DE1926203A1 - Electric contact brush - Google Patents
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Description
PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS
Braunschweig, den d-Λ. Mai 1969 Unser Zeichen: ij 84-9 - Li/LiβBraunschweig, the d-Λ . May 1969 Our reference: ij 84-9 - Li / Liβ
'E CiLiBON LIIiIl1Ji)D
tSattersea Church Hoad,
London S.V/. 11, Engl and 'E CiLiBON LIIiIl 1 Ji) D tSattersea Church Hoad,
London SV /. 11, Engl and
Priorität: Großbritannien vom ^3· Mai Nr.: 24637/68Priority: Great Britain from May 3rd No .: 24637/68
Elektrische KontaktbürsteElectric contact brush
Me Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktbürste mit einem eleKtrisch leitenden Bürstenkörper und einer flexiblen eleKtrischen Leitung,Me invention relates to an electrical contact brush with a electrically conductive brush body and a flexible one electrical line,
Bei einer bekannten Bürste der genannten Art wird aie flexible elektrische Leitung an dem Bürstenkörper dadurch befestigt, daß sie in eine in dem Bürstenkörper vorgesehene Bohrung eingesetzt und danach in dieser Bohrung beispielsweise mit Lötmittel, gepreßtem Metall, einem Niet oder durch Eindrücken der Bürste rund um die Leitung befestigt wird. Diese Verfahren schaffen zwar einwandfreie Verbindungen, jedoch sind diese nicht universellIn a known brush of the type mentioned, aie becomes flexible electric wire attached to the brush body in that it is inserted into a bore provided in the brush body and then in this hole, for example with solder, pressed metal, a rivet or by pressing in the brush around the pipe. While these methods create perfect connections, they are not universal
909848/0875909848/0875
BRAUNSCHWEIG, AM BOfKKIWAJ* 8 * «0631) 2 H 87 8 MÖNCHEN 22. HOBERr-KOCH-STB. I * (MII) 225110 BRAUNSCHWEIG, AM BOfKKIWAJ * 8 * «0631) 2 H 87 8 MÖNCHEN 22. HOBERr-KOCH-STB. I * (MII) 225 110
anwendbar, i'olglicn mu'i fur eine bestimmte 3"ir?,tenart oder -konstruktion ein bestimmtes ßefestigungsverfunren auster/:'i. It werden. Leispiels.yeir>e i^t es sehr schwierig, bei senr kleinen i'irsteii cLi-3 jjonrung herzustellen, ^uuerde.-'i Laben dii verschiedenen Verfahren jeweils oesti^mte uachreile. i>ie /yr.venaunf^ von zusai.-menyepreJüeii irulvern in einer jonruii- ^c-i:-η t;-:,-irie ausreioLenae !'"'estig^eic der Verbiudunf? jj chaff en, v/siax iie leiban-"· intermittierenden .Schwingungen und oüüßen unaorv/orfen int. Jas Anlöten aer i.-oiban';en isa problematisch .ve^oi eier '_Giir-:.uiipfunfi; des :..aterials bein .ibrcählon aes Lutmitfcels. Jurch dac jindrüc wird die Dichte des x'/irsrenmateriaxs in aeu y-reicu, in dei=' das Eindrücken stattfindet, ernönt, und dadurcn fällt ocis^ ie ls.'/eise Abfall an teurem Kupfer an una das .borstenmaterial icarm in dem üindrüc.ibereich ausbrechen.Applicable, so for a certain 3 "type or construction a certain fastening method must be used -3 jjonrung manufacture, ^ uuerde .- 'i Laben dii different procedures each oesti ^ mte uachreile. I> ie /yr.venaunf^ von Zusai.-menyepreJüeii irulvern in a jonruii- ^ ci: -η t; -:, - irie ausreioLenae! '"' estig ^ eic der Verbiudunf? jj chaff en, v / siax iie leiban- "· intermittent. vibrations and oüüß unaorv / orfen int. Jas soldering aer i.-oiban '; en isa problematic .ve ^ oi eier' _Giir - :. uiipfunfi; des: .. aterials Bein .ibrcählon aes Lutmitfcels. By dac jindruc the density of the x '/ irsrenmateriaxs is in aeu y-reicu, in which the pressing takes place, and then there is a waste of expensive copper Una break out the icarm bristle material in the overburden area.
