EP1610424A1 - Bürstenfeder für einen Schleifringübertrager - Google Patents

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EP1610424A1
EP1610424A1 EP04014161A EP04014161A EP1610424A1 EP 1610424 A1 EP1610424 A1 EP 1610424A1 EP 04014161 A EP04014161 A EP 04014161A EP 04014161 A EP04014161 A EP 04014161A EP 1610424 A1 EP1610424 A1 EP 1610424A1
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EP
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contact
clamping
brush spring
region
contact shaft
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EP04014161A
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Klaus Dipl.-Ing. Barthelt
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Stemmann Technik GmbH
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Stemmann Technik GmbH
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Publication date
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
    • H01R39/24—Laminated contacts; Wire contacts, e.g. metallic brush, carbon fibres
    • 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
    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/39—Brush holders wherein the brush is fixedly mounted in the holder

Definitions

  • the invention relates to a brush spring for a slip ring according to the features in the preamble of claim 1.
  • Such a brush spring is counted by DE 101 58 381 A1 to the state of Technology. It has a straight extending wire-like contact shaft, which may consist of a copper-beryllium alloy. On the free At the end of the contact shaft, a sleeve of gold is pushed through and through Crimps set. The sleeve facing away from the end of the contact shaft goes in a helical spring coil over. At this spring coil closes to the contact shaft parallel extending straight length section on, which merges into an S-shaped bent clamping portion. The free end of the clamping portion facing away from the contact shaft in one Direction.
  • the invention is - starting from the prior art - the task to provide a brush spring for a slip ring, the Not only is it simpler, but it also reduces the amount of time spent on the task requires.
  • the central point of the invention is the fact that the ontaktschaft over a right-angled gradation in those running in a plane with the gradation Clamping section passes.
  • This not only has the advantage of being in one Board of a stator of a Schleifringübertragers only one recess must be provided, through which the entire clamping section to the Plant the gradation can be inserted on the board, but that the contact shaft of the brush spring already before their fixation on the board the end-side contact area can be provided, which then at a Slip ring of the rotor part of Schleifringübertragers reaches the plant.
  • This makes it possible to pre-assemble brush springs in the assembly line process.
  • the assembly of a Schleifringschreibtragers is simplified and economically designed cheaper.
  • This training is therefore a leg of the bracket on a front side of the recess and a plant leg of the Clamping area on the other end.
  • the clamping leg is in opposite directions angled to the gradation, leaving the brush spring after assembly properly secured to the board.
  • the contact area is formed by a U-shaped shell extending over the Inner sides of their legs is welded to the contact shaft.
  • Preferably Laser welding is used.
  • Such training allows greater manufacturing tolerances and also reduces the economic Effort because less noble material used for the contact area must be, especially since only a peripheral region of the contact area at one Slip ring comes to the plant.
  • the cup-shaped contact area consists of a spring-hard gold alloy.
  • the cost of materials is also further reduced, in particular from a cost point of view, if according to claim 6 of the contact shaft a copper-nickel alloy.
  • Both on the rotor part 3 facing side 4 of the board 2 and on the opposite side 5 extend not shown interconnects of an electrically conductive material whose width depends on it, what amounts of data or which stream in which amperage between to be transmitted to the rotor part 3 and the stator.
  • Each brush spring 6 has a rectilinearly extending wire-like contact shaft 7 made of a copper-nickel alloy. At the free End 8 of the contact shaft 7 is a contact region 9, which with a Slip ring on the rotor part 3 cooperates.
  • the contact region 9 is formed by a sleeve of gold, the for example, determined by crimping on the end 8 of the contact shaft 7 is.
  • the contact area can but according to the illustration of Figure 4 also by a U-shaped shell 9a may be formed over the inner sides 10 of their Leg 11 connected to the contact shaft 7 by laser welding 12 is. This shell 9a then only needs on the side of the contact shaft 7 lie where it comes into contact with the slip ring of the rotor part 3. She preferably consists of a spring-hard gold alloy.
  • the contact shaft 7 is at a distance from Contact area 9 provided with a rectangular gradation 13.
