DE2801260A1 - ELECTRIC CONTACT ASSEMBLY - Google Patents

ELECTRIC CONTACT ASSEMBLY

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DE2801260A1 DE19782801260 DE2801260A DE2801260A1 DE 2801260 A1 DE2801260 A1 DE 2801260A1 DE 19782801260 DE19782801260 DE 19782801260 DE 2801260 A DE2801260 A DE 2801260A DE 2801260 A1 DE2801260 A1 DE 2801260A1
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Description

Patentanwälte ΟίρΙ.-lng. Curt Wallach Dipl.-lng. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer FeldkampPatent attorneys ΟίρΙ.-lng. Curt Wallach Dipl.-Ing. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai dD-8000 Munich 2 Kaufingerstraße 8 Telephone (0 89) 24 02 75 Telex 5 29 513 wakai d

Datum:Date:

Unser Zeichen: 16 126 - Fk/NeOur reference: 16 126 - Fk / Ne

Sperry Rand Corporation
New York, USA
Sperry Rand Corporation
New York, USA

Elektrische KontaktbaugruppeElectrical contact assembly

Ö0962Ö/06UÖ0962Ö / 06U

Patentar.wälte D:pl.-Ing. Curt WallachPatent Attorneys D: pl.-Ing. Curt Wallach

280126(1 Dipl.-Ing. Günther Koch280126 (1 Dipl.-Ing.Günther Koch

V Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach V Dipl.-Phys. Dr Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer FeldkampDipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · KaufingerstraBe 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai dD-8000 Munich 2 KaufingerstraBe 8 Telephone (0 89) 24 02 75 Telex 5 29 513 wakai d

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Unter Zeichen: 16 126 - Fk/lJeUnder sign: 16 126 - Fk / lJe

Sperry Rand Corporation New York, USASperry Rand Corporation New York, USA

Elektrische KontaktbaugruppeElectrical contact assembly

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Kontaktbaugruppen zur Übertragung elektrischer Energie zwischen zwei relativ zueinander drehbaren Bauteilen sowie auf Verfahren zum Zusammenbau derartiger Kontaktbaugruppen.The invention relates to electrical contact assemblies for transmitting electrical energy between two relative components rotatable with respect to one another as well as methods for assembling such contact assemblies.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich auf Kontaktbaugruppen zur Übertragung elektrischer Ströme zwischen Stator- und Rotorteilen von Meßinatrumenten, wie z.B. zwischen den relativ zueinander drehbaren Kardanrahmen von Kreiselgeräten.The invention is particularly, but not exclusively, related on contact assemblies for the transmission of electrical currents between stator and rotor parts of measuring instruments, e.g. between the gimbal frames of gyroscopes that can be rotated relative to one another.

Rollende elektrische Kontaktbaugruppen sind an Sich bekannt und wurden zur Verwendung anstelle von üblichen Schleifring- und Bürstenbaugruppen vorgeschlagen. Derartige einen Rollkontakt ergebende Baugruppen sind beispielsweise In den US-Patentschriften 2 467 758 und 3 259 727 beschrieben. Diese Kontaktbaugruppen wurden jedoch nicht allgemein und insbesondere nicht von Herstellern für empfindliche Präzisionsinstrumente verwendet, wie z.B. für Kreiselgeräte. Der wahr-Rolling electrical contact assemblies are known per se and have been suggested for use in place of conventional slip ring and brush assemblies. Such a rolling contact resulting assemblies are, for example, in US patents 2,467,758 and 3,259,727. These However, contact assemblies have not been widely and specifically not by manufacturers of sensitive precision instruments used, e.g. for gyroscopes. The true

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scheinliche Grund besteht darin, daß keine der in den vorstehend genannten Patentschriften beschriebenen Kontaktbaugruppen für derartige Anwendungen geeignet ist.The apparent reason is that none of the contact assemblies described in the aforementioned patents is suitable for such applications.

Wie es für den Fachmann auf dem Gebiet von Kreiselgeräten gut bekannt ist, wurden Schleifringe und "Haardraht" -Bürsten, die in Bürstenblöcken gehaltert sind, über viele Jahre hinweg zur Übertragung von elektrischer Leistung und von Signalströmen zwischen den relativ zueinander drehbaren Kardanrahmen-Achsen von Kreiselgeräten verwendet. Obwohl derartige Kontaktanordnungen allgemein befriedigende Ergebnisse zeigten, ergaben sie dennoch schwerwiegende Herstellungs- und Wartungsprobleme, wodurch sich ziemlich hohe Ausfallraten für Reparaturen und Überholungen ergaben. Diese Kontaktbaugruppen sind äußerst empfindlich und setzen hohe Kenntnisse beim Zusammenbau und eine zeitaufwendige Einstellung voraus, damit eine Vorspannung erzielt wird, die einer minimalen Gleitreibung bei Umgebungen mit Schwingungen und Stößen entspricht.As would be the case for those skilled in the art of gyroscopes is well known, slip rings and "hair wire" brushes, which are held in brush blocks for many years to transmit electrical power and signal currents used between the relatively rotatable gimbal axes of gyroscopes. Although such contact arrangements showed generally satisfactory results, yet they gave rise to serious manufacturing and maintenance problems, which resulted in fairly high failure rates for repairs and overhauls. These contact assemblies are extreme sensitive and require a high level of knowledge during assembly and a time-consuming adjustment, thus a preload is achieved, which corresponds to a minimal sliding friction in environments with vibrations and shocks.

Weiterhin sind diese Kontaktanordnungen, die während einer Reparatur und Überholung des Kreiselgerätes normalerweise freiliegen, Beschädigungen während der Handhabung unterworfen. Im Betrieb, insbesondere beim Betrieb in Luftfahrzeugen sind derartige Kreiselgeräte Schwingungen ausgesetzt und weil ein Gleitkontakt zwischen den Bürsten und den Schleifringen besteht, besteht die Gefahr, daß sich Abriebmassen aufbauen, die einen elektrischen Kurzschluß und/oder Unterbrechungen hervorrufen, so daß eine Entfernung der Kontaktbaugruppen zur Reinigung und/oder zum Ersatz erforderlich ist, was wiederum einen schwierigen zeitaufwendigen und kostspieligen Vorgang darstellt. Weiterhin wird bei Autopilot-Systemen, die Geschwindigkeiten und Bewegungen des Luftfahrzeuges mit Hilfe von Lagenkreise3Ln durch Differenzierung der Kreisel-Lagensignale erzeugen, die bei dieser Art von Schleifring-Kontaktbaugruppe imaer auftretende elektrische Rauschstörung verstärkt, so daß das Ratensignal in unerwünschter Welse Störungen aufwAet und ein starkes Filtern erfordert, so daßFurthermore, these are contact arrangements that are normally used during a repair and overhaul of the gyroscope exposed, subject to damage during handling. In operation, especially when operated in aircraft, such gyroscopic devices are exposed to vibrations and because a If there is sliding contact between the brushes and the slip rings, there is a risk of abrasion masses building up, which cause an electrical short circuit and / or interruptions, so that a removal of the contact assemblies cleaning and / or replacement is required, which in turn can be difficult, time consuming and costly Process represents. Furthermore, with autopilot systems, the speeds and movements of the aircraft with Using position circles3Ln by differentiating the gyro position signals generate the electrical noise interference that is more common with this type of slip ring contact assembly amplified so that the rate signal in undesirable catfish Interference and requires strong filtering so that

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die Qualität des Ratensignals verringert wird. Weiterhin können beispielsweise bei Digitalcodierern übliche Schleifringe sehr störende Digitalstörungen hervorrufen. Wie es dem Fachmann auf diesem Gebiet der Kreiselgeräte bekannt ist, verringern weiterhin Schleifring- und Bürstenbaugruppen die Langzeit-Genauigkeit von Kreiselgeräten auf Grund der relativ hohen durch die Reibung hervorgerufenen Drehmomente, die durch die üblicherweise große Anzahl von Schleifringen und Bürsten hervorgerufen werden, die bei modernen elektrischen Kreiselgeräten erforderlich sind.the quality of the rate signal is reduced. In addition, conventional slip rings can be used for digital encoders, for example cause very annoying digital interference. As is known to those skilled in the art of gyroscopes, furthermore, slip ring and brush assemblies reduce the long-term accuracy of gyroscopes due to the relative high torques caused by friction caused by the usually large number of slip rings and brushes which are required in modern electrical gyroscopic devices.

Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen ist verständlich, daß Einrichtungen zur Übertragung von Strömen zwischen relativ zueinander drehbaren Teilen von empfindlichen Instrumenten wie z.B. zwischen den Kardanrahmenachsen von Kreiselgeräten möglichst die folgenden wünschenswerten Eigenschaften aufweisen sollten: Reibungswerte und Werte des Kupplungsdrehmomentes von im wesentlichen Oj relativ beständige Stromübertragung selbst bei Umgebungen mit Stößen und Schwingungen; lange zuverlässige Betriebslebensdauerj niedrige Herstellungs- und Zusammenbaukosten sowie keinen Schwingungs-Gleitreibungskontakt, so daß das Aufbauen von Abriebmassen beseitigt wird.In view of the foregoing it is understood that devices for the transmission of currents between parts of sensitive instruments that can be rotated relative to one another, e.g. between the cardan frame axes of Gyroscopic devices should have the following desirable properties as far as possible: friction values and values of the clutch torque of substantially Oj, relatively stable current transmission even in shock and vibration environments; long reliable service life, low manufacturing and assembly costs and no vibrational sliding friction contact, so that the build-up of abrasive masses is eliminated.

Die rollenden elektrischen Kontaktbaugruppen gemäß den eingangs erwähnten US-Patentschriften mögen zwar für manche Anwendungen geeignet sein, obwohl sie keine allgemeine Anwendung in der Industrie gefunden haben, doch sind sie für Einrichtungen ungeeignet, die eine niedrige Reibung und geringe Kupplungsdrehmomente erfordern und bei denen es erforderlich ist, daß Selbsthaltekräfte erzeugt werden, ohne daß veränderliche Kupplungsdrehmomente zwischen den beiden relativ zueinander drehbaren Teilen eingeführt werden.The rolling electrical contact assemblies according to the US patents mentioned at the beginning may be used for some applications although they have not found general application in industry, they are suitable for institutions unsuitable that require low friction and low clutch torques and where it is required is that self-holding forces are generated without varying coupling torques between the two relative to each other rotatable parts are introduced.

Beispielsweise ist in der US-Patentschrift 2 467 758 ein Rollen-Bandleiter für die Anwendung als "Schleifring" für einen Wechselstrommotor und als Rollkontakt für ein elek-For example, in U.S. Patent 2,467,758, a Roller strip conductor for use as a "slip ring" for an AC motor and as a rolling contact for an electrical

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trisches Schalterpotentiometer oder einen Rheostat beschrieben. Es ist zu erkennen, daß bei diesen Anwendungen Reibungs- oder Kupplungsdrehmomente, die durch den Rollen-BandIelter selbst zusammen mit seinem Haltemechanismus hervorgerufen werden, keinen Konstruktionsgesichtspunkt darstellen, weil in allen Fällen ein Kontaktteil durch eine mechanische Leistungsquelle angetrieben wird. Bei manchen Anwendungen beispielsweise bei empfindlichen Instrumenten wie Kreiselgeräten führt irgendeine durch die elektrischen Kontaktbaugruppen hervorgerufene Reibung zu einem unerwünschten Drehmoment auf das gelagerte Bauteil, so daß eine unerwünschte Drift oder Präzession hervorgerufen wird und die Wirksamkeit des Kreiselgerätes als genaues Langzeit-Bezugsglied verringert wird. Weiterhin wird bei der bekannten Rollkontaktbaugruppe der Rollen-Bandleiter nicht von selbst auf seiner Orbitalbahn zwischen den Leiterringen festgehalten, sondern benötigt Halteflansche oder Stift- und Loch-Halteanordnungen. Derartige Flansche oder Stift-Loch-Halt_erungsanordnungen und ähnliches sind bei manchen Anwendungen vollständig unbrauchbar weil sie hohe Reibungsdrehmomente hervorrufen und eine sich ändernde Kupplungs-Drehmoment-Amplitude durch die Bänder hervorgerufen wird, die mit den Flanschen oder den Stift- und Loch-Oberflächen in Berührung kommen oder sich an diesen reiben, während die Kontaktanordnung rotiert. Wenn eine Anzahl von elektrischen Kreisen erforderlich ist, so wird dieses hohe und sich ändernde Drehmoment entsprechend vervielfacht, so daß diese Anordnungen für Anwendungen mit niedrigem Drehmoment vollständig ungeeignet sind. Weiterhin ist bei diesen bekannten Kontaktbaugruppen das Verhältnis zwischen dem freien Durchmesser des Kontaktringes zum radialen Abstand zwischen den inneren und äußeren Leiterelementen sehr groß, so daß, wenn der Kontaktring in dem Radialspalt zusammengedrückt wird, dieser Kontaktring sehr stark verbeult wird, was zu einer Kupplungsdrehmoment-Hysterese sowie zu einer vorzeitigen Metallermüdung und einem Bruch führt. Weiterhin kann diese Verformung ein Ausbeulen und ein weiteres ungleichförmiges Drehmoment hervorrufen. Daher ist ein Kontakt-tric switch potentiometer or a rheostat described. It can be seen that in these applications friction or Coupling torques generated by the roller bandIelter itself together with its holding mechanism, do not represent a design point of view, because in all Cases a contact part is driven by a mechanical power source. In some applications, for example sensitive instruments such as gyroscopes carry whatever is caused by the electrical contact assemblies Friction to an undesired torque on the mounted component, so that an undesired drift or precession is caused and the effectiveness of the gyro as an accurate long-term reference is reduced. Will continue in the known rolling contact assembly, the roller strip conductor does not by itself on its orbital path between the conductor rings but requires retaining flanges or pin and hole retaining assemblies. Such flanges or Pin-hole retainer assemblies and the like are completely useless in some applications because they are tall Cause frictional torques and a changing clutch torque amplitude caused by the bands that connect to the flanges or the pin and hole surfaces come into contact or rub against them while the contact assembly rotates. If a number of electrical Circling is required, this high and changing torque is multiplied accordingly, so that these arrangements are completely unsuitable for low torque applications. Furthermore, these are known Contact assemblies the ratio between the free diameter of the contact ring and the radial distance between the inner and outer conductor elements very large, so that when the contact ring is compressed in the radial gap becomes, this contact ring is very badly dented, resulting in a clutch torque hysteresis as well as a premature metal fatigue and breakage. Furthermore, this deformation can be one bulging and another non-uniform Produce torque. Therefore, a contact

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ring, der im zusammengebauten Zustand stark verformt ist, nicht für Anwendungen geeignet, bei denen ein Kupplungsdrehmoment von im wesentlichen O erwünscht oder erforderlich ist.ring, which is severely deformed when assembled, is not suitable for applications in which a coupling torque of substantially O is desired or required.

