DE3625959A1 - Kommutator und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kommutator zur Verwendung bei einem Gleichstrommotor oder einem Gleichstrom­ generator. Mehr im einzelnen befaßt sich die Erfindung mit der speziellen Bauweise von Kommutatorsegmenten, die nachfolgend kurz als "Segmente" bezeichnet werden sollen. Besonders Bezug genommen ist dabei auf solche Kommutatoren, Basis- oder Mutter- Metallflächen mit Schutzabschnitten bedeckt sind.

Probleme haben sich bisher durch die Einwirkung von Gasohol ergeben. Gasohol ist ein eingeführter Ausdruck für einen Motorenbrennstoff, der aus einer Mischung von bleifreiem Benzin und 10 bis 15% Äthylalkohol besteht (vgl. z.B. "The Kondensed Chemical Dictionary", Van Nostrand Reinhold Company, New York, Cincinnati, Toronto, London, Melbourne, 10. Ausgabe 1981, Seite 491). Zum Schutz vor der Einwirkung von Gasohol sind bei den Segmenten die Basismetallteile, die aus Kupfer bestehen, mit Schutzabschnitten aus einer Silber-Nickel-Legie­ rung belegt oder plattiert, und zwar wengistens an den Ober­ flächen, die mit den Bürsten in Kontakt kommen. Dies ist bei­ spielsweise in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungs­ schrift Nr. 60-1 35 063 beschrieben.

Ein Verfahren zur Herstellung derartiger Kommutatoren weist folgende Schritte auf:

• - Einrollen einer Materialplatte aus Kupfer, die mit einer Plattierungsplatte bedeckt ist, in eine Zylinderform;
• - Formen eines Gewindeauges, gegebenenfalls auch anderen Auges bzw. Kernstücks bzw. Nabenteils, im folgenden kurz "Auge" genannt, aus einem Harz, Kunstharz oder sonstigem Kunststoff im hohlen Bereich des Zylinders, in dem der Zylinder in eine Gießform passend eingesetzt wird; und
• - Längsschlitzen der zylindrischen Materialplatte und der Plattierungsplatte zur Ausbildung einer Mehrzahl von Segmenten.

Da bei diesem Prozeß zur Herstellung eines Kommutators ein Niveauunterschied zwischen den Außenumfängen der Kupfer­ platte und der Plattierungsplatte besteht, ist der Verfahrens­ schritt, bei dem ein Kunstharzauge im Zylinder geformt oder gegossen wird, mit der Schwierigkeit verbunden, daß die Ma­ terialplatte durch den Injektionsdruck des Kunstharzes de­ formiert und das Kunstharz aus dem Zylinder herausfließt.

Andererseits sind einige Kommutatoren, die bei einem Gleichstrommotor o.dgl. Verwendung finden sollen, so konstru­ iert, daß eine Gruppe von Segmenten an der äußeren Umfangs­ fläche des Auges verankert werden, wobei das Auge aus einem isolierenden Material gesondert geformt oder gegossen ist.

Ein Verfahren zur Herstellung derartiger Kommutatoren wird folgendermaßen ausgeführt:

• - Bei einem Zylinder aus leitfähigem Material wird an einem Stirnende durch Schneiden eine Mehrzahl von Einschnitten oder Kerben hergestellt, die in Umfangsrichtung gleichen Ab­ stand haben, um dadurch die als Bürstenfahnen dienenden Teile zu gewinnen;
• - anschließendes Einsetzen des Zylinders in eine Gieß­ form in einer solchen Weise, daß die als Bürstenfahnen dienen­ den Teile in zugehörige Löcher eingreifen, die zuvor in der Gießform ausgebildet sind;
• - Injizieren eines Isolationsmaterials in den hohlen Ab­ schnitt des Zylinders zum Formen eines Auges; und
• - anschließendes Schneiden des blockförmigen Zylinders in einer solchen Weise, daß jeweils eine Mehrzahl von Schlitzen zwischen benachbarten zwei als Bürstenfahnen dienenden Teilen derart hergestellt wird, daß die individuellen Segmente ausge­ bildet werden.

Die als Bürstenfahnen dienenden Teile werden im folgen­ den kurz als "Bürstenfahnen" bezeichnet.

Die beschriebene Herstellungsweise zur Herstellung der letztgenannten Kommutatoren ist von folgenden Schwierigkeiten begleitet, da die Bürstenfahnen in die zugehörigen Löcher in der Gießform passend eingreifen müssen:

• 1) Die Bearbeitbarkeit ist schwierig;
• 2) das Kunstharz oder sonstige Harz hat die Neigung, jeweils in den Löchern der Gießform zu verbleiben, so daß die Bürstenfahnen nur ungenügend in diese Löcher eingesetzt werden können; und
• 3) in dem Fall, daß ein Zylinder verwendet wird, der mit einem Schutzabschnitt belegt oder plattiert ist (wie dies in dem später beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Fall ist), handelt es sich bei dem Muttermetall des Zylinders um ein vergütetes Metall, bei dem die Bürsten­ fahnen die Neigung haben sich zu biegen, so daß es nur zu un­ zureichenden Einsetzungen kommt.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, die oben erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden. Dabei soll eine Bauweise eines Kommutators vorgesehen werden, bei der einer Deformation seiner Segmente und einer Leckage des Kunstharzes oder anderen Harzes oder Kunststoffes vorgebeugt wird. Bezogen auf das Herstellungs­ verfahren soll die Möglichkeit der Herstellung einer Kommutator­ struktur mit hervorragender Bearbeitbarkeit gegeben sein, um die Bürstenfahnen angemessen formen zu können.

Im Sinne der oben genannten Aufgabenstellung hat der Kommutator nach der Erfindung folgende Bauweise:

Die Kommutatorsegmente sind so hergestellt, daß sie sich an einem Endabschnitt des Muttermetalls derart aufwölben, daß die Außenflächen der aufgewölbten Abschnitte im wesent­ lichen mit der Außenfläche der Schutzbedeckung fluchten. Für den Fall, daß das Muttermetall der Segmente mit den aufge­ wölbten Abschnitten ausgebildet ist, ist es möglich zu ver­ meiden, daß die Materialplatte deformiert wird und das Kunstharz o.dgl. ausfließt, und selbst dann, wenn der Injek­ tionsdruck während der Formgebung angewandt wird. Der Grund hierfür besteht darin, daß kein Unterschied mehr im Niveau zwischen dem Grund- oder Muttermetall des Auges und dem der Schutzabdeckung bzw. der Deckteile besteht.

Andererseits ist zur Lösung der Aufgabenstellung das Herstellungsverfahren der Kommutatorstruktur nach der Erfin­ dung durch folgendes ausgezeichnet:

• - Zunächst wird das Auge in dem hohlen Abschnitt des Zylinders, so wie er ist, durch Gießen o.dgl. geformt;
• - dann werden die jeweiligen Endabschnitte des Zylinders und des Auges geschnitten, um die Bürstenfahnen und Ausnehmun­ gen zu bilden.

Da der Verfahrensschritt des Formens oder Gießens des Auges des Kunststoffsnach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus­ geführt wird, während man den Zylinder so beläßt wie er ist, kann der Zylinder in einfacher Weise in die Gießform eingesetzt werden, so daß hervorragende Bearbeitungsverhältnisse resul­ tieren. Dabei braucht die Gießform nicht mit Löchern zum pas­ senden Aufnehmen der Bürstenfahnen in sich ausgebildet zu sein; dies hat notwendigerweise zur Folge, daß es möglich ist, Rück­ stände von Kunstharz o.dgl. in den Löchern zu vermeiden und damit auch die beschriebenen unzureichenden Einsetzbedingungen der Bürstenfahnen in solche Löcher.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen noch näher er­ läutert, an denen außer speziellen Merkmalen der Erfindung auch besondere Zielsetzungen deutlich werden. Gleiche Bezugs­ zeichen sind dabei auch für nur entsprechende Elemente ver­ wendet. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Bauform eines Kommutators gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Stirnansicht einer Materialplatte, wie sie bei einem ersten Herstellungsschritt bei der Herstellung der Kommutatorstruktur, insbesondere der der Fig. 1, Verwendung finden kann;

Fig. 3 einen Längsschnitt zur Darstellung des Zu­ standes, in welchem die Materialplatte mit einem ausbeulenden Abschnitt gebildet ist;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Schrumpf­ ringes, der durch Umrollen bzw. entsprechendes Biegen der Materialplatte geformt ist;

