegenden Enden der Halter 1.3 bzw. der dazugehörigen Wirkflächen 1.3a ist so bemessen, dass dieser (vor der Montage des Halters 1.3 an den Ringen 1.4, 1.5) etwas kleiner ist als der axiale Abstand der Hinterschneidungen 1.42, 1,52 bzw. kleiner ist als der axiale Abstand der Wirkflächen 1.4a, 1.5a der gegenüberliegenden Ringe 1.4, 1.5. Da die Halter 1.3 dieses Untermaß aufweisen, entsteht nach erfolgter Montage eine axiale Vorspannung in den Haltern 1.3. Diese Vorspannung wird durch die Absätze 1.43, 1.53 auf die Wälzlager 3 übertragen, so dass diese axial zueinander vorgespannt sind. Insofern werden mit Hilfe der formschlüssigen Verbindungen axiale Zugspannungen in den Halter 1.3 eingeleitet.
  • Die krallenartig an den Grundkörper des Halters 1.3 angeformten Vorsprünge 1.31 sind so ausgestaltet, dass diese nach erfolgter Montage an den Ringen 1.4, 1.5 mit der radialen Außenkontur der Ringe 1.4, 1.5 bzw. mit deren Außenumfang bündig abschließen. Die radial außen liegende Kontur der Vorsprünge 1.31 ist also zumindest teilweise eine Zylinderfläche mit dem Durchmesser des jeweiligen Rings 1.4, 1.5 an seiner Außenseite. Somit wird durch Aufschieben des Gehäuseelements 1.1 eine radiale Sicherung der Verbindung, welche durch das Zusammenwirken der Hinterschneidungen 1.42, 1,51 mit den Vorsprüngen 1.31 entsteht, hergestellt.
  • In den Figuren 3a, 3b und 3c ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, das sich vom ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der formschlüssigen Verbindungen unterscheidet.
  • In der Figur 3a ist eine stirnseitige Ansicht eines Halters 1.3' ohne Schleifringbürsten dargestellt, wobei der Halter 1.3' an seiner axial gegenüberliegenden nicht abgebildeten Stirnseite analog ausgestaltet ist. Der Halter 1.3' weist drei schwalbenschwanzartige Vorsprünge 1.31' und dazu benachbarte Hinterschneidungen 1.32' auf. Die radiale Außenseite der Vorsprünge 1.31' bzw. des Halters 1.3' verläuft auf einer Kreislinie. Die Vorsprünge 1.31' haben radial innen jeweils eine Kontur, welche geradlinig verläuft und tangential orientiert ist.
  • Alternativ dazu kann die entsprechende Kontur auch so ausgestaltet sein, dass diese auf einer Kreislinie verläuft, so dass die Vorsprünge 1.31' unmittelbar auf der Mantelseite des Außenrings 3.2 aufliegen können. Der Radius der Kreisline kann genauso groß sein wie der Außenradius des Außenrings 3.2.
  • Gemäß der Figur 3b, die ein Detail des Halters 1.3' in einer Draufsicht zeigt, weisen die Vorsprünge 1.31' und die Hinterschneidungen 1.32' Wirkflächen 1.3a' auf. Diese Wirkflächen 1.3a' sind dazu bestimmt mit Wirkflächen 1.5a' eines weiteren Bauteils, welches auch hier als Ring 1.5' ausgestaltet ist, zusammenzuwirken. Die Wirkflächen 1.5a' des Rings 1.5' sind an drei schwalbenschwanzartigen Vorsprüngen 1.51' und an dazu benachbarten Hinterschneidungen 1.52' angeordnet.
  • Nach dem Zusammenfügen ist zwischen dem Halter 1.3' und dem Ring 1.5' gemäß der Figur 3d eine formschlüssige Verbindung hergestellt, wobei durch die formschlüssige Verbindung Kräfte mit einer Richtungskomponente parallel zur Achse A übertragbar sind. Die Wirkflächen 1.3a' und 1.5a' greifen dabei ineinander. Wenngleich in der Figur 3b nur eine Seite des Halters 1.3' gezeigt ist, an welcher eine formschlüssige Verbindung erreichbar ist, kann auch im zweiten Ausführungsbeispiel zudem die gegenüberliegende Seite des Schleifringes mit einer derartigen Verbindung ausgestattet sein. Entsprechend gelten auch für das zweite Ausführungsbeispiel die gleichen Überlegungen bezüglich der Herstellung einer axialen Vorspannung durch ein Untermaß des Halters 1.3'. Ebenfalls dient auch im zweiten Ausführungsbeispiel das Gehäuseelement 1.1 als formschlüssige radiale Sicherung der formschlüssigen Verbindung zwischen den ineinander greifenden schwalbenschwanzartigen Vorsprüngen 1.31', 1.51' und Hinterschneidungen 1.32', 1,52'. Im Übrigen weist der Schleifring gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel auch mehrere über dem Umfang verteilte Halter 1.3' auf, vorliegend werden vier Halter 1.3' eingesetzt.

