EP3109390B1 - Antriebseinheit für eine automatische karusselltür - Google Patents

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EP3109390B1
EP3109390B1 EP15003685.3A EP15003685A EP3109390B1 EP 3109390 B1 EP3109390 B1 EP 3109390B1 EP 15003685 A EP15003685 A EP 15003685A EP 3109390 B1 EP3109390 B1 EP 3109390B1
Authority
EP
European Patent Office
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drive unit
bearing
middle column
designed
rotating
Prior art date
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Active
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EP15003685.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3109390A1 (de
EP3109390B2 (de
Inventor
Christian Schaal
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Landert Group AG
Original Assignee
Landert Motoren AG
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Publication date
Family has litigation
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Application filed by Landert Motoren AG filed Critical Landert Motoren AG
Publication of EP3109390A1 publication Critical patent/EP3109390A1/de
Publication of EP3109390B1 publication Critical patent/EP3109390B1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3109390B2 publication Critical patent/EP3109390B2/de
Active legal-status Critical Current
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    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/60—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators
    • E05F15/603—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors
    • E05F15/608—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for revolving wings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2201/00—Constructional elements; Accessories therefor
    • E05Y2201/60—Suspension or transmission members; Accessories therefor
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E05Y2800/00—Details, accessories and auxiliary operations not otherwise provided for
    • E05Y2800/40—Physical or chemical protection
    • E05Y2800/43—Physical or chemical protection against wear

Definitions

  • the invention relates to a drive unit for an automatic revolving door according to the preamble of claim 1, 2 and claim 4.
  • Centrally-powered automatic revolving doors are usually designed so that the output shaft of the drive unit via a transmission element such as chain, timing belt or similar drives the revolving around the central axis part of the revolving door.
  • a transmission element such as chain, timing belt or similar drives the revolving around the central axis part of the revolving door.
  • the output shaft of the drive unit and the rotating about the central axis part of the revolving door are stored separately.
  • the powertrain consists of electric motor, gearbox, Gereteabtriebsrad, transmission element and carousel drive, the transmission itself in turn is composed of various items. Because of the gear reduction, the electric motor rotates at a relatively high speed, causing noise. Noise is also caused by the transmission itself.
  • the height of the drive unit is made up of the height of the motor / gear unit and the width of the Gereteabretesrads.
  • the center column has a length of e.g. 280 cm an axial length expansion play of in the range of +/- 5 mm. Without compensation of the length expansion clearance there is a risk of mechanical stresses in the system and a consequent inadmissible axial load on the pivot bearing, which leads to premature wear.
  • the DE 10 2013 000 421 A1 provides for the compensation of the expansion clearance two spaced apart and each perpendicular to each other aligned deep groove ball bearings. Thus, no compensation of the longitudinal expansion clearance, but only an increase in the load capacity of the bearing in the axial and radial directions.
  • the DE 197 34 398 B4 uses a radially outward turntable, roll on the rollers of the center column.
  • a complex, a large diameter engaging construction and with a linear expansion of the center column of the turntable takes only insufficient the ceiling side storage of the center column.
  • the invention is therefore the object of developing a drive unit for an automatic revolving door of the type mentioned so that with little design effort and low wear an axial Length expansion clearance of the center column can be conveniently absorbed by the near-ceiling mounting of the center column.
  • the invention is characterized by the technical teaching of claims 1 and 2 and of claim 4.
  • a feature of the invention is that the cover-side bearing of the center pillar is designed to be displaceable in the axial direction or that the center pillar is designed to be displaceable with respect to the layer-near bearing.
  • the bearing point in the drive unit is designed such that the rotating part of the revolving door is displaceable in the direction of the central axis relative to the stationary part of the drive unit, thus ensuring that this bearing point acts as a floating bearing for supporting the part of the central part rotating about the central axis Revolving door can serve.
  • the bearing can be configured below the rotating part of the revolving door, which also carries the weight of the rotating part of the revolving door, as a fixed bearing for the storage of the rotating part of the revolving door. This ensures that the system is not overdetermined. This is important so that the system continues to function wear-resistant even in the case of deformations, which may be thermally induced.
  • the ceiling-side bearing of the center column consists only of a single deep groove ball bearing, which receives the forces acting in the radial direction and the inner bearing ring slidably on a vertically oriented approach of the rotating part of the drive unit is stored.
  • a deep groove ball bearing another rolling bearing is used, such.
  • B. a cylindrical roller bearing, spherical roller bearings or spherical roller bearings. All of these bearings can be formed in one or more rows. Furthermore, a double-row angular contact ball bearing could also be used.
  • a reduction in the overall height of the drive unit additionally results from the following further feature: Due to the fact that the electric motor in the drive unit is designed as a high-pole permanent-magnet-excited synchronous motor with concentrated windings, the advantage of significantly smaller winding heads results over conventional distributed windings. This ultimately results in a smaller height of the drive unit and less heating.
  • stator teeth are uniformly distributed around the circumference and spaced apart from one another, each of which carries a single stator winding (concentrated on the power tooth).
  • the position sensor for commutation of the electric motor in the drive unit is designed as a sine / cosine encoder with a number of pole pairs of the electric motor corresponding number of periods per revolution, the commutation of the electric motor can be easily accomplished.
  • the position sensor has a sine / cosine track with one period per revolution
  • the position of the revolving part of the revolving door about the central axis is always known.
  • a braking device which can take over the braking of the rotating part of the revolving door completely or partially, is integrated in the drive unit, it can be ensured that in an emergency stop with a greater braking effect than could be achieved with the electric motor alone braked can be. Furthermore, this results in a redundancy with regard to deceleration of the rotating part of the revolving door, in that both the electric motor and the braking device can be used for this purpose.
  • the deep groove ball bearing or the other, previously described bearings are now designed as plain bearings.
  • the inner bearing ring can move in the axial direction of the center column relative to the outer bearing ring of the sliding bearing and takes the significant length expansion clearance in the range of up to +/- 5 mm of the center column.
