EP2099102B1

EP2099102B1 - Verfahren zur Herstellung einer Kontakteinheit und Kontakteinheit

Info

Publication number: EP2099102B1
Application number: EP09151585.8A
Authority: EP
Inventors: Klaus-Georg Tontsch; Reiner Pfeiffer; Wolfgang Sauer
Original assignee: Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Current assignee: Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Priority date: 2008-03-06
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2029-01-29
Also published as: DE102008012963A1; CN101533985B; HUE034201T2; EP2099102A1; CN101533985A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kontakteinheit sowie eine Kontakteinheit, insbesondere Bürsteneinheit, mit zumindest einem Kontaktstück, zumindest einem Anschlussleiter und zumindest einem Dämpferelement mit gummielastischen Eigenschaften, wobei zur Ausbildung des Dämpferelements eine Ausnehmung in einer Oberfläche des Kontaktstücks erzeugt wird und nachfolgend die Ausnehmung mit einer elastisch verfestigbaren Vergussmasse zumindest teilweise verfüllt wird.
Derartige Kontakteinheiten bzw. Bürsteneinheiten sind hinlänglich bekannt und werden beispielsweise zur Kontaktierung eines Kommutators bzw. Schleifrings eines Elektromotors verwendet. Ein Kontaktstück besteht aus im Wesentlichen Graphit mit verschiedenen Beimischungen als Elektrodenmaterial, wobei ein Anschlussleiter als Litze ausgebildet und im oder am Kontaktstück zur Übertragung elektrischer Energie befestigt ist. Das Kontaktstück liegt weiter mit einer Kontaktseite am Kommutator oder Schleifring des Elektromotors an, wobei durch eine Drehung des Kommutators bzw. Schleifrings das Kontaktstück durch Abrieb verschlissen bzw. aufgebraucht wird. Auch wird der Verschleiß des Kontaktstücks maßgeblich durch das so genannte Bürstenfeuer beeinflusst. Bürstenfeuer kann unter anderem eine Verdampfung von Elektrodenmaterial des Kontaktstücks und eine weiter den Verschleiß erhöhende Aufrauung einer Kommutatorgleitfläche zur Folge haben. Das unerwünschte Bürstenfeuer kann beispielsweise durch Erschütterungen des Elektromotors oder Unrundheiten des Kommutators bzw. Schleifrings verursacht werden. Um daher eventuelle Schwingungen eines Kontaktstücks zu dämpfen und somit Bürstenfeuer zu vermeiden, werden Kontaktstücke regelmäßig mit Dämpferelementen versehen. Die Dämpferelemente werden auf das Kontaktstück einer Kontakteinheit, welche in einem integrierten Fertigungsverfahren hergestellt wurde, nachträglich aufgeklebt.
Die Fertigung einer Kontakteinheit erfolgt, ausgehend von einem Kontaktstückrohling bzw. Graphitpressformkörper, in einem Fertigungszentrum, wobei zunächst der Kontaktstückrohling mit Bohrungen zur Aufnahme eines Anschlussleiters und gegebenenfalls einer Unterbrechungseinrichtung bzw. eines Sensorelements versehen werden. Nachfolgend wird der Anschlussleiter in die Bohrung eingesetzt und ein Zwischenraum zwischen dem Anschlussleiter und einer Bohrungswandung wird mit einem Füllmaterial, so genanntem Einstampfpulver, befüllt, wobei das Einstampfpulver während einer Befüllung vermittels eines, den Anschlussleiter umgebenden, eine Stampfbewegung ausführenden, Röhrchens verfestigt wird. Abschließend wird das Einstampfpulver mit einer flüssigen Abdeckmasse, eine Bohrungsöffnung zwischen dem Anschlussleiter und dem Kontaktstück bedeckend, versiegelt. Die Abdeckmasse wird mit Hilfe eines Zuführröhrchens dosiert appliziert, bildet zwischen dem Anschlussleiter und einer Kontaktstückoberfläche einen Flüssigkeitsmeniskus aus und härtet abschließend aus. Das Aufkleben eines Dämpferelements bzw. eines Dämpfungsgummis und einer das Dämpferelement gegebenenfalls ergänzend abdeckenden Hartgewebeauflage erfolgt nun nachfolgend der integrierten Fertigung in einem gesonderten Fertigungsschritt. Die Kosten für das Dämpferelement bzw. dessen Applikation sind in Relation zu den Kosten zur Herstellung einer Kontakteinheit ohne Dämpferelement vergleichsweise hoch.
Aus der US 2,866,112 ist ein Kontaktstück mit zwei Anschlussleitern bekannt, wobei die Anschlussleiter jeweils in Bohrungen aufgenommen und mit einem Füllmaterial darin befestigt sind. Die Bohrungen sind mit einer weiteren Ausnehmung bzw. Senkung versehen, welche mit einer Vergussmasse verfüllt ist. Nach einer Aushärtung der Vergussmasse dient diese als ein Dämpferelement zur Dämpfung einer Querbewegung des jeweiligen Anschlussleiters.
Die DE 1 488 674 offenbart ebenfalls ein Kontaktstück mit einem Dämpferelement, wobei in dem Kontaktstück eine Längsnut mit Hinterschneidungen ausgebildet ist in die das übereinstimmend ausgebildete Dämpferelement einsetzbar und formschlüssig befestigbar ist.