Die weiterhin genannte US-Patentschrift 3 259 327 beschreibt ein flexibles ein rollendes Element aufweisendes Stromübertragungsbauteil, bei dem die Stromübertragungseigenschaften gegenüber der vorher genannten US-Patentschrift verbessert sein sollen. Diese Verbesserung soll dadurch erzielt werden, daß die leitenden Ringe der relativ zueinander beweglichen Teile in Form eines tiefen oder spitzen MVM ausgebildet werden, so daß das Rollen-Kontaktelement sich selbst in die V-förmige Nut hineinverkeilt, so daß ein SohleifVorgang erzielt wird, um einen guten elektrischen Kontakt zu erhalten. Der Kontaktring dieser US-Patentschrift wird durch eine einen geringen Durchmesser aufweisende Feder gebildet, die in sich geschlossen ist, um einen Kreisring zu bilden, dessen Durchmesser verglichen mit dem radialen Abstand zwischen den V-förmigen Nuten sehr groß ist, so daß der Kreisring im zusammengebauten Zustand ein stark verformtes rollendes Element bildet, das sich selbst in die steilenV-förmigen Wände verkeilt, so daß ein hohes Kupplungsdrehmoment hervorgerufen wird. Als Alternative wird ein ebenes Band beschrieben, doch verkeilt sich auch dieses Band ähnlich wie der Federkreisring zwischen den steilen Seitenwändender V-förmigen Nut. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß diese Kontaktbaugruppe für Anwendungen vollständig ungeeignet ist, bei denen es erforderlich ist, daß auf das gelagerte drehbare Bauteile eine sehr geringe Reibung und sehr geringe Kupplungsdrehmomente durch die Kontaktbaugruppe ausgeübt werden, weil bei dieser bekannten Kontaktbaugruppe eine sehr große Sehleif- oder Gleitreibkraft und unkompensierte Biegemomente auftreten, die erzeugt werden, wenn die Feder oder das Band in die V-förmigen Nuten eintritt oder diese verläßt.The further cited US Pat. No. 3,259,327 describes a flexible current transmission component which has a rolling element and in which the current transmission properties are said to be improved over the aforementioned US patent. This improvement is to be achieved in that the conductive rings of the relatively movable parts are designed in the form of a deep or pointed M V M , so that the roller contact element wedges itself into the V-shaped groove, so that a sole process is achieved to get good electrical contact. The contact ring of this US patent is formed by a small diameter spring which is self-contained to form a circular ring, the diameter of which is very large compared to the radial distance between the V-shaped grooves, so that the circular ring in assembled condition forms a severely deformed rolling element which wedges itself into the steep V-shaped walls, so that a high clutch torque is generated. As an alternative, a flat band is described, but this band, like the circular spring ring, wedges between the steep side walls of the V-shaped groove. It can be seen without further ado that this contact assembly is completely unsuitable for applications in which it is necessary that very little friction and very low coupling torques are exerted by the contact assembly on the supported rotatable components, because in this known contact assembly a very large one Sehleif- or sliding friction force and uncompensated bending moments occur, which are generated when the tongue or tape enters or leaves the V-shaped grooves.

Es ist daher festzustellen, daß die bekannten mit rollenden Elementen arbeitenden Kontaktbaugruppen nicht so ausgebildet It is therefore to be noted that the known elements with rolling working contact assemblies not designed in such a

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werden können, daß sie eine geringe Reibung und niedrige Kupplungsdrehmomente aufweisen. Weiterhin ist diesen bekannten Kontaktbaugruppen kein Hinweis darauf zu entnehmen, wie die Kreisringe oder Konstaktringe in dem radialen Zwischenraum zwischen den Leiterringen eingebaut werden können.can be that they have low friction and low clutch torques. Furthermore, this is known Contact assemblies give no indication of how the circular rings or contact rings in the radial gap can be installed between the conductor rings.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kontaktbaugruppe zur Übertragung elektrischer Leistung und/ oder Signale zwischen zwei relativ zueinander drehbaren Teilen zu schaffen, bei der sich eine wirksame und zuverlässige Übertragung der elektrischen Energie bei einer Reibung und einem Kupplungsdrehmoment von im wesentlichen O zwischen den beiden drehbaren Teilen ergibt.The invention is based on the object of providing an improved contact assembly for the transmission of electrical power and / or to create signals between two relatively rotatable parts in which efficient and reliable transmission is possible of electrical energy at substantially zero friction and clutch torque between the two rotatable parts results.

Entsprechend einem Grundgedanken der Erfindung wird eine elektrische Kontaktbaugruppe zur Übertragung elektrischer Energie zwischen zwei relativ zueinander um eine gemeinsame Achse drehbaren Bauteilen geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß erste und zweite kreisförmige koplanare elektrisch leitende Ringe vorgesehen sind, daß einer dieser Ringe auf einem der Bauteile angeordnet ist, während der andere Ring auf dem anderen der Bauteile um die Achse drehbar angeordnet ist, daß die jeweiligen Durchmesser der Ringe einen relativ großen Radialspalt zwischen diesen Ringen bilden, und daß zumindest eine der aufeinander gerichteten Oberflächen der Ringe eine relativ flache bogenförmig konkave Form in Richtung auf den Spalt aufweist, daß ein elastischer drahtförmiger elektrisch leitender Kreisring mit einem freien Durchmesser, der größer als der Spalt ist, und mit einer allgemein ebenen Außenoberfläche vorgesehen ist, daß der Kreisring in dem Spalt zusammengedrückt wird, so daß der Kreisring auf der oder jeder konkaven Ringoberfläche im wesentlichen ohne Reibung bei einer Relativdrehung zwischen den Bauteilen abrollt und daß der Kreisring auf diese Weise Vorspannkräfte zwischen der ebenen Kreisringoberfläche und der oder jeden konkaven Ringoberfläche mit Kraftkomponenten in derartigen Richtungen According to a basic idea of the invention, an electrical contact assembly for the transmission of electrical energy between two components rotatable relative to one another about a common axis is created, which is characterized in that first and second circular coplanar electrically conductive rings are provided, that one of these rings on one of the components is arranged, while the other ring is rotatably arranged on the other of the components about the axis, that the respective diameters of the rings form a relatively large radial gap between these rings, and that at least one of the mutually facing surfaces of the rings has a relatively flat arcuate concave shape in the direction of the gap that an elastic wire-shaped electrically conductive circular ring with a free diameter which is larger than the gap and with a generally flat outer surface is provided that the circular ring is compressed in the gap, so that the circle sring rolls on the or each concave ring surface substantially without friction during a relative rotation between the components and that the circular ring in this way pretensioning forces between the flat circular ring surface and the or each concave ring surface with force components in such directions

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erzeugt, daß der Kreisring innerhalb der oder jeder konkaven Oberfläche gehalten wird.creates that the annulus is held within the or each concave surface.

Entsprechend einem weiteren Grundgedanken der Erfindung wird ein Verfahren zum Zusammenbau der erfindungsgemäßen Kontaktbaugruppe geschaffen, das die Schritte der Befestigung des einen der Ringe an einem der Bauteile derart, daß es von einer normalen koaxialen Stellung bezüglich dem anderen Ring in eine exzentrische Position bezüglich dieses Bauteils bewegbar ist, so daß ein größerer Spalt auf einer Seite des anderen Ringes gebildet wird, der größer als der freie Durchmesser des Kreisrings ist, während ein kleinerer Spalt auf der gegenüberliegenden Seite gebildet wird, der Bewegung des einen Ringes in die exzentrische Stellung, des Einsetzens des Kreisringes in den größeren Spalt, des Ausrichtens des Kreisringes derart, daß er im wesentlichen koplanar zu den inneren und äußeren Ringen verläuft, und der Bewegung des einen Ringes in die normale koaxiale Stellung derart umfaßt, daß der Kreisring zwischen den inneren und äußeren Ringen zusammengedrückt wird.According to a further basic idea of the invention, a method of assembling the inventive Contact assembly created the steps of attaching one of the rings to one of the components such that it is of from a normal coaxial position with respect to the other ring into an eccentric position with respect to this component is so that a larger gap is formed on one side of the other ring, which is larger than the free one The diameter of the annulus is, while a smaller gap is formed on the opposite side, of the movement of the one ring in the eccentric position, the insertion of the circular ring in the larger gap, the alignment of the Annular ring such that it is substantially coplanar with the inner and outer rings, and the movement of the a ring in the normal coaxial position such that the annulus is between the inner and outer rings is squeezed.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous refinements and developments of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

Fig. 1 eine Schnittansicht (entlang der Linie 1-1 nachFig. 1 is a sectional view (along the line 1-1 to

Fig. 2) einer Ausführungsform der Kontaktbaugruppe, die an einer der Kardanrahmenachsen eines Kreiselgerätes verwendet wird;Fig. 2) an embodiment of the contact assembly, the one on one of the gimbal axes of a gyroscope is used;

Fig. la eine schematische Draufsicht auf ein typisches Kreiselgerät;Fig. La is a schematic plan view of a typical gyroscope;

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Pig. 2 eine Endansicht der Kontaktbaugruppe nach Fig. 1, wobei ein Schutzdeckel entfernt ist;Pig. Figure 2 is an end view of the contact assembly of Figure 1 with a protective cover removed;

Fig. 2a eine Endansicht der Kontaktbaugruppe, die für2a is an end view of the contact assembly suitable for

den Einbau der Kreisringe oder Kontaktringe vorbereitet ist;the installation of the circular rings or contact rings is prepared;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 nach Fig. 2;Figure 3 is a sectional view taken along line 3-3 of Figure 2;

Fig. 3a eine bruchstückhafte Ansicht, die einen Teil der Baugruppe nach Fig. 3 bei Betrachtung von ihrem rechten Ende zeigt;Fig. 3a is a fragmentary view showing part of the Assembly according to FIG. 3 when considering its shows right end;

Fig. 4 eine stark vergrößerte Ansicht typischer Kreisring-Leiterring-Grenzflächen; 4 is a greatly enlarged view of typical circular ring-conductor ring interfaces;

Fig. 4a eine Darstellung, die die verallgemeinerte Geometrie der Kreisring-/Ring-Grenzflächen zeigt;Figure 4a is an illustration showing the generalized geometry of the annulus / ring interfaces;

Fig. 5-8 Darstellungen, die die Kraftvektoren und die Momente zeigen, durch die der Kreisring oder der Kontaktring sich selbsttätig ausrichtet und von selbst festgehalten wird;Fig. 5-8 representations showing the force vectors and the moments through which the annulus or the contact ring aligns itself and is held by itself;

Fig. 9 und 9a Darstellungen, die zur Erläuterung der Grundgedanken der Erfindung zweckmäßig sind;9 and 9a representations which are used to explain the basic ideas of the invention are appropriate;

Fig. 10 und 10a weitere Schnittansichten zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.10 and 10a further sectional views to explain the method according to the invention.

Im folgenden wird zunächst auf die Fig. la bezug genommen, in der schematisoh ein Vertikalkreiselgerät IO dargestellt ist, obwohl es verständlich ist, daß die Erfindung auf irgendwelche Instrumente anwendbar ist, bei denen elektrische Kontakte mit niedrigem Drehmoment zwischen relativ zueinanderIn the following, reference is first made to FIG. 1 a, in which a vertical gyro unit IO is shown schematically although it will be understood that the invention is applicable to any instruments employing electrical contacts with low torque between relative to each other

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drehbaren Teilen erwünscht sind. Das Kreiselgerät 10 weist einen Rotor 11 auf, der mit Hilfe von geeigneten (nicht gezeigten) Drehlagern in einem Rotorgehäuse 12 drehbar gelagert ist und mit hoher Drehzahl um eine normalerweise vertikale Achse 13 umläuft. Der Rotor 11 ist seinerseits in einem normalerweise horizontalen Kardanrahmen 14 um eine erste normalerweise horizontale Achse 15 gelagert und der Kardanrahmen 14 ist seinerseits in einem festen Gehäuse 16 um eine zweite horizontale Achse 17 senkrecht zur ersten Achse 15 gelagert.rotatable parts are desired. The gyroscope 10 has a rotor 11, which with the help of suitable (not shown) Pivot bearings is rotatably mounted in a rotor housing 12 and at high speed around a normally vertical Axis 13 revolves. The rotor 11 is in turn in a normal horizontal cardan frame 14 mounted about a first normally horizontal axis 15 and the cardan frame 14 is in turn mounted in a fixed housing 16 about a second horizontal axis 17 perpendicular to the first axis 15.

Es ist gut bekannt, daß, wenn der Rotor 11 mit hoher Drehzahl in Drehung versetzt wird und wenn die das Gehäuse 12 lagernden Lager sowie der Kardanrahmen 14 und die elektrischen Kontaktanordnungen eine Drehmomentkupplung von 0 aufweisen, die Rotor-Drehachse ihre Position im Raum unendlich beibehält. Signalgeneratoren sind normalerweise an den Kardanrahmenachsen angeordnet und zu den Abweichungen des Gehäuses 16, beispielsweise eines Luftfahrzeuges, von der Horizontalebene proportionale Signale können erzeugt werden und für die Luftfahrzeugsteuerung und/oder Anzeigezwecke verwendet werden. Derartige Generatoren sind schematisch bei 18 und 19 in Fig. la dargestellt. Weil eine reibungslose Lagerung der Kardanrahmen nicht möglich ist, ist es erforderlich, Drehmomente auf die Kardanrahmen auszuüben, um den Rotor auf Schwerkraft-Bezugswerte aufzurichten und um andere Steuerzwecke zu erreichen, wobei diese Drehmomente mit Hilfe von Drehmomentgebern 20 und21 ausgeübt werden, die schematisch dargestellt sind. Üblicherweise ist das Rotorgehäuse 12 für eine Drehung um die Achsen 15 und 17 mit Hilfe von Präzisions-Kugellagern 22 (Pig. 1) gelagert. Weil moderne Kreiselgeräte üblicherweise elektrisch angetrieben werden, d»h. der Rotor wird von einem Elektromotor angetrieben und die Signalgeneratoren 18 und 19 sowie die Drehmomentgeber 20 und 21 ebenfalls üblicherweise elektrische Bauteile sind, müssen Einrichtungen vorgesehen sein, um elektrische Leistung und elektrische Signale zwischen dem Gehäuse 16 und dem relativ dazu drehbaren KardanrahmenIt is well known that when the rotor 11 is rotated at high speed and when the bearings supporting the housing 12, as well as the gimbal 14 and electrical contact assemblies, have zero torque coupling, the rotor axis of rotation maintains its position in space indefinitely . Signal generators are normally arranged on the gimbal axes and signals proportional to the deviations of the housing 16, for example of an aircraft, from the horizontal plane can be generated and used for aircraft control and / or display purposes. Such generators are shown schematically at 18 and 19 in Fig. La. Because a smooth mounting of the gimbals is not possible, it is necessary to exert torques on the gimbals in order to align the rotor to gravity reference values and to achieve other control purposes, these torques being exerted with the aid of torque transducers 20 and 21, which are shown schematically are. The rotor housing 12 is usually mounted for rotation about the axes 15 and 17 with the aid of precision ball bearings 22 (Pig. 1). Because modern gyroscopes are usually powered electrically, i. E. the rotor is driven by an electric motor and the signal generators 18 and 19 and the torque transducers 20 and 21 are also usually electrical components, devices must be provided to provide electrical power and electrical signals between the housing 16 and the gimbal frame, which can be rotated relative thereto

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sowie zwischen dem Kardanrahmen 14 und dem hierzu relativ drehbaren Rotorgehäuse 12 zu übertragen.as well as to be transmitted between the cardan frame 14 and the rotor housing 12, which is rotatable relative thereto.