  • the previously mentioned deep groove ball bearing or another previously mentioned rolling bearing is used, wherein the rolling bearing is immovably and fixedly coupled to the vertical leg of the rotating part of the drive unit.
  • the bearings used thus are so formed axially immovable and only the inclusion of the center column on the bearing assembly receives the axial displacement forces.
  • the cover-side recording of the center column consists of two toothed, in the radial tooth engagement nested cylinder sleeves, which are formed axially displaceable to each other.
  • the one, inner cylinder sleeve is rotatably connected to the outer periphery of the center column and carries a radially outer, aligned in the axial direction toothing, which is arranged distributed uniformly around the circumference.
  • the inner cylinder sleeve which is fixedly connected to the center column, participates in the axial expansion clearance of the center column and shifts along the toothing with respect to the opposite outer cylinder sleeve, which in turn is fixedly connected to the rotating part of the drive unit.
  • the toothed engagement of the two cylinder sleeves takes over the axial expansion clearance of the center column, so that the rolling bearings used can be arranged torques fixed and immovable on the rotating part of the drive unit.
  • the structure of the bearings is easier, because the axial expansion clearance of the center column by toothed intermeshing and an axial expansion clearance permitting cylinder sleeves is added.
  • Fig. 1 shows the automatic revolving door in a typical application.
  • the two passage openings and the two drum walls 5 are arranged on a circle.
  • the two passage openings and the two drum walls 5 each occupy a quarter circle.
  • the four mutually perpendicular door leaves 4 are attached to a center column 3 located in the center of the circle.
  • the center column 3 is rotatably supported by means of the drive unit 1 and the bearing 2 fixed to the bottom 6 below the rotating part of the revolving door.
  • the center column 3 is driven by means of the drive unit 1, the four sectors formed by the door wings move in a circle and allow persons to enter through a through-opening in a sector, go with this and exit through the other passage opening again and thus pass through the automatic revolving door.
  • Fig. 2 shows a central cross-section vertically through the drive unit 1.
  • the drive unit 1 consists of a fixed part 8 and a rotating part 9.
  • the fixed part 8 of the drive unit 1 is fixed to the ceiling 7.
  • the drive unit 1 includes a bearing 10, which is connected via a tight fit with the fixed part 8 of the drive unit 1 and a Lossitz 11 with the rotating part 9 of the drive unit 1.
  • this bearing is suitable to take over the function of the movable bearing of the bearing of the rotating part of the revolving door.
  • the center column 3 is rigidly connected by means of a device 12 with the rotating part 9 of the drive unit 1 such that the torque occurring can be transmitted.
  • the drive unit 1 further includes an electric motor designed as a high-pole permanent-magnet-excited synchronous motor with concentrated windings, a position transmitter designed as a sine / cosine encoder, a braking device 18 and a locking device 20.
  • the high-poled permanent magnet synchronous motor with concentrated windings consists of the fixed part 8
  • the sine / cosine encoder consists of a connected to the fixed part 8 of the drive unit 1 reading device 16 and one on the rotating part 9, the drive unit 1 mounted track 17.
  • the braking device 18 is connected to the fixed part 8 of the drive unit 1 and acts for braking on the brake pad 19 on the rotating part 9 of the drive unit 1 a.
  • the locking device 20 is connected to the fixed part 8 of the drive unit 1. For locking, the plunger 21 of the locking device 20 is pressed into one of the slots 21 mounted on the rotating part 9 of the drive unit 1.
  • FIG. 3 are opposite to the execution in FIG. 2 further details of the construction drawn.
  • the rotating part 9 of the drive unit consists of an approximately plate-shaped base plate 9a, which is oriented horizontally and concentrically at its radially outer end carries a projection 9b, which is vertically aligned.
  • a vertically aligned projection 9c is concentrically arranged approximately in the central region, and near the center column 3 a further vertically oriented projection 9d is concentrically provided.
  • the fixed part 8 of the drive unit consists of an approximately plate-shaped base plate 8a, at the radially outer end of the projection 8b and radially inward around the projection 8d is formed.
  • the device 12 for connecting the center column 3 with the rotating part 9 of the drive unit consists of the base body 44 with a conical bore and the conical sleeve 45. These are braced against each other, resulting in a rigid connection between the center column 3 and the rotating part 9 of the drive unit , The bracing is done with the aid of clamping screws 43, which are supported with their head on the conical sleeve 45 and which are screwed into the base body 44.
  • FIG. 3 shows now that the Lossitz of the deep groove ball bearing 10 shown therein is that the inner bearing ring 25 is disposed axially displaceable on the outer circumference of the projection 9d.
  • the bearing ring 25 is mounted axially displaceable in the region of a displacement surface 27 with the inner, vertical projection 9d.
  • the inner bearing ring 25 is incidentally the outer bearing ring 26 opposite.
  • the outer bearing ring 26 rests on a circlip 34, which is arranged on the fixed projection 8d of the fixed part of the drive unit, while for limiting the displacement of the inner bearing ring in the axial direction at the upper end of the vertical projection 9d a similar Seeger ring 33 is arranged.
  • center column 3 rotates in the direction of arrows 28 and is driven in rotation.
  • FIG. 4 shows as a further, not inventive embodiment, that instead of a rolling bearing, as described in the general part, also a sliding bearing 30 can be used, as in FIG. 4 is shown.
  • the inner bearing ring 35 is displaced in the axial direction compared to the outer bearing ring 36 and thus has an axial bearing clearance 32.
  • the two bearing rings 35, 36 are separated in a conventional manner by a bearing gap 31 from each other, which may be formed lubricated.
  • the inner bearing ring 35 is thus connected to a fixed seat 29 immovably with the outer periphery of the vertical projection 9d.
  • FIG. 5 shows, as a further, inventive embodiment, that acting in the direction of arrows 42 axial movement of the center column 3 can also be recorded by two interconnected via toothings cylinder sleeves 37, 38.
  • the inner cylinder sleeve 38 is rotatably connected with its inner circumference with the outer circumference of the center pillar 3 and has on its outer periphery a longitudinally aligned toothing 39.

