DE4028420C2

DE4028420C2 -

Info

Publication number: DE4028420C2
Application number: DE4028420A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 7044 Ehningen De Gerlach
Original assignee: Kautt & Bux Kg 7000 Stuttgart De
Current assignee: Kolektor Kautt und Bux GmbH
Priority date: 1990-09-07
Filing date: 1990-09-07
Publication date: 1992-07-02
Also published as: GB9118931D0; ITMI912354A0; ITMI912354A1; GB2247994A; DE4028420A1; FR2666697A1; FR2666697B1; GB2247994B; IT1251552B; US5157299A

Description

Die Erfindung betrifft einen Plankommutator, der die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Plankommutators.

Es ist bekannt, die Bürstenlauffläche von Kommutatoren, die in einer mit Kupfer reagierenden Umgebung, insbesondere in Kraftstoff, dem Methanol beigemischt ist, laufen, mittels Kohlenstoffsegmenten zu bilden.

Bei einem bekannten Plankommutator der eingangs genannten Art (DE-GM 89 07 045) weisen die Kohlenstoffsegmente an ihrer Unterseite Zapfen auf, welche Öffnungen in den sie tragenden, aus Kupfer bestehenden Segmenttragteilen durchdringen und in den Nabenkörper eingreifen, welcher die in ihm verankerten Segmenttragteile trägt, die durch Trennfugen voneinander getrennt sind.

Bei einem anderen bekannten Plankommutator für den Betrieb in einer mit Kupfer reagierenden Umgebung (DE-GM 89 08 077) bestehen die die Bürstenlauffläche bildenden Segmente aus einem Verbundmaterial, das auf der die Lauffläche bildenden Seite aus Kohlenstoff und auf der dem Segmenttragteil zugekehrten Seite aus Metall und Kunststoff besteht. Diese Seite ist mit dem Segmenttragteil verlötet, das seinerseits mit einer aus einer Kunststoffpreßmasse bestehenden Nabe fest verbunden ist.

Zwar braucht bei derartigen Kommutatoren nicht befürchtet zu werden, daß im Bereich der Bürstenlauffläche ein starker Verschleiß auftritt. Trotz der Kohlenstoffsegmente sind aber größere Bereiche der Segmenttragteile dem Einfluß der aggressiven Umgebung ausgesetzt. Man hat dies bisher in Kauf genommen, da es nicht möglich ist, alle diese Bereiche nach der Fertigstellung des Kommutators mit einer Schutzschicht zu versehen. Dies gilt insbesondere für die einander zugekehrten Seitenflächen benachbarter Segmenttragteile, welche bei den bekannten Kommutatoren ebenso wie die Seitenflächen der Kohlenstoffsegmente die wegen der Segmentierung erforderlichen Luftspalte begrenzen. Nachteilig ist ferner, daß wegen der Zapfen der Kohlenstoffseg mente, die es erforderlich machen, die Pressung der Kohlenstoff segmente auf den Segmenttragteilen vorzunehmen, die Fertigung Schwierigkeiten bereitet und eine gute Kontaktbildung zwischen den Kohlenstoffsegmenten und den sie tragenden Segmenttragteilen auf Dauer nicht gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kommutator zu schaffen, der auch in einem stark aggressiven Medium, insbeson dere Kraftstoff mit einem sehr hohen Methanolanteil, betrieben werden kann, ohne daß es zu einer Abtragung von Material der Segmenttragteile kommt, so daß sich eine hohe Lebensdauer er reichen läßt, der aber dennoch wirtschaftlich hergestellt wer den kann.

Diese Aufgabe löst ein Kommutator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspru ches 1.

Dadurch, daß die einander zugekehrten Seitenflächen unmittel bar benachbarter Segmenttragteile vollständig vom Preßstoff des Nabenkörpers bedeckt sind, kann es hier zu keinem Abtrag von Material der Segmenttragteile kommen. Es braucht also nur Sorge dafür getragen zu werden, daß die übrigen, weder von den Koh lenstoffsegmenten noch vom Nabenkörper bedeckten Bereiche der Segmenttragteile vor einem Kontakt mit der aggressiven Umgebung geschützt werden. Ein solcher Schutz kann beispielsweise durch eine Beschichtung mit einem widerstandsfähigen Metall oder einem Kunststoff erreicht werden. Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Kommutator eine sichere und einen guten elektrischen Kontakt ergebende Verbindung zwischen den Kohlenstoffsegmenten und den Segmenttragteilen gewährleistet, da diese durch je eine Lot schicht miteinander verbunden sind. Die Verlötung trägt auch zu einer kostengünstigen Fertigungsmöglichkeit bei.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist auch die der Naben bohrung zugewandte Endfläche jedes Segmenttragteiles und vor zugsweise auch deren der Nabenbohrung abgewandte, äußere End fläche vollständig von dem Preßstoff des Nabenkörpers bedeckt. Man kann sogar die innere und äußere Endfläche jedes Kohlenstoff segmentes zumindest unvollständig mit dem Preßstoff des Naben körpers bedecken, wodurch die Segmenttragteile noch besser gegen den Zutritt aggressiver Gase oder Flüssigkeiten geschützt sind. Außerdem kann dadurch eine direkte Verbindung zwischen den Koh lenstoffsegmenten und dem Nabenkörper realisiert werden.