Der Erfindung liegt die aufgäbe zugrunde, eine ele::briscne kontaktbürste zu schaffen, die eine Verbindung zwischen dein Bürstenkörper und der flexiblen elektrischen j_-;itun?? aufv/eiat, die frei von den oben genannten iiachc;eilen ist una oei den verschiedensten rSürstenkonstruicbionen in allen Anvendungsfällen einwandfrei arbeitet.The invention is based gave up a ele: to provide contact brush briscne that a connection between your brush body and the flexible electrical j_-; itun ?? that is free of the above-mentioned rushes and works flawlessly in a wide variety of brush constructions in all cases of use.
Erfindun^sgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Metallschicht vorgesehen ist, die mit dem Bürstenkörper zusammengesintert ist, daß die flexible elektrische Leitung an der IJetallschicht befestigt und elektrisch leitend mit dieser verbunden ist und daß die Uetallschicht eine größere Festigkeit als der Bürstenkörper aufweist.According to the invention, this object is achieved in that a Metal layer is provided, which is sintered together with the brush body, that the flexible electrical line on the metal layer attached and electrically conductively connected to this and that the Uetallschicht a greater strength than the brush body has.
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Dei? B irstemcörper Kann aus irgendeinem der für die verstellungDei? Brush body Can be made from any of the for adjustment
bürsten
eJektri.--oi.er xvonta.ct;/ bexarmuen materialien bestehen. Das
i.iutex*iai ^ann'daher aas einem weiten Bex'eich von inaterialien
aus {gewählt werden, das von reinem Kohlenstoff (graphitiscli
o.ier nicnt graphitiscli) über eine ωίsehung von kohlenstoff
mit verschjedeiien metallen und legierungen (beispielsweise
iOipfer oaer iuipfer mit; einem oder mehreren Additiven, wie
dJei, ΐ',ΐΐΗχ, i.ansan oder Silber), Kohlenstoff oder Kohlenstofffi.,et;-ai.i.-j.ieui:un
.en, die ,;;erin^e Mengen anderer Additive, wie
nicixi;-xei eiiae Schleif- una öchmierungsmitteJ , beispielsweise
ίνίοΐΛücLändisulfid und Polytetrafluoräthylen, entkalten, bis
zu lietullen, die nur ;.-erin.;e !''engen von Kohlenstoff und/oder
anderer ^d.-itive entnaJ ben, reicht;.to brush
eJektri.--oi.er xvonta.ct; / bexarmuen materials exist. The i.iutex * iai ^ therefore a wide range of materials can be selected from {that of pure carbon (graphitiscli o.ier not graphitiscli) over a ωίvision of carbon with various metals and alloys (for example iOipfer oaer iuipfer with; one or more additives, such as dJei, ΐ ', ΐΐΗχ, iansan or silver), carbon or carbon fi., et; -ai.i.-j.ieui: un .en, die, ;; erin ^ e Amounts of other additives, such as nicixi; -xei eiiae grinding and lubricating agents, for example ίνίοΐΛücLändisulfid and polytetrafluoroethylene, de-cold, up to lietullen, which only ; .-erin.; e! " narrow of carbon and / or other ^ d.-itive entnaJ ben, ranges ;.
