用於滑環裝置的電刷單元的製作方法

2023-05-22 22:27:56 2

用於滑環裝置的電刷單元的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於滑環裝置的電刷單元，該電刷單元包括一個彈簧弓，所述彈簧弓通過一個印刷電路板的兩個孔機械保持並且轉變為兩根接觸彈簧。此外，所述彈簧弓還具有一個用於與導體電路電氣觸點接通的焊接部位。該焊接部位通過彈簧弓的兩個彎曲部機械地與接觸彈簧脫耦。
【專利說明】用於滑環裝置的電刷單元

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電刷單元以及一種用於藉助在彼此相對可旋轉的部件之間的滑動觸點傳輸電信號的滑環裝置。在由可導電的材料構成的滑軌上有至少一個同樣由可導電的材料構成的滑動觸點滑動，所述滑動觸點也稱作電刷。通過在滑軌與電刷之間的電流接觸可以傳輸電流。

【背景技術】
[0002]例如由DE 201 15 215 Ul或還由US 4，583，797已知一種電刷單元，其中彈簧絲焊接在印刷電路板上。製造相對簡單，其中精確定位各個電刷絲幾乎是不可能的。此外，在持續負荷情況下的耐久性並不令人滿意，因為隨著時間的流逝焊接部位會開裂。
[0003]在EP I 453 155 A2中公開了一種焊接在印刷電路板的正面的滑環電刷。通過在印刷電路板的背面引入焊料來試圖獲得大面積的焊接部位，該大面積的焊接部位就應當實現足夠的機械強度。這種電刷單元的缺點在於，除了複雜的製造方法之外，由於電刷絲在印刷電路板上的接觸長度大以及為了避免焊接部位上的橫向力而僅能夠實現U形電刷布置。由此兩個電刷鄰近地置於滑軌的彼此對置的部位上，這需要較大的安裝空間並且僅能實現每個滑軌兩個電刷。DE 101 58 381 B4公開了一種滑環傳感器，其中將一個接觸彈簧固定在印刷電路板上。在JP 2010-232139A中公開了一種此類裝置，其中電刷絲焊接在金屬化通孔中。


