DE4445759B4

DE4445759B4 - Kommutator und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE4445759B4
Application number: DE4445759A
Authority: DE
Inventors: Shuji Kiryu Shimoyama; Iwao Suzuka Yanagizawa
Original assignee: KUNIMITSU CARBON INDUSTRY CO L; Kunimitsu Carbon Industry Co Ltd Suzuka; Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2014-12-22
Also published as: FR2714225B1; JP2797242B2; FR2714225A1; DE4445759A1; CA2138350C; JPH07183074A; CA2138350A1; US5552652A

Abstract

Plankommutator mit seine kommutierende Oberfläche bildenden Kohlenstoffsegmenten (1), einem metallischen Kohlenstoffsegmenttragteil (4) mit Verbindungsanschlüssen (9) und befestigenden Gliedern (5) zum Übergreifen auf innere und äußere periphere Oberflächen der Kohlenstoffsegmente (1) zur Befestigung derselben und einem Nabenkörper (7) aus Kunstharz, der die Kohlenstoffsegmente (1) an ihren inneren und äußeren peripheren Oberflächen einschließt, wobei Eingriffsstücke (8) der Kohlenstoffsegmenttragteile (4) in den Nabenkörper (7) hineinragen, und mit der Oberkante der Kohlenstoffsegmente (1) abschließt und wobei die inneren und äußeren peripheren Oberflächen der Kohlenstoffsegmente (1) Ausnehmungen (6) aufweisen, in die die befestigenden Glieder (5) eingreifen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Plankommutator, der aus leitenden Kohlenstoffelementen besteht, und auf ein Verfahren zur Herstellung des Kommutators. Insbesondere bezieht sie sich auf einen Plankommutator in einem Motor für eine Treibstoffpumpe, die in einem Treibstofftank eines Automobils oder dergleichen verwendet wird.
Im allgemeinen sind Treibstoffpumpen in Automobilanwendungen verwendet worden, um flüssigen Treibstoff, der in einem Treibstofftank enthalten ist, an den Motor zu liefern: diese Treibstoffpumpen sind in den Treibstofftanks respektive angeordnet.
Auf der anderen Seite ist, aufgrund ansteigender Kosten normalen Treibstoffes und einer erhöhten Erwägung der Umweltverschmutzung, einem neuen Treibstoff, der eine Sauerstoffverbindung enthält, wie Methylalkohol und Ethylalkohol usw. Beachtung geschenkt worden. Daher wird, wenn die Treibstoffpumpe in einem Treibstofftank, der einen derartigen Treibstoff enthält, verwendet wird, und wenn eine derartige Treibstoffpumpe einen Motor mit einem metallischen Kommutator enthält, sie durch den in dem Treibstoff enthaltenen, oben erwähnten Alkohol korrodieren, so daß die Lebenszeit des Motors verkürzt wird. Unter derartigen Umständen, ist ein Kommutator entwickelt worden, welcher leitende Kohlenstoffelemente enthält.

Im Stand der Technik sind Kommutatoren einschließlich der oben erwähnten Kohlenstoffelemente aus US 5 157 299 A , US 5 175 463 A und JP 2-53260 U bekannt.

Unter diesen Dokumenten offenbart die US 5 157 299 A einen Aufbau, worin Kohlenstoffsegmente mit einem metallischen Segmentträger durch eine Adhäsionsschicht aus Lot verbunden sind; US 5 175 463 A offenbart einen Aufbau, worin Segmente auf einer Basis durch das Zwischenstück einer ersten leitenden Schicht aus Material wie Nickel, Kupfer usw. und einer zweiten leitenden Schicht aus Material wie Gold, Silber, usw., angebracht sind; und JP 2-53260 U offenbart einen Aufbau, worin ein Nabenkörper mechanisch und elektrisch mit Kohlenstoffsegmenten verbunden ist, die partiell geformt sind, um von einer speziellen Anordnung zu sein.

In US 5 157 299 A und US 5 175 463 A wird jedoch die Stärke des Kommutators gegen Beanspruchung, die während seiner Rotation verursacht wird, nicht in Betracht gezogen, obwohl in jedem Fall geeignete Leitfähigkeit erhalten werden kann.

Zusätzlich ist der in JP 2-53260 U offenbarte Kommutator nicht immer so geformt, daß er eine einfache Konfiguration oder Anordnung aufweist, so daß er nicht ohne weiteres herzustellen ist.

Aus der DE 40 28 420 C2 als nächstliegender Stand der Technik ist außerdem ein Plankommutator und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt, welcher innere, auf das Kohlesegment übergreifende Halteglieder aufweist. Diese Halteglieder genügen den Anforderungen jedoch nicht ausreichend.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Kommutator einfachen Aufbaus zu schaffen, dessen Leben nicht verkürzt wird, wenn ein Treibstoff verwendet wird, der Sauerstoff enthält und ein Verfahren für die Herstellung eines solchen Kommutators anzugeben.

