Beschreibung Rotationsträger mit elastischer Verbindungseinrichtung zum Einbau elektrischer Maschinen in Rohre Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotationsträger zum Einbau einer elektrischen Maschine in ein rohrförmiges Gebil- de oder eine Bohrung mit einem hohlzylindrischen Körper, der in radialer Richtung zwischen der elektrischen Maschine und dem rohrförmigen Gebilde oder der Bohrung anordenbar ist, zur Momentenübertragung von der elektrischen Maschine zu dem rohrförmigen Gebilde oder der Bohrung.

Für Förderbänder werden vielfach Rollen mit integriertem An- trieb verwendet. Dabei ist der Motor oder der Motor ein- schließlich Getriebe gegebenenfalls zusammen mit Regelung und Bremse in die Rolle eingebaut. Diese Komponenten sind in der Rolle axial und radial zu fixieren und müssen auf diese teil- weise hohe Drehmomente übertragen.

Ein Problem bei der Fixierung der Antriebe in den Rollen stellen Längsstöße oder Schweißnähte im Rolleninneren dar, die die Rollen zusammenhalten. Es ist dann nur mit hohem Auf- wand möglich, sogenannte Rotationsträger, in denen die An- triebe laufen, in die Rollen kraftschlüssig einzubauen.

Schweißlängsnähte führen darüber hinaus zu Zentrierungsprob- lemen bei der Montage des Rotationsträgers in dem Rohr.

Zur Zentrierung werden bislang bearbeitete Rotationsträger mit engen Toleranzen unter anderem mit Presssitz eingesetzt.

Voraussetzung für zentrierende Presssitze sind jedoch entwe- der Rohre ohne Schweißnähte, d. h. gezogene nahtlose Rohre, oder Rotationsträger mit eingearbeiteten Nuten oder mecha- nisch abgetragene Rohrnähte, so dass Auftragungen durch Schweißnähte oder Überlappungen nicht die Zentrierungsgenau- igkeit beeinflussen oder zu Beschädigungen beim Einpressen führen.

Neben den Presssitzen werden zur Zentrierung und Kraftüber- tragung auch Klebeverbindungen mit definiertem Spalt verwen- det oder Formstempelverstemmungen in eingearbeitete örtliche Vertiefungen eingesetzt. Darüber hinaus sind hierzu Schraub- verbindungen, Verstiftungen, Bolzenverbindungen und derglei- chen bekannt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die Verbindung zwischen einem rohrförmigen Gebilde oder einer Bohrung zu einer darin eingebauten elektrischen Maschine un- ter Gewährleistung hoher Zentriergenauigkeit und hoher Momen- tenübertragung im Hinblick auf vereinfachte Montage zu opti- mieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Rotati- onsträger zum Einbau eine elektrischen Maschine in ein rohr- förmiges Gebilde oder eine Bohrung mit einem hohlzylindri- schen Körper, der in radialer Richtung zwischen der elektri- schen Maschine und dem rohrförmigen Gebilde oder der Bohrung anordenbar ist, zur Momentenübertragung von der elektrischen Maschine zu dem rohrförmigen Gebilde oder der Bohrung, und einer elastischen Verbindungseinrichtung, die an dem Außenum- fang des hohlzylindrischen Körper angeordnet ist, zur elasti- schen Verbindung des hohlzylindrischen Körpers mit dem rohr- förmigen Gebilde oder der Bohrung.

Vorzugsweise ist die elastische Verbindungseinrichtung lösbar mit dem rohrförmigen Gebilde oder der Bohrung verbindbar. Da- durch ist es möglich, dass beispielsweise der Motor aus einer Rolle einer Fördereinrichtung auch ohne großen Aufwand ausge- tauscht wird.

Die elastische Verbindungseinrichtung kann den hohlzylindri- schen Körper an einer oder mehreren axialen Stellen am Umfang vollständig umschließen. Alternativ können Komponenten der Verbindungseinrichtung in regelmäßigen Abständen in Umfangs- richtung und/oder axialer Richtung am Außenmantel des hohlzy-

