EP2831961A1 - Bürstenblock für eine schleifringanordnung - Google Patents

Bürstenblock für eine schleifringanordnung

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EP2831961A1
EP2831961A1 EP13711857.6A EP13711857A EP2831961A1 EP 2831961 A1 EP2831961 A1 EP 2831961A1 EP 13711857 A EP13711857 A EP 13711857A EP 2831961 A1 EP2831961 A1 EP 2831961A1
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EP
European Patent Office
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brush block
carrier
block according
spring clip
spring
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Application number
EP13711857.6A
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English (en)
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EP2831961B1 (de
Inventor
Peter Pollner
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Schleifring und Apparatebau GmbH
Original Assignee
Schleifring und Apparatebau GmbH
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Publication date
Application filed by Schleifring und Apparatebau GmbH filed Critical Schleifring und Apparatebau GmbH
Publication of EP2831961A1 publication Critical patent/EP2831961A1/de
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Publication of EP2831961B1 publication Critical patent/EP2831961B1/de
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    • 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
    • H01R39/64—Devices for uninterrupted current collection
    • H01R39/643—Devices for uninterrupted current collection through ball or roller bearing
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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
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    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/36—Connections of cable or wire to brush
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    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/39—Brush holders wherein the brush is fixedly mounted in the holder
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/48—Clamped connections, spring connections utilising a spring, clip, or other resilient member
    • 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
    • H01R39/64—Devices for uninterrupted current collection

Definitions

  • the invention relates to a brush block and a slip ring assembly for transmitting electrical signals by means of sliding contacts between mutually rotatable parts.
  • a sliding track made of electrically conductive material
  • at least one sliding contact also called a brush
  • a brush block in which spring wires are soldered in a circuit board for example, from DE 201 15 215 Ul or from US 4,583,797 known.
  • the production is relatively simple, with a precise positioning of the individual brush wires is hardly possible.
  • the durability under continuous load is not satisfactory because the solder joints break up over time.
  • a slip ring brush is disclosed, which is soldered to the top of a circuit board.
  • solder from the underside of the circuit board is trying to obtain a large-scale solder joint, which should then achieve a sufficient mechanical strength.
  • a disadvantage of this brush block is that in addition to the complex manufacturing process, due to the large support length of the brush wire on the circuit board and to avoid transverse forces on the solder joint only a U-shaped brush assembly can be realized. As a result, two brushes are at opposite locations the slideway, which requires a lot of installation space and allows only two brushes per slideway.
  • DE 101 58 381 B4 discloses a slip ring transmitter in which a contact spring is fastened to a printed circuit board by a clamping mechanism.
  • JP 2010-232139A a generic arrangement is disclosed, wherein the brush wires are soldered in vias.
  • the invention has for its object to design a brush block and a slip ring assembly such that it allows long-term stable fixation of the brushes and secure contact.
  • this brush block and this slip ring assembly should be easy and inexpensive to produce, and have a long life and reliability.
  • a flexible brush assembly and in particular a space-saving V-shaped brush arrangement should be possible, in which a plurality of brush blocks can be attached to a slip ring.
  • An inventive brush block for a sliding track comprises at least one carrier, which is preferably a printed circuit board. Furthermore, the brush block comprises at least one spring clip, which is electrically contacted on the carrier and mechanically fixed.
  • the spring clip is preferably made of a metal wire or of a metallic sheet.
  • the cranked part of the spring clip is located on the first side of the carrier, while the spring clip on the second side of the carrier, which is directed towards the grinding path or the slip ring module, forms at least one contact spring, preferably two contact springs.
  • the spring clip is electrically contacted on the first side.
  • it is soldered to the carrier with an electrical conductor, for example a conductor track.
  • an electrical contacting is now preferably carried out on the first side of the carrier by means of a contacting point, which is preferably a soldering point.
  • the contacting can also include a press-in.
  • the bore has a diameter corresponding to the diameter of the spring clip.
  • the diameter of the bore should not be greater than twice the diameter, preferably 1.5 times and more preferably 1.2, or 1.1, 1.05 or 1.01 times the diameter .
  • the spring clip could also be pressed into the bore.
  • the bore preferably has a smaller diameter than the diameter of the spring clip.