Das Ziel der oben beschriebenen Erfindung kann durch einen Plankommutator mit den Merkmalen von Anspruch 1 und mit einem Verfahren nach Anspruch 2 erreicht werden.

Mit der oben erwähnten Anordnung können, da die Kohlenstoffsegmente mit dem metallischen Segmenttragteil durch die befestigenden Glieder in Eingriff stehen, welche mit den inneren und äußeren peripheren Oberflächen der Kohlenstoffsegmente in Eingriff treten oder diese übergreifen, die Kohlenstoffsegmente an dem metallischen Segmenttragteil starr befestigt werden, und die geeignete Leitfähigkeit dazwischen kann erreicht werden. Zusätzlich werden, da die befestigten Teile der Kohlenstoffsegmente, welche durch die befestigenden Glieder des metallischen Segmenttragteiles befestigt sind, in dem Nabenkörper aus Kunstharz eingeschlossen sind, die befestigten Teile selbst unter der Bedingung nicht erodiert, daß ein Treibstoff verwendet wird, der Sauerstoff enthält, wodurch stabile Leitfähigkeit dazwischen erhalten werden kann. Weiter würden, wenn das obige Einschließen unter Verwendung starken Kunstharzes ausgeführt wird, die Kohlenstoffsegmente durch das metallische Segmenttragteil starrer getragen.

Vorzugsweise umfassen in dem obigen Kommutator die befestigten Teile Ausnehmungen, die auf den inneren und äußeren peripheren Oberflächen der Kohlenstoffsegmente gebildet sind. In einem derartigen Fall kann aufgrund der Schaffung der Ausnehmungen die Positionierung der befestigenden Glieder auf den Kohlenstoffsegmenten sichergestellt werden, so daß eine Abweichung davon relativ zu dem metallischen Segmenttragteil in der Umfangsrichtung der Kohlenstoffsegmente verhindert werden kann.

Weiter wird gemäß der vorliegenden Erfindung auch ein Verfahren der Herstellung eines Kommutators geschaffen, das die im Anspruch 2 angegebenen Schritte umfaßt.

