用于滑环电刷的振动吸收装置的制作方法

本发明涉及用于在旋转部件之间传输电信号的滑环和用于滑环的电刷。特别地，本发明涉及一种用于金丝刷的振动吸收和稳定装置。

背景技术：

电滑环用于在旋转部件和静止部件之间传递电功率和/或电信号。这种滑环用于不同的应用中，例如风能设备或计算机断层扫描仪。还有许多军事和航空航天应用中也使用滑环。

所有这些应用通常需要高寿命和低接触电阻以及低接触噪声。此外，在诸如具有高旋转速度的ct扫描仪的特定应用以及诸如机器人和拾放机的具有重复高加速度的应用中，需要特别注意。这同样适用于例如航空航天应用中的特定环境要求。

滑环通常基于具有滑动轨道的第一部分和具有用于通过旋转运动在滑动轨道上滑动的刷的第二部分。由于外部干涉或由于摩擦变化，除了刷的旋转运动或振荡之外，可能发生刷的干扰运动。特别地，如果激励机构是基于摩擦效应的，则针对这些干扰运动使用术语摩擦引发的振动。这种干扰运动可能引起接触噪声和/或接触中断，从而对信号质量产生不利影响。在具有感应负载的应用中，在这种中断期间可能发生电弧，这导致刷和滑动轨道的显著腐蚀和磨损。只要超过最小电弧电压和最小电弧电流，例如对于金-金触点而言只要超过100ma和12v，纯欧姆电路将会遭受电弧。在较低值下，仍可能发生熔融，随后导致损坏和磨损。

ep0662736a1公开了一种多纤维刷，其中成束的多根薄纤维用于接触滑动轨道。由于各根纤维之间的内部摩擦，抑制了振荡。缺点是复杂的设计，该设计具有由套圈保持的多条细丝，这是昂贵且难以制造的。此外，纤维束具有相对较大的直径，因此需要宽的滑动轨道。

在jps598275u中公开了一种具有吸收材料的电接触刷。

在jps56139373中公开了一种具有吸收材料的滑动刷。

在us2003/015934a1中公开了一种轴向方向滑动接触型刷设备，其具有保持在紫外线固化的丙烯酸基树脂中的刷。

jph0993877公开了一种带有吸收材料的滑动接触件。

jps50144202u公开了一种带有吸收性聚合物材料的滑环接触件。

jph01132075公开了一种滑环组件。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是稳定用于滑环的滑动刷，优选地稳定丝刷，使得减少振荡和/或干扰运动。这可以进一步导致减小接触噪声、提高信号质量、延长刷的寿命以及提高刷的可靠性。这同样适用于包括刷和滑动轨道的滑环。解决方案应该简单且便宜。优选地，它不需要改变现有刷块或滑环的设计。解决方案应该可用于改造现有的刷。

在独立权利要求中描述了该问题的解决方案。从属权利要求涉及本发明的进一步改进。

在一实施例中，提供一种吸收装置，其用于吸收动能，例如来自滑动刷的振动和/或振荡和/或加速度的动能。吸收装置包括包围弹性吸收材料的壳体。吸收材料能够包围刷的至少一部分和/或能够被刷穿透。

弹性吸收材料可以包括聚合物，优选泡沫、弹性体或凝胶。此外，优选的是，弹性吸收材料是非导电材料，以提供相邻刷丝之间的绝缘。

壳体优选地包括绝缘材料，优选塑料材料，最优选注射模制塑料材料。优选地，壳体包括两个相同的部分，它们优选地配合在一起(优选地通过悬臂式卡扣配合)，用于将弹性吸收材料保持在这些部分之间。每个壳体部分优选地具有细长的基部，该基部优选地具有位于一侧的至少一个悬臂式卡扣臂(优选两个卡扣臂)和位于相对一侧的开口，卡扣臂配合到该开口中。两个这样的壳体部分可以卡扣在一起而形成壳体。

在至少一个壳体部分处可以设有至少一个角部(优选地在纵向方向上)，以防止弯曲和增加稳定性，同时保持低的总质量。

壳体部分可以具有用于保持弹性吸收材料的凹槽。优选地，弹性吸收材料在将它们卡扣在一起之前插入在壳体部分之间。在壳体内可以设置两片弹性吸收材料，使得滑动刷可以在将它们卡扣在一起之前布置在壳体部分之间。可以预先制造具有其中附接或胶粘的弹性吸收材料的壳体部件，使得这些壳体部件中的两个仅需要卡扣在至少一个滑动刷上。

在另一个实施例中，吸收装置附接到滑动刷上，从而形成滑动刷组件。这种滑动刷优选地是包括金属丝的丝刷。滑动刷包括第一端和第二端。第一端可以由刷块或刷架保持或者附接到刷块或刷架。滑动刷还包括用于接触滑动轨道的接触部分。接触部分优选地位于第一端和第二端之间，最优选地靠近第二端。优选地，在正常操作条件下，接触部分与滑动轨道机械和电(电流)接触。吸收材料能够包围刷的至少一部分和/或能够被刷穿透。