Besonders vorteilhaft ist es, den Zwischenraum zwischen zwei unmittelbar nebeneinander liegenden Segmenttragteilen größer als die Weite des auf diesen Zwischenraum ausgericheten Luft spaltes zwischen den von den betreffenden Segmenttragteilen ge tragenen Kohlenstoffsegmenten zu wählen, weil dann Trennschnitte zur Bildung der Luftspalte an ihrem Grund vom Preßstoff des Na benkörpers begrenzt sind und es deshalb zu keinem Kontakt zwi schen dem Trennwerkzeug und den Segmenttragteilen kommen kann.

Vorzugsweise ist jedes Kohlenstoffsegment in radialer Richtung und/oder in Laufrichtung formschlüssig mit dem es tragenden Seg menttragteil verbunden. Eine solche Verbindung ist für die Po sitionierung der Kohlenstoffsegmente für den Lötvorgang vorteil haft und trägt außerdem wesentlich dazu bei, daß sich die Po sition der Kohlenstoffsegmente beim Verschweißen der Wicklungs enden mit den Anschlußelementen der Segmenttragteile selbst dann nicht ändert, falls die dabei den Segmenttragteilen zugeführte Wärme zu einem Schmelzen der Lotschicht führen würde, was vor allem dann möglich ist, wenn keine Hartlötung, sondern eine Weichlötung angewendet wird. Zur Sicherung der Kohlenstoffseg mente, insbesondere beim Verschweißen der Wicklungsenden mit den Anschlußelementen, kann auch eine formschlüssige Verbindung mit dem Nabenkörper vorgesehen werden. Eine Abstützung der Koh lenstoffsegmente in radialer Richtung kann dabei mittels einer äußeren Anlagefläche gemäß Anspruch 8 oder auch einer inneren Anlagefläche gemäß Anspruch 9 erfolgen. Durch Riffelungen oder zahnartig ineinandergreifende Materialpartien der Kohlenstoff segmente und der an ihren Endflächen anliegenden Materialpar tien der Segmenttragteile und/oder des Nabenkörpers kann in ein facher Weise erreicht werden, daß sich die Kohlenstoffsegmente nicht in Laufrichtung des Kommutators relativ zu den Segment tragteilen verschieben können. Auch eine Verschiebung in axialer Richtung kann mit diesen Mitteln, aber auch dadurch verhindert werden, daß der Preßstoff des Nabenkörpers abgesetzte Randzonen der Kohlenstoffsegmente übergreift.

Bei einer Ausbildung der Anschlußelemente, über die die Verbin dung der Segmenttragteile mit den Wicklungsenden hergestellt werden, in Form von Haken mit einem in axialer Richtung verlau fenden, an den äußeren Rand des Segmenttragteiles anschließen den Hakengrundteil können diese Hakengrundteile zumindest über einen wesentlichen Teil ihrer axialen Länge in Umfangsrichtung breiter ausgebildet sein als das sich anschließende freie Haken ende. Hierdurch erhalten die Haken eine größere Wärmekapazität, was im Falle einer Weichlötung dazu beiträgt, beim Anschweißen der Wicklung an das freie Hakenende ein Erweichen des Lotes, welches das Kohlenstoffsegment mit dem Segmenttragteil verbin det, zu verhindern.

Die in axialer Richtung verlaufenden Hakengrundteile sind vor zugsweise in den Nabenkörper eingebettet und bilden mit diesem eine zylindrische Mantelfläche. Diese Mantelfläche kann nach der Montage des Kommutators und der Herstellung der Verbindung mit den Wicklungsenden mit einer Kunststoffschicht ummantelt werden, die auch die sich an den Kommutator anschließende Wick lung umhüllt.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem der erfindungsgemäße Kommutator vorteilhaf terweise hergestellt wird. Diese Aufgabe löst ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 20.

Dadurch, daß nicht wie bei den bekannten Kommutatoren mit Koh lenstoffsegmenten zunächst die Segmenttragteile mit dem Naben körper verbunden und dann erst die Kohlenstoffsegmente auf die Segmenttragteile aufgebracht werden, vielmehr zuerst auf die noch durch Verbindungsstege zusammengehaltenen Segmenttragteile eine Ringscheibe aus Kohlenstoff aufgelötet wird, bereitet es keinerlei Schwierigkeiten, den Zwischenraum zwischen den Seg menttragteilen mit dem Preßstoff zu füllen, der den Nabenkör per bildet, weil hierzu nur der Nabenkörper an das aus der Koh lenstoffringscheibe und den Segmenttragteilen bestehende Gebilde angeformt zu werden braucht. Dabei dringt der Preßstoff bis zu der Kohlenstoffringscheibe vor und füllt die Zwischenräume zwi schen den Segmenttragteilen vollständig aus.