Landscapes

  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für eine automatische Karusselltür nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, 2 und Anspruch 4.
  • Zentral angetriebene automatische Karusselltüren sind üblicherweise so aufgebaut, dass die Abtriebswelle der Antriebseinheit über ein Übertragungselement wie Kette, Zahnriemen oder ähnlich den um die Mittelachse rotierenden Teil der Karusselltür antreibt. Bei dieser Ausführungsform sind die Abtriebswelle der Antriebseinheit und der um die Mittelachse rotierende Teil der Karusselltür separat gelagert.
  • Die Druckschrift DE 93 19 807 U1 beschreibt eine solche zentral angetriebene automatische Karusselltür der üblichen Bauart, bei welcher die Antriebseinheit über ein Übertragungselement den um die Mittelachse rotierenden Teil der Karusselltür antreibt.
  • In der Patentschrift DE 197 34 398 B4 ist eine automatische Karusselltür beschrieben, bei der das Drehmoment ebenfalls über ein Übertragungselement von der Antriebseinheit auf den um die Mittelachse rotierenden Teil der Karusselltür übertragen wird, wobei hier das Übertragungselement im radialen Aussenbereich der Karusselltür angeordnet ist.
  • In der Druckschrift DE 44 25 047 A1 ist eine automatische Karusselltür offenbart, in welcher die einzelnen an der Zentralwelle gelenkig gelagerten Türflügel über je einen Linearmotor angetrieben werden. Die Linearmotoren sind dabei jeweils ringförmig oberhalb der Türflügel konzentrisch zueinander angeordnet, wobei die konzentrisch ringförmigen Statorteile ortsfest und die Läuferteile flügelfest angebracht sind. Speziell an der beschriebenen Anordnung ist, dass die Elektromotoren direkt, ohne Übertragungselement, auf die Türflügel einwirken.
  • In der Patentschrift DE 10 2004 033 304 B4 ist eine automatische Karusselltür beschrieben, welche ebenfalls ohne Übertragungselement auskommt, indem der getriebelose Elektromotor konzentrisch zur Mittelachse angeordnet und dessen Rotor Bestandteil des um die Mittelachse rotierenden Teils der Karusselltür ist. Die Patentschrift beschreibt somit eine zentral angetriebene automatische Karusselltür mit Direktantrieb.
  • In der Druckschrift DE 10 2010 024 108 A1 ist eine Weiterentwicklung der in der Patentschrift DE 10 2004 033 304 B4 beschriebenen automatischen Karusselltür offenbart, bei welcher die Antriebseinheit eine Höhe von maximal 80 mm aufweist.
  • In der Gruppe der Druckschriften DE 10 2013 000 416 A1 , DE 10 2013 000 419 A1 , DE 10 2013 000 420 A1 , DE 10 2013 000 421 A1 , DE 10 2013 000 422 A1 und DE 10 2013 000 423 B3 schliesslich sind verschiedene Detailaspekte einer zentral angetriebenen automatische Karusselltür mit Direktantrieb beschrieben, bei welcher der Rotor des Elektromotors Bestandteil des um die Mittelachse rotierenden Teils der Karusselltür ist und gemeinsam mit diesem gelagert ist.
  • Zentral angetriebene automatische Karusselltüren, bei denen der um die Mittelachse rotierende Teil der Karusselltür über ein Übertragungselement von der Antriebseinheit angetrieben wird, haben den Nachteil, dass der Antriebsstrang aus verhältnismässig vielen Teilen aufgebaut ist, geräuschmässig eher schlecht abschneidet und sich nur schwer mit geringer Höhe realisieren lässt.
  • So weist insbesondere die in der Druckschrift DE 93 19 807 U1 beschriebene automatische Karusselltür alle oben erwähnten Nachteile auf. Der Antriebsstrang besteht aus Elektromotor, Getriebe, Getriebeabtriebsrad, Übertragungselement und Karussellantriebsrad, wobei das Getriebe seinerseits wiederum aus diversen Einzelteilen aufgebaut ist. Wegen der Getriebeuntersetzung dreht sich der Elektromotor mit einer verhältnismässig hohen Drehzahl, was Geräusche verursacht. Geräusche entstehen ferner auch durch das Getriebe selbst. Die Höhe der Antriebseinheit setzt sich zusammen aus der Höhe der Motor/Getriebe-Einheit und der Breite des Getriebeabtriebsrads.
  • Hinsichtlich Geräusch und Höhe der Antriebseinheit lässt sich mit Lösungen, wie sie in der Patentschrift DE 197 34 398 B4 oder in der Druckschrift DE 44 25 047 A1 beschrieben sind, eine gewisse Verbesserung erzielen. Nach wie vor unbefriedigend ist hingegen die Vielzahl der Teile.
  • Zentral angetriebene automatische Karusselltüren mit Direktantrieb sind demgegenüber vorteilhafter.
  • Dennoch weisen auch die in der Patentschrift DE 10 2004 033 304 B4 , in der Druckschrift DE 10 2010 024 108 A1 sowie in der Gruppe der Druckschriften DE 10 2013 000 416 A1 , DE 10 2013 000 419 A1 , DE 10 2013 000 420 A1 , DE 10 2013 000 421 A1 , DE 10 2013 000 422 A1 und DE 10 2013 000 423 B3 beschriebenen Lösungen ein Verbesserungspotential auf. Ein Verbesserungspotential besteht dabei insbesondere im Bereich der konkreten Ausgestaltung der Lagerstelle, des Elektromotors, des Lagegebers zur Kommutierung des Elektromotors, der Bremseinrichtung, welche die Abbremsung des rotierenden Teils der Karusselltür ganz oder teilweise übernehmen kann und der Verriegelungseinrichtung, mit welcher die Drehbewegung des rotierenden Teils der Karusselltür blockiert werden kann.
  • Die genannten Druckschriften haben Nachteile im Hinblick auf die Verschleißfestigkeit der Drehlager zur Aufnahme der Mittelsäule.
