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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Schleifringbürste sowie einen entsprechende Halter für eine Schleifringbürste. Schleifringbürsten werden in Schleifringanordnungen zur Übertragung elektrischer Signale zwischen gegeneinander drehbaren Teilen eingesetzt. Auf einer Schleifbahn aus elektrisch leitfähigem Material schleift wenigstens eine Schleifringbürste aus einem ebenfalls elektrisch leitfähigen Material. Durch den galvanischen Kontakt zwischen Schleifbahn und Schleifringbürste kann elektrischer Strom übertragen werden.
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Stand der Technik
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In der
EP 0 662 736 A1 ist eine Multifiberbürste mit einer Vielzahl von Bürstendrähten offenbart, bei der die einzelnen Bürstendrähte in einer Hülse eingelötet sind. Mehrere dieser Hülsen sind in einem Träger eingelötet. Dadurch ergeben sich mehrere hintereinandergeschaltete elektrische Kontaktstellen in Form von Lötverbindungen. Diese resultieren in einem komplexen Aufbau und in einer hohen Störanfälligkeit.
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Die
US 3,31 6,519 offenbart ebenfalls eine Multifiberbürste, bei der die einzelnen Drähte in einen Messingkörper eingelötet sind. Hier ist nur eine Lötstelle im Strompfad. Zudem wird durch das tiefe Eindringen der einzelnen Bürstendrähte in den Messingkörper und die relativ massive Lötstelle eine gute mechanische Entlastung erreicht. Nachteilig sind hier der komplexe Aufbau und der relativ hohe Aufwand des Messingkörpers. Zudem sind Parallelschaltungen mehrerer Bürsten nur durch externe Verdrahtung möglich.
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In der
EP 1 453 155 A2 ist eine Schleifringbürste offenbart, bei der einzelne Drähte auf der Oberfläche einer Leiterplatte verlötet sind. Hier ist eine einfache Parallelschaltung möglich. Nachteilig ist die hohe Störanfälligkeit durch die mechanisch belasteten Lötstellen. Zudem ist diese Anordnung nicht für den Einsatz von Multifiberbürsten geeignet, die gegenüber einzelnen Bürsten wesentlich bessere Übertragungseigenschaften aufweisen.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleifringbürste sowie einen Halter für Schleifringbürsten zu gestalten, wobei einer oder auch mehrere Bürstendrähte in einer einzelnen Bürste einsetzbar sein sollen, eine einfache Parallelschaltung mehrerer Bürsten möglich ist und eine erhöhte Zuverlässigkeit bei reduzierten Fertigungskosten erreicht wird. Weiterhin soll eine besonders einfache Montage erreicht werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Schleifringbürste umfasst einen hohlen Nietkörper mit einem Nietkopf sowie einen Dorn, der durch den Nietkörper hindurch geht. Der Dorn weist ein Mittel, vorzugsweise eine Bohrung zur Aufnahme von wenigstens einem Bürstendraht, bevorzugt mehreren Bürstendrähten sowie einen Dornkopf zur Stauchung des Nietkörpers auf. Hierbei ist der Nietkörper aus einem weicheren Material als der Dorn. Bevorzugt sind die Bürstendrähte innerhalb der Bohrung durch Crimpen mit dem Dorn mechanisch fest und elektrisch leitfähig verbunden. Zur Montage der Schleifringbürste in einem Bürstenhalter wird die Bürste durch eine Bohrung des Bürstenhalters gesteckt, bis der Nietkopf an dem Bürstenhalter anliegt. Dann kann mit einer Blindnietzange oder einem anderen geeigneten Werkzeug der Dorn durch den Nietkörper hindurch gezogen werden, so dass der Dornkopf das dem Nietkopf gegenüberliegende Ende des Nietkörpers aufweitet und somit den Nietkörper fest innerhalb der Bohrung des Bürstenhalters verankert. Um die Haftung des Dorns in dem Bürstenblock zu verbessern kann dieser wahlweise und/oder zusätzlich der Bürstenblock bzw. eine Bohrung im Bürstenblock eine Struktur der Oberfläche aufweisen.
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Besonders günstig ist es, wenn der Dorn nach der Montage durch den Nietkörper bis zum Dornkopf hindurch ragt, um die mechanische Stabilität der Verbindung zu erhöhen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Sollbruchstelle vorgesehen ist, um einen über den Nietkopf überstehenden Teil des Dorns abzutrennen.
