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Dokumentenidentifikation DE10036033A1 21.03.2002
Titel Druckbügel sowie Verfahren zur Herstellung eines Druckbügels
Anmelder Schunk Metall und Kunststoff GmbH, 35435 Wettenberg, DE
Erfinder Bönisch, Klaus, 35398 Gießen, DE
Vertreter Stoffregen, H., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 63450 Hanau
DE-Anmeldedatum 24.07.2000
DE-Aktenzeichen 10036033
Offenlegungstag 21.03.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.03.2002
IPC-Hauptklasse H01R 39/38
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckbügel (26) hergestellt aus Metall für einen Bürstenhalter einer elektrischen Maschine, umfassend einen U-förmigen Basisabschnitt (28), von dessen Seitenschenkeln (32, 34) Lagerkragen (36, 38) und von dessen Querschenkel (30) ein Druckfinger (44) ausgehen. Um eine Vereinfachung der Herstellung zu ermöglichen, wobei gleichzeitig eine hohe Maßgenauigkeit und Reproduzierbarkeit der hergestellten Druckbügel erzielt werden soll, wird vorgeschlagen, dass der Druckbügel (26), umfassend den U-förmigen Basisabschnitt (28) mit den als gezogene Lagerkragen (36, 38) ausgebildeten Lagern und dem Druckfinger (44) einteilig ausgebildet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckbügel hergestellt aus Metall für einen Bürstenhalter einer elektrischen Maschine umfassend einen U-förmigen Basisabschnitt, von dessen Seitenschenkeln Lager und von dessen Querschenkel ein Druckfinger ausgehen. Ferner nimmt die Erfindung Bezug auf ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbügels aus Metall umfassend ein U-förmiges Basisteil mit von dessen Seitenschenkeln ausgehenden Lagern sowie von desssen Querschenkel ausgehendem vorzugsweise endsseitig gebogen verlaufenden Druckfinger.

Ein entsprechender aus Metall bestehender Druckbügel ist mehrteilig ausgebildet und besteht aus einem getrennten aus U-förmig gebogenem Blech bestehenden Basisabschnitt, an den ein Druckfinger genietet ist. Ferner werden in den Seitenschenkeln des Basisabschnitts Löcher gestanzt, in die ihrerseits Lager eingesetzt werden. Dabei werden die Druckfinger selbst aus einem federharten Werkstoff hergestellt, um die erforderliche Stabilität zu erhalten. Durch die Mehrteiligkeit des Druckbügels sowie des verwendeten Materials bedingt, sind sowohl herstellungstechnisch als auch montagemäßig Nachteile gegeben, die sich in Kosten niederschlagen. Da es sich bei entsprechenden Druckbügeln häufig um Massenartikel handelt, sind daher Bestrebungen im Gange, um eine wirtschaftliche Herstellung zu ermöglichen.

Hierzu wird nach der DE 38 42 566 C2 vorgeschlagen, einen Druckhebel aus Kunststoff und einteilig auszubilden. Der entsprechende Druckbügel ist jedoch nicht in allen technischen Bereichen einsetzbar, insbesondere dort nicht, wo hohe Temperaturen auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, einen Druckbügel und ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine Vereinfachung der Herstellung ermöglicht wird, wobei gleichzeitig eine hohe Maßgenauigkeit und Reproduzierbarkeit der hergestellten Druckbügel erzielt werden soll. Auch sollen Materialien zum Einsatz gelangen, die im Vergleich zu denen bekannter mehrteiliger Druckbügel kostengünstiger sind.

Erfindungsgemäß wird das Problem durch einen Druckbügel der eingangs genannten Art im Wesentlichen dadurch gelöst, dass der aus Metall hergestellte Druckbügel einteilig und vorzugsweise zumindest abschnittsweise durch Biegen und Tiefziehen ausgebildet ist. Dabei sind insbesondere die Lager als durch Tiefziehen aus den Seitenschenkeln des U-förmigen Basisabschnitts gebildete Lagerkragen ausgebildet.

Um dem Druckfinger eine hohe Stabilität zu verleihen, ohne dass besonders harte Werkstoffe zum Einsatz gelangen müssen, sieht eine Weiterbildung vor, dass der Druckfinger in Längsrichtung verlaufend zumindest eine Sicke aufweist, die insbesondere durch Prägen ausgebildet ist.

