DE3625959C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kommutator
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf ein Verfahren
zur Herstellung eines Kommutators.
Bei Kommutatoren bzw. deren Segmenten haben sich
bisher Probleme durch die Einwirkung von
Gasohol ergeben. Gasohol ist ein eingeführter Ausdruck für
einen Motorenbrennstoff, der aus einer Mischung von bleifreiem
Benzin und 10 bis 15% Äthylalkohol besteht (vgl. z. B. "The
Condensed Chemical Dictionary", Van Nostrand Reinhold Company,
New York, Cincinnati, Toronto, London, Melbourne, 10. Ausgabe
1981, Seite 491). Zum Schutz vor der Einwirkung von Gasohol
sind bei den Segmenten die Basismetallteile, die aus Kupfer
bestehen, mit Schutzabschnitten aus einer Silber-Nickel-Legie
rung belegt oder plattiert, und zwar wengistens an den Ober
flächen, die mit den Bürsten in Kontakt kommen. Dies ist bei
spielsweise in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungs
schrift Nr. 60-135063 beschrieben.
Ein Verfahren zur Herstellung derartiger Kommutatoren
weist folgende Schritte auf:
- - Einrollen einer Materialplatte aus Kupfer, die mit einer Plattierungsplatte bedeckt ist, in eine Zylinderform;
- - Formen eines Gewindeauges, gegebenenfalls auch anderen Auges bzw. Kernstücks bzw. Nabenteils, im folgenden kurz "Auge" genannt, aus einem Harz, Kunstharz oder sonstigem Kunststoff im hohlen Bereich des Zylinders, in dem der Zylinder in eine Gießform passend eingesetzt wird; und
- - Längsschlitzen der zylindrischen Materialplatte und der Plattierungsplatte zur Ausbildung einer Mehrzahl von Segmenten.
Da bei diesem Prozeß zur Herstellung eines Kommutators
ein Niveauunterschied zwischen den Außenumfängen der Kupfer
platte und der Plattierungsplatte besteht, ist der Verfahrens
schritt, bei dem ein Kunstharzauge im Zylinder geformt oder
gegossen wird, mit der Schwierigkeit verbunden, daß die Ma
terialplatte durch den Injektionsdruck des Kunstharzes de
formiert wird und das Kunstharz aus dem Zylinder herausfließt.
Andererseits sind einige Kommutatoren, die bei einem
Gleichstrommotor o. dgl. Verwendung finden sollen, so konstru
iert, daß eine Gruppe von Segmenten an der äußeren Umfangs
fläche des Auges verankert werden, wobei das Auge aus einem
isolierenden Material gesondert geformt oder gegossen ist.
Ein Verfahren zur Herstellung derartiger Kommutatoren
wird folgendermaßen ausgeführt:
- - Bei einem Zylinder aus leitfähigem Material wird an einem Stirnende durch Schneiden eine Mehrzahl von Einschnitten oder Kerben hergestellt, die in Umfangsrichtung gleichen Ab stand haben, um dadurch die als Anschlußfahnen dienenden Teile zu gewinnen;
- - anschließendes Einsetzen des Zylinders in eine Gieß form in einer solchen Weise, daß die als Anschlußfahnen dienen den Teile in zugehörige Löcher eingreifen, die zuvor in der Gießform ausgebildet sind;
- - Injizieren eines Isolationsmaterials in den hohlen Ab schnitt des Zylinders zum Formen eines Auges; und
- - anschließendes Schneiden des blockförmigen Zylinders in einer solchen Weise, daß jeweils eine Mehrzahl von Schlitzen zwischen benachbarten zwei als Anschlußfahnen dienenden Teilen derart hergestellt wird, daß die individuellen Segmente ausge bildet werden.
Die beschriebene Herstellungsweise zur Herstellung der
letztgenannten Kommutatoren ist von folgenden Schwierigkeiten
begleitet, da die Anschlußfahnen in die zugehörigen Löcher in
der Gießform passend eingreifen müssen:
- (1) Die Bearbeitbarkeit ist schwierig;
- (2) das Kunstharz oder sonstige Harz hat die Neigung, jeweils in den Löchern der Gießform zu verbleiben, so daß die Anschlußfahnen nur ungenügend in diese Löcher eingesetzt werden können; und
- (3) in dem Fall, daß ein Zylinder verwendet wird, der mit einem Schutzabschnitt belegt oder plattiert ist (wie dies in dem später beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Fall ist), handelt es sich bei dem Muttermetall des Zylinders um ein vergütetes Metall, bei dem die Anschluß fahnen die Neigung haben sich zu biegen, so daß es nur zu un zureichenden Einsetzungen kommt.
In der DE-OS 29 03 029 ist ein Kommutator im wesentlichen
von der eingangs genannten Art und ein Verfahren zu dessen
Herstellung beschrieben. Die Kommutatorsegmente sind zu
mindest an den Bürsenkontaktbereichen mit einer Schutzbe
deckung aus Silber oder einer Silber-Palladium-Legierung mit
ggf. weiteren Metallen versehen.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, einen Kommutator vorzusehen
und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, bei dem
einer Deformation seiner Segmente und einer Leckage des
Kunstharzes oder anderen Harzes oder Kunststoffes vorgebeugt
wird und der einfach herzustellen ist, wobei insbesondere
eine hervorragende Bearbeitbarkeit gegeben ist, um die
Anschlußfahnen angemessen formen zu können.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Kommutator mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. bei einem Verfahren mit
den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiter
bildungen des erfindungsgemäßen Kommutators bzw. Verfahrens
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Kommutator ist es für den
Fall, daß das Muttermetall der Segmente mit den aufge
wölbten Abschnitten ausgebildet ist, möglich, zu ver
meiden, daß die Materialplatte deformiert wird und das
Kunstharz o. dgl. ausfließt, und selbst dann, wenn der Injek
tionsdruck während der Formgebung angewandt wird. Der Grund
hierfür besteht darin, daß kein Unterschied mehr im Niveau
zwischen dem Grund- oder Muttermetall des Auges und dem der
Schutzabdeckung bzw. der Deckteile besteht.
Bei der Herstellung des Kommutators wird zunächst
das Auge in dem hohlen Abschnitt des
Zylinders, so wie er ist, durch Gießen o. dgl. geformt,
und dann werden die jeweiligen Endabschnitte des Zylinders
und des Auges geschnitten, um die Anschlußfahnen und Ausnehmun
gen zu bilden.
Da der Verfahrensschritt des Formens oder Gießens des
Auges des Kunststoffs nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus
geführt wird, während man den Zylinder so beläßt wie er ist,
kann der Zylinder in einfacher Weise in die Gießform eingesetzt
werden, so daß hervorragende Bearbeitungsverhältnisse resul
tieren. Dabei braucht die Gießform nicht mit Löchern zum pas
senden Aufnehmen der Anschlußfahnen in sich ausgebildet zu sein.
