EP0791236A1 - Steckkommutator und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Steckkommutator und verfahren zu dessen herstellung

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EP0791236A1
EP0791236A1 EP96928428A EP96928428A EP0791236A1 EP 0791236 A1 EP0791236 A1 EP 0791236A1 EP 96928428 A EP96928428 A EP 96928428A EP 96928428 A EP96928428 A EP 96928428A EP 0791236 A1 EP0791236 A1 EP 0791236A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
segments
hub body
grooves
commutator
oversize
Prior art date
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Granted
Application number
EP96928428A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0791236B1 (de
Inventor
Helmut Stolpmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kirkwood Industries GmbH
Original Assignee
Kautt and Bux Commutator GmbH
Kirkwood Industries GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Kautt and Bux Commutator GmbH, Kirkwood Industries GmbH filed Critical Kautt and Bux Commutator GmbH
Priority to SI9630208T priority Critical patent/SI0791236T1/xx
Publication of EP0791236A1 publication Critical patent/EP0791236A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0791236B1 publication Critical patent/EP0791236B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/06—Manufacture of commutators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/14—Fastenings of commutators or slip-rings to shafts

Definitions

  • the invention relates to a plug-in commutator, which has the features of the preamble of claim 1, and a method for its production, which has the features of the preamble of claim 15.
  • the invention is therefore based on the object of providing a plug-in commutator in which the segments are reliably positioned in the grooves despite a reduced force for inserting the segments into the grooves.
  • This object is achieved by a plug-in commutator with the features of claim 1, an oversize also being understood to mean an undersize causing a clamping force.
  • a method for producing the plug-in commutator according to the invention is the subject of claim 15.
  • Advantageous embodiments of the plug-in commutator according to the invention and the manufacturing method according to the invention are the subject of the dependent claims.
  • the grooves in the end section which receives the leading end of the segments when inserted, and the segments in their trailing end section have the required oversize.
  • the segments can then be inserted into the grooves with very little force until the leading end reaches the oversized end section of the grooves and the trailing end section of the segments enters the grooves.
  • the axial extent of the zones having the oversize can be different. Both a larger axial extension in the area of the leading end section of the segments when inserting them and also in the area of their trailing end come into question. In one embodiment, the axial extent of the zones having the oversize in the area of the leading end section is approximately 15% and in the area of the trailing end section is approximately 5% of the length of the part of the segments forming the brush track.
  • the segments between their head part forming the brush tread and a foot part have a central part which widens like a wedge from the head part to the foot part and is clamped between the flanks of the assigned groove. Thanks to the wedge shape of this central part, the clamping force acting on the flanks of the central part has a radial component which presses the surfaces of the segments provided for radial positioning against the surfaces of the hub body assigned to them.
  • the width of the head part of the segments measured in the circumferential direction of the commutator is greater than the corresponding width of the middle part at the end adjoining the head part and the segments at the transition from the middle part to If the head part has a shoulder on both sides, which overlaps the immediately adjacent webs of the hub body that laterally delimit the grooves, the segments can be positioned radially by pressing these shoulders against the surface areas of the webs facing them.
  • the foot part of each segment following the wider end of the middle part, has a reduced width in a first section, forming a step in the region of both flanks, and a larger section in a second section adjoining the first section compared to the first section Spread to form a step in the area of both flanks.
  • the foot part thus has a T-like cross-sectional profile.
  • the middle part of the segments preferably lies over the entire surface of the flanks of the receiving groove.
  • the shoulders of the segments present at the transition from the middle part to the head part on the end faces of the webs, it is also possible to provide the end face of the foot part facing away from the head part under pressure on the base of the groove receiving the segment for the purpose of radial positioning. It is particularly advantageous to provide the latter system in the region of the trailing end of the segments and the system of the shoulders on the end faces of the webs in the region of the leading end.
  • the segments for anchoring have at least two pairs of contact surfaces. The angles between the pairs are preferably different for each pair. This ensures that all contact surfaces lie against the webs despite manufacturing tolerances.
  • the segments are first inserted into a basket, which specifies the positioning when the segments are inserted into the grooves.
  • This basket is then inserted into an injection or pressing tool after the segments have been inserted and is pressed or co-injected.
  • the plastic basket can only be used once.
  • the basket is dispensed with in the method according to the invention, in which the clamping force is determined solely by the excess in the area of the end sections of the segments and / or the material part of the hub body which serves to support the segments. The exact positioning is done by the areas that are not oversized. The clamping force that builds up at the end of the insertion process no longer influences this positioning.
  • the elimination of the basket there is both a saving in material and a shortening of the production process by the steps of loading and removing the basket.
  • By eliminating the basket it is also possible that the hooks serving for the electrical connection of the segments are already bent in the tool during the manufacture of the segments. The bending step is eliminated.
  • the pressure and, if appropriate, the temperature when inserting the segments are selected such that a largely indissoluble press connection does not arise between the hub body and segments, but rather that the hub body and the segments can be separated from one another again.