Des Weiteren bzw. alternativ sieht die Erfindung vor, dass der Druckfinger im Schnitt eine U-förmige Geometrie aufweist, deren Seitenschenkel stetig in die des Basisteils übergehen. Dabei weist der Druckfinger eine Breitenerstreckung auf, die geringer als der Querschenkel des Basisteils ist. Durch diese Maßnahmen erfährt der Druckfinger die notwendige Steifigkeit, ohne dass besonders harte Materialien verwendet werden müssen.

Zum Erfassen des Druckbügels selbst ist des Weiteren vorgesehen, dass aus dem Querschenkel des Basisteils ein Abschnitt teilweise ausgeschnitten und nach außen gebogen ist.

Durch die erfindungsgemäße Lehre kann in einem Herstellungsablauf aus einem Blechzuschnitt ein Druckbügel durch Schneiden bzw. Stanzen, Prägen, Tiefziehen und Biegen hergestellt werden, wobei die einzelnen Verfahrensschritte selbst weitgehend in ihrer Reihenfolge austauschbar sind.

Insbesondere ist vorgesehen, dass ein Blechzuschnitt oder Streifen durch ein Folgewerkzeug schrittweise bewegt wird, wobei in einer ersten Stufe ein Vorschneiden und Verlochen im Bereich der herzustellenden Lagerkragen erfolgt. Sodann kann der den späteren Druckfinger bildende Bereich durch Prägen mit einer Sicke versehen werden. Schließlich werden in einem nachfolgenden Verfahrensschritt der Basisabschnitt, angrenzende Bereiche der Seitenschenkel sowie der Druckfinger ausgeschnitten. Anschließend oder zuvor kann der Kragen durch Ziehen hergestellt werden. Durch Prägen werden sodann die Kragen von aus den Flächen der Schenkel vorstehenden Kränzen begrenzt, die als Anlageflächen in einem Bürstenträger dienen. Sodann wird die Form des Druckbügels völlig freigeschnitten und die Schenkel aus der Ebene des Blechzuschnitts bzw. des Streifens gebogen, um den fertigen Druckbügel zu erhalten.

Durch die erfindungsgemäße Lehre ergeben sich herstellungstechnische Vorteile bei gleichzeitiger Verbesserung der Maßgenauigkeit der hergestellten Druckbügel in Vergleich zu denjenigen, die aus mehreren Teilen zusammengesetzt sind. Letztere benötigen auch eine Bevorratung von Einzelteilen, die durch die erfindungsgemäße Lehre vermieden wird. Dabei kann in Abhängigkeit von den Einsatzbereichen und zur Erzielung gewünschter Widerstandsmomente eine Geometriebeeinflussung insbesondere im Bereich des Druckfingers derart erfolgen, dass dieser z. B. mit einer oder mehreren Sicken versehen und/oder derart gebogen wird, dass sich eine U-förmige Querschnittsgeometrie ergibt, wodurch eine hohe Stabilität gegeben ist.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbügels aus Metall umfassend ein U-förmiges Basisteil mit von dessen Seitenschenkeln ausgehenden Lagern sowie von dessen Oberschenkel ausgehendem vorzugsweise endseitig gebogen verlaufenden Druckfinger zeichnet sich dadurch aus, dass der Druckbügel durch Schneiden, Biegen sowie zum Ausbilden von die Lager bildenden Lagerkragen durch Tiefziehen in vorgegebener Schrittfolge in einem Folgewerkzeug hergestellt wird. Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass aus einem Blechschnitt zunächst bereichsweise Abschnitte der Seitenschenkel ausgeschnitten werden, die Seitenschenkel im Bereich der Lager vorgelocht und sodann gegebenenfalls nach Ausprägen einer in Längsrichtung des auszubildenden Druckfingers verlaufenden Sicke durch Tiefziehen von die Löcher umgebenden Rändern Lagerkragen ausgebildet werden, und dass anschließend der Druckbügel vollständig ausgeschnitten und zur Bildung des Druckbügels in seine Endgeometrie gebogen wird. Dabei erfolgt insbesondere vor Ausschneiden des Druckfingers aus dem Materialstreifen das Prägen der Sicken. Ferner besteht die Möglichkeit, vor oder nach dem Tiefziehen der Lagerkragen den freigeschnittenen Druckfinger endseitig umzubiegen. Des Weiteren werden nach dem Tiefziehen der Lagerkragen ringförmige Kränze durch Prägen gebildet, die die Lagerkragen konzentrisch umgeben.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnungen zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 einen aus Metall bestehenden Druckbügel nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 einen nach der erfindungsgemäßen Lehre ausgebildeten Druckbügel,