Dies hat notwendigerweise zur Folge, daß es möglich ist, Rück
stände von Kunstharz o. dgl. in den Löchern zu vermeiden und
damit auch die beschriebenen unzureichenden Einsetzbedingungen
der Anschlußfahnen in solche Löcher.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen noch näher er
läutert, an denen außer speziellen Merkmalen der Erfindung
auch besondere Zielsetzungen deutlich werden. Gleiche Bezugs
zeichen sind dabei auch für nur entsprechende Elemente ver
wendet. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen
Kommutator gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine Stirnansicht einer Materialplatte, wie
sie bei einem ersten Herstellungsschritt bei der Herstellung
des Kommutators, insbesondere von Fig. 1, Verwendung
finden kann;
Fig. 3 einen Längsschnitt zur Darstellung des Zu
standes, in welchem die Materialplatte mit einem ausgewölbten
Abschnitt gebildet ist;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Schrumpf
ringes, der durch Umrollen bzw. entsprechendes Biegen der
Materialplatte geformt ist;
Fig. 5 einen Längsschnitt zur Darstellung des Zu
standes eines Auges, welches aus Kunstharz o. dgl. im Schrumpf
ring durch Eingießen geformt ist;
Fig. 6 einen Längsschnitt zur Darstellung der Arbeits
gänge beim Formen bzw. Gießen des Kunstharzes o. dgl.;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines monolithi
schen Gußstücks des Kunstharzes o. dgl.;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des Zustandes, in
dem sich das monolithische Gußstück aus Kunstharz o. dgl. nach
dem Schneiden befindet;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des Zustandes der
Segmente, wenn deren Oberflächen mit einem Deckfilm bedeckt
sind;
Fig. 10 einen Längsschnitt zur Darstellung des Zustan
des, bei dem der Deckfilm teilweise entfernt ist;
Fig. 11 und 12 Teillängsschnitte zur Erklärung der
jeweiligen Operationen beim Entfernen des Deckfilms;
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines Zylinders,
der bei einer Ausführungsweise des erfindungsgemäßen Ver
fahrens zur Herstellung eines Kommutators Anwendung
finden kann;
Fig. 14 einen Schnitt zur Darstellung des Zustandes,
bei dem das Kunstharz o. dgl. in dem Zylinder, der in Fig. 13
dargestellt ist, geformt bzw. eingegossen wird;
Fig. 15 eine perspektivische Ansicht, welche ein mono
lithisches Gußstück aus Kunstharz o. dgl. zeigt, welches durch
den Kunstharzformungsschritt nach Fig. 14 gewonnen wird;
Fig. 16 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung
des Zustandes, bei dem das monolithische Formstück aus Kunst
harz o. dgl. mit Anschlußfahnen und Einschnitten oder Ausneh
mungen gebildet wird;
Fig. 17 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung
des Zustandes, bei dem einzelne Segmente geformt werden bzw.
geformt sind;
Fig. 18 eine Stirnansicht einer Materialplatte, die
nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung bei der Herstellung eines Kommutators Anwendung
finden kann;
Fig. 19 einen Längsschnitt zur Darstellung des Zustan
des, bei dem die Materialplatte gemäß Fig. 18 abgestuft wird;
Fig. 20 und 21 querschnittsmäßige Stirnansichten und
Rundansichten des Zustandes, bei dem die abgestufte Material
platte gemäß Fig. 9 in einen Zylinder umgerollt bzw. gebogen
wird;
Fig. 22 und 23 querschnittsmäßige Stirnansichten und
Draufsichten zur Darstellung des Zustandes, bei dem der Zylin
der gemäß den Fig. 20 und 21 zur Bildung von Klauen geformt
wird;
Fig. 24 einen Längsschnitt zur Darstellung des Zustan
des, bei dem ein Auge aus Kunstharz o. dgl. im Zylinder gemäß
den Fig. 22 und 23 geformt bzw. gegossen wird;
Fig. 25 eine perspektivische Ansicht des monolithischen
Gußstücks aus Kunstharz o. dgl., wie es durch den Kunstharz
formgebungsschritt gemäß Fig. 24 gewonnen ist;
Fig. 26 in Schnittdarstellung eine Stirnansicht zur
Darstellung des Zustandes, bei dem der monolithische Formling
aus Kunstharz o. dgl. mit Anschlußfahnen und Ausschnitten ver
sehen wird;
Fig. 27 eine perspektivische Ansicht eines anderen
Zustandes, bei dem einzelne Segmente ausgebildet werden;
Fig. 28 einen Längsschnitt zur Darstellung eines Kom
mutators nach noch einer anderen Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 29 einen Längsschnitt zur Darstellung des Zu
standes, bei dem eine Welle durch Preßsitz in der Bohrung
des Kommutators nach Fig. 28 angebracht wird bzw. ist;
Fig. 30 einen Längsschnitt zur Darstellung eines Bei
spiels der Herstellungsweise des Kommutators nach Fig.
28; und
Fig. 31 einen Längsschnitt, welcher noch einen Kommuta
tor nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfin
dung zeigt.
In den Zeichnungen zeigen im Zusammenhang Fig. 1 eine
vergrößerte Längsschnittdarstellung eines Kommutators gemäß
einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die
Fig. 2 bis 11 Ansichten zur Erklärung der Herstellungsweise
des Kommutators und der Arbeitsvorgänge an demselben
darstellen.
Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel weist der in
Fig. 1 dargestellte Kommutator folgende Elemente auf:
ein Auge 10 ist durch ein Gießverfahren aus Kunstharz, Kunst
stoff oder einem Naturharz allgemein in Form eines dicken
Zylinders geformt; eine Mehrzahl von Segmenten 13, von denen
ohne Beschränkung der Allgemeinheit beim vorliegenden Aus
führungsbeispiel drei dargestellt sind, ist im wesentlichen
äquidistant an dem Außenumfang des Auges 10 angeordnet;
Anschlußfahnen 4, die jeweils einstückig mit den Segmenten 13
ausgebildet sind, und Schlitze 12 sind vorgesehen, die jeweils
zur elektrischen Isolierung benachbarter Segmente 13 und 13
dienen. Jedes dieser Segmente 13 ist aus einem Mutter- oder Grund
metall aus Kupfer hergestellt und mit einem Schutzteil bzw. -teilen, d. h.einer
Schutzbedeckung 15 ausgebildet, welche mit einer Kupfer-Nickel-Legierung an der
Oberfläche des Grundmetalls 14 aufgebracht, insbesondere plat
tiert ist, um mit einer nicht dargestellten Bürste in Kontakt
zu kommen. Ferner weisen die Segmente 13 Klauen 5 und 6 auf, um
die Segmente 13 an dem Auge 10 zu fixieren. Das Muttermetall 14
ist an seinem Endabschnitt an der Seite, wo sich die Anschluß
fahnen 4 befinden, mit ausgewölbten Abschnitten 7 versehen,
die so nach außen wölbend bzw. beulend hergestellt sind, daß sich ihre
äußeren Oberflächen im wesentlichen fluchtend mit den Außen
flächen der Schutzbedeckung 15 erstrecken. Ferner ist das Mutter
metall 14 des jeweiligen Segments an seiner Oberfläche mit
einem zinnplattierten oder eine Zinnplattierung bildenden
Film 16 versehen, der jedenfalls aus einem solchen Metall be
steht, welches nicht nachteilig durch das Gasohol beeinflußt
wird. Der Deckfilm 16 ist teilweise entfernt, so daß die
Außenfläche der Schutzbedeckung 15 nach außen exponiert ist, wie
bei 17 dargestellt ist.
Im folgenden wird eine Ausführungsmöglichkeit eines
Verfahrens zur Herstellung eines derart ausgebildeten Kommu
tators beschrieben, um die Konstruktion im Detail
klarzustellen und die Bearbeitungsschritte zu deren Her
stellung wiederzugeben.
Die Stirnansicht der Verwendung findenden Material
platte gemäß Fig. 2 illustriert den ersten Verfahrensschritt
bei diesem Herstellungsprozeß des Kommutators.
Nach Fig. 2 ist eine Materialplatte 1 mit einer Basis
platte bzw. Material 2 aus Kupfer hergestellt in Form einer allgemein recht
eckigen Tafel. Diese Basisplatte 2 ist auf ihrer einen Ober
fläche belegt, insbesondere plattiert, mit einer Belagplatte
oder Plattierungsplatte 3, die aus einer Silber-Nickel-
Legierung in im allgemeinen rechteckförmiger Bandform geformt
ist. An ihrer längeren Seite, die als oben liegend angenommen
sei, ist die Basisplatte 2 mit einer Mehr- oder Vielzahl von
rechteckförmigen Anschlußfahnen 4 versehen, die mit vorbestimm
ten relativen Abständen angeordnet sind und einstückig von
der Basisplatte 2 hervorstehen. Die Oberseite der Basis
platte 2 ist ferner mit oberen Klauen 5 geformt, die zu beiden
Seiten jeder Anschlußfahne angeordnet sind. Von der unteren
Längsseite der Basisplatte, also an der Gegenseite, stehen
ebenfalls einstückig untere Klauen 6 hervor, die an Stellen
angeordnet sind, die denen der jeweiligen Anschlußfahnen 4
gegenüberliegen.
Der Längsschnitt der Fig. 3 zeigt den Zustand, bei
dem die Materialplatte gemäß Fig. 2 in die Auswölbung gebracht
wird.