Die EP 0 723 318 A2 betrifft eine Ausbildung einer Unterbrechereinrichtung bzw. einem federvorgespannten Abschaltnippel und einem Sensorelement bzw. einer Meldelitze in einem Kontaktstück.
Aus der FR 2.102.627 geht ein Kontaktstück hervor, bei dem eine im Kontaktstück befestigte Litze von einer Ausnehmung, welche als Kreisring ausgebildet ist, umgeben ist.
Ebenfalls ein Kontaktstück mit einem Dämpferelement zeigt die DE 30 29 041 A1 , wobei das Dämpferelement aus Silikonkautschuk besteht und als ein Ring um ein Austrittsende einer Litze aus dem Kontaktstück angeordnet ist. Das Dämpferelement dient auch hier zur Lagerung der Litze.
Das Dokument US4075524 offenbart ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kontakteinheit bzw. eine Kontakteinheit vorzuschlagen, das bzw. die eine kostengünstige Herstellung einer Kontakteinheit mit Dämpfungseigenschaften ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Kontakteinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Kontakteinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Kontakteinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere Bürsteneinheit, mit zumindest einem Kontaktstück, zumindest einem Anschlussleiter und zumindest einem Dämpferelement wird zur Ausbildung des Dämpferelements eine Ausnehmung in einer Oberfläche des Kontaktstücks erzeugt, und nachfolgend die Ausnehmung mit einer elastisch verfestigbaren Vergussmasse zumindest teilweise verfüllt. Die Vergussmasse wird nach der Befüllung die Ausnehmung im Wesentlichen verfestigt und bildet ein Dämpferelement mit gummielastischen Eigenschaften aus.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Integration der Ausbildung des Dämpferelements in das herkömmliche Verfahren zur Herstellung einer Kontakteinheit, ohne dass hiermit die Notwendigkeit einer weiteren gesonderten Handhabung der Kontakteinheit bzw. eines vorgefertigten Dämpferelements verbunden wäre, das an der Kontakteinheit appliziert werden muß. Vielmehr wird das Dämpferelement im Zusammenhang mit der Herstellung der Kontakteinheit ausgebildet; stellt quasi ein dem Verfahren immanentes Zwischenprodukt dar.
Hieraus ergibt sich eine unmittelbare Kostenersparnis durch den Verzicht auf zusätzliche, aufwendige Fertigungseinrichtungen sowie den resultierenden Zeitgewinn.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens kann folgende Verfahrensschritte umfassen:

Ausbilden zumindest zweier Ausnehmungen im Kontaktstück,
Anordnen des Anschlussleiters in einer ersten Ausnehmung,
Befüllung der ersten Ausnehmung mit Füllmaterial,
Aufbringen einer Abdeckmasse auf das Füllmaterial,
Einbringen einer Vergussmasse in eine zweite Ausnehmung und Ausbildung des Dämpferelements durch Verfestigung der Vergussmasse.

Die vorgenannten Verfahrensschritte ermöglichen die Ausbildung eines Dämpferelements im Rahmen eines integrierten Fertigungsprozesses für eine Kontakteinheit, wodurch die Kosten für die Herstellung der Kontakteinheit mit dem Dämpferelement gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erheblich gesenkt werden können. Insbesondere durch die Ausbildung zumindest zweier Ausnehmungen im Kontaktstück kann so eine erste Ausnehmung zur Anordnung und Befestigung des Anschlussleiters, wie bei dem bekannten Fertigungsprozess, zur Verfügung gestellt werden. Eine zweite, ergänzende Ausnehmung kann mit einer Vergussmasse befüllt werden, wobei die Vergussmasse nach der Befüllung im Wesentlichen verfestigt wird und so ein Dämpferelement mit gummielastischen Eigenschaften ausbilden kann. Erfolgt das Einbringen der Vergussmasse in die zweite Ausnehmung zeitgleich oder unmittelbar nachfolgend dem Aufbringen der Abdeckmasse auf das Füllmaterial, ist die Ausbildung des Dämpferelements in einem Arbeitsschritt bzw. in einer Arbeitsposition innerhalb eines integrierten Fertigungszentrums möglich.
Ebenfalls als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Ausnehmungen in einem Arbeitsschritt ausgebildet werden. So können die Ausnehmungen gleichzeitig oder unmittelbar nachfolgend durch ein Material abtragendes Fertigungsverfahren, wie zum Beispiel Bohren, Fräsen, Schleifen usw., innerhalb eines Arbeitsschrittes bzw. in einer Bearbeitungsanordnung des Fertigungszentrums ausgebildet werden.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn zumindest eine weitere Ausnehmung im Kontaktstück ausgebildet wird. Die Ausbildung der weiteren Ausnehmung kann einfach im Fertigungsprozess integriert werden, wobei die weitere Ausnehmung zur Aufnahme eines ergänzenden Sensorelements, Anschlussleiters oder sonstigen Einrichtungen und Elementen im Kontaktstück dienen kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann in einer Ausnehmung vor Einbringen der Vergussmasse eine Unterbrechungseinrichtung eingesetzt werden. Eine Unterbrechungseinrichtung kann vor Erreichen einer kritischen Kontaktstückabnutzung das Kontaktstück von einem Kommutator oder Schleifring trennen und so eine Beschädigung des Kommutators bzw. Schleifrings durch die Kontakteinheit vermeiden. Wird für die Ausnehmung der Unterbrechungseinrichtung eine ausreichende Tiefe im Kontaktstück vorgesehen, kann in einem über der Unterbrechungseinrichtung verbleibenden Ausnehmungsbereich Vergussmasse zur Ausbildung eines Dämpferelements eingebracht werden, ohne dass für die Ausbildung des Dämpferelements eine gesonderte Ausnehmung ausgebildet werden müsste.
