(57)【要約】      （修正有）【課題】多層カーボンブラシおよび該多層カーボンブラシを製造するための方法に関する。【解決手段】カーボンブラシ１０は、導電材料からなる少なくとも２つの機能層１２，１４，１６と、これらの機能層の間に延びているところの、結合剤および窒化ホウ素の混合物からなりあるいは該混合物を含有する電気絶縁材料からなる絶縁層１８とにより構成される。【選択図】図１−２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素材料のような導電材料からなる少なくとも２つの機能層（１２，１４，１６）と、複数の連続する機能層の間に延びており、かつ電気絶縁材料からなる絶縁層（１８）と、を有する多層カーボンブラシ（１０）を製造する方法であって、前記導電材料、または、該導電材料を充填材として含む材料、および前記電気絶縁材料を、前記製造される多層カーボンブラシの、層の順番に対応する配列で、層状に型（２８）に入れ、次に、プレスし、続いて熱処理御する方法において、
前記電気絶縁材料として、フェノール樹脂のような結合剤と、窒化ホウ素、特に六方晶系の窒化ホウ素とからなり、あるいは、結合剤および窒化ホウ素を含有するところの、均質化された混合物の細粒の粉末および／または粒状物を、前記型（２８）入れること、を特徴とする方法。
【請求項２】
予め粒状化した窒化ホウ素、特に六方晶系の窒化ホウ素と、結合剤、特にフェノール樹脂とからなる均質化した混合物を、前記型（２８）に入れることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
窒化ホウ素、好ましくは予め粒状化した窒化ホウ素、特に六方晶系の窒化ホウ素と、結合剤、特にフェノール樹脂とからなる均質化した混合物をプレスし、続いて、このプレスした混合物を粉砕し、次に前記型（２８）に入れ、但し、粉砕した粒状物の粒度は、特に、ｄ１０＝１０μｍおよび／またはｄ５０＝１８０μｍおよび／またはｄ９０＝３２５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記窒化ホウ素は、前記結合剤より粗粒であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記結合剤は、１μｍ≦ｄ１０≦５μｍおよび／または１５μｍ≦ｄ５０≦２０μｍおよび／または４５μｍ≦ｄ９０≦５０μｍの粒度を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記予め粒状化された窒化ホウ素は、３μｍ≦ｄ１０≦１０μｍおよび／または３０μｍ≦ｄ５０≦４０μｍ、特に、３μｍ≦ｄ１０≦５μｍおよび３０μｍ≦ｄ５０≦４０μｍの粒度を有し、あるいは、前記予め粒状化された窒化ホウ素は、３０μｍ≦ｄ１０≦７０μｍおよび／または１７０μｍ≦ｄ５０≦２２０μｍ、特に、３０μｍ≦ｄ１０≦７０μｍおよび１７０μｍ≦ｄ５０≦２２０μｍの粒度を有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
窒化ホウ素と結合剤の前記混合物を、室温で均質化することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記均質化した化合物から、成長法、特に流動層方法によって、前記型（２８）に入れるべき粒状物を製造すること、あるいは、前記均質化した混合物をプレスして、１つまたは複数の物体を形成し、次に、粉砕法で、特に粉砕によって前記型（２８）に入れる前記粒状物を製造することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