  • the diameter of the bore is not more than 0.95 or 0.9 times and more preferably 0.8 times the diameter of the spring clip.
  • it could be provided with a via.
  • the via preferably has mechanically supporting properties and reinforces the bore. Although it serves to improve the electrical contact with the carrier, primarily the electrical contact is made by the mechanically non-loaded solder joint.
  • a spring clip made of a flat material a recess with a cross section corresponding to the cross section of the flat material could be provided instead of a bore.
  • the spring clip has a center piece with two ends, in which a crank with subsequent contact spring is provided at each end.
  • crank with subsequent contact spring is provided only at one end of the middle piece.
  • cranks can be provided in succession instead of a cranking.
  • a bend can have different shapes. It could be semicircular or rectangular, or have a polygonal wire guide.
  • the contact spring in V-shape, since this is particularly compact and has good transmission properties.
  • a U-shape can be produced, in which the contact springs protrude approximately perpendicularly from the holes of the carrier.
  • the spring clip is not soldered within the holes. Therefore, the holes are particularly preferably not metallized in the interior. It can also be achieved with spring clips that are soldered in the holes, good results.
  • the solder joint in the bore is not primarily necessary for the electrical contact, since the electrical contact is made via a mechanically decoupled by a bend contacting position. Thus, such a brush block would work well even if this solder joint in the hole.
  • the brushes are preferably metal wires and comprise at least one electrically conductive material.
  • you have a core of a mechanically stable and resilient material, such as steel, copper beryllium or brass and an outer coating or shell of a highly electrically conductive and preferably corrosion-resistant material, such as silver, gold or a gold alloy.
  • the brushes may also comprise wires of silver / or gold or alloys thereof.
  • a slip ring arrangement according to the invention has a slideway and at least one of the brush blocks disclosed herein.
  • the grinding path preferably has at least one V-groove.
  • sliding tracks with other geometries can be used. These may be, for example, flat sliding tracks or sliding tracks with U-shaped grooves (semicircular, elliptical).
  • a method according to the invention for producing a brush block described herein comprises the following steps:
  • FIG. 1 shows a brush block according to the invention
  • FIG. 2 shows the section of a brush block
  • FIG. 3 shows a further section of a brush block
  • FIG. 4 shows a detail of a spring clip
  • FIG. 5 shows another embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the invention
  • FIG. 7 shows a complete slip ring transmission
  • FIG. 8 shows the forces on contact springs
  • FIG. 1 shows a brush block 20 according to the invention.
  • the brush block has a carrier 21, preferably a printed circuit board.
  • the carrier 21 serves here for receiving contact springs 31, 32 as well as conductor tracks 60 for connecting the contact springs.
  • the contact springs are here in a V-shape from the carrier. This design can be at least two, but usually also arrange four brush blocks around a slip ring module, allowing for a higher contact count.
  • the conductor tracks have here connection bores 61, in or through which a connection wire can be inserted and soldered.
  • connection resistance can be reduced, the reliability increased and the contact noise can be reduced.
  • the attachment of the brush block can be done via the fasteners 68 with holes 69
  • a brush block is shown in section.
  • the first contact spring 31 and the second contact spring 32 are integrally formed from a spring clip.
  • the spring clip has a center piece 35, which is soldered to the carrier 21 in a contacting point. It is preferably soldered to a conductor 60 here.
  • the middle piece 35 goes on one side into a first crank 33 and from there into the first contact spring 31 via, and from the second side into a second crank 34 and from there into the second contact spring 32 via.
  • the middle piece 35 and the cranks 33, 34 lie on the first side 26 of the carrier.
  • the contact springs 31, 32 are performed by means of bores 24, 25 through the carrier 21 to the second side 27 out.
  • the bores of the carrier 21 can optionally be metallized inside or not metallized. Preferred for the invention is that the contact springs in the bore are not soldered to the circuit board. Therefore, it is further preferred if the holes are not metallized.
  • FIG. 4 shows a detail of a spring clip.
  • the middle piece 35 of the spring clip 30 is by means of the contacting point 40 with the first side 26 of the Carrier 21 connected.
  • Another solder joint 41 may be mounted between the second crank 34 and the second contact spring 32 on the first side 26 of the carrier 21 for the mechanical relief of the contacting point 40 via the crank 34.