Gemäß Fig. 3 verläuft der ausgewölbte Abschnitt an
der Basisplatte 2 längs der Oberkante, an deren oberem End
abschnitt die Anschlußfahnen 4 ausgeformt sind. Die Seite, an
welcher die Plattierungs- oder Belagplatte 3 fixiert wird,
sei im folgenden die Außenseite genannt. An dieser Außenseite
wird der ausgewölbte Abschnitt mittels geeigneter Form
gebungsmittel, wie etwa Preßwerkzeugen oder anderen Preß
mitteln, so geformt, daß er eine konstante Breite und eine
konstante Höhe erhält. Die Höhe des ausgewölbten Abschnittes 7
wird dabei so eingestellt, daß seine Außenfläche sich im wesent
lichen fluchtend mit der der Belagplatte oder Plattierungs
platte 3 erstreckt. Andererseits ist die Unterseite des ausge
wölbten Abschnittes 7 mit einem vorbestimmten spaltartigen Ab
stand G von der Oberseite der Belag- oder Plattierungsplatte 3
angeordnet. Darüber hinaus werden die Anschlußfahnen 4 nach
außen sowie die oberen und unteren Klauen 5 bzw. 6 jeweils
nach innen abgebogen.
Die perspektivische Ansicht der Fig. 4 zeigt den Zu
stand, in welchem die mit den Auswölbungen versehene Material
platte gemäß Fig. 3 zylindrisch eingerollt ist. Wie man in
Fig. 4 ersehen kann, ist die Basisplatte 2 so eingerollt
oder gebogen, daß die äußere Belag- oder Plattierungsplatte 3
an der Außenseite so angeordnet ist, daß ihre zwei kurzen
Seiten aneinander angeordnet und befestigt sind, um dadurch
einen Schrumpfring 8 zu bilden.
Fig. 5 zeigt im Längsschnitt den Zustand, bei dem ein
Auge aus Kunstharz o. dgl. im Gießformverfahren im Schrumpfring
nach Fig. 4 gebildet wird.
Eine Gießform, die bei diesem Gießformverfahren Ver
wendung finden kann, ist mit einem Bodenteil 21 und einem
Deckelteil 22 ausgebildet. Der Bodenteil 21 ist aus folgenden
Elementen gebildet: einer zylindrischen Ausnehmung oder Innen
form mit einem Durchmesser, welcher dem Außendurchmesser des
Schrumpfringes 8 entspricht; Nuten 24, die horizontal vom
oberen Abschnitt des Formhohlraums 23 ausgehen und sich radial
erstrecken, um der Form und der Anordnung der Anschlußfahnen 4
zu entsprechen; und einem Formkern 25, um eine axiale Bohrung
auszubilden, in welcher der Kommutator auf einer Dreh
welle aufgenommen werden kann. Der Deckelteil 22 ist offen
unter Ausbildung einer torartigen Eingußöffnung 26 ausgebildet,
durch die ein Kunstharz o. dgl. als Formgußmaterial in den
Formhohlraum 23 injiziert werden kann.
Der Schrumpfring 8, der also im vorhergehenden Ver
fahrensschritt eingerollt worden ist, wird dann in den Form
hohlraum 23 des Bodenteils 21 so eingesetzt, daß er sich kon
zentrisch mit dem Formkern 25 befindet und seine Anschluß
fahnen 4 an der Oberseite angeordnet sind und mit den Nuten
24 jeweils fluchten. Anschließend werden das Bodenteil 21 und
das Deckelteil 22 miteinander verklammert und das Kunstharz
o. dgl. durch die Eingußöffnung 26 in den hohlen Abschnitt
des Schrumpfringes 8, der in dem Formhohlraum 23 eingesetzt
ist, hineingepumpt. Als Ergebnis dieser Injektion von Kunst
harz o. dgl. wird ein aus dem Kunstharz o. dgl. aufgebauter
monolithischer Block 9 gemäß Fig. 7 hergestellt.
Bei dem Injektionsvorgang des Kunstharzes o. dgl. -
im folgenden stets nur noch Kunstharz genannt - wird eine
auswärts gerichtete Kraft F auf den Schrumpfring 8 ausgeübt,
wie dies in Fig. 5 durch Pfeile angezeigt ist.
Beiläufig sei auf folgendes hingewiesen: Würde ge
mäß Fig. 6 ein Schrumpfring 8′, der keinen ausgewölbten Ab
schnitt besitzt, verwendet werden, würde sich eine Stufe 7′
an einem Abschnitt im Bereich zwischen den Außenflächen der
Basisplatte und der Belagplatte 3 bilden. Aus Gründen des
notwendigen Betriebsablaufes kann andererseits der Formhohl
raum 23 in der Bodenplatte 21 nicht so ausgebildet werden,
um die Stufe 7′ auszufüllen, so daß diese Stufe 7′ die form
gebende Innenfläche des Formhohlraums 23 nach innen hin ver
läßt. Wenn dann das Kunstharz in den hohlen Abschnitt des
Schrumpfringes 8′ unter Ausübung der auswärts gerichteten
Kraft F auf die Stufe 7′ injiziert wird, erfolgt eine irre
guläre auswölbende Deformation der Stufe 7′ nach außen, da
sie nicht von dem Formhohlraum 23 abgestützt ist. Da eine
solche Deformation unkontrolliert und irregulär verläuft,
entstehen Probleme einer Leckage von Kunstharz durch unan
gemessene Deformation oder gar Bruchbildung, wie sich aus
obiger Darstellung ergibt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird statt
dessen der ausgewölbte Abschnitt 7 am oberen Endabschnitt
der Basisplatte 2 bereits vorgeformt, wie oben beschrie
ben wurde. Dadurch wird der Schrumpfring 8 nicht irregulär
deformiert, selbst wenn der Druck der Kunstharzinjektion zur
Anwendung kommt. Dadurch werden wiederum die Schwierigkeiten,
die sonst auftreten, von vornherein vermieden. Noch mehr im
einzelnen dargestellt wird der ausgewölbte Abschnitt 7 so
hergestellt, daß seine Außenfläche mit der der Belag- oder
Plattierungsplatte 3 fluchtet, mit der Folge, daß der ausge
wölbte Abschnitt 7 sich beim Injektionsvorgang an der ent
sprechenden Innenfläche des Formhohlraums 23 abstützen kann.
So wird eine irreguläre Deformation selbst unter dem aus
wärts gerichteten Druck der Kunstharzinjektion vermieden.
Gemäß der perspektivischen Ansicht eines monolithi
schen Blocks aus Kunstharz gemäß Fig. 7 ist das Auge 10 im
hohlen Abschnitt des Schrumpfringes 8 integral aus Kunst
stoff gegossen und an seiner zentralen Achslinie mit einer
axialen Bohrung mittels des Formkernes ausgebildet.
Wie aus der perspektivischen Ansicht des Zustandes,
bei dem der monolithische Block geschnitten wird, gemäß Fig. 8
zu ersehen ist, wird der Schrumpfring 8 des monolithischen
Blocks 9 mittels geeigneter Arbeitsmittel, wie eines Schneid
werkzeuges oder Fräsers (nicht dargestellt), mit einer Viel
zahl von Schlitzen 12 ausgeformt, von denen jeder sich paral
lel mit der Achse und zwischen allen jeweils benachbarten
Anschlußfahnen 4 und 4 erstreckt. Diese Schlitze 12 sind durch
den Schneid- oder Fräsvorgang gebildet und separieren die
Basisplatte 2 und die Deck- oder Plattierungsplatte 3 bis zu
einer Tiefe, bei der das Auge 10 erreicht wird. Dadurch wer
den im wesentlichen die Segmente 13 ausgebildet, von denen
jeweils zwei zueinander benachbarte gegeneinander elektrisch
isoliert sind. Mehr im einzelnen besteht dann jedes Segment
13 aus dem Muttermetall 14 und der Schutzbedeckung 15, die von
den entsprechenden Elementen eines anderen Segments separiert
sind. Das Muttermetall 14 ist dabei weiterhin integral mit
den Anschlußfahnen 4 und den oberen und unteren Klauen 5 bzw.
6 ausgebildet. Die oberen und unteren Klauen 5 und 6 sind
dann im Auge 10 geborgen, um die Segmente 13 mit dem Auge 10
fehlerlos zu integrieren.
Wie sich aus Fig. 9 ergibt, werden danach die einzel
nen Segmente 13 an ihren Oberflächen mit einem als Zinn-Plat
tierung dienenden Film 16 in geeigneter bekannter Weise be
deckt, wie etwa durch elektrolytische Plattierung. Diese zinn
plattierten Deckfilme 16 dienen dazu, daß der Kupferkörper
einem Brennstoff, wie dem erwähnten Gasohol, exponiert wird.