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Der wesentliche Gegenstand dieser Erfindung ist eine Bürste, die mittels eines Blindnietverfahrens bzw. einer Blindnietverbindung an einen Bürstenhalter befestigt werden kann bzw. befestigt ist, wobei der Dorn gleichzeitig zur Halterung des wenigstens einen Bürstendrahtes dient. Grundsätzlich können verschiedene Arten von Bürstendrähten mit dem Dorn verbunden sein. In einer besonders einfachen Ausführungsform ist dies ein einzelner Bürstendraht. Alternativ können aber auch Multifiberbürsten oder Büschelbürsten mit dem Dorn verbunden sein. Zur Befestigung des wenigstens einen Bürstendrahtes sollen nachfolgend einige Beispiele, die jedoch nicht abschließend sind, gegeben werden. Bevorzugt ist der wenigstens eine Bürstendraht in der Bohrung des Dorns durch Crimpen befestigt. In besonderen Fällen wäre auch eine Lötverbindung des wenigstens einen Bürstendrahtes mit der Bohrung möglich. Diese weist allerdings die zuvor geschilderten Nachteile einer mechanisch belasteten Lötstelle auf. Wir erweitern Ausführungsform könnte der Dorn im Bereich der Bohrung einen Längsschlitz aufweisen, um eine Federwirkung zu ermöglichen. Somit könnte der wenigstens eine Bürstendraht kraftschlüssig eingeklemmt werden.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Schleifringbürsten gegenüber dem Stand der Technik ist der besonders einfache Aufbau sowie die einfache und fehlertolerante Montage. Die Position der Schleifringbürsten innerhalb des Bürstenhalters ist durch die Bohrung des Bürstenhalters präzise festgelegt. Montagefehler sind hierbei nahezu ausgeschlossen. Eine Justage der montierten Bürste ist nicht möglich und nicht notwendig. Damit sind Justagefehler, wie sie bei Schleifringbürsten aus dem Stand der Technik häufig auftreten, ausgeschlossen. Die Herstellung der Schleifringbürsten selbst ist ebenfalls besonders einfach, da sie nur aus wenigen einfach geformten Einzelteilen besteht. Die elektrische und mechanische Verbindung zwischen den Schleifringdrähten und dem Dorn erfolgt vorzugsweise durch eine Klemmverbindung, welche mechanisch robust und insbesondere vibrationsfest ist sowie eine ausgezeichnete langzeitstabile hohe elektrische Leitfähigkeit ergibt. Die Verbindung zwischen dem Dorn und dem Bürstenhalter über den Nietkörper ist großflächig mit einer durch das Nieten hervorgerufene großen Andruckkraft. Somit ist auch diese Verbindung langzeitstabil, vibrationsfest, robust und ergibt eine hohe Leitfähigkeit. Die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme mit mechanisch belasteten Lötstellen treten hier nicht auf.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine in einen Büstenhalter einpressbare Schleifringbürste. Schleifringbürsten weist einen Dorn auf, welcher in dem Büstenhalter einpressbar ist. Hierzu umfasst der Dorn vorzugsweise ein härteres Material als das Material des Bürstenhalters. Weiterhin weist der Bürstenhalter bevorzugt eine Struktur und/oder eine Verdickung derart auf, dass diese in eine Bohrung des Bürstenhalters hineingepresst werden kann und mit dieser einen Formschluss eingeht. Das Einpressen der Bürste in dem Büstenhalter kann sowohl durch Druck von Seiten der Bürste als auch durch Zug von der Gegenseite erfolgen.
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Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist ein Bürstenhalter zu Halterung wenigstens einer der hierin beschriebenen Schleifringbürsten. Da die Schleifringbürsten durch Blindnieten und/oder durch Einpressen mit dem Büstenhalter verbunden sind, benötigt dieser nur eine passende Bohrung. Somit ergeben sich eine Vielzahl neuer Freiheitsgrade in der Konstruktion von Bürstenhaltern verglichen mit dem Stand der Technik. In einer besonders einfachen Ausführungsform ist der Bürstenhalter eine Metallplatte, ein Metallwinkel oder ein anderes einfach geformtes Bauteil. Ein Büstenhalter kann beispielsweise bevorzugt als Frästeil, als Blechbiegeteil oder auch als Gussteil hergestellt sein. Durch die einfache Montage der Schleifringbürsten können diese nun auch in unterschiedlichen Winkeln zueinander auf dem Büstenhalter angeordnet werden. Dies erlaubt beispielsweise eine Anordnung wenigstens zweier Schleifringbürsten in einem Winkel zueinander, bevorzugt in einem Winkel von 90°, welche besonders platzsparend ist und somit eine hohe Packungsdichte ermöglicht.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Bürstenblock mit wenigstens einem Bürstenhalter und wenigstens einer Schleifringbürste. Hierzu werden mehrere Bürstenhalter mit Schleifringbürsten auf einer Trägerplatte angeordnet. Die Trägerplatte ist bevorzugt aus einem isolierenden Material. Alternativ könnte hierzu auch eine Trägerplatte aus elektrisch leitfähigem Material verwendet werden, was eine Parallelschaltung der Bürstenhalter mit den Schleifringbürsten bewirkt. Hierdurch kann eine erhöhte Strombelastbarkeit erreicht werden.