Wird in zwei Ausnehmungen Vergussmasse eingebracht, können gleichzeitig zwei Dämpferelemente ausgebildet werden. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn die Kontakteinheit relativ zu einem Druckelement angeordnet ist, welches an zwei Anlagestellen einer Anlagenseite des Kontaktstücks auf das Kontaktstück eine Druckkraft zur Anlage der Kontakteinheit an einen Kommutator bzw. Schleifring ausübt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann eine weitere Ausnehmung im Kontaktstück ausgebildet werden, in der ein Sensorelement angeordnet wird. Die Kontakteinheit kann so im Rahmen des laufenden Fertigungsprozesses einfach mit einem zusätzlichen Sensorelement, beispielsweise zur Erkennung einer Kontaktstückabnutzung, ausgestattet werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann eine weitere Ausnehmung im Kontaktstück ausgebildet werden, in der ein weiterer Anschlussleiter angeordnet wird. Die Kontakteinheit verfügt dann über zumindest zwei Anschlussleiter, welche eine besonders sichere Kontaktierung des Kontaktstücks gewährleisten.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn zumindest eine Ausnehmung als Bohrung ausgebildet wird. Ein Bohrungsdurchmesser kann besonders einfach an einen Durchmesser eines Anschlussleiters, einer Unterbrechungseinrichtung oder eines Sensorelements angepasst werden. Darüber hinaus ist eine Bohrung besonders kostengünstig und einfach herstellbar.
Wird eine Ausnehmung zumindest teilweise als Kreisring ausgebildet, kann im Kreisring bzw. in Kreisringabschnitten Vergussmasse zur Ausbildung eines oder mehrerer Dämpferelemente eingebracht werden. Eine, einem mittleren Kreisringdurchmesser angepasste Spiralfeder kann so als Druckelement in die kreisringförmige Ausnehmung im Kontaktstück eingesetzt werden, wobei die Spiralfeder in vorteilhafter Weise formschlüssig am Kontaktelement positioniert wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann zumindest eine Ausnehmung als Langloch ausgebildet werden. Ein Langloch kann besonders einfach vermittels eines Sägeblatts, Schaft- oder Scheibenfräsers im Kontaktstück ausgebildet werden. Auch kann mit einem Langloch ein Großteil einer Oberfläche der Anlageseite der Kontakteinheit zur Ausbildung eines Dämpferelements mit relativ großer Oberfläche genutzt werden.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Ausnehmung mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt ausgebildet wird. So kann die Ausnehmung dann entlang einer Längsachse der Anlageseite des Kontaktstücks oder auch in Richtung einer Querachse ausgebildet werden, wobei auf einer Bodenfläche der Ausnehmung die Vergussmasse teilweise aufgebracht wird. Bei entsprechender Viskosität und Kohäsion der Vergussmasse kann darüber hinaus ein seitliches Austreten der Vergussmasse aus der Ausnehmung verhindert werden, wobei die Vergussmasse dann als ein Tropfen zu einem Dämpferelement verfestigt werden kann. Auch kann der kreissegmentförmige Querschnitt der Ausnehmung eine besonders sichere Aufnahme eines Druckelements wie zum Beispiel eines Druckfingers ermöglichen.
Wird die Abdeckmasse und die Vergussmasse in einem Arbeitsschritt appliziert, beispielsweise vermittels verschiedener Applikationsorgane, welche relativ zum Kontaktstück positioniert werden, kann die Kontakteinheit mit besonders großer Zeitersparnis und mit geringem Ergänzungsaufwand eines Fertigungszentrums ausgebildet werden.
Unter Ausnutzung der Viskosität und der Kohäsion der Vergussmasse kann eine Menge Vergussmasse in die Ausnehmung eingebracht werden, derart, dass eine Anlageseite des Kontaktstücks von der Vergussmasse überragt wird. Das dann durch Verfestigung ausgebildete Dämpferelement überragt dann ebenfalls die Anlageseite. Eine Kontaktpaarung zwischen Dämpferelement und einem Druckelement kann dann besonders einfach ausgebildet werden.
Wird die Vergussmasse vor deren Verfestigung zu einem Dämpferelement mit einem Auflageelement versehen, kann die Kontakteinheit zusätzlich mit einem Auflageelement ausgestattet werden, ohne dass hierzu ein gesonderter Arbeitsschritt, wie zum Beispiel eine Verklebung des Auflageelements, notwendig wäre. Das Auflageelement kann im Wesentlichen das Kontaktstück zumindest teilweise flächig überdecken, wobei zwischen dem Auflageelement und dem Kontaktstück ein Spalt verbleibt der zumindest teilweise von der Vergussmasse bzw. dem Dämpferelement ausgefüllt wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann als Abdeckmasse Vergussmasse verwendet werden. Somit kann auf den Arbeitsschritt des Aufbringens der Abdeckmasse verzichtet werden, was den Fertigungsaufwand weiter reduziert. Die Vergussmasse erfüllt in diesem Fall die Funktion der Abdeckmasse.