  • the clamping portion 14 has a Support area 15 and a clamping area 16.
  • the support area 15 is by an arcuate curvature of one end of a to the gradation 13 subsequent U-shaped bracket 17 formed.
  • the support area 15 goes via an S-shaped compensation area 18 in the L-shaped design Clamping area 16 via.
  • This clamping region 16 has a plant leg 19 and an angled end-side clamping leg 20.
  • the clamping leg 20 is to the plant leg 19 at an angle distracted, which is ⁇ 90 °.
  • FIG. 3 shows, in the arrangement of a plurality of brush springs 6 next to each other then correspondingly larger recesses 21 a in the board. 2 intended.
  • the opposing areas of the recess 21a are then to the contour of the wire of the clamping portion 14 of Brush springs 6 fitted grooves 22 provided.
  • Both the rounded end faces of the recess 21 and the grooves 22nd the recess 21 a are coated with an electrically conductive material, which is in communication with the tracks on the board.

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  • Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
  • Brushes (AREA)

Abstract

Die Bürstenfeder (6) für einen Schleifringübertrager (1) weist einen sich geradlinig erstreckenden drahtartigen Kontaktschaft (7) mit endseitigem Kontaktbereich 89) auf. Dieser besteht aus einem gegenüber dem Material des Kontaktschafts (7) edlerem Werkstoff. An dem dem Kontaktbereich (9) abgewandten Ende des Kontaktschafts (7) ist ein mehrfach gebogener, in einen Auflagebereich (15) und in einen Klemmbereich (16) gegliederter Klemmabschnitt (14) vorgesehen. Zwischen dem Klemmabschnitt (14) und dem Kontaktschaft (7) befindet sich eine rechtwinklige Abstufung (13). Die Abstufung (13) und alle Bereiche des Klemmabschnitts (14) erstrecken sich in ein und derselben Ebene.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bürstenfeder für einen Schleifringübertrager gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Bürstenfeder zählt durch die DE 101 58 381 A1 zum Stand der Technik. Sie besitzt einen sich geradlinig erstreckenden drahtartigen Kontaktschaft, der aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung bestehen kann. Auf das freie Ende des Kontaktschafts ist eine Hülse aus Gold geschoben und durch Krimpen festgelegt. Das der Hülse abgewandte Ende des Kontaktschafts geht in eine schraubenlinienförmige Federwindung über. An diese Federwindung schließt sich ein zum Kontaktschaft parallel verlaufender gerader Längenabschnitt an, der in einen S-förmig gebogenen Klemmabschnitt übergeht. Das freie Ende des Klemmabschnitts weist in eine von dem Kontaktschaft abgewandte Richtung.
Zur Festlegung dieser Bürstenfeder an einer Platine eines Statorteils eines Schleifringübertragers ist es erforderlich, in der Platine nicht nur eine Bohrung zur Aufnahme des Kontaktschafts vorzusehen, die mit einem elektrisch leitenden Werkstoff beschichtet ist, sondern auch eine weitere Aussparung neben der Bohrung anzuordnen, die einen Durchtritt des Klemmabschnitts erlaubt. Zumindest der Teil der Aussparung muss ebenfalls mit elektrisch leitendem Material beschichtet sein, an dem der Klemmabschnitt zur Anlage gelangt.
Da der Kontaktschaft durch die Bohrung geschoben werden muss, kann im bekannten Fall die Hülse erst nach der Fixierung der Bürstenfeder an der Platine endseitig des Kontaktschafts befestigt werden.
