DE1763230B2

DE1763230B2 - Doppelt isolierter elektromotor

Info

Publication number: DE1763230B2
Application number: DE19681763230
Authority: DE
Inventors: David Norman William London Badcock
Original assignee: Kango Electric Hammers Ltd., London
Priority date: 1967-04-24
Filing date: 1968-04-23
Publication date: 1976-06-24
Also published as: CH474324A; GB1215153A; DE1763230A1; US3457438A; NL6805718A

Description

l>ie I rliiuluiij.' hciiilli einen doppelt isolierten iektn'.nii'Uir. insbesondere für tragbare Flektrowerkupe hu· l.lektromeißel u.dgl., mit einem Ausgangseiicir-'iiimpt und eineni weiterführenden, koaxial dazu ifei'Mlü'.'teii und von Jem Ausgangswellensuimpf

230 über eine zwischengefügte isolierende Kunststoffhülse angetriebenen und in Lagern des Außengehäuses gelagerten Kupplungsteil, das mit einem hülsenförmigen Bereich den Ausgangsweile-nstumpf übergreift.

Ein solcher Elektromotor ist bekannt aus der DL-PS 30 169. Um bei diesem bekannten Elektromotor zur Erzielung einer Schutzisolierung die Motorausgangswelle von den weiterführenden Komponenten elektrisch zu isolieren, ist auf den Ausgangswellenstumpf eine Isolierbuchse oder isolierende Hülse direkt aufgebracht; ein weiteres metallisches Kupplungsteil in Form einer axial mehrfach geschlitzten Spannhülse wird um diese Isolierbuchse herumgelegt und so ausreichend fest angezogen, daß durch die dadurch erzielte Stauchung und Quetschung der Isolierbuchse eine reibschlüssige Verbindung erzielt wird. Hierzu weist die Spannhülse einen kegelförmigen Bereich auf, der durch einen axial aufgeschobenen Preßring zusammen und um die Isolierbuchse gequetscht wird. Da Elektrowerkzeuge. für welche der bekannte Motor Verwendung findet, beträchtlichen dynamischen Belastungen, auch stoßweiser Art ausgesetzt sein können, muß dieser Übergangsbereich zwischen Ausgangswellenstumpf des Motors und dem weiterführenden Kupplungsteil so ausgebildet sein, daß ein Durchrutschen ui.d damit eine Zerstörung des Antriebs ausgeschlossen ist. Die aufgebrachten Drücke auf die Isolierbuchse sind daher beträchtlich, sie addieren sich zu den zusätzlich auftretenden Torsions und Biegebeanspruchungen während des Betriebs. Dies kann zu einer schnellen Materialalterung der Isolier buchse führen; außerdem besteht die Gefahr, daß wegen der hohen Spannkräfte der Motorausgangswellenstumpf zum weiterführenden Kupplungsteil exzentrisch wird und damit auch zum Lager für dieses Kupplungsteil.

Einen ähnlichen Aufbau weist die schutzisolierte elektrische Handwerkzeugmaschine in der DT-AS 11 10⁷40 auf; auch hier ist auf den Ausgangswellenstumpf des Motors zunächst eine Isolierstoffbuchsc aufgebracht und wird von einer zentralen Längsbohrung des weiterführenden Ankerritzels umfaßt. Auch hier gewährleistet lediglich der Preßsitz die Übertra gung des aufzubringenden Drehmomentes. Dieser muß daher einen ausreichend starken Quetschdruck auf die Isolierbuchse entfalten, damit eine ausreichende Lebensdauer erwartet werden kann. Dies führt jedoch zu den gleichen, weiter vorn schon erwähnten Nachteilen.