In einer weiteren Ausführungsform kann als Vergussmasse Silikon verwendet werden. Silikon kann in der erforderlichen Viskosität und Menge kostengünstig zur Verfügung gestellt werden. Weiter kann eine Verfestigung des Silikon selbständig erfolgen, wobei das Silikon dennoch ausreichend elastisch bleiben kann, um als Dämpferelement zu wirken.
Die erfindungsgemäße Kontakteinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 18, insbesondere Bürsteneinheit, weist zumindest ein Kontaktstück mit zumindest einem Anschlussleiter und zumindest einem Dämpferelement auf, wobei zur Ausbildung des Dämpferelements eine Ausnehmung in einer Oberfläche des Kontaktstücks ausgebildet ist, und die Ausnehmung mit einer elastisch verfestigten Vergussmasse zumindest teilweise verfüllt ist. Eine derart ausgebildete Kontakteinheit ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung derselben, da das Dämpferelement nicht gesondert aufgeklebt werden muss.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Kontakteinheit können in dem Kontaktstück zumindest zwei Ausnehmungen ausgebildet sein, wobei dann der Anschlussleiter in einer ersten Ausnehmung angeordnet sein kann, die erste Ausnehmung mit Füllmaterial befüllt sein kann, auf das Füllmaterial eine Abdeckmasse aufgebracht sein kann, und wobei in eine zweite Ausnehmung Vergussmasse zur Ausbildung des Dämpferelements eingebracht und verfestigt sein kann. So ist im Rahmen einer integrierten Fertigung der Kontakteinheit, durch Ausbilden einer zusätzlichen Ausnehmung, Einbringen einer Vergussmasse in die Ausnehmung sowie deren Verfestigung am Kontaktstück, ein Dämpferelement besonders kostengünstig ausbildbar.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einer Kontakteinheit können die erste und die zweite Ausnehmung auf einer gemeinsamen Mittenachse angeordnet sein. Beide Ausnehmungen können dann in einem Arbeitsgang einfach gefertigt werden, da die Positionierungen der Ausnehmungen am Kontaktstück nicht wesentlich voneinander abweichen.
In einer Weiterbildung der Ausführungsform kann die erste und die zweite Ausnehmung konzentrisch angeordnet sein. Beide Ausnehmungen können dann in einer einzigen Arbeitsbewegung mit beispielsweise einem Bohrer bzw. Fräser in Form eines Zapfensenkers in das Kontaktstück eingebracht werden. Eine erste untere Ausnehmung mit einem relativ zu einer zweiten oberen Ausnehmung kleineren Durchmesser kann dann zur Aufnahme eines Anschlussleiters dienen, wobei nach einer Befestigung des Anschlussleiters die zweite obere Ausnehmung mit Vergussmasse befüllbar ist. Ein den Anschlussleiter umgebendes Dämpferelement kann so besonders einfach ausgebildet werden.
In einer Ausführungsform können die erste Ausnehmung an einer Seitenfläche und die zweite Ausnehmung an einer Anlageseite des Kontaktstücks angeordnet sein. So ist eine an verschiedenste Einbausituationen angepasste Kontakteinheit ausbildbar. Insbesondere der Anschlussleiter kann an der Seitenfläche des Kontaktstücks angeordnet werden, wobei dann die zweite Ausnehmung an der Anlageseite des Kontaktstücks zur Ausbildung bzw. Anordnung des Dämpferelements dienen kann. Die Anlageseite des Kontaktstücks wird dann nicht von eine Kontaktpaarung mit einem Druckelement eventuell störenden Leitern durchbrochen.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Kontakteinheit eine Mehrzahl von Kontaktstücken aufweist. Die Kontakteinheit kann dann vermittels untereinander an Seitenflächen verklebten Kontaktstücken gebildet sein. So können mehrteilige Kontakteinheiten mit den aus dem Stand der Technik bekannten vorteilhaften Wirkungen derartiger Kontakteinheiten ausgebildet werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen einer Kontakteinheit ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf die Verfahrensansprüche 1 bis 14 rückbezogenen Unteransprüche.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1: eine erste Ausführungsform einer Kontakteinheit aus dem Stand der Technik in einem Längsschnitt;
Fig. 2: eine zweite Ausführungsform einer Kontakteinheit aus dem Stand der Technik in einem Längsschnitt;
Fig. 3: eine dritte Ausführungsform einer Kontakteinheit in einer räumlichen Teildarstellung;
Fig. 4: die dritte Ausführungsform der Kontakteinheit in einem Längsschnitt;
Fig. 5: eine vierte Ausführungsform einer Kontakteinheit in einer räumlichen Teildarstellung;
Fig. 6: die vierte Ausführungsform der Kontakteinheit in einem Längsschnitt;
Fig. 7: eine fünfte Ausführungsform einer Kontakteinheit in einer räumlichen Teildarstellung;
Fig. 8: die fünfte Ausführungsform der Kontakteinheit in einem Längsschnitt;
Fig. 9: eine sechste Ausführungsform einer Kontakteinheit in einer räumlichen Teildarstellung;
