DE10064501A1

DE10064501A1 - Bürstenhalter für elektrische Schleifkohlen

Info

Publication number: DE10064501A1
Application number: DE2000164501
Authority: DE
Inventors: Christian Meyer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-07-04
Also published as: WO2002052685A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt einen Bürstenhalter (1) für elektrische Schleifkohlen (3), die mit Federkraft in Richtung auf die elektrische Kontaktfläche der Schleifkohle mit dem zweiten Schleifpartner (5), insbesondere einem Schleifring oder Kommutator, vorschiebbar ist. Zur Anbringung der Federkraft ist eine Schraubenfeder (4) vorgesehen, bei welcher beim Zusammendrücken einzelne Federringe zumindest teilweise ineinander zu liegen kommen, so dass eine geringere Blocklänge gegeben ist. Der Bürstenhalter ist auf einer Grundplatine (6) aufgebracht, die zwischen Motorgehäuse (7) und Ankerkommutator (5) die Baulänge des Bürstenhalters bestimmt. Schraubenfeder und Schleifkohle sind innerhalb eines Köchers (2) in Richtung des Radiusstrahls (R) hintereinander angeordnet. Die Schraubenfeder liegt am Boden des Köchers an einem Widerlager (8) an und das freie Ende der Schleifkohle liegt auf der Schleiffläche des Ankerkommutators (5) mit dem von der Schraubenfeder erzeugten Druck auf. Bei gleicher Baulänge erhöhen längere Schleifkohlen die Lebensdauer. Bei gleicher Länge der Schleifkohlen wird eine verkürzte Baulänge erzielt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Bürstenhalter für elektrische Schleifkohlen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bürstenhalter für elektrische Schleifkohlen, die mit Federkraft in Richtung auf die elektrische Kontaktfläche der Schleifkohle mit dem zweiten Schleifpartner vorschiebbar sind, seien es beispielsweise ein Schleifring oder ein Kommutator, sind allgemein bekannt. Dabei werden zur Aufbringung der Federkraft üblicherweise zylindrische Schraubenfedern verwendet, die radial gesehen hinter der Schleifkohle in einer Richtung mit dieser angeordnet sind. Ein Beispiel dafür ist aus dem in der EP 0 489 940 A1 beschriebenen Bürstensystem für einen Kommutatormotor bekannt. Aus der EP 0 235 443 B1 ist eine andere Art der Andrückung der Schleifkohle bekannt. So ist dort etwa in Fig. 11 und Fig. 26 eine Spiralfeder gezeigt, die außerhalb des Radius der Schleifkohle und deren Köcher angeordnet ist und nur mit ihrem freien Federarm in den Köcher hineinragt und die Schleifkohle an deren unterem Ende anliegend und angreifend in Richtung der Schleiffläche vorschiebt.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, bei dem gattungsgemäßen Bürstenhalter durch konstruktive Maßnahmen entweder die Lebensdauer eines Bürstensystems durch Verlängerung der Länge der Schleifkohle bei gleich langem Bürstenhalter oder die Verkürzung der Baulänge des Bürstenhalters bei gleicher Lebensdauer und gleich langer Schleifkohle zu ermöglichen. Dies soll in kostengünstiger Weise erfolgen und bei gleicher Baulänge auch bei bereits genutzten Bürstenhaltern möglich sein.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Bürstenhalter für elektrische Schleifkohlen, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass zum einen eine wesentliche Verlängerung der Lebensdauer des Bürstensystems durch Verwendung längerer Schleifkohlen bei gleicher Baulänge des Bürstenhalters möglich ist. Zum anderen ist bei gleicher Länge der Schleifkohle und damit gleicher Lebensdauer eine Verkürzung der Baulänge oder Bauhöhe des Bürstenhalters möglich.

Gemäß der Erfindung wird dies prinzipiell dadurch erreicht, dass zur Aufbringung der Federkraft eine Schraubenfeder vorgesehen ist, bei welcher beim Zusammendrücken einzelne Federringe zumindest teilweise ineinander zu liegen kommen. Bei gleicher Federkraft und gleicher Federweglänge nimmt eine solche Feder im zusammen gedrückten Zustand, mit ihrer sogenannten Blocklänge, weniger Raum ein als eine übliche zylindrische Schraubenfeder.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Bürstenhalters möglich.