Bekannt sind schließlich aus der DT-AS 11 21 196 sowie 11 29 224 noch Elektromotoren zugeordnete echte Wellenkupplungen, die auch ein Lösen des Antriebs ermöglichen. Es versteht sich, daß solche Wellenkupplungen schon aufgrund ihres Aufbaus nicht geeignet sind, eine elektrische Isolierung zwischen Motorausgangswelle und den weiterführenden Teilen zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der isolierenden Wellenkupplung nach dem DL-PS 30 169, eine solche Wellenkupplung für Elektromotoren zu schaffen, die frei ist von jeder möglichen Exzentrität, dabei absolut stabil ist und eine lange Lebensdauer aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem doppelt isolierten Elektromotor der eingangs genannten Art und besteht erfindungsgemäß darin, daß ein weiteres, fest mit dem Ausgangswellenstumpf verbundenes Teil vorgesehen und in einen durch eine axiale Versetzung zwischen dem Teil und dem hülsenförmigen Bereich des Kupplungsteils gewönne-

nen Zwischenraum ein isolierendes Kunststoffmaterial eingegossen ist.

Es wird also zunächst auf den Ausgangswellenstumpf ein weiteres metallisches Teil drehfest aufgebracht und ^wischen diesem Teil und dem diesen umfassenden hülsenförmigen Bereich des Kupplungsteil wird ein axialer und radialer Zwischenraum gev/onnen, in welchen dann das isolierende Kunsistoffmaterial eingegossen wird. Aufgrund des Eingießens des Kunststoffmaterials kann der Teil auf dem Ausgangswellenstumpf und der Kupplungsteil von einer solchen Form sein, daß eine forrrschlüssige Verkeilung sowohl in axialer als auch in radialer Richtung möglich ist und damit eine absolut sichere Übertragung des Drehmomentes erfolgen kann. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß auf die isolierende Schicht zur Erzielung einer festen Verbindung keine Klemm- oder Druckkräfte wie bei den bekannten Elektromotoren ausgeübt werden; diese isolierende Schicht braucht lediglich während des Betriebs auftretende Torsions- und Biegebeanspruchun- gen aufzunehmen, was ohne Schwierigkeiten gelingt. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Position des Teils am Ausgangswellenstumpf und des Kupplungsteils relativ zueinander mit jeder gewünschten Toleranzgenauigkeit während des Gießvorganges festgelegt werden kann, und zwar mittels der Gießform, in welcher der Teil am Ausgangswellenstumpf und das Kupplungsteil eingespannt werden und wobei dann das isolierende Material lediglich eingegossen wird. Auf diese Weise läßt sich auch jede mögliche Exzentrizität von vornherein vermeiden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der hülsenförmige Bereich des Kupplungsteils radial sich erstreckende öffnungen auf, die mit dem Kunststoffmaterial ausgefüllt sind; in entsprechender Weise kann die äußere Oberfläche des von dem hülsenförmigen Bereich umschlossenen weiteren Teils gerändelt sein, so daß man eine foimschlüssige Verbindung zwischen beiden Teilen und ein absolut sicheres Arbeiten erreicht.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Teilschnitt eines Elektrowerkzeuges mit einem Elektromotor,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht einer bei dem Werkzeug gemäß F i g. 1 verwendeten Kupplung und

Fig. 3 und 4 abgewandelte Ausführungsformen der Kupplung.

In Fig. 1 ist ein tragbares Schlagwerkzeug dargestellt, daß von einem Elektromotor angetrieben ist. Das eigentliche (nicht dargestellte) Werkzeug, z. B. ein Meißel, wird in einer Werkzeughaltevorrichtung befestigt und erhält in an sich bekannter Weise längsgerichtete Stöße durch einen eine Kurbel und eine Verbindungsstange umfassenden Mechanismus sowie durch eine pneumatische Kolben-Zylinderanordnung, wobei eine (nicht dargestellte) Kurbelwelle über eine Kupplung 22 und ein (nicht gezeigtes) Untersetzungsgetriebe von einem Elektromotor 2t angetrieben sind. Die Achsen des Motors 21 und der Werkzeughaltevorrichtung 20 liegen parallel zueinander. Der Motor 21 bildet eine komplette Einheit, welche in einen Hohlraum des Hauptgehäuses 24 des Werkzeuges eingeführt und zur Verhinderung einer Radialverschiebung innerhalb des r.phänses durch sechs breite, axial verlaufende Rippen

45

5°

6o

6 s 25 festgestellt ist. Die Rippen 25 sind in gegenseitigen Abständen über den Umfang des Motors verteilt und greifen an der Außenfläche des Motorgehäuses 26 an. Das gesamte Außengehäuse des Motors ist aus elektrisch isolierendem Material hergestellt, beispielsweise aus mit Glasfasern verstärktem Polyamid.