Fig. 10: die sechste Ausführungsform der Kontakteinheit in einem Längsschnitt;
Fig. 11: eine siebte Ausführungsform einer Kontakteinheit in einer räumlichen Teildarstellung;
Fig. 12: die siebte Ausführungsform der Kontakteinheit in einem Längsschnitt;
Fig. 13: eine achte Ausführungsform einer Kontakteinheit in einer räumlichen Teildarstellung;
Fig. 14: die achte Ausführungsform einer Kontakteinheit in einem Längsschnitt,
Fig. 15: eine neunte Ausführungsform einer Kontakteinheit in einer räumlichen Teildarstellung;
Fig. 16: die neunte Ausführungsform der Kontakteinheit in einem Längsschnitt;
Fig. 17: eine zehnte Ausführungsform einer Kontakteinheit in einer räumlichen Teildarstellung;
Fig. 18: die zehnte Ausführungsform der Kontakteinheit in einem Längsschnitt;
Fig. 19: eine elfte Ausführungsform einer Kontakteinheit in einer räumlichen Teildarstellung;
Fig. 20: die elfte Ausführungsform der Kontakteinheit in einem Längsschnitt;
Fig. 21: eine zwölfte Ausführungsform einer Kontakteinheit in einem Längsschnitt;
Fig. 22: eine dreizehnte Ausführungsform einer Kontakteinheit in einem Längsschnitt;
Fig. 23: eine vierzehnte Ausführungsform einer Kontakteinheit in einem Längsschnitt.

Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Kontakteinheit 10, die aus einem Kontaktstück 11, einem Anschlussleiter 12 und einem Dämpferelement 13 gebildet ist. Ein Litzenende 14 des Anschlussleiters 12 ist in einer als Bohrung 15 ausgebildeten Ausnehmung im Kontaktstück 11 eingesetzt, wobei ein Ringspalt 16 zwischen dem Litzenende 14 und einer Bohrungswandung 17 mit Einstampfpulver 18 verfüllt ist. Das Einstampfpulver 18 wurde während der Verfüllung komprimiert, derart, dass das Litzenende 14 nunmehr fest mit dem Kontaktstück 11 verbunden ist. Im Bereich einer Bohrungsöffnung 19 der Bohrung 15 ist eine Abdeckmasse 20 auf eine Seitefläche 21 des Kontaktstücks 11, das Einstampfpulver 18 und die Bohrungsöffnung 19 überdeckend, aufgebracht. Da die Abdeckmasse 20 zunächst im flüssigen Zustand appliziert wurde, ist zwischen der Seitefläche 21 und dem Litzenende 14 die Abdeckmasse 20 mit einer meniskenförmigen Oberfläche 22 ausgebildet. Nach dem Applizieren der Abdeckmasse 20 erfolgte eine selbstständige Verfestigung derselben. Auf einer Anlageseite 23 des Kontaktstücks 11 ist vermittels einer Kleberschicht 24 das Dämpferelement 13 fixiert. Ein hier nicht dargestelltes Druckelement, wie beispielsweise eine Feder oder ein federkraftbetätigter Druckfinger eines Bürstenhalters, kann auf das aus einem gummiartigen Werkstoff bestehenden Dämpferelement 13 eine Druckkraft ausüben. Das Kontaktstück 11 wird dann in Richtung der Feildarstellung mit einer Kontaktseite 25 auf eine hier nicht gezeigte Lauffläche eines Kommutators bzw. Schleifrings zur Übertragung elektrischer Energie gedrückt. Erfolgt nun von aufgrund beispielsweise Unrundheiten des Kommutators ein Lösen der Kontakteinheit 10 vom Kommutator, wird vermittels des Dämpferelements 13 ein Schwingen der Kontakteinheit 10 relativ zum Kommutator im Wesentlichen verhindert, wodurch ein unerwünschtes Bürstenfeuer vermieden wird.
Eine ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsform einer Kontakteinheit 26 ist in Fig. 2 dargestellt. Ein Kontaktstück 27 ist hier mit als Bohrungen 28, 29 und 30 ausgebildeten Ausnehmungen versehen, wobei in der Bohrung 28 ein Sensorelement 31 mit einem Sensorleiter 32, in der Bohrung 29 ein Anschlussleiter 33 und in der Bohrung 30 eine Unterbrechungseinrichtung 34 angeordnet ist. Eine Anlageseite 35 des Kontaktstücks 27 abdeckend ist ein Dämpferelement 36, den Sensorleiter 32 und den Anschlussleiter 33 umgebend, vermittels einer Kleberschicht 37 auf der Anlagenseite 35 befestigt. Das Sensorelement 31 dient einer Erkennung eines Verschleißzustandes des Kontaktstücks 27, wobei bei Kontakt einer Endisolierung 38 des Sensorelements 31 mit beispielsweise einem Kommutator ein Erreichen des betreffenden Verschleißzustandes signalisiert wird. Die Unterbrechungseinrichtung 34 weist einen Abschaltstift 39, eine Schraubendruckfeder 40 und eine Trennplatte 41 auf. Bei einem Verschleiß des Kontaktstücks 27 bis hin zu einem Boden 42 der Bohrung 30 drückt die Schraubendruckfeder 40 den Abschaltstift 39 aus der Bohrung 30 heraus und hebt so das Kontaktstück 27 von beispielsweise einem Kommutator ab, was eine Abschaltung des entsprechenden Gerätes bewirkt, und wodurch eine Beschädigung des Kommutators durch einen übermäßigen Verschleiß des Kontaktstücks 27 verhindert wird. Weiter ist die Bohrung 30 in einem Bereich zwischen der Trennplatte 41 und der Kleberschicht 37 mit Einstampfpulver 43 befüllt. Auf diese Befüllung kann je nach Ausführung einer Kontakteinheit auch verzichtet werden.
