CS257760B2

CS257760B2 - Silent brush holder especially for commutator engine

Info

Publication number: CS257760B2
Application number: CS826974A
Authority: CS
Inventors: Juergen Bormann
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1981-09-30
Filing date: 1982-09-30
Publication date: 1988-06-15
Also published as: ATE19841T1; HU184035B; EP0076403B1; PL140236B1; DE8128614U1; EP0076403A1; PL238402A1; DE3271169D1; DD203798A5

Abstract

1. A noiseless box-type brush holder for a commutator motor which operates in both directions, comprising at least one frame-like or box-like brush sleeve (4) secured to a brush-supporting plate (3) by an intermediately positioned decoupling damping component (2) with a carbon brush (5) radially and tangentially guided therein relative to its side walls and to the surface of the commutator motor under spring pressure, characterised in that the carbon brush (5) is subjected to pressure by one single side spring (6) having a free face (61) which abuts against an inclined head (51) of the carbon brush (5) and the brush sleeve (4), otherwise freely accessible from the outside, is only secured to the brush-supporting plate (3) at a setting angle (alpha) differing from the normal (N) to the surface (8) of the commutator by virtue of an interpositioned damping plate (2) with lugs (41-44) at its rear end (45), where the head slant (51) and the setting angle (alpha) are selected such that the carbon brush (5) is so arranged as to be constant in its position relative to the lateral walls (46, 47) of its brush sleeve (4), independently of the direction of rotation of the commutator, taking into consideration the operational friction force between the carbon brush (5) and the surface (8) of the commutator on the one hand, and the pressure of the side spring (6) on the other hand.

Description

Vynález se týká nehlučného držáku kartáčků, zejména pro komutátorový motorek, nejméně s jednou rámovou nebo skříňovou objímkou, upevněnou na nosné desce s vložením tlumicí součásti, a s uhlíkovým kartáčkem, který je veden v objímce tlakem pružiny radiálně a tangenciálně vzhledem к bočním stěnám objímky а к ploše komutátoru. Takový držák kartáčků je známý z německého spisu DOS č. 25 60 959.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a silent brush holder, in particular for a commutator motor, with at least one frame or box sleeve mounted on a support plate with insertion of a damping component and a carbon brush guided in the sleeve by spring pressure radially and tangentially the commutator surface. Such a brush holder is known from German Patent Specification No. 25 60 959.

К držení a vedení kartáčku v obou smyslech otáčení komutátoru je u známého držáku kartáčků jednak mezi každou boční plochou kartáčku a protilehlou boční plochou objímky sevřena plochá pružina, a jednak je kartáček vyveden z objímky na vnější straně pevným otvorem. К přitlačení kartáčku na povrch komutátoru slouží třetí válcová tlačná pružina, která je uložena uvnitř objímky a tlačí pouze ve směru normály na povrch komutátoru a kolmo na hlavu kartáčku. К odstranění hluku, vyvolaného vazbou mezi kartáčkem a objímkou na jedné straně a rezonujícím štítem stroje, který nese nosnou desku objímky, slouží hadice ze silikonového kaučuku, která ze všech stran uzavírá objímku.To hold and guide the brush in both sense of rotation of the commutator, in the known brush holder, a flat spring is clamped between each side surface of the brush and the opposite side surface of the collar, and the brush is led out of the collar on the outside by a fixed opening. A third cylindrical compression spring serves to press the brush onto the commutator surface, which is located inside the sleeve and presses only in the normal direction on the commutator surface and perpendicular to the brush head. A silicone rubber hose closes the sleeve from all sides to eliminate the noise caused by the bond between the brush and the sleeve on one side and the resonating shield of the machine carrying the sleeve support plate.

Očelem vynálezu je snížit výrobní a montážní nároky na takový držák kartáčků, který obsahuje uhlíkový kartáček vedený s vůlí v objímce, a přitom dosáhnout bezhlučného chodu, zejména při reverzačním provozu.The object of the invention is to reduce the manufacturing and assembly requirements of such a brush holder which comprises a carbon brush guided with play in the sleeve while achieving a noiseless operation, especially in reverse operation.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že na šikmou hlavu kartáčku pod tlakem přiléhá volný konec jediné válcové pružiny a z vnějšku volně přístupná objímka je upevněna svou zadní stěnou na nosné desce vytvarovanými lamelami, jejichž volné konce jsou přehnuty kolem výstupků nosné desky, pod úhlem « odlišným od normály к ploše komutátoru, přičemž mezi zadní stěnou objímky a nosnou deskou je uložena tlumicí destička.SUMMARY OF THE INVENTION The free brush end of a single cylindrical spring abuts the beveled head of the brush under pressure, and the collar freely accessible from the outside is fastened by its rear wall to the support plate with shaped lamellae. Normally to the commutator surface, a damping plate is disposed between the rear wall of the sleeve and the support plate.

