(57)【要約】【課題】【解決手段】  本発明は、機械のロータ部品、特にシャフトを伴って実現されるロータ部品から、機械のステータ部品へと電流を放出するための放電装置（１０）であって、接点要素（１２）と、支持体（１３）と、スプリング機構（１４）とを備え、支持体がステータ部品に導電態様で接続可能であり、接点要素が主にカーボンから形成され、接点要素が、軸方向に移動可能な態様で支持体上に受け入れられるとともに、支持体に導電態様で接続され、接点要素の摺接面（１５）とシャフトの軸方向シャフト接触面（１６）との間に導電性摺動接点（１７）をもたらすべくスプリング機構によって接点要素に接触力を印加でき、前記摺接面が摺動接触をもたらすのに役立ち、接点要素がディスク形状を成し、摺接面が、少なくとも環状であるとともに、シャフト接触面に対して同軸的に配置可能である、放電装置（１０）に関する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械のロータ部品、特にシャフト（１１、６７、８１、８４）を伴って実現されるロータ部品から、機械のステータ部品へと電流を放出するための放電装置（１０、６６、７８、８３、９３、９８）であって、接点要素（１２、２４、３１、４３、４６、４９、５１、５３、５７、６１、６３、７４、７９、８７、９４、９９）と、支持体（１３、２７、３４、７０、８８）と、スプリング機構（１４）とを備え、前記支持体がステータ部品に導電態様で接続可能であり、前記接点要素が主にカーボンから形成され、前記接点要素が、軸方向に移動可能な態様で前記支持体上に受け入れられるとともに、前記支持体に導電態様で接続され、前記接点要素の摺接面（１５、２６、４５、５８、８０）と前記シャフトの軸方向シャフト接触面（１６、８２）との間に導電性摺動接点（１７）をもたらすべく前記スプリング機構によって前記接点要素に接触力を印加でき、前記摺接面が摺動接触をもたらすのに役立つ、放電装置（１０、６６、７８、８３、９３、９８）において、
前記接点要素がディスク形状を成し、前記摺接面は、少なくとも環状であるとともに、前記シャフト接触面に対して同軸的に配置可能であり、前記支持体がベースプレート（２１、２８、３５、７１、８９）を有し、スプリング要素が前記ベースプレートと前記接点要素の接触圧側面（１９）との間に配置され、前記接触圧側面は、前記摺接面を有する接触面側から離れる方向を向くことを特徴とする放電装置（１０、６６、７８、８３、９３、９８）。
【請求項２】
前記接点要素（１２、２４、３１、４３、４６、４９、５１、５３、５７、６１、６３、７４、７９、８７、９４、９９）は、一体部品を成して実現され、主にカーボンから成ることを特徴とする請求項１に記載の放電装置。
【請求項３】
前記支持体（１３、２７、３４、７０、８８）は、金属から形成され、好ましくは、スチール、アルミニウム、銅、又は、これらの材料の合金から形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電装置。
【請求項４】
前記支持体（１３、２７、３４、７０、８８）及び前記接点要素（１２、２４、３１、４３、４６、４９、５１、５３、５７、６１、６３、７４、７９、８７、９４、９９）は共に合わさって前記接点要素のための回転防止ロック（４２）を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の放電装置。
【請求項５】
前記スプリング機構（１４）は、スプリング要素、好ましくは、螺旋スプリング、圧縮スプリング、ディスクスプリング（１８、７７、９０）、リーフスプリング、円錐スプリング、環状スプリング、又は、ダイヤフラムスプリングを有し、前記スプリング要素が前記摺接面（１５、２６、４５、５８、８０）に対して同軸的に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の放電装置。
【請求項６】
前記接点要素（１２、２４、３１、４３、４６、４９、５１、５３、５７、６１、６３、７４、７９、８７、９４、９９）は、異なる材料混合物を有する少なくとも２つの層（９５、９６、１００、１０１、１０２）から構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の放電装置。
【請求項７】
前記層（９５、９６、１００、１０１、１０２）が軸方向で背面を合わせて形成され、前記摺接面（１５、２６、４５、５８、８０）は、６０ｗｔ％未満の銅含有量を有する摺動層（９５、１００）によって形成され、前記接触圧側面（１９）は、８０ｗｔ％を超える銅含有量を有する接合層（９６、１０１）によって形成され、好ましくは前記摺動層と前記接合層との間に拡張層（１０２）が形成されることを特徴とする請求項６に記載の放電装置。
【請求項８】