An seiner Kupplungsseite besitzt der Motor eine Stirnplatte 27 mit axial vorstehendem, zylindrischem Teil 29, welcher zu einer Ausgangswelle bzw. genauer zu einem Ausgangswellenstumpf 30 des Motors konzentrisch liegt und in einer Muffen-Zapfenverbindung mit einer Aussparung 28 steht, die ihrerseits im Hauptgehäuse 24 ausgebildet ist Zwischen dem Teil 29 des Motorgehäuses und dem Boden der Aussparung 28 ist ein Dichtring 32 angeordnet (Fig. 2). Eine Schulter 31 an der Stirnplatte 27 stützt sich gegen das Hauptgehäuse axial rund um die Aussparung 28 herum ab. An der gegenüberliegenden Seite des Motors umfaßt das Außengehäuse 26 des Motors ein Endglied 33 mit einem verjüngten Abschnitt, der von einem Satz aus gewellten Unterlegscheiben 34 umgeben ist. Eine Deckplatte 35 bildet einen Teil des Hauptgehäuses 24 und ist abnehmbar, um ein Herausnehmen und Wiedereinsetzen des Motors zu ermöglichen. Die Deckplatte 35 besitzt eine ringförmige Ausnehmung 36, in welcher die gewellten Unterlegscheiben 34 liegen. Die Bodenfläche der Ausnehmung 36 vermittelt eine Sitzfläche für die Unterlegscheiben, so daß der Motor nachgiebig elastisch in seiner Längsrichtung vorgespannt und die Schulter 31 fest in Eingriff mit der runden Aussparung 28 gepreßt ist.

Wie näher aus F i g. 2 hervorgeht, besitzt die auf dem Ausgangswellenstumpf 30 des Motors angeordnete Kupplung drei Teile 10, 11 und 12. Ein Teil 10 besitzt einen napfförmigen Hauptabschnitt 10a, dessen Innenbohrung einen solchen Durchmesser aufweist, daß sie mit einem mit Keilnuten versehenen Endabschnitt des Ausgangswellenstumpfes 30 einen Preßsitz bildet. Ferner weist das Teil 10 einen axial vorstehenden , Abschnitt oder Forlsatz 10i> auf. Die äußere Umfangsfläche des Teils 10 ist grob gerändelt. Das Kupplungsteil 12 umfaßt einen Wellenabschnitt 12a und einen hülsenförmigen Bereich 126, wobei letzterer einen Teil der axialen Länge des Teiles 10 umschließt. Der Wellenabschnitt 12a ist an beiden Enden mit Ausnehmungen versehen. Die eine dieser Ausnehmungen nimmt den Fortsatz 106 des Teiles 10 auf, während die andere Ausnehmung mit einem Innengewinde versehen ist. Die Kupplungsteile 10 und 12 sind nirgendwo in unmittelbarer gegenseitiger Berührung. Das dritte Kupplungsteil 11, welches aus einem festen, elektrisch isolierenden Material besteht, ist rund um den hülsenförmigen Bereich 12b und das Teil 10 herumgegossen. Für die Herstellung des Kupplungsteiles eignet sich beispielsweise mit Glaseinlage verstärktes Polyamid. Das Kupplungsteil 11 isoliert die Teile 10 und 12 elektrisch voneinander und dient der Übertragung von Torsionskräften zwischen ihnen. Das freie Ende des Wellenabschnittes 12a weist ein Zahnrad 16 auf, welches mit dem Eingangszahnrad des Untersetzungsgetriebes kämmt.

Ein Ummantelungsring 30a aus elektrisch isolierendem Material ist zwischen einem Kommutator 40 und den Teilen 10 und It der Kupplung auf dem Ausgangswellenstumpf 30 angeordnet. Das Kupplungsteil 12 trägt eine aus gehärtetem Stahl gefertigte Hülse 38. welche mit Festsitz auf dem inneren Teil des Wcllenabschnittes 12a angeordnet isi und an Lagerroi-

len 37 angreift, die auf einem Laufring im Hauptgehäuse 24 laufen. Dieses Lager vermittelt somit die Abstützung für das kupplungsseitige Ende des Ausgangswellenstumpfes 30, wobei für dieses Ende kein Lager im Motorgehäuse 26 ( F i g. 1) vorgesehen ist. Die Hülse 38 erstreckt sich auch in den Dichtring 32 der Welle 30 hinein.