Vor allem dann, wenn die Kohlenstoffringscheibe mittels eines Hartlotes, das vorzugsweise eine niedrige Schmelztemperatur hat, auf die Segmenttragteile aufgelötet wird, erfolgt das Entfernen der Verbindungsstege, welche die Segmenttragteile noch zusam menhalten, unmittelbar nach dem Abbinden des Lotes an den noch heißen Segmenttragteilen. Hierdurch können die sich wegen unter schiedlicher Wärmedehnungskoeffizienten von Kupfer und Kohlen stoff während der Abkühlung aufbauenden Spannungen erheblich reduziert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ver fahrens sind Gegenstand der Ansprüche 21 bis 26.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen in vergrößertem Maßstab

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht auf die die Bürstenlauffläche aufweisende Stirnflä che eines ersten Ausführungsbeispiels des erfin dungsgemäßen Kommutators,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt einer Seitenansicht in Richtung des Pfeiles Z in Fig. 1 des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 3 einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 6 eine unvollständig dargestellte Draufsicht auf die den Kohlenstoffsegmenten abgewandte Stirnfläche des zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 7 eine Seitenansicht entsprechend Fig. 3 des zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 8 eine Draufsicht auf den die Segmenttragteile bil denden Körper des zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8,

Fig. 10 eine unvollständig dargestellte Draufsicht auf die dem Nabenkörper zugekehrte Rückseite des aus den Segmenttragteilen und der mit ihnen verlöteten Kohlenstoffringscheibe bestehenden Körpers nach dem Entfernen der Verbindungsstege,

Fig. 11 eine unvollständig dargestellte Draufsicht auf die Vorderseite des in Fig. 10 dargestellten Körpers und die auf diesem angeordnete Ringscheibe aus Kohlenstoff,

Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie XII-XII der Fig. 11,

Fig. 13 eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht auf die die Bürstenlauffläche aufweisende Stirnflä che eines dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 14 einen Schnitt nach der Linie XIV-XIV der Fig. 13,

Fig. 15 eine Stirnansicht des die Segmenttragteile bilden den Körpers des dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 16 einen Schnitt nach der Linie XVI-XVI der Fig. 15,

Fig. 17 eine unvollständig dargestellte Draufsicht auf die den Kohlenstoffsegmenten abgekehrte Rückseite des die Segmenttragteile bildenden Körpers nach dem Auflöten der Ringscheibe aus Kohlenstoff und dem Entfernen der Verbindungsstege zwischen den Segmenttragteilen,

Fig. 18 einen Schnitt nach der Linie XVIII-XVIII der Fig. 17,

Fig. 19 eine unvollständig dargestellte Stirnansicht der Ringscheibe aus Kohlenstoff und der mit deren Rückseite verlöteten Segmenttragteile,

Fig. 20 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt einer ersten Abwandlung des dritten Ausführungs beispiels,

Fig. 21 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt einer zweiten Abwandlung des dritten Ausführungs beispiels,

Fig. 22 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt einer dritten Abwandlung des dritten Ausführungs beispiels,

Fig. 23 eine unvollständig dargestellte Draufsicht auf die die Bürstenlauffläche bildende Stirnseite des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 22,

Fig. 24 eine Draufsicht auf die die Bürstenlauffläche bildende Stirnseite des dritten Ausführungsbei spiels im montierten und verschalteten Zustand,

Fig. 25 einen Schnitt nach der Linie XXV-XXV der Fig. 24.

Ein Plankollektor für einen in einer aggressiven Umgebung arbeitenden Rotor, insbesondere einen von Kraftstoff durch strömten Rotor einer Kraftstoff-Förderpumpe, weist, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, eine durch Kohlenstoffsegmente 1 gebildete Bürstenlauffläche auf. Jedes Kohlenstoffsegment 1 wird von einem Segmenttragteil 2 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung getragen und ist mit diesem Segmenttragteil verlötet. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Silberlot mit einem Schmelzbereich zwischen 630°C und 650°C. Die durch das Lot gebildete Lotschicht ist mit 3 gekennzeichnet. Die Segmenttragteile 2 liegen mit ihrer den Kohlenstoffsegmenten 1 abgekehrten Rückseite an der einen Stirnfläche eines aus Preßstoff bestehenden, angeformten Nabenkörpers 4 an. Die Verbindung zwischen den Segmenttragteilen 2 und dem Nabenkörper 4 ist durch je ein Verankerungselement 5 verbessert, das aus dem Segmenttragteil 3 geschnitten sowie so herausgebogen ist, daß es in den Nabenkörper 4 ragt und in diesem vollständig eingebettet ist. Wie insbesondere Fig. 1 erkennen läßt, haben die Verankerungselemente 5 die Form von sich radial nach außen und in den Nabenkörper 4 hinein erstreckenden Zungen, die sich gegen ihr freies Ende hin verbreitern.

Der den Nabenkörper 4 bildende Preßstoff füllt den Zwischen raum zwischen den einander zugekehrten Seitenflächen 2′ der Segmenttragteile 2 vollständig aus, weshalb diese Seitenflächen 2′ vom Nabenkörper 4 vollständig bedeckt sind. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Abstand zwischen den Seitenflächen 2′ wesentlich größer als die Weite des mittig auf den Zwischenraum zwischen den Sei tenflächen 2′ ausgerichteten Luftspaltes 6, welcher die unmit telbar benachbarten Kohlenstoffsegmente 1 voneinander trennt.