Fig. 5 einen Längsschnitt zur Darstellung des Zu­ standes eines Auges, welches aus Kunstharz o.dgl. im Schrumpf­ ring durch Eingießen geformt ist;

Fig. 6 einen Längsschnitt zur Darstellung der Arbeits­ gänge beim Formen bzw. Gießen des Kunstharzes o.dgl.;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines monolithi­ schen Gußstücks des Kunstharzes o.dgl.;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des Zustandes, in dem sich das monolithische Gußstück aus Kunstharz o.dgl. nach dem Schneiden befindet;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des Zustandes der Segmente, wenn deren Oberflächen mit einem Deckfilm bedeckt sind;

Fig. 10 einen Längsschnitt zur Darstellung des Zustan­ des, bei dem der Deckfilm teilweise entfernt ist;

Fig. 11 und 12 Teillängsschnitte zur Erklärung der jeweiligen Operationen beim Entfernen des Deckfilms;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines Zylinders, der bei einer Ausführungsweise des Herstellungsverfahrens zur Herstellung der Kommutatorstruktur nach der Erfindung Anwen­ dung finden kann;

Fig. 14 einen Schnitt zur Darstellung des Zustandes, bei dem das Kunstharz o.dgl. in dem Zylinder, der in Fig. 13 darstellt ist, geformt bzw. eingegossen wird;

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht, welche ein mono­ lithisches Gußstück aus Kunstharz o.dgl. zeigt, welches durch den Kunstharzformungsschritt nach Fig. 14 gewonnen wird;

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung des Zustandes, bei dem das monolithische Formstück aus Kunst­ harz o.dgl. mit Bürstenfahnen und Einschnitten oder Ausneh­ mungen gebildet wird;

Fig. 17 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung des Zustandes, bei dem einzelne Segmente geformt werden bzw. geformt sind;

Fig. 18 eine Stirnansicht einer Materialplatte, die nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung einer Kommutatorstruktur Anwendung finden kann;

Fig. 19 einen Längsschnitt zur Darstellung des Zustan­ des, bei dem die Materialplatte gemäß Fig. 18 abgestuft wird;

Fig. 20 und 21 querschnittsmäßige Stirnansichten und Rundansichten des Zustandes, bei dem die abgestufte Material­ platte gemäß Fig. 9 in einen Zylinder umgerollt bzw. gebogen wird;

Fig. 22 und 23 querschnittsmäßige Stirnansichten und Draufsichten zur Darstellung des Zustandes, bei dem der Zylin­ der gemäß den Fig. 20 und 21 zur Bildung von Klauen geformt wird;

Fig. 24 einen Längsschnitt zur Darstellung des Zustan­ des, bei dem ein Auge aus Kunstharz o.dgl. im Zylinder gemäß den Fig. 22 und 23 geformt bzw. gegossen wird;

Fig. 25 eine perspektivische Ansicht des monolithischen Gußstücks aus Kunstharz o.dgl., wie es durch den Kunstharz­ formgebungsschritt gemäß Fig. 24 gewonnen ist;

Fig. 26 in Schnittdarstellung eine Stirnansicht zur Darstellung des Zustandes, bei dem der monolithische Formling aus Kunstharz o.dgl. mit Bürstenfahnen und Ausschnitten ver­ sehen wird;

Fig. 27 eine perspektivische Ansicht eines anderen Zustandes, bei dem einzelne Segmente ausgebildet werden;

Fig. 28 einen Längsschnitt zur Darstellung einer Kom­ mutatorstruktur nach noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 29 einen Längsschnitt zur Darstellung des Zu­ standes, bei dem eine Welle durch Preßsitz in der Bohrung der Kommutatorstruktur nach Fig. 28 angebracht wird bzw. ist;

Fig. 30 einen Längsschnitt zur Darstellung eines Bei­ spiels der Herstellungsweise der Kommutatorstruktur nach Fig. 28; und

Fig. 31 einen Längsschnitt, welcher noch eine Kommuta­ torstruktur nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung zeigt.

In den Zeichnungen zeigen im Zusammenhang Fig. 1 eine vergrößerte Längsschnittdarstellung einer Kommutatorstruktur eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei die Fig. 2 bis 11 Ansichten zur Erklärung der Herstellungsweise der Kommutatorstruktur und der Arbeitsvorgänge an derselben darstellen.

Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel weist der in Fig. 1 dargestellte Kommutator folgende Elemente auf: ein Auge 10 ist durch ein Gießverfahren aus Kunstharz, Kunst­ stoff oder einem Naturharz allgemein in Form eines dicken Zylinders geformt; eine Mehrzahl von Segmenten 13, von denen ohne Beschränkung der Allgemeinheit beim vorliegenden Aus­ führungsbeispiel drei dargestellt sind, sind im wesentlichen äquidistant an dem Außenumfang des Auges 10 angeordnet; Bürstenfahnen 4, die jeweils einstückig mit den Segmenten 13 ausgebildet sind und Schlitze 12 sind vorgesehen, die jeweils zur elektrischen Isolierung benachbarter Segmente 13 und 13 dienen. Jedes dieser Segmente 13 ist aus einem Mutter- oder Grundmetall aus Kupfer hergestellt und mit einem Schutzteil 15 ausgebildet, welches mit einer Kupfer-Nickel-Legierung an der Oberfläche des Grundmetalls 14 aufgebracht, insbesondere plat­ tiert ist, um mit einer nicht dargestellten Bürste in Kontakt zu kommen. Ferner weisen die Segmente 13 Klauen 5 und 6 auf, um die Segmente 13 an dem Auge 10 zu fixieren. Das Muttermetall 14 ist an seinem Endabschnitt an der Seite, wo sich die Bürsten­ fahnen 4 befinden, mit auswölbenden Abschnitten 7 versehen, die so nach außen wölbend hergestellt sind, daß sich ihre äußeren Oberflächen im wesentlichen fluchtend mit den Außen­ flächen der Schutzteile 15 erstrecken. Ferner ist das Mutter­ metall 14 des jeweiligen Segments an seiner Oberfläche mit einem Zinn-plattierten oder eine Zinnplattierung bildenden Film 16 versehen, der jedenfalls aus einem solchen Metall be­ steht, welches nicht nachteilig durch das Gasohol beeinflußt wird. Der Deckfilm 16 ist teilweise entfernt, so daß die Außenfläche der Schutzteile 15 nach außen exponiert ist, wie dies bei 17 dargestellt ist.

Im folgenden wird eine Ausführungsmöglichkeit eines Verfahrens zur Herstellung einer derart ausgebildeten Kommu­ tatorstruktur beschrieben, um die Konstruktionen im Detail klarzustellen und die Bearbeitungsschritte zur Herstellung derselben wiederzugeben.

Die Stirnansicht der Verwendung findenden Material­ platte gemäß Fig. 2 illustriert den ersten Verfahrensschritt bei diesem Herstellungsprozeß der Kommutatorstruktur.

Nach Fig. 2 ist eine Materialplatte 1 mit einer Basis­ platte 2 aus Kupfer hergestellt in Form einer allgemein recht­ eckigen Tafel. Diese Basisplatte 2 ist auf ihrer einen Ober­ fläche belegt, insbesondere plattiert, mit einer Belagplatte oder Plattierungsplatte 3, die aus einer Silber-Nickel- Legierung in im allgemeinen rechteckförmiger Bandform geformt ist. An ihrer längeren Seite, die als oben liegend angenommen sei, ist die Materialplatte 2 mit einer Mehr- oder Vielzahl von rechteckförmigen Bürstenfahnen 4 versehen, die mit vorbestimm­ ten relativen Abständen angeordnet sind und einstückig von der Materialplatte 2 hervorstehen. Die Oberseite der Material­ platte 2 ist ferner mit oberen Klauen 5 geformt, die zu beiden Seiten jeder Bürstenfahne angeordnet sind. Von der unteren Längsseite der Basisplatte, also an der Gegenseite, stehen ebenfalls einstückig untere Klauen 6 hervor, die an Stellen angeordnet sind, die denen der jeweiligen Bürstenfahnen 4 gegenüberliegen.