Entsprechend vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bürstenhalters ist als Schraubenfeder eine einseitige oder eine doppelseitige Kegelstumpfschraubenfeder vorgesehen. Eine besonders zweckmäßige und preiswerte Form besteht dabei in der Verwendung der einseitigen Kegelstumpfschraubenfeder.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei der doppelseitigen Kegelstumpfschraubenfeder entweder der kleine oder der große Durchmesser nach außen zu liegen kommt. Liegen die Enden mit dem größeren Durchmesser außen, erübrigen sich in aller Regel Maßnahmen zur Führung der Feder im Köcher des Bürstenhalters.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bürstenhalters ist bei außen liegendem kleinerem Durchmesser das zugehörige Ende der Schraubenfeder mittels einer dieses Ende örtlich zur Andruckachse zentrierenden Führung gehalten.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bürstenhalters ist die zentrierende Führung ein in das Federinnere am Ende mit dem kleineren Durchmesser der Schraubenfeder hinein ragender und darauf dimensional abgestimmter Stift. In vorteilhafter dazu alternativer Weise kann in Weiterbildung der Erfindung die zentrierende Führung auch eine das Endes mit dem kleineren Durchmesser der Schraubenfeder außen umfassende und darauf dimensional abgestimmte Vertiefung sein. Von besonderem Vorteil ist es, dass die dimensional abgestimmte Vertiefung kegelig gegensinnig geformt ist.

In entsprechend dem vorzugsweise vorgesehenen Einsatzgebiet der Erfindung ist in vorteilhafter Fortbildung vorgesehen, dass die zentrierende Führung am Ende mit dem kleineren Durchmesser der Schraubenfeder im Bereich des anliegenden Endteils der Schleifkohle oder im Bereich des Widerlagers vorgesehen ist.

Entsprechend einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bürstenhalters ist der Winkel des Kegelstumpfes der Kegelstumpfschraubenfeder derart gewählt und auf den Durchmesser des Federdrahtes abgestimmt, dass sich, gegenüber einer im völlig entspannten Zustand gleich langen zylindrischen Schraubenfeder mit im wesentlichen gleichem Basisdurchmesser und Durchmesser des Federdrahtes, eine wesentliche Verkürzung der Blocklänge ergibt, wobei die Blocklänge die maximale Länge der Feder im vollständig zusammengedrückten Zustand ist.

Zeichnung

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungs- und Realisierungsbeispiele in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei in der

Fig. 1 in einer schematischen Draufsicht, teilweise im Schnittbild, ein Bürstenhalter mit Schleifkohle und Druckfeder, eingebaut zwischen einem Ankerkommutator und einem Motorgehäuse eines Elektromotors, dargestellt ist;

Fig. 2 in einer schematischen Seitenansicht eine zylindrische Schraubenfeder herkömmlicher Art dargestellt ist;

Fig. 3 in einer schematischen Seitenansicht eine einseitige Kegelstumpfschraubenfeder, wie sie entsprechend der Erfindung zum Vorschub und Andruck einer Schleifkohle vorgesehen ist, dargestellt ist;

Fig. 4 in einer schematischen Seitenansicht eine doppelseitige Kegelstumpfschraubenfeder mit außen liegendem kleinen Durchmesser dargestellt ist, und

Fig. 5 in einer schematischen Seitenansicht eine doppelseitige Kegelstumpfschraubenfeder mit innen liegendem kleinen Durchmesser dargestellt ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist schematisch, teilweise im Schnittbild, eine Draufsicht auf einen Bürstenhalter 1 dargestellt. Im Bürstenhalter ist ein Köcher 2 gehaltert, in welchem zum einen eine Schleifkohle 3 und zum anderen eine diese unter Federdruck setzende Schraubenfeder 4 gehalten und geführt ist. Durch die Kraft der Schraubenfeder 4 wird die Schleifkohle 3 entlang eines Radiusstrahls auf einen Kommutator 5 eines Motorankers vorgeschoben und dort unter dem von der Feder 4 bestimmten Druck angedrückt. Der Bürstenhalter 1 ist auf einer Bürstenhaltergrundplatte 6 befestigt, die ihrerseits innerhalb des Motorgehäuses 7 eingebracht ist. Der Bauraum für den Bürstenhalter 1 und damit die maximal vorgegebene Länge innerhalb eines Motors ist somit durch den Außendurchmesser des Ankerkommutators 5 und dem Innendurchmesser des Motorgehäuses 7 bzw. dem Aussendurchmesser der Bürstenhaltergrundplatte 6 bestimmt und begrenzt. Die Schraubenfeder 4 wird am Boden des Köchers 2 durch ein Widerlager 8 gehalten, das durch zwei umgebogene Lappen der Köcherwand gebildet sein kann.