Bei den in den Fig. 3 bis 23 gezeigten Ausführungsformen einer Kontakteinheit entspricht die Ausbildung der jeweiligen Anschlussleiter, Sensorelemente bzw. Unterbrechungseinrichtungen im Wesentlichen den in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausgestaltungen derselben.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Kontakteinheit 44 mit einem Anschlussleiter 45, der in einer als Bohrung 46 ausgebildete Ausnehmung eingesetzt und vermittels Einstampfpulver 47 und Abdeckmasse 48 darin befestigt ist. Eine zweite als Bohrung 49 ausgebildete Ausnehmung ist mit einer ein Dämpferelement 50 ausbildenden Vergussmasse befüllt. Das Dämpferelement 50 umgibt dabei den Anschlussleiter 45, wodurch eine zusätzliche Fixierung des Anschlussleiters am Kontaktstück 51 erreicht wird. Eine hier nicht gezeigte Druckfeder, zur Ausübung einer Druckkraft auf die Kontakteinheit 44 kann mit dem Dämpferelement 50, den Anschlussleiter 45 umgebend, zur Anlage gebracht werden.
Wie aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht weist eine Kontakteinheit 52 in einem Kontaktstück 53 drei Bohrungen 54, 55 und 56 auf, wobei in die Bohrung 55 ein Anschlussleiter 57 und in die Bohrung 56 eine Unterbrechungseinrichtung 58 eingesetzt ist. Die Bohrung 54 sowie ein über der Unterbrechungseinrichtung 58 verbleibender Bohrungsabschnitt 59 der Bohrung 56 ist jeweils mit aus in die Bohrungen 54 und 56 eingebrachte Vergussmasse ausgebildeten Dämpferelementen 60 bzw. 61 versehen. Aufgrund einer Kohäsion der Vergussmasse überragen die Dämpferelemente 60 und 61 eine Anlageseite 62 des Kontaktstücks 53. Die Dämpferelemente 60 und 61 können so mit einem hier nicht gezeigten Druckelement in Kontakt gebracht werden.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Kontakteinheit 63 bei der in einem Kontaktstück 64 zwei Bohrungen 65 und 66 ausgebildet sind. In die Bohrung 65 ist ein Anschlussleiter 67 eingesetzt und in die Bohrung 66 ist ein Dämpferelement 68 vermittels Einbringen und Verfestigen von Vergussmasse eingebracht. Das Dämpferelement 68 überragt eine Anlageseite 69 des Kontaktstücks 64 und ist im Wesentlichen im Flächenschwerpunkt der Anlageseite 69 angeordnet.
Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Kontakteinheit 70 mit einem Kontaktstück 71, wobei in dem Kontaktstück 71 eine kreisringförmige Ausnehmung 72 ausgebildet ist. Ein Anschlussleiter 73 ist in einer als Bohrung 74 ausgebildeten Ausnehmung befestigt. Die Ausnehmung 72 ist rotationssymmetrisch zur Bohrung 74 angeordnet und bildet so einen Zapfen 75 des Kontaktstücks 71 aus. In Segmenten 76 und 77 der Ausnehmung 72 ist jeweils ein Dämpferelement 78 bzw. 79 vermittels Einbringen und Verfestigung von Vergussmasse ausgebildet. Eine hier nicht dargestellte Druckfeder kann so den Zapfen 75 umgebend in die Ausnehmung 72 eingesetzt und in dieser gehaltert werden, wobei eine Dämpfung vermittels der Dämpferelemente 78 bzw. 79 erfolgt.
Die Fig. 11 und 12 zeigen eine Kontakteinheit 80 mit einem Kontaktstück 81 bei dem eine Ausnehmung als Bohrung 82 und zwei weitere Ausnehmungen 83 bzw. 84 mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt ausgebildet sind. In den Ausnehmungen 83 und 84 sind jeweils tropfenförmige Dämpferelemente 85 und 86 angeordnet, wobei eine entsprechende Viskosität der die Dämpferelemente 85 bzw. 86 ausbildenden Vergussmasse ein Ausfließen der Vergussmasse aus den Ausnehmungen 83 und 84 vor deren Verfestigung verhindert. Die gezeigte Anordnung der Dämpferelemente 85 und 86 eignet sich insbesondere zur Verwendung von beispielsweise Druckfingern als Druckelement.