Wie Fig. 2 zeigt, stehen die Segmenttragteile 2 radial nach innen über die Kohlenstoffsegmente 1 über. Der Preßstoff des Nabenkörpers 4, dessen zentrale Bohrung 7 einen kleineren Durchmesser als die von den inneren Endflächen 2′′ der Segment tragteile 2 definierte Zylinderfläche hat, bedeckt diese inneren Endflächen 2′′ vollständig und erstreckt sich bis zu der von den Kohlenstoffsegmenten 1 gebildeten Bürsten lauffläche 8, wodurch die nach innen überstehenden Endab schnitte der Segmenttragteile 2 übergriffen und die innere Endfläche der Kohlenstoffsegmente 1 vollständig abgedeckt sind. Wie Fig. 3 zeigt, dringt jeder der Luftspalte 6 gering fügig in den den Zwischenraum zwischen den Seitenflächen 2′ der Segmenttragteile 2 füllenden Preßstoff ein.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, stehen die Segmenttragteile 2 radial nach außen über die Kohlenstoffsegmente 1 über und weisen hier je einen Anschlußhaken 9 auf, mit dem das zugeord nete Wicklungsende, vorzugsweise durch Verschweißen, verbunden wird. Die Anschlußhaken 9 haben einen axial verlaufenden und an der Außenmantelfläche des Nabenkörpers 4 anliegenden Hakengrundteil 9′, an den sich das nach außen überstehende freie Hakenende 9′′ anschließt. Im Bereich des Übergangs vom Hakengrundteil 9′ zum freien Hakenende 9′′ weist der Nabenkörper 4 eine Aussparung 10 auf.

Die Herstellung dieses Kommutators erfolgt in der Weise, daß auf eine aus einem Kupferflachband ausgestanzte Platine, wel che aus den Segmenttragteilen 2, von diesen radial nach außen abstehenden Fahnen zur Bildung der Anschlußhaken 9 und die Segmenttragteile 2 an ihrem Innenrand verbindenden Verbindungs stegen besteht, nach dem Biegen der Fahnen in die axiale Rich tung eine Ringscheibe aus Kohlenstoff zentrisch aufgelötet wird, die vor dem Auflöten auf der Lötseite in bekannter Weise metallisiert worden ist. Nach diesem Lötvorgang werden die Verbindungsstege entfernt, so daß die Segmenttragteile 2 nur noch durch ihre Verbindung mit der Ringscheibe in ihrer Position gehalten werden. Anschließend wird der Nabenkörper 4 angeformt. Zum Schluß werden, falls erforderlich, die Bürstenlauffläche 8 überdreht und die freien Hakenenden geformt. Weitere Einzel heiten zur Herstellung ergeben sich aus den Erläuterungen zu den folgenden Ausführungsbeispielen.

Nicht nur bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, sondern auch bei anderen Ausführungsbeispielen ist es zweck mäßig, den Abstand benachbarter Kohlenstoffsegmente 1 voneinan der in einem sich unmittelbar an die Segmenttragteile 2 an schließenden Bereich größer als im Bereich des Luftspaltes 6 zu wählen, wie Fig. 4 dies zeigt. Der Preßstoff des Naben körpers 4 kann dann die Segmenttragteile 2 auch im Anschluß an die Seitenflächen 2′ übergreifen.

Das in den Fig. 5 bis 11 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kommutators, dessen bevorzugtes Anwen dungsgebiet gleich demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels ist, unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen nur dadurch, daß die Kohlenstoffsegmente 101 in radial nach außen weisender Richtung formschlüssig mit den sie tragenden Segmenttragteilen 102 verbunden sind. Sich ent sprechende Teile sind deshalb mit um 100 größeren Bezugszahlen gekennzeichnet. Wie beispielsweise Fig. 5 zeigt, schließt sich an den radial nach außen über das Kohlenstoffsegment 101 überstehenden Randbereich des Segmenttragteiles 102 nicht nur der Hakengrundteil 109′ an. Vielmehr ist hier auch ein Ringabschnitt 111 angeformt, welcher über die das Kohlen stoffsegment 101 tragende Seite des Segmenttragteils 102 übersteht und deshalb das Kohlenstoffsegment 101 außen über greift. Die Lotschicht 103 zwischen dem Segmenttragteil 102 und dem Kohlenstoffsegment 101 kann sich auch über die Innen fläche des Ringabschnittes 111 erstrecken, sofern eine Löt verbindung zwischen dem Ringabschnitt 111 und dem Kohlen stoffsegment 101 erwünscht ist.

Bei der Herstellung wird vor dem Ausstanzen des die Segment tragteile 102 bildenden Körpers aus einem Kupferband in dieses zunächst eine zentrische Kreisfläche 112 zur Bildung der Ringabschnitte 111 eingeprägt, ehe die Platine ausgestanzt wird. Nach diesem Stanzvorgang sind die Segmenttragteile 102 nur noch durch Verbindungsstege 113, die, wie Fig. 8 zeigt, einen Kreisring bilden, an ihrem inneren Ende miteinander verbunden. Bei dem Stanzvorgang werden die Verankerungselemente 105 freigeschnitten und ausgebogen. Anschließend werden die zunächst radial nach außen von den Segmenttragteilen 102 abstehenden Fahnen 114 in eine axiale Lage gebogen. Der durch die Außenseite der Fahnen 114 definierte Durchmesser ist dabei noch etwas größer als der spätere Außendurchmesser. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei diesem Biegevorgang nicht die gewünschte Außenkante 115 gebildet werden kann, welche beim späteren Umspritzen des Kommutators und des Rotors für die Abdichtung im Gießwerkzeug benötigt wird. Deshalb wird nach dem Umbiegen der Fahnen 114 mittels eines Ziehringes, der vom freien Ende der Fahnen 114 her über diese geführt wird, der Außendurchmesser durch axiale Materialverdrängung auf den gewünschten Wert gebracht, wobei gleichzeitig die Außenkante 115 entsteht.