刷架优选地提供刷与接触刷的电接触件的机械固定。刷架可以包括印刷电路板、金属件或模制塑料部件。

优选地，刷包括具有弹簧弹性性质的金属。这种金属可包括弹簧钢、黄铜、青铜、银、铜、镍及其合金或组合中的至少一种。它还可包括任何导电接触材料，例如银或金。

接触部分还可以包括碳材料。它可以包括连接到金属丝的碳材料片或丝或者包括涂覆有或电镀有碳材料的金属丝。

刷可以包括金属片或金属丝，并且接触部分可以是附接金属接触件，附接接触件包括高导电材料或者可以包括金属石墨。金属片刷可以由金属片制成，该金属片包括本文提到的用于刷的金属中的至少一种。金属片的厚度可以介于0.05mm和3mm之间，优选地介于0.3mm和1.5mm之间。宽度可以介于1mm和20mm之间，优选地介于3mm和10mm之间。刷可以通过激光切割、冲压和/或弯曲制造。

吸收装置可以通过与至少一个刷的摩擦而保持在适当位置。优选地，吸收装置附接到多个平行的刷。通过这种方式，可以衰减各个刷的振动。测试表明，多个刷以相同的方式(同一时间同一方向和同一幅度)振动是不太可能的。因此，非振动刷可以提供吸收装置的相对稳定的支撑。即使许多刷都在振动，优选地相对较硬的吸收装置的位置平均在刷之间，因此保持相对稳定的位置。可替代地，吸收装置可以附接到稳定的承载件上。其可以是刷块、刷块的一部分、或壳体的任何其他部分。

优选地，吸收装置布置在第一端和接触部分之间。如果刷的第二端在接触部分上显著延伸，则吸收装置也可以布置在接触部分和第二端之间。

进一步优选的是，接触部分具有包含高导电材料的表面。这种材料可以是镍、银、金或任何铂系金属、化学上类似于铂的金属，尤其是锇、铱或钯。优选地，接触部分被电镀或镀层的，从而提供薄的金层或金合金层。

在另一个实施例中，壳体由单个(单件)部件构成。

另一个实施例涉及一种滑环刷块，所述滑环刷块包括刷架，该刷架保持至少一个或优选多个如上所述的滑环刷。优选地，刷架包括用于滑动刷的电接触件的绝缘材料和/或导电材料。至少一个吸收装置附接到至少一个刷和/或至少一个刷穿透吸收装置的吸收材料。

另一个实施例涉及一种滑环组件，其包括如上所述的滑动轨道和滑环刷块。优选地，至少一个或多个滑动轨道由绝缘材料本体保持，从而形成滑环模块。

本文公开的实施例具有如下优点，刷的振动和/或振荡可以显著衰减或减小。吸收装置不会削弱刷，也不会改变弹簧性质，这导致与滑动轨道的接触力不变。滑动轨道中v形凹槽的线性引导不受影响，这是因为不存在对刷的侧向力。

吸收装置可以容易地附接到现有的刷。这为改造或升级提供了简单的解决方案，无需进一步修改滑环系统。

一种用于将吸收装置添加到至少一个滑环刷的方法，其包括将吸收装置附接到所述至少一个滑环刷的步骤，所述吸收装置包括两个壳体部分，所述壳体部分具有：细长的基部，所述细长的基部具有位于一侧的卡扣臂和位于相对一侧的开口，所述卡扣臂配合到所述开口中；位于壳体部分之间的弹性吸收材料。通过将两个壳体部分卡扣在一起可以容易地围绕滑动刷闭合壳体。

附图说明

在下文中，将参照附图关于实施例的示例通过示例而非限制总体发明构思的方式描述本发明。

图1示出了滑环组件的侧视图；

图2示出了滑环组件的截面图；

图3示出了图2的放大细节；

图4示出了具有固定装置的实施例；

图5示出了吸收装置的短侧视图；

图6示出了截面图；

图7示出了壳体的俯视图；

图8示出了壳体的侧视图；

图9示出了壳体的侧截面图；

图10示出了壳体部分的侧截面图；

图11示出了壳体部分的俯视图；

图12示出了壳体部件的正视图。

具体实施方式

在图1中，示出了滑环组件的侧视图。滑环组件100包括滑环模块110和滑环刷块120。滑环模块110可绕旋转轴线15旋转，并且优选地包括具有多个滑动轨道的绝缘本体10。在此，示出了四个滑动轨道11、12、13和14。很明显，可以存在任何其他数量的滑动轨道。滑动轨道由绝缘本体嵌入和/或保持。优选地，滑动轨道彼此绝缘。还可以存在这样的构造，其中滑动轨道中的至少一些电连接在一起。这对于传输较高电流或具有较低噪声水平的信号可能是有用的。这里，示出了具有v形凹槽的滑动轨道的优选实施例。这些v形凹槽具有的优点是它们可以引导在其上滑动的丝并将丝精确地保持在预定轨道上。显然，可以替代地使用任何其他类型的滑动轨道，例如具有多个凹槽的轨道或不带凹槽的轨道，所述不带凹槽的轨道具有平面表面。