フェノール樹脂のような前記結合剤は、１μｍ≦ｄ５０≦１００μｍの粒度分布を有し、および／または前記窒化ホウ素、特に前記六方晶系の窒化ホウ素は、１μｍ≦ｄ５０≦１０μｍおよび／または３０μｍ≦ｄ９０≦４０μｍおよび／または３μｍ≦ｄ１０≦５μｍの粒度分布を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記混合物には、前記結合剤、特にフェノール樹脂の割合は、窒化ホウ素、特に六方晶系の窒化ホウ素の割合に対し、２：１ないし０．８：１であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記窒化ホウ素を、少なくとも部分的に、摩擦係数を低減しかつ絶縁性の潤滑剤特性を有する代替材料によって、特に、二硫化モリブデン、ベントナイト、硫化タングステン、タルカン、カーカス用煤、これらの物質の混合物のグループからなる少なくとも１つの代替材料によって、代替することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記結合剤中の炭素材料のほかには、前記絶縁層は、他の炭素材料を含まないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
導電材料として、天然黒鉛、合成黒鉛、必要な場合には、銅のような伝導性改善材料およびピッチ、樹脂および／またはプラスチック粉末のような結合剤を使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
炭素材料のような導電材料からなる少なくとも２つの機能層（１２，１４，１６）と、これらの機能層の間にある、電気絶縁材料からなる絶縁層（１８）とを有し、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の方法で製造される多層カーボンブラシ（１０）において、
前記電気絶縁材料は、結合剤、特にフェノール樹脂および窒化ホウ素、特に六方晶系の窒化ホウ素の混合物からなり、あるいは該混合物を含有することを特徴とする多層カーボンブラシ。
【請求項１５】
前記結合剤、フェノール樹脂のような合成樹脂材料および／またはピッチであること、および／または前記窒化ホウ素は六方晶系の窒化ホウ素であることを特徴とする請求項１４に記載の多層カーボンブラシ。
【請求項１６】
前記混合物には、前記結合剤、特にフェノール樹脂の割合は、窒化ホウ素の割合に対し、２：１ないし０．８：１であることを特徴とする請求項１４または１５に記載の多層カーボンブラシ。
【請求項１７】
前記窒化ホウ素は、少なくとも部分的に、摩擦係数を低減しかつ弾性のおよび絶縁性の潤滑剤特性を有する代替材料によって、特に、二硫化モリブデン、ベントナイト、硫化タングステン、タルカン、カーカス用煤、これらの物質の混合物のグループからなる少なくとも１つの代替材料によって、代替されていることを特徴とする請求項１４に記載の多層カーボンブラシ。
【請求項１８】
前記結合剤中の炭素材料のほかには、前記絶縁層は、他の炭素材料を含まないことを特徴とする請求項１４に記載の多層カーボンブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素材料のような導電材料からなる少なくとも２つの機能層と、これらの機能層の間にある、電気絶縁材料からなる少なくとも１つの絶縁層とを有する多層カーボンブラシに関する。更に、本発明は、炭素材料のような導電材料からなる少なくとも２つの機能層と、複数の連続する機能層の間に延びている、電気絶縁材料からなる少なくとも１つの絶縁層とを有する多層カーボンブラシを製造する方法であって、導電材料、または、該導電材料を充填材として含む材料、および電気絶縁材料を、製造される多層カーボンブラシの、層の順番に対応する配列で、層状に型に入れ、次に、プレスし、続いて熱処理御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１からは、特に炭素材料からなる、相互間に電気絶縁式に貼着された複数の機能層を有する、多層カーボンブラシが読み取れる。電気絶縁性の貼着層は、絶縁層である。
【０００３】