Auf die Kreisfläche 112 wird nun eine dünne Lotscheibe aus einem Silberlot, das bei einer Temperatur von 630°C bis 650°C schmilzt, und auf diese Lotscheibe eine Ringscheibe 116 aus Kohlenstoff für eine anschließende Verlötung, z. B. im Ofen, aufgelegt. Die Ringabschnitte 111 zentrieren die Lotscheibe und die Ringscheibe 116. Die die Verbindung herstellende Lot schicht ist mit 103 bezeichnet. Unmittelbar nach dem Erstarren des Lotes, also noch im heißen Zustand der Segmenttragteile 102 und der Ringscheibe 116, werden die Verbindungsstege 113 entfernt. Hierdurch wird verhindert, daß beim Abkühlen trotz unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten von Kupfer und Kohlenstoff störende Spannungen sich aufbauen.

Das aus den voneinander getrennten Segmenttragteilen 102 und der Ringscheibe 116 bestehende, in den Fig. 10 bis 12 darge stellte Gebilde wird in ein Werkzeug eingebracht, in dem der Nabenkörper 104 gebildet und an die Segmenttragteile 102 an geformt wird, wobei der Zwischenraum zwischen den einander zugekehrten Seitenflächen 102′ der Segmenttragteile 102 voll ständig mit Preßstoff gefüllt wird. Auch deren innere Endflächen 102′′ werden, wie Fig. 5 zeigt, vom Preßstoff bedeckt, der sich bis zu der durch die Bürstenlauffläche 108 definierten Ebene erstreckt und dabei auch die inneren Endabschnitte der Segmenttragteile 102 übergreift und die inneren Endflächen der Kohlenstoffsegmente 101 abdeckt. Ferner werden die Zwi schenräume zwischen den Hakengrundteilen 109′ mit Preßstoff ausgefüllt. Nach der Anformung des Nabenkörpers 104 werden noch, sofern erforderlich, die Bürstenlauffläche 108 über dreht und die freien Hakenenden 109′′ der Anschlußhaken 109 geformt.

Auch bei dem in den Fig. 13 bis 25 dargestellten dritten Ausfüh rungsbeispiel sind sich entsprechende Teile mit gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel um 200 und dem zweiten Aus führungsbeispiel um 100 größeren Bezugszahlen gekennzeich net. Das bevorzugte Anwendungsgebiet des dritten Ausführungs beispiels ist dasselbe wie bei den zuvor beschriebenen Aus führungsbeispielen.

Von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich das dritte Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Segmenttragteile 202 an ihrem radial nach innen über das Kohlenstoffsegment 201 überstehenden Ende eine axial verlaufende Zunge 217 auf weisen und daß der Nabenkörper 204 mit einer ringförmigen Materialpartie 204′ sowohl die äußere Endfläche der Segment tragteile 202 als auch einen Teil der äußeren Endfläche der Kohlenstoffsegmente 201 bedeckt. Die Lotschicht 203, welche die Kohlenstoffsegmente 201 mit den Segmenttragteilen 202 verbindet, besteht aus einem Weichlot. Ein weiterer Unterschied gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, daß, wie beispielsweise Fig. 13 zeigt, die Seitenflächen 202′ der Segmenttragteile 202 nicht über ihre gesamte radiale Erstreckung in radialer Richtung verlaufen, sondern in einem äußeren End bereich der Abstand zwischen den Seitenflächen 202′ sich nach außen hin vergrößert. Eine solche Form der Segmenttragteile 202 könnte auch bei den anderen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein. Schließlich weicht auch die Form der Verankerungselemente 205 von der Form der Verankerungselemente der zuvor beschrie benen Ausführungsbeispiele ab. Die Verankerungselemente 205 haben eine T-artige Kontur, um die Verankerungswirkung zu verbessern, was nicht nur für dieses Ausführungsbeispiel gilt.