Der Längsschnitt der Fig. 3 zeigt den Zustand, bei dem die Materialplatte gemäß Fig. 2 in die Auswölbung gebracht wird.

Gemäß Fig. 3 verläuft der auswölbende Abschnitt an der Basisplatte 2 längs der Oberkante, an deren oberem End­ abschnitt die Bürstenfahnen 4 ausgeformt sind. Die Seite, an welcher die Plattierungs- oder Belagplatte 3 fixiert wird, sei im folgenden die Außenseite genannt. An dieser Außenseite wird der auswölbende Abschnitt mittels geeigneter Form­ gebungsmittel, wie etwa Preßwerkzeugen oder anderen Preß­ mitteln, so geformt, daß er eine konstante Breite und eine konstante Höhe erhält. Die Höhe des ausgewölbten Abschnittes 7 wird dabei so eingestellt, daß seine Außenfläche sich im wesent­ lichen fluchtend mit der der Belagplatte oder Plattierungs­ platte 3 erstreckt. Andererseits ist die Unterseite des ausge­ wölbten Abschnittes 7 mit einem vorbestimmten spaltartigen Ab­ stand G von der Oberseite der Belag- oder Plattierungsplatte 3 angeordnet. Darüber hinaus werden die Bürstenfahnen 4 nach außen sowie die oberen und unteren Klauen 5 bzw. 6 jeweils nach innen abgebogen.

Die perspektivische Ansicht der Fig. 4 zeigt den Zu­ stand, in welchem die mit den Auswölbungen versehene Material­ platte gemäß Fig. 3 zylindrisch eingerollt ist. Wie man in Fig. 4 ersehen kann, ist die Materialplatte 1 so eingerollt oder gebogen, daß die äußere Belag- oder Plattierungsplatte 3 an der Außenseite so angeordnet ist, daß ihre zwei kurzen Seiten aneinander angeordnet und befestigt sind, um dadurch einen Schrumpfring 8 zu bilden.

Fig. 5 zeigt im Längsschnitt den Zustand, bei dem ein Auge aus Kunstharz o. dgl. im Gießformverfahren im Schrumpfring nach Fig. 4 gebildet wird.

Eine Gießform, die bei diesem Gießformverfahren Ver­ wendung finden kann, ist mit einem Bodenteil 21 und einem Deckelteil 22 ausgebildet. Der Bodenteil 21 ist aus folgenden Elementen gebildet: einer zylindrischen Ausnehmung oder Innen­ form mit einem Durchmesser, welcher dem Außendurchmesser des Schrumpfringes 8 entspricht; Nuten 24, die horizontal vom oberen Abschnitt des Formhohlraums 23 ausgehen und sich radial erstrecken, um der Form und der Anordnung der Bürstenfahnen 4 zu entsprechen; und einem Formkern 25, um eine axiale Bohrung auszubilden, in welcher die Kommutatorstruktur auf einer Dreh­ welle aufgenommen werden kann. Der Deckelteil 22 ist offen unter Ausbildung einer torartigen Eingußöffnung 26 ausgebildet, durch die ein Kunstharz o. dgl. als Formgußmaterial in den Formhohlraum 23 injiziert werden kann.

Der Schrumpfring 8, der also im vorhergehenden Ver­ fahrensschritt eingerollt worden ist, wird dann in den Form­ hohlraum 23 des Bodenteils 21 so eingesetzt, daß er sich kon­ zentrisch mit dem Formkern 25 befindet und seine Bürsten­ fahnen 4 an der Oberseite angeordnet sind und mit den Nuten 24 jeweils fluchten. Anschließend werden das Bodenteil 21 und das Deckelteil 22 miteinander verklammert und das Kunstharz o. dgl. durch die Eingußöffnung 26 in den hohlen Abschnitt des Schrumpfringes 8, der in dem Formhohlraum 23 eingesetzt ist, hineingepumpt. Als Ergebnis dieser Injektion von Kunst­ harz o. dgl. wird ein aus dem Kunstharz o. dgl. aufgebauter monolithischer Block 9 gemäß Fig. 7 hergestellt.

Bei dem Injektionsvorgang des Kunstharzes o. dgl. ­ im folgenden stets nur noch Kunstharz genannt - wird eine auswärts gerichtete Kraft F auf den Schrumpfring 8 ausgeübt, wie dies in Fig. 5 durch Pfeile angezeigt ist.

Beiläufig sei auf folgendes hingewiesen. Würde ge­ mäß Fig. 6 ein Schrumpfring 8′, der keinen ausgewölbten Ab­ schnitt besitzt, verwendet werden, würde sich eine Stufe 7′ an einem Abschnitt im Bereich zwischen den Außenflächen der Basisplatte und der Belagplatte 3 bilden. Aus Gründen des notwendigen Betriebsablaufes kann andererseits der Formhohl­ raum 23 in der Bodenplatte 21 nicht so ausgebildet werden, um die Stufe 7′ auszufüllen, so daß diese Stufe 7′ die form­ gebende Innenfläche des Formhohlraums 13 nach innen hin ver­ läßt. Wenn dann das Kunstharz in den hohlen Abschnitt des Schrumpfringes 8′ unter Ausübung der auswärts gerichteten Kraft F auf die Stufe 7′ injiziert wird, erfolgt eine irre­ guläre auswölbende Deformation der Stufe 7′ nach außen, da sie nicht von dem Formhohlraum 23 abgestützt ist. Da eine solche Deformation unkontrolliert und irregulär verläuft, entstehen Probleme einer Leckage von Kunstharz durch unan­ gemessene Deformation oder gar Bruchbildung, wie sich aus obiger Darstellung ergibt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird statt­ dessen der ausgewölbte Abschnitt 7 am oberen Endabschnitt der Basisplatte 2 bereits vorgeformt, wie dies oben beschrie­ ben wurde. Dadurch wird der Schrumpfring 8 nicht irregulär deformiert, selbst wenn der Druck der Kunstharzinjektion zur Anwendung kommt. Dadurch werden wiederum die Schwierigkeiten, die sonst auftreten, von vornherein vermieden. Noch mehr im einzelnen dargestellt wird der auswölbende Abschnitt 7 so hergestellt, daß seine Außenfläche mit der der Belag- oder Plattierungsplatte 3 fluchtet, mit der Folge, daß der ausge­ wölbte Abschnitt 7 sich beim Injektionsvorgang an der ent­ sprechenden Innenfläche des Formhohlraums 23 abstützen kann. So wird eine irreguläre Deformation selbst unter dem aus­ wärts gerichteten Druck der Kunstharzinjektion vermieden.

Gemäß der perspektivischen Ansicht eines monolithi­ schen Blocks aus Kunstharz gemäß Fig. 7 ist das Auge 10 im hohlen Abschnitt des Schrumpfringes 8 integral aus Kunst­ stoff gegossen und an seiner zentralen Achslinie mit einer axialen Bohrung mittels des Formkernes ausgebildet.

Wie aus der perspektivischen Ansicht des Zustandes, bei dem der monolithische Block geschnitten wird, gemäß Fig. 8 zu ersehen ist, wird der Schrumpfring 8 des monolithischen Blocks 9 mittels geeigneter Arbeitsmittel, wie eines Schneid­ werkzeuges oder Fräsers (nicht dargestellt),mit einer Viel­ zahl von Schlitzen 12 ausgeformt, von denen jeder sich paral­ lel mit der Achse und zwischen allen jeweils benachbarten Bürstenfahnen 4 und 4 erstreckt. Diese Schlitze 12 sind durch den Schneid- oder Fräsvorgang gebildet und separieren die Basisplatte 2 und die Deck- oder Plattierungsplatte 3 bis zu einer Tiefe, bei der das Auge 10 erreicht wird. Dadurch wer­ den im wesentlichen die Segmente 13 ausgebildet, von denen jeweils zwei zueinander benachbarte gegeneinander elektrisch isoliert sind. Mehr im einzelnen besteht dann jedes Segment 13 aus dem Muttermetall 14 und dem Schutzteil 15, die von den entsprechenden Elementen eines anderen Segments separiert sind. Das Muttermetall 14 ist dabei weiterhin integral mit den Bürstenfahnen 4 und den oberen und unteren Klauen 5 bzw. 6 ausgebildet. Die oberen und unteren Klauen 5 und 6 sind dann im Auge 10 geborgen, um die Segmente 13 mit dem Auge 10 fehlerlos zu integrieren.