Der Erfindung liegt - ausgehend vom Stand der Technik - die Aufgabe zugrunde, eine Bürstenfeder für einen Schleifringübertrager zu schaffen, die nicht nur einfacher ausgebildet ist, sondern auch einen geringeren M ontageaufwand erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Kernpunkt der Erfindung bildet der Sachverhalt, dass der K ontaktschaft über eine rechtwinklige Abstufung in den in einer Ebene mit der Abstufung verlaufenden Klemmabschnitt übergeht. Dies hat nicht nur den Vorteil, dass in einer Platine eines Statorteils eines Schleifringübertragers nur noch eine Aussparung vorgesehen werden muss, durch die der gesamte Klemmabschnitt bis zur Anlage der Abstufung an der Platine eingeschoben werden kann, sondern dass der Kontaktschaft der Bürstenfeder bereits vor ihrer Fixierung an der Platine mit dem endseitigen Kontaktbereich versehen werden kann, der dann an einem Schleifring des Rotorteils des Schleifringübertragers zur Anlage gelangt. Hierdurch wird es möglich, Bürstenfedern im Fließbandverfahren vorzumontieren. Der Zusammenbau eines Schleifringübertragers wird vereinfacht und wirtschaftlich günstiger gestaltet.
Werden mehrere Bürstenfedern nebeneinander angeordnet, ist ebenfalls nur eine einzige Aussparung erforderlich. Es sollten dann jedoch für die in der Aussparung liegenden Klemmabschnitte der Bürstenfedern einander frontal gegenüber liegende und an die Oberflächenkonfiguartion der Drähte der Klemmabschnitte angepasste Nuten vorgesehen werden.
Sowohl das Einführen des Klemmabschnitts durch eine insbesondere ovale Aussparung einer Platine als auch die Lagefixierung der Bürstenfeder an der Platine werden mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wesentlich erleichtert. Hierzu schließt sich an die Abstufung am Kontaktschaft ein U-förmig gestalteter Bügel an. Die Schenkel des Bügels haben einen Abstand voneinander, der größer ist als die Länge der Aussparung in der Platine. An das der Abstufung abgewandte Ende des Bügels schließt sich eine bogenförmige Krümmung an, die den Auflagebereich des Klemmabschnitts auf der dem Rotorteil des Schleifringübertragers abgewandten Seite der Platine bildet. Der Auflagebereich geht in einen S-förmig gekrümmten Ausgleichsbereich über, an den sich dann ein L-förmig gestalteter Klemmbereich mit einem endseitigen Klemmschenkel anschließt. Durch diese Ausbildung liegt mithin ein Schenkel des Bügels an einer Stirnseite der Aussparung und ein Anlageschenkel des Klemmbereichs an der anderen Stirnseite. Der Klemmschenkel ist gegensinnig zur Abstufung abgewinkelt, so dass die Bürstenfeder nach der Montage einwandfrei an der Platine lagegesichert ist.
Zur Montage der Bürstenfeder an der Platine ist es lediglich erforderlich, den Klemmabschnitt unter federndem Zusammendrücken in seiner Längsebene durch die Aussparung zu schieben. Ist der Anlagebereich durch die Aussparung getreten, kann sich der Klemmabschnitt wieder entspannen, so dass dann die Abstufung an der dem Rotorteil zugewandten Seite der Platine anliegt und der Klemmabschnitt über den Auflagebereich und den Klemmbereich fixiert ist.
Im Hinblick auf den Sachverhalt, dass durch die erfindungsgemäße Gestaltung Bürstenfedern vormontiert werden können, ist es nach Anspruch 3 denkbar, dass der Kontaktbereich durch eine auf den Kontaktschaft geklemmte Hülse gebildet ist.
Vorteilhafter ist es jedoch, dass entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 4 der Kontaktbereich durch eine U-förmige Schale gebildet ist, die über die Innenseiten ihrer Schenkel mit dem Kontaktschaft verschweißt ist. Vorzugsweise gelangt das Laserschweißen zu Anwendung. Eine solche Ausbildung erlaubt größere Fertigungstoleranzen und verringert auch den wirtschaftlichen Aufwand, da weniger edleres Material für den Kontaktbereich eingesetzt werden muss, zumal nur ein Umfangsbereich des Kontaktbereichs an einem Schleifring zur Anlage kommt.
In diesem Zusammenhang ist es dann gemäß Anspruch 6 von Vorteil, dass der schalenförmige Kontaktbereich aus einer federharten Goldlegierung besteht.