  • a press fit or a positive connection between them could exist.
  • FIG. 5 shows another embodiment of the invention.
  • the first contact spring 51 and the second contact spring 52 are separate mechanical components. These are not connected by a central piece. Instead, a first end piece 55 is guided at one end of the crank 53 through a second bore 25 and a first contact spring 51 through a first bore 24.
  • the second contact spring is preferably designed symmetrically thereto.
  • a second end 56 at the other end of the crank 54 to the second contact spring 52 is fixed here by a bore in the carrier 21.
  • the contact springs shown here can be used individually or optionally arranged symmetrically.
  • the contacting point 40 is located on the first side of the carrier 21 at the end of the second bore 25 or in a fürorialie- tion of this bore.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the invention. This is similar to the embodiment of Figure 3. However, only one contact spring 32 is provided here.
  • the forces on the contact spring are again shown in detail.
  • the forces 71, 72 are perpendicular to the contact points of the contact springs on the grinding path. In this illustration, only the force 72 will be discussed, since the force 71 is symmetrical to the opposite contact spring to this.
  • the force 72 can be divided into a first component 73 parallel to the carrier and a second component 74 perpendicular to the carrier.
  • the component 73 parallel to the carrier is balanced by a second opposite component from the other contact spring.
  • the component 74 perpendicular to the carrier is already partially received at the bending point 36 of the contact spring directly at the beginning of the bore 25 in the carrier.
  • the crank 34 acts like a spring and prevents a still small proportion of the second vertical component 74 from overburdening the solder joint on the center piece. Furthermore, results from these forces at the entry point of the contact springs in the carrier 21, a bending moment 75, which can also be largely absorbed by the bore 25 in the carrier.
  • Mounting element mounting hole, 72 forces on the contact springs, 74 force components

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Ein Bürstenblock für eine Schleifringanordnung besteht aus einem Federbügel, der durch zwei Bohrungen einer Leiterplatte mechanisch gehalten wird und in zwei Kontaktfedern übergeht. Weiterhin weist der Federbügel eine Lötstelle zur elektrischen Kontaktierung mit einer Leiterbahn auf. Diese Lötstelle ist durch zwei Kröpfungen des Federbügels mechanisch von den Kontaktfedern entkoppelt.

Description

Bürstenblock für eine Schleifringanordnung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Bürstenblock sowie eine Schleifringanordnung zur Übertragung elektrischer Signale mittels Schleifkontakten zwischen gegeneinander drehbaren Teilen. Auf einer Schleifbahn aus elektrisch leitfähigem Material schleift wenigstens ein Schleifkontakt, auch Bürste genannt, aus einem ebenfalls elektrisch leitfähigen Material. Durch den galvanischen Kontakt zwischen Schleifbahn und Bürste kann elektrischer Strom übertragen werden.
Stand der Technik
Ein Bürstenblock, bei dem Federdrähte in einer Leiterplatte verlötet sind, ist beispielsweise aus der DE 201 15 215 Ul oder auch aus der US 4,583,797 bekannt. Die Herstellung ist vergleichsweise einfach, wobei eine präzise Positionierung der einzelnen Bürstendrähte kaum möglich ist. Weiterhin ist die Haltbarkeit bei Dauerbelastung nicht zufriedenstellend, da die Lötstellen im Laufe der Zeit aufbrechen.