V důsledku šikmého nastavení objímky a kartáčku oproti normále', procházející bodem doteku mezi kartáčkem a plochou komutátoru, má jediná šroubovitá válcová pružina, která slouží jen к přitlačování kartáčku na plochu komutátoru, silovou složku i v tečném směru. Třecí síla, vyvolaná třením mezi kartáčkem a komutátorem při provozu, má podle smyslu otáčení komutátoru bud stejný nebo opačný směr než tečná složka síly přítlačné pružiny. Volbou velikosti úhlu oř nastavení kartáčku podle vynálezu se jednoduchým způsobem dosáhne toho, aby tečná složka síly, vyvozované válcovou pružinou byla ve všech případech větší než tečná složka třecí síly vyvolané třením kartáčku, tedy i při opačném smyslu třecí síly a tečné silové složky přítlačné pružiny. V důsledku toho a současným vlivem tečné síly, působící na kartáček následkem jeho šikmé hlavy, je poloha kartáčku v objímce i přes nezbytnou vůli mezi nimi konstantní a kartáček má neustále stejnou vzdálenost od bočních stěn objímky, protože je přitlačován к jedné boční stěně objímky v jednom směru okamžitými tečnými sílami, působícími na jeho hlavu a dotekovou plochu. Tímto Jednoduchými způsobem se zajistí stabilní poloha kartáčku a znemožní poškození zabroušeného tvaru dotekové plochy kartáčku, což jinak vede к rychlému opotřebení kartáčku а к silnému hluku.Due to the inclination of the sleeve and the brush relative to the normal passing through the point of contact between the brush and the commutator surface, a single helical cylindrical spring, which serves only to press the brush onto the commutator surface, has a force component even in tangent direction. The frictional force induced by friction between the brush and the commutator during operation, according to the sense of rotation of the commutator, has either the same or opposite direction as the tangential component of the pressure spring force. By selecting the brush angle [alpha] according to the invention, the tangential component of the force exerted by the cylindrical spring is in all cases greater than the tangential component of the friction force exerted by the brush friction, i.e. in the opposite sense Consequently, and at the same time due to the tangential force exerted on the brush by its oblique head, the position of the brush in the sleeve is constant despite the necessary clearance between them and the brush is always the same distance from the side walls of the sleeve direction by instantaneous tangential forces acting on its head and contact surface. In this simple way, the toothbrush is stable and prevents damage to the ground shape of the brush surface, which otherwise leads to rapid wear of the toothbrush and loud noise.

Hluk, který může přesto vznUoat, zejména následkem radiálních kmitů kartáčku, tlumí tlumicí destička vložená mezd objímku a nosnou desku, takže se hluk nepřenáší na štít motoru. Protože přední stěna a zejména boční stěny objímky jsou volně přístupné, je vně objímky uložena jediná šroubovitá válcová pružina, která zajišťuje jak přítlak kartáčku na komutátor, tak jeho boční vedení v objímce. Pouze volný konec této válcové pružiny je prostorově úsporným způsobem vyveden podélným otvorem do objímky, takže vnitřek objímky slouží v podstatě celý pro co nejdelší kartáček. Držák kartáčku podlé vynálezu zajišťuje tedy při malých výrobních a montážních nárocích a dlouhé životnosti tichý chod a izolaci hluku i přes malou stavební velikost.The noise that may nevertheless be generated, particularly as a result of radial brush oscillations, is attenuated by the insert plate of the wage sleeve and the support plate, so that noise is not transmitted to the motor shield. Since the front wall, and in particular the side walls of the sleeve are freely accessible, a single helical cylindrical spring is provided outside the sleeve which provides both the brush pressure on the commutator and its lateral guidance in the sleeve. Only the free end of this cylindrical spring is led in a space-saving manner through the longitudinal opening into the sleeve so that the inside of the sleeve serves essentially the entire length of the brush. Thus, the brush holder according to the invention ensures a quiet operation and noise insulation despite the small construction size with low production and assembly requirements and a long service life.

