DE2912413A1

DE2912413A1 - Buerstenhalter-schleifringanordnung

Info

Publication number: DE2912413A1
Application number: DE19792912413
Authority: DE
Inventors: James M Wussow
Original assignee: Warner Electric Brake and Clutch Co
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1978-04-10
Filing date: 1979-03-29
Publication date: 1979-10-18
Also published as: DE2912413C2; FR2423071A1; JPS54137604A; IT1111705B; DE7908892U1; JPS6318309B2; US4209213A; CA1109110A; GB2018525A; IT7920904A0; GB2018525B; FR2423071B1

Description

DR.-ING. DIPL.-ING.M. SC Dl F'-.-PHYS. D^. OIPL.-PHVS. DIPL-P^'" Pf)

HÖGER - STELLRECHV - G.9IESSBACH - HAECKER ßOEBME

PATENTANWÄLTE IN STUTTSART 7 Q 1 7 /ι 1 *3

A 43 292 b Anmelder: Firma Warner Electric

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28. Februar 1979 _{South Beloit/}

USA

Beschreibung Bürstenhalter- Schleifringanordnung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Baueinheit mit einem Bürstenhalter und einer Schleifringanordnung.

Die Erfindung befaßt sich also mit einer elektrischen Bürstenhalter- und Schleifringanordnung, die dazu dient, einen elektrischen Strom zwischen einer Spannungsquelle und einer relativ dazu drehbaren Verbraucheranordnung zu übertragen, wobei die Verbraucheranordnung beispielsweise eine elektromagnetische Kupplung sein kann, die eine Wicklung aufweist, die sich gemeinsam mit einer Welle oder dergleichen dreht, und die erregt wird, wenn sie mit einem Erregerstrom aus der Spannungsquelle versorgt wird.

Bei derartigen Anordnungen ist es üblich, dass der Bürstenhalter in einer stationären Lage gehalten wird und ein Gehäuse mit mindestens zwei Bürsten aufweist, die über Leitungen an dem Gehäuse mit der Spannungsquelle verbunden sind. Dabei weist die Schleifringanordnung üblicherweise einen Rotor auf, der so ausgebildet und angeordnet ist, dass er sich gemeinsam mit der Verbraucheranordnung drehen kann und der ausserdem mittels eines Lagers drehbar gelagert ist, welches zwischen dem Bürstenhalter und der Schleifringanordnung vorgesehen ist. Der Rotor besitzt dabei mindestens zwei Leiter bzw. Schleifringe, an welchen die Bürsten anliegen und die sich bezüglich der Bürsten drehen, wobei der Strom von den stationären Bürsten des Bürstenhalters auf die rotierenden Schleifringe der Schleifringanordnung übertragen wird. Ausserdem besitzt der Rotor Leiter, die mit den Schleifringen verbunden sind und Anschlüsse für die Verbraucheranordnung bilden.

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Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Baueinheit aus einem Bürstenhalter und einer Schleifringanordnung anzugeben, welche einfacher und billiger herzustellen und zu montieren ist als die vorbekannten Bürstenhalterund Schleifringanordnungen und welche gleichzeitig zuverlässiger arbeitet und weniger störungsempfindlich ist als die vorbekannten Anordnungen.

Diese Aufgabe v/ird bei einer elektrischen Baueinheit der eingangs beschriebenen Art gem. der Erfindung dadurch gelöst, dass der Bürstenhalter ein rohrförmiges aus Kunststoff gespritztes Gehäuse sowie erste und zweite Bürsten aufweist, die axial im Abstand voneinander in radialer Richtung gleitverschieblieh in dem Gehäuse geführt sind, dass der Bürstenhalter erste und zweite axial im Abstand voneinander angeordnete Leitungen aufweist, die teilweise in das Gehäusematerial eingebettet sind und von denen jede einen im wesentlichen radial über die Aussenseite des Gehäuses vorstehenden, als Anschluß dienenden Ansatz aufweist sowie ein im wesentlichen in ümfangsrichtung verlaufendes Teil-Stück,, welches in elektrischen Kontakt mit den zugeordneten Bürsten bringbar ist, dass die Schleifringanordnung einen Rotor mit einer ersten und einer axial im Abstand davon angeordneten zweiten, leitfähigen, als Schleifring dienenden Scheibe aufweist, dass die erste Scheibe eine durchgehende Öffnung aufweist, dass ein erster, länglicher, streifenförmiger Leiter vorgesehen ist, dessen eines Ende elektrisch leitend mit der ersten Scheibe verbunden ist und dessen anderes Ende einen Anschluß bildet, dass ein zweiter länglicher, streifenförmiger Leiter vorgesehen ist, der iia Abstand von dem ersten Leier angeordnet ist und die Öffnung in der ersten Scheibe durchgreift, dass das eine Ende des zweiten Leiters mit der zweiten Scheibe verbunden ist und dass das andere Ende desselben als elektrischer Anschluß ausgebildet ist,, dass der Rotor einen Grundkörper aufweist, der durch ein starres Kunststoffmaterial gebildet ist, welches die Zwischenräume zwischen den Scheiben füllt und die Leiter mit Ausnahme der Anschlüs-

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se umschließt, und dass ein Lager vorgesehen ist, mit dessen Hilfe der Rotor derart drehbar in dem Gehäuse gelagert ist, dass die als Schleifringe dienenden Scheiben in elektrischem Kontakt mit den Bürsten stehen.