Mit diesem Verfahren kann der Kommutator ohne weiteres hergestellt werden. Weiter können, da an den auf inneren und äußeren peripheren Oberflächen des Basisgliedes gebildeten Eingriffsteilen die Kohlenstoffsegmente und die metallischen Segmenttragteile die Segmente bilden, welche durch die Schaffung der Schlitze erhalten werden, und aneinander in einem stabilen und starren Zustand befestigt werden, die Segmente stabil entgegen der darauf wirkenden Zentrifugalkraft getragen werden, wenn der Kommutator verwendet wird, so daß es möglich ist, den stabilen Gebrauchszustand für eine lange Dauer aufrecht zu erhalten.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung erklärt; in dieser zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Kommutators der vorliegenden Erfindung, in welcher ein Teil davon weggeschnitten ist;
2 eine perspektivische Ansicht eines Basisgliedes eines leitenden Kohlenstoffelementes und eines metallischen Plattengliedes als Konstituenten von Kohlenstoffsegmenten und metallischen Segmenttragteilen, welche respektive für die Erzeugung des Kommutators von 1 verwendet werden;
3 eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, unter welchem das Plattenteil an dem Basisglied befestigt ist, welches für die Produktion des Kommutators der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die eine befestigende Oberfläche eines befestigenden Gliedes für die Kohlenstoffsegmente zur Bildung des Kommutators der vorliegenden Erfindung zeigt.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Kommutators der vorliegenden Erfindung, in welcher ein Teil weggeschnitten ist, um den Innenseitenaufbau des Kommutators deutlicher darzustellen. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Basisgliedes aus einem leitenden Kohlenstoffelement und einem metallischen Plattenteil in einem auseinandergebauten Zustand als Bestandteile der Kohlenstoffsegmente und metallischen Segmenttragteile des Kommutators der Erfindung.
In einem in 1 gezeigten zusammengefügten Zustand sind Kohlenstoffsegmente 1, die aus einem leitenden Kohlenstoffmaterial hergestellt sind, von welchem jedes eine sektorielle Oberseite davon aufweist, in einer kreisförmigen Weise durch respektive Schlitze 2 angeordnet, um auf diese Weise nicht miteinander in Kontakt zu stehen. Weiter ist jeder der Kohlenstoffsegmente 1 auf den inneren und äußeren Randbereichen davon mit vorstehenden Rändern 3 versehen, welche in der Umgebung von unteren Enden der respektiven Randbereiche angeordnet sind.
Unter den Kohlenstoffsegmenten 1 ist ein metallisches Segmenttragteil 4 vorgesehen, welches aus einem geeigneten Material wie Kupfer oder dergleichen hergestellt ist. Das Segmenttragteil 4 ist an seinen inneren und äußeren peripheren Enden mit befestigenden Gliedern 5 versehen, welche aufwärts davon stehen. Die befestigenden Glieder 5 greifen in Ausneh mungen 6 ein, die in den vorstehenden Rändern 3 respektive gebildet sind, so daß es möglich ist, nicht nur die elektrische Leitfähigkeit zwischen den respektiven Kohlenstoffsegmenten und dem metallischen Segmenttragteil 4 sicherzustellen, sondern die Kohlenstoffsegmente 1 auf dem Segmenttragteil 4 in den Umfangs-, diametralen und axialen Richtungen davon zu befestigen.
4 zeigt eine Befestigungsseite des befestigenden Gliedes 5 mit dem Kohlenstoffsegment 1. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind eine große Anzahl von Unregelmäßigkeiten auf der befestigenden Seite der befestigenden Glieder 5 gebildet, um so eine Eingriffsfläche davon mit dem Kohlenstoffsegment 1 zu vergrößern. Weiter sind, gemäß dem Ausführungsbeispiel, die Kohlenstoffsegmente 1 und das metallische Segmenttragteil 4 innerhalb von respektiven inneren Enden davon bedeckt, und zwar außerhalb der respektiven äußeren peripheren Enden davon und unterhalb der Segmenttragteile 4, und zwar mit einem nicht leitenden Nabenkörper 7, welcher aus Kunstharz wie in 1 gezeigt hergestellt ist. Das metallische Segmenttragteil 4 umfaßt eine Vielzahl von Eingriffsstücken 8, um eine Integration davon mit dem Nabenkörper 7 sicherzustellen, und umfaßt weiter eine Vielzahl von Verbindungsanschlüssen 9, die auf einem äußeren Umfang oder Randbereich davon gebildet sind.
Der Kommutator der Erfindung wird wie folgt hergestellt.
Zuerst wird, wie in 2 gezeigt, ein Basisglied 11 aus leitenden Kohlenstoffelementen gebildet, um so ein kreisförmiges Plattenteil mit einem Band aus vorstehenden Rändern 3, die einstückig auf inneren und äußeren Randbereichsoberflächen und in der Umgebung von respektiven unteren Rändern davon gebildet sind, darzustellen.
Als nächstes werden für den Eingriff mit den befestigenden Gliedern 5 des metallischen Segmenttragteils 4 die Eintiefungen oder Ausnehmungen 6 auf regelmäßige Weise auf den jeweiligen Rändern 3 gebildet, indem die Ränder 3 in Intervallen durch geeignete schneidende Mittel abgeschnitten werden.
In einer anderen Ausbildung der Erfindung können die Ausnehmungen 6 und die Ränder 3 simultan in einem Teil durch eine Presse gebildet werden, und zwar bei der Stufe der Herstellung des kreisförmigen Basisgliedes 11 der leitenden Kohlenstoffelemente. Weiter müssen die Ausnehmungen 6 nicht immer so gebildet sein, daß sie glatte Oberflächen im Vergleich mit anderen Oberflächen des Basisgliedes 11 aufweisen. Das heißt, im Fall, daß sie mit unebenen Oberflächen gebildet werden, wäre eine Eingriffsfläche des Basisgliedes 11 bei der Stufe des Eingriffs mit den befestigenden Gliedern 5 erhöht, wodurch erlaubt wird, daß die Leitfähigkeit und die mechanische Integration zwischen dem Basisglied 11 und dem metallischen Segmenttragteil 4 begünstigt wird.
Auf der anderen Seite wird, durch eine Ausstanzbearbeitung oder dergleichen, ein metallisches Plattenteil 12 als ein Material des metallischen Segmenttragteils 4 so gebildet, daß es eine kreisförmige Gestalt aufweist, und so, daß die befestigenden Glieder 5 auf inneren und äußeren Randbereichen davon entsprechend den Ausnehmungen 6 stehen. Bei dieser Bearbeitungsstufe werden die oben erwähnten Eingriffsstücke 8 um die inneren befestigenden Glieder 5 gebildet, und die Verbindungsanschlüsse 9 werden gebildet, um radial auswärts des äußeren Umfanges oder Randbereiches des Plattenteils 12 vorzustehen. Als nächstes wird, nach dem Positionieren der jeweiligen Ausnehmungen 6 des Basisgliedes 11 in Ausrichtung mit den jeweiligen befestigenden Gliedern 5 des Plattenteils 12, das Basisglied 11 mit dem Plattenteil 12 durch ein geeignetes Mittel wie Preß passen in Eingriff gebracht, so daß eine Anordnung wie in 3 gezeigt abgeschlossen werden kann.
Danach wird der nicht leitende Nabenkörper 7, der aus einem geeigneten Material wie Kunstharz oder dergleichen hergestellt wird, einstückig mit der Anordnung gebildet, um sich so zu einem Zentralteil zu erstrecken, in welchen eine Ausgangswelle eines nicht gezeigten Motors mit Bezug auf die Innenseite der Anordnung eingeschoben wird, um sich um die Außenseite der Anordnung und unter das metallische Segmenttragteil 4 zu erstrecken. Auf diese Weise kann die Integration des Basisgliedes 11 mit dem Plattenteil 12 verbessert werden, wodurch die Leitfähigkeit dazwischen durch das befestigende Glied 5 und die andere noch vorteilhafter sein werden. Zusätzlich kann, da auch die Eingriffsstücke 8 des Plattenteils 12 von dem Kunstharz umgeben werden, wenn der Nabenkörper 7 geformt wird, das Plattenteil 12 an dem Nabenkörper 7 auf sichere Weise befestigt werden.
Als nächstes werden die Schlitze 2 in dem so gebildeten Kommutatorkörper gebildet, um sich von einer oberen Seite des Basisgliedes 11 bis zu etwas unterhalb des Plattenteils 12 zu erstrecken, so daß der Kommutator abgeschlossen werden kann.
Unter dem Zustand des Biegens der Verbindungsanschlüsse 9 wie in den Figuren gezeigt, kann, da Kontakte zwischen den Kohlenstoffsegmenten 1 und den metallischen Segmenttragteilen 4 in dem Kunstharz im wesentlichen eingesiegelt sind, die stabile Leitfähigkeit über eine lange Gebrauchsperiode aufrechterhalten werden. Weiter kann, aufgrund der Preßpassung der befestigenden Glieder 5 usw., die Befestigung der Kohlenstoffsegmente 1 an dem metallischen Segmenttragteil 4 ohne weiteres ausgeführt werden.
In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung müssen die befestigenden Glieder 5 nur dazu dienen, die Kohlenstoffsegmente 1 an dem metallischen Segmenttragteil 4 unter der Bedingung zu befestigen, daß die jeweiligen Kohlenstoffsegmente 1 zwischen den befestigenden Gliedern 5 getragen werden, und daher wird es von Fachleuten verstanden werden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf das zuvor erwähnte Ausführungsbeispiel im Ausdruck ihrer Anordnung, Anzahl, Position der metallischen Segmenttragteile usw. beschränkt ist. Weiter können auch im Fall, daß auf Rückseiten der befestigenden oder fixierenden Glieder 5 Unregelmäßigkeiten vorgesehen sind, irgendwelche Unregelmäßigkeiten im Ausdruck ihrer Anordnung, Position und Größe anwendbar sein, ohne von dem Ziel der Erhöhung einer Eingriffsfläche der befestigenden Glieder 5 mit den Kohlenstoffsegmenten 1 abzuweichen. Obwohl die vorstehenden Ränder 3 auf sowohl inneren als auch äußeren Randbereichen der Kohlenstoffsegmente 1 wie ein Band gebildet sind, sind ihre Anordnungen nicht auf jene des gezeigten Ausführungsbeispiels beschränkt.