  • a plug-in commutator manufactured using such a method can thus be recycled.
  • 1 is an end view of the first embodiment, 2 shows a section along the line II - II of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows an enlarged section of FIG. 2
  • FIG. 6 shows a cross section corresponding to FIG. 5 of the first exemplary embodiment in the region of the trailing end section of the segments
  • FIG. 7 shows an enlarged and incomplete cross section of the second exemplary embodiment in the region of the trailing end section of the segments.
  • a plug-in commutator has a hub body 1 made of electrically insulating material, which is provided with grooves 2, which are uniformly distributed over its circumference, have the same design and extend in the axial direction and are open radially outwards. As can be seen in FIG. 2, the grooves 2 start at one end of the hub body 1, but end at a distance from the other end, this end of all the grooves 2 being in a radial plane.
  • the hub body 1 consists of a molding compound based on phenol. Other insulating materials, such as thermoplastics or ceramics, can also be used. Furthermore, the material can have a fiber reinforcement. After manufacture, the hub body 1 can be annealed at a temperature which is above the operating temperature.
  • a segment 4 is arranged in each of the grooves 2.
  • the segments 4 of the same design consist of a material which is electrically conductive and is customary for commutator segments. As shown for example in FIG. 4, the segments 4 have a head part 5, the cylindrically curved end surface 5 'of which forms part of the brush running surface. The segments 4 are formed symmetrically to their longitudinal center plane 6.
  • the head part 5 is followed by a central part 8, each with a shoulder 7, the width of which, measured in the circumferential direction, is smaller by the width of the shoulders 7 than the width of the head part 5 at the end that merges into the shoulders 7 Shoulders enclose an obtuse angle opening towards the end face 5 '.
  • the middle part 8 widens like a wedge from the head part 5 to a foot part designated as a whole by 9.
  • its two flat flanks 8 ' enclose an angle of 20 °.
  • the foot part 9 has a first section 11 adjoining the middle part 8 via a shoulder 10, the width of which in the area of the shoulders 10 is smaller than that of the middle part 8 by the width thereof.
  • the width of the first section 11 increases against the the second section 12 adjoining it evenly.
  • the second section 12 adjoins one shoulder 13 with a correspondingly greater width, the width of which decreases uniformly towards its end face 9 '.
  • the foot part 9 therefore has a T-like cross-sectional profile.
  • the webs 14 have in the zone 18, in which the end section of the segments 4 leading when the segments 4 are inserted into the grooves 2 comes to lie in the fully inserted state, on the end faces 15 of the webs 14 in the radial direction an oversize, which can be seen like FIG. 5, which shows a section through the zone 18, leads to the shoulders 7 being in full contact with the end faces 15, thereby increasing the clamping force which is exerted by the webs 14 on the flanges ken 8 'of the middle part 8 is exercised.
  • the latter clamping force has a component which is directed against the foot part 9.
  • the gap 17 extends in the zone 18 between the end surface 9 'of the foot part 9 and the base of the groove 2.
  • the axial length of the zone 18 having the oversize x is approximately 15% of the axial length of the grooves 2 in the exemplary embodiment.
  • the undersize y is present, as is also shown in FIG. 6, there is a gap 20 between the end faces 15 of the webs 14 and the shoulders 7.
  • the segments 4 In the area of the end section lagging when the segments 4 are inserted into the grooves 2, the segments 4 have a zone 21 with an oversize z in the radial direction of the end face 9 'of their foot part 9.
  • This oversize z like that which represents a section through the zone 21 Fig. 6 reveals to Consequence that the end surface 9 'rests with pressure on the bottom of the assigned groove 2 and increases the clamping force which the webs 14 exert on the flanks 8' of the middle part 8.
  • a narrow slot 22 corresponding to the gap 20 is present in the area of the zone 21 between the shoulders 7 and the end faces 15 of the webs 14.
  • the oversizes x and z are selected such that the clamping forces exerted on the segments 4 in the zones 18 and 21 do not fall below the value necessary for the secure positioning and fixing of the segments 4 in the hub body 1.
  • Example of hook 25 which are molded onto the segments 4 and serve to connect the segments 4 to conductors of a rotor winding.
  • a further exemplary embodiment relates to a plug-in commutator, the segments 104 of which have two pairs of contact surfaces, and which otherwise corresponds to the first exemplary embodiment in all details not described.
  • the middle part 108 of each segment 104 has, as formed on the webs 1 14 of the hub body 101 in the first embodiment, a pair of edges 108 ', which surfaces as 6.3flä ⁇ .
  • the flank pair 108 ' which is open radially inward, encloses an angle a.
  • the radially inner foot part 109 of each segment 104 has a further pair of flanks 113, which are also designed as contact surfaces on the webs 114.
  • the further flank pair 113 encloses an angle ⁇ and is also open radially inwards.