複数の層が夫々導電性を有するが、必要な場合には、異なった機械的特性を有してなる、多層カーボンブラシとも言うカーボンブラシも知られている。このようなカーボンブラシは、特許文献２から読み取れる。種々の材料組成物を有するところの、種々の層−ゾーンともいう−を形成することができるのは、カーボンブラシのプレス前に、異なった材料組成を有する２つの出発層を、順々に、プレス型に入れて、互いにプレスすることによって、である。ここでは、一方のゾーンは、他方のゾーンより高い銅の割合を有することができる。
【０００４】
特許文献３に記載の、多層スライディングコンタクト（Schleifkontakt）とも言うカーボンブラシは、夫々導電性粉末からなる複数の層を有する。多層スライディングコンタクトを製造するために、型に、同時に２つの導電性粉末を注入する。その目的は、圧縮工程後に、熱処理を実行するためである。粉末を型に同時に入れることによって層を形成することのほかに、追加的に、導電性粉末を順次型に供給することによって、複数の層を形成することができる。
【０００５】
特許文献４からは、多層カーボンブラシを製造する方法が公知である。出来上がったカーボンブラシを滑らかに研磨し、２つの出来上がったカーボンブラシの間に、絶縁材料を有する粘性の合成樹脂層を設け、次に、炭素層を適切なプレス工具の中で締めつける。その目的は、炉の中で乾燥を可能にするためである。
【０００６】
炭素から積層材を製造するための方法は、特許文献５から読み取れる。プレスおよび熱処理により所望の最終体（Endkoerper）を得るために、上下に設けることができる炭素層、例えば炭素フェルト層の間に、熱可塑性合成樹脂からなるシートを設け、次に、所望の圧力および温度に晒す。
【０００７】
特許文献６は、材料の異なる組成の部分からなるカーボンブラシに関する。ここでは、カーボンブラシを、プレス工程で製造する。
【０００８】
特許文献７から公知のスタータ用のカーボンブラシは、低抵抗材料からなる第１の層と、高抵抗材料からなる境界層とからなり、該境界層は、カーボンブラシの滑り面から始まって、反対側の裏面から間隔をあけて終わる。第１のおよび第２の層を、型の中で、粉末を型に注入し、プレスし、続いて燒結することによって、製造する。
【０００９】
複数の炭素プレートと、これらの炭素プレートの間に延びている複数の絶縁層とからなる多層カーボンブラシを、しばしば、小型の可逆性のモータ、例えば洗濯機用モータのために使用する。この場合、絶縁層は、シートから、または絶縁性接着剤層または合成樹脂層、１つまたは複数の粉末樹脂層からなってもよい。絶縁層より高い分路抵抗によって、整流子の、カーボンブラシによって覆われる２つのセグメントの間に流れる電流を減少し、従って整流を改善する。
【００１０】
前述のタイプの知られた多層カーボンブラシを、通常は、まず、温度処理されたカーボンブラシを互いに整列し、次に、これらのカーボンブラシの間に、シートを入れるようにして、製造する。続いて、機械的処理、寸法処理（Massbearbeitung）、およびロープまたはストランドを入れることを行なう。
【００１１】
特許文献８からは、低抵抗層および高抵抗層からなるカーボンブラシが公知である。後者は、炭素材料、結合剤および窒化ホウ素を含む。
【００１２】
特許文献９の内容は、電動モータ用のカーボンブラシである。潤滑剤としては、二硫化モリブデンまたは窒化ホウ素が混入されていてもよい。
【００１３】
明細書の最初の部分に記載の、多層カーボンブラシおよび該多層カーボンブラシを製造する方法は、特許文献１０から読み取れる。カーボンブラシを製造するために、粉末材料を型で層状に入れ、プレスし、続いて熱処理する。
【００１４】
粉末材料としては、導電性の機能層として、天然黒鉛、合成黒鉛、樹脂が適切である。絶縁性材料としては、樹脂粉末を提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】DE 199 13 599 A1
【特許文献２】DE 91 06977 U1
【特許文献３】DE 44 30 745 A1
【特許文献４】DE 636 540 C