Claims

Plankommutator mit seine kommutierende Oberfläche bildenden Kohlenstoffsegmenten (1), einem metallischen Kohlenstoffsegmenttragteil (4) mit Verbindungsanschlüssen (9) und befestigenden Gliedern (5) zum Übergreifen auf innere und äußere periphere Oberflächen der Kohlenstoffsegmente (1) zur Befestigung derselben und einem Nabenkörper (7) aus Kunstharz, der die Kohlenstoffsegmente (1) an ihren inneren und äußeren peripheren Oberflächen einschließt, wobei Eingriffsstücke (8) der Kohlenstoffsegmenttragteile (4) in den Nabenkörper (7) hineinragen, und mit der Oberkante der Kohlenstoffsegmente (1) abschließt und wobei die inneren und äußeren peripheren Oberflächen der Kohlenstoffsegmente (1) Ausnehmungen (6) aufweisen, in die die befestigenden Glieder (5) eingreifen.
Verfahren zur Herstellung eines Plankommutators gemäß Anspruch 1, wobei ein kreisförmiges Basisglied (11) eines leitenden Kohlenstoffelementes mit Ausnehmungen (6) an ein metallisches Plattenteil (12) mit den angeformten, befestigenden Gliedern (5), den Verbindungsanschlüssen (9) und den Eingriffsstücken (8) gepresst wird, die Ausnehmungen (6) des Basisglieds (11), sowie die befestigenden Glieder (5) und die Eingriffsstücke (8) des Plattenteils (12) mit Kunstharz eingeschlossen werden und anschließend Schlitze (2) in dem kreisförmigen Basisglied (11) und dem Plattenteil (12) gebildet werden, um sie in eine Vielzahl von Segmenten zu trennen.