Wie sich aus Fig. 9 ergibt, werden danach die einzel­ nen Segmente 13 an ihren Oberflächen mit einem als Zinn-Plat­ tierung dienenden Film 16 in geeigneter bekannter Weise be­ deckt, wie etwa durch elektrolytische Plattierung. Diese zinn­ plattierten Deckfilme 16 dienen dazu, daß der Kupferkörper einem Brennstoff, wie dem erwähnten Gasohol, exponiert wird. Dabei vermeidet man eine Versetzung des Brennstoffes und ge­ winnt Dauerhaftigkeit der Kommutatorstruktur.

Wie dann in Fig. 10 gezeigt ist, wird der zinn-plat­ tierte oder als Zinn-Plattierung dienende Deckfilm 16 auf dem Schutzteil 15 durch geeignete Mittel, etwa ein Schleif­ werkzeug oder eine Fräse 18, wieder teilweise entfernt, so daß auf den Schutzteilen 15 exponierte Flächen 17 ausgebil­ det werden, die als Gleitflächen mit der Bürste dienen. Die Schutzteile 15 treten nicht in schädliche Wechselwirkung mit dem Gasohol, aber haben hohe Widerstandskraft gegen Abnutzung, da sie aus einer Silber-Nickel-Legierung hergestellt sind.

Es wird nun beiläufig angenommen, daß gemäß Fig. 11 Vor­ sprünge 7 A am oberen Ende des Muttermetalls 14 A so in nahen Kontakt mit den Schutzteilen 15 A stehen, daß sie ineinander verfließen; dann muß ein Schneid- oder Frässpiel A belassen werden in den Abschnitten der Schutzteile 15 A, welche den Vorsprüngen 7 A benachbart sind, um nicht den Kupferkörper des Muttermetalls 14 A, sondern die Oberflächen der Schutz­ teile 15 A nach außen zu exponieren. Das bedeutet, daß, so­ weit die Ausdehnung des Schneid- oder Frässpiels A betroffen ist, die Schutzteile 15 A nicht wirksam genug benutzt werden können oder es mit anderen Worten zu einer unökonomischen Verschwendung der teuren Silber-Nickel-Verbindung kommt.

Demgegenüber wird nach dem vorliegenden Ausführungs­ beispiel der Erfindung der Abstand oder Spalt G zwischen dem unteren Ende der ausgewölbten Abschnitte 7 des Muttermetalls 14 und der Oberseite der Schutzteile 15 gebildet. Daraus folgt, daß die Oberfläche 17 der Schutzteile 15 vollständig gegenüber der Außenseite exponiert werden kann, indem man den zur Zinnplat­ tierung dienenden Deckfilm 16 völlig bis zur vertikalen Breite der Schutzteile 15 entfernt. Da mit anderen Worten der Spalt G verbleibt, selbst wenn man die ganze Oberfläche der Schutz­ teile 15 wegschneidet oder wegfräst, besteht keine Besorgnis, daß man den zur Zinnplattierung dienenden Deckfilm 16 auf dem Muttermetall so wegschneidet, daß der Kupferkörper des Mutter­ metalls 14 zur Außenseite exponiert wird. Daraus folgt, daß die teuren Schutzteile 15 wirksam und vollständig über ihre gesamte vertikale Breite zur Nutzung kommen können, was einen erheblichen ökonomischen Vorteil darstellt.

Wie sich aus Fig. 12 ergibt, kann man, beiläufig ge­ sagt, auch eine Konstruktionsweise konzipieren, bei der der Spalt G in den Vorsprüngen 7 B eines Muttermetalls 14 B geformt wird. Das führt jedoch wiederum zu einer anderen Formgebung der Mutterplatte 14 B aus Kupfer, was wiederum andere Schwie­ rigkeiten ergibt, wie Erhöhung der Kosten und eine Verdickung des oberen Endabschnittes der Basisplatte, so daß es schwierig wird, Bürstenfahnen 4 B aus diesem verdickten Abschnitt heraus­ zuarbeiten.

Bei dem vorliegend besprochenen Ausführungsbeispiel der Erfindung treten demgegenüber derartige Schwierigkeiten nicht auf, da die Basisplatte im ganzen gleiche Dicke hat.

Somit ist nunmehr die in Fig. 1 dargestellte Kommuta­ torstruktur hergestellt.

Es versteht sich aber, daß die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt ist, wie es bisher beschrie­ ben wurde, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen.

Beispielsweise soll keine Beschränkung der Herstellungs­ weise vorliegen bezüglich der Besonderheit, daß bei dem darge­ stellten Ausführungsbeispiel der Formgießvorgang mit dem Kunst­ harz in einer Ausrichtung der Bürstenfahnen in nach außen abge­ bogenem Zustand beschrieben ist; ebenso kann der Formgebungs- bzw. Gießvorgang des Kunstharzes erfolgen, wenn die Bürsten­ fahnen aufrecht stehend belassen werden.

Ebenso soll das Anwendungsfeld der Erfindung nicht beschränkt sein auf Kommutatoren, die im Anwendungsfall in dem erwähnten Gasohol eintauchen oder von diesem sonst irgend­ wie beaufschlagt werden; vielmehr kann allgemein der Kommuta­ tor auch in beliebiger Atmosphäre, wie einer sonstigen Gas­ atmosphäre oder gar in einer Flüssigkeitsumgebung angewandt werden. Auch sind die Materialien des Grundmetalls und der Schutzteile nicht auf die beschränkt, die bei der Beschrei­ bung des vorhergehenden Ausführungsbeispiels erwähnt wurden.

Anstelle der für das Verständnis beschriebenen Anzahl von drei Segmenten kann man aber auch eine andere Anzahl wäh­ len, wie etwa vier oder mehr.

Wie schon dargelegt, macht bei dem beschriebenen Aus­ führungsbeispiel die Anordnung der ausgewölbten Abschnitte am Ende des Muttermetalls der Segmente es möglich, irreguläre Deformationen des Muttermetalls infolge von Druckeinwirkungen des Kunstharzes zu vermeiden und so eine geeignete Kommutator­ struktur zu erreichen.

Die Fig. 13 bis 17 zeigen die diesbezüglichen Herstel­ lungsschritte einer Kommutatorstruktur gemäß einem Ausführungs­ beispiel der Erfindung. Das Herstellungsverfahren dieses Aus­ führungsbeispiels wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 13 bis 17 beschrieben.

Die perspektivische Ansicht gemäß Fig. 13 zeigt einen Zylinder, der bei einem Verfahren nach der Erfindung zur Her­ stellung einer Kommutatorstruktur Anwendung finden kann.

Dieser Zylinder 101 gemäß diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird vorbereitet, indem man ein Rohr, welches aus leitfähigem Material wie Kupfer hergestellt ist, auf eine vorbestimmte Länge abschneidet. Der so vorbereitete Zylinder 101 wird dann an seiner einen Stirnseite, die nachfolgend als untere Stirnseite bezeichnet wird, mit einer Mehr- oder Viel­ zahl im allgemeinen halbkreisförmiger Ausschnitte 102 versehen, die in vorbestimmten Positionen angeordnet sind.

Die Schnittdarstellung nach Fig. 14 zeigt, wie das Kunstharz in den in Fig. 13 dargestellten Zylinder eingegossen wird.

Eine hier zur Anwendung kommende Gießform besteht aus einem Bodenteil 103 und einem oberen Teil 104. Der Bodenteil 103 ist mit einem zylindrischen Formhohlraum 103 a ausgebildet, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser des Zylinders 101 ent­ spricht. Zweckmäßig erstreckt sich vom Boden des Formhohlraums 103 a konzentrisch ein Formkern 103 b hervor, der so zylindrisch gestaltet ist, daß er einen vorbestimmten Außendurchmesser zur Ausbildung einer axialen Bohrung hat, in welcher die Kommuta­ torstruktur auf einer Drehwelle befestigt werden kann. Der Oberteil 104 ist zur Ausbildung einer torartigen Eingießöffnung 104 a offen ausgebildet, durch die ein Gießmaterial bzw. ein Kunstharz in den Formhohlraum 103 a injiziert werden kann.