  • the angle ß is smaller than the angle a. In the borderline case it can be ß - 0 °, ie the flanks 1 13 run parallel to each other.
  • the segments 104 When the segments 104 are inserted into the grooves 102 of the hub body 101, the segments 104 are pressed radially outwards by the oversize in the end section.
  • the flanks 11 13 provided on the base part 109 come into contact with the webs 114. Due to the small angle ⁇ , the webs 114 counteract the insertion of the segments 104 only with little force.
  • the flanks 113 When inserted further, the flanks 113 are pressed into the hub body 101 until the flanks 108 ′ provided on the central part 108 come into contact with the webs 114. With the correct choice of the angles a and ⁇ and the other dimensions of the segments 104 and the webs 114, all the flank pairs 108 'and 113 come into contact with the webs 114.
  • the hooks 25 are still bent in the tool after the production of the segments 4, 104.
  • the segments 4, 104 are then pushed directly into the hub body 1, 101, that is to say inserted under pressure.
  • the parameters for the insertion in particular pressure and possibly temperature, are chosen so that no indissoluble press connection is produced.
  • the bore of the hub body 1, 101 can be machined.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Bei einem Steckkommutator mit einem aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Nabenkörper (1), der über seinen Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete, gleich ausgebildete Nuten aufweist, in welche je eines der die Bürstenlauffläche bildenden, gleich ausgebildeten Segmente (5) unter Bildung einer in radialer Richtung formschlüssigen Verbindung eingesteckt ist, sind die Segmente (5) durch eine Klemmkraft, die auf einem Übermaß (x, z) der Segmente (5) und/oder der der Anlage der Segmente (5) dienenden Materialpartien des Nabenkörpers (1) beruht, gegen eine Verschiebung relativ zum Nabenkörper (1) gesichert. Nur im Bereich der beiden Endabschnitte (18, 21) der Segmente (5) und/oder der Nuten ist das die auf die Segmente (5) ausgeübte Klemmkraft bestimmende Übermaß (x, z) vorgesehen.

Description

Steckkommutator und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Steckkommutator, der die Merkmale des Oberbe¬ griffs des Anspruches 1 aufweist, und ein Verfahren zu dessen Herstellung, das die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 15 aufweist.
Bei einem bekannten Steckkommutator dieser Art (WO 95/14319) ist die zum Einstecken der Segmente in die Nuten aufzubringende Kraft so groß, daß Störungen beim Einstecken nicht ausgeschlossen werden können. Würde man diese Kraft dadurch reduzieren, daß man das Übermaß der Segmente und/oder das Untermaß der Nuten verkleinert, wäre eine zuverlässige Positionierung der Segmente im Nabenkörper nicht mehr gewährleistet.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Steckkommutator zu schaffen, bei dem trotz einer verringerten Kraft für das Einstecken der Segmente in die Nuten die Segmente zuverlässig in den Nuten positioniert sind. Diese Aufgabe löst ein Steckkommutator mit den Merkmalen des Anspruches 1, wobei unter einem Übermaß auch ein eine Klemmkraft bewirkendes Untermaß zu verstehen ist. Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Steck¬ kommutators ist Gegenstand des Anspruch 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Steckkommutators und des erfindungsgemäßen Her¬ stellungsverfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche. Für eine exakte und zuverlässige Positionierung der Segmente in den Nuten ist es, wie sich gezeigt hat, völlig ausreichend, wenn der maximale Wert der auf die Segmente ausgeübten Klemmkraft durch die Klemmung im Bereich der beiden Endabschnitte der Segmente bestimmt wird. Außerdem wird dadurch, daß hohe Klemmkräfte und damit hohe, beim Einstecken der Segmente in die Nuten zu überwindende Reibungskräfte nur in den beiden Endabschnitten auftreten, die für das gleichzeitig bei allen Segmenten erfolgende Einstecken in die Nuten aufzubringende Kraft erheblich reduziert, wobei der Maximalwert dieser Kraft nur auftritt, während das nacheilende Ende der Segmente in die Nuten eintritt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben die Nuten in demjenigen End¬ abschnitt, der das beim Einstecken voreilende Ende der Segmente aufnimmt, und die Segmente in ihrem nacheilenden Endabschnitt das erforderliche Über¬ maß. Die Segmente können dann so weit mit sehr geringer Kraft in die Nuten eingesteckt werden, bis das voreilende Ende den das Übermaß aufweisenden Endabschnitt der Nuten erreicht und der nacheilende Endabschnitt der Seg¬ mente in die Nuten eintritt.
Die axiale Erstreckung der das Übermaß aufweisenden Zonen kann unter¬ schiedlich sein. Dabei kommt sowohl eine größere axiale Erstreckung im Bereich des beim Einstecken voreilenden Endabschnittes der Segmente in Frage als auch im Bereich von deren nacheilendem Ende. Bei einer Ausführungsform liegt die axiale Erstreckung der das Übermaß aufweisenden Zonen im Bereich des voreilenden Endabschnittes bei etwa 15% und im Bereich des nachei¬ lenden Endabschnittes bei etwa 5% der Länge des die Bürstenlaufbahn bilden¬ den Teiles der Segmente.
