DE102005062073A1

DE102005062073A1 - Carbon brush arrangement, e.g. for electric motor, has plate or disk-shaped electrically conducting contact element emanating from rear end of carbon brush and connected to current feed

Info

Publication number: DE102005062073A1
Application number: DE200510062073
Authority: DE
Inventors: Salvatore Romano; Wolfgang Görges
Original assignee: Schunk Motorensysteme GmbH
Current assignee: Schunk Motorensysteme GmbH
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05

Abstract

The arrangement has a square carbon brush (12) connected to a current feed (16) and with a bearing surface (14) and opposing rear end surface with a quiver-shaped carbon brush holder (10) in which the carbon brush can move axially. A plate or disk-shaped electrically conducting contact element (18) emanates from the rear end of the carbon brush and is connected to the current feed.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kohlebürstenanordnung umfassend eine mit einer Stromzuführung verbundene quaderförmige Kohlebürste mit Lauffläche und gegenüberliegender Rückseitenstirnfläche mit einer die Kohlebürste aufnehmende köcherförmige Kohlebürstenhalterung, in der die Kohlebürste axial verschiebbar angeordnet ist.The The invention relates to a carbon brush assembly comprising a with a power supply connected cuboidal Carbon brush with tread and opposite Rear face with one the carbon brush receiving quiver-shaped carbon brush holder, in the carbon brush is arranged axially displaceable.

Entsprechende Kohlebürstenanordnungen können in Motoren eingesetzt werden, wobei sich die Kohlebürste auf den Lamellen eines Kollektors abstützt. Die Stromzuführung erfolgt über eine Litze, die üblicherweise in die Kohlebürste eingestampft ist. Hierdurch bedingt können unerwünschte Übergangswiderstände auftreten. Durch die Länge der entlang der Längsachse der Kohlebürste verlaufenden Litze kann der entsprechende Teil der Kohlebürste nicht genutzt werden.Appropriate Carbon brush assemblies can be used in Engines are used, wherein the carbon brush on the slats of a Collector supported. The power supply over a strand, usually in the carbon brush is pulped. As a result, undesirable contact resistance can occur. By the length along the longitudinal axis the carbon brush extending strand, the corresponding part of the carbon brush can not be used become.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kohlebürstenanordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine Standzeitverlängerung möglich ist, ohne die Dimensionierung der Kohlebürste selbst verändern zu müssen. Auch soll sichergestellt sein, dass durch die Verbindung mit der Litze geringere Übergangswiderstände im Vergleich zu bekannten Anordnungen auftreten. Auch soll die Kohlebürste gut magazinierbar sein, so dass eine Nutzung in Fertigungsstraßen problemlos erfolgen kann.Of the present invention is based on the object, a carbon brush assembly of the aforementioned type so that a life extension possible is, without changing the sizing of the carbon brush itself have to. Also, it should be ensured that by connecting with the Litze lower contact resistance in comparison occur to known arrangements. Also, the carbon brush should be good be magazineable, so that use in production lines easily can be done.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung im Wesentlichen vor, dass von der rückseitigen Stirnfläche der Kohlebürste ein platten- oder scheibenförmiges elektrisch leitendes Kontaktelement ausgeht, das mit der Stromzuführung verbunden ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Kontaktelement um ein Kontaktblech, dessen flächige Erstreckung senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Kohlebürste verläuft und einen seitlich über die Kohlebürstenführung vorstehenden Abschnitt aufweist, der mit der Stromzuführung verbunden ist. Hierzu kann der Abschnitt endseitig U-förmig ausgebildet werden, um sodann die Stromzuführung klemmend aufzunehmen.to solution The object of the invention is essentially that of the rear face the carbon brush a plate or disc-shaped electrically conductive contact element goes out, which is connected to the power supply is. In particular, the contact element is a contact plate, its areal Extension perpendicular or substantially perpendicular to the longitudinal axis the carbon brush extends and one side over the carbon brush guide above Section has, which is connected to the power supply. For this purpose can the section end U-shaped be formed to then receive the power supply by clamping.