Der erwähnte Zylinder 101 wird dann im Bodenteil 103 gemäß Fig. 14 eingesetzt. Zu dieser Zeit ist die Bearbeitbar­ keit ausgezeichnet, da es ausreichend ist, den Zylinder 101 einfach in den Formhohlraum 103 a des Bodenteils 103 einzuset­ zen. Anschließend wird der Deckelteil 104 an der oberen Stirn­ fläche des Bodenteils 103 aufgesetzt und das Kunstharz (o. dgl. Gußmaterial wie oben im einzelnen ausgeführt) durch die Ein­ gießöffnung 104 a bis auf ein vorbestimmtes Niveau injiziert. Das zur Anwendung kommende Kunstharz hat eine elektrisch iso­ lierende Eigenschaft wie etwa Bakelite. Zu dieser Zeit wird wenig Kunstharz in dem Formhohlraum 103 a belassen, da der Formhohlraum 103 a keine ungleichmäßige Oberfläche besitzt.

In der perspektivischen Ansicht von Fig. 15 ist das monolithische Formstück dargestellt, welches durch den Kunst­ harzgießprozeß nach Fig. 14 gewonnen ist.

Gemäß Fig. 15 wird ein Auge 105 im hohlen Abschnitt des Zylinders 101 aus Kunstharz formgegossen, so daß eine Aussparung 106 oberhalb des hohlen Abschnittes des Zylinders 101 belassen wird. Das Kunstharz des Auges 105 füllt die Ausschnitte 102 des Zylinders 101 teilweise aus, so daß im wesentlichen Vor­ sprünge 107 gebildet werden. An seiner Zentrallinie wird das Auge 105 mit einer Auxialbohrung 108 geformt.

Aus der perspektivischen Ansicht von Fig. 16 ist der Zustand zu ersehen, bei dem die Bürstenfahnen und Ausnehmungen an und in dem monolithischen Gußformling aus Kunstharz geformt werden.

Gemäß Fig. 16 werden der Zylinder 101 und das Auge 105 an ihren jeweils oberen Abschnitten mittels eines drehenden Schneidwerkzeugs oder Fräsers (nicht dargestellt) zur Bildung einer Vielzahl (im vorliegenden Ausführungsbeispiel ohne Be­ schränkung der Allgemeinheit von drei) Bürstenfahnen 109 bzw. Positionierungsaussparungen 110 geschnitten, die in Umfangs­ richtung äquidistant so angeordnet werden, daß sie eine vor­ bestimmte Breite bzw. eine vorbestimmte Tiefe besitzen.

In Fig. 17 ist in perspektivischer Darstellung der stand dargestellt, bei dem die einzelnen Segmente geformt werden.

Gemäß Fig. 17 ist der Block des Zylinders 101, der so mit den Bürstenfahnen 109 geformt ist, bis auf eine Trenntiefe parallel zur Achse eingeschnitten bzw. eingefräst, um Segmente 112 zu bilden. Jedes Segment ist zwischen allen von jeweils zwei benachbarten Bürstenfahnen 109 und 109 angeordnet, so daß das jeweilige Segment 112 jeweils zwischen zwei benachbar­ ten Schlitzen 111 liegt. Jedes Segment 112 ist von dem anderen oder nächsten durch die Schlitze 111 elektrisch isoliert und so hergestellt, daß es in eine Zugehörige der Bürstenfahnen 109 derart übergehen kann, daß sie miteinander elektrisch ver­ bindbar sind.

Beiläufig gesagt, wird dann jede Bürstenfahne 109 nach außen rückgebogen, indem man den an der Basis liegenden End­ abschnitt des entsprechenden Segments 112 festhält. Die Bür­ stenfahnen werden dann verschmolzen bzw. geschweißt und an eine Ankerwicklung angehakt.

Wenn man die so hergestellte Kommutatorstruktur an einer Drehwelle befestigen will, nimmt ferner jede Positio­ nierungsaussparung 110 einen entsprechenden Vorsprung auf, der an dem Anker ausgebildet ist, so daß sie in Phase kommen können.

Die folgenden Wirkungen können mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel erreicht werden:

• 1) Der Zylinder kann bemerkenswert einfach in die Gießform eingesetzt werden, da der Formgebungsschritt mit Eingießen des Kunstharzes für das Auge unter Belassung des Zylinders wie er ist durchgeführt wird - mit anderen Worten ist der Zylinder nicht vorbearbeitet;
• 2) Da in der Gießform kein Loch zur jeweiligen Auf­ nahme von Bürstenfahnen ausgeformt ist, kann man notwendiger­ weise vermeiden, daß Kunstharz in derartigen Löchern verbleibt und Bürstenfahnen unzureichend in derartige Löcher eingesetzt werden;
• 3) Die Produktion kann beschleunigt werden, da kein Wechsel der Gießform nötig ist, selbst wenn die Zahl der Seg­ mente und die Formgebung der Positionierungsausnehmungen ge­ ändert werden muß.

Anhand der Fig. 18 bis 27 wird ein Prozeß zur Her­ stellung einer Kommutatorstruktur gemäß noch einem Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung nachfolgend beschrieben.

Fig. 18 zeigt dabei eine Stirndarstellung einer Ma­ terialplatte, die bei dem Herstellungsverfahren nach dem vor­ liegenden Ausführungsbeispiel der Kommutatorstruktur Anwen­ dung finden kann.

Gemäß Fig. 18 ist die Materialplatte 121 aus einer Basisplatte 122 aus Kupfer hergestellt und in eine allgemein rechteckförmige Tafelform geformt. Die Basisplatte 122 ist im wesentlichen auf ihrer einen Hälfte, die nachfolgend als die Unterseite bezeichnet werden soll und in der kurzen Rich­ tung gemessen ist, an ihrer einen Seite mit einer Belag- oder Plattierungsplatte 123 bedeckt, die aus einer Silber-Nickel- Legierung als im wesentlichen rechteckförmiges Band geformt ist.

Fig. 19 ist ein Längsschnitt unter Darstellung des Zustandes, bei dem eine Stufe in der Materialplatte gemäß Fig. 18 geformt ist.

Gemäß Fig. 19 ist die Basisplatte 122 in ihrem im wesentlichen zentralen Bereich, in Höhenrichtung gesehen, so mit einer Stufe 124 angeordnet, daß diese sich längs des Endes an der Oberseite der Belag- oder Plattierungsplatte 123 erstreckt. Die Stufe 124 ist durch durckausübende oder andere formgebende Mittel so gebildet, daß sie in integra­ ler Ausbildung eine Ausbeulung darstellt mit einer konstanten Breite und einer konstanten Höhe in der im folgenden "aus­ wärts" genannten Richtung, in welcher die Belag- oder Plat­ tierungsplatte 123 hervorragt. Die Höhe der Stufe 124 wird so eingestellt, daß ihre Außenfläche im wesentlichen mit der der Belag- oder Plattierungsplatte 123 fluchtet. Darüber hinaus ist die Stufe 124 so angeordnet, daß ihre Unterseite unter Bildung eines Spaltes einen vorbestimmten Abstand von der Oberseite der Belag- oder Plattierungsplatte 123 hat.

Fig. 20 und 21 sind in Schnittdarstellung Front- und Draufsicht des Zustandes, bei dem die nach dem Verfahrens­ schritt gemäß Fig. 19 ausgebildete Materialplatte in eine Zylinderform umgerollt ist.

Gemäß den Fig. 20 und 21 wird die Materialplatte 121 so umgerollt oder kreisförmig gebogen, daß ihre zwei kürzeren Seiten an ihren Enden aneinander angeordnet und in Kontakt ge­ halten werden, wobei man unter Bildung des Zylinders 101 A die Belag- oder Plattierungsplatte 123 mit Ausrichtung nach außen beläßt.

Die Fig. 22 und 23 zeigen in Schnittdarstellung eine Stirnansicht und eine Draufsicht des Zustandes, an dem Klauen an dem in den Fig. 20 und 21 ausgebildeten Zylinder geformt werden.

Gemäß den Fig. 22 und 23 wird der Zylinder 101 A teil­ weise mittels eines Schlitzwerkzeuges 127 eingeschnitten, wie dies durch Phantomlinien in Fig. 22 angezeigt ist. Dadurch wird eine Mehrzahl oder Vielzahl von Klauen 125 und 126 an der Stufe 124 einerseits und am unteren Seitenabschnitt andererseits er­ zeugt, die in vorgegebenen relativen Abständen in Umfangs­ richtung angeordnet sind.