Dabei vermeidet man eine Versetzung des Brennstoffes und ge
winnt Dauerhaftigkeit der Kommutatorstruktur.
Wie dann in Fig. 10 gezeigt ist, wird der zinnplat
tierte oder als Zinn-Plattierung dienende Deckfilm 16 auf
der Schutzbedeckung 15 durch geeignete Mittel, etwa ein Schleif
werkzeug oder eine Fräse 18, wieder teilweise entfernt, so
daß auf der Schutzbedeckung 15 exponierte Flächen 17 ausgebil
det werden, die als Gleitflächen mit der Bürste dienen. Die
Schutzbedeckung 15 tritt nicht in schädliche Wechselwirkung mit
dem Gasohol, hat aber hohe Widerstandskraft gegen Abnutzung,
da sie aus einer Silber-Nickel-Legierung hergestellt ist.
Es wird nun beiläufig angenommen, daß gemäß Fig. 11 Vor
sprünge 7 A am oberen Ende des Muttermetalls 14 A so in nahem
Kontakt mit der Schutzbedeckung 15 A stehen, daß sie ineinander
verfließen; dann muß ein Schneid- oder Frässpiel A belassen
werden in den Abschnitten der Schutzbedeckung 15 A, welche den
Vorsprüngen 7 A benachbart sind, um nicht den Kupferkörper
des Muttermetalls 14 A, sondern die Oberflächen der Schutz
teile 15 A nach außen zu exponieren. Das bedeutet, daß, so
weit die Ausdehnung des Schneid- oder Frässpiels A betroffen
ist, die Schutzbedeckung 15 A nicht wirksam genug benutzt werden
kann oder es mit anderen Worten zu einer unökonomischen
Verschwendung der teuren Silber-Nickel-Verbindung kommt.
Demgegenüber wird nach dem vorliegenden Ausführungs
beispiel der Erfindung der Abstand oder Spalt G zwischen dem
unteren Ende der ausgewölbten Abschnitte 7 des Muttermetalls 14
und der Oberseite der Schutzbedeckung 15 gebildet. Daraus folgt, daß
die Oberfläche 17 der Schutzbedeckung 15 vollständig gegenüber der
Außenseite exponiert werden kann, indem man den zur Zinnplat
tierung dienenden Deckfilm 16 völlig bis zur vertikalen Breite
der Schutzbedeckung 15 entfernt. Da mit anderen Worten der Spalt G
verbleibt, selbst wenn man die ganze Oberfläche der Schutz
bedeckung 15 wegschneidet oder wegfräst, besteht keine Besorgnis,
daß man den zur Zinnplattierung dienenden Deckfilm 16 auf dem
Muttermetall so wegschneidet, daß der Kupferkörper des Mutter
metalls 14 zur Außenseite exponiert wird. Daraus folgt, daß
die teure Schutzbedeckung 15 wirksam und vollständig über ihre
gesamte vertikale Breite zur Nutzung kommen kann, was einen
erheblichen ökonomischen Vorteil darstellt.
Wie sich aus Fig. 12 ergibt, kann man, beiläufig ge
sagt, auch eine Konstruktionsweise konzipieren, bei der der
Spalt G in den Vorsprüngen 7 B eines Muttermetalls 14 B geformt
wird. Das führt jedoch wiederum zu einer anderen Formgebung
der Mutterplatte 14 B aus Kupfer, was wiederum andere Schwie
rigkeiten ergibt, wie Erhöhung der Kosten und eine Verdickung
des oberen Endabschnittes der Basisplatte, so daß es schwierig
wird, Anschlußfahnen 4 B aus diesem verdickten Abschnitt heraus
zuarbeiten.
Bei dem vorliegend besprochenen Ausführungsbeispiel
der Erfindung treten demgegenüber derartige Schwierigkeiten
nicht auf, da die Basisplatte im ganzen gleiche Dicke hat.
Somit ist nunmehr der in Fig. 1 dargestellte Kommuta
tor hergestellt.
Es versteht sich aber, daß die Erfindung nicht auf
das Ausführungsbeispiel beschränkt ist, wie es bisher beschrie
ben wurde, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann,
ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise soll keine Beschränkung der Herstellungs
weise vorliegen bezüglich der Besonderheit, daß bei dem darge
stellten Ausführungsbeispiel der Formgießvorgang mit dem Kunst
harz in einer Ausrichtung der Anschlußfahnen in nach außen abge
bogenem Zustand beschrieben ist; ebenso kann der Formgebungs-
bzw. Gießvorgang des Kunstharzes erfolgen, wenn die Anschluß
fahnen aufrecht stehend belassen werden.
Ebenso soll das Anwendungsfeld der Erfindung nicht
beschränkt sein auf Kommutatoren, die im Anwendungsfall in
dem erwähnten Gasohol eintauchen oder von diesem sonst irgend
wie beaufschlagt werden; vielmehr kann allgemein der Kommuta
tor auch in beliebiger Atmosphäre, wie einer sonstigen Gas
atmosphäre oder gar in einer Flüssigkeitsumgebung angewandt
werden. Auch sind die Materialien des Grundmetalls und der
Schutzbedeckung nicht auf die beschränkt, die bei der Beschrei
bung des vorhergehenden Ausführungsbeispiels erwähnt wurden.
Anstelle der für das Verständnis beschriebenen Anzahl
von drei Segmenten kann man aber auch eine andere Anzahl wäh
len, wie etwa vier oder mehr.
Wie schon dargelegt, macht bei dem beschriebenen Aus
führungsbeispiel die Anordnung der ausgewölbten Abschnitte am
Ende des Muttermetalls der Segmente es möglich, irreguläre
Deformationen des Muttermetalls infolge von Druckeinwirkungen
des Kunstharzes zu vermeiden und so eine geeignete Kommutator
struktur zu erreichen.
Die Fig. 13 bis 17 zeigen die diesbezüglichen Herstel
lungsschritte eines Kommutators gemäß einem Ausführungs
beispiel der Erfindung. Das Herstellungsverfahren dieses Aus
führungsbeispiels wird im folgenden unter Bezugnahme auf die
Fig. 13 bis 17 beschrieben.
Die perspektivische Ansicht gemäß Fig. 13 zeigt einen
Zylinder, der bei einem Verfahren nach der Erfindung zur Her
stellung eines Kommutators Anwendung finden kann.
Dieser Zylinder 101 gemäß diesem Ausführungsbeispiel
des Verfahrens wird vorbereitet, indem man ein Rohr, welches
aus leitfähigem Material wie Kupfer hergestellt ist, auf eine
vorbestimmte Länge abschneidet. Der so vorbereitete Zylinder
101 wird dann an seiner einen Stirnseite, die nachfolgend als
untere Stirnseite bezeichnet wird, mit einer Mehr- oder Viel
zahl im allgemeinen halbkreisförmiger Ausschnitte 102 versehen,
die in vorbestimmten Positionen angeordnet sind.
Die Schnittdarstellung nach Fig. 14 zeigt, wie das
Kunstharz in den in Fig. 13 dargestellten Zylinder eingegossen
wird.
Eine hier zur Anwendung kommende Gießform besteht aus
einem Bodenteil 103 und einem oberen Teil 104. Der Bodenteil
103 ist mit einem zylindrischen Formhohlraum 103 a ausgebildet,
dessen Durchmesser dem Außendurchmesser des Zylinders 101 ent
spricht. Zweckmäßig erstreckt sich vom Boden des Formhohlraums
103 a konzentrisch ein Formkern 103 b hervor, der so zylindrisch
gestaltet ist, daß er einen vorbestimmten Außendurchmesser zur
Ausbildung einer axialen Bohrung hat, in welcher der Kommuta
tor auf einer Drehwelle befestigt werden kann. Der
Oberteil 104 ist zur Ausbildung einer torartigen Eingießöffnung
104 a offen ausgebildet, durch die ein Gießmaterial bzw. ein
Kunstharz in den Formhohlraum 103 a injiziert werden kann.