Fig. 3 den Druckbügel nach Fig. 2 in Seitenansicht, teilweise perspektivisch, und

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung der Schrittfolge zur Herstellung des Druckbügels gemäß der Fig. 2 und 3.

In Fig. 1 ist ein Druckbügel 10 dargestellt, der aus Metall besteht und nach dem Stand der Technik hergestellt worden ist. Der Druckbügel 10 besteht aus einem U-förmig gebogenen Basisabschnitt 12, an dessen Querschenkel 14 ein Druckfinger 16 angenietet ist.

Um den Druckbügel 10 in einem Bürstenhalter zu lagern, weisen dessen Seitenschenkel 18, 20 Löcher auf, in die vorgefertigte Lager 22, 24 eingesetzt sind. Damit die erforderliche Stabilität des Druckbügels 10 und insbesondere des Druckfingers 16 und das erforderliche Widerstandsmoment erzielbar sind, um eine Kohlebürste auf einen Kollektor oder einen Schleifring einer elektrischen Maschine zu drücken, wird zumindest der Druckfinger 16 aus federhartem Stahl hergestellt.

Unabhängig hiervon ist eine Lagerhalterung für die Einzelteile der Kohlebürste 10, also dem Basisabschnitt 12, dem Druckfinger 16, den Lagern 22, 24 sowie die Nieten erforderlich, um im erforderlichen Umfang Druckbügel 10 herstellen zu können. Losgelöst hiervon sind auf Grund des Zusammensetzens der Einzelteile Fertigungstoleranzen gegeben, so dass eine Zeit- und damit kostenaufwendige Überwachung des Produktions- und Motageablaufs erforderlich ist.

Um all diese Nachteile zu vermeiden, wird erfindungsgemäß ein Druckbügel 26 vorgestellt, der einteilig und durch Schneiden, Biegen, Tiefziehen und gegebenenfalls Prägen eines Abschnitts eines Blechzuschnitts oder -steifens hergestellt ist. So weist der Druckbügel 26 einen U-förmigen Basisabschnitt 28 mit Querschenkel 30 sowie im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Seitenschenkeln 32, 34 auf. In den Seitenschenkeln 32, 34 sind den Lagern 22, 24 des Druckbügels 10 entsprechende Lagerkragen 36, 38 durch Tiefziehen ausgebildet, die ihrerseits von über die Außenflächen der Schenkel 32, 34 vorstehenden und durch Prägen ausgebildeten Kränzen 40, 42 konzentrisch umgeben sind, über die eine Abstützung des Druckbügels 26 gegenüber einer Bürstenhalterung erfolgen kann. Somit liegen die Außenseiten der Schenkel 32, 34 nicht flächig an entsprechenden Aufnahmen eines Bürstenträgers an.

Der Basisabschnitt 28, d. h. dessen Querschenkel 30 geht seinerseits in einen Druckfinger 44 über, der gegebenenfalls in seinem Ende 46 durch Biegen abgewinkelt ist, um mit einem U- förmigen Endabschnitt 48 auf einer Kohlebürste aufzuliegen. Dabei weist der Druckfinger 44 eine Breitenerstreckung auf, die geringer als die des Querschenkels 30 ist. Ferner ist der Druckfinger 44 nach den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 derart gebogen, dass sich eine U-förmige Geometrie ergibt, wobei jeweiliger Seitenschenkel 50 stetig in den entsprechenden Seitenschenkel 32 bzw. 34 des Basisabschnittes 28 übergeht. Durch diese Maßnahmen erfährt der Druckfinger 44 eine Steifigkeit derart, dass gewünschte Widerstandsmomente erzielbar sind. Sofern eine entsprechende U-förmige Geometrieausbildung des Druckfingers 44 z. B. aus Platzgründen in dem Bürstenhalter nicht möglich ist, werden zur Versteifung in Längsrichtung des Druckfingers 44 verlaufende Sicken geprägt, die über die Außenflächen 54 vorstehen können.