Gemäß der Erfindung ist zur Aufbringung der Federkraft eine Schraubenfeder 4 vorgesehen ist, bei welcher beim Zusammendrücken einzelne Federringe zumindest teilweise ineinander zu liegen kommen. Bei gleicher Federkraft und gleicher Federweglänge nimmt eine solche Feder im zusammen gedrückten Zustand, mit ihrer sogenannten Blocklänge L_Block, weniger Raum bzw. Federweglänge ein als eine übliche herkömmliche, aus dem Stand der Technik bekannte zylindrische Schraubenfeder 24, wie sie in Fig. 2 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt ist. Schraubenfeder 4 und Schleifkohle 3 sind innerhalb des Köchers 2 in Richtung des Radiusstrahls R hintereinander angeordnet. Die Schraubenfeder 4 liegt im Boden des Köchers 2 am Widerlager 8 an und das freie Ende der Schleifkohle 3 liegt auf der Schleiffläche des Ankerkommutators 5 mit dem von der Schraubenfeder 4 erzeugten Druck auf.

In Fig. 2 ist, wie bereits erwähnt, schematisch in Seitenansicht eine zylindrische Schraubenfeder 24 herkömmlicher Art dargestellt. Diese zylindrische Schraubenfeder 24 hat eine Blocklänge L_Block, die mit 3.2 angeben ist, was per Annahme einer Länge von beispielsweise etwa 3,2 mm entsprechen kann.

In Fig. 3 ist schematisch in Seitenansicht eine einseitige Kegelstumpfschraubenfeder 34 dargestellt. Eine solche Kegelstumpfschraubenfeder 34 beinhaltet aufgrund ihrer Bauart die Eigenschaft, dass bei ihr beim Zusammendrücken einzelne Federringe zumindest teilweise ineinander zu liegen kommen. Dadurch nimmt, bei gleicher Federkraft und gleicher Federlänge im völlig entspannten Zustand, eine solche Feder im zusammen gedrückten Zustand mit ihrer sogenannten Blocklänge L_Block weniger Raum bzw. Federweglänge ein als die in Fig. 2 daneben dargestellte zylindrische Schraubenfeder 24. Eine solche einseitige Kegelstumpfschraubenfeder 34 ist eine sehr kostengünstige Ausführung und daher eine bevorzugte Feder, um sie entsprechend der Erfindung zum Vorschub und Andruck der Schleifkohle 3 im Köcher 2 des Bürstenhalters 1 vorzusehen.

Bei dieser in Fig. 3 dargestellten einseitigen Kegelstumpfschraubenfeder 34 ist die Blocklänge L_Block mit 2.2 angeben ist, was per Annahme einer Länge von beispielsweise etwa 2,2 mm entsprechen kann. Vergleicht man die beiden Blocklängen, nämlich L_Block = 3.2 der zylindrischen Schraubenfeder 24 aus Fig. 2, mit der Blocklänge L_Block = 2.2 der einseitigen Kegelstumpfschraubenfeder 34 gemäß der Erfindung aus Fig. 3, so ergibt sich bei letzterer eine Verkürzung der Blocklänge von etwa 30%. Anders ausgedrückt, um diesen relativen Anteil kann aufgrund der Maßnahmen gemäß der Erfindung die Schleifkohle 3 verlängert und damit die Lebensdauer entsprechend erhöht werden oder bei gleicher Länge der Schleifkohle 3 kann die Baulänge des Bürstenhalters 1 bzw. des Köchers 2 relativ verkürzt werden.

In den Fig. 4 und 5 sind zwei weitere mögliche Ausführungsformen für die erfindungsgemäße Art der Gestaltung der zumindest teilweise mit ihren Federringen ineinander gleitenden Schraubenfeder 4 dargestellt. In Fig. 4 ist schematisch in Seitenansicht eine doppelseitige Kegelstumpfschraubenfeder 44 dargestellt, bei welcher der kleinen Durchmesser außen zu liegen kommt. In Fig. 5 ist eine dazu alternative Ausführungsform dargestellt, nämlich schematisch in Seitenansicht eine doppelseitige Kegelstumpfschraubenfeder 54 mit innen liegendem kleinen Durchmesser. Bei beiden Ausführungsformen der doppelseitigen Kegelstumpfschraubenfedern 44 und 45 gelten für die Blocklängen L_Block ebenfalls die Werte 2.2 wie bei der einseitigen Kegelstumpfschraubenfeder 34 aus Fig. 3, sowie die dadurch erzielten Vorteile, wie sie oben dargelegt wurden.