Besonders vorteilhaft ist es, dass sowohl der Bürstenhalter als auch die Schleifringanordnung aus Kunststoff gespritzt werden können und viele Bauteile aufweisen, die gleich beim Spritzvorgang in einer definierten Lage festgelegt werden.

Vorteilhaft ist es auch, dass bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Bürstenhalters und der Schleifringanordnung ein Strom zwischen diesen beiden Baugruppen fließen kann, ohne dass das Lager im Strompfad liegt, so dass eine Funkenbildung zwischen den Lagerteilen vermieden wird, wodurch dessen Lebensdauer erhöht wird.

Vorteilhaft ist es weiterhin, dass die Leitungen bzw. Leiterelemente des Bürstenhalters relativ einfach und billig ausgebildet sind und beim Spritzen des Gehäuses des Bürstenhalters gleich miVfestgelegt werden können, wodurch auf einfache Weise in.definierter Lage die Anschlüsse am Gehäuse des Bürstenhalters erhalten werden. Entsprechende Vorteile ergeben sich aufgrund der Ausgestaltung der Leiter der Schleifringanordnung, die ebenfalls beim Spritzen des Rotors gleich in der richtigen Lage festgelegt werden.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen elektrischen Baueinheit ist ferner darin zu sehen, dass die Leitungen der Rotoranordnung und die Schleifringe der Schleifringanordnung identisch ausgebildet werden können, wodurch die Zahl der benötigten Teile verringert wird.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Baueinheit mit einem Bürstenhalter und mit einer Schleifringanordnung sowie mit Teilen einer elektromagnetischen Kupplung, wobei einige Teile weggebrochen und andere im Schnitt dargestellt sind;

Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt durch die Baueinheit gem. Fig. 1;

Fig. 3 vergrößerte Querschnitte durch die Baueinheit gem. und 4 _Fig^ _{1 längs der} Linien 3-3 t>_zw> 4-4 _in dieser Figur;

Fig. 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Baueinheit gem. Fig. 1;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der Schleifringe und der Leiter der Schleifringanordnung der Baueinheit gem. Fig. 1;

Fig. 7 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Schleifringanordnung einer abgewandelten Baueinheit gem. der Erfindung;

Fig. 8 eine Seitenansicht der Schleifringanordnung gem. Fig. 7;

Fig. 9 eine Stirnansicht der Schleifringanordnung gem. Fig. und 8 und

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Fig. 10 einen Querschnitt durch die Schleifringanordnung gem. Fig. 8 längs der Linie 10-10 in dieser Figur.

Im einzelnen zeigen die Figuren 1-6 der Zeichnung einen Bürstenhalter 10 und eine Schleifringanordnung 11, die zu einer Baueinheit 13 zusammengefaßt sind. Derartige Baueinheiten werden für viele Zwecke benötigt, sollen jedoch nachstehend hinsichtlich ihrer Verwendung in Verbindung mit einer elektromagnetischen Kupplung 14 näher erläutert werden, welche eine Wicklung (nicht dargestellt) aufweist, die sich gemeinsam mit einer Welle 15 dreht, wobei die Wicklung mit einem Erregerstrom aus einer geeigneten Spannungsquelle 16 gespeist v/erden kann, die stationär im Abstand von der Kupplung 14 angeordnet sein kann.

Im allgemeinen dient die Baueinheit 13 aus Bürstenhalter und Schleifringanordnung dazu, einen Strom von der stationären Spannungsquelle 16 zu der rotierenden Wicklung der Kupplung 14 zu übertragen. Der Bürstenhalter 10 ist dabei angrenzend an das eine - in Fig. 1 linke - Ende der Welle 15 montiert und weist ein rohrförmiges Gehäuse 17 (Fig. 2) auf, welches der Halterung von Bürsten 19, 20 (Fig. 3 und 4) dient, die an einem Ende des Gehäuses 17 angeordnet sind und die über Leitungen 21 bzw. 22 mit den Anschlüssen der Spannungsquelle 16 verbunden sind. Im anderen Ende des Gehäuses 17 ist ein Lager (Fig. 2) montiert, welches der drehbaren Lagerung der Schleifringanordnung 11 dient, wobei Letztere einen Rotor 24 aufweist, dessen Grundkörper 25 mit einem Ansatz 26 versehen ist, der ein Gewinde trägt, welches in eine Gewindebohrung am Ende der Welle einschraubbar ist. Das andere Ende des Rotors 24 tragt Leiter 29 und 30, die gewöhnlich als Schleifringe bezeichnet v/erden und die so angeordnet sind, dass sie in Kontakt mit den Bürsten bzw. 20 stehen und sich gegenüber diesen drehen, um den Strom