Der Materialaufwand wird darüber hinaus noch weiter verringert, insbesondere unter Kostengesichtspunkten, wenn gemäß Anspruch 6 der Kontaktschaft aus einer Kupfer-Nickel-Legierung besteht.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
im schematischen Vertikalschnitt einen Ausschnitt aus einem Schleifringübertrager;
Figur 2
in vergrößertem Maßstab einen Teilquerschnitt durch die Darstellung der Figur 1 entlang der Linie II-II, in Richtung der Pfeile IIa gesehen;
Figur 3
eine weitere Ausführungsform der Darstellung der Figur 2 und
Figur 4
ebenfalls in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch die Darstellung der Figur 1 entlang der Linie IV-IV, in Richtung der Pfeile IVa gesehen.
In der Figur ist mit 1 ein im Schema veranschaulichter Schleifringübertrager mit einer Platine 2 eines ansonsten nicht näher veranschaulichten Statorteils und mit einem Rotorteil 3 zur Übertragung von elektrischen Strömen und Daten bezeichnet.
Sowohl auf der dem Rotorteil 3 zugewandten Seite 4 der Platine 2 als auch auf der abgewandten Seite 5 erstrecken sich nicht näher dargestellte Leiterbahnen aus einem elektrisch leitenden Material, deren Breite davon abhängig ist, welche Datenmengen oder welcher Strom in welcher Stromstärke zwischen dem Rotorteil 3 und dem Statorteil übertragen werden sollen.
Die elektrische Verbindung zwischen dem am Umfang mit nicht näher dargestellten Schleifringen versehenen Rotorteil 3 und dem Statorteil erfolgt durch Bürstenfedern 6. Jede Bürstenfeder 6 weist einen sich geradlinig erstreckenden drahtartigen Kontaktschaft 7 aus einer Kupfer-Nickel-Legierung auf. Am freien Ende 8 des Kontaktschafts 7 befindet sich ein Kontaktbereich 9, der mit einem Schleifring am Rotorteil 3 zusammen wirkt. Bei der Ausführungsform der Figur 1 ist der Kontaktbereich 9 durch eine Hülse aus Gold gebildet, die beispielsweise durch Krimpen auf dem Ende 8 des Kontaktschafts 7 festgelegt ist.
Der Kontaktbereich kann aber gemäß der Darstellung der Figur 4 auch durch eine U-förmige Schale 9a gebildet sein, die über die Innenseiten 10 ihrer Schenkel 11 mit dem Kontaktschaft 7 durch Laserschweißungen 12 verbunden ist. Diese Schale 9a braucht dann nur auf der Seite des Kontaktschafts 7 zu liegen, wo sie mit dem Schleifring des Rotorteils 3 in Berührung gelangt. Sie besteht bevorzugt aus einer federharten Goldlegierung.
Wie die Figur 1 ferner erkennen lässt, ist der Kontaktschaft 7 im Abstand zum Kontaktbereich 9 mit einer rechtwinkligen Abstufung 13 versehen. An diese rechtwinklige Abstufung 13 schließt sich ein in einer Ebene mit der Abstufung 13 verlaufender Klemmabschnitt 14 an. Der Klemmabschnitt 14 weist einen Auflagebereich 15 und einen Klemmbereich 16 auf. Der Auflagebereich 15 ist durch eine bogenförmige Krümmung eines Endes eines sich an die Abstufung 13 anschließenden U-förmigen Bügels 17 gebildet. Der Auflagebereich 15 geht über einen S-förmig gekrümmten Ausgleichbereich 18 in den L-förmig gestalteten Klemmbereich 16 über. Dieser Klemmbereich 16 besitzt einen Anlageschenkel 19 sowie einen dazu abgewinkelten endseitigen Klemmschenkel 20. Der Klemmschenkel 20 ist zu dem Anlageschenkel 19 unter einem Winkel abgelenkt, der < 90° ist.