In dem zwischen den beiden Endabschnitten liegenden Mittelabschnitt der Segmente und Nuten kann zwischen den sich in radialer Richtung überdecken- den Flächenbereichen der Segmente und des Nabenkörpers ein Zwischenraum vorhanden sein, der allerdings in der Regel relativ gering sein wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Segmente zwischen ihrem die Bürstenlauffläche bildenden Kopfteil und einem Fußteil einen sich vom Kopfteil zum Fußteil keilartig verbreiternden Mittelteil auf, der zwischen den Flanken der zugeordneten Nut eingeklemmt ist. Dank der Keilform dieses Mittelteils hat die auf die Flanken des Mittelteils wirkende Klemmkraft eine radiale Komponente, welche die für die radiale Positionierung vorgesehenen Flächen der Segmente gegen die ihnen zugeordneten Flächen des Nabenkör¬ pers preßt.
Wenn, wie dies bei einer bevorzugten Ausführungsform der Fall ist, die in der Umfangsrichtung des Kommutators gemessene Breite des Kopfteils der Segmen¬ te größer ist als die entsprechende Breite des Mittelteils an dem sich an den Kopfteil anschließenden Ende und die Segmente am Übergang vom Mittelteil zum Kopfteil auf beiden Seiten je eine Schulter aufweisen, welche die unmittel¬ bar benachbarten, die Nuten seitlich begrenzenden Stege des Nabenkörpers übergreifen, kann die radiale Positionierung der Segmente dadurch erfolgen, daß diese Schultern gegen die ihnen zugekehrten Flächenbereiche der Stege gedrückt werden.
Vorzugsweise übergreifen die beiden Schultern dieses Segmentes weniger als die Hälfte der ihnen zugewandten Endfläche der unmittelbar benachbarten Stege. Zwischen den Kopfteilen zweier benachbarter Segmente ist dann der in Umfangsrichtung erforderliche Abstand vorhanden. Dabei ist der Zwischenraum zwischen den Kopfteilen benachbarter Segmente vorzugsweise frei von Mate¬ rialpartien des Nabenkörpers. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Fußteil jedes Segmentes im Anschluß an das breitere Ende des Mittelteils in einem ersten Abschnitt eine reduzierte Breite unter Bildung je einer Stufe im Bereich beider Flanken und in einem sich an den ersten Abschnitt anschließenden zweiten Abschnitt eine gegenüber dem ersten Abschnitt größere Breite unter Bildung je einer Stufe im Bereich beider Flanken auf. Der Fußteil hat hierbei also ein T-ähnliches Quer¬ schnittsprofil.
Vorzugsweise liegt der Mittelteil der Segmente vollflächig an den Flanken der aufnehmenden Nut an. Statt einer Anlage der am Übergang vom Mittelteil zum Kopfteil vorhandenen Schultern der Segmente an den Endflächen der Stege kann man auch eine Anlage der dem Kopfteil abgewandten Endfläche des Fußteils unter Druck am Grund der das Segment aufnehmenden Nut zum Zwecke der radialen Positionierung vorsehen. Besonders vorteilhaft ist es, die letztgenannte Anlage im Bereich des nacheilenden Endes der Segmente und die Anlage der Schultern an den Endflächen der Stege im Bereich des voreilenden Endes vorzusehen.
Für die Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre ist es unerheblich, welche Größe der Kommutator aufweist oder wie das Verhältnis von Teilung und Größe des Kommutators ist. Bei Steckkommutatoren mit einem kleinen Durch¬ messer und einer hohen Teilung kann es jedoch sein, daß bei Einhaltung des notwendigen Abstandes zwischen den einzelnen Segmenten die als Anlageflä¬ chen dienenden Flanken der Segmente zu kurz ausgebildet sind. Für die Erfül¬ lung der Leistungsanforderungen ist es daher von Vorteil, wenn die Segmente zur Verankerung wenigstens zwei Paare von Anlageflächen aufweisen. Vorzugs¬ weise sind die Winkel zwischen den Paaren für jedes Paar unterschiedlich. Dadurch ist sichergestellt, daß alle Anlageflächen trotz Fertigungstoleranzen an den Stegen anliegen. Bei der Herstellung von üblichen Kommutatoren werden die Segmente zu¬ nächst in einen Korb eingesetzt, der beim Einstecken der Segmente in die Nuten die Positionierung vorgibt. Dieser Korb wird dann nach dem Einstecken der Segmente in ein Spritz- oder Preßwerkzeug eingebracht und mitverpreßt bzw. mitverspritzt. Der Kunststoffkorb ist nur einmal verwendbar. Demgegen¬ über wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die Klemmkraft allein durch das Übermaß im Bereich der Endabschnitte der Segmente und/oder der der Anlage der Segmente dienenden Material partie des Nabenkörpers bestimmt wird, auf den Korb verzichtet. Die exakte Positionierung erfolgt durch die Bereiche, die nicht mit Übermaß versehen sind. Die Klemmkraft, die sich am Ende des Einsteckvorgangs aufbaut, beeinflußt diese Positionierung nicht mehr. Mit dem Wegfall des Korbes ist sowohl eine Materialersparnis als auch eine Verkürzung des Herstellungsverfahrens um die Schritte des Bestückens und des Entfernen des Korbes verbunden. Durch den Wegfall des Korbes ist es auch möglich, daß die dem elektrischen Anschluß der Segmente dienenden Haken bereits bei der Herstellung der Segmente im Werkzeug gebogen wer¬ den. Der Arbeitsgang Biegen entfällt.