前記接点要素（１２、２４、３１、４３、４６、４９、５１、５３、５７、６１、６３、７４、７９、８７、９４、９９）は、焼結により前記層（９５、９６、１００、１０１、１０２）間に輪郭を成す移行領域（９７）を伴って実現されることを特徴とする請求項６又は７に記載の放電装置。
【請求項９】
前記支持体（１３、２７、３４、７０、８８）は、軸方向に延びる少なくとも１つの案内要素アセンブリ（３９）を有し、この案内要素アセンブリ（３９）上で前記接点要素（１２、２４、３１、４３、４６、４９、５１、５３、５７、６１、６３、７４、７９、８７、９４、９９）が軸方向に摺動できることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の放電装置。
【請求項１０】
前記接点要素（１２、２４、３１、４３、４６、４９、５１、５３、５７、６１、６３、７４、７９、８７、９４、９９）は、その外周（４１、５４、９２）に、前記案内要素アセンブリ（３９）内に挿入される案内輪郭を有することを特徴とする請求項９に記載の放電装置。
【請求項１１】
前記接点要素（１２、２４、３１、４３、４６、４９、５１、５３、５７、６１、６３、７４、７９、８７、９４、９９）は、前記案内要素アセンブリ（３９）又は前記シャフト（１１、６７、８１、８４）の案内ピン（８５）が係合する案内凹部（２３、３３、４７、５０、５２、５６、６２）を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の放電装置。
【請求項１２】
前記案内凹部（２３、３３、４７、５０、５２、５６、６２）及び前記案内要素アセンブリ（３９）が対応する断面を有することを特徴とする請求項１１に記載の放電装置。
【請求項１３】
前記案内要素アセンブリ（３９）が前記摺接面（１５、２６、４５、５８、８０）と同軸的に配置されることを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項に記載の放電装置。
【請求項１４】
前記案内要素アセンブリ（３９）は、少なくとも１つの案内要素（２２、２９、３６、７３）、好ましくは複数の案内要素を有することを特徴とする請求項９から１３のいずれか一項に記載の放電装置。
【請求項１５】
前記案内要素（２２、２９、３６、７３）は、前記支持体（１３、２７、３４、７０、８８）のベースプレート（２１、２８、３５、７１、８９）と一体である又は前記ベースプレートに差し込まれることを特徴とする請求項１４に記載の放電装置。
【請求項１６】
前記支持体（１３、２７、３４、７０、８８）が一体部品を成して実現されることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の放電装置。
【請求項１７】
前記案内凹部（２３、３３、４７、５０、５２、５６、６２）の内面が前記案内要素（２２、２９、３６、７３）の外面（３０）と導電接触することを特徴とする請求項１４から１６のいずれか一項に記載の放電装置。
【請求項１８】
前記案内要素（２２、２９、３６、７３）は、前記シャフト接触面（１６、８２）に対して同心的に前記支持体（１３、２７、３４、７０、８８）上に配置されることを特徴とする請求項１４から１７のいずれか一項に記載の放電装置。
【請求項１９】
前記案内要素は、前記シャフト接触面に対して偏心して前記支持体上に配置されることを特徴とする請求項１４から１８のいずれか一項に記載の放電装置。
【請求項２０】
径方向に延びる少なくとも１つの溝（６０、６４）が前記摺接面（５８）に形成されることを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載の放電装置。
【請求項２１】
前記接点要素（５３、８７）は、少なくとも１つの導電撚り配線（５５、９１）又は可撓性の平坦な金属テープによって前記支持体（８８）に接続されることを特徴とする請求項１から２０のいずれか一項に記載の放電装置。
【請求項２２】
前記摺接面（８０）は、円錐、好ましくは錐体の形状を成し、それに対応して形成されるシャフト接触面（８２）と接触するようになることを特徴とする請求項１から２１のいずれか一項に記載の放電装置。
【請求項２３】
請求項１から２２のいずれか一項に記載の放電装置を備える機械（１０、６６、７８、８３、９３、９８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械のロータ部品、特にシャフトを伴って実現されるロータ部品から、機械のステータ部品へと電流を放出するための放電装置、及び、放電装置を備える機械に関し、放電装置は、接点要素と、支持体と、スプリング機構とを備え、支持体がステータ部品に導電可能な態様（以下、「導電態様」と称する）で接続可能であり、接点要素が主にカーボンから形成され、接点要素は、軸方向に移動可能な態様で支持体上に受け入れられるとともに、支持体に導電態様で接続され、接点要素の摺接面とシャフトの軸方向シャフト接触面との間に導電性摺動接点をもたらすべくスプリング機構によって接点要素に接触力を印加でき、前記摺接面が摺動接触をもたらすのに役立つ。