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Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einsetzen einer der hierin beschriebenen Schleifringbürsten durch Ziehen des Dorns durch den Nietkörper, so dass der Nietkörper durch den Dornkopf aufgeweitet wird. Alternativ kann der Dorn auch von der Gegenseite in den Bürstenblock eingepresst werden.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
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1 zeigt eine Schleifringbürste in einem Bürstenhalter montiert
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2 zeigt eine Schleifringbürste vor der Montage
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3 zeigt eine Schleifringanordnung
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Schleifringanordnung
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5 zeigt eine Schleifringanordnung mit zwei im Winkel zueinander angeordneten Schleifringbürsten
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht der vorigen Darstellung
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7 zeigt eine Anordnung mit einem Bürstenhalter als Blechbiegeteil
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8 zeigt eine perspektivische Ansicht der vorhergehenden Figur
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9 zeigt eine weitere Schleifringbürste in einem Bürstenhalter montiert
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10 zeigt eine weitere Schleifringbürste vor der Montage
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Schleifringbürste in einen Bürstenhalter montiert dargestellt. Der Bürstenhalter 20 weist eine Bohrung 21 zur Aufnahme der Bürste auf. Innerhalb der Bohrung liegt der Nietkörper 34 mit einem Nietkopf 35, welcher an einem Ende der Bohrung 21, an der Außenseite des Bürstenhalters 20 anliegt. Das andere Ende des Nietkörpers weist am anderen Ende der Bohrung 21 einen aufgeweiteten Bereich 33 auf. Innerhalb des Nietkörpers 34 befindet sich ein Dorn 30 mit einem Dornkopf 32 sowie einer Bohrung 31 zur Aufnahme von wenigstens einem Bürstendraht, bevorzugt mehreren Bürstendrähten 39. Zur Montage wurde der Dorn 30 in Richtung 38 gegen den Bürstenhalter gezogen, so dass durch den Dornkopf 32 das dem Nietkopf gegenüberliegende Ende des Nietkörpers im Bereich 33 aufgeweitet wurde und somit der Nietkörper eine formschlüssige Verbindung mit dem Bürstenhalter eingeht. Die Bürstendrähte 39 sind in der Bohrung 31 vorzugsweise durch Crimpen befestigt. In besonderen Fällen wäre auch eine Lötverbindung der Bürstendrähte mit der Bohrung möglich. Diese weist allerdings die zuvor geschilderten Nachteile einer mechanisch belasteten Lötstelle auf. Alternativ hierzu könnte der Dorn im Bereich der Bohrung 31 einen Längsschlitz aufweisen, um eine Federwirkung zu ermöglichen. Somit könnten die Bürstendrähte 39 kraftschlüssig eingeklemmt werden.
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Die 2 zeigt eine Schleifringbürste vor der Montage. Hier ist der Nietkörper 34 an der dem Nietkopf 35 gegenüberliegenden Seite noch zylinderförmig und weist noch keine Ausweitung 33 auf. Somit kann die gesamte Schleifringbürste in eine Bohrung eines Bürstenhalters eingeschoben werden. Weiterhin ist beispielhaft der Dorn mit einer Sollbruchstelle 36 sowie einem abtrennbaren Teil 37 dargestellt. Durch die Zugbelastung auf den Dorn während der Montage reisst der Dorn an der Sollbruchstelle, so dass nur noch ein verkürztes Ende des Dorns aus dem Nietkörper heraus steht, wie dies in der 1 dargestellt ist.
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In 3 ist eine Schleifringanordnung dargestellt. Ein Bürstenhalter 20 ist auf einer vorzugsweise isolierenden Trägerplatte 50 zu einem Bürstenblock montiert. Der Bürstenhalter 20 trägt eine erste Schleifringbürste 41, welche auf einer gegenüber der Schleifringbürste drehbaren Schleifbahn 60 schleift. Zur Kontaktierung des Bürstenhalter 20 ist ein Kabelschuh 53 vorgesehen. Selbstverständlich kann die Kontaktierung auch auf andere Arten, wie durch Einlöten auf eine Leiterplatte oder andere Kabelanschlussarten, beispielsweise über Stecker erfolgen.
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Der Bürstenhalter 20 ist hier vorteilhafterweise als Frästeil oder als Gussteil ausgeführt. Die Schleifringbürsten sind wie zuvor beschrieben mittels einer Blindnietverbindung an dem Bürstenhalter befestigt.