i).?r j aupovorteil uer Erfindung ist die Überwindung der Probleme, die mit den Bursteniconetruktionen auftraten, bei denen im .öereicii der Verbindung zwischen dem Bürstenkörper una. aer fle— xibleu j_eituii]; und insbesondere in dem die Verbiriduxv-- unjuittelbar um·;,."3c&:aaen ^e-x'eicii eine Liaterialschv/äche auftrat, während die .erfinduil·-.; f'ir axle möglichen bürsten anwendbar ist, eignet sie sioi, uG-son era far solche Büxvsten, bei M.exien bisner im Betrieb äufi Problem auftrat, daß die Verbindung des r>ärstenlcörjoers ifiio dtx· flexiblen x.,.ijaxig bracheThe advantage of the invention is that it overcomes the problems that occurred with the brush icon constructions, in which the connection between the brush body and the other. aer flexibleu j_eituii]; and in particular in which the verbiriduxv-- unjustifiable by ·;,. "3c &: aaen ^ e-x'eicii a material surface occurred, while the .erfinduil · - .; can be used for brushes that are possible on the axle, it is suitable , uG-son era far most such Büx v, occurred in M.exien Bisner äufi operational problem that the connection of the r> ärstenlcörjoers ifiio dtx · flexible x.,. ijaxig fallow
,Somit i t die ;ux uen Bürabenkb'rper angesinterte i.-iet alls chi cht so gev/ählt, dai. si'; fester int al.c) der üürntenkorper (dex1 selbst einen pjrojsen jjafceJl an j.'etall eiiuhalten kaixn) , wobei dex1 Beriihruni'jsbej-eich a.'isjujieu der Metallschicht und dem Bürstenkörper gröüei* »ein sollte als der Beruhrungsbea^eich zv/ischen der flexib-So the; ux uen Bürabenkb'rper sintered-iet is all really chosen so that. si '; fixed int al. c ) the outer body (dex 1 itself a pjrojsen jjafceJl to j.'etall eiiuhalten kaixn), where dex 1 touchuni'jsbej-eich a.'isjujieu of the metal layer and the brush body should be larger than the contact area the flexible
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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len Leitung und der i.ietallschicht, wodurch sich üei irgendwelchen starken Stößen oder Zugbelastungen, die auf die flexible elektrische Leitung wirken, sich die Belastung wirksam über den relativ großen Bereich des Bürstenkörpers verteilt.len conduction and the metallic layer, whereby there are any strong impacts or tensile loads that act on the flexible electrical cable reduce the load effectively distributed over the relatively large area of the brush body.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung bedeckt W die Metallschicht wirksam die der Arbeitsfläche (elektrische Kontaktfläche) gegenüberliegende Fläche des Bürstenkörpers.Covered in a preferred embodiment of the invention, the metal layer W effectively the working surface (electrical contacting surface) opposite face of the brush body.
jjie Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschau-· licht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschriebenes zeigen:jjie invention is illustrated in the drawing, for example. light and in the following in detail with reference to the drawing show:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer elektrischen Kontaktbürste,Fig. 1 is a side view of an embodiment of an electrical Contact brush,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausfuhrungsform einer Kontaktbürste undFig. 2 is a section through another embodiment of a Contact brush and
Fig. 3 bis 7 verschiedene Herstellungsstufen einer elektrischen Kontaktbürste.3 to 7 different production stages of an electrical Contact brush.
Nach der Zeichnung umfaßt eine elektrische Kontaktbürste einen Körper 1, der mit einer iiietallschicht 2 verbunden ist. An der Metallschicht ist eine flexible elektrische Zuleitung 3 befestigt.According to the drawing, an electrical contact brush comprises one Body 1, which is connected to a metallic layer 2. At the A flexible electrical lead 3 is attached to a metal layer.