Bevorzugterweise ist das platten- oder scheibenförmige Kontaktelement stoffschlüssig mit der Kohlebürste verbunden. Hierzu kann die Rückseitenstirnfläche der Kohlebürsten ein ein Verschweißen des Kontaktelementes mit der Kohlebürste ermöglichendes Metall wie Kupferschicht aufweisen. Dabei kann es sich um eine massive Metallschicht handeln. Die massive Metallschicht kann mit der Kohlebürste verpresst sein, um die notwendige Verbindung sicherzustellen.preferably, is the plate or disk-shaped Contact element cohesively with the carbon brush connected. For this purpose, the back face of the carbon brushes a welding of the Contact element with the carbon brush allows forming Have metal such as copper layer. It can be a massive Trade metal layer. The massive metal layer can be pressed with the carbon brush be to ensure the necessary connection.

Zwar ist es bereits bekannt, Kohlebürsten mit Kontaktelementen zu verschweißen (DE-A-103 44 717). Hierbei handelt es sich jedoch um Blattfedern, über die die Kohlebürste selbst in Richtung eines Kommutators kraftbeaufschlagt wird. Dabei übt die Blattfeder gleichzeitig Führungsfunktion für die Kohlebürste aus, so dass eine zusätzliche köcherförmige Halterung nicht vorliegt.Though it is already known carbon brushes To weld with contact elements (DE-A-103 44 717). This is it however, around leaf springs, about the carbon brush itself is subjected to force in the direction of a commutator. The leaf spring exercises at the same time leadership function for the carbon brush out, leaving an extra quiver-shaped holder not available.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre kann die Kohlebürste im Wesentlichen über ihre gesamte Länge genutzt werden, da sich in dessen Längsrichtung kein Abschnitt einer Litze erstreckt. Somit verlängert sich die Standzeit, ohne dass die Kohlebürste im Vergleich zu bekannten Kohlebürsten in ihrer Länge verändert werden muss.by virtue of the teaching of the invention can the carbon brush essentially about her entire length be used because in the longitudinal direction no section a strand extends. Thus, the service life is extended, without that the carbon brush compared to known carbon brushes in their length changed must become.

Durch die stoffschlüssige Verbindung wird ein geringerer Übergangswiderstand im Vergleich zu eingestampften Litzen erzielt. Es ist eine kompakte Bauform erzielbar, ohne dass unkontrolliert abragende Litzen zu einer Behinderung führen, so dass eine gute Magazi nierbarkeit und damit eine bessere Integration in eine automatisierte Fertigung ermöglicht werden.By the cohesive Connection becomes a lower contact resistance achieved in comparison to stamped strands. It is a compact design achievable without uncontrolled projecting strands to a disability to lead, so that a good magazineability and thus better integration be made possible in an automated production.

Will man Standzeiten wie bei herkömmlichen Kohlebürsten erzielen, so kann die Kohlebürste selbst kürzer ausgebildet werden, so dass ein geringer Bauraum benötigt wird.Want to achieve service lives as with conventional carbon brushes, so can the carbon brush itself shorter be formed, so that a small space is needed.

Aufgrund des geringeren Übergangswiderstandes reduziert sich auch die Wärmeentwicklung. Unabhängig hiervon kann über das aus elektrisch leitendem Material bestehende Kontaktelement auftretende Wärme gut abgeleitet werden.by virtue of the lower contact resistance also reduces the heat development. Independent of this can over the existing electrically conductive material contact element occurring heat be derived well.