Des Weiteren ist in dem Querschenkel 30 ein Abschnitt 56 freigeschnitten und aus der Fläche nach außen gebogen, wie die zeichnerische Darstellung verdeutlicht. Weitere Ausschnitte 58, 60 können in dem Querschenkel 28 oder in dem von diesem ausgehenden Druckfinger 54 vorgesehen sein, um z. B. Zugfedern oder ähnliches zu befestigen.

Zu den Darstellungen in Fig. 2 und 3 ist noch anzumerken, dass sich diese insoweit voneinander unterscheiden, als dass der von dem Querschenkel 28 ausgehende Lappen 56 in Fig. 3 von einer aus dem Querschenkel 28 ausgebildeten im Schnitt U-förmigen Erhebung ausgeht, die ebenfalls durch Prägen hergestellt ist. Hierdurch ist die Möglichkeit einer einfachen Befestigung einer Zugfeder gegeben, die von der Ausstanzung 60 ausgeht.

In Fig. 4 ist rein prinzipiell der Verfahrensablauf zur Herstellung eines einstückigen Druckbügels 26 dargestellt, der aus einem Metallstreifen wie Blechstreifen 62 durch Schneiden bzw. Stanzen, Prägen, Tiefziehen und Biegen hergestellt wird. Hierzu wird der Metallstreifen 62 schrittweise durch ein Folgewerkzeug geführt, um in einer vorgegebenen Bearbeitungsfolge den Druckbügel 26 herzustellen. So wird in einem ersten Schritt 64 ein Teil des Blechstreifens 62 mittels eines Stanzwerkzeuges wie Stempels 64 ausgeschnitten, und zwar im rückseitigen Bereich sowohl des Querschenkels 28 als auch der Seitenschenkel 32, 34. Gleichzeitig erfolgt ein Verlochen der Seitenschenkel 22, 34 im Bereich der durch Tiefziehen herzustellenden Lagerkragen 36, 38. In einem folgenden Verfahrensschritt 66 kann im Bereich des später auszuschneidenden und zu biegenden Druckfingers 44 in dessen Längsrichtung verlaufend eine Sicke 68 geprägt werden. Sodann werden in einem Arbeitsschritt 68 die Lagerkragen 36, 38 gezogen, um in dem nachfolgenden Schritt 70 mittels eines Stanzwerkzeuges wie Stempels 72 den Druckbügel weiter auszuschneiden, und zwar im Bereich des fingerseitig verlaufenden Rands der Seitenschenkel 32, 34 sowie des Druckfingers 44 selbst.

Ist das Kragenziehen (Schritt 68) zuvor vor dem Stanzschritt 70 erläutert worden, so besteht ohne Weiteres auch die Möglichkeit, dass das Kragenziehen nach dem Stanzen 70 erfolgt. Sodann wird der Druckfinger 44 in seinem vorderen Ende 46 im erforderlichen Umfang gebogen. Anschließend wird das Freischneiden und das Herausbiegen des Lappens 56 aus der Ebene durchgeführt. Ferner kann ein weiteres Biegen des Druckfingers 44 (Schritt 78) bzw. ein Nachkalibrieren erfolgen. Schließlich werden im Längsrandbereich weiterhin mit dem Blechstreifen 62 verbundene Zuschnitt des Druckbügels im Verfahrensschritt 80 vollständig ausgeschnitten und die Schenkel 32, 34 zur Bildung des U-förmigen Basisabschnittes 28 gebogen.

In der zuvor beschriebenen Verfahrensabfolge können nach dem Ziehen der Kragen 36, 38 die Seitenschenkel 32, 34 einer weiteren Prägung unterzogen werden, damit die Lagerkragen 36, 38 von kreisringförmigen aus den Seitenoberflächen der Seitenschenkel 32, 34 vorstehenden Kränzen 40, 42 umgeben werden, über die der Druckbügel 26 in einem Bürstenträger seitlich abstützbar ist.

Zum Positionieren und Transportieren bzw. Justieren weist der Blechstreifen 62 in vorgebenen Abständen Positionierlöcher auf, die beispielhaft mit den Bezugszeigen 82, 84 versehen sind.