  • Die Mittelsäule hat bei einer Länge von z.B. 280 cm ein axiales Längenausdehnungsspiel von im Bereich von +/- 5 mm. Ohne Kompensation des Längenausdehnungsspiels besteht die Gefahr von mechanischen Spannungen im System und einer daraus folgenden unzulässigen axialen Belastung der Drehlager, was zu einem vorzeitigen Verschleiss führt.
  • Die DE 10 2013 000 421 A1 sieht zum Ausgleich des Ausdehnungsspiels zwei im Abstand voneinander angeordnete und jeweils senkrecht zueinander ausgerichtete Rillenkugellager vor. Damit erfolgt kein Ausgleich des Längeausdehnungsspiels, sondern nur eine Erhöhung der Tragkraft des Lagers in axialer und radialer Richtung.
  • Damit besteht jedoch der Nachteil eines erhöhten Bauaufwandes und einer unerwünscht hohen Bauhöhe, weil die beiden Rillenkugellager zueinander in der Höhe versetzt angeordnet sind. Das Grundproblem des Längenausgleichs ist mit dieser Konstruktion jedoch nicht gelöst.
  • Die DE 197 34 398 B4 verwendet einen radial auswärts liegenden Drehkranz, auf dem Laufrollen der Mittelsäule abrollen. Damit besteht jedoch der Nachteil einer aufwendigen, einen großen Durchmesser einnehmenden Konstruktion und bei einer Längenausdehnung der Mittelsäule übernimmt der Drehkranz nur noch ungenügend die deckenseitige Lagerung der Mittelsäule.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit für eine automatische Karusselltür der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass mit geringem Konstruktionsaufwand und geringem Verschleiß ein axiales Längenausdehnungsspiel der Mittelsäule günstig von der deckennahen Lagerung der Mittelsäule aufgenommen werden kann.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre der Ansprüche 1 und 2 und des Anspruches 4 gekennzeichnet.
  • Merkmal der Erfindung ist, dass das deckenseitige Lager der Mittelsäule in axialer Richtung verschiebbar ausgebildet ist oder dass die Mittelsäule bezüglich des deckennahen Lagers verschiebbar ausgebildet ist.
  • Die Erfindung sieht demnach grundsätzlich zwei verschiedene Ausführungsformen vor:
    1. 1. das deckenseitige Lager ist axial verschiebbar ausgebildet und die ein axiales Ausdehnungsspiel aufweisende Mittelsäule ist unverschiebbar mit einem Lagerteil des deckenseitigen Lagers gekoppelt, sodass dieses Lagerteil die axiale Verschiebebewegung mitmacht.
    2. 2. das deckenseitige Lager ist axial unverschiebbar und die ein axiales Ausdehnungsspiel aufweisende Mittelsäule ist axial verschiebbar in der Lageranordnung aufgenommen.
  • Bezüglich der ersten Ausführung ist die Lagerstelle in der Antriebseinheit so ausgestaltet, dass der rotierende Teil der Karusselltür gegenüber dem feststehenden Teil der Antriebseinheit in Richtung der Mittelachse verschiebbar ist, somit ist gewährleistet, dass diese Lagerstelle als Loslager der Lagerung des um die Mittelachse rotierenden Teils der Karusselltür dienen kann.
  • Somit kann die Lagerstelle unterhalb des rotierenden Teils der Karusselltür, welche auch das Gewicht des rotierenden Teils der Karusselltür trägt, als Festlager der Lagerung des rotierenden Teils der Karusselltür ausgestaltet werden. Damit ist gewährleistet, dass das System nicht überbestimmt wird. Dies ist wichtig, damit das System auch bei Verformungen, welche z.B. thermisch bedingt sein können, weiterhin verschleissarm funktioniert.
  • In einer ersten, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das deckenseitige Lager der Mittelsäule lediglich aus einem einzigen Rillenkugellager besteht, welches die in radialer Richtung wirkenden Kräfte aufnimmt und dessen innerer Lagerring verschiebbar auf einem in vertikaler Richtung ausgerichteten Ansatz des rotierenden Teils der Antriebseinheit gelagert ist.
  • Damit wird gewährleistet, dass das Lager in der Antriebseinheit feststeht, jedoch die radial innere Berührungsfläche des inneren Lagerrings dieses Lagers in Bezug zu einem vertikal ausgerichteten Ansatz des rotierenden Teils der Antriebseinheit verschiebbar ist.
  • Damit besteht der Vorteil, dass lediglich nur noch ein einziges Wälzlager verwendet werden muss, welches bevorzugt als Rillenkugellager ausgebildet ist.
  • Es bedarf demnach nicht zwei gegeneinander versetzt angeordnete und mit unterschiedlichen Lageraufnahmen versehene Rillenkugellager, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Damit kann die Bauhöhe der gesamten Antriebseinheit niedrig gehalten werden, und das Rillenkugellager ist somit in der Lage, das axiale Ausdehnungsspiel der Mittelsäule aufzunehmen.
  • In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass statt eines Rillenkugellagers ein anderes Wälzlager verwendet wird, wie z. B. ein Zylinderrollenlager, Tonnenlager oder Pendelrollenlager. Alle diese Wälzlager können ein- oder mehrreihig ausgebildet sein. Ferner könnte auch ein zweireihiges Schrägkugellager eingesetzt werden.
  • Ebenso sind Kombinationen verschiedener Lagereinheiten möglich und vorgesehen. Bei allen Lagereinheiten wird es bevorzugt, wenn der innere Lagerring nicht unverschiebbar mit dem vertikalen Ansatz des rotierenden Teils der Antriebseinheit verbunden ist, sondern auf diesem axial verschiebbar ist.
  • Eine Verringerung der Bauhöhe der Antriebseinheit ergibt sich zusätzlich durch das folgende weitere Merkmal :
    Dadurch, dass der Elektromotor in der Antriebseinheit als hochpoliger permanentmagnet-erregter Synchronmotor mit konzentrierten Wicklungen ausgestaltet ist, ergibt sich gegenüber konventionellen verteilten Wicklungen der Vorteil von deutlich kleineren Wickelköpfen. Dadurch ergibt sich letztlich eine kleinere Höhe der Antriebseinheit und ein geringere Erwärmung.