In der EP 1 453 155 A2 ist eine Schleifringbürste offenbart, welche an der Oberseite einer Leiterplatte verlötet wird. Durch Einbringen von Lot von der Unterseite der Leiterplatte wird versucht, eine großflächige Lötstelle zu erhalten, welche dann eine hinreichende mechanische Festigkeit erzielen soll. Nachteilig an diesem Bürstenblock ist, dass neben dem komplexen Fertigungsverfahren, aufgrund der großen Auflagelänge des Bürstendrahtes auf der Leiterplatte und zur Vermeidung von Querkräften auf der Lötstelle nur eine U-förmige Bürstenanordnung realisierbar ist. Dadurch liegen zwei Bürsten an gegenüberliegenden Stellen der Schleifbahn an, was viel Einbauraum benötigt und nur zwei Bürsten pro Schleifbahn ermöglicht. Die DE 101 58 381 B4 offenbart einen Schleifringübertrager, bei dem eine Kontaktfeder durch einen Klemmmechanismus an einer Leiterplatte befestigt wird. In der JP 2010-232139A ist eine gattungsgemäße Anordnung offenbart, wobei die Bürstendrähte in Durchkontaktierungen verlötet sind.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bürstenblock sowie eine Schleifringanordnung derart auszugestalten, dass diese auch langfristig eine stabile Fixierung der Bürsten und eine sichere Kontaktierung ermöglicht. Gleichzeitig soll dieser Bürstenblock sowie diese Schleifringanordnung einfach und kostengünstig herstellbar sein, sowie eine hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit besitzen. Weiterhin soll eine flexible Bürstenanordnung und insbesondere eine Platz sparende V-förmige Bürstenanordnung möglich sein, bei der auch mehrere Bürstenblöcke an einem Schleifring angebracht werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßer Bürstenblock für eine Schleifbahn umfasst wenigstens einen Träger, der vorzugsweise eine Leiterplatte ist. Weiterhin umfasst der Bürstenblock wenigstens einen Federbügel, der am Träger elektrisch kontaktiert und mechanisch fixiert ist. Der Federbügel besteht bevorzugt aus einem Metalldraht oder aus einem metallischen Flachmaterial. Langzeituntersuchungen bei Bürstenblöcken haben gezeigt, dass Lötstellen die sowohl zur Kontaktierung als auch zur mechanischen Fixierung von Bürsten verwendet werden, oftmals vorzeitig ausfallen. Daher basiert der erfindungsgemäße Bürstenblock auf einer Trennung von elektrischer Kontaktierung und mechanischer Fixierung. Hierzu umfasst der Träger zwei vorzugsweise im wesentlichen parallele Bohrungen, die einen gekröpften Federbügel halten. Dabei befindet sich der gekröpfte Teil des Federbügels auf der ersten Seite des Trägers, während der Federbügel auf der zweiten Seite des Trägers, die zur Schleifbahn bzw. zum Schleifringmodul hin gerichtet ist, wenigstens eine Kontaktfeder, bevorzugt zwei Kontaktfedern ausbildet. Der Federbügel ist auf der ersten Seite elektrisch kontaktiert. Hierzu ist er mit einem elektrischen Leiter, beispielsweise einer Leiterbahn, am Träger verlötet. Auf der zweiten Seite des Trägers ist keine Lötverbindung mit dem Federbügel. Durch diese Anordnung erfolgt nun vorzugsweise auf der ersten Seite des Trägers durch eine Kontaktierungsstelle, welche bevorzugt eine Lötstelle ist, eine elektrische Kontaktierung. Alternativ kann die Kontaktierungsstelle auch einen Einpresskontakt umfassen. Kräfte, die von einer Schleifbahn auf die Kontaktfedern erzeugt werden, werden über die Bohrungen ausgehend von der zweiten Seite des Trägers in den Träger eingeleitet. Zwischen der Kontaktfeder und der Kontaktierungsstelle befindet sich auf der ersten Seite des Trägers weiterhin eine Kröpfung zur mechanischen Entlastung der Kontaktierungs-Lötstelle. Die Kröpfung ist hier ein federndes Element. Somit belasten die Andruckkräfte der Kontaktfeder die Lötstelle nicht, was zu einer wesentlichen Verlängerung der Lebensdauer und einer deutlich höheren Zuverlässigkeit führt. Dadurch, dass der Federbügel in zwei Bohrungen gehalten ist, ergibt sich auch eine Verdrehsicherung, die die Aufnahme von Drehmomenten parallel zur Oberfläche des Trägers ohne Belastung der Lötstelle erlaubt. Die Kontaktierungsstelle und insbesondere Kontaktierungslötstelle könnte auch eine Durchkontaktierung in einer Bohrung sein, sofern durch diese Bohrung nicht ein Segment des Federbügels mit einer Kontaktfeder führt. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Bohrung einen Durchmesser entsprechend dem Durchmesser des Federbügels aufweist. Um eine gute seitliche Führung des Federbügels zu ermöglichen, sollte der Durchmesser der Bohrung nicht größer als der doppelte Durchmesser, bevorzugt der 1,5 fache und besonders bevorzugt der 1,2 bzw. 1,1, 1.05 oder 1,01-fache Durchmesser sein. Um eine noch bessere Führung bzw. Fixierung zu erreichen, könnte der Federbügel auch in die Bohrung eingepresst sein. Hierzu hat die Bohrung bevorzugt einen geringeren Durchmesser als der Durchmesser des Federbügels ist. Bevorzugt beträgt in diesem Fall der Durchmesser der Bohrung nicht mehr als das das 0,95 oder 0,9-fache und besonders bevorzugt das 0,8-fache des Durchmessers des Federbügels. Um die Stabilität der Bohrung zu erhöhen, könnte diese mit einer Durchkontaktierung versehen sein. In diesem Falle hat die Durchkontaktierung vorzugsweise mechanisch stützende Eigenschaften und verstärkt die Bohrung. Obwohl sie zur Verbesserung der elektrischen Kontaktierung mit dem Träger dient, erfolgt primär die elektrische Kontaktierung durch die mechanisch nicht belastete Lötstelle. Im Falle eines Federbügels aus einem Flachmaterial könnte anstelle einer Bohrung auch eine Aussparung mit einem Querschnitt entsprechend dem Querschnitt des Flachmaterials vorgesehen sein.
In einer ersten Variante der Erfindung weist der Federbügel ein Mittelstück mit zwei Enden auf, bei dem an jedem Ende eine Kröpfung mit anschließender Kontaktfeder vorgesehen ist.
In einer weiteren Variante der Erfindung ist nur an einem Ende des Mittelstücks eine Kröpfung mit anschließender Kontaktfeder vorgesehen.
Alternativ können anstelle einer Kröpfung auch zwei oder mehrere Kröpfungen hintereinander vorgesehen sein. Grundsätzlich kann eine Kröpfung verschiedene Formen haben. Sie könnte halbrund oder rechteckig sein, oder auch eine vieleckige Drahtführung aufweisen.
Besonders bevorzugt ist hier eine Anordnung der Kontaktfeder in V-Form, da diese besonders kompakt ist und gute Übertragungseigenschaften aufweist. Allerdings ist entsprechend jede andere insbesondere auch eine U-Form herstellbar, bei der die Kontaktfedern ungefähr senkrecht aus den Bohrungen des Trägers herausragen. Bevorzugt ist der Federbügel innerhalb der Bohrungen nicht verlötet. Besonders bevorzugt sind daher die Bohrungen im Inneren nicht metallisiert. Es lassen sich aber auch mit Federbügeln, die in den Bohrungen verlötet sind, gute Ergebnisse erzielen. So ist die Lötstelle in der Bohrung nicht primär für den elektrischen Kontakt notwendig, da der elektrische Kontakt über eine durch eine Kröpfung mechanisch entkoppelte Kontaktierungsstelle erfolgt. Somit würde ein solcher Bürstenblock auch beim Ausfall dieser Lötstelle in der Bohrung einwandfrei funktionieren.
Die Bürsten sind bevorzugt Metalldrähte und umfassen wenigstens ein elektrisch leitfähiges Material. Bevorzugt haben Sie einen Kern aus einem mechanisch stabilen und federelastischen Material, wie beispielsweise Stahl, Kupfer- Beryllium oder Messing sowie eine äußere Beschichtung oder Hülle aus einem elektrisch gut leitenden und vorzugsweise korrosionsbeständigen Material, wie beispielsweise Silber, Gold oder einer Goldlegierung. Ebenso können die Bürsten auch Drähte aus Silber/oder Gold bzw. Legierungen davon umfassen.
Eine erfindungsgemäße Schleifringanordnung weist eine Schleifbahn sowie wenigstens einen der hier offenbarten Bürstenblöcke auf. Zur Führung der Bürsten hat die Schleifbahn bevorzugt wenigstens eine V-Nut. Grundsätzlich sind aber auch Schleifbahnen mit anderen Geometrien einsetzbar. Dies können beispielsweise ebene Schleifbahnen oder Schleifbahnen mit U-förmigen Nuten (halbkreisförmig, elliptisch) sein.