Bisher erfolgte diese elektrische Energieübertragung mit Hilfe einer Anzahl von isolierten Schleifringen, die auf einem Wellenzapfen befestigt sind, der sich von der Lager-Tragstruktur aus erstreckt, wobei eine entsprechende Anzahl von Bürsten an einem Bürstenblock befestigt ist, der an der Tragstruktur angeordnet ist. Jede dieser Bürsten ist üblicherweise durch zwei sehr empfindliche federnde Drähte gebildet, die sorgfältig gebogen sind, damit sich ein Druckkontakt (und damit ein Reibkontakt) mit den gegenüberliegenden Seiten des Schleifringes ergibt. Weil üblicherweise eine große Vielzahl von Schaltungskreisen für den Betrieb des Kreiselgerätes erforderlich ist und diese Kreise Jeweils eine Kontaktanordnung aufweisen müssen, ist es erforderlich, eine entsprechende Anzahl von Schleifringen und Bürsten zu verwenden, so daß die Reibungs-Drehmomente vervielfacht werden. Wie dies gut bekannt ist, neigt die Drehachse des Kreiselgerätes zu einer Drift ausgehend von einer Bezugsposition mit einer Rate, die zum größten Teil durch Reibungsdrehmomente bestimmt ist, die an den Kardanrahmenachsen 15 und 17 auftreten. Die Präzisionskugellager tragen in gewissem Ausmaß zu dieser Driftrate des freien Kreisels bei, doch beruht der größte Beitrag auf den Schleifringen und Bürsten.So far, this electrical energy transfer has been carried out with the help of a number of insulated slip rings on attached to a journal extending from the bearing support structure, a corresponding number is attached by brushes to a brush block which is arranged on the support structure. Each of these brushes is common Formed by two very delicate springy wires that are carefully bent to make a pressure contact (and thus frictional contact) with the opposite sides of the slip ring. Because usually a big one Large number of circuits for operating the gyroscope is required and these circles must each have a contact arrangement, it is necessary to have one to use an appropriate number of slip rings and brushes, so that the frictional torques are multiplied. As is well known, the axis of rotation of the gyroscope tends to drift from a reference position at a rate determined in large part by frictional torques applied to gimbal axles 15 and 17 occur. The precision ball bearings contribute to this free gyro drift rate to some extent, but are based the greatest contribution on the slip rings and brushes.

Wenn der Beitrag des Kupplungs-Drehmomentes der elektrischen Energieübertragungseinrichtungen fast bis auf 0 verringert werden könnte, würde sich eine beträchtliche Verbesserung der Qualität des Kreiselgerätes ergeben. Diese Verringerung ist eines der Ziele der beschriebenen Ausführungsform. Weil weiterhin viele Kreiselgertte für die Stabilisierung und Steuerung von Fahrzeugen verwendet werden, sind sie Stößen und Schwingungen in diesem Fahrzeug ausgesetzt. Es hat sich herausgestellt, daß bei derartigen Anwendungen die Bürsten dazu neigen, auf den Oberflächen der Schleifringe zu gleiten, mit dem Ergebnis, daß sich Abriebmassen auf den miteinander If the contribution of the clutch torque of the electrical power transmission devices could be reduced almost to zero, there would be a considerable improvement in the quality of the gyroscope. This reduction is one of the aims of the described embodiment. Furthermore, because many gyroscopes are used to stabilize and steer vehicles, they are subject to shock and vibration in this vehicle. It has been found that in such applications the brushes tend to slide on the surfaces of the slip rings, with the result that abrasive masses are deposited on each other

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in Kontakt stehenden Oberflächen bilden, die nach einer gewissen Zeit tatsächlich die Bürste von dem Schleifring abheben können, so daß eine Unterbrechung hervorgerufen wird. Das Kreiselgerät muß dann periodisch außer Betrieb gesetzt und überholt ward en, so daß die Kosten für den Besitzer des Kreiselgerätes vergrößert werden. Ein weiteres Ziel der beschriebenen Ausführungsform ist es daher, eine Stromübertragungseinrichtung zu schaffen, die dieses Abriebmassen-Problem nicht aufweist.Form contacting surfaces that actually lift the brush from the slip ring after a certain time can, so that an interruption is caused. The gyro must then be periodically put out of operation and has been overhauled, so that the costs for the owner of the gyro device are increased. Another goal of the described Embodiment is therefore a power transmission device to create that does not have this abrasion mass problem.

Wie dies weiter oben erwähnt wurde, sind die Bürsten- und Schleifring-Baugruppen äußerst empfindlich; sie erfordern große Sorgfalt beim anfänglichen Zusammenbau, so daß die Herstellungs- und Wartungskosten vergrößert werden. Weiterhin muß die Handhabung des zusammengebauten Gerätes mit großer Sorgfalt erfolgen, damit die freiliegenden empfindlichen Bürsten nicht beschädigt werden. Die beschriebene Ausführungsform soll daher eine elektrische Energieübertragungsbaugruppe ergeben, die leicht zusammenzubauen ist und die vollständig geschützt und abgeschirmt ist.As mentioned earlier, the brush and slip ring assemblies are extremely delicate; they require great care is taken in the initial assembly so that manufacturing and maintenance costs are increased. Farther the assembled device must be handled with great care so that the exposed sensitive Brushes are not damaged. The embodiment described is therefore intended to provide an electrical power transmission assembly that is easy to assemble and that is fully protected and shielded.

In Fig. 1 ist ein vergrößerter Teilschnitt des Kreiselgerätes nach Fig. la dargestellt, wobei insbesondere die elektrische Energieübertragungseinrichtung gezeigt ist, die dem Lager zwischen dem Kardanrahmen 14 und dem Gehäuse 16 zugeordnet ist. Wie dies gezeigt ist, ist der Kardenrahmen 14 in dem stationären Kreiselgehäuse 16 in dem Präzisionskugellager 22 über einen Lagerzapfen 25 des Kardanrahmens 14 umdie Achse 17 drehbar gelagert. Der Lagerzapfen 25 ist hohl ausgebildet und weist einen Kanal für elektrische Leitungen von der elektrischen Kontaktbaugruppe auf. Eine Verlängerung 28 des Lagerzapfens 25 entlang der Achse 17 ergibt eine Befestigungsanordnung für einen inneren kreisförmigen Leiter, wie dies noch näher erläutert wird. Zwei Einspannmuttern 29, 29' sind in das Gehäuse 16 und auf die Verlängerung 28 aufgeschraubt und dienen zum Festspannen des Kugellagers 22 an seinem Platz.In Fig. 1 an enlarged partial section of the gyroscope according to Fig. La is shown, in particular the electrical Energy transmission device is shown associated with the bearing between the cardan frame 14 and the housing 16 is. As shown, the card frame 14 is in the stationary rotor housing 16 in the precision ball bearing 22 about a bearing pin 25 of the cardan frame 14 umdie Axis 17 rotatably mounted. The bearing pin 25 is hollow and has a channel for electrical leads from the electrical contact assembly. An extension 28 of the bearing pin 25 along the axis 17 results in a fastening arrangement for an inner circular conductor, as this will be explained in more detail. Two clamping nuts 29, 29 ′ are screwed into the housing 16 and onto the extension 28 and serve to clamp the ball bearing 22 in place.

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Die elektrische Kontaktbaugruppe 30 dient zur Übertragung elektrischer Leistung und/oder Signale zwischen dem stationären Gehäuse 16 und dem relativ hierzu drehbaren Kardanrahmen 14, wobei eine Reibung und Kupplungsdrehmomente von im wesentlichen 0 auf den empfindlichen Kardanrahmen ausgeübt werden. Die Kontaktbaugruppe 30 umfaßt ein äußeres zylindrisches Gehäuse 31 (vorzugsweise aus Isoliermaterial wie geformtem Kunststoffmaterial) mit einem Befestigungsflansch 26, der mit Hilfe von Schrauben 27, 27' über eine Adapterplatte 24 an der äußeren Endoberfläche des Gehäuses 16 befestigt ist. Beilagscheiben können eingefügt werden, wenn dies erforderlich ist, um die Ausrichtung der Leiterringe zu erzielen. Gleichmäßig entlang der Innenoberfläche 32 des Gehäuses 31 ist e ine Anzahl von kreisförmigen konkaven Leiterringen 33 verteilt, die im folgenden als äußere Leiterringe bezeichnet werden. Jeder Ring kann, wie dies ausführlicher in Fig. 4 gezeigt ist, aus einer Goldlegierung bestehen, die üblicherweise für derartige Anwendungen verwendet wird und die durch galvanische Verfahren auf die konkaven Nuten 33 des Gehäuses 31 aufgebracht wird, wobei durch den Galvanisiervorgang eine elektrische Verbindung mit einem entsprechenden elektrischen Anschlußstift 34 hergestellt wird, der in dem Gehäuse 3I eingeformt ist, um einen äußeren Schaltungsanschluß zu erzielen. The electrical contact assembly 30 is used to transmit electrical power and / or signals between the stationary Housing 16 and the cardan frame 14 rotatable relative thereto, with a friction and clutch torque of essentially 0 can be exerted on the sensitive gimbal frame. The contact assembly 30 includes an outer cylindrical housing 31 (preferably made of insulating material such as molded plastic material) with a mounting flange 26, the is attached to the outer end surface of the housing 16 by means of screws 27, 27 'via an adapter plate 24. Washers can be added if required is to achieve alignment of the ladder rings. Uniformly along the inner surface 32 of the housing 31 a number of circular concave conductor rings 33 is distributed, which are referred to below as outer conductor rings will. Each ring, as shown in greater detail in FIG. 4, may be made of a gold alloy, conventionally is used for such applications and applied by electroplating to the concave grooves 33 of the housing 31 is applied, with a electrical connection is made with a corresponding electrical connection pin 34 which is in the housing 3I is molded to achieve an external circuit connection.

Ein inneres zylindrisches Teil 36, das ebenfalls aus geformtem Kunststoff-Isoliermaterial besteht, ist in der Lagerzapfen-Verlängerung 28 (beispielsweise durch Epoxy-Kleber) befestigt. Entlang der Außenoberfläche 37 des zylindrischen Teils 36 ist eine entsprechende Anzahl von kreisförmigen konkaven Leiterringen 38 gleichförmig verteilt, die im folgenden als innere Leiterringe bezeichnet werden. Jeder Ring 38 besteht vorzugsweise aus Gold, das durch galvanische Verfahren auf die entsprechenden konkaven Oberflächen 38' des Teils 36 aufgetragen und elektrisch mit einem entsprechenden elektrischen Leiter (beispielsweise einem Draht) 39 verbundenAn inner cylindrical member 36, also made of molded plastic insulating material, is in the journal extension 28 (for example by epoxy glue) attached. Along the outer surface 37 of the cylindrical part 36 is a corresponding number of circular concave conductor rings 38 uniformly distributed, hereinafter referred to as inner conductor rings are referred to. Each ring 38 is preferably made of gold obtained by electroplating the corresponding concave surfaces 38 'of the part 36 are applied and electrically connected to a corresponding electrical Conductor (for example a wire) 39 connected

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ist, der in das Teil 36 eingebettet ist, um Schaltungsverbindungen zu elektrischen Bauteilen herzustellen, die von dem Kardanrahmen 14 getragen werden. Jeder innere Leiterring ist so auf dem Teil 36 angeordnet, daß er genau mit einem entsprechenden äußeren Leiterring 33 an dem Gehäuse 3I ausgerichtet ist, so daß eine Anzahl von Ring-Sätzen 33, 38 gebildet wird, wobei die beiden Ringe jedes Satzes innerhalb von Maschinenbearbeitungstoleranzen konzentrisch und koplanar sind und Beilagscheiben in erforderlicher Weise zwischen der Adapterplatte 24 und dem Gehäuse l6 eingefügt werden.which is embedded in the part 36 for circuit connections to manufacture electrical components carried by the gimbal 14. Every inner ladder ring is arranged on the part 36 so that it is precisely aligned with a corresponding outer conductor ring 33 on the housing 3I so that a number of ring sets 33, 38 are formed with the two rings of each set within of machining tolerances concentric and coplanar are and washers are inserted in the required manner between the adapter plate 24 and the housing l6.

Die relativen Durchmesser der Ring-Sätze, d.h. der Innendurchmesser der Oberfläche 32 bezüglich des Außendurchmessers der Oberfläche 37, sind so ausgewählt, daß ein relativ großer Radialspalt 41 zwischen den beiden konzentrischen Ringen jedes Satzes gebildet wird. Um die Kontaktbaugruppe 30 gegenüber Staub und anderen Verunreinigungsmaterialien abzudichten und um einen Schutz während der Handhabung zu erzielen, ist ein Kunststoffdeckel 43 an dem Gehäuse 31 durch Federlappen 44 nach Art der Befestigung einer Nabenkappe befestigt.The relative diameters of the ring sets, i.e. the inside diameter of the surface 32 with respect to the outer diameter of the surface 37, are selected so that a relatively large Radial gap 41 is formed between the two concentric rings of each set. To the contact assembly 30 opposite Sealing off dust and other contaminating materials and providing protection during handling is a Plastic cover 43 on housing 31 by means of spring tabs 44 fastened in the manner of fastening a hub cap.

Eine entsprechende Anzahl von elastischen elektrisch leitenden faden- oder drahtförmigen Kreisringen oder Kontaktringen 42 ist in dem Radialspalt 41 angeordnet, wobei ein Kontaktring 42 pro Ringsatz 33* 38 vorgesehen ist. Die äußeren allgemein ebenen Oberflächen der Kontaktringe 42 berühren die leitenden konkaven Oberflächen der konzentrischen Leiterringe 33 und 38 und rollen auf diesen ab, so daß eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlußstiften 34 und den elektrischen Bauteilen an dem Kardanrahmen 14 über die Leiter 39 hergestellt wird. Die kritischen Konstruktionsparameter der Leiterring-Oberflächen und der Kontaktringeigenschaften werden weiter unten ausführlicher erläutert. Die wesentlichen Überlegungen, die die Auswahl dieser Konstruktionsparameter bestimmen, bestehen in der möglichst weitgehenden Verringe rung irgendwelcher Drehmomente, die von der Kontaktring- A corresponding number of elastic, electrically conductive thread-like or wire-like circular rings or contact rings 42 are arranged in the radial gap 41, one contact ring 42 being provided per ring set 33 * 38. The outer generally flat surfaces of the contact rings 42 contact and roll over the conductive concave surfaces of the concentric conductor rings 33 and 38 so that an electrical connection between the terminal pins 34 and the electrical components on the gimbal 14 via the conductors 39 is made. The critical design parameters of the conductor ring surfaces and the contact ring properties are discussed in more detail below. The main considerations that determine the selection of these design parameters consist in reducing any torques as far as possible, which are caused by the contact ring

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Lelterring-Orenzflfiohe auf den Kardanrahmen 14 ausgeübt werden, die möglichst weitgehende Vergrößerung der Selbsthalteeigenaohaften der Kontaktrlng-ZLelterrlng-Grenifläohe bei Auftreten von Stufen und Schwingungen ohne wesentliche Erhöhung der Kupplungsdrehmomente, die möglichst weitgehende Vergrößerung der StromfUhrungseigeneahaften der Kontaktring-/ Leiterring-Grentfläche und die möglichst weitgehende Vergrößerung der Zuferläasigkeit und Lebensdauer der Kontaktbaugruppe .Lelterring-Orenzflfiohe exercised on the cardan frame 14 the greatest possible enlargement of the self-holding properties of the Kontaktrlng-ZLelterrlng-Grenifläohe if steps and vibrations occur without significant Increase in the coupling torques as far as possible Enlargement of the power supply properties of the contact ring / Conductor ring surface and the greatest possible increase in the randomness and service life of the contact assembly.