909848/08.75 bad or,gINal909848 / 08.75 bad or, g IN al
Der Bürstenkörper 1 besteht in erster Linie aus einem Metall und Graphit, wobei als Metall beispielsweise Kupfer mit an sich bekannten Legierungsbestandteilen verwendet werden kann. Die Metallschicht 2 kann beispielsweise aus Kupfer oder Eisen bestehen oder auch aus einer Mischung von beiden, jedoch ist die Erfindung nicht auf die Verwendung solcher Metalle beschränkt. Die flexible Zuleitung 3 kann aus dünnen elektrisch leitenden Metalldrähten aus beispielsweise Kupfer bestehen. Die Drähte können natürlich auch aus irgend^einem anderen geeigneten Metall gebildet seino The brush body 1 consists primarily of a metal and graphite, it being possible to use, for example, copper with alloy components known per se as the metal. The metal layer 2 can consist of copper or iron, for example, or a mixture of both, but the invention is not limited to the use of such metals. The flexible supply line 3 can consist of thin electrically conductive metal wires made of, for example, copper. The wires can of course also be formed from any other suitable metal or the like
Bei dem in i'ig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Zuleitung 3 an der Oberfläche der uetallschicht 2 durch Schweißen befestigt. Die Schweißverbindung ist mit der Positionszahl -l· bezeichnet. Die Schweißverbindung wird dabei vorzugsweise mit Hilfe einer widerstandspreßschweißung hergestellt« The one in i'ig. 1 is illustrated embodiment the electrical lead 3 on the surface of the uetallschicht 2 attached by welding. The welded joint is with the Item number -l · denotes. The welded joint is thereby preferably made with the help of a resistance pressure weld «
Bei dem in ϊΐ?ς. 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird die flexible Zuleitung mit der Biet all schicht 2 dadurch verbunden, dadi zunächst in der Metallschicht 2 eine Bohrung vorgesehen wird, in der dann ein Ji'nde der flexiblen Zuleitung befestigt wird, in^dem es mit beispielsweise Kupferpartikeln 6 eingestampft wird. ■ - -The one in ϊΐ? Σ. 2 illustrated embodiment, the flexible supply lead to the Bidding all layer 2 is connected by dadi a hole is first in the metal layer 2 is provided, in which then a Ji'nde the flexible lead is attached, in ^ which is pulped it with, for example, copper particles 6 . ■ - -
Efacn einem in der Zeichnung, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die flexible Zuleitung 5, nachdem sie in die Bohrung eingesteckt ist, an der Metallschicht 2 angelötet werden.Efacn an embodiment not shown in the drawing can the flexible supply line 5 after it is in the hole is inserted, to be soldered to the metal layer 2.
909848/087S909848 / 087S
Der Bürstenkörper 1 bestellt in erster Linie aus einem Metall und Graphit, wobei als Metall Kupfer mit an sich, bekannten Legierungsbestandteilen verwendet werden kann. Kupfer oder irgend ein anderes geeignetes Metall kann dabei bis zu 95% der gesamten Burstenzusanunensetzung ausmachen. ^Ss kann eine Vielzahl von Metallen für den Bürstenkörper verwendet werden, wie zum Beispiel Zusammensetzungen aus iletall und Graphit in den Mischungsverhältnissen von 2^ /Lupfer und y5/» Graphit bis zu 9?/j Kupfer und %o Graphit, und die äusainmensetzungen spönnen Blei, Zinn, Zimt oder eine Kombination aus diesen bis zu etv/a Λ%ο der gesamten Zusammensetzung enthalten, so daß die Burstenzusammensetzung im nixtremfall aus 95, ^ i.etall und 5/^ Graphit bestehen kann. Das Borstenmaterial ist jedoch im Harunen der Erfindung niche von erstrangiger Beueutung, Die Krfindun^r ist vielmehr dafür heranzuziehen, wenn es nötig; ist, einen flexiblen iCupi'erleiter an einer Bürste zu befestigen, die als Hauptbestandteil Metall enthält.The brush body 1 is primarily made of a metal and graphite, it being possible to use copper with alloy components known per se as the metal. Copper or any other suitable metal can make up up to 95% of the total burst population. A large number of metals can be used for the brush body, such as compositions of metallic and graphite in the mixing ratios of 2 ^ / Lupfer and y5 / »graphite up to 9? / J copper and % o graphite, and the exterior fittings are spöning Contain lead, tin, cinnamon or a combination of these up to about % ο of the total composition, so that the burst composition can consist of 95, ^ i metal and 5 / ^ graphite in the worst case. The bristle material, however, is not of prime importance in the context of the invention. is to attach a flexible iCupi'erleiter to a brush, the main component of which is metal.