【背景技術】
【０００２】
前述の種類の放電装置は、従来技術から様々な実施形態で知られている。特に、カーボンブラシを使用して低周波直流電流を放出することが知られており、前記カーボンブラシは、シャフトの周囲で径方向に分布してスリップリング上に配置されるとともに、接続撚り配線を介してステータに電気的に接続される。支持体又はブラシホルダに受け入れられるカーボンブラシは、低い電気抵抗により電流を放出することができるため、軸受本体又は軸受リングに対する表面損傷を引き起こす可能性のあるシャフトの支持ポイントを横切る望ましくない電流経路（放電）によるスポット溶融を回避できる。
【０００３】
用語「シャフト」は、用語「ロータ部品」又は「車軸」に関する同意語として使用される。そのため、用語「シャフト」は、それを介して機械の固定されたステータ部品又は機械部品へと電流を放出できる全ての回転機械部品を指す。
【０００４】
また、放電装置は、交流電流又は動作電流が車軸を通じて流れ得る鉄道技術において頻繁に使用される。例えば、ドイツ特許第１０  ２０１０  ０３９  ８４７号明細書は、導電性のエンドキャップがシャフト又は一対の車輪の車軸の軸方向端部に装着されるとともにブラシホルダにより支持されてシャフトに対して軸方向に配置される複数のカーボンブラシと接触させられ得る放電装置を開示する。各カーボンブラシは、撚り配線を介して接地ケーブルに対して直接に接続され、また、カーボンブラシの摺接面に対して接触力を及ぼすためにスプリングが使用される。
【０００５】
自動車両などの電気機械では、一般に、電流を放出するための同様の手段が必要とされる。モータ駆動シャフト又は接続されたギアシャフト又は他の機能的構成要素では、連続的に変動する交流電圧又は交流電流及び高周波電流パルスが生じる可能性があり、それにより、ロータシャフト又はギアシャフトの軸受ポイントを損傷させる可能性もあり、そのため、放電装置が一般に必要とされる。しかしながら、既知の放電装置は、それらが設計により多くの設置スペースを要するという不都合を有する。カーボンブラシの代わりにファイバ又はワイヤメッシュが使用される解決策が知られているが、ファイバ及びワイヤメッシュは、摺動接点の非常に小さい接触面に起因して高い境界抵抗を有し、僅かな電流しか放出できない。しかしながら、シャフトにより大きな接触面を形成するためには複数のカーボンブラシが必要とされ、それぞれのカーボンブラシは、それらがどのように配置されるかにより、ブラシホルダを必要とし、比較的大きな設置スペース及び対応する設置作業を伴う。
【発明の概要】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、低い境界抵抗を有するとともに、設置が容易で、僅かな設置スペースで済む放電装置を提案することである。
【０００７】
前記目的は、請求項１の特徴を有する放電装置と、請求項２３の特徴を有する機械とによって達成される。
【０００８】
機械のロータ部品、特にシャフトを伴って実現されるロータ部品から、機械のステータ部品へと電流を放出するための本発明に係る放電装置は、接点要素と、支持体と、スプリング機構とを備えている。支持体はステータ部品に導電態様で接続可能である。接点要素は主にカーボンから形成されて、軸方向に移動可能な態様で支持体上に受け入れられるとともに、支持体に導電態様で接続されている。接点要素は、シャフトと接触する摺接面を備えており、該摺接面とシャフトの軸方向シャフト接触面との間に導電性摺動接点をもたらすべく、スプリング機構によって接点要素に接触力が印加される。前記摺接面が摺動接触をもたらすのに役立つ。接点要素はディスク形状を成し、摺接面が、少なくとも環状であるとともに、好ましくは円形であり、シャフト接触面に対して同軸的に配置可能である。支持体はベースプレートを有し、スプリング要素が、ベースプレートと接点要素の接触圧側の面との間に配置される。前記接点要素の前記接触圧側の面（以下、「接触圧側面」と称する）は、摺接面を有する接触面側から離れる方向（接触面の反対側）を向いている面である。
【０００９】