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s příkladem provedení znázorněným na výkrese, kde značí obr. 1 nárys hotového namontovaného držáku kartáčku s objímkou znázorněnou v řezu uvedeném rovinou I—I na obr. 3, obr. 2 bokorys držáku podle obr. 1, obr. 3 půdorys držáku podle obr. 1, obr. 4 řez rovlnouIV—IV na obr. 5, procházející nosnou deskou s předběžně namontovanou objímkou, obr. 5 nárys nosné desky s objímkou, která je nasazena na nosné desce, není však к ní ještě přitisknuta lamelami, obr. 6 řez vedený rovinou Ví—VI na obr. 7, procházející nosnou deskou s namontovanou objímkou a obr. 7 nárys nosné desky se dvěma nasazenými a upevněnými objímkami, jejichž lamely jsou přehnuty přes nosič upevňovací desky.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front elevational view of the assembled brush holder with the collar shown in cross section taken along line I-I in FIG. 3; FIG. 2 is a side elevational view of the holder of FIG. 1; FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the IV-IV in FIG. 5 passing through the support plate with the sleeve pre-assembled; FIG. 5 is a front view of the support plate with the sleeve which is mounted on the support plate but not yet pressed against the slats FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the plane VI-VI in FIG. 7, passing through the support plate with the sleeve mounted therein; and FIG. 7 a front view of the support plate with two sleeves mounted and fastened.

Obr. 1 ukazuje v nárysném pohledu ze strany komutátoru nosnou desku 3, kde na horní a na dolní polovině je upevněna vždy jedna objímka 4 a v ní je veden uhlíkový kartáček 5. Ke zřetelnějšímu znázornění Je každá objímka 4 zakreslena v řezu, takže její boční stěny 48, 47 jsou vidět v řezu, zatímco kartáček 5 vedený к objímce 4- je zakreslen v náryse. Jak je patrné zejména z obr. 1, 5 a 7, jsou obě objímky 4, z nichž jedna je upevněna na horní a druhá na dolní části nosné desky 3, vzájemně rovnoběžné a středově přesazené a jsou upevněny na nosné desce 3 v úhlu a vzhledem к normále N na plochu 8 pouze schematicky znázorněného komutátoru. К upevnění objímky 4 na nosné desce 3 slouží lamely 41 až 44, které jsou vytvořeny na zadní stěně 45 objímky 4 a jsou sevřeny kolem výstupků 34, 35 nosné desky 3. Z objímky 4 vyčnívá radiálně připojovací kolík 48, který je s ní z jednoho kusu a na který se může nasunout neznázorněná připojovací zástrčka spojená s vnějším přívodem proudu. К připojovacím kolíkům 48 jsou připájeny konce pružných pramencových vodičů 7, jejichž druhé konce jsou spojeny každý s uhlíkovým kartáčkemGiant. 1 shows, in a side view from the commutator side, a support plate 3 where one sleeve 4 is fixed to the upper and lower halves and a carbon brush 5 is guided therein. For a clearer illustration, each sleeve 4 is drawn in cross section so that its side walls 48 47 are seen in cross-section, while the brush 5 guided to the sleeve 4 is shown in front elevation. As can be seen in particular from FIGS. 1, 5 and 7, the two sleeves 4, one of which is mounted on the top and the other on the bottom of the support plate 3, are parallel and offset from each other and are mounted on the support plate 3 at an angle and to the normal N on the surface 8 of the only commutator shown schematically. For securing the sleeve 4 to the support plate 3, the lamellae 41 to 44 are formed which are formed on the rear wall 45 of the sleeve 4 and are clamped around the projections 34, 35 of the support plate 3. A radially connecting pin 48 protrudes from the sleeve 4. and to which a plug (not shown) connected to the external power supply can be plugged. The ends of the flexible stranded conductors 7 are soldered to the connecting pins 48, the other ends of which are each connected to a carbon brush.

5.5.