Es ist ersichtlich, daß die beschriebene Kupplung den mit dem Ausgangswellenstumpf 30 verbundenen Rotor oder Anker des Motors elektrisch vom Hauptgehäusc 24 isoliert und, was den Anker betrifft, eine Konstruktion ermöglicht, welche die Forderung nach doppelter Isolierung erfüllt, wobei nur ein einfach isolierter Rotor benutzt wird. Bei der in F i g. 1 dargestellten Konstruktion ist das gegenüberliegende weiterführende Ende der durchlaufenden Welle in einem Lager abgestützt, das in einem Vorsprung des Endgliedes 33 angeordnet ist. Dieses Ende trägt ein Gebläserad 39, um durch den Motor Kühlluft hindurchzusaugen. Da das Endglied 33 des Motorgehäuses aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist und das genannte Ende des Ankers das Hauptgehäuse 24 nicht berührt, braucht dieses Ende des Ankers gegenüber dem Gehäuse nicht isoliert zu werden. Wenn dieses Ende jedoch anstatt zum Antrieb eines Gebläses dazu benutzt wird, eine Welle oder ein anderes drehendes Teil anzutreiben, welches an seinem vorderen Ende im Gehäuse befestigt ist, wird eine Kupplung entsprechend den Fig. 2 bis 4 vorgesehen, um dieses Ende ebenfalls mit anderen Drehgiiedern zu koppeln.

Bei einem Motor mit metallischem Außengehäuse, welches in elektrischem Kontakt mit dem metallischen Hauptgehäuse 24 des Werkzeuges ist. werden, um den Forderungen nach doppelter Isolation zu genügen, isolierende Kupplungen an beiden Enden der Motorwclle vorgesehen. Die zweite Kupplung wird in der gleichen Weise, wie in der Zeichnung dargestellt, angeordnet, so daß die Lager an beiden Enden der Motorwelle durch das Hauptgehäuse des Werkzeuges abgestützt und von der Motorwelle durch die dritten Teile der beiden Kupplungen isoliert sind, wobei keine Lager im Motorgehäuse selbst für die Motorwelle vorgesehen sind.

In Fig. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt. Bei dieser Ausführungsform entsprechen die Kupplungsteile 44,45 und 46 allgemein den beschriebenen Kupplungsteilen 10, 11 bzw. 12. Das Teil 44 ist napfförmig ausgebildet und besitzt eine Bohrung, deren Durchmesser die Ausbildung eines Festsitzes auf dem Ausgangswellensuimpf ermöglicht. Die Außenfläche dieses Kupplungsteiles ist grob gerändelt. Das /.ugehörige Kupplungsteil 46 umfaßt einen hohlen Wellenabschnitt 46a und einen hülsenförmigen Bereich 46£>, wobei letzterer einen Teil der axialen Länge oes Teiles 44 umgibt. Auf dem hülsenförmigen Bereich sind zwei ringförmige Reihen von öffnungen 47 vorgesehen, wobei jede Reihe aus vier öffnungen besteht, die in gleichmäßigen Abständen auf dem Hülsenumfang verteilt sind. Der Wellenabschnitt 46a besitzt eine Sackbohrung mit einem Durchmesser, der die Ausbildung eines Festsitzes oder einer »Passung mit Übermaß« auf der vom Motor anzutreibenden Welle gestattet. Die Außenfläche des Abschnittes 46a ist zylindrisch und fein geschliffen. Das Kupplungsteil 45 ist aus festem, elektrisch isolierendem Material hergestellt und um den hülsenförmigen Bereich 46b und das Teil 44 derart herumgegossen, daß die Öffnungen 47 ausgefüllt werden. Die Öffnungen 47 dienen auf diese Weise dazu, die Kraftübertragungsfähigkeit der Kupplung zu erhöhen. Bei der Anwendung dieser Kupplung auf die in Fig. 1 dargestellte Anordnung besitzt ein (nicht dargestelltes) Getriebeglied, das die Verbindung mit der Welle 30 herstellt und das Untersetzungsgetriebe antreibt, eine Stummelwelle, die mit einer Passung in die Bohrung des Wellenabschnittes 46a eingreift. Ferner ist entsprechend F i g. 2 eine Hülse 38 vorgesehen, die mit Festsitz auf der Außenfläche des Wellenabschnittes 46a angeordnet wird.