Es kann in manchen Fällen zweckmäßig und vorteilhaft sein, dass bei außen liegendem kleinerem Durchmesser das zugehörige Ende der Schraubenfeder 34 oder 44 mittels einer dieses Ende örtlich zur Andruckachse, wie sie in Fig. 1 durch den Radiusstrahl R fixiert ist, zentrierenden Führung gehalten ist. Durch eine solche Führung ist sichergestellt, dass kein Kippen innerhalb des Köchers 2 erfolgt oder eine außermittige Druckbelastung auf die Schleifkohle 3 zustande kommt. Auch werden dadurch eventuelle unerwünschte Schwingungen vermieden oder zumindest weitgehend unterdrückt. Eine solche Führung, die im Detail nicht in den Figuren dargestellt ist, lässt sich auf zweierlei vorteilhafte und einfache Weise realisieren. Eine Möglichkeit besteht darin, dass ein Stift vorgesehen ist, der in das Federinnere am kleineren Durchmesser der Schraubenfeder hinein ragt und darauf dimensional abgestimmt ist. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, eine Vertiefung vorzusehen, die am kleineren Durchmesser der Schraubenfeder diese außen umfasst und darauf dimensional abgestimmt ist. Diese dimensional abgestimmte Vertiefung kann in zweckmäßiger Ausgestaltung kegelig gegensinnig geformt sein, um eine optimale Anpassung an die Farm der Kegelstumpfschraubenfeder 34 oder 44 zu gewährleisten. Die zentrierende Führung ist am Ende mit dem kleineren Durchmesser der Kegelstumpfschraubenfeder 34 oder 44 im Bereich des anliegenden Endteils der Schleifkohle 3 und/oder im Bereich des Widerlagers 8 vorgesehen.

Der Winkel des Kegelstumpfes der Kegelstumpfschraubenfeder 34, 44 oder 54 ist derart gewählt und auf den Durchmesser des Federdrahtes abgestimmt, dass sich eine wesentliche Verkürzung der Blocklänge L_Block ergibt, in welcher die Feder ganz zusammengedrückt ist. Dies wird insbesondere gegenüber einer im völlig entspannten Zustand gleich langen zylindrischen Schraubenfeder 24 erreicht, die mit im wesentlichen gleichem Basisdurchmesser und Durchmesser des Federdrahtes ausgestattet ist.

Der erfindungsgemäß gestaltete Bürstenhalter ermöglicht es in einfacher und sehr kostengünstiger Weise, die Lebensdauer erheblich zu erhöhen oder die Baulänge erheblich zu verkürzen. Ohne konstruktive Änderung des Köchers an vorhandenen Motoren kann bei Einbau der erfindungsgemäßen Schraubenfeder und verlängerter Schleifkohle die Lebensdauer des Systems erheblich erhöht und somit auch die Wartungsintervalle zum Bürstenwechsel erheblich verlängert werden.

Claims

1. Bürstenhalter (1) für elektrische Schleifkohlen (3), die mit Federkraft in Richtung auf die elektrische Kontaktfläche der Schleifkohle mit dem zweiten Schleifpartner (5), insbesondere einem Schleifring oder einem Kommutator, vorschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufbringung der Federkraft eine Schraubenfeder (4, 34, 44, 54) vorgesehen ist, bei welcher beim Zusammendrücken einzelne Federringe zumindest teilweise ineinander zu liegen kommen.

2. Bürstenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schraubenfeder eine einseitige (34) oder eine doppelseitige (44, 45) Kegelstumpfschraubenfeder vorgesehen ist.

3. Bürstenhalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der doppelseitigen Kegelstumpfschraubenfeder (44, 45) entweder der kleine oder der große Durchmesser nach außen zu liegen kommt.

4. Bürstenhalter nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass bei außen liegendem kleineren Durchmesser das zugehörige Ende der Schraubenfeder (34, 44) mittels einer dieses Ende örtlich zur Andruckachse zentrierenden Führung gehalten ist.

5. Bürstenhalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrierende Führung ein in das Federinnere am kleineren Durchmesser der Schraubenfeder (34, 44) hinein ragender und darauf dimensional abgestimmter Stift ist.

6. Bürstenhalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrierende Führung eine am kleineren Durchmesser der Schraubenfeder außen umfassende und darauf dimensional abgestimmte Vertiefung ist.

7. Bürstenhalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dimensional abgestimmte Vertiefung kegelig gegensinnig geformt ist.

8. Bürstenhalter nach Ansprüch 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrierende Führung am Ende mit dem kleineren Durchmesser der Schraubenfeder (34, 44) im Bereich des anliegenden Endteils der Schleifkohle (3) oder im Bereich des Widerlagers (8) vorgesehen ist.

9. Bürstenhalter nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel des Kegelstumpfes der Kegelstumpfschraubenfeder (34, 44, 54) derart gewählt und auf den Durchmesser des Federdrahtes abgestimmt ist, dass sich, gegenüber einer im völlig entspannten Zustand gleich langen zylindrischen Schraubenfeder (24) mit im wesentlichen gleichem Basisdurchmesser und Durchmesser des Federdrahtes, eine wesentliche Verkürzung der Blocklänge (L_Block) ergibt, wobei die Blocklänge die maximale Länge der Feder im vollständig zusammengedrückten Zustand ist.