Fig. 24 zeigt im Längsschnitt den Zustand, in dem ein Auge aus Kunstharz in dem Zylinder gemäß den Fig. 22 und 23 durch Gießen geformt wird.

Die Verwendung findende Gießform ist aus einem Boden­ teil 128 und einem Oberteil 129 aufgebaut. Der Bodenteil 128 ist mit einem zylindrischen Formhohlraum 128 a ausgebildet, des­ sen Durchmesser dem Außendurchmesser des Zylinders 101 A ent­ spricht. Vom Boden des Formhohlraums 128 a ragt auf der Zentral­ linie ein Formkern 128 b hervor, der dazu dient, eine axiale Bohrung zu bilden, innerhalb derer die Kommutatorstruktur auf der Drehwelle befestigt werden kann. Der Oberteil 129 ist mit einer torförmigen Eingießöffnung 129 a ausgebildet, die dazu dient, ein Formgebungsmaterial oder ein Kunstharz durch diese Eingießöffnung in den Formhohlraum 128 a zu injizieren.

Der Zylinder 101 A möge jetzt mit den Klauen bereits im vorhergehenden Verfahrensschritt ausgeformt sein. Er wird dann durch Einsetzen konzentrisch mit dem Formkern 128 b in den Formhohlraum 128 a des Bodenteils 128 angeordnet, wobei die Be­ lag- oder Plattierungsplatte 123 nach unten zu angeordnet ist. Anschließend werden der Bodenteil 128 und der Oberteil 129 mit­ einander verklammert und das Kunstharz wird von der Eingangs­ öffnung 129 a aus in den hohlen Abschnitt des Zylinders 101 A hineingepumpt, der in dem Formhohlraum 128 a eingesetzt ist. Durch diesen Vorgang der Injektion von Kunstharz wird der monolithische Formling aus Kunstharz gemäß Fig. 25 hergestellt.

Wenn dabei das Kunstharz injiziert wird, wird eine radial auswärts gerichtete Kraft F auf den Zylinder 101 A aus­ geübt, wie dies durch Pfeile in Fig. 24 dargestellt ist.

Da bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch die Stufe im voraus an der Basisplatte 122 am oberen Endab­ schnitt der Belag- oder Plattierungsplatte 123 ausgeformt wurde, wie dies weiter oben beschrieben ist, wird der Zylinder 101 A selbst unter dem Druck der Injektion des Kunstharzes nicht irregulär deformiert. Dadurch vermeidet man bereits im voraus solche Probleme wie irreguläre Deformationen und selbst Brüche, die sonst auftreten können. Da mehr im einzelnen die Stufe 124 so hergestellt ist, daß sie nach außen eine Vorwölbung derart darstellt, daß ihre äußere Oberfläche sich in fluchtender Er­ streckung mit der Belag- oder Plattierungsplatte 123 be­ findet, findet sie ihre Unterstützung in Abstützung gegen die Innenfläche des Hohlraums 129 a. Somit wird der Zylinder 101 A nicht irregulär selbst unter dem auswärts gerichteten Injek­ tionsdruck des Kunstharzes deformiert.

Fig. 25 zeigt in perspektivischer Ansicht den mono­ lithischen Formling aus Kunstharz, der durch den Gießform­ schritt aus dem Kunstharz gemäß Fig. 24 gewonnen ist.

Gemäß Fig. 25 ist ein Auge 105 A, bei dem eine Aus­ sparung 106 A über dem Auge angeordnet ist, integral aus einem Kunstharz in dem hohlen Abschnitt des Zylinders 101 A durch diesen geformt und eine axiale Bohrung 108 A ist auf der Zen­ trallinie des Auges 105 A mittels eines Formkernes geformt.

Obwohl nicht dargestellt, sind die oberen und unteren Klauen 125 bzw. 126 in dem Auge 105 A geborgen bzw. eingebettet.

Fig. 26 zeigt in Schnittdarstellung von vorne den Zu­ stand, bei dem die Bürstenfahnen und Ausnehmungen an dem mono­ lithischen Block aus Kunstharz ausgeformt werden.

Gemäß Fig. 26 werden die Zylinder 101 A und das Auge 105 A an ihren oberen Abschnitten mittels eines Drehwerkzeuges, Fräsers o. dgl. so geschnitten oder gefräst, daß eine Mehr- oder Vielzahl von Bürstenfahnen 109 a und Positionierungsaus­ nehmungen 110 A entsteht, die im wesentlichen äquidistant in Umfangsrichtung so angeordnet sind, daß sie jeweils eine vor­ bestimmte Breite und eine vorbestimmte Tiefe haben.

Fig. 27 zeigt in perspektivischer Ansicht den Zustand, bei dem einzelne Segmente geformt werden.

Gemäß Fig. 27 wird der Zylinder, der wie vorbeschrie­ ben mit den Bürstenfahnen und den Aussparungen oder Ausneh­ mungen ausgebildet worden ist, durch Schneiden, Fräsen, Drehen o. dgl. unter Verwendung eines entsprechenden Schneidwerkzeu­ ges, Fräsers o. dgl. so geformt, daß jeweils eine Mehr- oder Vielzahl von Schlitzen 111 A in zentraler Stellung zwischen jedem Paar benachbarter Bürstenfahnen 109 A und 109 A jeweils parallel mit der Achse entsteht. Diese Schlitze 111 A sind voneinander separiert, indem man die Basisplatte 122 und die Belag- oder Plattierungsplatte 123 des Zylinders 101 A in ei­ ner solchen Tiefe einschneidet, daß man das Auge 105 A er­ reicht und damit im wesentlichen die Segmente 112 A formt, von denen jeweils zwei benachbarte gegeneinander elektrisch iso­ liert sind. Mit anderen Worten ist dieses Segment 112 A aus einem Muttermetall 130 und einem Schutzteil 131 zusammenge­ setzt, die voneinander durch entsprechende Schlitze 111 A se­ pariert sind. Das Muttermetall 130 ist integral mit den ent­ sprechenden Metallteilen der Bürstenfahnen 109 A und der obe­ ren und unteren Klauen 125 und 126 geformt. Diese oberen und unteren Klauen 125 und 126 sind in dem Auge 105 A geborgen bzw. eingebettet, um die Segmente 112 A mit dem Auge 105 A zuver­ lässig zu integrieren.

Danach wird gemäß Fig. 27 die Oberfläche jedes Seg­ ments 112 A mit einem zur Zinn-Plattierung dienenden Deck­ film 132 bzw. einem zinn-plattierten Deckfilm versehen, und zwar vermittels eines elektrolytischen Plattierungsvorganges oder eines anderen geeigneten Verfahrens. Dieser Zinn-Plat­ tierungs-Deckfilm 132 ist vorgesehen, um zu verhindern, daß der Kupferkörper einem Brennstoff wie Gasohol exponiert wird, um so eine Zersetzung des Brennstoffs zu verhüten und die Dauerhaftigkeit der Kommutatorstrukturen zu verbessern.

Danach wird der zinn-plattierte bzw. zur Zinn-Plat­ tierung dienende Deckfilm 132 auf den Schutzteilen 131 durch geeignete Werkzeuge unter Verwendung eines Schleifsteins entfernt, um exponierte Oberflächen 133 auf den Schutzteilen 131 auszubilden, welche eine mit der Bürste zusammenwirkende Gleitfläche bilden. Da die Schutzteile 131 aus einer Silber- Nickel-Legierung hergestellt sind, kommt es nicht zu einer schädlichen Wechselwirkung mit dem Gasohol o. dgl., aber es besteht ein höherer Widerstand gegen Abnutzung.

Da im übrigen bei dem vorliegenden Ausführungsbei­ spiel der Spalt G zwischen der Unterseite der Stufe 124 des Muttermetalls 130 und der Oberseite der Schutzteile 131 ver­ blieben ist, können die Oberflächen 133 der Schutzteile 132 völlig nach außen hin exponiert werden, indem man den zinn­ plattierten oder zur Zinn-Plattierung dienenden Deckfilm 132 völlig längs der vertikalen Breite der Schutzteile 131 ent­ fernt. Da der Spalt G verbleibt, werden selbst die ganzen Oberflächen der Schutzteile 131 geschnitten, wobei mehr im einzelnen gesehen keine Besorgnis verbleibt, daß man den zur Zinn-Plattierung dienenden oder zinn-plattierten Deckfilm 132 vom Muttermetall 130 wegschneidet, so daß es nicht dazu kom­ men kann, daß der Kupferkörper des Muttermetalls 131 nach außen hin exponiert wird. Dies macht es möglich, die teuren Schutzteile 131 wirksam nutzbar zu machen, und zwar über ihre ganze vertikale Breite. Dies schafft einen erheblichen ökono­ mischen Vorteil.