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In 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Schleifringanordnung entsprechend der vorhergehenden Figur dargestellt. Hierbei sind jeweils vier Schleifringbürsten 41 mit einem Bürstenhalter 20 verbunden. Die vier Bürsten eines jeden Bürstenhalters laufen auf einer gemeinsamen Schleifbahn und sind somit elektrisch parallel geschaltet. Dadurch reduziert sich der Übergangswiderstand sowie das Kontaktrauschen. Die Strombelastbarkeit erhöht sich. Selbstverständlich sind auch beliebige andere Zahlen von Schleifringbürsten an dem Bürstenhalter befestigbar, sofern dieser von seiner Größe hierzu ausgelegt ist.
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5 zeigt eine Schleifringanordnung mit einer ersten Schleifringbürste 41 und einer zweiten Schleifringbürste 42, welche in einem Winkel hierzu, bevorzugt in einem Winkel von 90° angeordnet ist. Beide Schleifringbürsten sind über denselben Bürstenhalter 20 gehalten und somit auch elektrisch parallel geschaltet.
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Anordnung aus der vorhergehenden Figur.
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7 zeigt eine Anordnung, wobei der Bürstenhalter 20 als Blechbiegeteil ausgeführt ist. Dies erlaubt eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung. Der Bürstenhalter ist hier noch mittels der Nietverbindungen 51, 52 mit der Trägerplatte befestigt. selbstverständlich können auch andere Verbindungen, beispielsweise wie Schrauben oder Ähnliches verwendet werden.
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8 zeigt die Anordnung der vorherigen Figur in perspektivische Ansicht. Hier sind jeweils zwei erste Schleifringbürsten 41 und zwei zweite Schleifringbürsten 42 an einem Bürstenhalter 20 befestigt. Selbstverständlich sind auch beliebige andere Zahlen von Schleifringbürsten an dem Bürstenhalter befestigbar, sofern dieser von seiner Größe hierzu ausgelegt ist.
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In 9 ist eine weitere erfindungsgemäße Schleifringbürste in einen Bürstenhalter montiert dargestellt. Der Bürstenhalter 20 weist eine Bohrung 21 zur Aufnahme der Bürste auf. Innerhalb der Bohrung 21 befindet sich ein Dorn 30 mit einem Dornkopf 32 sowie einer Bohrung 31 zur Aufnahme von wenigstens einem Bürstendraht, bevorzugt mehreren Bürstendrähten 39. Zur Montage wurde der Dorn 30 in Richtung 38 gegen den Bürstenhalter gezogen, so dass der Dornkopf 32 in den Büstenhalter 20 eingepresst wurde und somit der Nietkörper eine formschlüssige Verbindung mit dem Bürstenhalter eingeht. Die Bürstendrähte 39 sind in der Bohrung 31 vorzugsweise durch Crimpen befestigt. In besonderen Fällen wäre auch eine Lötverbindung der Bürstendrähte mit der Bohrung möglich. Diese weist allerdings die zuvor geschilderten Nachteile einer mechanisch belasteten Lötstelle auf. Alternativ hierzu könnte der Dorn im Bereich der Bohrung 31 einen Längsschlitz aufweisen, um eine Federwirkung zu ermöglichen. Somit könnten die Bürstendrähte 39 kraftschlüssig eingeklemmt werden.
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Die 10 zeigt eine Schleifringbürste vor der Montage. Weiterhin ist beispielhaft der Dorn mit einer Sollbruchstelle 36 sowie einem abtrennbaren Teil 37 dargestellt. Durch die Zugbelastung auf den Dorn während der Montage reisst der Dorn an der Sollbruchstelle, so dass nur noch ein verkürztes Ende des Dorns aus dem Nietkörper heraus steht, wie dies in der 9 dargestellt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 20
- Bürstenhalter
- 21
- Bohrung
- 22
- Anschlusslasche
- 30
- Dorn
- 31
- Bohrung für Bürstendrähte
- 32
- Dornkopf
- 33
- Aufgeweiteter Teil des Nietkörpers
- 34
- Nietkörper
- 35
- Nietkopf
- 36
- Sollbruchstelle
- 37
- abtrennbarer Teil des Dorns
- 38
- Bewegungsrichtung
- 39
- Bürstendrähte
- 41
- erste Schleifringbürste
- 42
- zweite Schleifringbürste
- 50
- Trägerplatte
- 51, 52
- Nietverbindung
- 53
- Kabelschuh
- 60
- Schleifbahn
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0662736 A1 [0002]
- US 3316519 [0003]
- EP 1453155 A2 [0004]