【發明內容】

[0004]本發明的目的在於，如此構成一種電刷單元以及一種滑環裝置，以致它們也能夠長期實現穩定的電刷固定以及可靠的觸點接通。同時，該電刷單元以及該滑環裝置應當可以簡單且低成本地製造，以及具有高使用壽命和可靠性。此外，靈活的電刷布置和尤其是節省空間的V形電刷布置應當是可能的，其中還可以將多個電刷單元安裝在一個滑環上。
[0005]該目的通過如權利要求1所述的設備得以實現。本發明有利的實施方式在從屬權利要求中給出。
[0006]本發明的用於滑軌的電刷單元包括至少一個優選為印刷電路板的支承件。此外，所述電刷單元包括至少一個彈簧弓，它電氣觸點接通地和機械地固定在所述支承件上。所述彈簧弓優選由金屬絲或者由金屬扁平材料構成。對電刷單元的長期研究表明，既用於觸點接通也用於機械固定電刷的焊接部位經常過早地失效。因此，本發明的電刷單元基於電氣觸點接通與機械固定的分離。
[0007]為此，所述支承件包括兩個優選基本上平行的孔，所述孔保持一個彎曲的彈簧弓。在此，所述彈簧弓的彎曲的部分位於支承件的第一側面上，而在支承件朝向滑軌或者朝向滑環模塊的第二側面上，彈簧弓形成至少一根接觸彈簧，優選兩根接觸彈簧。所述彈簧弓在第一側面上被電氣觸點接通。為此，所述彈簧弓與在支承件上的電導體例如導體電路焊接在一起。在支承件的第二側面上不存在與彈簧弓的焊接連接。通過這樣的布置，現在優選在支承件的第一側面上通過一個優選為焊接部位的觸點接通部位實現電氣觸點接通。另選地，所述觸點接通部位還可以包括一個壓入式觸點。由滑軌產生的作用到接觸彈簧上的力經由所述孔從支承件的第二側面引入支承件。在接觸彈簧與觸點接通部位之間，在支承件的第一側面上還存在一個用於觸點接通焊接部位的機械卸載的彎曲部。在此，所述彎曲部是彈性元件。因此，接觸彈簧的壓力不會加載於焊接部位上，這導致使用壽命大大延長以及可靠性明顯更高。通過將彈簧弓固定在兩個孔中，還得到扭轉預防措施，其使得可以吸收平行於支承件表面的扭矩而不給焊接部位加載負荷。所述觸點接通部位以及尤其是觸點接通焊接部位還可以是在所述孔中的金屬化通孔，只要通過該孔的不是具有接觸彈簧的彈簧弓的片段。此外優選的是，所述孔具有相應於彈簧弓直徑的直徑。為了能夠實現所述彈簧弓良好的側向引導，所述孔的直徑應當不大於兩倍直徑，優選1.5倍和特別優選1.2或者1.1、1.05或1.01倍直徑。
[0008]為了實現更好的引導或者固定，還可以將彈簧弓壓入所述孔。為此，所述孔優選具有比彈簧弓的直徑更小的直徑。在這種情況下優選的是，所述孔的直徑不大於0.95或0.9倍以及特備優選0.8倍彈簧弓直徑。為了提高所述孔的穩定性，可以為所述孔配備金屬化通孔。在這種情況下，所述金屬化通孔優選具有機械支撐性能並強化所述孔。儘管所述金屬化通孔用於改善與支承件的電氣觸點接通，所述電氣觸點接通主要還通過無機械負荷的焊接部位來實現。在由扁平材料構成的彈簧弓的情況下，還可以配備具有與所述扁平材料的橫截面相應的橫截面的凹部來代替孔。
[0009]在本發明的第一種變化方案中，所述彈簧弓具有一個帶有兩個端部的中間段，其中在各個端部設置具有連接的接觸彈簧的彎曲部。
[0010]在本發明的另一個變化方案中，僅在所述中間段的一個端部設置具有連接的接觸彈黃的彎曲部。
[0011]另選地，還可以前後設置兩個或更多個彎曲部而不是一個彎曲部來代替一個彎曲部。原則上，彎曲部可以具有不同的形狀。這些形狀可以是半圓形或矩形，或者也可以具有多邊形的線材導向裝置。
[0012]在此，特別優選的是V形的接觸彈簧設置，因為該設置是特別緊湊的並且具有良好的傳輸性能。然而，還可以相應地製得各種其他形狀，尤其是還有U形，在該形狀中接觸彈簧幾乎垂直地從支承件的孔中伸出。
[0013]優選的是，接觸彈簧不焊接在所述孔中。因此特別優選的是，所述孔在內部不具有金屬鍍層。但採用焊接在孔中的彈簧弓同樣獲得良好的結果。因此，在孔中的焊接部位對於電氣觸點接通而言不是首要的，因為電氣觸點接通通過由彎曲部機械脫耦的觸點接通部位來進行。由此，這樣的電刷單元即使在取消所述孔中的焊接部位的情況下也可毫無問題地運行。
[0014]所述電刷優選是金屬絲並且包括至少一種導電性材料。優選的是，其具有機械穩定且彈簧彈性的材料例如鋼、銅鈹合金或黃銅構成的芯，以及由導電性良好且優選耐腐蝕的材料例如銀、金或金合金構成的外部塗層或包覆物。所述電刷還可以包括由銀/或金或者它們的合金構成的絲。
[0015]本發明的滑環裝置具有一個滑軌以及至少一個在本文公開的電刷單元。為了引導所述電刷，所述滑軌具有優選至少一個V-導槽。原則上也可以使用具有其它幾何形狀的導軌。這可以是例如平面導軌或具有U形導槽(半圓形、橢圓形)的導軌。
[0016]本發明的製造本文所述的電刷單元的方法包括如下步驟:
[0017]1.提供具有至少兩個孔的支承件，
[0018]2.插入具有至少一個彎曲部的彈簧弓，
[0019]3.製造觸點接通焊接部位。
[0020]任選地，還可以側面彎曲所述接觸彈簧以調節出恰當的角度或者恰當的形狀，例如V形。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面在不限制本發明總體思想的情況下，依據實施例參考附圖示例性地描述本發明。
[0022]圖1示出了本發明的電刷單元，
[0023]圖2示出了電刷單元的截面圖，
[0024]圖3示出了電刷單元的另一個截面圖，
[0025]圖4示出了彈簧弓的細節，
[0026]圖5示出了本發明的另一實施方式，
[0027]圖6示出了本發明的又一實施方式，
[0028]圖7示出了完整的滑環變換器，
[0029]圖8示出了在接觸彈簧上的力。