滑环刷块包括刷架20，该刷架20可以包括印刷电路板或任何其他绝缘材料。它还可以包括诸如金属的导电材料，其具有用于保持刷的绝缘部分。刷块优选地保持多个滑动刷。在该实施例中，示出了四个丝刷21、22、23、24。很明显，可以存在任何其他数量的刷和任何其他类型的刷。例如，可以存在多纤维刷或碳刷。刷间隔开，使得它们匹配滑环模块的对应滑动轨道。每个滑动轨道不一定必须设有一个刷。还可以设有多个刷，所述多个刷接触一个滑动轨道以增加电流能力和/或降低噪声和/或接触电阻。第一吸收装置201设置在四个丝刷21、22、23、24处，以减少振动和/或振荡。第一吸收装置201可以仅覆盖较少数量的刷，或者可以存在多个吸收装置，每个吸收装置覆盖较少数量的刷。

在图2中，在沿着图1中的线a-a截取的平面中示出了第一实施例的截面图。优选的是，滑环模块具有自由孔，例如用于承载电缆。示出了连接器16，其可以是焊接点或焊接销或连接件，所述焊接点或焊接销或连接件接触第一滑动轨道11。连接电缆可以焊接到该连接器。优选地，其他滑动轨道也具有连接器，用以从绝缘本体的内侧接触滑动轨道。在该实施例中，第一滑动刷21和第五滑动刷25接触第一滑动轨道11。这里，示出了第一吸收装置201和第二吸收装置202。此外，示出了普通滑动刷30的细节。滑动刷30具有第一端31，该第一端31优选地由刷架20保持。与之相对的是第二端32。在第一端31和第二端32之间的是接触部分33。该接触部分被设计成用于接触滑动轨道。优选地，吸收装置201布置在第一端和接触部分之间。

在图3中，示出了图2的细节。这里，可以更好地看到吸收装置的细节。

图4示出了图3的略微修改的实施例。这里，吸收装置201、202由第一固定装置203和第二固定装置204保持到刷架上。

在图5中，示出了吸收装置200的短侧视图。吸收装置具有壳体210，该壳体210包括第一壳体部分211和第二壳体部分212。壳体部分的细节将在后文更详细地示出。

图6示出了图5的截面图。其清楚地示出了壳体部分之间的弹性吸收材料220。角部239对于较大的壳体部分是有利的，因为角部增加了稳定性。

图7示出了壳体的俯视图。

图8示出了壳体的侧视图。

图9示出了侧截面图。其也示出了两个相同的壳体部分211、212如何连接在一起而形成壳体。为了组装，第二壳体部分可以倒置放置在第一壳体部分上并旋转约180度。这里，弹性吸收材料220可以包括第一层221和第二层222。还可以存在任何其他数量的层。优选地，吸收材料部件的尺寸设计成使得当壳体部分机械连接成壳体时它们包围滑动刷。

图10示出了壳体部分230的侧截面图。该壳体部分具有基部231，该基部231具有用于弹性吸收材料(这里未示出)的凹槽232和用于增加稳定性的角部239。为了与另一个壳体部分组装成壳体，在一侧设置有悬臂式卡扣臂234、235，在另一侧设置有配合的开口233。

图11示出了壳体部分的俯视图。

图12示出了壳体部分的正视图。这里，示出了具有第一突出部236的第一悬臂式卡扣臂234和具有第二突出部237的第二悬臂式卡扣臂235。

附图标记列表

10绝缘本体

11第一滑动轨道

12第二滑动轨道

13第三滑动轨道

14第四滑动轨道

15旋转轴线

16连接器

20刷架

21第一滑动刷

22第二滑动刷

23第三滑动刷

24第四滑动刷

25第五滑动刷

30滑动刷

31滑动刷第一端

32滑动刷第二端

33接触部分

100滑环组件

110滑环模块

120滑环刷块

130滑动刷组件

200吸收装置

201第一吸收装置

202第二吸收装置

203第一固定装置

204第二固定装置

210壳体

211第一壳体部分

212第二壳体部分

220弹性吸收材料

221第一吸收部分

222第二吸收部分

230壳体部分

231基部

232凹槽

233开口

234第一悬臂式卡扣臂

235第二悬臂式卡扣臂

236第一突出部

237第二突出部

239角部