Beim Ausstanzen der Platine, aus welcher die Segmenttragteile 202 gebildet werden, werden nicht nur radial nach außen ab stehende Fahnen 214, sondern auch die radial nach innen weisen den Zungen 217 gebildet. Wie Fig. 15 zeigt, sind die Segmenttrag teile 202 an ihrem äußeren Ende durch kreisbogenförmige Verbin dungsstege 213 miteinander verbunden. Nach dem Stanzvorgang wer den die Fahnen 214 in eine axiale Lage nach hinten und die Zun gen 217 in eine axiale Lage nach vorne gebogen, wobei die radial nach außen weisende Fläche der Zungen 217 in einer Zylinder fläche liegt, die an den Durchmesser einer aus Kohlenstoff bestehenden Ringscheibe 216 angepaßt ist, welche auf die mit einander verbundenen Segmenttragteile 202 aufgelötet wird, wobei die Zungen 217 die Ringscheibe 216 zentrieren, wie dies Fig. 18 zeigt. Die Ringscheibe 216 wird weich auf die Segment tragteile 202 aufgelötet. Die Lotschicht ist mit 203 bezeichnet. Anschließend werden die Verbindungsstege 213 entfernt. Die Verankerungselemente 205 sind zuvor bereits in die in Fig. 18 dargestellte Lage gebogen worden, damit sie im Nabenkörper 204 eingebettet werden, wenn dieser nunmehr aus Preßstoff gebildet und an die Segmenttragteile 202 angeformt wird. Wie Fig. 13 zeigt, wird der Zwischenraum zwischen den Seitenflächen 202′ der Segmenttragteile 202 vollständig mit Preßstoff gefüllt. Der Preßstoff bettet auch vollständig die Zungen 217 ein und erstreckt sich bis zu der von der Bürstenlauffläche 208 defi nierten Ebene, wodurch die inneren Endflächen der Kohlenstoff segmente 201 ebenfalls vollständig vom Nabenkörper bedeckt sind. Ferner werden die Zwischenräume zwischen den Hakengrund teilen 209′ der Anschlußhaken 209 mit Preßstoff vollständig gefüllt und die ringförmige Materialpartie 204′ gebildet. Die Segmenttragteile 202 sind deshalb vollständig vom Naben körper 204 abgedeckt, soweit sie nicht vom Kohlenstoffsegment 201 abgedeckt sind. Frei bleiben nur die freien Hakenenden 209′′ und die nach außen weisende Fläche der Hakengrundteile 209′.

Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Ringscheibe 216 nach der Bildung des Nabenkörpers 204 segmentiert, indem radial verlaufende, je einen der Luftspalte 206 bildende Schnitte vorgenommen werden, die geringfügig auch in den Preßstoff zwischen den Seitenflächen 202′ der Segmenttragteile 202 eindringen, deren Abstand voneinander wesentlich größer ist als die Weite des Luftspaltes 206.

Wie Fig. 20 zeigt, kann der Außenrand der Kohlenstoffsegmente 201 von der die Bürstenlauffläche 208 bildenden Seite her bis im Abstand zu der an die Lotschicht 203 angrenzenden Seite in radialer Richtung abgesetzt sein, damit die ringförmige Materialpartie 204′ das Kohlenstoffsegment 201 hier formschlüs sig hintergreifen kann. Eine entsprechende Absetzung am inneren Rand des Kohlenstoffsegmentes 201 kann, wie Fig. 22 zeigt, ebenfalls vorgesehen sein.

Durch diese formschlüssige Verbin dung der Kohlenstoffsegmente 201 in axialer Richtung mit dem Nabenkörper 204 wird verhindert, daß sich das Kohlenstoff segment 201 relativ zu dem es tragenden Segmenttragteil 202 bewegen kann, selbst wenn beim Anschweißen der Wicklungsenden an die Anschlußhaken das die Lotschicht 203 bildende Weichlot schmelzen sollte. Die Sicherung des Kohlenstoffsegmentes 201 kann auch durch den Eingriff des Nabenkörpers in eine in Um fangsrichtung und/oder axialer Richtung verlaufende Riffelung od. dgl. der äußeren und/oder inneren Endfläche erreicht oder verbessert werden. Einem Schmelzen des Lotes kann da durch entgegengewirkt werden, daß der Hakengrundteil 209′ auf einem Teil seiner Länge eine größere Breite in Umfangs richtung des Kommutators hat als im Bereich des freien Ha kenendes, wie dies Fig. 7 zeigt.

Um bei einem Schmelzen des Lotes eine Verschiebung des Kohlen stoffsegmentes 201 in Laufrichtung des Kommutators zu verhin dern, kann man, wie Fig. 20 ferner zeigt, die innere Endfläche des Kohlenstoffsegmentes 201 mit einer axialen Nut 218 ver sehen, in welche die Zunge 217 eingreift. Statt einer solchen Nut kann man auch eine Riffelung vorsehen. Entsprechend kann auch die äußere Endfläche der Kohlenstoffsegmente 201 mit einer axialen Nut oder einer Riffelung für den Eingriff des Preßstoffes der ringförmigen Materialpartie 204′ versehen sein, damit auch der äußere Rand des Kohlenstoffsegmentes 201 gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung formschlüssig gesichert ist. Weiterhin kann man, wie Fig. 21 zeigt, den Kohlen stoffsegmenten eine schwalbenschwanzartige Querschnittsform geben, wodurch ebenfalls eine in axialer Richtung formschlüs sige Verbindung zwischen dem Nabenkörper 204 und den Kohlen stoffsegmenten 201 entsteht.

Eine weitere Möglichkeit zur Sicherung der Kohlenstoffseg mente 201 gegen eine Verschiebung in Laufrichtung des Kommu tators zeigt Fig. 22. Die Kohlenstoffsegmente 201 sind hier auf ihrer dem Segmenttragteil 202 zugewandten Seite mit einer radial verlaufenden, nutartigen Vertiefung 219 versehen, in die eine aus dem Segmenttragteil 202 freigeschnittene und gegen das Kohlenstoffsegment 201 hin ausgebogene Verriege lungszunge 220 eingreift.