【具體實施方式】
[0030]在圖1中描述了本發明的電刷單元20。所述電刷單元具有一個支承件21，優選一個印刷電路板。所述支承件21在此用於容納接觸彈簧31、32以及用於連接所述接觸彈簧的導體電路60。在此，所述接觸彈簧呈V形突出於所述支承件。通過該構型圍繞一個滑環模塊可以布置至少兩個，但通常也可以是四個電刷單元，這能夠實現更高的觸點數。在此，所述導體電路具有連接孔61，在所述連接孔中或穿過所述連接孔可以插入並焊接連接導線。在此示例性地分別將兩對接觸彈簧藉助導體電路彼此電氣性連接。通過該並聯可以降低接觸電阻，提高可靠性並且減少接觸噪聲。所述電刷單元可以經由具有固定孔69的固定元件68來進行固定。
[0031]在圖2中以截面圖描繪了所述電刷單元。所述第一接觸彈簧31和第二接觸彈簧32—體化地由彈簧弓形成。所述彈簧弓具有中間段35，其與支承件21在一個觸點接通部位焊接在一起。在此，所述中間段優選焊接在導體電路60上。所述中間段35在一側轉變成第一彎曲部33並且從該彎曲部轉變成第一接觸彈簧31，以及在由第二側轉變成第二彎曲部34並且從該彎曲部轉變成第二接觸彈簧32。中間段35和彎曲部33、34處於支承件的第一側面上。藉助孔24、25引導所述接觸彈簧31、32朝第二側面27那邊穿過支承件21。所述支承件21的孔可以選擇性地在內部具有或不具有金屬鍍層。對於本發明優選的是，所述接觸彈簧在孔中不與印刷電路板焊接在一起。因此進一步優選的是，所述孔不具有金屬鍍層。
[0032]在圖3中再次描繪所述電刷單元。在此，可以看見彈簧弓30具有中間段35、其端部37、38、彎曲部34、33以及接觸彈簧31、32。
[0033]在圖4中描繪了彈簧弓的細節。所述彈簧弓30的中間段35藉助觸點接通部位40與所述支承件21的第一側面26連接。另一個焊接部位41可以安裝在所述支承件21的第一側面26上的第二彎曲部34與第二接觸彈簧32之間以便經由所述彎曲部34去除觸點接通部位40的機械負荷。但優選的是，在該位置沒有焊料。此外，優選的是在第二接觸彈簧32與支承件21中的第二孔25之間無焊接。然而，在它們之間可以存在例如壓配合或形鎖入口 ο
[0034]在圖5中描繪了本發明的另一實施方式。在此，第一接觸彈簧51和第二接觸彈簧52是分開的機械構件。它們並不通過中間段彼此連接。在彎曲部53的端部上的第一端段55被引導通過第二孔25以及第一接觸彈簧51被引導通過第一孔24。所述第二接觸彈簧優選與此對稱地設置。在此，在通往第二接觸彈簧52的彎曲部54的另一端部上的第二端段56通過一個孔固定在支承件21中。在此所示的接觸彈簧可以通過單獨使用或者選擇性地也可以對稱布置地使用。觸點接通部位40處於第二孔25的端部上的支承件21的第一側面上或處於該孔的金屬化通孔中。
[0035]在圖6中描繪了本發明的又一實施方式。該實施方式類似於圖3的實施方式。然而，在此僅設置一個接觸彈簧32。
[0036]圖7示出了完整的具有電刷單元20的滑環變換器，所述電刷單元的第一接觸彈簧22和第二接觸彈簧23在可旋轉的滑環模塊10的滑軌載體12上的滑軌11上滑動並且由此與該滑環模塊電氣接觸。在此，還示出了作用於接觸彈簧22、23的力71、72的方向。
[0037]在圖8中，在此詳細描繪了作用於所述接觸彈簧的力。所述力71、72垂直於接觸彈簧在滑軌上的接觸點。在該圖中僅僅涉及力72，因為作用於相對置的接觸彈簧的力71與其對稱。所述力72可以分解為平行於支承件的第一分力73和垂直於支承件的第二分力74。平行於支承件的分力73由另一接觸彈簧的相反的第二分力所抵消。垂直於支承件的分力74在緊鄰支承件中的孔25的起始處的接觸彈簧的彎曲部位36處被部分吸收。彎曲部34起到彈簧的作用並且防止垂直的第二分力74的一個更小的部分給中間段上的焊接部位加載過強的負荷。此外，由接觸彈簧在支承件21的進入部位的力造成彎曲扭矩75，該彎曲扭矩也可以基本上被支承件中的孔25所吸收。
[0038]附圖標記一覽表
[0039]10滑環模塊
[0040]11 滑軌
[0041]12滑軌載體
[0042]20電刷單元
[0043]21支承件
[0044]22第一接觸彈簧
[0045]23第二接觸彈簧
[0046]24 第一孔
[0047]25 第二孔
[0048]26支承件的第一側面
[0049]27支承件的第二側面