Ein Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines hierin beschriebenen Bürstenblocks umfasst die folgenden Schritte:
1. Bereitstellen eines Trägers mit wenigstens zwei Bohrungen,
2. Einsetzen eines Federbügels mit wenigstens einer Kröpfung,
3. Herstellen einer Kontaktierungs-Lötstelle. Optional kann noch ein seitliches Verbiegen der Kontaktfeder zur Einstellung des korrekten Winkels bzw. der korrekten Form, wie beispielsweise einer V-Form erfolgen.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Bürstenblock
Figur 2 zeigt den Schnitt eines Bürstenblocks
Figur 3 zeigt einen weiteren Schnitt eines Bürstenblocks
Figur 4 zeigt ein Detail eines Federbügels
Figur 5 zeigt eine andere Ausführung der Erfindung
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführung der Erfindung
Figur 7 zeigt einen kompletten Schleifringübertrager
Figur 8 zeigt die Kräfte an Kontaktfedern
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Bürstenblock 20 dargestellt. Der Bürstenblock hat einen Träger 21, vorzugsweise eine Leiterplatte. Der Träger 21 dient hier zur Aufnahme von Kontaktfedern 31, 32 sowie von Leiterbahnen 60 zum Anschluss der Kontaktfedern. Die Kontaktfedern stehen hier in einer V-Form von dem Träger ab. Durch diese Bauform lassen sich zumindest zwei, meist aber auch vier Bürstenblöcke um ein Schleifringmodul anordnen, was eine höhere Kontaktzahl ermöglicht. Die Leiterbahnen weisen hier Anschlussbohrungen 61 auf, in bzw. durch die ein Anschlussdraht gesteckt und verlötet werden kann. Es sind hier beispielhaft jeweils zwei Paare von Kontaktfedern mittels einer Leiterbahnen elektrisch miteinander verbunden. Durch diese Parallelschaltungen kann der Übergangswiderstand reduziert, die Zuverlässigkeit erhöht und das Kontaktrauschen verringert werden. Die Befestigung des Bürstenblocks kann über die Befestigungselemente 68 mit Bohrungen 69 erfolgen
In Figur 2 ist ein Bürstenblock im Schnitt dargestellt. Die erste Kontaktfeder 31 und die zweite Kontaktfeder 32 sind einstückig aus einem Federbügel geformt. Der Federbügel weist ein Mittelstück 35 auf, welches mit dem Träger 21 in einer Kontaktierungsstelle verlötet ist. Es ist hierbei bevorzugt an einer Leiterbahn 60 angelötet. Das Mittelstück 35 geht auf einer Seite in eine erste Kröpfung 33 und von dort in die erste Kontaktfeder 31 über, sowie von der zweiten Seite in eine zweite Kröpfung 34 und von dort in die zweite Kontaktfeder 32 über. Das Mittelstück 35 und die Kröpfungen 33, 34 liegen auf der ersten Seite 26 des Trägers. Die Kontaktfedern 31, 32 sind mittels Bohrungen 24, 25 durch den Träger 21 zur zweiten Seite 27 hin durchgeführt. Die Bohrungen des Trägers 21 können wahlweise innen metallisiert oder auch nicht metallisiert sein. Bevorzugt für die Erfindung ist, dass die Kontaktfedern in der Bohrung nicht mit der Leiterplatte verlötet sind. Daher ist es weiter bevorzugt, wenn die Bohrungen nicht metallisiert sind.
In Figur 3 ist nochmals der Bürstenblock im Schnitt dargestellt. Hier ist der Federbügel 30 mit dem Mittelstück 35, mit seinen Enden 37, 38 den Kröpfungen 34, 33 sowie den Kontaktfedern 31, 32 zu sehen.
In Figur 4 ist ein Detail eines Federbügels dargestellt. Das Mittelstück 35 des Federbügels 30 ist mittels der Kontaktierungsstelle 40 mit der ersten Seite 26 des Trägers 21 verbunden. Eine weitere Lötstelle 41 kann zwischen der zweiten Kröpfung 34 und der zweiten Kontaktfeder 32 an der ersten Seite 26 des Trägers 21 zur mechanischen Entlastung der Kontaktierungsstelle 40 über die Kröpfung 34 angebracht sein. Bevorzugt befindet sich an dieser Stelle jedoch kein Lotmaterial. Des weiteren besteht bevorzugt keine Lötverbindung zwischen der zweiten Kontaktfeder 32 und der zweiten Bohrung 25 in dem Träger 21. Allerdings könnte beispielsweise eine Presspassung oder ein Formschluss zwischen diesen bestehen.