Wie die Fig. 24 und 25 zeigen, kann man nach der Montage des Kommutators auf der Motorwelle 221 und dem Anschließen der Wicklungsenden 222 die Wickelköpfe 223, die Wicklungsenden 222 und den Kommutator bis zu der ringförmigen Materialpartie 204′ vollständig mit einer Isoliermasse 224 umspritzen. Die Segmenttragteile 202 und die Anschlußhaken 209 sind dann voll ständig mit Kunststoff abgedeckt.

Claims

1. Plankommutator mit

a) seine Bürstenlauffläche bildenden, von einander distan zierten, plattenförmigen Kohlenstoffsegmenten,
b) metallischen, ebenfalls voneinander distanzierten Seg menttragteilen für die Kohlenstoffsegmente, welche mit je einem der Segmenttragteile mechanisch fest und elek trisch leitend verbunden sind, und
c) einem Nabenkörper aus einem elektrisch isolierenden Preßstoff, der die Segmenttragteile trägt, die mit in den Nabenkörper eingebetteten Verankerungselementen sowie Wicklungsanschlußelementen versehen sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

d) für die Verbindung zwischen den Kohlenstoffsegmenten (1; 101; 201) und den Segmenttragteilen (2; 102; 202) eine zwischen beiden liegende Lotschicht (3; 103; 203) vorgesehen ist und
e) die einander zugekehrten Seitenflächen (2′; 102′; 202′) unmittelbar benachbarter Segmenttragteile (2; 102; 202) vollständig vom Preßstoff des Nabenkörpers (4; 104; 204) bedeckt sind.

2. Plankommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die dem zentralen Durchgangskanal (7) des Naben körpers (4; 104; 204) zugewandten Endflächen (2′′; 102′′) der Segmenttragteile (2; 102; 202) und/oder die äußere, dem zentralen Durchgangskanal abgewandte Endfläche jedes Segmenttragteiles (2; 102; 202) zumindest unvollständig vom Preßstoff des Nabenkörpers (4; 104; 204) bedeckt ist.

3. Plankommutator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der Preßstoff des Nabenkörpers (4; 104; 204) die seinem zentralen Durchgangskanal zugewandte Endfläche jedes Kohlenstoffsegmentes (1; 101; 201) vollständig und/oder die dem zentralen Durchgangskanal abgewandte Endfläche zumindest unvollständig bedeckt.

4. Plankommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen zwei unmit telbar nebeneinander liegenden Segmenttragteilen (2; 102; 202) größer ist als die Weite des auf diesen Zwischenraum ausgerichteten Luftspaltes (6; 206) zwischen den von den betreffenden Segmenttragteilen (2; 102; 202) getragenen Kohlenstoffsegmenten (1; 101; 201).

5. Plankommutator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Luftspalt (6; 206) zwischen zwei benachbarten Kohlenstoffsegmenten (1; 101; 201) sich ein geringes Maß in den Preßstoff des Nabenkörpers (4; 104; 204) hinein erstreckt, welcher die Segmenttragteile (2; 102; 202) dis tanziert.

6. Plankommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kohlenstoffsegment (1; 101; 201) in radialer Richtung und/oder in Laufrichtung des Kommuta tors formschlüssig mit dem es tragenden Segmenttragteil (102; 202) und/oder mit dem Nabenkörper (4; 104; 204) ver bunden ist.

7. Plankommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Luftspalte (6) im Abstand von der die Bürstenlauffläche (8) bildenden Außenseite gegen die Segmenttragteile (2) hin stufenförmig durch Ab setzungen der Kohlenstoffsegmente (1) verbreitert ist auf einen Wert, der größer ist als der Abstand zwischen den Segmenttragteilen (2).

8. Plankommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmenttragteile (2; 102; 202) in radialer Richtung über den äußeren Rand der Kohlenstoff segmente (1; 101; 201) hinausragen und hier einen Abschnitt aufweisen, von dem sich in Richtung zu der durch die Bür stenlauffläche (108) definierten Ebene hin ein eine Anlage fläche für die äußere Endfläche des Kohlenstoffsegmentes (101) bildender Rand (111) und/oder in der entgegengesetzten Richtung ein Hakengrundteil (9′; 109′; 209′) eines als Anschlußelement dienenden Anschlußhakens (9; 109; 209) erstreckt.

9. Plankommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmenttragteile (2; 102; 202) radial nach innen über die Kohlenstoffsegmente (1; 101; 201) überstehen und in diesem überstehenden Bereich eine gegen die von der Bürstenlauffläche (102, 108) definierte Ebene hin vorspringende Materialpartie in Form einer Zunge (217) aufweisen, an der die innere End fläche des Kohlenstoffsegmentes (202) unter Zwischenlage einer Lotschicht (203) anliegt.

10. Plankommutator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialpartie in eine Nut (218) des Kohlenstoff segmentes (201) eingreift.