[0050]30彈簧弓
[0051]31第一接觸彈簧
[0052]32第二接觸彈簧
[0053]33第一彎曲部
[0054]34第二彎曲部
[0055]35中間段
[0056]36彎曲部位
[0057]37、38中間段的端部
[0058]40觸點接通部位
[0059]41接觸彈簧的焊接部位
[0060]51第一接觸彈簧
[0061]52第二接觸彈簧
[0062]53第一彎曲部
[0063]54第二彎曲部
[0064]55第一端段
[0065]56第二端段
[0066]60、62導體電路
[0067]61,63連接孔
[0068]68固定元件
[0069]69固定孔
[0070]71、72到接觸彈簧上的力
[0071]73、74分力
【權利要求】
1.用於滑軌(11)的電刷單元，所述電刷單元包括至少一個具有背離所述滑軌的第一側面、朝向所述滑軌的第二側面的支承件(21)，以及至少一個固定在所述支承件上的、具有至少一個接觸彈簧(31、32、51)的彈簧弓(30)，其中所述彈簧弓以至少一個觸點接通部位(40)與一個在所述支承件上的電導體導電連接，所述支承件(21)具有兩個用於保持彈簧弓(30)的孔(24、25)，並且所述彈簧弓從所述支承件的第一側面到所述支承件的第二側面穿過兩個孔並且在所述第二側面上轉變為至少一根接觸彈簧(31、32、51)， 其特徵在於， 所述彈簧弓(30)在所述支承件的第一側面上在所述至少一個觸點接通部位(40)與所述至少一根接觸彈簧(31、32)之間具有至少一個彎曲部(33、34)。
2.根據權利要求1所述的電刷單元，其特徵在於，所述觸點接通部位(40)是焊接部位。
3.根據權利要求1所述的電刷單元，其特徵在於，所述觸點接通部位(40)包括一個壓入式觸點。
4.根據權利要求1或2所述的電刷單元，其特徵在於，所述彈簧弓(30)具有一個帶兩個端部(37、38)的中間段(35)，所述中間段在各端部轉變為具有連接的接觸彈簧(31、32)的彎曲部(33、34)，並且其中所述中間段經由觸點接通部位(40)與支承件(21)連接。
5.根據權利要求1或2所述的電刷單元，其特徵在於，所述彈簧弓(30)具有一個帶兩個端部(37、38)的中間段(35)，所述中間段在各端部設有彎曲部(33、34)，其中僅有一個彎曲部轉變為連接的接觸彈簧(33)而第二彎曲部以一個端部伸入一個孔中，並且其中所述中間段經由觸點接通部位(40)與支承件(21)連接。
6.根據權利要求1所述的電刷單元，其特徵在於，所述彈簧弓(30)具有一個彎曲部(53)，該彎曲部具有一個在一側連接的、貫穿第一孔(24)的接觸彈簧(51)，而所述彎曲部的第二側伸入第二孔(25)中並且同時經由一個觸點接通部位(40)與支承件(21)連接。
7.根據權利要求6的電刷單元，其特徵在於，所述第二孔(25)在內部具有金屬鍍層並且用焊料所填充。
8.根據前述權利要求之一所述的電刷單元，其特徵在於，所述支承件(21)構成為印刷電路板。
9.根據前述權利要求之一所述的電刷單元，其特徵在於，至少一根接觸彈簧(31、32)具有一個由機械穩定且彈簧彈性的材料例如鋼、鈹銅合金或黃銅構成的芯以及一個由導電性良好且優選耐腐蝕的材料例如銀、金或銀合金或金合金構成的外部塗層或包覆物。
10.根據前述權利要求之一所述的電刷單元，其特徵在於，至少一根接觸彈簧(31、32)含有銀、金或銀合金或金合金。
11.根據前述權利要求之一所述的電刷單元，其特徵在於，所述至少一個觸點接通部位(40)位於支承件的第一側面上。
12.根據前述權利要求之一所述的電刷單元，其特徵在於，至少一個通過其引飛彈簧弓的接觸彈簧的孔在內側上具有金屬鍍層，所述孔不與彈簧弓焊接。
13.滑環裝置，包括一個滑軌(I)和至少一個根據前述權利要求之一所述的電刷單元。
14.用於製造根據前述權利要求之一所述的電刷單元的方法，其特徵在於具有如下步驟: -提供一個具有至少兩個孔的支承件，-插入具有至少一個彎曲部的彈簧弓，-製造觸點接通焊接部位。
【文檔編號】H01R39/18GK104380542SQ201380023159
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年3月12日 優先權日:2012年3月26日
【發明者】P·波爾納 申請人:滑動環及設備製造有限公司