【特許文献５】DE 33 07 090 A1
【特許文献６】DE 199 02 938 A1
【特許文献７】EP 1 128 496 A1
【特許文献８】DE 10 2005 0257 063 A1
【特許文献９】DE 195 49 195 A1
【特許文献１０】EP 1 481 449 B1
【発明の概要】
【００１６】
型に材料を充填する際に明らかになったことは、導電層の製造のために使用する粉末材料が、プレス後に、所望の均等な厚みを、カーボンブラシの高さおよび長さに亘って有するところの層を作り上げるためには、十分な程度に流動しないことである。
【００１７】
明細書の最初の部分に記載のタイプの多層カーボンブラシを、電気絶縁材料からなる絶縁層が、カーボンブラシの全高および全長に亘って所望の均一な厚みを有するように、改善するという課題の基礎になっている。更に、絶縁層の製造のために使用される材料を、十分な程度流動させるところの方法を提供することが意図されている。それ故に、出来上がったカーボンブラシの絶縁層が所望の均一な厚みを有するように、電気絶縁層の形成のために、カーボンブラシの製造のために使用される型に、十分に充填する材料を入れることができる。
【００１８】
上記課題を解決するために、電気絶縁材料が、結合剤および窒化ホウ素の混合物からなり、あるいは結合剤および窒化ホウ素を含有することを実質的に特徴とする、本明細書の最初の部分に記載されたタイプの多層カーボンブラシを提案する。特には、結合剤が、樹脂、特にフェノール樹脂であることが提案されている。結合剤としては、しかし、ピッチ、あるいは樹脂およびピッチの混合物も適切である。
【００１９】
特に意図されているのは、電気絶縁材料が、結合剤中の炭素材料を除いて、炭素材料を含まないことである。
【００２０】
窒化ホウ素は、特に、良好な潤滑剤特性を有するところの、黒鉛に似た六方晶系の変形の形態をとる窒化ホウ素である。
【００２１】
六方晶系の窒化ホウ素が特に好ましいと記述することができるとき、必要な場合には、立方晶系の窒化ホウ素を使用できる。
【００２２】
これとは別に、本発明は、窒化ホウ素を、摩擦係数を低減し、かつ弾性的な特性、および絶縁性の潤滑剤特性の作用を有する他の材料によって、少なくとも部分的に、代替することも含む。例えば、二硫化モリブデン、ベントナイト、硫化タングステン、カーカス用煤またはタルカンを挙げることができる。
【００２３】
驚くべきことに、結合剤、特にフェノール樹脂および窒化ホウ素を含有し、あるいは両者からなる細粒の混合物、あるいはこれらの物質を含有し、または該物質からなる粒状物が十分に流動可能であり、それ故に、カーボンブラシを製造する型が、所望の程度および高さにおいて均一に充填されることが明らかになった。
【００２４】
本発明の強調すべき実施の形態では、絶縁層が、結合剤、特にフェノール樹脂および窒化ホウ素、特に六方晶系の窒化ホウ素からなり、あるいは、両者を含有するところの、均質化された混合物からなるプレスされた粒状物から形成されていることが意図されている。
【００２５】
本発明は、炭素材料のような導電材料からなる少なくとも２つの機能層と、これらの機能層の間にあり、かつ電気絶縁材料からなる絶縁層とを有する多層カーボンブラシを備え、絶縁層は、均質化された混合物の予めプレスされた粒状物であって、結合剤および窒化ホウ素からなり、あるいは結合剤および窒化ホウ素を含む粒状物より構成されていることを特徴とする。
【００２６】
特に意図されていることは、粒状物が１μｍと３００μｍの間の平均的直径の粒子からなることである。
【００２７】
結合剤は、窒化ホウ素より細粒であるほうがよい。結合剤には、４５μｍ≦ｄ９０≦５０μｍ、１５μｍ≦ｄ５０≦２０μｍおよび１μｍ≦ｄ１０≦５μｍが該当するほうがよい。
【００２８】
窒化ホウ素に関して、驚くべきことに明らかになったのは、粒度分布における２つの好ましい範囲が、望ましい結果、すなわち、型に注入される混合物が、一方では、３μｍ≦ｄ１０≦５μｍおよび３０μｍ≦ｄ５０≦４０μｍであり、他方では、３０μｍ≦ｄ１０≦７０μｍおよび／または１７０μｍ≦ｄ５０≦２２０μｍであるときに、該混合物が十分に流動可能であるという結果をもたらすことである。