したがって、放電装置は、機械の回転シャフト又は車軸に装着されるように構成される。放電装置は、シャフトの軸方向の端部に配置されてもよく、シャフトの軸方向端部又はシャフトの端面にあるシャフトの軸方向シャフト接触面と接点要素との間で接触を確立することによって導電性摺動接点をもたらしてもよい。このとき、スプリング機構を用いて、シャフトの回転軸の方向に作用する接触力を接点要素に印加することができ、それにより、接点要素の摺接面がシャフト接触面に押し付けられる。接点要素がディスク形状を成すため、すなわち、接点要素がディスク又はプレートの形状を成して実現されるため、従来の接触ストリップと比べて設置スペースを節約できる。これは、接点要素がその軸方向に関して比較的短い又は薄いからである。更に、接点要素のディスク形状又はプレート形状は、少なくとも環状の摺接面を伴う接点要素を実現できるようにし、その結果、摺接面をシャフト接触面に対して同軸的に配置できる。摺接面は、シャフト又はシャフト接触面の回転する結果として、円形形状となる。したがって、低い境界抵抗の摺接が可能となる比較的大きい摺接面を実現できる。しかしながら、接点要素の輪郭が摺接面を越えて突出するように接点要素のディスク形状又はプレート形状を選択することもできる。この場合、接点要素を多角形にすることもできるが、その場合も依然として円形の摺接面を有する。大きい摺接面により摺動接触の磨損が減少するため、接点要素を、従来技術で知られている摺接面が小さく、長さが長く、かつかなり速く摩耗する接点要素ではなく、ディスク形状とし、または薄くすることができる。また、単一のディスク形状の接点要素で十分に大きい摺動接触をもたらすことができるため、低い境界抵抗を達成することができ、複数の接点要素をシャフトに装着する必要がない。したがって、放電装置は、僅かな設置スペースしか必要とせず、設置も容易である。
【００１０】
本発明に係る支持体はベースプレートを有し、該ベースプレートと接点要素の接触圧側面との間にスプリング要素が配置され、前記接触圧側面は、摺接面を有する接触面側から離れる方向を向く。その結果、スプリング要素は、単にベースプレートと接点要素との間に配置される。放電装置の特に簡単な実施形態において、放電装置は、互いに差し込まれ得る僅か３つの構成要素から構成されてもよい。これは、放電装置の組み立てを特に簡単にする。スプリング機構又はスプリング要素がディスクスプリングなどの特に平坦なスプリングである場合、放電装置の設置スペースを更に一層減らすことができる。ベースプレートは、単にネジ接続、プラグ接続、又は、接着接続によって機械のステータ部品に取り付けられ得る。また、ステータ部品に対する前記接続によって又はベースプレートに対する接地ケーブルの直接的な接続によってもベースプレートの導電接続を実現することもできる。
【００１１】
ディスク形状の接点要素の外径又は最大外径は、接点要素の厚さの倍数であってもよい。接点要素の外径／厚さ比率は、２：１、３：１、４：１、５：１又は１０：１であってもよい。
【００１２】
例えば、シャフトの軸方向端部に対する接点要素の摺接面又は端面は、接点要素がその径方向寸法において、軸方向端部でシャフトの直径を越えて突出するようなサイズを有してもよい。更に、摺接面が完全な円の形態を成してもよい。接点要素は、その径方向サイズがシャフトの軸方向端部の直径に近づく又は対応するように構成されてもよく、これは、それにより、特に大きい摺動接点を形成できるからである。
【００１３】
接点要素は、一体部品として実現されてもよく、また、主にカーボンから構成されてもよい。例えば、接点要素は、プレス加工及び焼成又は焼結によって形成されるカーボン成形体であってもよい。接点要素は、グラファイト、カーボンブラック、カーボンファイバ、又は、これらの材料の混合物から構成されてもよく、また、金属鉄、ニッケル、マンガン、銅、亜鉛、銀、アルミニウム、及び／又は、クロムの粒子、及び、結合剤又は結合相を含んでもよい。
【００１４】
支持体は、金属、好ましくは、スチール、アルミニウム、銅、又は、これらの材料の合金から構成されてもよい。この場合、例えば射出成形により、又は、これらの材料から形成される半完成品の簡単な機械的加工により、支持体を低コストで大量に容易に製造できる。支持体は、例えば螺合によって固定された導電態様で機械のステータ部品又はハウジング部品に直接に接続されてもよい。また、接地ケーブルを支持体に容易に取り付ける又は設置することができる。支持体は、一体部品を成して又は複数部品で実現されてもよい。
【００１５】
支持体及び接点要素は互いに合わさって、接点要素の回転防止ロックを形成するようにしてもよい。この方法により、支持体をステータに固定するよう取り付けるとともに、接点要素を、回転シャフトとの接触状態を確保しつつ回転しないように固定された態様で、支持体上に配置することができる。さもなければ、接点要素は、特に摺接面の環形状及び同軸配置に起因して、シャフトと共に回転する場合があり、このことは、シャフトと摺動接触しないことを意味する。回転防止ロックは、接点要素が支持体上で軸方向に移動でき、且つ支持体に対する接点要素の径方向移動が防止されるように、接点要素の形状がぴったりとフィットする態様で支持体上に収容することによって実現され得る。