  • Unter dem Begriff "konzentrierte Wicklungen" wird verstanden, dass statorseitig gleichmäßig am Umfang verteilte und im gegenseitigen Abstand voneinander angeordnete Nutenzähne vorhanden sind, die jeweils eine einzelne (auf den Nutzahn konzentrierte) Statorwicklung tragen.
  • Dadurch, dass der Lagegeber zur Kommutierung des Elektromotors in der Antriebseinheit als Sinus/Cosinus-Geber mit einer der Polpaarzahl des Elektromotors entsprechenden Anzahl Perioden pro Umdrehung ausgestaltet ist, kann die Kommutierung des Elektromotors einfach bewerkstelligt werden.
  • In dem der Lagegeber zusätzlich eine Sinus/Cosinus-Spur mit einer Periode pro Umdrehung aufweist, ist auch jederzeit die Position des um die Mittelachse rotierenden Teils der Karusselltür bekannt.
  • Dadurch, dass eine Bremseinrichtung, welche die Abbremsung des rotierenden Teils der Karusselltür ganz oder teilweise übernehmen kann, in die Antriebseinheit integriert ist, kann gewährleistet werden, dass bei einem Notstopp mit einer grösseren Bremswirkung, als sie mit dem Elektromotor alleine erzielt werden könnte, abgebremst werden kann. Ferner ergibt sich dadurch eine Redundanz hinsichtlich Abbremsung des rotierenden Teils der Karusselltür, indem dafür sowohl der Elektromotor als auch die Bremseinrichtung eingesetzt werden kann.
  • Dadurch, dass eine Verriegelungseinrichtung, mit welcher die Drehbewegung des rotierenden Teils der Karusselltür blockiert werden kann, in der Antriebseinheit integriert ist, kann die Drehbewegung ohne eine zusätzliche Vorrichtung ausserhalb der Antriebseinheit blockiert werden.
  • In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Rillenkugellager oder die anderen, vorher beschriebenen Wälzlager nunmehr als Gleitlager ausgebildet sind.
  • Bei der Verwendung eines Gleitlagers besteht der Vorteil, dass auch der innere Lagerring unverschiebbar mit dem vertikalen Ansatz des rotierenden Teils der Antriebseinheit verbunden werden kann.
  • Somit kann sich der innere Lagerring in axialer Richtung der Mittelsäule gegenüber dem äußeren Lagerring des Gleitlagers verschieben und nimmt das erhebliche Längenausdehnungsspiel im Bereich von bis zu +/- 5 mm der Mittelsäule auf.
  • Bezüglich der im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten zweiten Alternative ist es vorgesehen, dass das vorher angegebene Rillenkugellager oder ein anderes, vorher erwähntes Wälzlager verwendet wird, wobei das Wälzlager unverschiebbar und fest sowie an dem vertikalen Schenkel des rotierenden Teils der Antriebseinheit gekoppelt ist. Die damit verwendeten Wälzlager sind also axial unverschiebbar ausgebildet und lediglich die Aufnahme der Mittelsäule an der Lageranordnung nimmt die axialen Verschiebungskräfte auf.
  • Als zusätzliches Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die deckenseitige Aufnahme der Mittelsäule aus zwei verzahnten, im radialen Verzahnungseingriff ineinander gesteckten Zylinderhülsen, die axial zueinander verschiebbar ausgebildet sind.
  • Die eine, innere Zylinderhülse ist drehfest mit dem Außenumfang der Mittelsäule verbunden und trägt eine radial äußere, in axialer Richtung ausgerichtete Verzahnung, die gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet ist.
  • In diese Verzahnung greift die komplementäre Gegenverzahnung einer gegenüberliegend angeordneten Zylinderhülse ein, die fest mit dem rotierenden Teil der Antriebseinheit verbunden ist.
  • Auf diese Weise nimmt die innere Zylinderhülse, die fest mit der Mittelsäule verbunden ist, am axialen Ausdehnungsspiel der Mittelsäule teil und verschiebt sich entlang der Verzahnung in Bezug auf die gegenüberliegende äußere Zylinderhülse, die wiederum fest mit dem rotierenden Teil der Antriebseinheit verbunden ist.
  • Somit übernimmt der verzahnte Eingriff der beiden Zylinderhülsen das axiale Ausdehnungsspiel der Mittelsäule, so dass die verwendeten Wälzlager drehmomentenfest und unverschiebbar am rotierenden Teil der Antriebseinheit angeordnet sein können.
  • Damit wird der Aufbau der Wälzlager einfacher, weil das axiale Ausdehnungsspiel der Mittelsäule durch verzahnt ineinander eingreifende und ein axiales Ausdehnungsspiel zulassende Zylinderhülsen aufgenommen wird.
  • Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass direkt an der Mittelsäule die Lagereinheit angeordnet ist, die entweder direkt oder indirekt das axiale Ausdehnungsspiel der Mittelsäule aufnehmen kann.