Vorteilhafterweise sind der Druck und gegebenenfalls die Temperatur beim Einstecken der Segmente so gewählt, daß nicht eine weitgehend unauflösliche Preßverbindung zwischen Nabenkörper und Segmenten entsteht, sondern daß der Nabenkörper und die Segmente wieder voneinander getrennt werden können. Ein nach einem solchen Verfahren hergestellter Steckkommutator ist damit recyclebar.
Im folgenden ist die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Stirnansicht des ersten Ausführungsbeispiels, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II der Fig. 1,
Fig. 3 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt aus Fig. 2,
Fig. 4 eine Stirnansicht eines der Segmente,
Fig. 5 einen vergrößert und unvollständig dargestellten Querschnitt des ersten Ausführungsbeispiels im Bereich des voreilenden Endabschnittes der Segmente,
Fig. 6 einen Querschnitt entsprechend Fig. 5 des ersten Ausführungs¬ beispiels im Bereich des nacheilenden Endabschnittes der Seg¬ mente,
Fig. 7 einen vergrößert und unvollständig dargestellten Querschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels im Bereich des nacheilenden Endabschnitts der Segmente.
Ein Steckkommutator weist einen aus elektrisch isolierendem Material bestehen¬ den Nabenkörper 1 auf, der mit gleichmäßig über seinen Umfang verteilt angeordneten, gleich ausgebildeten und in axialer Richtung verlaufenden, sowie radial nach außen offenen Nuten 2 versehen ist. Wie Fig. 2 erkennen läßt, beginnen zwar die Nuten 2 am einen Ende des Nabenkörpers 1, enden aber im Abstand vom anderen Ende, wobei dieses Ende aller Nuten 2 in einer Radialebene liegt. Der Nabenkörper 1 besteht im Ausführungsbeispiel aus einer Formmasse auf Phenolbasis. Es kommen aber auch andere Isoliermaterialien, wie beispielsweise Thermoplaste oder Keramik, in Frage. Ferner kann das Material eine Faserverstärkung aufweisen. Der Nabenkörper 1 kann nach der Herstellung bei einer Temperatur, welche über der Betriebstemperatur liegt, getempert werden. In jeder der Nuten 2 ist ein Segment 4 angeordnet. Die gleich ausgebildeten Segmente 4 bestehen aus einem für Kommutatorsegmente üblichen, elektrisch gut leitenden Material. Wie beispielsweise Fig. 4 zeigt, weisen die Segmente 4 einen Kopfteil 5 auf, dessen zylindrisch gekrümmte Endfläche 5' einen Teil der Bürstenlauffläche bildet. Die Segmente 4 sind symmetrisch zu ihrer Längs¬ mittelebene 6 ausgebildet. An den Kopfteil 5 schließt sich unter Bildung je einer Schulter 7 ein Mittelteil 8 an, dessen in Umfangsrichtung gemessene Breite an dem über je eine Ausrundung in die Schultern 7 übergehenden Ende um die Breite der Schultern 7 geringer ist als die Breite des Kopfteils 5. Die Schultern schließen einen sich zur Endfläche 5' öffnenden, stumpfen Winkel ein. Vom Kopfteil 5 zu einem als Ganzes mit 9 bezeichneten Fußteil hin ver¬ breitert sich der Mittelteil 8 keilartig. Seine beiden ebenen Flanken 8' schließen im Ausführungsbeispiel einen Winkel von 20° ein. Der Fußteil 9 weist einen sich an den Mittelteil 8 über je eine Schulter 10 anschließenden ersten Ab¬ schnitt 11 auf, dessen Breite im Bereich der Schultern 10 um deren Breite geringer ist als diejenige des Mittelteils 8. Die Breite des ersten Abschnittes 11 nimmt gegen den sich an ihn anschließenden zweiten Abschnitt 12 gleichmä¬ ßig ab. Über je eine Schulter 13 schließt sich mit entsprechend größerer Breite der zweite Abschnitt 12 an, dessen Breite gegen seine Endfläche 9' hin gleich¬ mäßig abnimmt. Der Fußteil 9 hat deshalb ein T-ähnliches Querschnittsprofil.