【００１６】
スプリング機構は、スプリング要素、好ましくは、螺旋スプリング、圧縮スプリング、ディスクスプリング、リーフスプリング、円錐スプリング、環状スプリング、又は、ダイヤフラムスプリングを有してもよく、このスプリング要素は、摺接面に対して又はシャフトの回転軸に対して同軸的に配置されてもよい。このようにすることにより、スプリング機構を用いてシャフトの回転軸の方向で作用する接触圧力又はスプリング力を接点要素に及ぼすことができ、したがって、接触力をもたらすことができる。
【００１７】
接点要素は、異なる材料混合物を有する少なくとも２つの層から構成されてもよい。そのため、接点要素は、異なる物理特性、したがって異なる機能性を有する少なくとも２つの層を有してもよい。
【００１８】
層が軸方向で背面を合わせて形成されてもよく、この場合、摺接面は、６０ｗｔ％未満の銅含有量を有する摺動層によって形成されてもよく、また、接触圧側面は、８０ｗｔ％を超える銅含有量を有する接合層によって形成されてもよく、好ましくは、摺動層と接合層との間に拡張層が形成されてもよい。例えば、接合層は、最大で９ｗｔ％のスズ又は亜鉛の添加と僅か３ｗｔ％のグラファイト含有量とを伴って９０〜９９ｗｔ％の銅含有量を有してもよく、これにより、接合層が半田付け可能及び溶接可能となる。このようにすると、接合層は、無鉛半田との特に良好な湿潤性を呈し、溶接可能にもなる。更に、接合層は１００ＭＰａを超える高い曲げ強度を有し、これは、引張、剪断、及び、圧縮の機械的応力に対する高い耐性を接合層に与える。摺動層も５０ｗｔ％以下の銅含有量を有してもよく或いは更には銅が完全に無くてもよい。これは、僅かな摩耗で良好な摺動特性をもたらし、したがって、長い寿命及び化学安定性をもたらす。構造的に、異なる層は、それらの等方性／異方性に関して異なってもよい。接合層が等方性であってもよく、一方、摺動層が等方性又は異方性のいずれかであってもよい。この場合、特に摺動面と平行な好ましいグラファイトの配向性により、摺動層で使用されるグラファイトの潤滑効果を最適に使用できる。等方性／異方性によって摺動層の熱膨張挙動を調整できる。随意的な拡張層は、摺動層及び接合層の熱膨張係数間の任意の差を釣り合わせるのに役立ち得る。
【００１９】
接点要素は、焼結により層間に輪郭を成す移行領域を伴って実現されてもよい。接点要素が焼結により形成される場合には、それに応じて選択される粉末混合物からそれぞれの層を容易に形成することができる。更に、それぞれの層間の移行領域に輪郭が形成され、それにより、層が軸方向でかみ合ってもよい。最初に、金型において対応して輪郭付けられたダイを用いて第１の層を凝集し、その後、粉末混合物の形態で第２の層を充填してそれを凝集することによって、輪郭を形成することができる。
【００２０】
支持体は、軸方向に延びる少なくとも１つの案内要素アセンブリを有してもよく、この案内要素アセンブリ上で接点要素を軸方向に摺動させることができる。案内要素アセンブリは、軸方向で又はシャフトの回転軸の方向で連続するプロファイルを形成してもよく、それにより、接点要素の軸方向移動性が確保される。案内要素アセンブリの軸方向の長さは、常に、接点要素がスプリング機構によって軸方向に移動されている際に接点要素が案内要素アセンブリから外れることなく接点要素を磨損によって部分的に又は完全に消耗できるようになっていてもよい。
【００２１】
接点要素は、その外周に、案内要素アセンブリ内に挿入される案内輪郭を有してもよい。したがって、案内要素アセンブリは、接点要素の外周を部分的に又は完全に取り囲んでもよい。接点要素の外周又は案内輪郭は、多角形或いは部分的に又は完全に円形であってもよい。例えば、案内要素アセンブリが係合する切り欠き又は溝が外周に軸方向で形成されてもよい。原理的には、接点要素は、それがその外周で案内要素アセンブリのみによってベースプレート上に支持されるように構成されてもよい。
【００２２】
接点要素は、案内要素アセンブリ又はシャフトの案内ピンが係合できる案内凹部を有してもよい。案内凹部は、接点要素の長手方向軸に沿って形成される孔であってもよく、したがって、接点要素は環状の摺接面を形成する。案内凹部は、接点要素の貫通穴又は接点要素の止まり穴形状の凹部であってもよい。随意的に又はもう１つの方法として、案内凹部は、接点要素の中心孔であってもよく、それにより、接点要素をシャフトの案内ピン上へ又は段付き直径上へ押し込むことができる。したがって、シャフトは、接点要素を径方向で固定するのに役立ち得る。
【００２３】
案内凹部及び案内要素アセンブリが対応する断面を有してもよい。これにより、接点要素を案内でき、したがって、軸方向に移動できる。また、選択された断面形状に応じて、対応する断面が回転防止ロックを形成してもよい。例えば、断面は、円形、正方形、長方形、又は、多角形であってもよい。したがって、円形孔の代わりに、多角形の案内凹部及びそれに対応して形成される案内ピンが設けられてもよく、これらは協働して回転防止ロックを形成する。この場合、案内凹部と案内要素アセンブリとの間に隙間嵌めが形成されてもよい。