Fig. 2 lelgt eine Enden«ioht der Kontaktbaugruppe 30, die die normalerweise ruf111ige Anordnung dar Kontaktringe 42 (nach einer gewiesen Betriebsperiode) in dem Radialrau« oder Spalt 41 ielgt. Is ist aus den Figuren 1 und 2 xu erkennen« dal die empfind Hohen K on takt ringe 42 sowie die Leiterringe 33, 38 βloh all· innerhalb des Kontaktbaugruppengehäuses J51 befinden und daher nicht freiliegen, so daß während der normalen Handhabung des empfindlichen Kreiselgerätes keine unerwünschte Berührung oder ein Herausspringen der Kontaktringe auftreten kann. FIG. 2 shows one end of the contact assembly 30, which is the normally required arrangement of the contact rings 42 (after a certain period of operation) in the radial space or gap 41. It can be seen from FIGS. 1 and 2 that the sensitive high contact rings 42 and the conductor rings 33, 38 are all located within the contact module housing J51 and are therefore not exposed, so that no undesirable effects occur during normal handling of the sensitive gyroscope Touching or jumping out of the contact rings can occur.

In Fig. 4 ist eine stark vergrößerte ausführliche Ansicht von zwei typischen Kontaktring-/Außen-Leiterring-Grenzflächen gezeigt. Die Kontaktring-/Innen-Leiterring-Grenzflächen können im wesentlichen gleich sein. Die bogenförmige konkave Oberfläche der Leiterringe 33 ergibt ein selbsttätiges Einfangen und Halten der Kontaktringe 42, wobei die Tiefe der Konkavität in Abhängigkeit von der Stärke der Stöße und Schwingungen auswählbar sind, die beim Betrieb des Kreiselgerätes auftreten können, wie dies weiter unten erläutert wird. Es ist verständlich, daß bei manchen Anwendungen diese bogenförmige Oberfläche nur in einem der konzentrischen Leiterteile ausgebildet werden muß, wenn die vorgesehene Anwendung keine großen Beanspruchungen ergibt. Nachdem die konkaven Nuten 33f mit dem gewünschten Radius und der gewünschten Tiefe maschinell spanabhebend eingear-4, there is shown a greatly enlarged detailed view of two typical contact ring / outer conductor ring interfaces. The contact ring / inner conductor ring interfaces can be essentially the same. The arcuate concave surface of the conductor rings 33 results in an automatic catching and holding of the contact rings 42, the depth of the concavity being selectable depending on the strength of the shocks and vibrations that can occur during operation of the gyroscope, as will be explained below. It will be understood that in some applications this arcuate surface need only be formed in one of the concentric conductor parts if the intended application does not result in high stresses. After the concave grooves 33 f are machined with the desired radius and depth.

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beltet oder auf andere Welse gebildet wurden, können sie in geeigneter Weise abgedeckt werden und die Goldlegierung wird durch galvanische Verfahren auf die Nut oder die konkave Oberfläche mit der gewünschten Dicke aufgetragen, ty pischerweise mit einer Stärke von 2/1000 mm (80/1000 Zoll), um die Leiterringe 55 zu bilden. Die Anschlußstifte werden in das Gehäuseformte11 eingegossen und sorgfältig duroh Bearbeiten der Nut freigelegt, so daß das Gold auf diesen Kontaktstüben abgeschieden wird und die KontaktetIfte eine äußere elektrische Ansohlußmöglionkeit für die Goldringe 55 bilden. Wenn dies gewünaoht 1st, kfMfcn alternativ getrennte Kupferringe in das Kunststoffgehäuse 51 eingegossen und dann spanabhebend auf die gewUnssfcW konkave Form bearbeitet werden, worauf dann Nickel und ®old (oder andere geeignet« Materialkombinationen) aufeinanderfolgend beispielsweise aufgedampft werden, um die konkaven Leiterringe 55 zu bilden. Jeder Kontaktring 42 ist ebenfalls mit Gold überzogen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, um die elektrische Leitfähigkeit der Kontaktbaugruppe zu verbessern. belted or otherwise formed, they can be suitably covered and the gold alloy is electroplated onto the groove or concave surface to the desired thickness, typically 2/1000 mm (80/1000 of an inch) ) to form the conductor rings 55. The connection pins are cast into the molded housing 11 and carefully exposed by machining the groove so that the gold is deposited on these contact stubs and the contact pins form an external electrical connection possibility for the gold rings 55. If so desired, alternatively separate copper rings can be cast into the plastic housing 51 and then machined to the desired concave shape, whereupon nickel and gold (or other suitable material combinations) are successively evaporated, for example, to form the concave conductor rings 55 . Each contact ring 42 is also plated with gold, as shown in FIG. 4, to improve the electrical conductivity of the contact assembly.

Die Kontaktring-Halteeigenschaften der Baugruppe können in einfacher Weise auf einen weiten Bereich von Schwingungsund Stoßbeanspruchungen ausgelegt werden, ohne daß irgendwelche Zwangsbedingungen durch Zusammenbau-Erwägungen auftreten. Wenn beispielsweise das die Kontaktbaugruppe aufweisende Meßinstrument in einer ruhigen oder günstigen Umgebung betrieben werden soll, so kann die Tiefe der Nuten y? sehr flach sein, wie dies durch die gestrichelte Linie X-X nach Fig. 4 angedeutet ist, die eine kleine Bogenlänge zeigt, während andererseits, wenn die Schwingungen und Stöße sehr stark sind, es erforderlich sein kann, die Nutentiefe zu vergrößern, d.h. die Bogenlänge zu vergrößern, wie dies durch die strichpunktierte Linie Y-Y angedeutet ist, um ein Herausspringen des Kontaktringes zu verhindern. Es sei jedoch bemerkt, daß der relativ flache Krümmungsradius für beide Fälle gleich bleibt. Die mit voll ausgezogenen Linien dar-The contact ring retention properties of the assembly can be easily adapted to a wide range of vibration and shock loads without any constraints from assembly considerations. If, for example, the measuring instrument having the contact assembly is to be operated in a quiet or favorable environment, the depth of the grooves y? be very shallow, as indicated by the dashed line XX of Fig. 4, which shows a small arc length, while on the other hand, if the vibrations and shocks are very strong, it may be necessary to increase the groove depth, ie the arc length increase, as indicated by the dash-dotted line YY, in order to prevent the contact ring from jumping out. It should be noted, however, that the relatively flat radius of curvature remains the same for both cases. The lines shown in full

·/. 809829/0844· /. 809829/0844

gestellte Darstellung nach Fig. 4 1st einetypische Konstruktion für einen Betrieb bei mäßigen Stößen und Schwingungen, wie er beispielsweise bei Anwendungen von Kreiselgetfäten in Luftfahrzeugen zu erwarten ist. So war beispielsweise für ein Luftfahrzeug-Kreiselgerät der Radius Jeder Nut 53* 0,625 mm (0,025 Zoll), während die Nutentiefe (für einen Hickellegie- rungs-Kontakteing mit einem Durchmesser von 4,8 mm/0,19 Zoll, mit einer Dioke von 0,5 ma/0,02 Zoll und mit einer Vorspannung von 9,07 g/0,020 IbB. 0,02 mm/0,008 Zoll betrug und einer der Kontaktring· 42 sprang heraus, wenn die Kontaktbaugruppe einer willkürlichen Schwingung mit einer Amplitude von 0,2 g /Hz ausgesetzt wurde. The illustration shown in FIG. 4 is a typical construction for operation with moderate impacts and vibrations, as is to be expected, for example, in applications of gyroscopic devices in aircraft. For example, for an aircraft gyroscope, the radius of each groove was 53 * 0.625 mm (0.025 inch), while the groove depth (for a 4.8 mm / 0.19 inch diameter metal alloy contacting, had a diameter of 0.5 ma / 0.02 inch and with a preload of 9.07 g / 0.020 IbB. 0.02 mm / 0.008 inch and one of the contact rings x 42 popped out when the contact assembly vibrated at random with an amplitude of zero , 2 g / Hz.

Obwohl das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung an hand von empfindlichen Instrumenten, wie z.B. Kreiselgeräten erläutert und beschrieben wurde, bei denen in den meisten Fällen die Kontaktbaugruppen sehr klein sind, gibt es viele andere Anwendungen, bei denen die Kontaktbaugruppen beträchtlich größer sein müssen und dennoch die Eigen-Halte- und Fangeigenschaften der Kontaktbaugruppe aufweisen müssen. Daher kann die Geometrie der Ring-Konkavität, der Kontaktring-Abmessungen und des Radialspaltes verallgemeinert werden, um die Anpassung an eine Vielzahl von Anwendungen in der folgenden Weise zu ermöglichen, wobei zu diesem Zweck auf die Fig. 4a bezug genommen wird. Allgemein sollte der Krümmungsradius der Leiterringoberfläche oder Nut R„ gleich oder kleiner als die halbe Abmessung des Radialspaltes sein, d.h. Although the preferred embodiment of the invention has been explained and described on the basis of sensitive instruments such as gyroscopes, in which in most cases the contact assemblies are very small, there are many other applications in which the contact assemblies must be considerably larger and still have their own -The contact assembly must have holding and catching properties. Thus, the geometry of the ring concavity, the contact ring dimensions and the radial gap can be generalized to accommodate a variety of applications in the following manner, for which purpose reference is made to Figure 4a. In general, the radius of curvature of the conductor ring surface or groove R "should be equal to or smaller than half the dimension of the radial gap, ie

darin ist RQ der Radius des Kontaktpunktes des Kontaktringes mit dem äußeren Leiterring gemäß der nachfolgenden Definition und R1 der Radius des Kontaktpunktes des Kontaktringes mit dem inneren Leiterring, wie dies weiter unten definiert wird.where R Q is the radius of the contact point of the contact ring with the outer conductor ring as defined below and R 1 is the radius of the contact point of the contact ring with the inner conductor ring, as defined below.

Die Abmessungen von R und R1 sind komplexe Funktionen des Nutenradius und der Kontaktringbreite, wie sich aus den fol- The dimensions of R and R 1 are complex functions of the groove radius and the contact ring width, as can be seen from the following

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genden Gleichungen ergibt: The following equations give:

R0 - RIG + RG I1 - Cos ^Tan ^ J <2) R 0 - R IG + R G I 1 - Cos ^ Tan ^ J < 2)

undand

RI * R0G *0RG l - Cos R I * R 0G * 0 R G l - Cos

(Tan"1 ψ)\ O) (Tan " 1 ψ) \ O)

darin ist RIQ der Radius von der Achse 17 der Kontaktbau gruppe zum Boden der inneren Ringnut, R00 der Radius von der Achse 17 der Kontaktbaugruppe zum Boden der äußeren Ringnut, und W die Breite des Kontaktringes. therein R IQ is the radius from the axis 17 of the contact assembly group to the bottom of the inner annular groove, R 00 is the radius from the axis 17 of the contact assembly to the bottom of the outer annular groove, and W is the width of the contact ring.

Weiterhin können die axialen Rückstell-oder Selbeteinfanfckräfte F^, die durch die KontaktringVLeiterring-arenzflHohen hervorgerufen werden, wie folgt ausgedrückt werden! Furthermore , the axial restoring or self-relieving forces F ^, which are caused by the contact ring conductor ring height , can be expressed as follows!

PAH-f P AH- f

- R.- R.

I I 1I I 1

wennif

C-C-

1^l 1 ^ l

2R0 2R 0

Bei der Betrachtung der Konstruktion des Kontaktringes 42 sei daran erinnert, daß,wie weiter oben ausgeführt wurde, wenn der Kontaktring in den Radialspalt 41 eingebaut wird, der freie Durchmesser des Kontaktringes größer als der radiale Abstand zwischen den Leiterringen ist, wobei das Verhältnis des freien Durchmessers zum radialen Abstand die Vorbelastung des Kontaktringes bestimmt. Dieses Verhältnis ist so gewählt, daß ein eindeutig rollender und damit im wesentlichen reibungsloser Kontakt des Kontaktringes mit den Leiterringoberflächen bei einer Relativdrehung zwischen dem Kardanrahmen 14 und dem Gehäuse 16 erzielt wird. Dieses Kriterium ist in Fig. 9 erläutert, in der die Eigenschaften des Kontaktringes 42 so ausgewählt sind, daß er eine ausschließliche Rollberührung mit den Ringen j5j5 und 58 aufrechterhält. Wie dies weiter unten noch näher erläutertLooking at the construction of the contact ring 42 it should be remembered that, as stated above, when the contact ring is installed in the radial gap 41, the free diameter of the contact ring is greater than the radial distance between the conductor rings, the The ratio of the free diameter to the radial distance determines the preload on the contact ring. This relationship is chosen so that a clearly rolling and thus essentially frictionless contact of the contact ring with the conductor ring surfaces is achieved with a relative rotation between the cardan frame 14 and the housing 16. This Criterion is explained in Fig. 9, in which the properties of contact ring 42 are selected to maintain exclusive rolling contact with rings j5j5 and 58. As explained in more detail below

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wird, ist zu erkennen, daß zur Erzielung von Punktkontakten zwischen der Kontaktringoberfläche und den Leiterringoberflächen der Kontaktringdurchmesser theoretisch genau gleich der Abmessung des Radialspaltes sein£ d.h. die Asymptote nach Fig. 9. Dies ist selbstverständlich nicht zweckmäßig, insbesondere dann nicht, wenn Stöße und Schwingungen auftreten. Es nuß daher ein Kompromiß zwischen den theoretischen und den praktischen Kontaktringeigenschaften geschlossen werden, wie dies weiter unten erläutert wird.it can be seen that to achieve point contacts between the contact ring surface and the conductor ring surfaces the contact ring diameter is theoretically exactly the same the dimension of the radial gap £ i.e. the asymptote Fig. 9. This is of course not practical, in particular then not when shocks and vibrations occur. There must therefore be a compromise between the theoretical and the practical contact ring properties, as explained below.