Im Vergleich mit der in Fig. 3 gezeigten Kupplung besitzt die Kupplung gemäß F i g. 2 einen höheren Biegewiderstand, und zwar aufgrund des axial verstehenden Abschnittes 10b und der diesen Abschnitt umgebenden Aussparung des Kupplungsteile:; 12.

Die Kupplung gemäß Fig.4 ist ähnlich wie die ir F i g. 3 dargestellte Kupplung aufgebaut, mit der Ausnahme jedoch, daß ihr Kupplungsteil 4tt. das den Teil 46 entspricht, langgestreckt ist und eine Gewinde bohrung 49 sowie äußere Zähne 50 besitzt. Die Gewindebohrung 49 dient in erster Linie dazu, diese: Kupplungsteil während des Gießens des isolierender Teiles 45 festzuhalten. Weiterhin begünstigt dies« Bohrung nötigenfalls die Abnahme der Kupplung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

17 Patentansprüche:

1. Doppelt isolierter Elektromotor, insbesondere für tragbare Elektrowerkzeuge wie Elektromeißel

u. dgl., mit einem Ausgangswellenstumpf und einem weiterführenden, koaxial dazu angeordneten und von dem Ausgangswellenstumpf über eine zwischengefügte isolierende Kunststoffhülse angetriebenen und in Lagern des Außengehäuses gelagerten Kupplungsteil, das mit einem hülsenförmigen Bereich den Ausgangswellenstumpf übergreift, d a -durch gekennzeichnet, daß ein weiteres, fest mit dem Ausgangswellenstumpf (30) verbundenes Teil (10, 14) vorgesehen und in einen durch eine axiale Versetzung zwischen dem Teil (10) und dem hülsenförmigen Bereich (126, 466) des Kupplungsteils (12, 46, 48) gewonnenen Zwischenraum ein isolierendes Kunststoffmaterial (11, 45) eingegossen ist.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Teil (10, 44) einen axial verlaufenden Fortsatz (106) aufweist, der in eine koaxiale Ausnehmung des Kupplungsteiles (12) hineinragt und daß der radiale Zwischenraum /wischen diesem Fonsat/ (106) und der Ausnehmung des Kupplungsteil (12) ebenfalls mit dem Kunstsioffmaterial (11,45) ausgegossen ist.

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der hülsenförmige Bereich (466) des Kupplungsteil (46) radial sich erstreckende Öffnungen (47) aufweist, die mit dem Kunststoffmuterial ausgefüllt sind.

4. Motor nach einem de." Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichne!, daß die äußere Oberfläche des von dem hülsenförmigen Bereich (126, 466) umschlossenen weiteren TeUs(IO,44)gerändelt ist.

•5. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eingegossene Kunststoffmaterial (11, 45) auch die äußere Oberfläche des hülsenförmigen Bereichs (126, 466) des Kupplungsteils (12, 46,48) radial umgibt.

b. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am anderen Ende der Motorwelle ein gleicher Aufbau mit einem Teil (10) und einem zugeordneten Kupplungsteil (12) mit eingegossenem Kunststoff'malerial vorgesehen ist.

7. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Motorgehäuse (26) des Motors (21) umschließendes und eine Werkzeughaltevorrichiung (20) tragendes Hauptgehause (24) vorgesehen ist, daß der Kupplungsteil (12) in einem im Haupigchäuse (24) angeordneten Lager (37) gelagert ist, das die ausschließliche Lagerung dieses Ausgangswellensmmpies (30) bildet, daß das Teil (10) und das Kupplungsteil (12) über das Motorgehäuse (26) axi;>l vorstehen und von einer die Lagerung des Motorgehäuses (26) in dem Hauptgehäuse (24) bewirkenden Zapfen-Muffenverbindung (28. 24)umeeben sind.

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