In der Figur 5 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hier sind die erste Kontaktfeder 51 und die zweite Kontaktfeder 52 getrennte mechanische Bauteile. Diese sind nicht durch ein Mittelstück miteinander verbunden. Stattdessen ist ein erstes Endstück 55 an einem Ende der Kröpfung 53 durch eine zweite Bohrung 25 und eine erste Kontaktfeder 51 durch eine erste Bohrung 24 geführt. Die zweite Kontaktfeder ist bevorzugt symmetrisch hierzu ausgeführt. Ein zweites Endstück 56 am anderen Ende der Kröpfung 54 zur zweiten Kontaktfeder 52 ist hier durch eine Bohrung im Träger 21 fixiert. Die hier gezeigten Kontaktfedern können einzelne oder wahlweise auch symmetrisch angeordnet eingesetzt werden. Die Kontaktierungsstelle 40 befindet sich auf der ersten Seite des Trägers 21 am Ende der zweiten Bohrung 25 oder in einer Durchkontaktie- rung dieser Bohrung.
In der Figur 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Diese ist ähnlich der Ausführungsform aus Figur 3. Allerdings ist hier nur eine Kontaktfeder 32 vorgesehen.
Die Figur 7 zeigt einen kompletten Schleifringübertrager mit einem Bürstenblock 20, dessen erste Kontaktfeder 22 und zweite Kontaktfeder 23 an einer Schleifbahn 11 auf einem Schleifbahnträger 12 eines drehbaren Schleifringmoduls 10 schleifen und somit mit diesem im elektrischen Kontakt stehen. Es sind hier noch die Richtungen der Kräfte 71, 72 auf die Kontaktfeder 22, 23 eingezeichnet.
In der Figur 8 sind die Kräfte auf die Kontaktfeder nochmals im Detail dargestellt. Die Kräfte 71, 72 stehen senkrecht auf den Auflagepunkten der Kontaktfedern an der Schleifbahn. In dieser Darstellung wird nur noch auf die Kraft 72 eingegangen, da die Kraft 71 auf die gegenüberliegende Kontaktfeder symmetrisch zu dieser ist. Die Kraft 72 lässt sich in eine erste Komponente 73 parallel zum Träger und eine zweite Komponente 74 senkrecht zum Träger zerlegen. Die Komponente 73 parallel zum Träger wird ausgeglichen durch eine zweite entgegengesetzte Komponente von der anderen Kontaktfeder. Die Komponente 74 senkrecht zum Träger wird bereits teilweise an der Biegestelle 36 der Kontaktfeder unmittelbar am Beginn der Bohrung 25 im Träger aufgenommen. Die Kröpfung 34 wirkt wie eine Feder und verhindert, dass ein noch geringer Anteil der zweiten senkrechten Komponente 74 die Lötstelle am Mittelstück zu stark belastet. Weiterhin resultiert aus diesen Kräften an der Eintrittsstelle der Kontaktfedern in den Träger 21 ein Biegemoment 75, welches auch durch die Bohrung 25 im Träger weitgehend abgefangen werden kann.