Der erwähnte Zylinder 101 wird dann im Bodenteil 103
gemäß Fig. 14 eingesetzt. Zu dieser Zeit ist die Bearbeitbar
keit ausgezeichnet, da es ausreichend ist, den Zylinder 101
einfach in den Formhohlraum 103 a des Bodenteils 103 einzuset
zen. Anschließend wird der Deckelteil 104 an der oberen Stirn
fläche des Bodenteils 103 aufgesetzt und das Kunstharz (o. dgl.
Gußmaterial wie oben im einzelnen ausgeführt) durch die Ein
gießöffnung 104 a bis auf ein vorbestimmtes Niveau injiziert.
Das zur Anwendung kommende Kunstharz hat eine elektrisch iso
lierende Eigenschaft wie etwa Bakelit. Zu dieser Zeit wird
wenig Kunstharz in dem Formhohlraum 103 a belassen, da der
Formhohlraum 103 a keine ungleichmäßige Oberfläche besitzt.
In der perspektivischen Ansicht von Fig. 15 ist das
monolithische Formstück dargestellt, welches durch den Kunst
harzgießprozeß nach Fig. 14 gewonnen ist.
Gemäß Fig. 15 wird ein Auge 105 im hohlen Abschnitt des
Zylinders 101 aus Kunstharz formgegossen, so daß eine Aussparung
106 oberhalb des hohlen Abschnittes des Zylinders 101 belassen
wird. Das Kunstharz des Auges 105 füllt die Ausschnitte 102
des Zylinders 101 teilweise aus, so daß im wesentlichen Vor
sprünge 107 gebildet werden. An seiner Zentrallinie wird das
Auge 105 mit einer Axialbohrung 108 geformt.
Aus der perspektivischen Ansicht von Fig. 16 ist der
Zustand zu ersehen, bei dem die Anschlußfahnen und Ausnehmungen
an und in dem monolithischen Gußformling aus Kunstharz geformt
werden.
Gemäß Fig. 16 werden der Zylinder 101 und das Auge 105
an ihren jeweils oberen Abschnitten mittels eines drehenden
Schneidwerkzeugs oder Fräsers (nicht dargestellt) zur Bildung
einer Vielzahl (im vorliegenden Ausführungsbeispiel ohne Be
schränkung der Allgemeinheit von drei) Anschlußfahnen 109 bzw.
Positionierungsaussparungen 110 geschnitten, die in Umfangs
richtung äquidistant so angeordnet werden, daß sie eine vor
bestimmte Breite bzw. eine vorbestimmte Tiefe besitzen.
In Fig. 17 ist in perspektivischer Darstellung der
Stand dargestellt, bei dem die einzelnen Segmente geformt werden.
Gemäß Fig. 17 ist der Block des Zylinders 101, der so
mit den Anschlußfahnen 109 geformt ist, bis auf eine Trenntiefe
parallel zur Achse eingeschnitten bzw. eingefräst, um Segmente
112 zu bilden. Jedes Segment ist zwischen allen von jeweils
zwei benachbarten Anschlußfahnen 109 und 109 angeordnet, so
daß das jeweilige Segment 112 jeweils zwischen zwei benachbar
ten Schlitzen 111 liegt. Jedes Segment 112 ist von dem anderen
oder nächsten durch die Schlitze 111 elektrisch isoliert und
so hergestellt, daß es in eine zugehörige der Anschlußfahnen
109 derart übergehen kann, daß sie miteinander elektrisch ver
bindbar sind.
Beiläufig gesagt, wird dann jede Anschlußfahne 109 nach
außen rückgebogen, indem man den an der Basis liegenden End
abschnitt des entsprechenden Segments 112 festhält. Die An
schlußfahnen werden dann verschmolzen bzw. geschweißt und an
eine Ankerwicklung angehakt.
Wenn man den so hergestellten Kommutator an
einer Drehwelle befestigen will, nimmt ferner jede Positio
nierungsaussparung 110 einen entsprechenden Vorsprung auf,
der an dem Anker ausgebildet ist, so daß sie in Phase kommen
können.
Die folgenden Wirkungen können mit dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel erreicht werden:
- (1) Der Zylinder kann bemerkenswert einfach in die Gießform eingesetzt werden, da der Formgebungsschritt mit Eingießen des Kunstharzes für das Auge unter Belassung des Zylinders wie er ist durchgeführt wird - mit anderen Worten ist der Zylinder nicht vorbearbeitet;
- (2) Da in der Gießform kein Loch zur jeweiligen Auf nahme von Anschlußfahnen ausgeformt ist, kann man notwendiger weise vermeiden, daß Kunstharz in derartigen Löchern verbleibt und Anschlußfahnen unzureichend in derartige Löcher eingesetzt werden;
- (3) Die Produktion kann beschleunigt werden, da kein Wechsel der Gießform nötig ist, selbst wenn die Zahl der Seg mente und die Formgebung der Positionierungsausnehmungen ge ändert werden muß.
Anhand der Fig. 18 bis 27 wird ein Prozeß zur Her
stellung eines Kommutators gemäß noch einem Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung nachfolgend beschrieben.
Fig. 18 zeigt dabei eine Stirndarstellung einer Ma
terialplatte, die bei dem Herstellungsverfahren nach dem vor
liegenden Ausführungsbeispiel des Kommutators Anwen
dung finden kann.
Gemäß Fig. 18 ist die Materialplatte 121 aus einer
Basisplatte 122 aus Kupfer hergestellt und in eine allgemein
rechteckförmige Tafelform geformt. Die Basisplatte 122 ist
im wesentlichen auf ihrer einen Hälfte, die nachfolgend als
die Unterseite bezeichnet werden soll und in der kurzen Rich
tung gemessen ist, an ihrer einen Seite mit einer Belag- oder
Plattierungsplatte 123 bedeckt, die aus einer Silber-Nickel-
Legierung als im wesentlichen rechteckförmiges Band geformt
ist.
Fig. 19 ist ein Längsschnitt unter Darstellung des
Zustandes, bei dem eine Stufe in der Materialplatte gemäß
Fig. 18 geformt ist.
Gemäß Fig. 19 ist die Basisplatte 122 in ihrem im
wesentlichen zentralen Bereich, in Höhenrichtung gesehen,
so mit einer Stufe 124 angeordnet, daß diese sich längs des
Endes an der Oberseite der Belag- oder Plattierungsplatte
123 erstreckt. Die Stufe 124 ist durch druckausübende oder
andere formgebende Mittel so gebildet, daß sie in integra
ler Ausbildung eine Ausbeulung mit einer konstanten
Breite und einer konstanten Höhe in der im folgenden "aus
wärts" genannten Richtung darstellt, in welcher die Belag- oder Plat
tierungsplatte 123 hervorragt. Die Höhe der Stufe 124 wird
so eingestellt, daß ihre Außenfläche im wesentlichen mit der
der Belag- oder Plattierungsplatte 123 fluchtet. Darüber
hinaus ist die Stufe 124 so angeordnet, daß ihre Unterseite
unter Bildung eines Spaltes einen vorbestimmten Abstand von
der Oberseite der Belag- oder Plattierungsplatte 123 hat.
Fig. 20 und 21 sind in Schnittdarstellung Front- und
Draufsicht des Zustandes, bei dem die nach dem Verfahrens
schritt gemäß Fig. 19 ausgebildete Materialplatte in eine
Zylinderform umgerollt ist.
Gemäß den Fig. 20 und 21 wird die Materialplatte 121
so umgerollt oder kreisförmig gebogen, daß ihre zwei kürzeren
Seiten an ihren Enden aneinander angeordnet und in Kontakt ge
halten werden, wobei man unter Bildung des Zylinders 101 A die
Belag- oder Plattierungsplatte 123 mit Ausrichtung nach außen
beläßt.
Die Fig. 22 und 23 zeigen in Schnittdarstellung eine
Stirnansicht und eine Draufsicht des Zustandes, an dem Klauen
an dem in den Fig. 20 und 21 ausgebildeten Zylinder geformt
werden.
Gemäß den Fig. 22 und 23 wird der Zylinder 101 A teil
weise mittels eines Schlitzwerkzeuges 127 eingeschnitten, wie
dies durch Phantomlinien in Fig. 22 angezeigt ist. Dadurch wird
eine Mehrzahl oder Vielzahl von Klauen 125 und 126 an der Stufe
124 einerseits und am unteren Seitenabschnitt andererseits er
zeugt, die in vorgegebenen relativen Abständen in Umfangs
richtung angeordnet sind.