Wie insbesondere Fig. 5 zeigt, übergreifen, wenn die Segmente 4 in die Nuten 2 eingesteckt sind, die beiden Schultern 7 die die Nut seitlich begrenzenden Stege 14 des Nabenkörpers 1 , und zwar um weniger als die Hälfte der dem Kopfteil 5 zugekehrten Endfläche 15. Daher ist zwischen zwei benachbarten Segmenten 4 ein Schlitz 16 vorhanden, in den im Ausführungsbeispiel keine Material partie des Nabenkörpers 1 hineinragt. Die die Schlitze 16 begrenzen¬ den Seitenflächen der Kopfteile 5 verlaufen parallel zueinander. Wie Fig. 5 weiterhin zeigt, liegen die beiden Flanken 8' des Mittelteils 8 jedes Segmentes 4 vollflächig an den Stegen 14 an. Der den Fußteil 9 aufnehmende Teil jeder Nut 2 hat eine dem Fußteil 9 geometrisch ähnliche Querschnittsform, jedoch sind die Abmessungen der Nuten 2 in diesem Teil geringfügig größer als die Abmessungen des Fußteils 9. Dadurch ist zwischen dem Fußteil 9 und den seitlichen Begrenzungsflächen des den Fußteil 9 aufnehmenden Teils der Nuten 2 ein geringfügiger Spalt 17 vorhanden.
Wie Fig. 3 zeigt, haben die Stege 14 in derjenigen Zone 18, in welcher der beim Einstecken der Segmente 4 in die Nuten 2 voreilende Endabschnitt der Segmente 4 im vollständig eingesteckten Zustand zu liegen kommt, an den Endflächen 15 der Stege 14 in radialer Richtung ein Übermaß, welches wie die einen Schnitt durch die Zone 18 darstellende Fig. 5 erkennen läßt, dazu führt, daß die Schultern 7 vollflächig mit Druck an den Endflächen 15 anliegen, wodurch die Klemmkraft erhöht wird, welche von den Stegen 14 auf die Flan¬ ken 8' des Mittelteils 8 ausgeübt wird. Die letztgenannte Klemmkraft hat eine Komponente, welche gegen den Fußteil 9 gerichtet ist. Der Spalt 17 erstreckt sich in der Zone 18 zwischen die Endfläche 9' des Fußteils 9 und den Grund der Nut 2. Die axiale Länge der das Übermaß x aufweisenden Zone 18 beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 15% der axialen Länge der Nuten 2. Über eine Rampe 19 erfolgt der Übergang von der Zone 18 zu dem übrigen Teil der Stege 14, in denen die Endflächen 15 der Stege 14 ein negatives Übermaß, also ein Untermaß y haben. Dort, wo das Untermaß y vorhanden ist, ist, wie auch Fig. 6 zeigt, ein Spalt 20 zwischen den Endflächen 15 der Stege 14 und den Schultern 7 vorhanden.
Im Bereich des beim Einstecken der Segmente 4 in die Nuten 2 nacheilenden Endabschnittes haben die Segmente 4 eine Zone 21 mit einem Übermaß z in radialer Richtung der Endfläche 9' ihres Fußteiles 9. Dieses Übermaß z hat, wie die einen Schnitt durch die Zone 21 darstellende Fig. 6 erkennen läßt, zur Folge, daß die Endfläche 9' mit Druck am Grund der zugeordneten Nut 2 anliegt und die Klemmkraft erhöht, welche die Stege 14 auf die Flanken 8' des Mittelteils 8 ausüben. Infolgedessen ist im Bereich der Zone 21 zwischen den Schultern 7 und den Endflächen 15 der Stege 14 ein dem Spalt 20 ent¬ sprechend schmaler Schlitz 22 vorhanden.
Die Übermaße x und z sind so gewählt, daß die in den Zonen 18 und 21 auf die Segmente 4 ausgeübten Klemmkräfte den für eine sichere Positionierung und Festlegung der Segmente 4 im Nabenkörper 1 notwendigen Wert nicht un¬ terschreitet.
Dennoch ist die erforderliche Kraft für das gleichzeitige Einstecken aller Seg¬ mente 4 in die Nuten 2 vom Beginn des Einsteckvorganges bis zum Erreichen der Zone 18 durch das voreilende Ende der Segmente 4 sehr gering, weil hierbei nur die zunächst allenfalls geringen Klemmkräfte, welche die Stege 14 auf den Mittelteil 8 der Segmente ausüben, überwunden werden müssen. Erst beim Eindringen des voreilenden Endabschnittes der Segmente 4 in die Zone 18 steigt die erforderliche Einschubkraft stark an und erreicht ihren Maximal¬ wert, wenn die Endfläche 9' des Fußteils 9 in der Zone 21 in Anlage an den Grund der zugeordneten Nut 2 kommt, wobei dieser Einlauf durch eine Rampe als Übergang zur Zone 21 erleichtert wird. Wenn die Segmente 4 vollständig in die Nuten 2 eingesteckt sind, liegt, wie Fig. 3 zeigt, das voreilende Ende an einer Fläche 23 an, welche im Abstand von der im benachbarten, im Ausfüh¬ rungsbeispiel konischen Stirnfläche 24 des Nabenkörpers 1 liegt und die Nut 2 in axialer Richtung begrenzt. Alle Flächen 23 liegen in einer gemeinsamen Radialebene.