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von dem stationären Bürstenhalter 10 auf die rotierende Schleifringanordnung 11 zu übertragen. Der Rotor 24 trägt weiterhin Leiter 31 und 32, die elektrisch mit den Schleifringen 29 bzw. 30 verbunden sind und mit den Anschlüssen der Wicklung der Kupplung 14 verbunden werden können. Der Strom fließt also zwischen der Spannungsquelle 16 und der Wicklung der Kupplung 14 über die Leitungen 21 und 22, die Bürsten 19 und 20, die Schleifringe 29 und 30 und die Leiter 31 und 32. In diesem Stromkreis kann - wie Fig. 1 zeigt - ein Schalter 33 vorgesehen sein, mit dessen Hilfe die Verbindung zwischen der Wicklung der Kupplung und der Spannungsquelle 16 geöffnet und geschlossen werden kann.

Gegenstand der Erfindung sind nunmehr ein neuer Bürstenhalter und eine neue Schleifringanordnung 11, die beide einfach und wirtschaftlich hergestellt und zusammengebaut werden können. Weiterhin ist es Gegenstand der Erfindung den Bürstenhalter 10 und die Schleifringanordnung 11 so auszubilden, dass diese beiden Bauteile leicht und zuverlässig zu einer Baueinheit 13 zusammengebaut werden können. Gegenstand der Erfindung ist auch die Baueinheit 13, mit deren Hilfe der Strom zwischen dem Bürstenhalter 1 0 und der Schleifringanordnung 11 derart übertragen werden kann, dass er nicht durch das Lager 23 fließt, so dass keine Gefahr besteht, dass zwischen den Elementen des Lagers Funken erzeugt werden, die die Lebenserwartung des Lagers verringern würden.

Im einseinen ist das rohrförmige Gehäuse 17 des Bürstenhalters aus relativ starrem Kunststoffmaterial gespritzt und beim Sprit-

SO

zen an beiden Enden offen, dass sich eine Mittelöffnung 35 (Fig.2) ergibt, welche die Schleifringe 29 und 30 der Schleifringanordnung 11 aufnahmen kann. Ein Ende des Gehäuses ist mit einer Sackbohrung 36 versehen, die beim Spritzen hergestellt wird und die so bemessen ist, dass sie den äusseren Lagerring des Lagers 23

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im Pressitz aufnehmen kann. Das andere oder rückwärtige Ende des Gehäuses wird so gespritzt, dass sich eine Sackbohrung 37 ergibt, an deren Wandung bereits beim Spritzen Führungskanäle 39 und 40 (Fig. 3 und 4) erzeugt werden, welche die Bürsten 19 bzw. 20 in radialer Richtung gleitverschieblich aufnehmen können. Beim Ausführungsbeispiel sind zwei hintere Bürsten 19 und zwei zugehörige hintere Führungskanäle 39 vorgesehen, wobei die Bürsten 19 einander diametral gegenüberliegen und so angeordnet sind, dass sie in Kontakt mit gegenüberliegenden Umfangsbereichen des Schleifrings 29 stehen. Weiterhin sind zwei vordere Bürsten 20 und zwei zugeordnete vordere Führungskanäle 40 vorgesehen, wobei die vorderen Bürsten 20 einander wieder diametral gegenüberliegen und in axialer Richtung derart vor den Bürsten 19 angeordnet sind, dass sie an einander gegenüberliegenden ümfangsbereichen des Schleifrings 30 anliegen. Wie aus Fig. 4 deutlich wird, ist jede der Bürsten 19 um 90° gegenüber jeder der Bürsten 20 versetzt.

Jede der Bürsten 19, 20 ist ein kleiner Kohlenstoffblock mit konkaver Innenfläche, deren Krümmungsradius entsprechend dem Durchmesser der Schleifringe 29 bzw. 30 gewählt ist. Mit der Aussenflache bzw. Aussenseite jeder Bürste 19, 2O ist eine Kupferleitung 43 (Fig. 3) verbunden, an deren äusserem Ende eine Anschlußplatte 44 vorgesehen ist. Die Kupferleitung 43 ist jeweils von einer Schraubenfeder 45 umgeben, die sich einerseits an dem Kohlenstoffblock und andererseits an der Anschlußplatte 44 abstützt und dazu dient, die zugeordnete Bürste gegen deren zugeordneten Schleifring zu drücken und gleichzeitig dazu die Anschlußplatte 44 nach aussen gegen die Innenseite des Gehäuses 17 zu drücken.