【００２４】
案内要素アセンブリが摺接面と同軸的に配置されてもよい。これは、接点要素を常にシャフトの回転軸に対して同心的にシャフトの軸方向端部に配置できるようにする。その結果、摺接面の重心は、常に、シャフト接触面の重心に対応でき、その場合、両方の重心をシャフトの回転軸上に位置させることもできる。また、接点要素が回転対称であってもよい。
【００２５】
案内要素アセンブリは、少なくとも１つの案内要素、好ましくは複数の案内要素を有してもよい。案内要素は、例えば、支持体の単純なピン形状の突起であってもよい。更に、案内要素が支持体のネジであってもよい。案内要素は、多角形断面を伴う突起であってもよく、また、基本的に任意の断面形状を有してもよい。更に、適切な場合には、前述の断面形状を有する複数の案内要素が使用されてもよい。
【００２６】
案内要素は、支持体のベースプレートと一体であってもよく又はベースプレートに差し込まれてもよい。簡単な実施形態において、案内要素は、ベースプレートの孔内に単に挿入されるピンであってもよい。同様に、ピン形状の案内要素が突起の態様でベースプレートと一体であってもよい。ベースプレートは、ネジが挿入される又は螺合される中心孔を有してもよい。
【００２７】
支持体が一体成形された案内要素を有する場合には、支持体が一体部品を成して実現されてもよい。支持体は、単に、射出成形によって又は半完成品の機械加工によって形成されてもよい。案内凹部の内面が案内要素の外面と導電接触してもよい。これにより、低い境界抵抗で電流を接点要素から支持体へ伝えることができる。例えば、案内凹部が孔である場合、孔の内面は、案内要素としてのピン又はジャーナルの外面と導電接触してもよい。内面及び外面又はそれぞれの直径は、常に低い境界抵抗を確保する隙間嵌めを形成してもよい。単に、接点要素のカーボンによって、及び、その結果有利な内面及び外面の摩擦対によって、軸方向移動可能性が確保されてもよい。
【００２８】
案内要素は、シャフト接触面に対して同心的に支持体上に配置されてもよい。その結果、案内要素は、常に、シャフト接触面と同心的に配置されてもよい。
【００２９】
これに加えて又は代えて、案内要素は、シャフト接触面に対して偏心して支持体上に配置されてもよい。しかしながら、その場合には、複数の案内要素が存在すべきであり、また、前記案内要素は、案内要素が常にシャフトの回転軸に対して一様に、例えば互いに等距離で分布されるような態様でシャフト接触面に対して同心的に支持体上に配置されるべきである。
【００３０】
軸方向に延びる少なくとも１つの溝が摺接面に形成されてもよい。更に、中心から径方向外側に延びる複数の溝が、例えば、摺接面に形成されてもよい。溝は、接点要素の最大摩耗深さに対応する深さを有してもよい。溝を用いて、形成された摺動接点上の油又は擦り減った粒子が収集されて溝内で径方向に排出されてもよい。溝は、螺旋状に延びてもよく、或いは、摺接面の中心に対してパッサン（ｐａｓｓａｎｔ）の態様で配置されてもよい。
【００３１】
電流の特に良好な放出は、接点要素が少なくとも１つの導電撚り配線又は可撓性の平坦な金属テープによって支持体に接続される場合に可能になる。撚り配線は、製造中に接点要素内に配置され得る、或いは、例えば半田又は接着によって接点要素に取り付けられ得る。好ましくは、接点要素は、接点要素の外周に取り付けられて等距離で離間される複数の撚り配線を有する。撚り配線は、端子又はネジを用いて或いは半田付けによって容易に支持体に取り付けられてもよい。撚り配線を使用することにより、境界抵抗を更に一層低減できる。また、撚り配線は、機械のステータ部品に直接に接続されてもよい。本発明に係る機械は、本発明に係る放電装置を有する。機械の有利な実施形態は、装置請求項１に従属する請求項の特徴から明らかである。
【００３２】
以下、添付図面を参照して、本発明の有利な実施形態について更に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】シャフト上の放電装置の第１の実施形態の断面図である。
【図２】放電装置の第１の実施形態に係る接点要素の平面図である。
【図３】図２の接点要素の側面図である。
【図４】放電装置の第１の実施形態に係るベースプレートの平面図である。
【図５】図４のベースプレートの側面図である。
【図６】接点要素の第２の実施形態の平面図である。
【図７】図６の接点要素の側面図である。
【図８】ベースプレートの第２の実施形態の平面図である。
【図９】図８のベースプレートの側面図である。
【図１０】接点要素の第３の実施形態の平面図である。