Fig. 24 zeigt im Längsschnitt den Zustand, in dem ein
Auge aus Kunstharz in dem Zylinder gemäß den Fig. 22 und 23
durch Gießen geformt wird.
Die Verwendung findende Gießform ist aus einem Boden
teil 128 und einem Oberteil 129 aufgebaut. Der Bodenteil 128
ist mit einem zylindrischen Formhohlraum 128 a ausgebildet, des
sen Durchmesser dem Außendurchmesser des Zylinders 101 A ent
spricht. Vom Boden des Formhohlraums 128 a ragt auf der Zentral
linie ein Formkern 128 b hervor, der dazu dient, eine axiale
Bohrung zu bilden, innerhalb derer der Kommutator auf
der Drehwelle befestigt werden kann. Der Oberteil 129 ist mit
einer torförmigen Eingießöffnung 129 a ausgebildet, die dazu
dient, ein Formgebungsmaterial oder ein Kunstharz durch diese
Eingießöffnung in den Formhohlraum 128 a zu injizieren.
Der Zylinder 101 A möge jetzt mit den Klauen bereits
im vorhergehenden Verfahrensschritt ausgeformt sein. Er wird
dann durch Einsetzen konzentrisch mit dem Formkern 128 b in den
Formhohlraum 128 a des Bodenteils 128 angeordnet, wobei die Be
lag- oder Plattierungsplatte 123 nach unten zu angeordnet ist.
Anschließend werden der Bodenteil 128 und der Oberteil 129 mit
einander verklammert und das Kunstharz wird von der Eingangs
öffnung 129 a aus in den hohlen Abschnitt des Zylinders 101 A
hineingepumpt, der in dem Formhohlraum 128 a eingesetzt ist.
Durch diesen Vorgang der Injektion von Kunstharz wird der
monolithische Formling aus Kunstharz gemäß Fig. 25 hergestellt.
Wenn dabei das Kunstharz injiziert wird, wird eine
radial auswärts gerichtete Kraft F auf den Zylinder 101 A aus
geübt, wie durch Pfeile in Fig. 24 dargestellt ist.
Da bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch
die Stufe im voraus an der Basisplatte 122 am oberen Endab
schnitt der Belag- oder Plattierungsplatte 123 ausgeformt
wurde, wie weiter oben beschrieben ist, wird der Zylinder
101 A selbst unter dem Druck der Injektion des Kunstharzes nicht
irregulär deformiert. Dadurch vermeidet man bereits im voraus
solche Probleme wie irreguläre Deformationen und selbst Brüche,
die sonst auftreten können. Da mehr im einzelnen die Stufe 124
so hergestellt ist, daß sie nach außen eine Vorwölbung derart
darstellt, daß ihre äußere Oberfläche sich in fluchtender Er
streckung mit der Belag- oder Plattierungsplatte 123 be
findet, findet sie ihre Unterstützung in Abstützung gegen die
Innenfläche des Hohlraums 128 a. Somit wird der Zylinder 101 A
selbst unter dem auswärts gerichteten Injek
tionsdruck des Kunstharzes nicht irregulär deformiert.
Fig. 25 zeigt in perspektivischer Ansicht den mono
lithischen Formling aus Kunstharz, der durch den Gießform
schritt aus dem Kunstharz gemäß Fig. 24 gewonnen ist.
Gemäß Fig. 25 ist ein Auge 105 A, bei dem eine Aus
sparung 106 A über dem Auge angeordnet ist, integral aus einem
Kunstharz in dem hohlen Abschnitt des Zylinders 101 A durch
diesen geformt, und eine axiale Bohrung 108 A ist auf der Zen
trallinie des Auges 105 A mittels eines Formkernes geformt.
Obwohl nicht dargestellt, sind die oberen und unteren
Klauen 125 bzw. 126 in dem Auge 105 A geborgen bzw. eingebettet.
Fig. 26 zeigt in Schnittdarstellung von vorne den Zu
stand, bei dem die Anschlußfahnen und Ausnehmungen an dem mono
lithischen Block aus Kunstharz ausgeformt werden.
Gemäß Fig. 26 werden der Zylinder 101 A und das Auge
105 A an ihren oberen Abschnitten mittels eines Drehwerkzeuges,
Fräsers o. dgl. so geschnitten oder gefräst, daß eine Mehr-
oder Vielzahl von Anschlußfahnen 109 a und Positionierungsaus
nehmungen 110 A entsteht, die im wesentlichen äquidistant in
Umfangsrichtung so angeordnet sind, daß sie jeweils eine vor
bestimmte Breite und eine vorbestimmte Tiefe haben.
Fig. 27 zeigt in perspektivischer Ansicht den Zustand,
bei dem einzelne Segmente geformt werden.
Gemäß Fig. 27 wird der Zylinder, der wie vorbeschrie
ben mit den Anschlußfahnen und den Aussparungen oder Ausneh
mungen ausgebildet worden ist, durch Schneiden, Fräsen, Drehen
o. dgl. unter Verwendung eines entsprechenden Schneidwerkzeu
ges, Fräsers o. dgl. so geformt, daß jeweils eine Mehr- oder
Vielzahl von Schlitzen 111 A in zentraler Stellung zwischen
jedem Paar benachbarter Anschlußfahnen 109 A und 109 A jeweils
parallel mit der Achse entsteht. Diese Schlitze 111 A sind
voneinander separiert, indem man die Basisplatte 122 und die
Belag- oder Plattierungsplatte 123 des Zylinders 101 A in ei
ner solchen Tiefe einschneidet, daß man das Auge 105 A er
reicht und damit im wesentlichen die Segmente 112 A formt, von
denen jeweils zwei benachbarte gegeneinander elektrisch iso
liert sind. Mit anderen Worten ist dieses Segment 112 A aus
einem Muttermetall 130 und einem Schutzteil bzw. einer Schutzbe
deckung zusammengesetzt, die voneinander durch entprechende Schlitze 111 A se
pariert sind. Das Muttermetall 130 ist integral mit den ent
sprechenden Metallteilen der Anschlußfahnen 109 A und der obe
ren und unteren Klauen 125 und 126 geformt. Diese oberen und
unteren Klauen 125 und 126 sind in dem Auge 105 A geborgen bzw.
eingebettet, um die Segmente 112 A mit dem Auge 105 A zuver
lässig zu integrieren.
Danach wird gemäß Fig. 27 die Oberfläche jedes Seg
ments 112 A mit einem zur Zinn-Plattierung dienenden Deck
film 132 bzw. einem zinnplattierten Deckfilm versehen, und
zwar vermittels eines elektrolytischen Plattierungsvorganges
oder eines anderen geeigneten Verfahrens. Dieser Zinn-Plat
tierungs-Deckfilm 132 ist vorgesehen, um zu verhindern, daß
der Kupferkörper einem Brennstoff wie Gasohol exponiert wird,
um so eine Zersetzung des Brennstoffs zu verhüten und die
Dauerhaftigkeit der Kommutatoren zu verbessern.
Danach wird der zinnplattierte bzw. zur Zinn-Plat
tierung dienende Deckfilm 132 auf der Schutzbedeckung 131 durch
geeignete Werkzeuge unter Verwendung eines Schleifsteins
entfernt, um exponierte Oberflächen 133 auf der Schutzbedeckung
131 auszubilden, welche eine mit der Bürste zusammenwirkende
Gleitfläche bilden. Da die Schutzbedeckung 131 aus einer Silber-
Nickel-Legierung hergestellt ist, kommt es nicht zu einer
schädlichen Wechselwirkung mit dem Gasohol o. dgl., aber es
besteht ein höherer Widerstand gegen Abnutzung.