lindrischen Körpers verteilt sein. Erstere Variante gewähr- leistet dabei eine Kraftübertragung vom gesamten Umfang des hohlzylindrischen Körpers zu einer Rolle, während letztere Variante beispielsweise eine Dreipunktlagerung im Rolleninne- ren ermöglicht, so dass beispielsweise ein Kühlmittel in Längsrichtung der Rolle an den Komponenten der Verbindungs- einrichtung vorbeiströmen kann.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die elastische Verbindungseinrichtung eine oder mehrere Komponen- ten, die aus Gummi oder einem ähnlichen elastischen Material bestehen oder damit überzogen sind, auf. Dabei können die ei- ne oder die mehreren Komponenten jeweils Formteile aus elas- tischem, gummiartigem Material oder Vollgummi sein. Insbeson- dere können die Formteile als 0-Ringe ausgestaltet sein. Die gummiartigen Komponenten. besitzen den Vorteil der geringen Fertigungskosten und des geringen Montageaufwands. Darüber hinaus ermöglichen derartige Gummikomponenten, dass die Rota- tionsträger tiefer in das Rolleninnere eingeschoben werden können.

Bei einer ebenfalls sehr bevorzugten Ausführungsform weist die elastische Verbindungseinrichtung eine oder mehrere Kom- ponenten aus Metall, beispielsweise Metallfedern auf. Die Me- tallkomponenten können aber auch als Toleranzringe ausgebil- det sein, die in Gestalt und radialer Stärke durch äußeren Druck veränderbar sind. Diese Metallkomponenten haben den Vorteil, dass sie bei höheren Temperaturen eingesetzt werden können und in der Regel einen geringeren Verschleiß aufwei- sen.

Vorteilhafterweise besitzt der hohlzylindrische Körper Fixie- rungselemente an seinem Außenumfang zur Fixierung der elasti- schen Verbindungseinrichtung. Damit können beliebig geformte Komponenten der elastischen Verbindungseinrichtung am Außen- umfang des hohlzylindrischen Körpers befestigt werden. Die Komponenten der elastischen Verbindungseinrichtung sind somit

nicht darauf angewiesen, durch Reibung oder Eigenspannung ei- ne Selbstfixierung in Umfangsrichtung oder axialer Richtung zu erbringen.

Der hohlzylindrische Körper kann darüber hinaus in dessen eingebautem Zustand mit dem rohrförmigen Gebilde oder der Bohrung in Längsrichtung Kanäle oder Durchgänge bilden, durch die Kühlmittel strömen kann und gegebenenfalls ein geschlos- sener Kühlkreislauf gebildet wird. Damit wird trotz der Zent- rierung und Momentenübertragung gewährleistet, dass bei- spielsweise der Elektromotor im Rolleninneren gut gekühlt werden kann.

Sehr vorteilhaft ist auch, wenn die elastische Verbindungs- einrichtung bezogen auf die Längsachse des hohlzylindrischen Körpers noch zusätzlich konisch ausgeformt ist. Damit lässt sich der Rotationsträger besser in eine Rolle einführen.

Durch die beim Einführen in Längsrichtung steigende Press- kraft kann dennoch eine hinreichende Momentenübertragung ge- währleistet werden.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen : FIG 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemä- ßen Rotationsträgers gemäß einer ersten Ausfüh- rungsform ; FIG 2 eine Querschnittsansicht des Rotationsträgers von FIG 1 ; FIG 3 eine perspektivische Ansicht des in ein Rohr einge- bauten Rotationsträgers von FIG 1 ; FIG 4 eine perspektivische Ansicht eines Rotationsträgers gemäß einer zweiten Ausführungsform ; FIG 5 eine perspektivische Ansicht eines Rotationsträgers gemäß einer dritten Ausführungsform ; FIG 6 eine Querschnittsansicht des in ein Rohr eingebau- ten Rotationsträgers von FIG 5 ;

FIG 7 eine perspektivische Ansicht des eingebauten Rohr- trägers entsprechend FIG 6 ; und FIG 8 eine Querschnittsskizze gemäß der Ausführungsform von FIG 3 zur Verdeutlichung von Kühlkreisläufen.

Die nachfolgend näher beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfin- dung dar.

Ein erfindungsgemäßer Rotationsträger besteht im Wesentlichen aus einem rohrförmigen bzw. hohlzylindrischen Körper 1, des- sen Basisteil ein Strangpressprofil oder ein formgegossener Körper ist. Am Außenumfang besitzt der hohlzylindrische Kör- per 1 Fixierelemente 2, die als Erhöhungen ausgebildet sind.

Die Fixierelemente 2 sind in drei Gruppen am Umfang gleichmä- ßig verteilt. An den Fixierelementen 2 einer der Gruppen ist ein 0-Ring 3 derart befestigt, dass er radial geringfügig über die Fixierelemente 2 ragt.