Zur Montage wird eine vorab mit dem Kontaktbereich 9 oder 9a versehene Bürstenfeder 6 mit dem kompletten Klemmabschnitt 14 von der dem Rotorteil 3 zugewandten Seite 4 der Platine 2 her durch eine ovale Aussparung 21 in der Platine 2 geschoben (Figuren 1 und 2), wobei sich der Klemmabschnitt 14 in der Ebene E-E der Abstufung 13, des Klemmbereichs 16 und des Auflagebereichs 15 zusammendrückt. Hat der Auflagebereich 15 die Aussparung 21 passiert, kann sich der K lemmabschnitt 1 4 wieder ausdehnen, so dass dann der Auflagebereich 15 auf der dem Rotorteil 3 abgewandten Seite 5 der Platine 2 liegt und der Klemmschenkel 20 die Platine 2 von der Aussparung 21 her untergreift.
Wie die Figur 3 zeigt, sind bei der Anordnung mehrerer Bürstenfedern 6 nebeneinander dann entsprechend größere Aussparungen 21 a in der Platine 2 vorgesehen. Die einander gegenüber liegenden Bereiche der Aussparung 21a sind dann mit an die Kontur des Drahtes des Klemmabschnitts 14 der Bürstenfedern 6 angepassten Nuten 22 versehen.
Sowohl die gerundeten Stirnflächen der Aussparung 21 als auch die Nuten 22 der Aussparung 21 a sind mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet, das mit den Leiterbahnen auf der Platine in Verbindung steht.
Bezugszeichenaufstellung
1 -
Schleifringübertrager
2 -
Platine
3 -
Rotorteil
4 -
Seite v. 3
5 -
Seite v. 3
6 -
Bürstenfeder
7 -
Kontaktschaft
8 -
freies Ende v. 7
9 -
Kontaktbereich
9a -
Kontaktbereich
10 -
Innenseiten v. 11
11 -
Schenkel v. 9a
12 -
Laserschweißungen
13 -
Abstufung
14 -
Klemmabschnitt
15 -
Auflagebereich v. 14
16 -
Klemmbereich v. 14
17 -
Bügel
18 -
Ausgleichsbereich
19 -
Anlageschenkel v. 16
20 -
Klemmschenkel v. 16
21 -
Aussparung in 2
21a -
Aussparung in 2
22 -
Nuten in 21 a

Claims (6)

  1. Bürstenfeder für einen Schleifringübertrager (1), welche einen sich geradlinig erstreckenden drahtartigen Kontaktschaft (7) mit endseitigem Kontaktbereich (9,9a) aufweist, der aus einem gegenüber dem Material des Kontaktschafts (7) edleren Werkstoff besteht, wobei an dem dem Kontaktbereich (9,9a) abgewandten Ende des Kontaktschafts (7) ein mehrfach gebogener, in einen Auflagebereich (15) und in einen Klemmbereich (16) gegliederter Klemmabschnitt (14) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktschaft (7) über eine rechtwinkelige Abstufung (13) in den in einer Ebene (E-E) mit der Abstufung (13) verlaufenden Klemmabschnitt (14) übergeht.
  2. Bürstenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflagebereich (15) des Klemmabschnitts (14) durch eine bogenförmige Krümmung eines Endes eines sich an die Abstufung (13) anschließenden U-förmigen Bügels (17) gebildet ist, wobei der Auflagebereich (15) über einen S-förmig gekrümmten Ausgleichbereich (18) in den L-förmig gestalteten Klemmbereich (16) übergeht, welcher einen zu der Abstufung (13) gegensinnig abgewinkelten endseitigen Klemmschenkel (20) aufweist.
  3. Bürstenfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (9) durch eine auf den Kontaktschaft (7) geklemmte Hülse gebildet ist.
  4. Bürstenfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (9a) durch eine U-förmige Schale gebildet ist, die über die Innenseiten (10) ihrer Schenkel (11) mit dem Kontaktschaft (7) verschweißt ist.
  5. Bürstenfeder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der schalenförmige Kontakbereich (9a) aus einer federharten Goldlegierung besteht.
  6. Bürstenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktschaft (7) aus einer Kupfer-Nickel-Legierung besteht.
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