Da im übrigen bei dem vorliegenden Ausführungsbei
spiel der Spalt G zwischen der Unterseite der Stufe 124 des
Muttermetalls 130 und der Oberseite der Schutzbedeckung 131 ver
blieben ist, können die Oberflächen 133 der Schutzbedeckung 131
völlig nach außen hin exponiert werden, indem man den zinn
plattierten oder zur Zinn-Plattierung dienenden Deckfilm 132
völlig längs der vertikalen Breite der Schutzbedeckung 131 ent
fernt. Da der Spalt G verbleibt, werden selbst die ganzen
Oberflächen der Schutzbedeckung 131 geschnitten, wobei mehr im
einzelnen gesehen keine Besorgnis verbleibt, daß man den zur
Zinn-Plattierung dienenden oder zinnplattierten Deckfilm 132
vom Muttermetall 130 wegschneidet, so daß es nicht dazu kom
men kann, daß der Kupferkörper des Muttermetalls 130 nach
außen hin exponiert wird. Dies macht es möglich, die teure
Schutzbedeckung 131 wirksam nutzbar zu machen, und zwar über ihre
ganze vertikale Breite. Dies schafft einen erheblichen ökono
mischen Vorteil.
Nach diesem Verfahrensvorgehen gemäß der Erfindung ist
es möglich, mit hervorragenden Bearbeitungs- oder Bedienungs
eigenschaften einen Kommutator zu schaffen, der geeig
net ist, mit den schwierigen Bedingungen und der Betriebsweise
mit Beaufschlagung durch Gasohol o. dgl. fertigzuwerden, indem
wenigstens eine solche Oberfläche des Muttermetalls Kupfer der
Segmente mit den Schutzteilen aus der Silber-Nickel-Legierung
belegt oder plattiert wird, die in Kontakt mit der Bürste
kommen.
Wiederum gilt, daß auch dieses Ausführungsbeispiel
nicht auf die beschriebene Ausführung beschränkt ist; so kann
man beispielsweise statt Ablängen eines Rohres in einzelne
Rohrabschnitte zur Gewinnung des Zylinders auch eine Material
platte einrollen, wie dies in Zusammenhang mit dem zweiten
Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.
Zusammengefaßt wird bei dem vorstehend beschriebenen
Herstellungsprozeß gemäß der Erfindung zur Herstellung eines
Kommutators das Auge im hohlen Abschnitt des als sol
chen belassenen Zylinders durch diesen geformt, wobei sein
einer Endabschnitt geschnitten wird, um die Anschlußfahnen
und die Ausnehmungen zu formen, so daß der Zylinder leicht in
die Gießform eingesetzt werden kann. Da ferner die Gießform
keine rauhen Oberflächen hat, ist es möglich, Rückstände von
Formgießmaterial zu vermeiden und ebenso das Auftreten von
unzureichenden Einsetzvorgängen.
Die Fig. 28 bis 30 zeigen ein weiteres Ausführungs
beispiel der Erfindung.
Der Kommutator gemäß, diesem Ausführungsbei
spiel ist im Grundsatz ähnlich wie der in Fig. 1. Er unter
scheidet sich darin, daß eine Umfangsnut 11 a auf halbem Weg
der axialen Bohrung 11 des Auges 10 gebildet ist, jedoch mit
Ausnahme der Eintritts- und Austrittsbereiche der axialen
Bohrung 11. Daraus folgt, daß die Nut 11 a einen größeren
Innendurchmesser als die anderen Abschnitte der axialen Boh
rung 11 hat. Darüber hinaus verlaufen die Übergangsabschnitte
der zwei axialen Enden der Nut 11 a in die axiale Bohrung 11
abgeschrägt oder konisch, wie bei 11 b bezeichnet ist.
Die Nut 11 a hat den Zweck, das Abfallmaterial 11 d von
beispielsweise synthetischem Kunstharz einzufangen, welches
erzeugt wird, wenn gemäß Fig. 29 die Welle eines nicht dar
gestellten Ankers durch Preßsitz in der axialen Bohrung 11
befestigt wird.
Demzufolge wird die Funktion der Nut 11 a unter Bezug
nahme auf den Fall beschrieben, daß die Welle 11 c des Ankers
durch Preßsitz in der axialen Bohrung 11 des Auges 10 ange
bracht wird. Mehr im einzelnen kann die Welle 11 c zum Preß
sitz in die axiale Bohrung 11 in der Darstellung des Beispiels
von Fig. 28 von oben eingeführt werden, mit der Folge, daß die
Welle 11 c zunächst im oberen Endabschnitt 11 e an der oberen
Endseite der axialen Bohrung 11 unter Preßsitzbedingungen
eingesetzt wird. Bei dieser Gelegenheit wird das Kunstharz
der inneren Umfangsfläche des mit Preßsitz wirkenden Abschnit
tes 11 e abgeschabt und erzeugt die Abfallmenge 11 d, wie dies
in Fig. 29 gezeigt ist, während der Schaft 11 c weiter einge
führt wird, um unter Preßsitzbedingungen auf dem Abschnitt 11 e
zu gleiten.
Die Abfallmenge 11 d wächst an mit Fortschritt der Vor
wärtsbewegung der Welle 11 c unter Preßsitzbedingungen. Sobald
die Welle 11 c in eine bestimmte Position gelangt, bei der ihr
vorderes Ende die Nut 11 a erreicht und schließlich das untere
Ende der Nut 11 a passiert, wird die Abfallmenge 11 d, die an
der äußeren Umfangsfläche der Welle 11 c anhaftet, durch die Nut 11 a
eingefangen, so daß sie von der Nut 11 a durch die Welle 11 c
nicht zu einer weiter unten liegenden Position mitgetragen
wird.
Daraus folgt, daß die Welle 11 c in einem weichen glat
ten Vorgang das untere Ende der Axialbohrung 11 erreichen kann,
ohne daß bei dem Arbeitsschritt des In-Preßsitz-Bringens des
Schaftes 11 c durch Abfall- oder Abriebelemente 11 d Schwierig
keiten auftreten, wenn die Welle in Preßsitz in der Axial
bohrung 11 des Kommutators gebracht wird.
Auf diese Weise kann also eine Verstopfung mit Abrieb
material 11 d merkbar reduziert werden, so daß es weniger zu
einer Einleitung von Preßsitzkräften der Welle in den Kommuta
tor kommt und somit wiederum der Kommutator
in seinem Kunstharzbereich davor bewahrt wird, zu brechen,
zu reißen oder sich sonst unter Druckeinwirkung zu beschädigen.
Im Rahmen der Erfindung ist es wünschenswert, daß die
Tiefe der Nut 11 a 1 µm bis 30 µm beträgt. Wenn die Nut 11 a
flacher als 1 µm ist, ist die Reduzierung des Verhältnisses
des Kontaktdruckes zwischen dem Abriebmaterial 11 d einer
seits und dem Außenumfang der Welle 11 c andererseits so gering,
daß selbst dann, wenn Abrieb- oder Abfallmaterial 11 d in der
Nut 11 a verbleibt, der Preßsitzdruck zu einer Dispersion neigt.
Wenn jedoch die Tiefe der Nut 11 a größer als 30 µm ist, besteht
die Gefahr, daß die Befestigungswirkung der Welle 11 c in der
Kommutatorstruktur zu einer Schwächung neigt. Die Tiefe der
Nut 11 a wird allgemein zweckmäßig so gewählt, daß sie auf die
gewünschte Preßsitztoleranz abgestimmt ist.
Unter besonderen Umständen mögen dann auch Bemes
sungen der Nut außerhalb der angegebenen Maße sinnvoll sein.
Unter Bezugnahme auf Fig. 30 wird nachfolgend ein Ver
fahren zur Herstellung des Kommutators nach dem vorlie
genden Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Gemäß Fig. 30 ist ein abgestufter zentraler Stift 41
mit einem umlaufenden Steg 42 geformt, dessen Form an die der
Nut 11 a gemäß Fig. 28 angepaßt ist. Der Stift 41 ist in der
Mitte in Axialrichtung angeordnet, und der Kommutator
ist mit einem bestimmten Relativabstand rund um die äußere
Umfangsfläche des zentralen Stiftes 41 angeordnet. Das Auge 10,
welches eine bestimmte Formgebung hat, ist wiederum durch Formen
oder Schmelzgießen eines synthetischen Harzmaterials gewonnen.