Es besteht des Weiteren die Möglichkeit, dass mit dem Kontaktelement Schalter oder andere Bauelemente direkt mit der Bürste verschaltet werden.It Furthermore, there is the possibility that with the contact element switch or other components directly with the brush be interconnected.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lehre ergibt sich dann, wenn der seitlich abragende und mit der Stromzuführung verbundene Abschnitt innerhalb einer vom rückseitigen Stirnrand der Kohlebürstenführung ausgehenden und beabstandet zum Vorderseitenrand endenden Schlitz durchsetzt, wobei der Abstand zwischen dem Vorderseitenrand der Kohlebürste und dem Schlitzgrund auf Verschleißlänge der Kohlebürste ausgelegt ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass ohne zusätzliche Abschaltelemente wie Abschaltnippel die Kohlebürste nur in dem Umfang verschlissen werden kann, dass eine Beschädigung des Bauelementes, auf dem sich die Kohlebürste abstützt, unterbleibt. Hierbei handelt es sich insbesondere um einen Kollektor eines Elektromotors.One further advantage of the teaching according to the invention then results, when the laterally projecting and connected to the power supply section within one from the back End edge of the carbon brush guide outgoing and spaced apart from the front edge ending slot, the distance between the front edge of the carbon brush and the slot bottom on wear length of carbon brush is designed. This ensures that without additional Shutdown elements such as shut-off nip the carbon brush worn only in the extent that can be damaging of the component, on which the carbon brush is supported, is omitted. This acts it is in particular a collector of an electric motor.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.Further details, advantages and features of the invention will become apparent not only from the claims, the features to be taken - for itself and / or in combination - but also from the following description of the drawing to be taken preferred embodiments.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine perspektivische Seitendarstellung einer erfindungsgemäßen Kohlebürstenanordnung, 1 a perspective side view of a carbon brush assembly according to the invention,

2 die Kohlebürstenanordnung nach 1 in Richtung der Rückseite betrachtet und 2 the carbon brush assembly after 1 looking towards the back and

3 die Kohlebürstenanordnung nach 1 und 2 in Richtung der Lauffläche betrachtet. 3 the carbon brush assembly after 1 and 2 considered in the direction of the tread.

Den Figuren ist rein prinzipiell eine Kohlebürstenanordnung zu entnehmen, die aus einem Kohlebürstenhalter 10 sowie einer Kohlebürste 12 besteht, die axial in dem Kohlebürstenhalter 10 verschiebbar ist. Hierzu wirkt auf die Kohlebürste 12 ein nicht dargestelltes Federelement ein.The figures are purely principally a carbon brush assembly refer to that of a carbon brush holder 10 and a carbon brush 12 which exists axially in the carbon brush holder 10 is displaceable. For this purpose acts on the carbon brush 12 an unillustrated spring element.

Die Kohlebürste 12 weist in gewohnter Weise eine Quaderform auf. Eine entsprechende Geometrie zeigt der Innenraum der köcherförmigen Halterung 10.The carbon brush 12 has a cuboid shape in the usual way. A corresponding geometry shows the interior of the quiver-shaped holder 10 ,

Wie aus der 3 ersichtlich ist, weist die Kohlebürste 12 eine Lauffläche 14 auf, die an die Geometrie des Elementes angepasst ist, auf den sich die Kohlebürste 12 abstützt. Hierbei handelt es sich insbesondere um einen Kollektor, so dass infolgedessen die Lauffläche 14 einen konkaven Verlauf zeigt.Like from the 3 can be seen, the carbon brush points 12 a tread 14 which is adapted to the geometry of the element on which the carbon brush 12 supported. This is in particular a collector, so that as a result, the tread 14 shows a concave course.

Um über die Kohlebürste 12 Strom zu führen, ist diese mit einer Stromzuführung 16 verbunden, und zwar über ein plattenförmiges Kontaktelement, das nachstehend als Kontaktblech 18 bezeichnet wird. Das Kontaktblech 18 ist mit der Rückseitenstirnfläche der Kohlebürste 12 insbesondere stoffschlüssig verbunden. Hierzu weist die Kohlebürste 12 eine aus Metallmaterial bestehende rückseitige Schicht 20 auf, mit der das Kontaktblech 18 verschweißt wird, wobei Laserschweißen bevorzugt ist. Die Metallschicht 20 kann zuvor mit dem Kohlebürstenkörper verpresst und sodann wärmebehandelt werden.To over the carbon brush 12 To carry electricity, this is with a power supply 16 connected, via a plate-shaped contact element, hereinafter referred to as contact plate 18 referred to as. The contact sheet 18 is with the back face of the carbon brush 12 in particular cohesively connected. For this purpose, the carbon brush 12 a metal material back layer 20 on, with the contact plate 18 is welded, with laser welding is preferred. The metal layer 20 may be previously pressed with the carbon brush body and then heat treated.