Es wurde festgestellt, daß, wenn der maximale freie Durchmesser des Kontaktringes überschritten wird, der Kontaktring bei seinem Zusammenbau zwischen den Leiterringen so verformt wird, daß die Kontaktringoberflächen die Leiterringoberflächen nicht gleichförmig berühren und daß die Kontaktringoberflächen zwischen den Ringenden versuchen, sich auszubeulen oder sich von den benachbarten Ringoberflächen fortzuwölben, so daß sich eine positive Kontaktringberührung an vier Stellen entlang der Kontakte ingobeifläche ergibt, wie dies im oberen Teil der Fig. 9 angedeutet ist. Auf Grund der geometrischen Beziehungen bedeutet dies, daß keine echte RollberUhrung zwischen dem Kontaktring und den Leiterringen besteht, so daß ein Gleiten an der Grenzfläche auftritt, so daß Reibungsdrehmomente hervorgerufen werden. Diese übertriebene "Nieren"- oder "Bohnen"-Form wirkt weiterhin im Sinne einer Überbeanspruchung des Kontaktringmaterials, so daß sich eine Materialermüdung und ein Brechen des Kontaktringes nach relativ wenigen Umdrehungen ergibt, so daß sich eine unannehmbar kurze Lebensdauer ergibt. Insbesondere ruft eine derartige übertriebene "Nieren"- oder "Bohnen"-Form des eingebauten Kontaktringes bei einer Drehung der Bauteile unkompenslerte Blegemomente in dem Kontaktring mit einer resultierenden Vergrößerung der Kupplungsdrehmomente hervor. Dies kann als Drehmoment-Abhängigkeit von der Winkelstellung des Kontaktringes um den Spalt herum bezeichnet werden.It has been found that when the maximum free diameter of the contact ring is exceeded, the contact ring is deformed during its assembly between the conductor rings that the contact ring surfaces the conductor ring surfaces do not touch uniformly and that the contact ring surfaces between the ring ends try to each other bulging or bulging away from the adjacent ring surfaces so that there is positive contact ring contact at four points along the contacts ingobe surface shows how this is indicated in the upper part of FIG. Due to the geometric relationships, this means that no real There is rolling contact between the contact ring and the conductor rings, so that sliding occurs at the interface, so that frictional torques are caused. This exaggerated "kidney" or "bean" shape continues to work in the Meaning of an overstressing of the contact ring material, so that a material fatigue and a breakage of the contact ring after a relatively few revolutions, so that the life expectancy is unacceptably short. In particular, calls such an exaggerated "kidney" or "bean" shape of the built-in contact ring when the components are rotated uncompensated moment in the contact ring with a resulting increase in clutch torques. This can be seen as a torque dependence on the angular position of the contact ring around the gap.

809829/0844809829/0844

Bei den meisten praktischen Anwendungen der beschriebenen Kontaktbaugruppe und insbesondere bei Anwendungen für Kreiselgeräte ist eine absolute und durchgehende Konzentrizität zwischen den inneren und äußeren Leiterringen auf Grund der Eigenschaften des Lager-Kugellagers, der Bearbeitungstoleranzen und einer durch Umgebungseinflüsse hervorgerufenen Nachgiebigkeit des Gerätes nicht erzielbar. Daher wird der Kontaktringdurchmesser so ausgewählt, daß er die gewünschte Vorbelastung bei der maximalen exzentrischen Spaltposition während derartiger Anomalien aufweist. Dies bedeutet, daß bei der minimalen exzentrischen Spaltposition die Vorbelastung des Kontaktringes größer als erwünscht ist. Wenn der Kontaktring einen zu großen freien Durchmesser aufweist, sind die Radien der Enden des Kontaktringes nicht gleich und Kupplungsdrehmomente werden von dem Kontaktring auf das drehbare Teil ausgeübt. Dies ist im oberen Teil der Fig. 9 durch die mit gestrichelten Linien dargestellte Position der übertrieben nierenförmigen Kontaktringform gezeigt. Daher ist der gewünschte freie Durchmesser des Kontaktringes derart, daß diese Radien der Kontaktringenden im wesentlichen gleich bleiben, selbst bei Betriebsvorgängen, bei denen die Leiterringe nicht genau konzentrisch sind.In most practical applications of the contact assembly described, and particularly in applications for gyroscopes is an absolute and continuous concentricity between the inner and outer conductor rings due to the Properties of the bearing ball bearing, the machining tolerances and a flexibility caused by environmental influences of the device cannot be achieved. Therefore, the contact ring diameter is selected to have the desired preload at the maximum eccentric gap position during such anomalies. This means that at the minimum eccentric gap position, the preload on the contact ring is greater than desired. When the contact ring has too large a free diameter, the radii of the ends of the contact ring are not the same and coupling torques are transmitted from the contact ring to the rotatable part exercised. This is exaggerated in the upper part of FIG. 9 by the position shown with dashed lines kidney-shaped contact ring shape shown. Hence the one you want free diameter of the contact ring such that these radii of the contact ring ends are essentially the same remain even during operations where the conductor rings are not precisely concentric.

Um die gewünschte Kontaktring-ZLeiterring-Berührungsvorbelastung ohne ein Ausbeulen zu erzielen, muß eine Anzahl von miteinander in Wechselbeziehung stehenden Kontaktringparametern in Erwägung gezogen werden. Im allgemeinen sind die Radialabmessungen des Spaltes (R - R,) und die Axialbreite des W des Kontaktringes durch die gewünschten grundlegenden Abmessungen der Kontaktbaugruppe festgelegt; beispielsweise betrug bei einer Ausführungsform die Radialabmessung des Spaltes etwa 5 nm und die Axialbreite W des Kontaktringes lag in der Größenordnung von ungefähr 0,5 mm. Zweitens wird das Kontaktringmaterial ausgewählt. Diese Auswahl beruht auf einer Anzahl von Forderungen unter Einschluß einer Verformungsbeständigkeit, die ein Material mit einem hohen Elastizitätsmodul erfordert, und die Fähigkeit, ohneTo the desired contact ring Z conductor ring contact preload without achieving buckling, a number of interrelated contact ring parameters must should be considered. In general, the radial dimensions of the gap (R - R,) and the axial width of the W of the contact ring are through the desired basic Dimensions of the contact assembly established; for example, in one embodiment the radial dimension was of the gap about 5 nm and the axial width W des Contact ring was on the order of about 0.5 mm. Second, the contact ring material is selected. This selection is based on a number of requirements including resistance to deformation that a material has with a requires high modulus of elasticity, and the ability to do without

809829/0844 β/·809829/0844 β /

28012802801280

Bruch verformt zu werden, so daß ein Material erforderlich ist, das eine hohe Fließspannung aufweist. Bei einem Ausführungsbeispiel war ein erfolgreich verwendetes Material eine 95 #ige Nickellegierung mit einem Elastizitätsmodul von 2,11 · 10 kp/cm (30 . 10 psi) und einer Fließspannung von 14 000 kp/cm2 (200 000 psi). Eine derartige Legierung kann von der Firma Mechmetals Corp., Culver City, California, bezogen werden. Nachdem die vorstehenden Parameter als Konstanten ausgewählt wurden, sind die verbleibenden noch zu bestimmenden Abmessungen der freie Radius Rp des Kontaktringes sowie die radiale Stärke t des Kontaktringes, um die gewünschte Kontaktring-/Leiterring-Vorbelastung Fn zu erzielen, wenn der Kontaktring um einen Betrag YT beim Zusammenbau in den Spalt 41 ausgelenkt wird.To be deformed fracture, so that a material having a high yield stress is required. In one embodiment, a material successfully used was a 95 # nickel alloy with a Young's modulus of 2.11 x 10 -4 kg / cm (30.10 psi) and a yield stress of 14,000 kg / cm 2 (200,000 psi). Such an alloy can be obtained from Mechmetals Corp., Culver City, California. After the above parameters have been selected as constants, the remaining dimensions to be determined are the free radius R p of the contact ring and the radial thickness t of the contact ring in order to achieve the desired contact ring / conductor ring preload F n when the contact ring is around a Amount Y T is deflected into the gap 41 during assembly.

An dieser Stelle sei bemerkt, daß bei dem erfindungsgemäßen Zusammenbau-Verfahren sowie bei der Kontaktbaugruppe eine weite Auswahl von Parametern möglich ist, um einen entsprechend breiten Bereich von Umgebungsanforderungen zu erfüllen. Beispielsweise sind ohne das erfindungsgemäße Zusammenbauverfahren der maximale freie Durchmesser des Kontaktringes, das Kontaktringmaterial und möglicherweise seine Dicke zusammen mit der Tiefe der konkaven Leiterringe durch den Wert begrenzt, um den der Kontaktring verformt werden muß, um ihn in den Radialabstand zwischen den Leiterringen einzusetzen. Auf Grund des erfindungsgemäßen Zusammenbauverfahrens sind die meisten der Kontaktring- und Nut-Konstruktionsparameter nicht durch mechanische Zusammenbau-Bedingungen oder Zwangsbedingungen beschränkt. At this point it should be noted that in the inventive Assembly method as well as a wide range of parameters is possible for the contact assembly to suit one to meet a wide range of environmental requirements. For example, without the assembly method according to the invention the maximum free diameter of the contact ring, the contact ring material and possibly its thickness combined with the depth of the concave conductor rings limited by the amount by which the contact ring must be deformed in order to make it to be inserted in the radial distance between the conductor rings. Due to the assembly method according to the invention most of the contact ring and groove design parameters are not limited by mechanical assembly or constraints.

Die Vorspannkraft kann durch die folgende Gleichung angenähert werden;The preload force can be approximated by the following equation;

(5) F /(5) F /

darin istis in it

YT - Kontaktringauslenkung,Y T - contact ring deflection,

809829/0844 ./.809829/0844 ./.

E = Elastizitätsmodul des Kontaktringmaterials Wp = Kontaktringbreite
t = Kontaktringstärke
E = modulus of elasticity of the contact ring material Wp = contact ring width
t = contact ring thickness

R„ = freier Radius des Kontaktringes.R "= free radius of the contact ring.

Jt?Jt?

Fig. 9 ist ein Diagramm der Kontaktringstärke t gegenüber dem freien Radius Rp dieses Kontaktringes (wobei die Kontaktringbreite Wp dauernd 0,5 nun beträgt, RQ - R1 gleich 3,8 mm ist und wobei der Elastizitätsmodul 2,11 · 10 kp/cm beträgt, während die Fließspannung 14100 kp/cm beträgt) für eine Gruppe von Kurven mit konstanter Vorbelastung F^. Es ist zu erkennen, daß die maximale Vorbelastung oder Vorspannung eine Funktion der Größe des Kontaktringes und der Leiterring-Durchmesser ist und daß die maximal wünschenswerte Vorbelastung für einen freien Radius des Kontaktringes von ungefähr 2,916 mm (0,115 Zoll) auftritt. Es ist weiterhin zu erkennen, daß für freie Radien des Kontaktringes, die größer als der maximal wünschenswerte Radius sind, die Vorbelastung zu unerwünschten Kontakteigensehaften führt, d.h. zu einem Ausbeulen, während für Radien, die kleiner als dieser maximal wünschenswerte Radius jedoch selbstverständlich größer als RQ - R3. sind, die Vorbelastung die gewünschten Kontakteigenschaften ergibt, d.h. einen reinen Rollkontakt. Wenn daher die Parameter RQ - R1 sowie W durch grundlegende Konstruktionsgründe festgelegt sind, kann irgendeine gewünschte Vorbelastung Fn bestimmt werden; siehe beispielsweise den Punkt B nach Fig. 9, der zeigt, daß bei einer vorgegebenen Kontaktringstärke von beispielsweise 0,0228 mm (0,0009 Zoll) bei einer erwünschten Vorbelastung von 94O7 P (0,020 lbs) ein freier Radius des Kontaktringes von 2,44 mm (0,096 Zoll) erforderlich ist. Wenn eine höhere Vorbelastung erwünscht ist, beispielsweise von 13,6 ρ (0,03 lt»s), so kann der freie Radius beibehalten werden und die Stärke auf ungefähr 0,035 mm (0,0013 Zoll) vergrößert werden. Es ist zu erkennen, daß für die ausgewählte Stärke zwei freie Radien gegeben sind (A, B nach Fig. 9), die die gewünschte Vorbelastung ergeben, doch ist der eine9 is a diagram of the contact ring thickness t versus the free radius Rp of this contact ring (where the contact ring width Wp is now continuously 0.5, R Q - R 1 is 3.8 mm and where the modulus of elasticity is 2.11 · 10 kp / cm, while the yield stress is 14100 kp / cm) for a group of curves with constant preload F ^. It can be seen that the maximum preload or preload is a function of the size of the contact ring and conductor ring diameters, and that the maximum desirable preload occurs for a free radius of the contact ring of approximately 2.916 mm (0.115 inches). It can also be seen that for free radii of the contact ring that are larger than the maximum desirable radius, the preload leads to undesirable contact properties, ie bulging, while for radii smaller than this maximum desirable radius, of course, larger than R Q - R 3 . are, the preload results in the desired contact properties, ie a pure rolling contact. Therefore, if the parameters R Q - R 1 as well as W are determined by basic design reasons, any desired preload F n can be determined; see for example the point B of FIG. 9, which shows that, at a predetermined contact ring thickness of for example 0.0228 mm (0.0009 inches) at a desired preload of 9 4 O7 P (0.020 lbs) of a free radius of the contact ring of 2 .44 mm (0.096 in) is required. If a higher preload is desired, for example 13.6 ρ (0.03 lt »s), the free radius can be maintained and the thickness increased to about 0.035 mm (0.0013 inches). It can be seen that for the selected thickness there are two free radii (A, B according to FIG. 9) which give the desired preload, but one is

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28012802801280

freie Radius (B) so groß, daß er ein unerwünschtes Verbeulen des Kontaktringes hervorruft, wenn dieser in den Spalt eingesetzt wird. Im allgemeinen ist es am besten, die Kontaktringverformung dadurch kleinzuhalten, daß die Stärke so ausgewählt wird, daß eine vorgegebene Vorbelastung erzielt wird, um auf diese Weise eine optimale Kontaktring-Biegemomentkompensation aufrechtzuerhalten, die zu einer minimalen Abhängigkeit des Drehmomentes von Radialspaltänderungen führt.Free radius (B) so large that it causes undesirable buckling of the contact ring when it is inserted into the gap will. In general, it is best to keep the contact ring deformation small by selecting the strength is that a predetermined preload is achieved in order to achieve an optimal contact ring bending moment compensation in this way to maintain, which leads to a minimal dependence of the torque on changes in the radial gap.