  • Es werden demnach radial außen liegende Drehkränze vermieden, die einen hohen Konstruktionsaufwand benötigen und nur ungenügend in der Lage sind, ein axiales Ausdehnungsspiel der Mittelsäule zuverlässig zu übertragen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1: schematisiert eine automatische Karusselltür in auseinander gezogener Darstellung
    • Figur 2: einen Schnitt durch die Antriebseinheit in einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung
    • Figur 3: eine detaillierte Darstellung der Zeichnung nach Figur 2 mit Darstellung weiterer Einzelheiten
    • Figur 4: eine gegenüber Figur 2 und 3 abgewandelte Ausführungsform, die zur Erfindung nicht gehört
    • Figur 5: eine gegenüber Figur 3 abgewandelte zweite Ausführungsform der Erfindung
  • Fig. 1 zeigt die automatische Karusselltür in einem typischen Anwendungsfall. Die beiden Durchtrittsöffnungen und die beiden Trommelwände 5 sind auf einem Kreis angeordnet. Im Falle einer Ausführungsform der Karusselltür mit vier Türflügeln 4 belegen die beiden Durchtrittsöffnungen und die beiden Trommelwände 5 dabei je einen Viertelkreis. Die vier aufeinander senkrecht stehenden Türflügel 4 sind an einer im Zentrum des Kreises befindlichen Mittelsäule 3 befestigt. Die Mittelsäule 3 ist mittels der Antriebseinheit 1 und der am Boden 6 befestigten Lagerstelle 2 unterhalb des rotierenden Teils der Karusselltür drehbar gelagert. Indem die Mittelsäule 3 mittels der Antriebseinheit 1 angetrieben wird, bewegen sich die durch die Türflügel gebildeten vier Sektoren im Kreis und erlauben Personen, durch die eine Durchgangsöffnung in einen Sektor einzutreten, mit diesem mitzugehen und durch die andere Durchgangsöffnung wieder auszutreten und damit die automatische Karusselltür zu durchschreiten.
  • Fig. 2 zeigt einen mittigen Querschnitt vertikal durch die Antriebseinheit 1. Die Antriebseinheit 1 besteht aus einem feststehenden Teil 8 und einem rotierenden Teil 9. Der feststehende Teil 8 der Antriebseinheit 1 ist an der Decke 7 befestigt. Die Antriebseinheit 1 beinhaltet ein Lager 10, welches über einen Festsitz mit dem feststehenden Teil 8 der Antriebseinheit 1 und einen Lossitz 11 mit dem rotierenden Teil 9 der Antriebseinheit 1 verbunden ist. Somit ist diese Lagerstelle dazu geeignet, die Funktion des Loslagers der Lagerung des rotierenden Teils der Karusselltür übernehmen. Die Mittelsäule 3 ist mittels einer Vorrichtung 12 mit dem rotierenden Teil 9 der Antriebseinheit 1 derart, dass das auftretende Drehmoment übertragen werden kann, starr verbunden.
  • Die Antriebseinheit 1 beinhaltet weiter einen als hochpoligen permanentmagnet-erregten Synchronmotor mit konzentrierten Wicklungen ausgeführten Elektromotor, einen als Sinus/Cosinus-Geber ausgeführten Lagegeber, eine Bremseinrichtung 18 und eine Verriegelungseinrichtung 20. Der hochpolige permanentmagneterregte Synchronmotor mit konzentrierten Wicklungen besteht aus mit dem feststehenden Teil 8 der Antriebseinheit 1 verbundenen Statorzähnen 13 und darum gewickelten Wicklungen 14 und auf dem rotierenden Teil 9 der Antriebseinheit 1 angebrachten Permanentmagneten 15. Der Sinus/Cosinus-Geber besteht aus einer mit dem feststehenden Teil 8 der Antriebseinheit 1 verbundenen Lesevorrichtung 16 und einer auf dem rotierenden Teil 9 der Antriebseinheit 1 angebrachten Spur 17. Die Bremseinrichtung 18 ist mit dem feststehenden Teil 8 der Antriebseinheit 1 verbunden und wirkt zum Bremsen über den Bremsbelag 19 auf den rotierenden Teil 9 der Antriebseinheit 1 ein.
  • Die Verriegelungseinrichtung 20 ist mit dem feststehenden Teil 8 der Antriebseinheit 1 verbunden. Zum Verriegeln wird der Stössel 21 der Verriegelungseinrichtung 20 in einen der auf dem rotierenden Teil 9 der Antriebseinheit 1 angebrachten Schlitze 21 gedrückt.
  • In Figur 3 sind gegenüber der Ausführung in Figur 2 weitere Einzelheiten der Konstruktion eingezeichnet.
  • Der rotierende Teil 9 der Antriebseinheit besteht aus einer etwa tellerförmigen Basisscheibe 9a, die horizontal ausgerichtet ist und die an ihrem radial äußeren Ende konzentrisch einen Ansatz 9b trägt, der vertikal ausgerichtet ist.
  • Im radialen Abstand von diesem äußeren Ansatz 9b ist etwa im mittigen Bereich konzentrisch ein vertikal ausgerichteter Ansatz 9c angeordnet und nahe der Mittelsäule 3 ist konzentrisch ein weiterer vertikal ausgerichteter Ansatz 9d vorgesehen.
  • In komplementärer Weise besteht der feststehende Teil 8 der Antriebseinheit aus einer etwa tellerförmigen Basisscheibe 8a, an deren radial äußeren Ende der Ansatz 8b und radial innen herum der Ansatz 8d angeformt ist.
  • Die beiden scheibenförmigen Teile 8 und 9 mit den dargestellten Ansätzen 8b, 8d und 9b-9d sind deshalb ineinander.
  • Die Vorrichtung 12 zur Verbindung der Mittelsäule 3 mit dem rotierenden Teil 9 der Antriebseinheit besteht aus dem Grundkörper 44 mit konischer Bohrung und der Kegelhülse 45. Diese werden gegeneinander verspannt, wodurch sich eine starre Verbindung zwischen der Mittelsäule 3 und dem rotierenden Teil 9 der Antriebseinheit ergibt. Das Verspannen geschieht unter Zuhilfenahme von Spannschrauben 43, die sich mit ihrem Kopf an der Kegelhülse 45 abstützen und die in den Grundkörper 44 eingeschraubt sind.
  • Die Figur 3 zeigt nun, dass der Lossitz des dort gezeigten Rillenkugellagers 10 darin besteht, dass der innere Lagerring 25 axial verschiebbar auf dem Außenumfang des Ansatzes 9d angeordnet ist.
  • Somit ist der Lagerring 25 im Bereich einer Verschiebungsfläche 27 axial verschiebbar mit dem inneren, vertikalen Ansatz 9d gelagert.
  • Anstatt des hier dargestellten Rillenkugellagers können sämtliche anderen bekannten Wälzlager verwendet werden, die vorher beschrieben wurden.