【００２９】
更に、粒状物は、特に、六方晶系の窒化ホウ素およびフェノール樹脂からなる均質化された混合物をプレスし、次に、粗く砕くときに、ｄ９０＝２５０μｍおよび／または５０μｍ≦ｄ５０≦３５０μｍ、特にｄ５０＝１００μｍの粒度分布を有することを特徴とする。
【００３０】
従って、本発明は、炭素材料のような導電材料からなる少なくとも２つの機能層と、これらの機能層の間にある、電気絶縁材料からなる絶縁層とを有する多層カーボンブラシを有することを特徴とする。絶縁層は、均質化された混合物からなり、結合剤および窒化ホウ素からなり、あるいは結合剤および窒化ホウ素を含むところのプレスされた粒状物からなり、該粒状物は、１μｍと３５０μｍの間の平均的な直径の粒子からなり、特に窒化ホウ素は、粒状物の形態で存在し、粒度値は、一方では、３μｍ≦ｄ１０≦５μｍおよび３０μｍ≦ｄ５０≦４０μｍ、あるいは、他方では、３０μｍ≦ｄ１０≦７０μｍおよび１７０μｍ≦ｄ５０≦２２０μｍの粒度分布を有し、ならびに、結合剤に関する粒度値は、１μｍ≦ｄ１０≦５μｍおよび１５μｍ≦ｄ５０≦２０μｍおよび４５μｍ≦ｄ９０≦５０μｍである。この場合、結合剤は、粉末の形態で存在するほうがよい。
【００３１】
粉末形態は、粒状物の製造において当てはまるように、粒度を変化させるための追加の方法を用いることなく、出発生成物が出発粒度を有することを意味する。粒状物の製造の際に、特に、プレスおよび粉砕のような粉砕法が使用される。
【００３２】
絶縁層は、特に、結合剤、特にフェノール樹脂の割合が、窒化ホウ素の割合に対し、２：１ないし０．８：１であるように、組成されている。
【００３３】
好ましくは、記述のように、樹脂および／またはピッチである結合剤が、電気絶縁材料の６０重量％の最大重量割合および２０重量％の最小重量割合であるほうがよい。
【００３４】
特に、窒化ホウ素対結合剤の重量割合が、６５重量％対３５重量％、または５０重量％対５０重量％であるほうがよい。２つの割合の範囲で、絶縁層を製造するための要件を満たす流動性のある混合物を得る。
【００３５】
特に前に特徴づけされた多層カーボンブラシを製造するための方法は、電気絶縁材料として、細粒粉末および／または均質化された混合物の粒状物を型に入れ、細粒の粉末および／または粒状物は、結合剤および窒化ホウ素からなり、あるいは結合剤および窒化ホウ素を含むことを特徴とする。この場合、特に、結合剤がフェノール樹脂であり、窒化ホウ素が六方晶系の窒化ホウ素であるほうがよい。
【００３６】
この場合、混合物が炭素材料を含まないことが、特に意図されている。この場合、結合剤中の炭素材料は、考慮されていない。
【００３７】
更に、強調されねばならないことは、多層カーボンブラシを製造するために、夫々１つの層を形成する材料を型に入れた後に、この材料を、まず、予めプレスし、その後、後続の層の材料を入れる。最後の層の材料を入れるとき、最終プレスを行なう。
【００３８】
本発明の強調されるべき実施の形態で意図されるのは、窒化ホウ素、すなわち、特に、六方晶系の窒化ホウ素、および結合剤粉末、同様に好ましくはフェノール樹脂粉末を均質化し、次に、例えば成長法によって、特に流動層方法によって、粒状物を製造することである。
【００３９】
その代わりに、粉砕法を使用することもできる。この場合、特に六方晶系の窒化ホウ素と、結合剤、例えばフェノール樹脂との均質化された混合物から、プレスによって、まず、１つまたは複数の物体を製造し、次に、特に、１つまたは複数の物体を砕くことによって、所望の粒度の粒状物を製造する。
【００４０】
均質化を室温で行なうほうがよい。
【００４１】