In der Praxis sind die Leitungen 21 und 22 zum Verbinden der Bürsten 19 bzw. 20 mit den Anschlüssen der Spannungsquelle 16 teilweise in das Kunststoffgehäuse 17 des Bürstenhalters 10

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eingebettet und werden mit eingegossen, wenn das Gehäuse gespritzt wird. Weiterhin dient eine Leitung 21 dem Anschluß der beiden Bürsten 19, während die andere Leitung 22 dem Anschluß der beiden Bürsten 20 dient, wobei beide Leitungen identisch ausgebildet sind, um die Anzahl der benötigten Leitungen zu verringern und damit die Herstellungskosten für diese Leitungen.

Im einzelnen besteht jede der Leitungen 21 und 22 aus einem im wesentlichen halbkreisförmigen Metallstreifen 50 (Fig. 3 und 4), der etwa den gleichen Halbmesser aufweist wie das Gehäuse 17 und der gerade Endbereiche besitzt, wobei an jedem Streifen ein im wesentlichen in radialer Richtung abstehender Ansatz 53 vorgesehen ist, der nach aussen von dem in Umfangsrichtung verlaufenden Metallstreifen 50 absteht. Die in radialer Richtung abstehenden Ansätze 53 der Leitungen 21, 22 sind gegenüber dem einen Ende des zugehörigen Metallstreifens 50 winkelmäßig um etwa 60 versetzt und bilden Anschlüsse,mit denen Zuleitungen 55 (Fig. 1) von der Spannungsquelle 16 verbunden werden können. Zusätzlich zu dem äusseren Ansatz 53 besitzt jede der Leitungen 21, 22 einen mit einer öffnung versehenen,nach innen abstehenden Ansatz 56, (Fig. 4) der einen Anschluß bildet, dessen Zweck nachstehend noch erläutert wird. Die inneren Ansätze 56 sind jeweils von einer Seite der Metallstreifen abgewinkelt und etwa in der Mitte zwischen dem äusseren Ansatz 53 und dem diesen am nächsten benachbarten Ende des Metallstreifens 50 angeordnet.

Vor dem Spritzen des Gehäuses 17 werden die Leitungen 21 und 22 derart in der Spritzform angeordnet, dass der in ümfangsrichtung verlaufende Metallstreifen 50 der Leitung 21 in der Gehäusewand den Bogen zwischen den beiden Bürsten 19 überspannt, während der in Ümfangsrichtung verlaufende Metallstreifen 50 der Leitung 22 in Ümfangsrichtung des Gehäuses den Bogen zwischen den

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beiden Bürsten 20 überspannt (vgl. Fig. 4 und 5). Bei dieser Positionierung der Leitungen 21 und 22, bei der die äusseren Ansätze 53 etwa in der gleichen Winkellage gehalten werden, werden die Metallstreifen 50 in der Form axial in einem Abstand angeordnet, der dem axialen Abstand zwischen den Bürstenpaaren 19 und 20 entspricht. Ausserdem wird die Leitung 21 gegenüber der Leitung 22 um eine senkrecht zur Achse des Gehäuses 17 verlaufende Achse um 180 verdreht. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Leitung 21 den Bogen zwischen den Bürsten 19 überspannt, während die Leitung 22 den Bogen zwischen den Bürsten 20 überspannt, wobei die äusseren Ansätze 53 axial im Abstand voneinander, jedoch etwa in der gleichen Winkellage angeordnet sind, während die inneren Ansätze 56 winkelmäßig gegeneinander versetzt, jedoch in axialer Richtung etwa in derselben Ebene angeordnet sind.

Wenn die Leitungen 21 und 22 in der beschriebenen Weise ausgerichtet sind und wenn dann Kunststoff in die Form eingespritzt wird, dann umschließt der Kunststoff, der die Wand des Gehäuses 17 bildet die in ümfangsrichtung verlaufenden Metallstreifen 50 auf ihrer gesamten Länge, so dass lediglich die Ansätze 53 und 56 über die Aussen- bzw. Innenseite des Gehäuses 17 vorstehen. Die Leitungen 21 und 22 werden somit beim Spritzen des Gehäuses 17 sicher in der Wandung desselben verankert und festgelegt.

Angrenzend an die äussersten Enden der in Ümfangsrichtung verlaufenden Metallstreifen 50 der Leitungen 21 und 22 sind die Spritzformteile so ausgebildet, dass sich kleine Öffnungen bzw. Fenster 57 (Fig. 3 und 4) an der Innenseite des Gehäuses 17 ergeben. Dementsprechend können die Anschlußplatten 44 der Leitungen 43,der Bürsten 19 und 20 beim Einsetzen der Bürsten in die

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Führungskanäle 39 und 40 des Gehäuses in leitenden Kontakt mit den Leitungen 21 und 22 gebracht werden.