Im folgenden werden anhand der Figuren 5 bis 8 unter erneuter Bezugnahme auf die Nutengeometrie nach Fig. 4a die Selbstfang- und Halteeigenschaften der einen rollenden Kontaktring aufweisenden Kontaktbaugruppe beschrieben. Wie dies gezeigt wurde, werden diese Selbstfangeigenschaften ohne die Verwendung von V-förmigen Nuten oder vertikalen Führungswänden auf jeder Seite der Leiterringe erreicht, weil derartige Wände im Betrieb ein erhebliches Kupplungsdrehmoment einführen würden. Konkave relativ flache Nuten an zumindest einem der relativ zueinander drehbaren Teile wirken mit einer allgemein ebenen Außenoberfläche des Kontaktringes 42 derart zusammen, daß Kraftvektoren (auf Grund der Vorbelastung) erzeugt werden, die auf den Kontaktring derart wirken, daß er innerhalb der Nuten gehalten wird. Diese Kräfte werden während einer Rollberührung erzeugt und tragen daher nur unwesentliche Kupplungsdrehmomente zwischen den drehbaren Bauteilen bei. Weiterhin ist diese Selbsthalteeigenschaft des Kontaktringes äußerst vorteilhaft, wenn die Nuten des einen Bauteils nicht genau mit den Nuten des anderen Bauteils ausgerichtet sind oder genau koplanar zu diesen sind, so daß die Herstellungskosten verringert werden können (wie es weiter oben erwähnt wurde, können einfache Beilagscheiben verwendet werden, um diese Ausrichtung mit ausreichen der Präzision zu erzielen.) Weiterhin werden während des Betriebs die Kontaktringe in den Nuten durch diese Ruckst«llkräfte gehalten, wenn normale Bewegungen des Kreisels oder des Luftfahrzeuges im Sinne einer Verschiebung der Kontaktringe in Axialrichtung gegenüber dem Nutenmittelpunkt wirkte* In the following, the self-locking and holding properties of the contact assembly having a rolling contact ring are described with reference to FIGS. 5 to 8 again with reference to the groove geometry according to FIG. 4a. As has been shown, these self-locking properties are achieved without the use of V-shaped grooves or vertical guide walls on either side of the ladder rings because such walls would introduce significant coupling torque in use. Concave relatively shallow grooves on at least one of the relatively rotatable parts cooperate with a generally flat outer surface of the contact ring 42 in such a way that force vectors (due to the preload) are generated which act on the contact ring in such a way that it is held within the grooves. These forces are generated during rolling contact and therefore only contribute insignificant coupling torques between the rotatable components. Furthermore, this self-holding property extremely advantageous of the contact ring, if the grooves of one component are not precisely aligned with the grooves of the other component or exactly coplanar with this, so that the manufacturing cost can be reduced (as it was mentioned above, can be simple washers can be used to achieve this alignment with sufficient precision.) Furthermore, the contact rings are held in the grooves by these jerks during operation when normal movements of the gyro or the aircraft in the sense of a displacement of the contact rings in the axial direction relative to the Slot center acted *

809829/0844 <A 809829/0844 <A

Die Figuren 5, 6, 7 und 8 zeigen drei typische Fälle einer Fehlausrichtung oder Störung der Ausrichtung der Kontaktringe gegenüber den Leiterringen. In Fig. 5 1st eine seitliche oder axiale Verschiebung des Kontaktringes (möglicherweise auf Grund einer stetigen Kurve des Luftfahrzeuges) dargestellt. Der durch Fn unter diesen Bedingungen erzeugte Kraftvektor schließt seitliche oder axiale Komponenten ein, die eine Rückstellkraft hervorrufen und im Sinne einer Rückführung des Kontaktringes in eine Gleichgewichts-Kraftstellung wirken. In Fig. 6 ist eine axiale Fehlausrichtung gezeigt (die beispielsweise durch einen nicht ebenen Zustand zwischen den inneren und äußeren Ringen hervorgerufen ist.) Auch in diesem Fall zeigt eine Untersuchung der auftretenden Kraftvektoren, daß resultierende Kraftkomponenten erzeugt werden, die so wirken, daß der Kontaktring in den Nuten zentriert gehalten wird. Schließlich führt, wie dies in den Figuren 7 und 8 gezeigt ist, irgendeine Verdrehung-Fehlausrichtung θ zur Erzeugung von Rückstellmomenten M auf Grund der Kontaktpunkte der ebenen Oberfläche des Kontaktringes mit der konkaven Oberfläche des Leiterringes. Fig. 7 zeigt einen Fall, bei dem der Kontaktring eine Winkelbewegung um einen Radius der Baugruppe ausgeführt hat, während Fig. 8 einen Fall zeigt, bei dem der Kontaktring eine Winkelbewegung aus der Ebene der Drehachse heraus ausgeführt hat.Figures 5, 6, 7 and 8 show three typical cases of misalignment or disruption of the alignment of the contact rings with respect to the conductor rings. 5 shows a lateral or axial displacement of the contact ring (possibly due to a steady curve of the aircraft). The force vector generated by F n under these conditions includes lateral or axial components that cause a restoring force and act to return the contact ring to an equilibrium force position. In Fig. 6 an axial misalignment is shown (caused, for example, by a non-planar condition between the inner and outer rings.) In this case too, an examination of the force vectors involved shows that resultant force components are generated which act so that the Contact ring is held centered in the grooves. Finally, as shown in Figures 7 and 8, any twisting misalignment θ results in the generation of restoring moments M due to the points of contact of the flat surface of the contact ring with the concave surface of the conductor ring. FIG. 7 shows a case in which the contact ring has carried out an angular movement around a radius of the assembly, while FIG. 8 shows a case in which the contact ring has carried out an angular movement out of the plane of the axis of rotation.

An dieser Stelle sei bemerkt, daß eine rechtwinklige Nut oder eine V-förmige Nut unabhängig davon, ob diese Nut flach oder tief ist, die vorstehend beschriebenen Eigen-Fangkräfte nicht erzeugen kann, wenn die Leiterringe in Axialrichtung fehlausgerichtet sind. Derartige axiale Fehlausrichtungen können zufällig während des Betriebes eines Luftfahrzeug-Kreiselgerätes bei Auftreten von g-Kräften während des Fluges auftreten. Eine rechtwinklige Nut kann derartige RUckstellkräfte nicht erzeugen, weil der Kontaktring lediglich gegen die Seitenwände der Nut anstößt, so daß sich eine Verformung des Kontaktringes und die Erzeugung hoher Reibungsdrehmomente ergibt. In ähnlicher Weise führt bei einer V-Nut, selbst beiAt this point it should be noted that a right-angled groove or a V-shaped groove regardless of whether this groove is flat or is deep, the self-catching forces described above are not can generate when the conductor rings are misaligned in the axial direction. Such axial misalignments can occur accidentally during the operation of an aircraft gyroscope when g-forces occur during flight. A right-angled groove cannot generate such restoring forces because the contact ring only counteracts the side walls of the groove abuts, so that a deformation of the contact ring and the generation of high frictional torques results. Similarly, with a V-groove, itself leads to

809829/0844 ·/·809829/0844 /

einer flachen Nut, eine axiale Fehlausrichtung der Leiterringe zu Kräften, die tatsächlich divergierend sind, d.h. anstatt im Sinne einer Rückstellung des Kontaktringes in die Nut zu wirken, wirken diese Kräfte derart, daß der Kontaktring aus der Nut herausgedrückt wird.a shallow groove, axial misalignment of the ladder rings to forces that are actually divergent, i.e. instead of acting in the sense of restoring the contact ring into the groove, these forces act in such a way that the contact ring is pushed out of the groove.

Die Kombination der konkaven Nut und der ebenen Außenoberfläche des Kontaktringes ergibt redundante Kontaktring-Berührungspunkte, so daß eine zuverlässige elektrische Übertragung sichergestellt ist.The combination of the concave groove and the flat outer surface of the contact ring results in redundant contact ring contact points, so that a reliable electrical transmission is ensured.

Die mit dem rollenden Kontaktring arbeitende Kontaktbaugruppe ist so ausgelegt, daß die empfindlichen Kontaktringe 42 in dem Radialspalt zwischen den inneren und äußeren konkaven Leiterringen 33» 38 ohne Verformung, Überdehnung, Zerkratzen oder andere Beschädigung dieses Kontaktringes eingebaut werden können. Dies ist äußerst wichtig weil wenn der Kontaktring bei seiner Handhabung beispielsweise mit Pinzetten oder ähnlichem selbst nur etwas zerkratzt oder eingekerbt wird, jede Kontaktring-Oberflächenfehlstelle zu einer Ursache für Drehmoment änderungen wird und weiterhin die Möglichkeit eines Bruches an diesem Punkt nach kurzer Betriebszeit ergeben kann.The working with the rolling contact ring contact assembly is designed so that the sensitive contact rings 42 in the radial gap between the inner and outer concave conductor rings 33 »38 without deformation, overstretching, scratching or other damage to this contact ring can be installed. This is extremely important because if the contact ring when handling it, for example with tweezers or the like, only a little is scratched or notched, each Contact ring surface imperfection becomes a cause of torque changes and continues to be the possibility of one Breakage at this point can result after a short period of operation.

Weiterhin müßten ohne das erfindungsgemäße Zusammenbauverfahren und die zugehörige Einrichtung die Kontaktringe verformt werden und zwar unter Verwendung irgendeiner Art von Aufspreizwerkzeug, damit sie in den Spalt 41 eingesetzt werden können. Das Aufspreizwerkzeug selbst könnte den Kontaktring zerkratzen oder einkerben. Zusätzlich würde die Verwendung eines derartigen Werkzeuges eine sehr erfahrene Person zum Zusammenbau voraussetzen, damit der Kontaktring in den Spalt eingeführt und mit den Leiterringen ausgerichtet wird, was einen äußerst schwierigen und zeitaufwendigen Vorgang darstellt. Das erfindungsgemäße Zusammenbauverfahren sowie die zugehörige Vorrichtung beseitigt alle vorstehenden Zusatnmenbauprobleme, so daß das Verfahren durch nur wenig geübte Personen in sehr kurzer Ze it durchgeführt werden kann,Furthermore, without the assembly method according to the invention and the associated device, the contact rings would have to be deformed using some type of spreader tool to insert them into gap 41 can. The spreading tool itself could be the contact ring scratch or nick. In addition, such a tool would be a very skilled person to use prerequisite for assembly so that the contact ring is inserted into the gap and aligned with the conductor rings, which is an extremely difficult and time consuming process represents. The assembly method according to the invention and the associated device eliminates all of the above assembly problems, so that the procedure can be carried out in a very short time by people with little experience,

809829/0844809829/0844

"31- 2801280 "31-2801280

wie dies noch näher erläutert wird. Das erfindungsgemäße Zusammenbauverfahren und die zugehörige Vorrichtung ermöglichen weiterhin in vorteilhafter Weise den Einbau von Kontaktringen mit verschiedenen freien Durchmessern oder Vorbelastungen in konkave innere und äußere Leiterringe mit verschiedenen Tiefen in Abhängigkeit von der Stärke der Schwingungs- und Stoßbelastungen des Gerätes, in das die Kontaktbaugruppe eingebaut wird.as this will be explained in more detail. The assembly method according to the invention and the associated device furthermore advantageously enable the installation of contact rings with different free diameters or preloads in concave inner and outer conductor rings with different depths depending on the strength of the vibration and shock loads of the device in which the contact assembly is installed.

Das Zusammenbauverfahren und die zugehörige Vorrichtung wird im folgenden anhand der Figuren 2, 2a, J5 und ^a erläutert. Das Verfahren umfaßt die Verwendung einer Adapterplatte 24 und eines Zusammenbauwerkzeuges oder einer Haltevorrichtung 50 (Fig. S). Wie dies weiter oben erwähnt wurde, ist die Adapterplatte 24 zwischen dem Gehäuse j51 und dem Instrumentengehäuse 16 eingepaßt. Eine Anzahl von unterschiedlichen Adapterplatten kann für verschiedene Kreiselgerät-Forraen konstruiert werden. Die Adapterplatte 24 ist allgemein kreisförmig und sehließt eine innere kreisringförmige Lippe 51 ein, die abschließend die Leiterbaugruppe gegenüber dem Kreisel-Gehäuselager und der Lagerzapfenöffnung 52 festlegt und hiermit konzentrisch ausrichtet. Die äußere Oberfläche 53 der Adapterplatte 24 weist eine äußere Ausnehmung 54 auf, die eine innere Schulter j5j5 (Fig. 1) des Gehäuses 3>1 aufnimmt, wobei sieh die Schulter 55 über den Halte- oder Befestigungsflansch 26 bis zur Tiefe der Ausnehmung 54 der Adapterplatte erstreckt. Die ebene Ausnehmung 54 bildet einen ersten im wesentlichen halbkreisförmigen Anschlag 56 (Fig. 2a und 3), der konzentrisch zur Lippe 51 und zur öffnung 52 ist und der außerdem konzentrisch zur äußeren Umfangsoberfläche des Gehäuses 3I 1st, so daß die normale zusammengebaute konzentrische Position des Gehäuses j51 bezüglich des Ringteils 36 festgelegt wird. Die ebene Ausnehmung 54 erstreckt sich über die normale Position des Gehäuses Jl entgegengesetzt zum Anschlag 56 hinaus und bildet einen zweiten radial versetzten im wesentlichen halbkreisförmigen Ansehlag 57, der konzentrisch zur äußeren Umfangsoberfläche des Gehäuses ist, so daß eine Position fürThe assembly process and the associated device are explained below with reference to FIGS. 2, 2a, J5 and ^ a. The method includes the use of an adapter plate 24 and an assembly tool or fixture 50 (Fig. 5). As mentioned above, the adapter plate 24 is fitted between the housing j51 and the instrument housing 16. A number of different adapter plates can be designed for different gyro shapes. The adapter plate 24 is generally circular and includes an inner annular lip 51 which finally fixes the conductor assembly relative to the gyro housing bearing and the journal opening 52 and aligns it concentrically therewith. The outer surface 53 of the adapter plate 24 has an outer recess 54 which receives an inner shoulder j5j5 (Fig. 1) of the housing 3> 1, the shoulder 55 over the holding or fastening flange 26 to the depth of the recess 54 of the Adapter plate extends. The flat recess 54 forms a first substantially semicircular stop 56 (FIGS. 2a and 3) which is concentric with the lip 51 and the opening 52 and which is also concentric with the outer peripheral surface of the housing 3I , so that the normal assembled concentric position of the Housing j51 is set with respect to the ring part 36. The planar recess 54 extends beyond the normal position of the housing Jl opposite to the stop 56 and forms a second radially offset, substantially semicircular stop 57 which is concentric to the outer peripheral surface of the housing, so that a position for

809829/0844 m/' 809829/0844 m / '

das Gehäuse 31 festgelegt wird, die exzentrisch bezüglich des inneren Leiterteils 36 ist. Die Gesamtform der Ausnehmung 54 ermöglicht es, das äußere Leitergehäuse 3H um eine der die Baugruppe befestigenden Schrauben 27, 27' zu verschwenken oder zu drehen, beispielsweise um die Schraube 27, so daß eine Verschwenkung von einer normalen oder geschlossenen Stellung, die konzentrisch zum inneren Leiterteil 36 ist, zu einer offenen oder "Lade"-Stellung möglich ist, die exzentrisch bezüglich des Teils J>6 ist. Daher wird in der "Lade"-Stellung oder der offenen Stellung ein relativ großer Radialabstand auf einer Seite zwischen den inneren und äußeren Leiterringen der Kontaktbaugruppe gebildet. Dieser große radiale Abstand ermöglicht den Einbau der verschiedene Durchmesser aufweisenden Kontaktringe 42. Tatsächlich kann diese Anordnung den Einbau von Kontaktringen mit einem Durchmesser ermöglichen, der die maximale Vorbelastung (ohne Ausbeulen, wie dies weiter oben beschrieben wurde) ergibt.the housing 31, which is eccentric with respect to the inner conductor part 36, is fixed. The overall shape of the recess 54 makes it possible to pivot or rotate the outer conductor housing 3H about one of the screws 27, 27 'securing the assembly, for example about the screw 27, so that a pivoting from a normal or closed position concentric to the inner Ladder portion 36 is possible to an open or "loading" position that is eccentric with respect to portion J> 6 . Therefore, in the "loading" position or the open position, a relatively large radial distance is formed on one side between the inner and outer conductor rings of the contact assembly. This large radial spacing allows the various diameter contact rings 42 to be installed. Indeed, this arrangement can allow contact rings of a diameter to be installed which will give the maximum preload (without buckling as described above).