In FIG 2 ist der Rotationsträger von FIG 1 mit eingelegtem O-Ring 3 in Querschnittsansicht dargestellt. Am Innenumfang des hohlzylindrischen Körpers 1 ist ein Lager 4 eingepresst.

Der Rotationsträger lässt sich, wie in FIG 3 dargestellt, in eine Rolle bzw. in ein Rohr 5 einschieben. Er liegt dann mit den drei Auflagern, die durch die drei am Umfang verteilten O-Ringe 3 gebildet werden, am Innenumfang des Rohrs 5 an. Da- durch, dass das Rohr 5 in der Darstellung von FIG 3 teilweise aufgeschnitten ist, sind neben dem O-Ring 3 auch die Fixier- elemente 2, der hohlzylindrische Körper 1 und das Lager 4 zu erkennen.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Verbindung zwischen dem Rotationsträger und dem Rohr, d. h. durch die kleinflächi- gen Auflager, die durch die O-Ringe 3 gebildet werden, können für die vom Rotationsträger anzutreibenden Rollen nahtlos ge- zogene Rohre, aber auch längsgeschweißte Rohre mit Schweiß-

naht oder segmentierte Rohre und dergleichen verwendet wer- den. Durch die Elastizität der 0-Ringe 3 und durch die spe- zielle Anordnung der Fixierelemente am Umfang werden Unregel- mäßigkeiten an der Innenwand der Rohre ausgeglichen und das Antriebssystem wird durch sie zentriert.

Es ist ebenfalls aus FIG 3 ersichtlich, dass zwischen der Rohrinnenwand und dem hohlzylindrischen Körper 1 in Längs- richtung des Rohrs 5, am Umfang abgesetzt durch die Fixier- elemente 2, Kanäle 6 ausgebildet sind. Sie dienen zur Zirku- lation eines Kühlmittels bzw. zur Wärmeabfuhr. Somit kann der hohlzylindrische Körper 1 des Rotationsträgers gleichmäßig mit Kühlmittel umströmt werden, so dass eine bessere Entwär- mung des Antriebs oder der Bremse in dem Rotationsträger er- folgen kann.

Anstelle des 0-Rings 3 kann ein beliebiges Formteil aus Gummi oder einem ähnlich elastischen Material für die Dämpfung, Zentrierung und Momentenübertragung zwischen Rotationsträger und Rohr verwendet werden. Die Fixierelemente 2 sind dann entsprechend auszugestalten.

Die 0-Ringe 3 bzw. anderen Gummiformteile sind günstigerweise bezogen auf die Längs-bzw. Drehachse der Rolle leicht ko- nisch angeordnet. Dies bedeutet, dass sie oder ihre Unterlage zum Ende des Rotationsträgers etwas geneigt sind. Damit lässt sich das Einführen des Rotationsträgers in das Rohr 5 er- leichtern. Der Anpressdruck nimmt dann beim Einführen stetig zu.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfin- dung werden, wie in FIG 4 dargestellt ist, als elastische Verbindungseinrichtung zwei 0-Ringe 7 eingesetzt, die den hohlzylindrischen Körper 1 vollständig am Umfang umgeben. Ein Vergleich mit FIG 1 zeigt, dass die Fixierelemente 2 in bei- den Ausführungsformen die gleiche Gestalt besitzen. Damit ist

eine erhöhte Flexibilität, was das Anbringen unterschiedli- cher 0-Ringe betrifft, gegeben.

Bei der Ausführungsform von FIG 4 durchlaufen die 0-Ringe 7 auch die Bereiche zwischen den Gruppen von Fixierelementen 2.

Dies bedeutet, dass der Kühlmittelstrom durch die O-Ringe 7 etwas behindert, jedoch nicht vollständig unterdrückt wird.

Somit kann diese Ausführungsform eingesetzt werden, wenn die Kühlung des Antriebs weniger kritisch ist.

Bei den beiden oben dargestellten Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 bis 4 sind jeweils drei Auflagepunkte bzw.-flächen am Umfang verteilt vorgesehen. Es kann aber auch eine belie- bige andere Anzahl an Auflagepunkten gewählt werden. Auch können die Auflager in Längsrichtung beliebig lang gestaltet werden. Der Durchmesser der 0-Ringe kann ebenfalls beliebig gewählt werden. Bei der Größe und Materialwahl der 0-Ringe ist ein Kompromiss zwischen der Drehmomentübertragung, der Dämpfung und der Zentrierung zu wählen.