Bei der vorstehend erläuterten Anordnung fließt der Strom zwischen dem einen Anschluß der Spannungsquelle 16 und den beiden Bürsten 19 über den äusseren Ansatz 53 und den in Umfangsricirtung verlaufenden Metallstreifen 50 der Leitung 21. Weiterhin fließt der Strom zwischen dem anderen Anschluß der Spannungsquelle 16 und den beiden Bürsten 20 über den äusseren Ansatz und den in ümfangsrichtung verlaufenden Metallstreifen 50 der anderen Leitung 22. Zur Halterung der Zuleitungen 55, die von der Spannungsquelle 16 ausgehen, ist an der Aussenwand des Gehäuses 17 angrenzend an die äusseren Ansätze 53 ein Haltebügel CPig. 1 und 4) mit einem U-förmigen Kanal einstückig angespritzt.

Die inneren Ansätze 56 dienen als Anschlüsse für die zwei Zuleitungen einer Diode 61, die im inneren des Gehäuses 17 angeordnet ist. Mit Hilfe der inneren Ansätze 56 wird also die Diode 61 zwischen die Spannungsquelle 16 und die Bürsten 19 und 2o geschaltet. Wenn der Schalter 33 geöffnet wird, um den Erregerstrom für die Wicklung der Kupplung abzuschalten, dann wird in der Wicklung aufgrund des Zusammenbruchs des magnetischen.Feldes eine Spannung induziert. Die Diode 61 ist nun so gepolt, dass sie als Freilaufdiode wirkt und verhindert, dass der induzierte Strom zu der Spannungsquelle 16 fließt und eine Funkenbildung über dem Schalter 33 verursacht.

Der Bürstenhalter 10 wird durch eine Abdeckplatte 63 (Fig» 2 und 5)vervollständigt, welche angrenzend an die Bürsten 19 und 20 in das offene Ende des Gehäuses 17 einsetzbar ist. An der Innenseite der Abdeckplatte 63 sind dabei zwei winkelmäßig gegeneinander versetzte Sätze von kurzen Fingern 69 (Fig. 5) sowie zwei winkelmäßig gegeneinander versetzte Sätze von langen

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Fingern 70 angeformt. Die kurzen Finger 69 passen in den Führungskanal 39 und umschließen und sichern die Bürsten 19, während die langen Finger 70 in die Führungskanäle 40 passen und die Bürsten 20 umschließen und sichern.

In Ausgestaltung der Erfindung ist auch der Grundkörper 25 des Rotors 24 der Schleifringanordnung 11 aus starrem Kunststoffmaterial gespritzt, wobei die Schleifringe 29 und 30 sowie die Leiter 31 und 32 des Rotors 24 beim Spritzen desselben in einer vorgegebenen Lage gehalten werden. Ausserdem sind die Schleifringe 29 und 30 so ausgebildet, dass sie identisch sind.

Im einzelnen ist jeder der Schleifringe 29 und 30 als zylindrische Metallscheibe (Fig. 6) ausgebildet. Diese Metallscheibe weist eine Öffnung 71 auf, welche halbmondförmig ausgebildet ist und bezüglich der Achse der Scheibe bzw. des Schleifrings versetzt und asymmetrisch ausgebildet ist. Ausserdem ist in jedem Schleifring ein Schlitz 73 vorgesehen, der angrenzend an die gerade Seite der halbmondförmigen Öffnung 71 angeordnet ist.

Jeder der beiden Leiter 31 und 32 ist ein länglicher Streifen mit einem in axialer Richtung verlaufenden Teilstück 74 (Fig. 2), welches mit dem zugeordneten Schleifring 29 bzw. 30 verbindbar ist,.und mit einem radial verlaufenden Teilstück 75, welches über die Aussenseite des Grundkörpers 25 des Rotors 24 vorsteht und einen Anschluß bildet, mit dem Zuleitungen 76 der Wicklung der Kupplung 14 verbunden werden können (Fig. 1). Dabei ist das axiale Teilstück 74 des Leiters 31 etwas langer als das axiale Teilstück 74 des Leiters 32.

Zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Leitern 31 und 32 und den Schleifringen 29 bzw. 30 v/erden die freien Ende der axialen Teilstücke 74 in die Schlitze 73

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der Schleifringe eingeführt und in diese eingelötet. Anschliessend wird der Schleifring 30 mit seinem Leiter 32 derart positioniert, dass sein radiales Teilstück 75 nach oben weist (Fig.6), während der Schleifring 29 in axialer Richtung hinter dem Schleifring 30 derart positioniert wird, dass das radiale Teilstück seines Leiters 31 in Richtung der Öffnung 71 des Schleifrings zeigt. Nach dieser Positionierung kann der Leiter 31 durch die Öffnung 71 des Schleifrings 30 hindurchgeführt und so gerichtet werden, dass das radiale Teilstück 75 nach unten weist, während das axiale Teilstück 74 parallel zu dem axialen Teilstück 7 4 des Leiters 31 verläuft. Die Schleifringe 29 und 30 mit ihren Leitern 31 und 32 können auf diese Weise locker zusammengebaut werden, woraufhin der Schleifring 29 bezüglich des Schleifringes30 um seine eigene Achse um 180 gedreht werden kann, um die aus Fig. 6 ersichtlich gegenseitige Lage der Öffnungen 71 in den beiden Schleifringen 29, 30 zu erreichen.

Vor dem Spritzen des Grundkörpers 25 des Rotors 24 werden die locker zusammengebauten Schleifringe 29 und 30 mit ihren Leitern 31 und 32 derart in die Spritz form eingebracht, dass der axiale Abstand der Schleifringe dem axialen Abstand der Bürsten 19 und 20 entspricht und dass die radialen Teilstücke 75 der Leiter 31 und 32 in entgegen-gesetzte. Richtungen weisen. Anschließend wird zur Herstellung des Grundkörpers 25 und des mit einem Aussengewinde versehenen Ansatzes 26 Kunststoff in die Spritzform eingespritzt, wobei gleichzeitig eine Nabe 80 (Fig. 5) hergestellt wird, die dem Ansatz 26 gegenüber liegt. Der Kunststoff umschließt beim Einspritzen in die Spritzform die axialen Teilstücke 74 der Leiter 31 und 32 und füllt die Zwischenräume zwischen diesen. Der Kunststoff umschließt ferner die inneren Teile der radialen Teilstücke 75, während deren äussere Teile über die Aussenseite des Grundkörpers 75 vorstehen und dort als Anschlüsse dienen können.

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Der in die Spritzform eingespritzte Kunststoff fließt ferner durch die Öffnung 71 des Schleifrings 30 (Fig. 3) und füllt diese, wodurch der Schleifring 30 elektrisch gegenüber dem die Öffnung 71 durchgreifenden Teilstück des Leiters 31 isoliert wird. Der Leiter 31 ist dabei etwas schmaler als die Öffnung 71 und wird beim Positionieren der Schleifringe 29 und 30 in der Spritzform so ausgerichtet, dass er einen Abstand von der Wand der Öffnung 71 aufweist. Aufgrund der Tatsache, dass der Leiter 31 mit Kunststoff ummantelt wird, welcher die Öffnung 71 des Schleifrings 30 füllt, besteht keine Gefahr für einen elektrischen Kontakt zwischen dem Leiter 31 und dem Schleifring 30. Weiterhin sorgt der Kunststoff in der Öffnung 71 für eine starre körperliche Verbindung zwischen dem Schleifring 30 und der Nabe 80 des Rotors 24.

Wie Fig. 2 zeigt, fließt der in die Spritzform eingespritzte Kunststoff auch in den Zwischenraum zwischen den Schleifringen 29 und 30, so dass sich eine Scheibe 81 ergibt, welche die Schleif ringe axial im Abstand voneinander hält. Der Kunststoff fließt auch durch die Öffnung 71 des Schleifrings 29 (Fig. 4) und füllt diese, wobei an der Rückseite des Schleifrings 29 eine Scheibe 83 aus Kunststoff gebildet wird (Fig. 2). Die Scheibe 81 und das Kunststoffmaterial in der Öffnung 71 des Schleifrings 29 verbinden folglich diesen Schleifring 29 drehfest mit dem Schleifring 30, während die Scheibe 83 verhindert, dass sich der Schleifring 29 nach hinten relativ zu dem Schleifring 30 verschiebt.

Aus der vorstehenden Erläuterung wird deutlich, dass die Schleifringe 29 und 30 und die Leiter 31 und 32 automatisch in ihrer Lage festgelegt v/erden, wenn der Rotor 24 gegossen bzw. gespritzt wird. Die Schleifringanordnung 11 kann also auf einfache Weise und relativ billig hergestellt werden.

Auch der Zusammenbau der Schleifringanordnung 11 mit dem Bürstenhalter 10 ist relativ einfach. Für den Zusammenbau wird zunächst

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das Lager 23 im Pressitz auf die Nabe 80 des Rotors 24 aufgedrückt, woraufhin das Nabenende umgebör elt wird, so dass sich ein Rand ergibt (Fig. 2), der an dem inneren Lagerring des Lagers 23 anliegt und dieses auf der Nabe 80 sichert. Anschließend wird der Rotor 24 mit daran befestigtem Lager 23 in die Sackbohrung 36
des Gehäuses 17 eingepreßt, woraufhin das Gehäuse 17 derart umgebör clelt wird, dass sich ein Rand 85 ergibt, der am äusseren
Lagerring des Lagers 23 anliegt.