An der Außenmantelfläche des von den Flächen 23 und der konischen Stirn¬ fläche 24 begrenzten Endabschnittes des Nabenkörpers 1 liegen im Ausfüh- rungsbeispiel Haken 25 an, die an die Segmente 4 angeformt sind und der Verbindung der Segmente 4 mit Leitern einer Rotorwicklung dienen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft einen Steckkommutator, dessen Seg¬ mente 104 zwei Paare von Anlageflächen aufweisen, und der im übrigen in allen nicht beschriebenen Einzelheiten mit dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmt. Das Mittelteil 108 eines jeden Segmentes 104 weist,, wie im ersten Ausführungsbeispiel, ein Paar Flanken 108' auf, welche als Anlageflä¬ chen an die Stege 1 14 des Nabenkörpers 101 ausgebildet sind. Das radial nach innen geöffnete Flankenpaar 108' schließt einen Winkel a ein. Der radial innen gelegene Fußteil 109 eines jeden Segmentes 104 weist ein weiteres Paar Flan¬ ken 113 auf, welche ebenfalls als Anlageflächen an die Stege 114 ausgebildet sind. Das weitere Flankenpaar 113 schließt einen Winkel ß ein und ist eben¬ falls radial nach innen geöffnet. Der Winkel ß ist kleiner als der Winkel a. Im Grenzfall kann ß - 0° sein, d.h. die Flanken 1 13 verlaufen parallel zueinan¬ der.
Beim Einstecken der Segmente 104 in die Nuten 102 des Nabenkörpers 101 werden die Segmente 104 durch das Übermaß im Endabschnitt radial nach außen gedrückt. Dabei kommen zunächst die am Fußteil 109 vorgesehenen Flanken 1 13 in Anlage mit den Stegen 114. Durch den kleinen Winkel ß wirken die Stege 114 dem Einstecken der Segmente 104 nur mit geringer Kraft entgegen. Beim weiteren Einstecken werden die Flanken 113 so weit in den Nabenkörper 101 eingedrückt, bis die am Mittelteil 108 vorgesehenen Flanken 108' in Anlage mit den Stegen 114 kommen. Bei richtiger Wahl der Winkel a und ß und der sonstigen Dimensionierungen der Segmente 104 und der Stege 114 kommen so alle Flankenpaare 108' und 113 in Anlage an die Stege 114. Bei druckfesten Nabenkörpern 101 ist es von Vorteil, wenn die Stege 114 im Bereich der Fußteile 109 zueinander einen gegenüber ß etwas größeren Öff- nungswinkel nach innen aufweisen. Dadurch kommt nur ein Teil der Flanken 1 13 in Anlage, was die entgegenwirkende Kraft verringert.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Haken 25 nach der Herstellung der Segmente 4, 104 noch im Werkzeug gebogen. Die Segmente 4, 104 werden dann direkt in den Nabenkörper 1 , 101 eingestoßen, also unter Druck eingesteckt. Die Parameter für das Einstoßen, insbesondere Druck und gegebenenfalls Temperatur, werden dabei so gewählt, daß keine unauflösliche Preßverbindung entsteht. Wahlweise kann noch nach dem Einstoßen der Seg¬ mente 4, 104 die Bohrung des Nabenkörpers 1 ,101 bearbeitet werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Steckkommutator mit einem aus elektrisch isolierendem Material beste¬ henden Nabenkörper (1; 101), der über seinen Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete, gleich ausgebildete Nuten (2; 102) aufweist, in welche je eines der die Bürstenlauffläche bildenden, gleich ausgebildeten Segmente (4; 104) unter Bildung einer in radialer Richtung formschlüssi¬ gen Verbindung eingesteckt und durch eine Klemmkraft, die einem Übermaß der Segmente (4; 104) und/oder der der Anlage der Segmente (4; 104) dienenden Materialpartien des Nabenkörpers (1; 101) beruht, gegen eine Verschiebung relativ zum Nabenkörper (1; 101) gesichert sind, dadurch gekennzeichnet, daß nur im Bereich der beiden Endabschnitte der Segmente (4; 104) und/oder der Nuten (2; 102) das die auf die Seg¬ mente (4; 104) ausgeübte Klemmkraft bestimmende Übermaß vorgesehen ist.
2. Kommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Naben¬ körper (1;101) in derjenigen Zone (18), welche den beim Einstecken voreilenden Endabschnitt der Segmente (4; 104) aufnimmt, und die Seg¬ mente (4; 104) in dem beim Einstecken nacheilenden Endabschnitt Über¬ maße aufweisen.