【図１１】図１０の接点要素の側面図である。
【図１２】接点要素の第４の実施形態の平面図である。
【図１３】図１２の接点要素の側面図である。
【図１４】接点要素の第５の実施形態の平面図である。
【図１５】図１４の接点要素の側面図である。
【図１６】接点要素の第６の実施形態の平面図である。
【図１７】図１６の接点要素の側面図である。
【図１８】接点要素の第７の実施形態の平面図である。
【図１９】図１８の接点要素の側面図である。
【図２０】接点要素の第８の実施形態の平面図である。
【図２１】図２０の接点要素の側面図である。
【図２２】接点要素の第９の実施形態の平面図である。
【図２３】図２２の接点要素の側面図である。
【図２４】接点要素の第１０の実施形態の平面図である。
【図２５】図２４の接点要素の側面図である。
【図２６】シャフト上の放電装置の第２の実施形態の断面図である。
【図２７】シャフト上の放電装置の第３の実施形態の断面図である。
【図２８】シャフト上の放電装置の第４の実施形態の断面図である。
【図２９】シャフト上の放電装置の第５の実施形態の断面図である。
【図３０】シャフト上の放電装置の第６の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、シャフト１１上の放電装置１０の断面図を示す。放電装置１０は、接点要素１２、支持体１３、及び、スプリング機構１４から構成される。接点要素１２は、主にカーボンから成り、円形であるとともに、シャフト１１の端側面又は軸方向シャフト接触面１６と接触する摺接面１５を有し、導電性摺動接点１７がもたらされる。スプリング機構１４は、接点要素１２の接触圧側面１９と接触してシャフト１１の回転軸２０に対して軸方向で接点要素１２に接触力を及ぼすディスクスプリング１８により形成される。支持体１３は、その上に案内要素２２が形成されたベースプレート２１から構成されており、この例では案内要素２２は円形である。案内要素２２が環状の形状であることから、接点要素１２は、案内凹部２３を有し、該案内凹部２３と案内要素２２により、接点要素１２が支持体１３上で回転軸２０の軸方向に移動できるように、案内要素２２が支持体１３に組み合わせられる。ディスクスプリング１８は、案内要素２２上へ押し込まれてベースプレート２１に当接する。ベースプレート２１及び案内要素２２は、金属から一体的な部品として作製され、電気機械（図示せず）の所定の構成要素に取り付けられる。全体的に見ると、このようにして、接点要素１２により、シャフト１１から支持体１３へと至る低い境界抵抗を伴う良好な導電接続をもたらすことができる。また、放電装置１０を特に素早く簡単に電気機械に設置できる。
【００３５】
図２及び図３は、環状の回転対称な接点要素２４を示す。接点要素２４は、端面２５に摺接面を形成する。
【００３６】
図４及び図５は、一体部品を成して実現されるとともに、ピン形状又はボルト形状の案内要素２９が一体的に設けられた長方形のベースプレート２８を有する支持体２７を示す。図２の接点要素を案内要素２９の外表面３０上へ押し込むことができる。
【００３７】
図６〜図９の組み合わせ図は、ディスク形状を成すとともに案内凹部３３を形成する中心孔３２を有する接点要素３１を示す。支持体３４が案内ピン３７を案内要素３６としてベースプレート３５上に有し、前記案内ピン３７は孔３２に対応する。更に、案内ピン３７と共に案内要素アセンブリ３９を形成する二次案内ピン３８がベースプレート３５に形成される。案内ピン３８は、接点要素３１の外周４１の溝４０内に係合でき、それにより、支持体３４上に接点要素３２のための回転防止ロック４２を形成する。
【００３８】
図１０及び図１１は接点要素４３を示し、この接点要素４３は、それが凹陥部４４を有するという点において図６の接点要素とは異なる。凹陥部４４は、摺接面４５に形成されるとともに、ネジ（図示せず）のネジ頭を受けるのに役立ち、ネジは、接点要素４３を支持体又はベースプレートに取り付けるのに役立ち得るとともに接点要素をその上で案内することができる。
【００３９】
図１２及び図１３は、３つの案内凹部４７を有する接点要素４６を示し、案内凹部４７は、接点要素４６に形成されるとともに、シャフト（図示せず）の回転軸４８に対して偏心して等しい距離で離間される。
【００４０】
図１４及び図１５は、スロット形状の案内凹部５０を有する接点要素４９を示す。
【００４１】
図１６及び図１７は、多角形案内凹部を有する接点要素５１を示す。
【００４２】
図１８及び図１９は、撚り配線５５（部分的に示される）を有する接点要素５３を示し、撚り配線５５は、接点要素５３からその外周５４で抜け出して、支持体（図示せず）に接続され得る。中心案内凹部５６と等距離で配置される撚り配線５５とが接点要素５３を支持体に中心付ける。
【００４３】