Wenn sich die Schleifringe 29 und 30 im inneren des Gehäuses 17 befinden, können die Bürsten 19 und 20 in die Führungskanäle 39 bzw. 40 eingesetzt werden und werden nunmehr in radialer Richtung durch die Schleifringe in ihrer Lage gehalten. Anschliessend Kann die Abdeckplatte 63 in die offene Seite des Gehäuses 17 eingesetzt und mit diesem verklebt werden, wodurch die Bürsten 19, in axialer Richtung gesichert werden und das offene Ende des Gehäuses 17 geschlossen wird.

Wie. oben erläutert und wie aus Fig. 2 deutlich wird, fließt der Strom zwischen dem Bürstenhalter 10 und der Schleifringanordnung bei der erfindungsgemäße Baueinheit 13_? d. h. zwischen den Anschlüssen 53 und 75 nicht über das Lager 23. Folglich kann sich zwischen den Lagerteilen auch keine Funkenbildung ergeben, so
dass das Lager eine größere Lebenserwartung besitzt. Der Strom
fließt auch nicht über die Welle 15 und über die Lager derselben, so dass auch hier keine Funkenbildung auftreten kann. Die erfindungsgemäße Baueinheit ist daher nichS^uiinfach und billig herzustellen , sondern erweist sich auch im Betrieb als ausserordentlich störungsfrei.

Wie Fig. 5 zeigt, ist der Grundkörper 25 des Rotors 24 mit zwei einander diametral gegenüberliegenden flachen Facetten 90 versehen, an denen ein Schraubschlüssel angesetzt v/erden kann, so dass

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der mit dem Aussengewinde versehene Ansatz 26 des Rotors bequem in das mit dem Innengewinde versehene Ende der Welle 15 eingeschraubt werden kann. In gewissen Fällen ist es nun erforderlich, dass der Gnindkörper 25 und der Ansatz 26 des Rotors stärker und stabiler ausgebildet sind, als dies bei einem gespritzten Kunststoffteil möglich ist.

Eine entsprechend abgewandelte Konstruktion der Schleifringanordnung ist in den Fig. 7-10 gezeigt, wo der Rotor 24 bei im übrigen gleicher Ausgestaltung wiebei dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1-6 anstelle des mit einem Aussengewinde versehenen Ansatzes 26 einen einfachen Zapfen 97 aufweist. Ausserdem weist die Schleifringanordnung ein Bauteil 93 aus Stahl auf, welches mit einem Gewindestutzen 94 versehen ist, der in die Welle 15 eingeschraubt werden kann. Der Gewindestutzen ist rohrförmig ausgebildet und steht nach vorn über eine kreisrunde Platte 95 vor, welche einstückig mit dem Gewindestutzen 9 4 ausgebildet ist. Nach hinten stehen von der Platte 9 5 zwei Lappen 96 ab, deren Innenseiten an den flachen Facetten 90 des Grundkörpers 25 des Rotors anliegen und deren Aussenseiten bei der fertigen Schleifringanordnung wieder Facetten für das Ansetzen eines Schraubenschlüssels bilden. Bei der Herstellung der Schleifringanordnung gem. Fig. 7-10 wird ausser den Schleifringen und den Leitern auch das Bauteil 93 in der Spritzform in der richtigen Lage positioniert, woraufhin der Rotor aus Kunststoffmaterial gespritzt wird, wobei das Kunststoffmaterial unter Bildung des Zapfens 97 das hohle Innere des Gewindestutzens 94 füllt und wobei die aneinander grenzenden Flächen des Grundkörpers 25 des Rotors 24 und des Bauteils 93 fest miteinander verbunden werden. Ausserdem kann das vordere Ende des Zapfens 97 gegebenenfalls noch umgebörd^lt werden, um das Bauteil 93 sicher an dem Rotor 24 festzulegen. Bei der Schleifringanordnung gem. Fig. 7-10 besteht praktisch keine Gefahr mehr für eine Beschädigung oder Zerstörung der Schraubverbindung

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mit der Welle 15, da der Gewindestutzen 94 aus Stahl besteht. Ausserdem verhindern die aus Stahl bestehenden Lappen 9 6 beim Ansetzen eines Schraubschlüssels zum Herstellen oder Lösen der Schraubverbindung eine Beschädigung oder Verformung des Rotors 24,

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Claims

DIPUWWS. DR

DR.-INS. OIPL.-INQ. M. SC. DIPL. .PHYS. D^ OIPL.-ΡΗΥΞ.