Claims (9)

  1. Schleifringeinheit zum Übertragen von elektrischen Strömen zwischen einer ersten Bauteilgruppe (1) und einer zweiten Bauteilgruppe (2), wobei die beiden Bauteilgruppen (1, 2) relativ zueinander um eine Achse (A) drehbar angeordnet sind, wobei
    - die erste Bauteilgruppe (1) zumindest eine Schleifringbürste (1.2) umfasst, welche an einem Halter (1.3; 1.3') befestigt ist, der zwischen zwei in Richtung der Achse (A) zueinander versetzt angeordneten Bauteilen (1.4, 1.5; 1.5') montiert ist, und
    - die zweite Bauteilgruppe (2) zumindest einen Schleifring (2.2) aufwelse,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (1.3; 1.3') und beide Bauteile (1.4, 1.5; 1.5') jeweils eine Wirkfläche (1.3a, 1.4a, 1.5a; 1.3a', 1.5a') aufweisen, durch die zwischen dem Halter (1.3; 1.3') und den beiden Bauteilen (1.4, 1.5; 1.5') jeweils eine formschlüssige Verbindung hergestellt ist, wobei durch die formschlüssige Verbindung Kräfte mit einer Richtungskomponente parallel zur Achse (A) übertragbar sind, wobei
    beide Bauteile (1.4, 1.5; 1.5') jeweils eine Hinterschneidung (1.42, 1,51; 1.32') aufweisen und der Halter (1.3; 1.3') für jedes Bauteil einen Vorsprung (1.31, 1,31') umfasst, wobei die Hinterschneidungen (1.42, 1,51; 1.32') und die Vorsprünge (1.31, 1,31') ineinander greifende Wirkflächen (1.3a, 1.4a, 1.5a; 1.3a', 1.5a') aufweisen und derart zusammenwirken, dass durch diese zwischen dem Halter (1.3; 1.3') und den Bauteilen (1.4, 1.5; 1.5') die formschlüssigen Verbindungen hergestellt sind.
  2. Schleifringeinheit gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Halter (1.3; 1.3') mit Hilfe der formschlüssigen Verbindung axiale Zugspannungen einleitbar sind.
  3. Schleifringeinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bauteilgruppe (1) relativ zur zweiten Bauteilgruppe (2) mit Hilfe eines Wälzlagers (3) drehbar ist und eines der Bauteile (1.4, 1.5; 1.5') zur axialen Sicherung des Wälzlagers (3) dient.
  4. Schleifringeinheit gemäß dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (3) derart konfiguriert ist, dass durch dieses Axial-kräfte zwischen der ersten Bauteilgruppe (1) und der zweiten Bauteilgruppe (2) übertragbar sind.
  5. Schleifringeinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bauteilgruppe (1) relative zur zweiten Bauteilgruppe (2) mit Hilfe zweier Wälzlagers (3) drehbar ist und jeweils eines der Bauteile (1.4, 1.5; 1.5') zur axialen Sicherung jeweils eines der Wälzlagers (3) dient.
  6. Schleifringeinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bauteilgruppe (1) ein Gehäuseelement (1.1) umfasst, welches als formschlüssige radiale Sicherung der formschlüssigen Verbindung dient.
  7. Schleifringeinheit gemäß dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (1.3; 1.3') und beide Bauteile (1.4, 1.5; 1.5') jeweils eine Wirkfläche (1.3a, 1.4a, 1.5a; 1.3a', 1.5a') aufweisen, durch die zwischen dem Halter (1.3; 1.3') und den Bauteilen (1.4, 1.5; 1.5') jeweils eine formschlüssige Verbindung hergestellt ist und das Gehäuseelement (1.1) als formschlüssige radiale Sicherung der formschlüssigen Verbindungen an beiden Bauteilen (1.4, 1.5; 1.5') dient.
  8. Schleifringeinheit gemäß dem Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (1.1) hohlzylindrisch ausgestaltet ist.
  9. Schleifringeinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese mehrere Halter (1.3; 1.3') aufweist.
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