上記とは別に、窒化ホウ素を、摩擦係数を低減する弾性的特性および絶縁性潤滑剤特性を有する１つまたは複数の代替材料によって、少なくとも部分的に代替することができる。代替材料としては、特に二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、ベントナイト、硫化タングステン（ＷＳ２）、タルカン、カーカス用煤および／または、これらの物質の混合物が適切である。
【００４２】
更に、必要な場合には、立方晶系の窒化ホウ素を使用することができるだろうことを記述せねばならない。電気絶縁材料のための成分として樹脂および／またはピッチのような結合剤とともに使用するところの六方晶系の窒化ホウ素が特に適切であり、かつ強調されるべきであるとしても、である。
【００４３】
従って、本発明は、炭素材料のような導電材料からなる少なくとも２つの機能層と、複数の連続する機能層の間に延びているところの、電気絶縁材料からなる絶縁層とを有する多層カーボンブラシを製造する方法であって、導電材料、または、該導電材料を充填材として含む材料、および電気絶縁材料を、製造される多層カーボンブラシの、層の順番に対応する配列で、層状に型に入れ、次に、プレスし、続いて熱処理し、電気絶縁材料として、結合剤および窒化ホウ素とからなり、あるいは、結合剤および窒化ホウ素を含有する粒状物を型に入れ、窒化ホウ素粉末および結合剤粉末を予め均質化し、混合物を成長法によって製造し、あるいは、かくして製造された混合物をプレスして、１つまたは複数の物体を形成し、次に、粉砕法で、１つまたは複数の物体から、粒状物を製造することを特徴とする。
【００４４】
結合剤粉末としては、特に、１ないし１００μｍの粒度分布の粉末を使用する。数値は、特に、フェノール樹脂粉末に当てはまる。
【００４５】
窒化ホウ素粉末としては、１μｍ≦ｄ５０≦１０μｍの粒度分布を有する粉末を使用することができる。
【００４６】
しかしながら、特に意図されているのは、窒化ホウ素、好ましくは予め粒状化された窒化ホウ素、特に六方晶系の窒化ホウ素と、結合剤、特にフェノール樹脂とからなる均質化された混合物をプレスし、続いてプレスされた混合物を砕いて粒状物を形成し、次に型に入れ、但し、粉砕した粒状物の粒度は、特に、ｄ１０＝１０μｍおよび／またはｄ５０＝１８０μｍおよび／またはｄ９０＝３２５μｍであることである。
【００４７】
更に、強調せねばならないのは、窒化ホウ素が結合剤よりも粗粒であることである。この場合、結合剤は、１μｍ≦ｄ１０≦５μｍおよび／または１５μｍ≦ｄ５０≦２０μｍおよび／または４５μｍ≦ｄ９０≦５０μｍ、特に、１μｍ≦ｄ１０≦５μｍおよび／または１５μｍ≦ｄ５０≦２０μｍおよび／または４５μｍ≦ｄ９０≦５０μｍの粒度を有するほうがよい。
【００４８】
特に意図されていることは、予め粒状化された窒化ホウ素が、３μｍ≦ｄ１０≦５μｍおよび／または３０μｍ≦ｄ５０≦４０μｍ、特に、３μｍ≦ｄ１０≦５μｍおよび３０μｍ≦ｄ５０≦４０μｍの粒度を有し、あるいは、予め粒状化された窒化ホウ素は、３０μｍ≦ｄ１０≦７０μｍおよび／または１７０μｍ≦ｄ５０≦２２０μｍ、特に、３０μｍ≦ｄ１０≦７０μｍおよび１７０μｍ≦ｄ５０≦２２０μｍの粒度を有することである。
【００４９】
ｄ１０、ｄ５０、ｄ９０は、夫々、現存の粒状物の１０％、５０％、９０％が、直径に関して記載された数値よりも小さいことを意味する。
【００５０】
「予め粒状化された」は、出発生成物が粒状物の粉末の形態にあることを意味する。次に、初期粒状物および結合剤から、前記作業方法で、混合物を製造し、カーボンブラシを製造すべく、この混合物を型に充填することは好ましい。
【００５１】
この場合、混合物を得るために、結合剤により直接に均質化を行なうことができる。その代わりに、成長法によって、しかし特に、粉砕法によって、混合物を製造することができる。
【００５２】
特に、窒化ホウ素および結合剤からなる混合物を、室温で均質化するほうがよい。
【００５３】
特に意図されているのは、結合剤粉末を窒化ホウ素と１：２ないし１：０．８の割合で混合し、好ましくは、フェノール樹脂の割合が、窒化ホウ素粉末の割合と同じであってもよいことである。この場合、これらの割合は、夫々、混合物の重量に関する。