Die Dicke der Kontaktschicht 20 kann in der Größenordnung von 1 mm liegen.The thickness of the contact layer 20 may be of the order of 1 mm.

Wie sich aus den Darstellungen ergibt, ragt von dem Kontaktblech 18 ein Abschnitt 22 ab, der einen in einer Seitenwandung 24 der Halterung 10 verlaufenden Längsschlitz 26 durchsetzt. Der Schlitz 26 geht vom rückseitigen Stirnrand 28 der Halterung 10 aus und endet im Abstand zum frontseitigen Stirnrand 30. Dabei ist der lichte Abstand zwischen Schlitzgrund 32 und dem frontseitigen Rand 30 so gewählt, dass die Kohlebürste 12, wenn der Abschnitt 22 an dem Schlitzgrund 32 anliegt, auf dem Element, auf das Strom übertragen werden soll, also zum Beispiel ein Kollektor, nicht beschädigt wird, gleichzeitig jedoch ein weiterer Verschleiß ausgeschlossen ist. Der Abschnitt 22 des Kontaktblechs 18 und Schlitzgrund 32 üben folglich die Funktion einer Abschalteinrichtung aus.As can be seen from the illustrations, protrudes from the contact plate 18 a section 22 off, one in a side wall 24 the holder 10 extending longitudinal slot 26 interspersed. The slot 26 goes from the back front edge 28 the holder 10 off and ends at a distance to the front end edge 30 , Here is the clear distance between slot bottom 32 and the front edge 30 so chosen that the carbon brush 12 if the section 22 at the bottom of the slot 32 is applied to the element to which power is to be transmitted, so for example, a collector is not damaged, but at the same time further wear is excluded. The section 22 of the contact sheet 18 and slot reason 32 thus exercise the function of a shutdown.

Die Stromzuführung 16 ist mit dem Abschnitt 22 verbunden. Hierzu ist der Abschnitt 22 endseitig U-förmig ausgebildet, wobei ein Endabschnitt 34 der Stromzuführung 16 zwischen den Schenkeln des U-förmigen Abschnitts verpresst wird. Bei der Stromzuführung 16 kann es sich z. B. um eine Litze oder einen Draht handeln. Andere geeignete Stromleiter sind gleichfalls möglich, insbesondere eigensteifer Draht.The power supply 16 is with the section 22 connected. This is the section 22 end formed U-shaped, with an end portion 34 the power supply 16 between the legs of the U-shaped section is pressed. At the power supply 16 can it be z. B. act a strand or a wire. Other suitable conductors are also possible, in particular intrinsically rigid wire.

Erstreckt sich das Kontaktblech 18 in den 1–3 in einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse der Kohlebürste 12 verläuft, so sind andere Geometrien des Kontaktblechs gleichfalls denkbar. Auch besteht die Möglichkeit, das Kontaktblech 18 zum Verschalten der Kohlebürste 12 zu nutzen, also zum Beispiel mit einem Schalter oder mit einem aktiven oder passiven Bauelement zu verbinden. Entsprechend muss sodann die Stromzuführung 16 angeschlossen werden.The contact plate extends 18 in the 1 - 3 in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the carbon brush 12 runs, so other geometries of the contact plate are also conceivable. There is also the possibility of the contact plate 18 for connecting the carbon brush 12 to use, for example, to connect with a switch or with an active or passive device. Accordingly, then the power supply 16 be connected.