Nach dem Herstellungsprozeß ist der zentrale Abschnitt
des Auges 10 daran gehindert, sich während des Verfahrens
schritts des Formgebens oder Schmelzgießens auszubeulen, indem
durch die Aussparungen eine Entlastung geschaffen wird. Nach
dem Formgebungsschritt bzw. dem Gießen wird der abgestufte
zentrale Stift 41 herausgezogen. Dabei wird nutzbar gemacht,
daß das aus Kunstharz bestehende Auge 10 selbst eine Elastizi
tät hat, so daß unter deren Ausnutzung das Herausziehen des
zentralen Stiftes 41 in diesem Verfahrensschritt aus der in
neren Stufe möglich ist. Nach diesem Herausziehen nimmt das
Auge 10 eine bestimmte Formgebung aufgrund seiner eigenen,
insbesondere elastischen, Rückstellkräfte an und bildet dabei
die Nut 11 a (durch sogenannte schmelzformlose Extraktion).
Da in dieser Zeitphase die beiden Enden des Stegs 42 des
zentralen Stiftes 41 entsprechend der Stufe 11 b der axialen
Bohrung 11 schräg bzw. konisch zulaufen, wie dies bei 42 b
angezeigt ist, kann die Extraktion des zentralen Stiftes 41
in einfacher Weise durchgeführt werden.
Nach Herausziehen des zentralen Stiftes 41 wird die
axiale Bohrung 11 des Auges 10 an ihrer inneren Umfangsfläche
mittels eines nicht dargestellten Räumwerkzeuges ausgeschnit
ten oder ausgedreht, um die erforderliche Toleranz des Preß
sitzes zu schaffen. Bei dieser Räumbehandlung weist der
Zentralabschnitt des Auges 10 geringe Auswölbung auf, so daß
die Schneid- oder Ausdrehtoleranz stabilisiert und Fehler
hinsichtlich Rundheit und Zylindrizität infolge von Last
wechseln bei Bedienung des Räumwerkzeuges vermieden werden.
Desgleichen wird dabei die Erzeugung von Bearbeitungswärme
und damit die Genauigkeit in der Abschlußbehandlung (beim
Finish) und die Stabilität der Abmessungen verbessert. Wegen
der geringen Ausbeulung oder Auswölbung des Auges ist es
darüber hinaus sogar nicht einmal absolut notwendig, die in
nere Umfangsfläche der axialen Bohrung 11 überhaupt auszu
schneiden, auszudrehen oder zu räumen.
Es sei erwähnt, daß die ineinander eingreifenden Ab
schnitte zwischen der Nut und dem Preßsitzabschnitt, der in
der axialen Bohrung 11 des Auges 10 geformt ist, nicht immer
wie bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel geneigt oder
konisch ausgebildet zu sein brauchen; es ist beispielsweise auch
möglich, sie gemäß Fig. 31 in Gestalt einer Nut 11 f vorzu
sehen, die eine Stufe 11 g hat, deren Richtung normal zur
Achsrichtung der axialen Bohrung 11 verläuft.
Wie erwähnt ist nach diesem Ausführungsbeispiel die
axiale Bohrung des Auges des Kommutators, in welcher
die Ankerwelle mit Preßsitz befestigt werden soll, mit einer
Nut geformt, welche den mittleren Weg in Richtung der Preß
sitzrichtung mit Ausnahme der Eingangs- und Ausgangsabschnitte
einnimmt. Dies führt dazu, daß der Abrieb, der beim Anbringen
des Preßsitzes der Welle in der axialen Bohrung des Kommutators
erzeugt wird, in dieser Nut verbleibt. Dadurch wird
merklich das Zusetzen mit Abrieb an dem im Preßsitz befind
lichen Abschnitt reduziert, so daß auch dadurch der Kommutator
daran gehindert wird, sich von innen her mehr auszu
beulen, als dies der Toleranz bzw. dem Übermaß des Preßsitzes
entspricht. Auf diese Weise wird es vereinfacht, die Welle
mit Preßsitz innerhalb der Bohrung des Kommutators an
zubringen, und der Kommutator selbst zeigt weniger
Neigung zu Riß- oder Brucherscheinungen. Bei der Herstellung
des Kommutators kann ferner der abgestufte zentrale
Stift dazu verwandt werden, ein inneres Ausbeulen oder Aus
wölben des aus Kunstharz o. dgl. bestehenden Abschnittes des
Kommutators zu verhindern, wodurch die Arbeit beim Schneiden
oder Ausräumen der inneren Umfangsfläche der Bohrung verein
facht und die Maßstabilität verbessert wird.
Claims (8)
1. Kommutator, bei dem ein Mutter-
oder Basismetall von Kommutatorsegmenten mindestens in dem
Oberflächenbereich mit einer Schutzbedeckung versehen ist,
der berührend mit Bürsten zusammenwirkt, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kommutatorsegmente (13)
an einem Endabschnitt des Mut
termetalls (14) so ausgewölbt sind, daß die Außenflächen der
ausgewölbten Abschnitte (7) sich im wesentlichen fluchtend
mit den Außenflächen der Schutzbedeckung (15) erstrecken.
2. Kommutator nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die ausgewölbten oder auswölbenden Abschnitte
(7) zur Schutzbedeckung (15) benachbart, jedoch mit einem
Spalt (G) in bezug auf die Stirnseite der Schutzabdeckung
angeordnet sind.
3. Kommutator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein aus Gußmaterial, vorzugsweise Kunst
harz, geformtes Auge (10) im Innenraum des Muttermetalls (14)
der Kommutatorsegmente (13) angeordnet und mit einer Axial
bohrung (11) versehen ist, die zur Aufnahme der Ankerwelle
im Preßsitz vorgesehen ist, und daß die Bohrung (11) im mitt
leren Bereich ihrer Axialerstreckung mit einer eingeformten
Nut (11 a) versehen ist.
4. Kommutator nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Nut (11 a) eine Tiefe von 1 µm bis 30 µm hat.
5. Verfahren zur Herstellung eines Kommutators, insbe
sondere eines Kommutators nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des
hohlen Abschnittes eines Zylinders aus leitfähigem Material
ein Auge aus Isoliermaterial geformt, vorzugsweise gegossen
wird und dabei ein freier Raum an einem Endabschnitt des Zy
linders belassen wird, daß der Zylinder und das Auge dann an
ihren Endabschnitten an der Seite des freien Raumes so zuge
schnitten werden, daß eine Vielzahl von Kerben in Umfangs
richtung äquidistant derart angeordnet wird, daß zugleich
Anschlußfahnen am Zylinder und Einschnitte oder Ausnehmungen
an dem Auge gebildet werden, und daß dann das Blockstück des
Zylinders so durch Schneiden unterteilt wird, daß jeweils
eine Mehr- oder Vielzahl von Schlitzen geformt wird entweder
zwischen jeweils zwei benachbarten Anschlußfahnen oder die
Mehr- oder Vielzahl jeweils einzeln verteilt zwischen den
Anschlußfahnen derart, daß jeweils Kommutatorsegmente ausge
bildet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinder durch Abteilen eines rohrförmigen Materials
gewonnen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinder durch Einrollen oder entsprechendes zylindri
sches Biegen einer Materialplatte gewonnen wird.
8. Verfahren zur Herstellung eines Kommutators,
insbesondere nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet
durch folgende Schritte:
- - Formen eines Zylinders aus leitfähigem Material, dessen inne re Umfangsfläche an einem mittleren Bereich des Zylinders ab gestuft ist;
- - Einschneiden oder, vorzugsweise in dünnen Lagen, Abtragen des Zylinders an seinem abgestuften Abschnitt und an seinem End abschnitt mit kleinerem Durchmesser unter Bildung einer Mehr- oder Vielzahl von Klauen, die in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet werden;
- - Formen oder Gießen eines Auges aus Isoliermaterial im hohlen Bereich des Zylinders unter Ausfüllen des abgestuften Ab schnittes und gleichzeitigem Belassen einer Aussparung vor bestimmter Tiefe an einer Stirnseite des Zylinders;
- - Zuschneiden des Zylinders und des Auges an ihren an der Seite der Aussparung gelegenen Endabschnitten derart, daß eine Mehr- oder Vielzahl von Kerben gewonnen wird, die in Umfangsrichtung äquidistant verteilt sind, wobei zugleich Anschlußfahnen an dem Zylinder und Ausnehmungen in dem Auge gewonnen werden; und
- - Zuschneiden und Unterteilen des Zylinderblocks unter Anord nung jeweils einer Vielzahl von Schlitzen derart, daß je weils ein Schlitz zwischen zwei der Anschlußfahnen oder eine Mehrzahl derartiger Schlitze erzeugt und dabei jeweils Kommu tatorsegmente geformt werden.
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