Anstelle der Verschwenkung des Gehäuses 31 um eine seiner Befestigungsschrauben gemäß den Figuren 2, 2a und 3 kann alternativ die Ausnehmung 54 der Adapterplatte 24 gemäß den Figuren 10 und 10a exzentrisch bezüglich des Lagerzapfens und des inneren Leiterteils 36 ausgebildet sein und eine Verlängerung 31' des Gehäuses 31 kann in die Ausnehmung 54 passen und entsprechend exzentrisch bezüglich der inneren Symmetrieachse des Gehäuses 3I festgelegt werden, so daß in seiner normalen Stellung die innere Symmetrieachse mit der Achse des inneren Bauteils 36 ausgerichtet ist. Daher versetzt eine Drehung der Adapterplatte 24 (vor dem Einsetzen der Befestigungsschrauben 27, 27') das Gehäuse 3I exzentrisch, so daß der vergrößerte radiale Abstand zum Einbau der Kontaktringe gebildet wird, wie dies in Flg. 10a gezeigt ist.Instead of pivoting the housing 31 about one of its fastening screws according to FIGS. 2, 2a and 3, the recess 54 of the adapter plate 24 according to FIGS. 10 and 10a can alternatively be designed eccentrically with respect to the bearing pin and the inner conductor part 36 and an extension 31 'of the housing 31 can fit into the recess 54 and be set correspondingly eccentrically with respect to the inner axis of symmetry of the housing 3I, so that in its normal position the inner axis of symmetry is aligned with the axis of the inner component 36. Therefore, a rotation of the adapter plate 24 (before inserting the fastening screws 27, 27 ') offsets the housing 3I eccentrically, so that the increased radial distance for installing the contact rings is formed, as shown in FIG. 10a is shown.

Die Kontaktring-Einbauvorrichtung oder das Werkzeug 50 ist in den Figuren 2, 3 und 3a dargestellt und eraöglicht bei seiner Verwendung einen schnellen Einbau der Kontaktringe The contact ring installation device or tool 50 is shown in FIGS. 2, 3 and 3a and, when used, enables rapid installation of the contact rings

./. 809829/0844./. 809829/0844

ohne eine Handhabung dieser Kontaktringe mit Pinzetten oder anderen scharfen Gegenständen, die die Kontaktringe verkratzen oder einkerben können. Das Werkzeug 50 ist vorzugsweise aus einem ffeigneten Kunststoffmaterial geformt und weist einen kreisförmigen Basis-Planschabschnitt 6o mit einem Durchmesser auf, der größer ist als der Innendurchmesser des Gehäuses 31» so daß dieser Planschteil das Gehäuse überbrücken kann und die Axialfläche des Gehäuses Jl als Ausrichtanschlag für das Werkzeug dient, wenn dieses verwendet wird. Eine Verlängerung oder Nabe 61 und ein Knopf 62 auf einer Seite des Basisflansches ermöglichen eine einfache Handhabung und Bedienung des Werkzeuges. Von dem Mittelpunkt der gegenüberliegenden Seite des Basisflansches 60 erstreckt sich ein Hohlzylinder oder Führungsteil 6j mit einem Innendurchmesser, der einen Gleitsitz über das innere Leiterteil 36 ermöglicht und eine ausreichende Länge aufweist, damit sich dieses Führungsteil über den am weitesten innen gelegenen Innenleiter 38 des Teils 36 hinaus erstreckt. Ein Teil der Seite des Führungsteils 63, der auf den vergrößerten Spalt 41 gerichtet ist, ist bei 64 gemäß Fig. 2a fortgeschnitten, so daß ein Eingriff der Kontaktringe mit den inneren Leiterringen 38 ermöglicht wird. Seitlich versetzt gegenüber dem Führungsteil 63 und gegenüberliegend zum fortgeschnittenen Teil dieses Führungsteils ist eine Stange 65 aus Kunststoffmaterial angeordnet, die mit Gleitsitz in eine Befestigungsbohrung 66 in der Verlängerung oder Nabe 6l eingepaßt ist. Wie dies zu erkennen 3sb, weist die Stange 65 einen Durchmesser auf, der wesentlich kleiner als der normale Spalt 41 ist und die Stangelist an einem Ende mit einer Anzahl von Ausnehmungen 67 versehen, die einen Abstand entsprechend dem Ringabstand aufweisen während am anderen Ende der Stange ein Knopf 68 angeordnet ist. Geeignete einen niedrigen Druck ausübende Kugelrastanordnungen 69 sind vorgesehen, um eindeutige Stangen-Positionen bei der Verwendung des Werkzeuges festzulegen. Es ist jedoch verständlich, daß die Stange 65 allein verwendet werden kann, wobei die den Zusammenbau durchführende Person manuell die Stange in den erweiterten Spalt 41 einführt.without handling these contact rings with tweezers or other sharp objects that scratch the contact rings or notch. The tool 50 is preferably molded from a suitable plastic material and has a circular base splash section 6o with a diameter which is larger than the inner diameter of the housing 31 » so that this Planschteil can bridge the housing and the axial surface of the housing Jl as an alignment stop for the Tool serves when this is used. An extension or hub 61 and a button 62 on one side of the base flange enable easy handling and operation of the tool. From the center of the opposite side of the Base flange 60 extends a hollow cylinder or guide part 6j with an inner diameter which has a sliding fit the inner conductor part 36 enables and a sufficient Has length so that this guide part extends beyond the inner conductor 38 of the part 36 which is located furthest inward extends. A part of the side of the guide part 63 that on the enlarged gap 41 is directed, is cut away at 64 according to FIG. 2a, so that an engagement of the contact rings with the inner conductor rings 38 is made possible. Laterally offset with respect to the guide part 63 and opposite to the cut-away part of this guide part, a rod 65 made of plastic material is arranged, which with Sliding fit in a mounting hole 66 in the extension or hub 6l is fitted. How to recognize this 3sb shows the rod 65 has a diameter which is substantially smaller than the normal gap 41 and the rod is at one end provided with a number of recesses 67 which have a spacing corresponding to the ring spacing while on the other A button 68 is arranged at the end of the rod. Suitable low pressure ball detent assemblies 69 are provided in order to define clear rod positions when using the tool. However, it is understandable that the rod 65 can be used alone, with the person performing the assembly manually inserting the rod the enlarged gap 41 introduces.

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durch;by;

Beim Zusammenbau schüttelt die den Zusammenbau ^führende Person vorzugsweise in einem sauberen staubfreien Raum einige Kontaktringe aus ihren Behältern auf eine weiche faserfreie Oberfläche (wie z.B. Schaumgummi oder Schaumkunststoff-Material) und unter Verwendung des Werkzeuges 50 mit in der ausgefahrenen Raststellung befindlicher Stange 65 (wodurch die Ausnehmungen 67 mit den Ringpaaren während des Zusammenbaus ausgerichtet werden, wie dies hier beschrieben wird) wird zumindest die Anzahl von Kontaktringen aufgenommen, die auf das Stangenende aufgeladen werden sollen, worauf das Werkzeug beispielsweise durch Klopfen so betätigt wird, daß ein Kontaktring frei in jeder der Ausnehmungen 67 hängt. Das Ende des Zylinders oder Führungsteils 63 wird dann auf das äußere Ende des inneren Bauteils 36 aufgesetzt, wobei die Achse des inneren Bauteils J>6 horizontal ausgerichtet ist und so gedreht, daß eine Markierung 70 auf der Platte 24 mit einem Pfeil 71 auf dem Flansch 6O ausgerichtet ist (so daß eine richtige Ausrichtung der Stange 65 mit der vergrößerten radialen öffnung 41 sichergestellt wird) worauf das Werkzeug 50 voll vorwärtsbewegt wird, bis die innere Oberfläche des Flansches 60 gegen die äußere Oberfläche des Gehäuses Jl anstößt. Nunmehr sind alle Kontaktringe koplanar mit ihren entsprechenden inneren und äußeren Leiterringen J5, 38 ausgerichtet. Das Gehäuse 31 wird dann an der Schraube 27 so gedreht, daß die Schulter 55 gegen den Ausnehmungsanschlag 56 anstößt, so daß die Kontaktringe zwischen den Leiterringen zusammengedrückt werden und die gewünschte Vorbelastung erreicht wird. Danach wird die Schraube 27' durch die Bohrung in dem Befestigungsflansch 26 des Gehäuses 21 und die Bohrung in der Adapterplatte 24 eingesetzt und die Schraube 27 wird leicht angezogen. Danach wird die Stange 65 zurückgezogen, wobei das Werkzeug weiter an seinem Platz gehalten wird, um sicherzustellen, daß die Stange nicht in unerwünschter Weise mit irgendeinem der Kontaktringe beim Herausziehen in Berührung kommt. Schließlich wird das Werkzeug 50 vorsichtig ohne Drehung herausgezogen, damit dieDuring assembly, the person in charge of the assembly shakes some contact rings out of their containers, preferably in a clean, dust-free room, onto a soft, fiber-free surface (such as foam rubber or foam plastic material) and using the tool 50 with the rod 65 in the extended latching position (whereby the recesses 67 are aligned with the ring pairs during assembly, as described herein) at least the number of contact rings to be loaded onto the rod end is accommodated, whereupon the tool is actuated, for example by tapping, so that one contact ring is free in each of the recesses 67 depends. The end of the cylinder or guide member 63 is then placed on the outer end of the inner component 36 with the axis of the inner component J> 6 oriented horizontally and rotated so that a mark 70 on the plate 24 with an arrow 71 on the flange 6O is aligned (so as to ensure proper alignment of the rod 65 with the enlarged radial opening 41) whereupon the tool 50 is moved fully forward until the inner surface of the flange 60 abuts the outer surface of the housing Jl. Now, all of the contact rings are coplanar with their respective inner and outer conductors rings J5, aligned 38th The housing 31 is then rotated on the screw 27 so that the shoulder 55 abuts against the recess stop 56, so that the contact rings are compressed between the conductor rings and the desired preload is achieved. Then the screw 27 'is inserted through the hole in the mounting flange 26 of the housing 21 and the hole in the adapter plate 24 and the screw 27 is slightly tightened. The rod 65 is then withdrawn, the tool still being held in place to ensure that the rod does not undesirably contact any of the contact rings as it is withdrawn. Finally, the tool 50 is carefully withdrawn without rotation so that the

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offenen Wände des Führungsteils 6]5 die Kontaktringe nicht berühren un3 beide Sehrauben 27, 27' werden mit dem gewünschten Drehmoment angezogen. Die Schutzkappe 4j5 wird dann an ihrem Platz eingerastet, um das Innere der Kontaktbaugruppe gegen irgendwelche Fremdkörper abzudichten.open walls of the guide part 6] 5 do not have the contact rings touch un3 both visual screws 27, 27 'with the desired Torque tightened. The protective cap 4j5 is then on your Snap in place to seal the inside of the contact assembly from any foreign matter.

Obwohl in der vorstehenden Beschreibung spezielle Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, ist es verständlich, daß auch andere Ausführungsformen möglich sind. Beispielsweise kann bei dem Zusammenbauverfahren und der zugehörigen Vorrichtung die Adapterplatte 24 fortgelassen werden, wenn dies erwünscht ist und die Führungs- und Anschlageinriehtungen, die durch die Bauteile 54, 56 und 57 gebildet werden, können direkt als Teil des Lagerteils ausgebildet werden. Weiterhin können andere Führungs- und Anschlageinriehtungen oder -anordnungen verwendet werden; beispielsweise kann die Platte 24 mit ihrer Ausnehmung 54 und den Anschlägen 56, 57 fortgelassen werden und es kann eine einfache Anordnung mit einem Stift und einem bogenförmigen Schlitz verwendet werden. In diesem Fall kann der Stift in dem Lagerteil l6 befestigt werden und sich durch einen bogenförmigen Schlitz in einem der Flansche 26 erstrecken, wobei die Enden des Schlitzes Anschläge bilden, die die Schwenkbewegung des Ringgehäuses Jl zwischen der normalen koaxialen Stellung und der exzentrischen oder "Lade"-Stellung bestimmen.Although specific exemplary embodiments have been described in the above description, it is understood that other embodiments are also possible. For example, the adapter plate 24 can be omitted from the assembly process and associated apparatus, if desired, and the guide and stop devices formed by components 54, 56 and 57 can be formed directly as part of the bearing member. Furthermore, other guide and stop devices or arrangements can be used; for example the plate 24 with its recess 54 and stops 56, 57 can be omitted and a simple arrangement with a pin and an arcuate slot can be used. In this case, the pin can be fixed and extend through an arcuate slot in one of the flanges 26 in the bearing part l6, wherein the ends of the slot provide stops the pivotal movement of the ring housing Jl between the normal coaxial position and the eccentric or "charge "Position.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel bildet eine elektrische Kontaktbaugruppe, die unter Schwingungs- und Stoßbedingungen arbeiten kann, wobei die Tiefe der konkaven Oberfläche der kreisförmigen Ringleiter derart ist, daß der StromÜbertragungs-Kontaktring von selbst festgehalten und ausgerichtet wird und eine elektrische Verbindung unter diesen Bedingungen aufrechterhält, ohne daß Reibungs- und Kupplungsdrehmomente auf das empfindliche Element auf Grund des Halterungsmechanismus für den Kontaktring ausgeübt werden. Das Stromübertragungselement ist bei Auftreten irgendwelcher axialen und/oder Winkel-Fehlausrichtungen der Leiterringe und/oder des Kontaktringes selbstausrichtend, wobei dies ohne die Ausübung von Reibunge- The preferred embodiment forms an electrical contact assembly that can operate under vibrational and shock conditions, the depth of the concave surface of the circular ring conductors being such that the power transmission contact ring is held and aligned by itself and maintains an electrical connection under these conditions without that frictional and clutch torques are exerted on the sensitive element due to the retaining mechanism for the contact ring. The current transmission element is self-aligning if any axial and / or angular misalignments of the conductor rings and / or the contact ring occur, this being done without the exertion of friction.

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und Kupplungsdrehmomenten auf das empfindliche Instrument erreicht wird. Weiterhin werden normale axiale und radiale Fehlausrichtungen der beiden konkaven Kontaktoberflächen automatisch auf Grund der Tatsache kompensiert, daß die Radien der beiden konkaven Oberfliehen kleiner als der halbe radiale Abstand sind und auf Grund der Tatsache, daß die kleineren und größeren Achsendes belasteten Kontaktringes angenähert gleich sind.and coupling torques on the sensitive instrument is achieved. Furthermore, there will be normal axial and radial misalignments of the two concave contact surfaces automatically compensated due to the fact that the radii of the two concave surface areas are less than half radial spacing and due to the fact that the smaller and larger axes of the loaded contact ring are approximately the same.

Bei dem bevorzugten Verfahren werden die Kontaktringe In den Schultern der konkaven Oberflächen der inneren und äußeren kreisförmigen Leiterringe ohne Verformung, Uberdehnung oder Zerkratzen der Kontaktringe eingebaut, was wesentlich ist, damit eine lange zuverlässige Betriebsweise und ein gleichförmiges und geeignetes Kupplungsdrehmoment erreicht wird.In the preferred method, the contact rings are placed in the shoulders of the concave surfaces of the inner and outer circular conductor rings without deformation, overstretching or Scratching of the contact rings built in, which is essential for a long reliable operation and a uniform and suitable clutch torque is achieved.