К trvalému, polohově stabilnímu uchycení kartáčku 5 vůči bočním stěnám 46, 47 objímky 4 а к přitlačování kartáčku 5 na plo chu 8 komutátoru slouží jediná šroubovitá válcová pružina 6 s prodlouženým koncem, která je svým svinutým koncem upevněna na nosném čepu 31, vytvořeném jako· jeden kus s nosnou deskou 3, a dosedá svým volným koncem 61 na šikmou hlavu 31 kartáčku 5. Šikmá hlava 51 a úhel as kartáčku 5 jsou nastaveny tak, aby s přihlédnutím к provoznímu tření mezi kartáčkem 5 a plochou 8 komutátoru а к přítlačné síle šroubovité válcové pružiny 6 byl kartáček 5 nezávisle na smyslu otáčení komutátoru trvale v konstantní poloze vůči bočním stěnám 46, 47 objímky 4. Na obr. 1 je například v horní objímce 4 kartáček 5 přitlačován šroubovitou válcovou pružinou 6 neustále na boční stěnu 46 objímky 4, i když se komutátor otáčí v takovém smyslu, že třecí síla mezi komutátorem a kartáčkem 5 má opačný směr než tečná složka přítlačné síly působící na kartáček 5 a tedy přítlačná síla kartáčku 5 na boční stěnu 46 objímky 4. Tečná složka má přitom dostatečnou velikost к tomu, aby přitlačovala kartáček 5 na boční stěnu 46 objímky 4 a tím zajišťovala jeho konstantní polohu.A single helical cylindrical spring 6 with an elongated end, which is fixed by its coiled end to a support pin 31 formed as one piece with the support plate 3, and with its free end 61 abuts the inclined head 31 of the brush 5. The inclined head 51 and the angle α of the brush 5 are adjusted so as to take into account the operational friction between the brush 5 and the commutator surface 8 and the helical contact force The cylindrical spring 6, independently of the direction of rotation of the commutator, was constantly in a constant position with respect to the side walls 46, 47 of the sleeve 4. For example, in FIG. when the commutator rotates in such a way that the frictional force between the commutator and the brush 5 has the opposite direction to the tangential component of the thrust force applied to the brush 5 and hence the thrust force of the brush 5 to the side wall 46 of the sleeve 4. The tangent component is sufficiently large to press the brush 5 against the side wall 46 of the sleeve 4. constant position.

Druhá boční stěna 47 objímky 4 je, jak je patrno z obr. 1 a 3, opatřena podélným otvorem 471, do kterého lze zasunout volný konec 61 šroubovité válcové pružiny 6, který dosedá při provozu na šikmou hlavu 51 kartáčku 5 a během montáže držáku je přitlačován alespoň dočasně na boční plochu kartáčku 5 přivrácenou к podélnému otvoru 471. Na obr. 1 je kartáček 5 v horní objímce 4 zakreslen v provozní poloze na začátku provozu motoru a v dolní objímce 4 při skončení provozu, kdy pramencový vodič je prakticky úplně natažený; v tomto druhém případě je samozřejmě konec kartáčku 5, který vyčnívá na obr. 1 do prostoru komutátoru, obroušen.The second side wall 47 of the collar 4, as shown in FIGS. 1 and 3, is provided with a longitudinal bore 471 into which the free end 61 of the helical cylindrical spring 6 can be inserted, which engages the inclined head 51 of the brush 5 during operation. pressed at least temporarily against the side surface of the brush 5 facing the longitudinal bore 471. In FIG. 1, the brush 5 is shown in the upper sleeve 4 in an operating position at the start of engine operation and in the lower sleeve 4 when it is terminated. in this latter case, of course, the end of the brush 5 which protrudes into the commutator space in FIG. 1 is abraded.

Mezi zadní stěnou 45 objímky 4 a protější plochou nosné desky 3 je vložena podle vynálezu tlumicí destička 2, která zabraňuje přenosu kmitů mezi objímkou 4 a rezonujícím štítem motoru. Tlumicí destička 2 je ve smontovaném držáku sevřena mezi nosnou deskou 3 a zadní stěnou 45 objímky 4, která je upevněna na nosné desce 3 přehnutím volných konců lamel 41 až 44 kolem výstupků 34, 35 nosné desky 3.According to the invention, a damping plate 2 is inserted between the rear wall 45 of the sleeve 4 and the opposite surface of the support plate 3, which prevents the transmission of oscillations between the sleeve 4 and the resonating shield of the motor. The damping plate 2 is clamped between the support plate 3 and the rear wall 45 of the sleeve 4 in the assembled holder, which is fixed to the support plate 3 by folding the free ends of the slats 41 to 44 around the projections 34, 35 of the support plate 3.