  • Dem inneren Lagerring 25 liegt im Übrigen der äußere Lagerring 26 gegenüber. Der äußere Lagerring 26 liegt auf einem Seegerring 34 auf, der an dem feststehenden Ansatz 8d des feststehenden Teils der Antriebseinheit angeordnet ist, während zur Verschiebungsbegrenzung des inneren Lagerrings in axialer Richtung am oberen Ende des vertikalen Ansatzes 9d ein ähnlicher Seegerring 33 angeordnet ist.
  • Im Hinblick auf die Figur 2 wird noch angemerkt, dass sich die Mittelsäule 3 in den Pfeilrichtungen 28 dreht und drehend angetrieben ist.
  • Die Figur 4 zeigt als weiteres, nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, dass statt eines Wälzlagers, wie es im allgemeinen Teil beschrieben wurde, auch ein Gleitlager 30 verwendet werden kann, wie es in Figur 4 dargestellt ist.
  • Hier ist der innere Lagerring 35 im Vergleich zu dem äußeren Lagerring 36 in axialer Richtung verschiebbar und weist somit ein axiales Lagerspiel 32 auf.
  • Die beiden Lagerringe 35, 36 sind an sich bekannter Weise durch einen Lagerspalt 31 voneinander getrennt, der auch geschmiert ausgebildet sein kann.
  • Der innere Lagerring 35 ist somit mit einem Festsitz 29 unverschiebbar mit dem Aussenumfang des vertikalen Ansatzes 9d verbunden.
  • Die Figur 5 zeigt als weiteres, erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, dass das in den Pfeilrichtungen 42 wirkende axiale Bewegungsspiel der Mittelsäule 3 auch von zwei über Verzahnungen miteinander verbundene Zylinderhülsen 37, 38 aufgenommen werden kann.
  • Die innere Zylinderhülse 38 ist mit ihrem Innenumfang drehfest mit dem Außenumfang der Mittelsäule 3 verbunden und weist an ihrem Außenumfang eine in Längsrichtung ausgerichtete Verzahnung 39 auf.
  • In diese Verzahnung 39 greift die komplementäre Verzahnung 41 einer äußeren Zylinderhülse 37 ein. Die beiden Zylinderhülsen sind somit über ihre ineinander greifenden Verzahnungen 39, 41 axial zueinander verschiebbar, können jedoch das Drehmoment auf die Mittelsäule 3 übertragen.
  • Bei der Verwirklichung der Erfindung sind noch die weiteren, im Folgenden beschriebenen Merkmale vorteilhaft:
    1. 1. Der Elektromotor ist als hochpoliger permanentmagneterregter Synchronmotor mit konzentrierten Wicklungen ausgestaltet.
    2. 2. Der Lagegeber zur Kommutierung des Elektromotors ist als Sinus/Cosinus-Geber mit einer der Polpaarzahl des Elektromotors entsprechenden Anzahl Perioden pro Umdrehung ausgestaltet und weist optional eine zusätzliche Sinus/Cosinus-Spur mit einer Periode pro Umdrehung auf.
    3. 3. Die Bremseinrichtung, welche die Abbremsung des rotierenden Teils der Karusselltür ganz oder teilweise übernehmen kann, ist in der Antriebseinheit 1 integriert, und gewährleistet bei einem Notstopp eine grössere Bremswirkung, als sie mit dem Elektromotor alleine erzielt werden könnte.
    4. 4. Die Verriegelungseinrichtung, mit welcher die Drehbewegung des rotierenden Teils der Karusselltür blockiert werden kann, ist in der Antriebseinheit 1 integriert, und gewährleistet, dass eine Drehbewegung ohne eine zusätzliche Vorrichtung ausserhalb der Antriebseinheit blockiert werden kann.
    Bezeichnungsliste
    • 1. Antriebseinheit
    • 2. Lagerstelle unterhalb des rotierenden Teils der Karusselltür
    • 3. Mittelsäule
    • 4. Türflügel
    • 5. Trommelwand
    • 6. Boden
    • 7. Decke
    • 8. feststehender Teil der Antriebseinheit
    • 8a Basisscheibe
    • 8b Ansatz außen
    • 8d Ansatz innen
    • 9. rotierender Teil der Antriebseinheit
    • 9a Basisscheibe
    • 9b Ansatz außen
    • 9c Ansatz mitte
    • 9d Ansatz innen
    • 10. Lager in der Antriebseinheit
    • 11. Lossitz des Lagers in der Antriebseinheit
    • 12. Vorrichtung zur starren Befestigung der Mittelsäule am rotierenden Teil der Antriebseinheit
    • 13. Statorzahn des hochpoligen Synchronmotors mit konzentrierten Wicklungen
    • 14. Wicklung um Statorzahn des hochpoligen Synchronmotors mit konzentrierten Wicklungen
    • 15. Permanentmagnet des hochpoligen Synchronmotors mit konzentrierten Wicklungen
    • 16. Lesevorrichtung des Sinus/Cosinus-Gebers
    • 17. Spur des Sinus/Cosinus-Gebers
    • 18. Bremseinrichtung
    • 19. Bremsbelag der Bremseinrichtung
    • 20. Verriegelungseinrichtung
    • 21. Stössel der Verriegelungseinrichtung
    • 22. Schlitz zur Aufnahme des Stössels der Verriegelungseinrichtung
    • 23. axiales Spiel
    • 24. Rillenkugellager
    • 25. Lagerring (innen)
    • 26. Lagerring (außen)
    • 27. Verschiebungsfläche
    • 28. Pfeilrichtung
    • 29. Festsitz
    • 30. Gleitlager
    • 31. Lagerspalt
    • 32. Lagerspiel
    • 33. Seegerring
    • 34. Seegerring
    • 35. Lagerring (innen)
    • 36. Lagerring (außen)
    • 37.Zylinderhülse (außen)
    • 38. Zylinderhülse (innen)
    • 39.Verzahnung (innen) von 38
    • 40. Schweissverbindung
    • 41. Verzahnung (außen) von 37
    • 42. axiales Bewegungsspiel
    • 43. Spannschraube
    • 44. Grundkörper
    • 45. Kegelhülse

Claims (6)