HÖGER - STELLRECHT - GRtESSBACH - HAECKER BOEHME

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART t· \3 I Z H I vl

A 43 292 b Anmelder: Firma Karner Electric

k - 176 Brake & Clutch Company

28. Februar 1979 _Soufch

USA

Patentansprüche

Elektrische Baueinheit mit einem Bürstenhalter und einer Schleifringanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenhalter (10) ein rohrförmiges aus Kunststoff gespritztes Gehäuse (17) sowie erste und zweite Bürsten (19, 20) aufweist, die axial im Abstand voneinander, in radialer Richtung gleitverschieblich in dem Gehäuse (17) geführt sind, dass der Bürstenhalter (10) erste und zweite axial im Abstand voneinander angeordnete Leitungen (21 ,22) aufweist, die teilweise in das Gehäusematerial eingebettet sind und von denen jede einen im wesentlichen radial über die Äussenseite des Gehäuses (17) vorstehenden, als Anschluß dienenden Ansatz (53) aufweist sowie ein im wesentlichen in üiafangsrichtung verlaufendes Teilstück (50) , welches in elektrischen Kontakt mit den zugeordneten Bürsten (19, 20) bringbar ist, dass die Schlexfringanordnung (11) einen Rotor (24) mit einer ersten und einer axial im Abstand davon angeordneten zweiten, leitfähigen,als Schleifring dienenden Scheibe (29, 30) aufweist, dass die erste Scheibe (30) eine durchgehende öffnung (71) aufweist, dass ein erster, länglicher, streifenförmiger Leiter (32) vorgesehen ist, dessen eines Ende elektrisch leitend mit der erstes Scheibe (30) verbunden ist und dessen anderes Ende einen Anschluß (75) bildet, dass ein zweiter, länglicher„ streifenförmiger Leiter (31) vorgesehen ist, der im Abstand von dem ersten Leiter (32) angeordnet ist und die öffnung (71) in der ersten Scheibe (30) durchgreift, dass das eine Ende des zweiten Leiters (31) mit der zweiten Scheibe (29) verbunden ist und dass das andere Ende desselben als elektrischer -Anschluß (75) ausgebildet ist, dass der Rotor (24) einen Grundkörper (25) aufweist, der durch ein

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starres Kunststoffmaterial gebildet ist, welches die Zwischenräume zwischen den Scheiben (29, 30) füllt und die Leiter (31, 32) mit Ausnahme der Anschlüsse (75) umschließt, und dass ein Lager (23) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe der Rotor (24) derart drehbar in dem Gehäuse (17) gelagert ist, dass die als Schleifringe dienenden Scheiben (29, 30) in elektrischem Kontakt mit den Bürsten (19, 20) stehen.
2. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in ümfangsrichtung verlaufende Teilstück (50) jeder der Leitungen (21, 22) in die Wand des Gehäuses (17) eingebettet ist und dass an der Innenseite der Wand des Gehäuses (17) angrenzend an die Bürsten (19, 20) Fenster (57) vorgesehen sind, in deren Bereich ein elektrischer Kontakt zwischen dem in ümfangsrichtung verlaufenden Teilstück (50) und den zugeordneten Bürsten (19, 20) herstellbar ist.
3. Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Leitungen (21, 22) einen radial nach innen von dem in Ümfangsrichtung verlaufenden Teilstück (50) abstehenden als Anschluß dienenden Ansatz (56) aufweist, dass die beiden Leitungen (21 , 22) untereinander identisch sind und dass die erste Leitung (21) gegenüber der zweiten Leitung (22) um eine senkrecht zur Achse des Gehäuses (17) verlaufende Achse um 180° gedreht ist.
4. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass in den beiden, jeweils als ein Schleifring dienenden Scheiben (29, 30) jeweils eine öffnung (71) vorgesehen ist und dass die Öffnungen (71) mit dem Kunststoffmaterial des Rotors (24) gefüllt sind.

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5. Baueinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Scheibe (30, 29) untereinander identisch sind.
6. Baueinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die öffnung (71) in jeder der Scheiben (29, 30) asymmetrisch bezüglich der Achse der Scheibe (29, 30) angeordnet ist und dass die erste Scheibe (30) gegenüber der zweiten Scheibe (29) um ihre Achse um 180° verdreht ist.
7. Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Scheiben (29, 30) mit einem Schlitz (73) versehen ist} welche jeweils das erste Ende des zugeordneten Leiters (31, bzw. 32) aufnimmt.
8. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Leiter (31, 32) ein im wesentlichen axial verlaufendes Teilstück (74) aufweist, das mit der zugeordneten Scheibe (29, 30) verbunden ist, und ein im wesentlichen radial verlaufendes Teilstück (75) , dessen freies Ende nach aussen über das Kunststoffmaterial des Gehäuses (17) vorsteht und das zweite Ende des Leiters (31, 32) bildet.

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