Nach diesem Verfahrensvorgehen gemäß der Erfindung ist es möglich, mit hervorragenden Bearbeitungs- oder Bedienungs­ eigenschaften eine Kommutatorstruktur zu schaffen, die geeig­ net ist, mit den schwierigen Bedingungen und der Betriebsweise mit Beaufschlagung durch Gasohol o. dgl. fertigzuwerden, indem wenigstens eine solche Oberfläche des Muttermetalls Kupfer der Segmente mit den Schutzteilen aus der Silber-Nickel-Legierung belegt oder plattiert wird, die in Kontakt mit der Bürste kommen.

Wiederum gilt, daß auch dieses Ausführungsbeispiel nicht auf die beschriebene Ausführung beschränkt ist; so kann man beispielsweise statt Ablängen eines Rohres in einzelne Rohrabschnitte zur Gewinnung des Zylinders auch eine Material­ platte einrollen, wie dies in Zusammenhang mit dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.

Zusammengefaßt wird bei dem vorstehend beschriebenen Herstellungsprozeß gemäß der Erfindung zur Herstellung einer Kommutatorstruktur das Auge im hohlen Abschnitt des als sol­ chen belassenen Zylinders durch diesen geformt, wobei sein einer Endabschnitt geschnitten wird, um die Bürstenfahnen und die Ausnehmungen zu formen, so daß der Zylinder leicht in die Gießform eingesetzt werden kann. Da ferner die Gießform keine rauhen Oberflächen hat, ist es möglich, Rückstände von Formgießmaterial zu vermeiden und ebenso das Auftreten von unzureichenden Einsetzvorgängen.

Die Fig. 28 bis 30 zeigen ein weiteres Ausführungs­ beispiel der Erfindung.

Die Kommutatorstruktur gemäß diesem Ausführungsbei­ spiel ist im Grundsatz ähnlich wie die in Fig. 1. Sie unter­ scheidet sich darin, daß eine Umfangsnut 11 a auf halbem Weg der axialen Bohrung 11 des Auges 10 gebildet ist, jedoch mit Ausnahme der Eintritts- und Austrittsbereiche der axialen Bohrung 11. Daraus folgt, daß die Nut 11 a einen größeren Innendurchmesser als die anderen Abschnitte der axialen Boh­ rung 11 hat. Darüber hinaus verlaufen die Übergangsabschnitte der zwei axialen Enden der Nut 11 a in die axiale Bohrung 11 abgeschrägt oder konisch, wie dies bei 11b bezeichnet ist.

Die Nut 11 a hat den Zweck, das Abfallmaterial 11 d von beispielsweise synthetischem Kunstharz einzufangen, welches erzeugt wird, wenn gemäß Fig. 29 die Welle eines nicht dar­ gestellten Ankers durch Preßsitz in der axialen Bohrung 11 befestigt wird.

Demzufolge wird die Funktion der Nut 11 a unter Bezug­ nahme auf den Fall beschrieben, daß die Welle 11 c des Ankers durch Preßsitz in der axialen Bohrung 11 des Auges 10 ange­ bracht wird. Mehr im einzelnen kann die Welle 11 c zum Preß­ sitz in die axiale Bohrung 11 in der Darstellung des Beispiels von Fig. 28 von oben eingeführt werden, mit der Folge, daß die Welle 11 c zunächst im oberen Endabschnitt 11 e an der oberen Endseite der axialen Bohrung 11 unter Preßsitzbedingungen eingesetzt wird. Bei dieser Gelegenheit wird der Kunstharz der inneren Umfangsfläche des mit Preßsitz wirkenden Abschnit­ tes 11 e abgeschabt und erzeugt die Abfallmenge 11 d, wie dies in Fig. 29 gezeigt ist, während der Schaft 11 c weiter einge­ führt wird, um unter Preßsitzbedingungen auf dem Abschnitt 11 e zu gleiten.

Die Abfallmenge 11 d wächst an mit Fortschritt der Vor­ wärtsbewegung der Welle 11 c unter Preßsitzbedingungen. Sobald die Welle 11 c in eine bestimmte Position gelangt, bei der ihr vorderes Ende die Nut 11 a erreicht und schließlich das untere Ende der Nut 11 a passiert, wird die Abfallmenge 11 d, die an der äußeren Umfangsfläche der Welle 11 c anhaftet,durch die Nut 11 a eingefangen, so daß sie von der Nut 11 a durch die Welle 11 c nicht zu einer weiter unten liegenden Position mitgetragen wird.

Daraus folgt, daß die Welle 11 c in einem weichen glat­ ten Vorgang das untere Ende der Axialbohrung 11 erreichen kann, ohne daß bei dem Arbeitsschritt des In-Preßsitz-Bringens des Schaftes 11 c durch Abfall- oder Abriebelemente 11 d Schwierig­ keiten auftreten, wenn die Welle in Preßsitz in der Axial­ bohrung 11 der Kommutatorstruktur gebracht wird.

Auf diese Weise kann also eine Verstopfung mit Abrieb­ material 11 d merkbar reduziert werden, so daß es weniger zu einer Einleitung von Preßsitzkräften der Welle in die Kommuta­ torstruktur kommt und somit wiederum die Kommutatorstruktur in ihrem Kunstharzbereich davor bewahrt wird, zu brechen, zu reißen oder sich sonst unter Druckeinwirkung zu beschädigen.

Im Rahmen der Erfindung ist es wünschenswert, daß die Tiefe der Nut 11 a 1 µm bis 30 µm beträgt. Wenn die Nut 11 a flacher als 1 µm ist, ist die Reduzierung des Verhältnisses des Kontaktdruckes zwischen dem Abriebmaterial 11 d einer­ seits und dem Außenumfang der Welle 11 c andererseits so gering, daß selbst dann, wenn Abrieb- oder Abfallmaterial 11 d in der Nut 11 a verbleibt, der Preßsitzdruck zu einer Dispersion neigt. Wenn jedoch die Tiefe der Nut 11 a größer als 30 µm ist, besteht die Gefahr, daß die Befestigungswirkung der Welle 11 c in der Kommutatorstruktur zu einer Schwächung neigt. Die Tiefe der Nut 11 a wird allgemein zweckmäßig so gewählt, daß sie auf die gewünschte Preßsitztoleranz abgestimmt ist.

Unter besonderen Umständen mögen dann auch Bemes­ sungen der Nut außerhalb der angegebenen Maße sinnvoll sein.

Unter Bezugnahme auf Fig. 30 wird nachfolgend ein Ver­ fahren zur Herstellung der Kommutatorstruktur nach dem vorlie­ genden Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Gemäß Fig. 30 ist ein abgestufter zentraler Stift 41 mit einem umlaufenden Steg 42 geformt, dessen Form an die der Nut 11 a gemäß Fig. 28 angepaßt ist. Der Stift 41 ist in der Mitte in Axialrichtung angeordnet, und die Kommutatorstruktur ist mit einem bestimmten Relativabstand rund um die äußere Umfangsfläche des zentralen Stiftes 41 angeordnet. Das Auge 10, welches eine bestimmte Formgebung hat, ist wiederum durch Formen oder Schmelzgießen eines synthetischen Harzmaterials gewonnen.

Nach dem Herstellungsprozeß ist der zentrale Abschnitt des Auges 10 daran gehindert, sich während des Verfahrens­ schritts des Formgebens oder Schmelzgießens auszubeulen, indem durch die Aussparungen eine Entlasung geschaffen wird. Nach dem Formgebungsschritt bzw. dem Gießen wird der abgestufte zentrale Stift 41 herausgezogen. Dabei wird nutzbar gemacht, daß das aus Kunstharz bestehende Auge 10 selbst eine Elastizi­ tät hat, so daß unter deren Ausnutzung das Herausziehen des zentralen Stiftes 41 in diesem Verfahrensschritt aus der in­ neren Stufe möglich ist. Nach diesem Herausziehen nimmt das Auge 10 eine bestimmte Formgebung aufgrund seiner eigenen, insbesondere elastischen, Rückstellkräfte an und bildet dabei die Nut 11 a (durch sogenannte schmelzformlose Extraktion). Da in dieser Zeitphase die beiden Enden des Stegs 42 des zentralen Stiftes 41 entsprechend der Stufe 11 b der axialen Bohrung 11 schräg bzw. konisch zulaufen, wie dies bei 42 b angezeigt ist, kann die Extraktion des zentralen Stiftes 41 in einfacher Weise durchgeführt werden.