3. Kommutator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstrek- kung der das Übermaß aufweisenden Zone (18) des Nabenkörpers (1;101) in axialer Richtung größer ist als die entsprechende Erstreckung der das Übermaß aufweisenden Zone (21) der Segmente (4; 104).
4. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zwischen den beiden Endabschnitten liegenden Mittel- abschnitt sowohl der Segmente (4; 104) als auch der Nuten (2; 102) zwischen den sich in radialer Richtung überdeckenden Flächenbereichen der Segmente (4; 104) und des Nabenkörpers (1;101) ein Zwischenraum (17, 20, 22) vorhanden ist.
5. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (4; 104) zwischen ihrem die Bürsten lauffläche bilden¬ den Kopfteil (5) und einem Fußteil (9; 109) einen sich vom Kopfteil (5) zum Fußteil (9; 109) keilartig verbreiternden Mittelteil (8; 108) aufweisen, der zwischen den Flanken der zugeordneten Nut (2; 102) eingeklemmt ist.
6. Kommutator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in seiner Umfangsrichtung gemessene Breite des Kopfteils (5) der Segmente (4; 104) größer ist als die entsprechende Breite des Mittelteils (8; 108) an dem sich an den Kopfteil (5) anschließenden Ende, und daß die Segmente (4; 104) am Übergang vom Mittelteil (8; 108) zum Kopfteil (5) auf beiden Seiten je eine Schulter (7) aufweisen, welche die unmittelbar benachbarten, die Nut (2; 102) seitlich begrenzenden Stege (14; 114) des Nabenkörpers (1 ;101) übergreifen.
7. Kommutator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schultern (7) jedes Segmentes (4; 104) weniger als die Hälfte der ihnen zugewandten Endfläche (15) der unmittelbar benachbarten Stege (14; 114) übergreifen.
8. Kommutator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwi¬ schenraum zwischen den Kopfteile (5) benachbarter Segmente (4; 104) frei von Material partien des Nabenkörpers (1;101) ist. 9. Kommutator nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußteil (9) jedes Segmentes (4) im Anschluß an das breitere Ende des Mittelteils (8) in einem ersten Abschnitt (11) eine reduzierte Breite unter Bildung je einer Schulter (13) im Bereich beider Flanken und in einem sich an den ersten Abschnitt (11) an schließenden zweiten Ab¬ schnitt (12) eine gegenüber ersterem größere Breite unter Bildung je einer Schulter (13) im Bereich beider Flanken aufweist.
10. Kommutator nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil (8; 108) der Segmente (4; 104) vollflächig an den Flan¬ ken der ihn aufnehmenden Nut (2; 102) anliegt.
11. Kommutator nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeich¬ net, daß die am Übergang vom Mittelteil (8; 108) zum Kopfteil (5) gebil¬ deten Schultern (7) der Segmente (4; 104) in derjenigen Zone (18) des Nabenkörpers (1;101), welche das Übermaß aufweist, mit Druck an den Endflächen (15) der Stege (14; 114) anliegen.
12. Kommutator nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeich¬ net, daß die dem Kopfteil (5) abgewandte Endfläche (9') des Fußteils (9) in der das Übermaß aufweisenden Zone (21) der Segmente (4; 104) mit Druck am Grund der das Segment (4; 104) aufnehmenden Nut (2; 102) anliegt.
13. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen rampenförmigen Übergang von der Zone ohne Übermaß zu der Zone (18, 21) mit Übermaß sowohl bei den Segmenten (4; 104) als auch beim Nabenkörper (1;101). 113), insbesondere mit unterschiedlichen Winkeln (σ, ß) zwischen den Paaren.
15. Verfahren zur Herstellung eines Steckkommutators, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem in an einem aus elektrisch isolie¬ rendem Material bestehenden Nabenkörper (1; 101) vorgesehene, über dessen Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete, gleich ausgebildete Nuten (2; 102) je eines der die Bürstenlauffläche bildenden, gleich ausge¬ bildeten Segmente (4; 104) eingesteckt wird unter Bildung einer in radia¬ ler Richtung formschlüssigen Verbindung und unter Aufbau einer Klemm¬ kraft, die auf einem Übermaß der Segmente und/oder der der Anlage der Segmente (4; 104) dienenden Materialpartie des Nabenkörpers (1; 101) beruht, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (4; 104) allein durch die Nuten (2; 102) positioniert und durch die Klemmkraft fixiert werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende der Segmente (4; 104) zum elektrischen Anschluß vorgesehene Haken (25) nach dem Einstecken gebogen werden.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (4; 104) unter einem solchen Druck und einer solchen Tempe¬ ratur in die Nuten (2; 102) des Nabenkörpers (1; 101) eingesteckt werden, daß der Nabenkörper (1 ; 101) und die Segmente (4; 104) wieder vonein¬ ander trennbar sind.
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