Při montáži držáku je kartáček 5 v objímce 4 vysunut ze znázorněné polohy směrem ven tak daleko, že se volný konec 61 šroubovité válcové pružiny 6 přitiskne к jeho· boční ploše, takže kartáček 5 je zajištěn třením o boční stěnu 46 ve vysunuté poloze. V této montážní poloze se pak plně osazená nosná deska 3 může nasunout na komutátor, aniž by tomu bránily kartáčky vyčnívající do prostoru komutátoru.When mounting the holder, the brush 5 in the collar 4 is pulled out of the position shown so far that the free end 61 of the helical spring 6 is pressed against its side surface so that the brush 5 is secured by friction against the side wall 46 in the extended position. In this mounting position, the fully mounted support plate 3 can then be slid onto the commutator without being prevented by brushes projecting into the commutator space.

Jak je patrné z předběžné montážní polohy podle obr. 4 a 5, je tlumicí destička 2 z pružného materiálu vyříznuta s přečnívajícími okraji 21, 22 oproti protilehlému dílu objímky 7, zejména oproti lamelám 41 až 44 tak, že po sevření mezi nosnou deskou 3 a objímkou 4 obklopuje protilehlé části objímky 4 na způsob návalku.As can be seen from the preliminary mounting position according to FIGS. 4 and 5, the damping plate 2 of resilient material is cut with overhanging edges 21, 22 opposite the opposite part of the sleeve 7, in particular against the slats 41 to 44 so that the sleeve 4 surrounds opposing portions of the sleeve 4 in the form of a bead.

Jak je dále vidět z obr. 4 a 5, je tlumicí destička 2 předběžně nastavitelná před upevněním na nosné desce 3 prostřednictvím držáků vytvořených na nosné desce 3 a/anebo na tlumicí destičce 2. Ve znázorněném provedení slouží jako držáky jednak výčnělek 32 a jednak nosný čep 31. O ne se může opřít svými přesahujícími okraji 21, 22 tlumicí destička 2 tak, že je v této poloze předběžně fixovaná a tedy předběžně nastavená. К montáži objímky 4 na nosné desce 3 se tedy podle obr. 4 nejprve tlumicí destička 2 předběžně polohově nastaví pomocí výčnělku 32 a nosného čepu 31 na nosné desce 3, načež se v jednom pracovním pochodu objímka 4 upevní na nosné desce 3 při současném pevném sevření tlumicí destičkyAs further seen in FIGS. 4 and 5, the damping plate 2 is pre-adjustable before mounting on the support plate 3 by means of holders formed on the support plate 3 and / or on the damping plate 2. In the embodiment shown The pin 31 may be supported by its protruding edges 21, 22 of the damping plate 2 so that it is pre-fixed and thus preset in this position. In order to mount the sleeve 4 on the support plate 3, the damping plate 2 is thus initially pre-positioned by means of a protrusion 32 and a support pin 31 on the support plate 3, after which the sleeve 4 is fixed to the support plate 3 in one working operation. damping pads

2. Obr. 6 a 7 ukazují hotovou smontovanou nosnou desku 3 s objímkou 4 pro kartáček 5, která je upevněna na nosné desce 3 lamelami 41 až 44, přičemž mezi nimi je sevřena tlumicí destička 2.2. FIG. 6 and 7 show a finished assembled support plate 3 with a brush collar 4, which is mounted on the support plate 3 by lamellas 41 to 44, with a cushion plate 2 clamped between them.

Claims

1. A noiseless brush holder, in particular for a commutator motor, with at least one frame or box sleeve mounted on a support plate with insertion of a damping component and a carbon brush which is guided in the sleeve by spring pressure radially and tangentially to the side walls of the sleeve а к a commutator surface, characterized in that the inclined head (51) of the brush (5) is pressurized by the free end (61) of a single cylindrical spring (6) and the collar (4) freely accessible from the outside is fastened by its rear wall (45) to the support plate (3) molded slats (41 to 44), the free ends of which are folded around the projections (34, 35) of the support plate (3), at an angle different from the normal (N) to the commutator surface, (4) and a damping plate (2) is supported by the support plate (3).

2. Noiseless brush holder according to item 1,

BACKGROUND TO THE INVENTION characterized in that the damping plate (2), pressed against the support plate (3) by the lamellas (41 to 44), is preset by means of brackets formed on the support plate (3) and / or on the damping plate (2).

A noiseless brush holder according to claim 1 or 2, characterized in that the damping plate (2) is of a resilient material and its edges (21, 22) extend over opposing portions of the collar (4) and surround them in the form of a bead.

Silent brush holder according to one of Claims 1 to 3, characterized in that each sleeve (4) is provided on one of the two freely accessible side walls (46, 47) with a longitudinal opening (471) into which the free end ( 61) helical cylindrical springs (6), mounted with their coiled end outside the sleeve (4) on the support plate (3).