Die Fig. 13 und 14 zeigen eine vereinfachte Darstellung einer Kontakteinheit 87 mit einem Kontaktstück 88 und einem Dämpferelement 89. Mögliche Anordnungspositionen 90 und 91 eines hier nicht gezeigten Anschlussleiters sind durch Strichpunktlinien entsprechend einer Anschlussleitermittenachse angedeutet. Die Ausbildung einer Ausnehmung für den Anschlussleiter ist ebenfalls nicht dargestellt. Eine Ausnehmung ist hier als Langloch 92 mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt im Kontaktstück ausgebildet. Das Langloch 92 wird dabei vollständig von dem Dämpferelement 89 ausgefüllt.
In den Fig. 15 und 16 ist eine Kontakteinheit 93 mit einem Kontaktstück 94 dargestellt, bei dem in Längsrichtung einer Anlageseite 95 eine Ausnehmung 96 mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt ausgebildet ist. In der Ausnehmung 96 ist ein tropfenförmiges Dämpferelement 97 aus verfestigter Vergussmasse ausgebildet.
Die Fig. 17 und 18 zeigen eine Kontakteinheit 98 mit einem Kontaktstück 99, wobei in einer Anlageseite 100 des Kontaktstücks 99 eine langlochförmige Ausnehmung 101 mit einem darin vergossenen Dämpferelement 102 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 101 kann beispielsweise mit einem Schaftfräser ausgebildet sein, wobei am Kontaktstück 99 eine Umfangswandung 103 die Ausnehmung 101 zur Aufnahme von Vergussmasse begrenzt. Das Dämpferelement 102 kann so eine Oberfläche 104 ausbilden, welche die Anlageseite 100 überragt.
Die Fig. 19 und 20 zeigen eine Kontakteinheit 105 mit einem Kontaktstück 106, Dämpferelementen 107 und 108 in Ausnehmungen 109 bzw. 110 sowie ein auf die Ausnehmungen 109 und 110 aufgebrachtes Auflageelement 111. Die Ausnehmungen 109 und 110 wurden mit einer Menge Vergussmasse befüllt, die jeweils eine Anlageseite 112 des Kontaktstücks 106 überragt. Auf der noch nicht vollständig verfestigten Vergussmasse wurde das Auflageelement 101 positioniert, derart, dass ein Dämpfungsspalt 113 zwischen der Anlageseite 112 des Kontaktstücks 106 und dem Auflageelement 111 bei Verfestigung der Vergussmasse verbleibt. Das Auflageelement 111 weist weiter eine Durchgangsbohrung 114 auf durch die ein Anschlussleiter 115 hindurch geführt ist.
Die Fig. 21 zeigt eine Kontakteinheit 116 bei der in einem Kontaktstück 117 Bohrungen 118, 119 und 120 zur Aufnahme eines Sensorelements 121, eines Litzenendes 122 und einer Unterbrechungseinrichtung 123 ausgebildet sind. Einen Anschlussleiter 124 umgebend, ist eine Ausnehmung 125 zur Aufnahme eines Dämpferelements 126 ausgebildet.
Eine Kontakteinheit 127 mit einem Kontaktstück 128 ist in Fig. 22 dargestellt. In Bohrungen 129 und 130 ist jeweils ein Litzenende 131 bzw. 132 sowie in einer Bohrung 133 eine Unterbrechungseinrichtung 134 aufgenommen. Oberhalb der Bohrung 133 ist eine Ausnehmung 135 zur Aufnahme eines Dämpferelements 136 ausgebildet. Das Dämpferelement 136 verschließt die Bohrung 133 derart, dass die Unterbrechungseinrichtung 134 in der Bohrung 133 sicher befestigt wird und auf die Verwendung von Einstampfpulver verzichtet werden kann.
Fig. 23 zeigt eine Kontakteinheit 137 bei der in einem Kontaktstück 138 Bohrungen 139, 140 und 141 ausgebildet sind, und in denen jeweils ein Sensorelement 142, eine Unterbrechungseinrichtung 143 bzw. ein Litzenende 144 angeordnet ist. Oberhalb der Bohrungen 139, 140 und 141 ist eine kreissegmentförmige Ausnehmung 145 ausgebildet, wobei in der Ausnehmung 145 ein Dämpferelement 146 angeordnet ist, welches einen Sensorleiter 147 des Sensorelements 142 und einen Anschlussleiter 148 umgibt sowie die Bohrung 140 der Unterbrechungseinrichtung 143 abdeckend verschließt.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Kontakteinheit (44, 52, 63, 70, 80, 87, 93, 98, 105, 116, 127, 137), insbesondere Bürsteneinheit, mit zumindest einem Kontaktstück (51, 53, 64, 71, 81, 88, 94, 99, 106, 117, 128, 138), zumindest einem Anschlussleiter (45, 57, 67, 73, 115, 124, 148) und zumindest einem Dämpferelement (50, 60, 61, 68, 78, 79, 85, 86, 89, 97, 102, 107, 108, 126, 136, 146) mit gummielastischen Eigenschaften, wobei das Dämpferelement derart ausgebildet wird, dass eine Druckkraft auf das Dämpferelement in Richtung einer Kontaktseite des Kontaktstücks ausübbar ist, wobei das Dämpferelement zur Schwingungsdämpfung des Kontaktstücks dient, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung des Dämpferelements eine Ausnehmung (72, 83, 84, 96, 101, 109, 110, 125, 135, 145) in einer Oberfläche des Kontaktstücks erzeugt wird und nachfolgend die Ausnehmung mit einer elastisch verfestigbaren Vergussmasse zumindest teilweise verfüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch,
die Verfahrensschritte:
- Ausbilden zumindest zweier Ausnehmungen (72, 83, 84, 96, 101, 109, 110, 125, 135, 145) im Kontaktstück (51, 53, 64, 71, 81, 88, 94, 99, 106, 117, 128, 138),

- Anordnen des Anschlussleiters (45, 57, 67, 73, 115, 124, 148) in einer ersten Ausnehmung,

- Befüllung der ersten Ausnehmung mit Füllmaterial (47),

- Aufbringen einer Abdeckmasse (48) auf das Füllmaterial,

- Einbringen einer Vergussmasse in eine zweite Ausnehmung und Ausbildung des Dämpferelements (50, 60, 61, 68, 78, 79, 85, 86, 89, 97, 102, 107, 108, 126, 136, 146) durch Verfestigung der Vergussmasse.
Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausnehmungen (72, 83, 84, 96, 101, 109, 110, 125, 135, 145) in einem Arbeitsschritt ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine weitere Ausnehmung (72, 83, 84, 96, 101, 109, 110, 125, 135, 145) im Kontaktstück (51, 53, 64, 71, 81, 88, 94, 99, 106, 117, 128, 138) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass in einer Ausnehmung vor Einbringen der Vergussmasse eine Unterbrechungseinrichtung (58, 123, 134, 143) eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass in zwei Ausnehmungen (83, 84, 109, 110) Vergussmasse eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine weitere Ausnehmung ausgebildet wird, in der ein Sensorelement (121, 142) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine weitere Ausnehmung ausgebildet wird, in der ein weiterer Anschlussleiter angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Ausnehmung als Bohrung (46, 49, 54, 55, 56, 65, 66, 74, 82, 118, 119, 120, 129, 130, 133, 139, 140, 141) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Ausnehmung (72) zumindest teilweise als Kreisring ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Ausnehmung als Langloch (92) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausnehmung (83, 84, 96, 145) mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Abdeckmasse (48) und die Vergussmasse in einem Arbeitsschritt appliziert werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Menge Vergussmasse in die Ausnehmung (96, 101, 109, 110) eingebracht wird, derart, dass eine Anlageseite (62, 69, 95, 100, 112) des Kontaktstücks (53, 64, 94, 99, 106) von der Vergussmasse überragt wird.
Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vergussmasse vor deren Verfestigung mit einem Auflageelement (111) versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
dass als Abdeckmasse (48) Vergussmasse verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Vergussmasse Silikon verwendet wird.
Kontakteinheit (44, 52, 63, 70, 80, 87, 93, 98, 105, 116, 127, 137), insbesondere Bürsteneinheit, hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, mit zumindest einem Kontaktstück (51, 53, 64, 71, 81, 88, 94, 99, 106, 117, 128, 138), zumindest einem Anschlussleiter (45, 57, 67, 73, 115, 124, 148) und zumindest einem Dämpferelement (50, 60, 61, 68, 78, 79, 85, 86, 89, 97, 102, 107, 108, 126, 136, 146) mit gummielastischen Eigenschaften, wobei zur Ausbildung des Dämpferelements eine Ausnehmung (72, 83, 84, 96, 101, 109, 110, 125, 135, 145) in einer Oberfläche des Kontaktstücks ausgebildet ist, und die Ausnehmung mit einer elastisch verfestigten Vergussmasse zumindest teilweise verfüllt ist, wobei dass das Dämpferelement derart ausgebildet ist, dass eine Druckkraft auf das Dämpferelement in Richtung einer Kontaktseite des Kontaktstücks ausübbar ist, wobei das Dämpferelement zur Schwingungsdämpfung des Kontaktstücks dient.
Kontakteinheit nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Kontaktstück (51, 53, 64, 71, 81, 88, 94, 99, 106, 117, 128, 138) zumindest zwei Ausnehmungen (72, 83, 84, 96, 101, 109, 110, 125, 135, 145) ausgebildet sind, der Anschlussleiter (45, 57, 67, 73, 115, 124, 148) in einer ersten Ausnehmung angeordnet ist, die erste Ausnehmung mit Füllmaterial (47) befüllt ist, auf das Füllmaterial eine Abdeckmasse (48) aufgebracht ist, und wobei eine in eine zweite Ausnehmung eingebrachte und verfestigte Vergussmasse das Dämpferelement (50, 60, 61, 68, 78, 79, 85, 86, 89, 97, 102, 107, 108, 126, 136, 146) ausbildet.
Kontakteinheit nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste und die zweite Ausnehmung (72, 83, 84, 96, 101, 109, 110, 125, 135, 145) auf einer gemeinsamen Mittenachse angeordnet sind.
Kontakteinheit nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste und die zweite Ausnehmung (72, 125, 135, 145) konzentrisch angeordnet sind.
Kontakteinheit nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Ausnehmung an einer Seitenfläche und die zweite Ausnehmung an einer Anlageseite des Kontaktstücks angeordnet sind.
Kontakteinheit nach einem der Ansprüche 18 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontakteinheit eine Mehrzahl von Kontaktstücken (51, 53, 64, 71, 81, 88, 94, 99, 106, 117, 128, 138) aufweist.