11. Plankommutator nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede der eine Anlagefläche für die innere Endfläche der Kohlenstoffsegmente (201) bildenden Materialpartien (217) und/oder die Anlagefläche für die äußere Endfläche der Kohlenstoffsegmente (201) in axialer Richtung und/oder in Laufrichtung des Kommutators verlaufende Riffelungen oder Zähne und Zahnlücken aufweisen, die im Eingriff mit korrespondierenden Riffelungen oder Zähnen und Zahnlücken der Kohlenstoffsegmente (201) stehen.

12. Plankommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segmenttragteil (202) und das von ihm getragene Kohlenstoffsegment (201) auf ihren einan der zugewandten Seiten in Laufrichtung des Kommutators formschlüssig ineinandergreifende Verbindungselemente, in Form eines Vorsprunges (220) und einer diesen aufnehmenden Vertiefung (219), aufweisen.

13. Plankommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffsegmente (1; 101; 201) mit Hilfe des Preßstoffes des Nabenkörpers (4; 104; 204) formschlüssig mit dem Nabenkörper (4; 104; 204) und/oder den Segmenttragteilen (2; 102; 202) verbunden sind.

14. Plankommutator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere und/oder innere Endfläche der Kohlenstoff segmente (201) mit in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung verlaufenden Riffelungen oder Nuten versehen ist.

15. Plankommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kohlenstoffsegment (201) auf der die Bürstenlauffläche (208) bildenden Seite im Bereich seines inneren und/oder äußeren Randes eine kehlenförmige Absetzung aufweist, in die hinein eine das Kohlenstoff segment (201) hintergreifende Werkstoffpartie des Naben körpers (204) ragt.

16. Plankommutator nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der in axialer Richtung verlaufende Hakengrund (9′; 109′; 209′) jedes Anschlußhakens (9; 109; 209) zumindest über einen Teil seiner axialen Länge in Umfangsrichtung des Kommutators breiter ausgebildet ist als das sich anschließende freie Hakenende (9′′; 109′′; 209′′).

17. Plankommutator nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hakengrundteil (9′; 109′; 209′) in den Nabenkörper (4; 104; 204) eingebettet ist und zusam men mit diesem eine zylindrische Außenmantelfläche bil det.

18. Plankommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungselemente (5; 105; 205) durch freigeschnittene und herausgebogene Materialpartien der Segmenttragteile (2; 102; 202) gebildet sind, die in Umfangsrichtung gegen ihr freies Ende hin verbreitert sind.

19. Plankommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotschicht (3; 103; 203) aus einem eine niedrige Schmelztemperatur aufweisenden Silberlot oder einem Weichlot besteht.

20. Verfahren zur Herstellung eines Kommutators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) auf einen ausgestanzten metallischen Körper, welcher die Segmenttragteile in ihrer richtigen gegenseitigen Lage und zusammengehalten durch am äußeren und/oder inneren Rand vorgesehene Verbindungsstege bildet, eine Ringscheibe aus Kohlenstoff aufgelötet wird,
b) anschließend die Verbindungsstege entfernt werden,
c) danach der Nabenkörper geformt und an das aus der Ring scheibe und den Segmenttragteilen bestehende Gebilde angeformt wird und
d) zum Schluß die Ringscheibe durch Trennschlitze in die Kohlenstoffsegmente unter Bildung der zwischen ihnen vorzusehenden Luftspalte unterteilt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der Verbindungsstege unmittelbar nach dem Abbinden des Lotes an den noch heißen Segmenttragteilen erfolgt.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeich net, daß die zur Bildung der Segmenttragteile vorgesehene Platine vor dem Stanzen durch Prägen mit einer zentralen, vertieft liegenden Kreisfläche versehen wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekenn zeichnet, daß die nach dem Stanzvorgang zunächst noch ra dial verlaufenden, der Bildung der Anschlußhaken dienen den Fahnen vor dem Verlöten der Segmenttragteile mit der Ringscheibe aus Kohlenstoff rechtwinklig in eine axiale Lage so abgebogen werden, daß die von ihrer Außenseite definierte Zylinderfläche etwas größer ist als am fertigen Kommutator, und daß anschließend durch einen Ziehvorgang unter Bildung einer Kante am Übergang zum Segmenttragteil der Außendurchmesser dieser Zylinderfläche auf den Endwert reduziert wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekenn zeichnet, daß nach dem Stanzvorgang radial nach innen über stehende, der Bildung von axial verlaufenden Zungen die nende Fahnen vor dem Verlöten der Segmenttragteile mit der Ringscheibe aus Kohlenstoff unter Reduzierung ihrer Dicke in die axiale Richtung gebogen werden.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekenn zeichnet, daß beim Anformen des Nabenkörpers die in radialer Richtung verlaufenden, der Bildung der Hakengrundteile dienenden Abschnitte der Fahnen in den Preßstoff eingebet tet werden.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anschlußhaken nach Fertigstellung des Nabenkörpers fertiggebogen werden.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekenn zeichnet, daß nach der Anordnung des Kommutators auf einer Motorwelle und der Verbindung der Wicklungsenden mit den Anschlußhaken eine diese und die mit ihnen verbundenen Wicklungsenden vollständig nach außen hin abdeckende Kunst stoffummantelung mit zur Längsachse des Kommutators kon zentrischer Außenmantelfläche aufgebracht wird.