【００５４】
５０重量％の窒化ホウ素と５０重量％の結合剤、特にフェノール樹脂との混合物を使用することは好ましい。しかしながら、良好な結果は３５重量％の結合剤、例えばフェノール樹脂粉末および６５重量％の窒化ホウ素と混合するときでも、達成される。
【００５５】
２つの割合範囲では、カーボンブラシが製造される型に問題なく充填することができる流動性の混合物が得られる。
【００５６】
結合剤として樹脂を使用することが好ましいとき、樹脂をピッチによって全部または部分的に代替する可能性もある。
【００５７】
本発明により使用されかつ絶縁層のために用いられる粒状物を、以下の方法で製造することができることは好ましい。例えば、代替策では、六方晶系の窒化ホウ素およびフェノール樹脂を均質化し、かくして製造した混合物をプレスし、続いて、破砕によって粗く砕くことができる。このとき、１２５μｍと２５０μｍの間の平均的な直径の粒状物を得る。粒状分布は、ｄ９０＝２５０μｍ、ｄ５０５０μｍと３５０μｍの間であるほうがよい。
【００５８】
その代わりに、既に、予め粒状化した窒化ホウ素およびフェノール樹脂粉末を混合することができる。この混合物を、次に、絶縁層を製造するために使用する。この場合に特に意図されているのは、予め粒状化した窒化ホウ素が、フェノール樹脂よりも粗粒であることである。例えば、窒化ホウ素の平均的な直径は、３０μｍと５０μｍの間にあってもよい。この直径は、３μｍ≦ｄ１０≦５μｍおよび３０μｍ≦ｄ９０≦４０μｍであるほうがよい。フェノール樹脂粉末は、１μｍ≦ｄ１０≦５μｍおよび／または５μｍ≦ｄ５０≦２０μｍおよび／または４５μｍ≦ｄ９０≦５０μｍの粒度分布を有する方がよい。３つの数値範囲すべてが満たされているほうがよい。
【００５９】
導電材料として、天然黒鉛、合成黒鉛の混合物を利用することは好ましい。黒鉛の全重量割合に関し、次に、約２５重量％の樹脂、例えばフェノール樹脂および約４０重量％のピッチを追加することができる。数値を挙げれば、合計１００重量単位の天然黒鉛および合成黒鉛であり、２５重量単位の樹脂および４０重量単位のピッチであり、前者および後者は、夫々、１００重量単位に関する。
【００６０】
本発明の他の詳細、利点および特徴は、複数の請求項と、これらの請求項から読み取れる、単独および／または組合せで生じる複数の特徴とからのみならず、図面から見て取れる複数の好ましい実施の形態の以下の記述からも明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１−２】３つの機能層を有する多層カーボンブラシの原理図を示し、図１に示したカーボンブラシの部分をも示す。
【図３】プレートを製造するための型の原理図を示す。
【図４】多層カーボンブラシを製造するための多層プレートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
本発明は、多層カーボンブラシを製造するための方法に関する。ここでは、多層カーボンブラシは、導電材料からなり、カーボンプレートとも言い、かつ炭素材料からなり、または炭素材料を含むところの２つの機能層の間には、絶縁層が延びているカーボンブラシを意味する。ここでは、本発明に係わる教示は、２つまたはそれより多い機能層を有する多層カーボンブラシの製造工程を有する。
【００６３】
図１−２には、３つのカーボンプレート１２，１４，１６を有する多層カーボンブラシ１０が全く原理的に示されている。カーボンプレートは、絶縁層１８によって、互いに電気絶縁されている。
【００６４】
カーボンプレート１２，１４，１６および絶縁層１８は、カーボンプレート２０の滑り面２０と反対側にある面２２から、ロープまたはストランド２６を有するスタンピング・コンタクト（Stampfkontakt）２４が出ている。しかしながら、この限りでは、前記タイプの多層カーボンブラシの、十分に知られた構造体を参照されたい。
【００６５】