Dadurch, dass die Stromzuführung 16 nicht innerhalb der Kohlebürste 12 verläuft, ist die Gesamtverschleißlänge der Kohlebürste 12 größer als die üblicher Kohlebürsten, in denen eine Litze zum Beispiel eingestampft ist.Because of the power supply 16 not within the carbon brush 12 runs, is the total wear length of the carbon brush 12 larger than the usual carbon brushes, in which a strand is, for example, pulped.

Die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kontaktblech 18 und der Kohlebürste 12 bzw. der zwischen diesen verlaufenden Schicht 20 führt zu einer Verringerung des Übergangswiderstandes und damit geringere Wärmeentwicklung. Gleichzeitig kann die auftretende Wärme über das Kontaktblech 18 gut abgeleitet werden bzw. das Kontaktblech 18 wirkt als Kühlkörper.The cohesive connection between the contact plate 18 and the carbon brush 12 or the layer running between them 20 leads to a reduction of the contact resistance and thus lower heat generation. At the same time, the heat generated by the contact plate 18 be well derived or the contact plate 18 acts as a heat sink.

Da die Kohlebürste 12 ohne Stromzuführung magazinierbar ist, ist eine im Vergleich zu herkömmlichen Kohlebürsten bessere Integration in eine automatisierte Fertigung gegeben.As the carbon brush 12 can be stored without power supply, there is a better integration in an automated manufacturing compared to conventional carbon brushes.

So kann die Litze im automatisierten Prozess von einer Rolle abgezogen und sowohl mit dem Kontaktblech 18 als auch zum Beispiel mit einem Stanzgitter, das als stromleitendes Bauteil wirkt, verschweißt und sodann abgetrennt werden, eine Verfahrensweise, die bei Kohlebürsten mit unmittelbar von diesen ausgehenden Litzen nicht möglich ist.In the automated process, the strand can be removed from a roll and both with the contact plate 18 as well as, for example, with a stamped grid, which acts as an electrically conductive member, welded and then separated, a procedure that is not possible with carbon brushes with directly outgoing from these strands.

Claims

Carbon brush assembly comprising one with a power supply ( 16 ) connected parallelepiped carbon brush ( 12 ) with tread ( 12 ) and opposite rear face with a carbon brush receiving quiver-shaped carbon brush holder ( 10 ), in which the carbon brush is arranged to be axially displaceable, characterized in that from the rear side end surface of the carbon brush ( 12 ) a plate-shaped or disc-shaped electrically conductive contact element ( 18 ) starting with the power supply ( 16 ) connected is.

Carbon brush assembly according to claim 1, characterized in that the plate-shaped or disc-shaped electrically conductive contact element ( 18 ) cohesively with the carbon brush ( 12 ) connected is.

Carbon brush arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the back side end surface of the carbon brush ( 12 ) a welding of the contact element ( 18 ) with the carbon brush ( 12 ) enabling metal and copper layer ( 20 ) having.

Carbon brush arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the plate-shaped or disc-shaped contact element ( 18 ) spans a plane which is perpendicular or substantially perpendicular to the longitudinal axis of the carbon brush ( 12 ) runs.

Carbon brush arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the contact element ( 18 ) one laterally above the carbon brush holder ( 10 ) above section ( 22 ), which is connected to the power supply ( 16 ) connected is.

Carbon brush arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the laterally projecting section (FIG. 20 ) one from the backside edge ( 28 ) of the carbon brush holder ( 10 ) outgoing and spaced to the front edge ( 30 ) ending slot ( 26 ) interspersed.

Carbon brush arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the distance between the front edge ( 30 ) of the carbon brush holder ( 10 ) and slot ground ( 32 ) on wear length of the carbon brush ( 12 ) is designed.

Carbon brush arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the laterally projecting section (FIG. 22 ) of the contact element ( 18 ) is U-shaped at the end and that in the U-shaped section the power supply ( 16 ) fixed as pressed.

Carbon brush assembly according to at least one of the preceding claims, characterized in that the power supply ( 16 ) is a strand or a particular intrinsically stiff wire.