Anspruch[de]
  1. 1. Druckbügel (26) hergestellt aus Metall für einen Bürstenhalter einer elektrischen Maschine umfassend einen U-förmigen Basisabschnitt (28), von dessen Seitenschenkeln (32, 34) Lagerkragen (36, 38) und von dessen Querschenkel (30) ein Druckfinger (44) ausgehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbügel (26) umfassend den U-förmigen Basisabschnitt (28) mit den als gezogene Lagerkragen (36, 38) ausgebildeten Lagern und dem Druckfinger (44) einteilig ausgebildet ist.
  2. 2. Druckbügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbügel durch Schneiden, Biegen und Tiefziehen und gegebenenfalls Prägen eines Abschnitts eines Metallstreifens (62) ausgebildet ist.
  3. 3. Druckbügel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckfinger (54) in Längsrichtung verlaufend eine durch Prägen gebildete Sicke (64) aufweist.
  4. 4. Druckbügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckfinger (44) im Schnitt eine U-förmige Geometrie aufweist, deren Seitenschenkel (50, 52) stetig in die Seitenschenkel (32, 34) des U-förmigen Basisteils (28) übergehen.
  5. 5. Druckbügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckfinger (44) eine Breitenerstreckung aufweist, die kleiner als der Querschenkel (30) des U-förmigen Basisabschnitts (28) ist.
  6. 6. Druckbügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Querschenkel (30) des U-förmigen Basisabschnitts (28) ein Abschnitt (56) bereichsweise freigeschnitten und nach außen gebogen ist.
  7. 7. Druckbügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkragen (36, 38) konzentrisch von einem außenseitig über den Seitenschenkel (32, 34) vorstehenden Kranz (40, 42) umgeben ist.
  8. 8. Druckbügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kranz (40, 42) durch Prägen ausgebildet ist.
  9. 9. Verfahren zur Herstellung eines Druckbügels aus Metall umfassend einen U-förmigen Basisabschnitt mit von dessen Seitenschenkeln ausgehenden Lagern sowie von dessen Querschenkel ausgehendem vorzugsweise endsseitig gebogen verlaufenden Druckfinger, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbügel durch Schneiden, Biegen und Tiefziehen eines Materialstreifenabschnitts aus Metall hergestellt wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem jeweiligen Seitenschenkel (32, 34) des U-förmigen Basisabschnitts (28) ein Loch ausgebildet und sodann dessen Rand durch Tiefziehen zu einem das Lager bildenden Lagerkragen (36, 38) ausgebildet wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkragen (36, 38) von einem aus dem Seitenschenkel (32, 34) geprägten Kranz (40, 42) konzentrisch umgeben wird.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung des Druckfingers (44) zumindest eine Sicke geprägt wird.
  13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Querschenkel (30) des U-förmigen Basisabschnitts (28) ein Abschnitt teilweise ausgeschnitten und nach außen gebogen wird.
  14. 14. Verfahren zur Herstellung eines Druckbügels nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche durch schrittweises Hindurchführen eines Metallstreifens durch ein Folgewerkzeug bei gleichzeitigem Durchführen der Verfahrensschritte:
    1. - teilweises Freischneiden der Seitenschenkel,
    2. - Ausbilden von Löchern in den Seitenschenkeln,
    3. - Tiefziehen des die Löcher umgebenden Randes zur Ausbildung der Lagerkragen,
    4. - weiteres Ausschneiden des Druckbügels sowohl im Bereich der Seitenschenkel als auch des Druckfingers,
    5. - Rundbiegen des Druckfingers in seinem Endbereich,
    6. - vollständiges Ausschneiden der Schenkel und Biegen dieser zur Bildung des Druckbügels.
  15. 15. Verfahren zur Herstellung eines Druckbügels nach zumindest Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte des teilweisen Freischneidens der Seitenschenkel und des Freischneidens des Druckfingers einerseits und das Tiefziehen der die Löcher in den Seitenschenkeln umgebenden Rändern andererseits in ihrer Reihenfolge ausgetauscht werden.
  16. 16. Verfahren zur Herstellung eines Druckbügels nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Tiefziehen der Lagerkragen in den Seitenschenkeln die Lagerkragen konzentrisch umgebende Kränze geprägt werden.






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