多層カーボンブラシを製造するために、本発明により、個々の層１２，１４，１６，１８を形成する材料を、層の所望の順序で、プレス装置３０のダイス型２８に順々に入れることが提案される。ダイス型２８には、スタンパ３２が調整可能に設けられている。その目的は、ダイス型２８に所望の程度に種々の材料を充填するためである。層を形成する各々の材料の充填後に、スライダ３４によって、余分な材料を除去する。次に、各々の層の材料を、その都度充填した後に、入れた材料を予めプレスする。
【００６６】
一方では炭素、他方では導電材料からなる所望の材料を、ダイス型２８に入れ、かつ、層のための材料の毎投入後に、予備プレスを行なった後に、ダイス型２８の自由空間に、最上層のための材料を充填してから、最終プレスを行なう。予備プレスおよび最終プレスを、スタンパ３６によって行なう。
【００６７】
この場合に、好ましくは、ダイス型２８の横断面が、以下の多層プレート３８が出来上がるほどの寸法であることが意図されており、詳しくは、該多層プレートを、ダイス型２８から取り出し、かつ熱処理した後に、通常の方法で、製造されるべき多層カーボンブラシの寸法に対応する寸法を有する部分４０，４２，４４に区分するのである。次に、部分４０，４２，４４を寸法に合わせて加工し、かつ、通常の方法でケーブルを挿入する。
【００６８】
図４に示したプレート３８は、炭素材料からなる機能層４６，４８により構成されている。これらの機能層の間には、フェノール樹脂と六方晶系の窒化ホウ素の、均質化された粒状物混合物から製造された電気絶縁材料からなる層５０が延びている。ここでは、フェノール樹脂の重量割合は、６０％と３０％の間にあり、かつ、窒化ホウ素の重量割合は４０％と７０％の間にあるほうがよい。
【００６９】
窒化ホウ素は、立方晶系の窒化ホウ素を使用できるとしても、六方晶系の窒化ホウ素である。更に、窒化ホウ素を、少なくとも部分的に、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、ベントナイト、硫化タングステン（ＷＳ２）、タルカン、カーカス用煤、これらの物質の混合物からなる少なくとも１つの代替材料によって、代替する可能性がある。
【００７０】
電気絶縁材料からなる層５０の厚さは、３０μｍと４００μｍの間の範囲、特に、１００μｍと２００μｍの間の範囲にあってもよい。これに対応して、粒状物を形成する粒子の平均的直径を選択することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０  多層カーボンブラシ
１２  機能層
１４  機能層
１６  機能層
１８  絶縁層
２８  型
【図１−２】
2016103473.tif 000003
【図３】
2016103473.tif 000004
【図４】
2016103473.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月20日(2015.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2016103473.tif 000006
【図２】
2016103473.tif 000007
【図３】
2016103473.tif 000008
【図４】
2016103473.tif 000009
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
【図１】３つの機能層を有する多層カーボンブラシの原理図を示す。
【図２】図１に示したカーボンブラシの部分を示す。
【図３】プレートを製造するための型の原理図を示す。
【図４】多層カーボンブラシを製造するための多層プレートを示す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
図１には、３つのカーボンプレート１２，１４，１６を有する多層カーボンブラシ１０が全く原理的に示されている。カーボンプレートは、絶縁層１８によって、互いに電気絶縁されている。