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rs ers e itit

Claims (13)

Patentanwälte D-pl.-lng. Curt WallachPatent Attorneys D-pl.-lng. Curt Wallach Dipl.-lng. Günther KochDipl.-Ing. Günther Koch 2 8 0 1 9 6 fl Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach2 8 0 1 9 6 fl Dipl.-Phys. Dr Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer FeldkampDipl.-Ing. Rainer Feldkamp D -8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai dD -8000 Munich 2 Kaufingerstraße 8 Telephone (0 89) 24 02 75 Telex 5 29 513 wakai d Datum:Date: Unser Zeichen: ig 126 - Fk/NeOur reference: ig 126 - Fk / Ne PatentansprücheClaims λ Elektrische Kontaktbaugruppe zur Übertragung elektrischer V, / Energie zwischen zwei relativ zueinander um eine gemeinsame Achse drehbaren Bauteilen, dadurch g e k e η η zeichne t , daß erste und zweite kreisförmige koplanare elektrisch leitende Ringe {~53, 38) vorgesehen sind, daß einer dieser Ringe auf einem der Bauteile (14, 16) angeordnet ist während der andere Ring auf dem anderen der Bauteile um die Achse (1?) drehbar angeordnet ist, daß die jeweiligen Durchmesser der Ringe (j53, jj8) einen relativ großen Radialspalt (41) zwischen diesen Ringen bilden und daß zumindest eine der aufeinander gerichteten Oberflächen der Ringe (j53, 38) eine relativ flache bogenförmig konkave Form in Richtung auf den Spalt aufweist, daß ein elastischer drahtförmiger elektrisch leitender Kreisring (42) mit einem freien Durchmesser, der größer als der Spalt (41) ist, und mit einer allgemein ebenen Außenoberfläohe vorgesehen ist, daß der Kreisring in dem Spalt (41) zusammengedrückt wird, so daß der Kreisring (42) auf der oder jeder konkaven Ringoberfläche im wesentlichen ohne Reibung bei einer Relativdrehung zwischen den Bauteilen (14, 16) abrollt und daß der Kreisring (42) auf diese Weise Vorspannkräfte zwischen der ebenen Kreisringoberfläche und der oder jeder konkaven Ringoberfläche mit Kraftkomponenten in derartigen Richtungen erzeugt, daß derλ Electrical contact assembly for the transmission of electrical V, / energy between two components rotatable relative to each other about a common axis, thereby geke η η draws that first and second circular coplanar electrically conductive rings {~ 53, 38) are provided that one of these rings is arranged on one of the components (14, 16) while the other ring is rotatably arranged on the other of the components about the axis (1?) that the respective diameter of the rings (j53, jj8) has a relatively large radial gap (41) between form these rings and that at least one of the mutually facing surfaces of the rings (j53, 38) has a relatively flat arcuate concave shape in the direction of the gap, that an elastic wire-shaped, electrically conductive circular ring (42) with a free diameter greater than that Gap (41) is, and is provided with a generally flat outer surface that the circular ring in the gap (41) is compressed so that the circle ring (42) rolls on the or each concave ring surface essentially without friction during a relative rotation between the components (14, 16) and that the circular ring (42) in this way pretensioning forces between the flat circular ring surface and the or each concave ring surface with force components in such directions generated that the S09829/08US09829 / 08U ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED Kreisring (42) innerhalb der oder jeder konkaven Ober-r fläche gehalten wird.Annular ring (42) within the or each concave upper r area is held. 2. Kontaktbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ringe (33, 38) die relativ flache bogenförmig konkave Form in Richtung auf den Spalt (41) aufweisen.2. Contact assembly according to claim 1, characterized in that both rings (33, 38) the relative have flat arcuate concave shape in the direction of the gap (41). 3. Kontaktbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (14, 16) innere und äußere zylindrische Teile (36, 31) aus Isoliermaterial mit allgemein zylindrischen Außen- und Innenwänden einschließen, daß zumindest eines der zylindrischen Teile eine kreisringförmige relativ flache bogenförmig konkave Oberfläche (38f oder 33') auf seiner Wand aufweist, und daß der entsprechende leitende Ring durch einen dünnen Metallfilm gebildet ist, der auf der konkaven Oberfläche der Wand abgeschieden ist.3. Contact assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the components (14, 16) include inner and outer cylindrical parts (36, 31) made of insulating material with generally cylindrical outer and inner walls, that at least one of the cylindrical parts is relatively annular has flat arcuate concave surface (38 f or 33 ') on its wall, and that the corresponding conductive ring is formed by a thin metal film deposited on the concave surface of the wall. 4. Kontaktbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale freie Durchmesser des Kreisringes (42) derart ist, daß, wenn der Kreisring In dem Spalt (41) zusammengedrückt wird, die Kreisringoberflächenberührung mit den Ringoberflächen kontinuierlich ist, so daß keine Kupplungsdrehmomente auf die Bauteile auf Grund eines Ausbeulens des Kreisringes ausgeübt werden.4. Contact assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum free diameter of the circular ring (42) is such that when the circular ring is compressed in the gap (41), the circular ring surface contact with the ring surfaces is continuous, so that no clutch torques occur the components are exercised due to a bulging of the circular ring. 5. Kontaktbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne t, daß die oder jede konkave Ringoberfläche einen vorgegebenen Krümmungsradius aufweist und die Breite (W) der Außenobafläche des Kr e Isringes (42) kleiner als die Breite der oder jeder konkaven Ringoberfläche 1st, daß die Vorspannkraft Kraftvektoren allgemein parallel zu dem vorgegebenen Radius an den Berührungspunkten zwischen der ebenen Außenoberfläche des5. Contact assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the or each concave ring surface has a predetermined radius of curvature and the width (W) of the outer surface of the Kr e Isring (42) is smaller than the width of the or each concave ring surface that the biasing force is force vectors generally parallel to the given radius at the points of contact between the flat outer surface of the 809829/0844 #/# 809829/0844 # / # Kreisringes und der oder jeder konkaven Ringoberfläche hervorruft, und daß die Kraftvektoren unausgeglichene Komponenten aufweisen, wenn der Kreisring (42) in Axialrichtung und/oder winkelmäßig gegenüber der oder jeder allgemein parallel zur Drehachse verlaufenden konkaven Oberfläche fehlausgerichtet ist und daß die unausgeglichenen Komponenten im Sinne eines Haltens des Kreisringes in der oder jeder konkaven Oberfläche wirken.Annular ring and the or each concave ring surface causes, and that the force vectors have unbalanced components when the circular ring (42) in the axial direction and / or angularly opposite the or each concave generally parallel to the axis of rotation Surface is misaligned and that the unbalanced components in the sense of holding the annulus in the or any concave surface. 6. Kontaktbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der konkaven Form der Ringe eine vorgegebene Beziehung zu den Abmessungen des radialen Spaltes zwischen den Bauteilen aufweist.6. Contact assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the radius of curvature the concave shape of the rings has a predetermined relationship to the dimensions of the radial gap between the components. 7· Kontaktbaugruppe nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß eines der zylindrischen Teile (31, 36) in Radialrichtung fest an einem der Bauteile (14. 16) bezüglich der Achse befestigt ist, daß Befestigungseinrichtungen zur beweglichen Befestigung des anderen beweglichen Teils an dem anderen Bauteil zwischen einer normalen koaxialen Position bezüglich des einen Bauteils und einer exzentrischen Stellung bezüglich des einen Bauteils vorgesehen sind und daß die Größe dieser Bewegung einen vergrößerten Radialspalt ergibt, der größer als der freie Durchmesser des Kreisringes ist, so daß der Kreisring in dem Spalt bei der exzentrischen Position eingesetzt werden kann, ohne daß er verbogen wird, und er in der normalen Stellung zwischen den Ringen zusammengedrückt wird.7 · Contact assembly according to claim 3> characterized in that one of the cylindrical parts (31, 36) is fixed in the radial direction to one of the components (14, 16) with respect to the axis that fastening devices for movably attaching the other movable part to the other component between a normal coaxial Position with respect to the one component and an eccentric position with respect to the one component provided and that the size of this movement results in an enlarged radial gap which is larger than the free one Diameter of the annulus is so that the annulus can be used in the gap at the eccentric position can without it being bent and it is compressed in the normal position between the rings. 8. Kontaktbaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinriehtungen Adaptereinrichtungen (24) zwischen dem äußeren zylindrischen Ringteil (31) und dem Bauteil (16), Führungseinrichtungen (53) an den Adaptereinrichtungen (24), die die Normalstellung festlegen, und Schulterelemente (55) auf dem äußeren zylin-8. Contact assembly according to claim 7, characterized in that the fastening devices are adapter devices (24) between the outer cylindrical ring part (31) and the component (16), guide devices (53) on the adapter devices (24), which determine the normal position, and shoulder elements (55) on the outer cylindrical 809829/0844 */# 809829/0844 * / # drischen Ringteil (31) einschließen, die mit den Führungseinrichtungen in Eingriff bringbar sind, um eine Bewegung des den äußeren Ring tragenden Bauteils von der exzentrischen Position in die Normalstellung zu ermöglichen.include drical ring member (31) engageable with the guide means for movement of the component carrying the outer ring from the eccentric position to the normal position. 9. Kontaktbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen (53) durch einen Kanal (54) in den Adaptereinrichtungen gebildet sind, um das den äußeren Ring aufweisende Bauteil aufzunehmen, daß der Kanal (54) erste Anschlagteile (56) zur Anordnung des zylindrischen Bauteils (3I) des äußeren Ringes in der normalen koaxialen Stellung bezüglich des inneren zylindrischen Ringteils (36) und ein zweites Anschlagteil (57) einschließen, um das äußere Ringteil (31) in der exzentrischen Position bezüglich dee inneren BauteiJs zu halten, und daß Schwenkeinrichtungen (?6, 27) auf dem Bauteil des äußeren Ringes angeordnet sind, um das Bauteil des äußeren Ringes In dem Kanal zu halten und dieses zwischen den ersten und zweiten Anschlagteilen zu führen.9. Contact assembly according to claim 8, characterized in that the guide devices (53) are formed by a channel (54) in the adapter devices to accommodate the component having the outer ring, that the channel (54) first stop parts (56) for arrangement of the cylindrical member (3I) of the inner cylindrical ring portion (36) and a second stop member (57) including the outer ring in the normal coaxial position with respect to the outer ring member (31) in the eccentric position with respect dee inner BauteiJs to hold, and that pivoting devices (? 6, 27) are arranged on the component of the outer ring in order to hold the component of the outer ring in the channel and to guide it between the first and second stop parts. 10. Kontaktbaugruppe nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η ze lehnet, daß das äußere zylindrische Ringteil Flanschelemente (26) aufweist, die sich von diesem in Radialrichtung erstrecken, und daß Schraubenelemente (27) durch den Flansch hindurch vorgesehen sind, um diesen auf dem Bauteil eines Instrumentes zu halten, wobei die Schwenkeinrichtungen ebenfalls Schraubenelemente einschließen.10. Contact assembly according to claim 9, characterized in that g e k e η η ze refuses that the outer cylindrical ring part has flange elements (26) extending therefrom in the radial direction extend, and that screw elements (27) are provided through the flange to this on the To hold component of an instrument, the pivoting devices also include screw elements. 11. Verfahren zum Zusammenbau der elektrischen Kontaktbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Schritte der Befestigung des einen der Ringe (33 oder 38) an einem der Bauteile (16 oder 14) derart, daß es von einer normalen koaxialen Stellung bezüglich dem anderen Ring In eine exzentrische Position bezüglich dieses Bauteils bewegbar ist, so daß ein größerer Spalt auf einer Seite des anderen Ringes gebildet wird, der größer als der freie Durchmesser des Kreisringes ist,11. A method of assembling the electrical contact assembly according to any one of claims 1 to 10, characterized by the steps of attaching the one of the rings (33 or 38) to one of the components (16 or 14) such that it is of a normal coaxial position with respect to the other ring can be moved into an eccentric position with respect to this component, so that a larger gap is formed on one side of the other ring which is larger than the free diameter of the circular ring, S0962Ö/0ÖU ·/·S0962Ö / 0ÖU · / · während ein kleinerer Spalt auf der gegenüberliegenden Seite gebildet wird, der Bewegung des einen Ringes (33 oder 38) in die exzentrische Stellung, des Einsetzens des Kreisringes (42) in den größeren Spalt, des Ausrichtens des Kreisringes derart, daß er im wesentlichen koplanar zu den inneren und äußeren Ringen verläuft, und der Bewegung des einen Ringes in die normale koaxiale Stellung derart, daß der Kreisring (42) zwischen den inneren und äußeren Ringen (33, 38) zusammengedrückt wird.while a smaller gap is formed on the opposite side, the movement of one ring (33 or 38) in the eccentric position, the insertion of the circular ring (42) in the larger gap, the alignment of the annulus such that it is substantially coplanar with the inner and outer rings, and the movement of the one ring in the normal coaxial position such that the circular ring (42) between the inner and outer rings (33, 38) is compressed. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte des Einsetzens und Ausrichtens des Kreisringes die Anordnung des Kreisringes (42) auf einem Stab (65) mit einem Durchmesser, der kleiner als der normale Spalt ist, das Einführen des Stabes (65) und des Kreisringes (42) in den größeren Spalt, das Ausrichten des Kreisringes (42) mit den inneren und äußeren Ringen und das Entfernen des Stabes (65) einschließen, nachdem sich die Ringe in ihrer normalen koaxialen Stellung befinden.12. The method according to claim 11, characterized in that that the steps of inserting and aligning the circular ring on the arrangement of the circular ring (42) a rod (65) with a diameter that is smaller than the normal gap, the insertion of the rod (65) and the annulus (42) in the larger gap, aligning the annulus (42) with the inner and outer Include wrestling and removing the rod (65) after the rings are in their normal coaxial position are located. 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch g e k e η η ζ e i chne t , daß die Kontaktbaugruppe eine Anzahl von Ring- und Kreisringbaugruppen umfaßt, die entlargder Achse verteilt sind, daß der Stab langgestreckt ist und eine entsprechende Anzahl von Nuten (67) einschließt, die in entsprechender Weise entlang seiner Länge verteilt sind, und daß das Verfahren das Ansammeln einer entsprechenden Anzahl von Kreisringen (42) auf dem Stab, das handhaben des Stabes (65) derart, daß ein Kreisring (42) in jeder der Nuten (67) hängt, das Einführen des Stabes (65) in den größeren Spalt und das Ausrichten des Stabes (65) derart, daß jeder Kreisring (42) im wesentlichen in der Ebene seiner entsprechenden Ringe liegt, einschließt.13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that g e k e η η ζ e i chne t that the contact assembly has a number of Includes ring and annulus assemblies that expose the axis are distributed that the rod is elongated and includes a corresponding number of grooves (67) in are distributed in a corresponding manner along its length, and that the method is the accumulation of a corresponding Number of circular rings (42) on the rod, the handle of the rod (65) such that a circular ring (42) in each the grooves (67) hangs, inserting the rod (65) into the larger gap and aligning the rod (65) such that each annulus (42) lies substantially in the plane of its respective rings. 80982Ö/08U80982Ö / 08U
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