Bezugszeichenliste
10 Schleifringmodul
11 Schleifbahn
12 Schleifbahnträger
20 Bürstenblock
21 Träger
22 erste Kontaktfeder
23 zweite Kontaktfeder
24 erste Bohrung
25 zweite Bohrung
26 erste Seite des Trägers
27 zweite Seite des Trägers
30 Federbügel
31 erste Kontaktfeder
32 zweite Kontaktfeder
33 erste Kröpfung
34 zweite Kröpfung
35 Mittelstück
36 Biegestelle
37, 38 Enden des Mittelstücks
40 Kontaktierungsstelle
41 Lötstelle Kontaktfeder
51 erste Kontaktfeder
52 zweite Kontaktfeder
53 erste Kröpfung
54 zweite Kröpfung erstes Endstück
zweites Endstück
. 62 Leiterbahn
. 63 Anschlussbohrung
Befestigungselement Befestigungsbohrung, 72 Kräfte auf die Kontaktfedern, 74 Kraftkomponenten

Claims

Patentansprüche
1. Bürstenblock für eine Schleifbahn (11) umfassend wenigstens einen Träger (21) mit einer ersten der Schleifbahn abgewandten Seite, einer zweiten der Schleifbahn zugewandten Seite, sowie wenigstens einen daran befestigten Federbügel (30) mit wenigstens einer Kontaktfeder (31, 32, 51), wobei der Federbügel mit wenigstens einer Kontaktierungsstelle (40) elektrisch leitend mit einem elektrischen Leiter am Träger verbunden ist, der Träger (21) zwei Bohrungen (24, 25) zur Halterung des Federbügels (30) aufweist, und der Federbügel ausgehend von der ersten Seite zur zweiten Seite des Trägers durch beide Bohrungen hindurch geht und auf der zweiten Seite in wenigstens eine Kontaktfeder (31, 32, 51) übergeht,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Federbügel (30) auf der ersten Seite des Trägers zwischen der wenigstens einen Kontaktierungsstelle (40) und der wenigstens einen Kontaktfeder (31, 32) wenigstens eine Kröpfung (33, 34) aufweist.
2. Bürstenblock nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontaktierungsstelle (40) eine Lötstelle ist.
3. Bürstenblock nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontaktierungsstelle (40) einen Einpresskontakt umfasst.
4. Bürstenblock nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Federbügel (30) ein Mittelstück (35) mit zwei Enden (37, 38) aufweist, welches an jedem Ende in eine Kröpfung (33, 34) mit anschließenden Kon- taktfedern (31, 32) übergeht, und wobei das Mittelstück über die Kontaktierungsstelle (40) mit dem Träger (21) verbunden ist.
5. Bürstenblock nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Federbügel (30) ein Mittelstück (35) mit zwei Enden (37, 38) aufweist, welches an jedem Ende in eine Kröpfung (33, 34) vorgesehen ist wobei nur eine Kröpfung in eine anschließende Kontaktfeder (33) übergeht und die zweite Kröpfung mit einem Ende in eine Bohrung hineinragt, und wobei das Mittelstück über die Kontaktierungsstelle (40) mit dem Träger (21) verbunden ist.
6. Bürstenblock nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Federbügel (30) eine Kröpfung (53) mit einer an einer Seite anschließenden durch die erste Bohrung (24) hindurchgehenden Kontaktfeder (51) aufweist, und die zweite Seite der Kröpfung in die zweite Bohrung (25) hineinragt und gleichzeitig über eine Kontaktierungsstelle (40) mit dem Träger (21) verbunden ist.
7. Bürstenblock nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Bohrung (25) innen metallisiert und mit Lot gefüllt ist.
8. Bürstenblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Träger (21) als elektrische Leiterplatte ausgeführt ist.
9. Bürstenblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kontaktfeder (31, 32) einen Kern aus einem mechanisch stabilen und federelastischen Material, wie beispielsweise Stahl, Kupfer- Beryllium oder Messing sowie eine äußere Beschichtung oder Hülle aus einem elektrisch gut leitenden und vorzugsweise korrosionsbeständigen Material, wie beispielsweise Silber, Gold oder einer Silber- oder Goldlegierung aufweist.
10. Bürstenblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Kontaktfeder (31, 32) Silber, Gold oder eine Silber- oder Goldlegierung aufweist.
11. Bürstenblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Kontaktierungsstelle (40) sich auf der ersten Seite des Trägers befindet.
12. Bürstenblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Bohrung, durch die eine Kontaktfeder des Federbügels geführt ist, eine Metallisierung auf der Innenseite aufweist, welche nicht mit dem Federbügel verlötet ist.
13. Schleifringanordnung umfassend eine Schleifbahn (1) und wenigstens einen Bürstenblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
14. Verfahren zur Herstellung eines Bürstenblocks nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- Bereitstellen eines Trägers mit wenigstens zwei Bohrungen, - Einsetzen eines Federbügels mit wenigstens einer Kröpfung,
- Herstellen einer Kontaktierungs-Lötstelle.
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