  1. Antriebseinheit (1) für eine Karusselltür, welche oberhalb der um die Mittelachse der Karusselltür rotierenden Türflügel (4) angebracht ist, beinhaltend eine obere Lagerstelle (2) des um die Mittelachse rotierenden Teils der Karusselltür, in welcher sich ein deckennahes Lager (10) der Antriebseinheit (1) zur Aufnahme der zentralen Mittelsäule (3) befindet und weiter beinhaltend ein rotierendes Teil (9) der Antriebseinheit (1), ein feststehendes Teil (8) der Antriebseinheit (1) und einen Elektromotor, dessen Rotor koaxial zur Mittelachse angeordnet und getriebelos mit den um die Mittelachse rotierenden Türflügeln (4) verbunden ist, wobei zur Aufnahme eines axialen Ausdehnungsspiels der Mittelsäule das deckennahe Lager (10) der Mittelsäule (3) in axialer Richtung (23, 32) der Mittelsäule (3) verschiebbar ausgebildet ist, oder dass die Mittelsäule (3) bezüglich des deckennahen Lagers (10) verschiebbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das deckennahe Lager (10) als Wälzlager (24) ausgebildet ist, dessen innerer Lagerring (25) in axialer Richtung verschiebbar bezüglich eines inneren Ansatzes (9d) des rotierenden Teils der Antriebseinheit ausgebildet ist und dass der Innenumfang des inneren Lagerrings (25) als Lossitz (11) in Bezug auf den Außenumfang des inneren Ansatzes (9d) des rotierenden Teils der Antriebseinheit ausgebildet ist.
  2. Antriebseinheit (1) für eine Karusselltür, welche oberhalb der um die Mittelachse der Karusselltür rotierenden Türflügel(4) angebracht ist, beinhaltend eine obere Lagerstelle (2) des um die Mittelachse rotierenden Teils der Karusselltür, in welcher sich ein deckennahe Lager (10) der Antriebseinheit (1) zur Aufnahme der zentralen Mittelsäule (3) befindet und weiter beinhaltend ein rotierendes Teil (9) der Antriebseinheit (1), ein feststehendes Teil (8) der Antriebseinheit (1) und einen Elektromotor, dessen Rotor koaxial zur Mittelachse angeordnet und getriebelos mit den um die Mittelachse rotierenden Türflügeln (4) verbunden ist, wobei zur Aufnahme eines axialen Ausdehnungsspiels der Mittelsäule das deckennahe Lager (10) der Mittelsäule (3) in axialer Richtung (23, 32) der Mittelsäule (3) verschiebbar ausgebildet ist, oder dass die Mittelsäule (3) bezüglich des deckennahen Lagers (10) verschiebbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das deckennahe Lager (10) als Wälzlager (24) ausgebildet ist, dessen äusserer Lagerring (26) in axialer Richtung verschiebbar bezüglich eines inneren Ansatzes (8d) des feststehenden Teils der Antriebseinheit ausgebildet ist und dass der Außenumfang des äusseren Lagerrings (26) als Lossitz (11) in Bezug auf den Innenumfang des inneren Ansatzes (8d) des feststehenden Teils der Antriebseinheit ausgebildet ist.
  3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager als ein- oder mehrreihiges Rillenkugellager, Zylinderrollenlager, Tonnenlager oder Pendelrollenlager oder als zweireihiges Schrägkugellager ausgebildet ist.
  4. Antriebseinheit (1) für eine Karusselltür, welche oberhalb der um die Mittelachse der Karusselltür rotierenden Türflügel (4) angebracht ist, beinhaltend eine obere Lagerstelle (2) des um die Mittelachse rotierenden Teils der Karusselltür, in welcher sich ein deckennahes Lager (10) der Antriebseinheit (1) zur Aufnahme der zentralen Mittelsäule (3) befindet und weiter beinhaltend ein rotierendes Teil (9) der Antriebseinheit (1), ein feststehendes Teil (8) der Antriebseinheit (1) und einen Elektromotor, dessen Rotor koaxial zur Mittelachse angeordnet und getriebelos mit den um die Mittelachse rotierenden Türflügeln (4) verbunden ist, wobei zur Aufnahme eines axialen Ausdehnungsspiels der Mittelsäule das deckennahe Lager (10) der Mittelsäule (3) in axialer Richtung (23, 32) der Mittelsäule (3) verschiebbar ausgebildet ist, oder dass die Mittelsäule (3) bezüglich des deckennahen Lagers (10) verschiebbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Verschiebung der Mittelsäule (3) von zwei in Verzahnungseingriff stehenden und ineinander gesteckten Zylinderhülsen (37, 38) aufgenommen ist und dass die innere Zylinderhülse (38) drehfest und unverschiebbar mit der Mittelsäule (3) verbunden ist, an deren Außenumfang eine in axialer Richtung ausgerichtete Verzahnung (39) angeordnet ist, die mit einer radial einwärts gerichteten, komplementären Verzahnung (41) der gegenüberliegenden äußeren Zylinderhülse (37) kämmt, die drehfest und unverschiebbar mit dem rotierenden Teil (9) der Antriebseinheit verbunden ist.
  5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelsäule (3) mittels einer Vorrichtung (12) mit dem rotierenden Teil (9) der Antriebseinheit (1) starr verbunden ist, und dass die Vorrichtung (12) aus einem Grundkörper (44) mit konischer Bohrung und einer Kegelhülse (45) besteht die gegeneinander mittels Spannschrauben (43) verspannt sind, und dass die Spannschrauben (43) sich mit ihrem Kopf an der Kegelhülse (45) abstützen und in den Grundkörper (44) eingeschraubt sind.
  6. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein hochpoliger permanentmagnet-erregter Synchronmotor mit konzentrierten Wicklungen ist.
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