図２０及び図２１は接点要素５７を示し、この接点要素５７は、それがシャフト（図示せず）の回転軸５９に対して径方向に延びる溝６０を摺接面５８に有するという点において図２の接点要素とは異なる。溝の径方向深さＴは、接点要素５７の摩耗長さに対応する。
【００４４】
図２２及び図２３は接点要素６１を示し、この接点要素６１は、それが比較的小さい案内凹部６２を有するという点において図２０の接点要素とは異なる。
【００４５】
図２４及び図２５は接点要素６３を示し、この接点要素６３は、それがシャフト（図示せず）の回転軸６５に対してパッサン（ｐａｓｓａｎｔ）の態様で延びる溝６４を有する、すなわち、これらの溝が回転軸６５と交差せずに依然として径方向に配置されるという点において図２０の接点要素とは異なる。
【００４６】
図２６は、中心凹部６９を端面６８に有するシャフト６７上の放電装置６６を示す。放電装置６６は、ベースプレート７１及びこのベースプレートに案内要素７３として取り付けられるネジ７２を有する支持体７０と、ネジ７２のネジ頭７６を受けるのに役立つ凹陥部７５を有する放電装置６６の接点要素７４とから構成される。凹陥部６９も、接点要素７４が摩耗するときにネジ頭７６が端面６８と接触しないようになるのに十分大きい。接触力を及ぼすためのディスクスプリング７７が接点要素７４とベースプレート７１との間に配置される。
【００４７】
図２７は、円錐状の摺接面８０を形成する接点要素７９を有する放電装置７８を示す。シャフト８１も摺接面８０と適合する円錐状のシャフト接触面８２を形成する。このようにすると、接点要素７９をシャフト８１に容易に中心付けることができる。
【００４８】
図２８は、ジャーナル８５を端面８６に有するシャフト８４上の放電装置８３を示す。放電装置８３は、ジャーナル８５上に押し込まれる環状の接点要素８７と、ベースプレート８９を有する支持体８８と、ディスクスプリング９０と、接点要素８７からその外周９２で抜け出してベースプレート８９に取り付けられる撚り配線９１とを備える。したがって、特に良好な導電接続を接点要素８７とベースプレート８９との間でもたらすことができる。
【００４９】
図２９は放電装置９３を示し、この放電装置９３は、それが摺動層９５と接合層９６とを有する接点要素９４を有するという点において図１の放電装置とは異なる。摺動層９５は６０ｗｔ％未満の銅含有量を有し、また、接合層９６は８０ｗｔ％を超える銅含有量を有する。摺動層９５と接合層９６との間の移行領域９７が輪郭付けられる。接点要素９４は、異なる粉末混合物を焼結することによって形成される。
【００５０】
図３０は放電装置９８を示し、この放電装置９８は、それが摺動層１００と接合層１０１とを有する接点要素９９を有し且つこれらの層間に拡張層１０２が形成されているという点において図２９の放電装置とは異なる。拡張層１０２は、摺動層１００及び接合層１０１の異なる熱膨張係数を釣り合わせる。
【図１】
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【図２−３】
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【図４−５】
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【図６−７】
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【図８−９】
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【図１０−１１】
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【図１２−１３】
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【図１４−１５】
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【図１６−１７】
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【図１８−１９】
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【図２０−２１】
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【図２２−２３】
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【図２４−２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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