Gemäß einer. dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfin- dung wird als elastische Verbindungseinrichtung ein aus Me- tall gefertigter Toleranzring eingesetzt. Ein derartiger Ro- tationsträger ist in FIG 5 wiedergegeben. Der Toleranzring 8 befindet sich in einer in den hohlzylindrischen Körper 1 ein- gearbeiteten Nut. Der Toleranzring 8 besteht aus einem ge- welltem Blech, so dass er sich in seiner gesamten Gestalt, aber auch in seiner radialen Stärke verändern kann. Ein der- artiger Toleranzring gewährleistet ebenfalls durch kraft- schlüssigen Einbau eine Drehmomentübertragung, eine axiale Fixierung sowie eine Zentrierung und Dämpfung des Rotations- trägers gegenüber dem Rohr. Diese Toleranzringe sind Stan- dardbauteile und beispielsweise von Mannesmann-Star erhält- lich.

FIG 6 zeigt hierzu einen Querschnitt durch einen Rotations- träger, der in ein Rohr 5 eingebaut ist. Der hohlzylindrische

Körper 1 ist in das Rohr 5 eingeschoben. Der Toleranzring 8 stellt die kraftschlüssige Verbindung zwischen diesen beiden Komponenten her. Der Rotationsträger ist mit Hilfe eines La- gers 4 auf einer Hohlachse 9 gelagert. Durch die Achse 9 ist ein elektrisches Verbindungskabel 10 zur Versorgung eines nicht dargestellten Motors geführt. Eine perspektivische An- sicht des eingebauten Rotationsträgers mit Toleranzring 8 ist in FIG 7 dargestellt. Der Toleranzring 8 ist sichtbar, da bei der gewählten Darstellung, wie bereits in FIG 3, das Rohr 5 teilweise aufgeschnitten ist. Des Weiteren sind die in FIG 6 bezeichneten Komponenten mit Ausnahme des Lagers 4 auch in der perspektivischen Ansicht von FIG 7 zu erkennen.

Ein weiterer Vorteil dieser Verbindung liegt darin, dass sen- sible und presskritische Einbaukomponenten, z. B. elektroni- sche Bauelemente, Lager und dergleichen durch die gleichmäßi- ge, radial umlaufende Belastung beim Verbindungsprozess von Rundkörper (Rohr) und Einbauteil (z. B. Motoreinheit) nicht verspannt und geschädigt werden.

Bei sämtlichen, oben dargestellten Ausführungsformen kann ei- ne Kühlung eines in das Rohr 5 eingebauten Motors durch einen Kühlmittelstrom erfolgen, der zwischen der elastischen Ver- bindungseinrichtung 3,7, 8 hindurch oder an ihr vorbei fließt. Unter Umständen ist es vorteilhaft, wenn, wie in FIG 8 dargestellt ist, in dem Rohr 5 ein Kühlmittelkreislauf aus- gebildet werden kann. Der mit Pfeilen dargestellte Kühlmit- telstrom verläuft durch den Rotationsträger bzw. hohlzylind- rischen Körper 1, am Lager 4 durch spezielle Kühlkanäle 11 hindurch, durch den Stator/Rotor-Spalt 12 und gegebenenfalls parallel durch Motorkühlkanäle 13, am anderen Ende des Motors in radialer Richtung nach außen durch Aussparungen 14 in dem Motorgehäuse 15, zwischen dem Motorgehäuse 15 und dem Rohr 5 in einem zylinderförmigen Spalt bzw. Freiraum 16 in axialer Richtung zurück und an der elastischen Verbindungseinrichtung 3 vorbei in dem Kühlmittelkanal 6 ins Innere des Rohrs 5. Aus der unteren Hälfte von FIG 8 ist zu erkennen, dass die elas-

tische Verbindungseinrichtung 3, hier in Form von 0-Ringen nicht am gesamten Innenumfang des Rohrs 5 anliegt, so dass Kühlmitteldurchgänge in axialer Richtung gewährleistet sind.

Die Verbindungseinrichtung 3 ist im Kühlmittelkanal 6 ledig- lich im Hintergrund zu erkennen.

Alternativ kann die Kühlung auch durch einen in einer axialen Richtung verlaufenden Kühlmittelstrom, d. h. ohne dessen Um- kehr in axialer Richtung, erfolgen. Dabei kann das Kühlmittel am Lager vorbei durch den Motor und schließlich den Spalt zwischen Rohr und Motorgehäuse in gleichbleibender axialer Richtung fließen.