Nach Herausziehen des zentralen Stiftes 41 wird die Axialbohrung 11 des Auges 10 an ihrer inneren Umfangsfläche mittels eines nicht dargestellten Räumwerkzeuges ausgeschnit­ ten oder ausgedreht, um die erforderliche Toleranz des Preß­ sitzes zu schaffen. Bei dieser Räumbehandlung weist der Zentralabschnitt des Auges 10 geringe Auswölbung auf, so daß die Schneid- oder Ausdrehtoleranz stabilisiert und Fehler hinsichtlich Rundheit und Zylindrizität infolge von Last­ wechseln bei Bedienung des Räumwerkzeuges vermieden werden. Desgleichen wird dabei die Erzeugung von Bearbeitungswärme und damit die Genauigkeit in der Abschlußbehandlung (beim Finish) und die Stabilität der Abmessungen verbessert. Wegen der geringen Ausbeulung oder Auswölbung des Auges ist es darüber hinaus sogar nicht einmal absolut notwendig, die in­ nere Umfangsfläche der axialen Bohrung 11 überhaupt auszu­ schneiden oder auszudrehen oder zu räumen.

Es sei erwähnt, daß die ineinander eingreifenden Ab­ schnitte zwischen der Nut und dem Preßsitzabschnitt, der in der axialen Bohrung 11 des Auges 10 geformt ist, nicht immer wie bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel geneigt oder konisch ausgebildet zu sein brauchen; es ist beispielsweise auch möglich, sie gemäß Fig. 31 in Gestalt einer Nut 11 f vorzu­ sehen, die eine Stufe 11 g hat, deren Richtung normal zur Achsrichtung der axialen Bohrung 11 verläuft.

Wie erwähnt ist nach diesem Ausführungsbeispiel die axiale Bohrung des Auges der Kommutatorstruktur, in welcher die Ankerwelle mit Preßsitz befestigt werden soll, mit einer Nut geformt, welche den mittleren Weg in Richtung der Preß­ sitzrichtung mit Ausnahme der Eingangs- und Ausgangsabschnitte einnimmt. Dies führt dazu, daß der Abrieb, der beim Anbringen des Preßsitzes der Welle in der axialen Bohrung der Kommutator­ struktur erzeugt wird, in dieser Nut verbleibt. Dadurch wird merklich das Zusetzen mit Abrieb an dem im Preßsitz befind­ lichen Abschnitt reduziert, so daß auch dadurch die Kommutator­ struktur daran gehindert wird, sich von innen her mehr auszu­ beulen, als dies der Toleranz bzw. dem Übermaß des Preßsitzes entspricht. Auf diese Weise wird es vereinfacht, die Welle mit Preßsitz innerhalb der Bohrung der Kommutatorstruktur an­ zubringen,und die Kommutatorstruktur selbst zeigt weniger Neigung zu Riß- oder Brucherscheinungen. Bei der Herstellung der Kommutatorstruktur kann ferner der abgestufte zentrale Stift dazu verwandt werden, ein inneres Ausbeulen oder Aus­ wölben des aus Kunstharz o.dgl. bestehenden Abschnittes der Struktur zu verhindern, wodurch die Arbeit beim Schneiden oder Ausräumen der inneren Umfangsfläche der Bohrung verein­ facht und die Maßstabilität verbessert wird.

Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern in mannigfacher Weise variierbar ist, z.B. im Rahmen des Fachkönnens des Durchschnittsfachmanns, und daß derartige Modifikationen im Schutzumfang mit eingeschlossen sind.

Claims (8)

1. Kommutatorstruktur der Bauweise, bei der ein Mutter- oder Basismetall von Kommutatorsegmenten mindestens in dem Oberflächenbereich mit einer Schutzbedeckung versehen ist, der berührend mit Bürsten zusammenwirkt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kommutatorsegmente (13) so hergestellt sind, daß sie an einem Endabschnitt des Mut­ termetalls (14) so ausgewölbt sind, daß die Außenflächen der ausgewölbten Abschnitte (7) sich im wesentlichen fluchtend mit den Außenflächen der Schutzbedeckung (15) erstrecken.

2. Kommutatorstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ausgewölbten oder auswölbenden Abschnitte (7) zur Schutzbedeckung (15) benachbart, jedoch mit einem Spalt (G) in bezug auf die Stirnseite der Schutzabdeckung angeordnet sind.

3. Kommutatorstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Gußmaterial, vorzugsweise Kunst­ harz, geformtes Auge (10) im Innenraum des Muttermetalls (14) der Kommutatorsegmente (13) angeordnet und mit einer Axial­ bohrung (11) versehen ist, die zur Aufnahme der Ankerwelle im Preßsitz vorgesehen ist, und daß die Bohrung (11) im mitt­ leren Bereich ihrer Axialerstreckung mit einer eingeformten Nut (11 a) versehen ist.

4. Kommutatorstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nut (11 a) eine Tiefe von 1 µm bis 30 µm hat.

5. Verfahren zur Herstellung eines Kommutators, insbe­ sondere eines Kommutators nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des hohlen Abschnittes eines Zylinders aus leitfähigem Material ein Auge aus Isoliermaterial geformt, vorzugsweise gegossen, wird und dabei ein freier Raum an einem Endabschnitt des Zy­ linders belassen wird, daß der Zylinder und das Auge dann an ihren Endabschnitten an der Seite des freien Raumes so zuge­ schnitten werden, daß eine Vielzahl von Kerben in Umfangs­ richtung äquidistant derart angeordnet wird, daß zugleich Bürstenfahnen am Zvlinder und Einschnitte oder Ausnehmungen an dem Auge gebildet werden, und daß dann das Blockstück des Zylinders so durch Schneiden unterteilt wird, daß jeweils eine Mehr- oder Vielzahl von Schlitzen geformt wird entweder zwischen jeweils zwei benachbarten Bürstenfahnen oder die Mehr- oder Vielzahl jeweils einzeln verteilt zwischen den Bürstenfahnen derart, daß jeweils Kommutatorsegmente ausge­ bildet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder durch Abteilen eines rohrförmigen Materials gewonnen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder durch Einrollen oder entsprechendes zylindri­ sches Biegen einer Materialplatte gewonnen wird.

8. Verfahren zur Herstellung einer Kommutatorstruktur, insbesondere nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Formen eines Zylinders aus leitfähigem Material, dessen inne­ re Umfangsfläche an einem mittleren Bereich des Zylinders ab­ gestuft ist;
• - Einschneiden oder, vorzugsweise in dünnen Lagen, Abtragen des Zylinders an seinem abgestuften Abschnitt und an seinem End­ abschnitt mit kleinerem Durchmesser unter Bildung einer Mehr- oder Vielzahl von Klauen, die in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet werden;
• - Formen oder Gießen eines Auges aus Isoliermaterial im hohlen Bereich des Zylinders unter Ausfüllen des abgestuften Ab­ schnittes und gleichzeitigem Belassen einer Aussparung vor­ bestimmter Tiefe an einer Stirnseite des Zylinders;
• - Zuschneiden des Zylinders und des Auges an ihren an der Seite der Aussparung gelegenen Endabschnitten derart, daß eine Mehr- oder Vielzahl von Kerben gewonnen wird, die in Umfangsrichtung äquidistant verteilt sind, wobei zugleich Bürstenfahnen an dem Zylinder und Ausnehmungen in dem Auge gewonnen werden; und
• - Zuschneiden und Unterteilen des Zylinderblocks unter Anord­ nung jeweils einer Vielzahl von Schlitzen derart, daß je­ weils ein Schlitz zwischen zwei der Bürstenfahnen oder eine Mehrzahl derartiger Schlitze erzeugt und dabei jeweils Kommu­ tatorsegmente geformt werden.