Die Bürste ist so eingerichtet, daß der öberflächenbereicii, mit welchem sicn die ketallschicht 2 und der 3dxstenkör-per- 1 berühren, größer ist als der zwischen der flexiblen Zuleitung 3 und der Metallschicht 2. .l&m. bei dieser Unordnung die flexible Zuleitung 3 irgendeiner Zugbelastung ausgesetzt ist, so ist die Beanspruchung pro Flächeneinheit auf dem Bürstenkörper vergleichsweise herabgesetzt und auf jeden Fall geringer, als wenn die Zuleitung direkt an dem Bürstenkörper befestigt wäre.The brush is set up in such a way that the surface area with which the metal layer 2 and the three-dimensional body 1 touch is larger than that between the flexible supply line 3 and the metal layer 2 . in this disorder, the flexible supply line 3 is exposed to any tensile load, the stress per unit area on the brush body is comparatively reduced and in any case less than if the supply line were attached directly to the brush body.
Vorzugsweise wird die j^etallschicht 2 dadurch gebildet, und an dem Bürstenkörper 1 befestigt, dals das zur Herstellung derPreferably, the metal layer 2 is formed by, and attached to the brush body 1, as that used to produce the
BAD 909848/0875 BATH 909848/0875
Schicht dienende Material mit dem Bürstenmaterial zusammengepreßt und zusammengesintert wird.Layer serving material pressed together with the brush material and is sintered together.
Der Preß- und Sintervorgang ist in Fig. 3 bis 7 schematisch veranschaulicht. Fig. 3 zeigt dabei eine Verdichtungspresse mit einer Matrize 7» die zwei gegeneinander wirkende Kolben 8 und 9 aufweist. In die Matrize wird zunächst, wie in Fig. 4- dargestellt, Metallpulver zur Herstellung des Bürstenkörpers 1 eingefüllt. Dann wird der am Boden befindliche Kolben 8 " um «inen bestimmten Betrag nach unten abgesenkt. Dann wird in die Matrize 7 oben auf das zur Herstellung des Bürstenkörpers 1 dienende Pulver, das zur Herstellung der Metallschicht 2 dienende Pulver eingefüllt, wie in Fig. 6 dargestellt. Dann wird der obere Kolben 9 nach unten gedrückt, um die Pulverschichten zusammenzudrücken und zu verdichten. Die verdichteten Bestandteile werden schließlich bei einer geeigneten !Temperatur eine bestimmte Zeit lang gesintert.The pressing and sintering process is shown schematically in FIGS illustrated. 3 shows a compaction press with a die 7 »which has two pistons 8 and 9 that work against one another. First, as shown in Fig. 4- shown, filled with metal powder for the production of the brush body 1. Then the piston 8 "on the bottom reduced by a certain amount. Then in the die 7 on top of that for the production of the brush body 1 serving powder, the powder serving to manufacture the metal layer 2 is filled, as shown in FIG. then the upper piston 9 is pushed down to compress and compact the powder layers. The condensed Components are finally sintered for a certain period of time at a suitable temperature.
Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden folgende Metallpulver zusammengemischt mit einem geringen Betrag an Schmiermittel . , beispielsweise Stearinsäure (Zinkstearate können ebenfalls als Schmiermittel für die Matrize verwendet werden):In a particular embodiment of the invention, the following metal powders are mixed together in a small amount of lubricants. , for example stearic acid (zinc stearates can also be used as a lubricant for the Die can be used):
78 Gewichtsteile Kupferpulver mit einer Korngröße, die einer Siebmaschenweite von 150/1 (100 mesh Brit. Standard 410: 1962),78 parts by weight of copper powder with a grain size that has a sieve mesh size of 150/1 (100 mesh Brit. Standard 410: 1962),
10 Gewichtsteile Bleipulver mit einer Korngröße, die einer Siebmaschenweite von 75 ju entspricht (200 mesh Brit. Standard 410: 1962),10 parts by weight of lead powder with a grain size corresponding to a sieve mesh size of 75 μm (200 mesh Brit. Standard 410: 1962),
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6 Gewichtsteile Manganpulver mit einer Korngröße, die einer Siebmaschenweite von 150 μ entspricht und6 parts by weight of manganese powder with a grain size corresponding to a sieve mesh size of 150 μ and
6 Gewichtsteile Naturgraphit mit einer Korngröße, die einer Siebmaschenweite von 75 /U entspricht.6 parts by weight of natural graphite with a grain size corresponding to a sieve mesh size of 75 / U.
Die Mischung aus den Pulvern wird in die Matrize oder Form 7 der Verdichtungspresse gefüllt, und dann wird oben auf dieses Pulver eine abgemessene Menge von reduziertem Eisenschwammpulver mit einer Korngröße, die einer Siebmaschenweite von 150 μ entspricht, gebracht, um eine Schicht von 5 mm Höhe zu bilden. Die Pulver werden dann mit einem Druck von ca.The mixture of the powders is poured into the die or mold 7 of the compaction press, and then a measured amount of reduced sponge iron powder with a grain size corresponding to a sieve mesh size of 150 μ is placed on top of this powder to form a layer 5 mm high to build. The powders are then applied with a pressure of approx.
ρ
1575 kp/cm (10 tons per square inch) zusammengedrückt undρ
1575 kgf / cm (10 tons per square inch) compressed and
eine Stunde lang in einer geeigneten Schutzgasatmosphäre bei 8400C zusammengesintert. sintered together at 840 ° C. for one hour in a suitable protective gas atmosphere.
Es sei erwähnt, daß das zur Herstellung des Bürstenkörpers 1 dienende Pulver zusammengedrückt werden kann, bevor das zur Bildung der Metallschicht 2 vorgesehene Pulver eingefüllt wird. Jedoch wird durch das aufeinanderfolgende Pressen eine nicht so gute Verbindung zwischen dem Bürstenkörper 1 und der Metallschicht 2 gebildet, als wie sie mit dem erstgenannten Verfahren erzielt wird. Demgemäß wird das erstgenannte Verfahren bevorzugt .It should be mentioned that the powder used to manufacture the brush body 1 can be compressed before the Formation of the metal layer 2 provided powder is filled. However, one does not become so by the successive pressing good connection between the brush body 1 and the metal layer 2 is formed, as with the former method is achieved. Accordingly, the former method is preferred.
Der Preß- und Sinterprozeß schafft eine hervorragende mechanische und elektrische Bindung zwischen dem Bürstenkörper und der Metallschicht. Die Verbindung zwischen der flexiblen elektrischen Zuleitung und der Metallschicht ist, gleichgültig obThe pressing and sintering process creates an excellent mechanical and electrical bond between the brush body and the metal layer. The connection between the flexible electrical lead and the metal layer is, regardless of whether
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sie durch. Schweißen, Einstampfen oder Löten hergestellt wird, mechanisch fest, da die Verbindung zwischen zwei Metallen hergestellt wird. Da der Flächenbereich an der Zwischenfläche zwischen der Metallschicht und dem Bürstenkörper größer ist als der zwischen der flexiblen Zuleitung und der Metallschicht wird jegliche Zugbelastung, die auf die flexible Zuleitung wirkt, gleichmäßig auf die Bürste an der Zwischenfläche verteilt. them through. Welding, ramming or soldering is carried out, mechanically strong, as the connection between two metals is established. Because the surface area at the interface between the metal layer and the brush body is greater than that between the flexible lead and the metal layer any tensile load acting on the flexible lead is evenly distributed to the brush at the interface.
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