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Die
Erfindung betrifft eine Bürste für eine elektrische
Maschine, mit einer Bürstenfeder und mindestens einem daran
angeordneten Bürstenkörper, wobei die Bürstenfeder
im Wesentlichen C-förmig ausgebildet ist und zwei sich
beidseitig von dem Bürstenkörper wegerstreckende
Schenkel besitzt, mit denen die Bürstenfeder in einem Bürstenträger eines
Elektromotors anordenbar ist, wobei die Bürstenfeder gerade
und gekrümmte Bereiche aufweist.
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Stand der Technik
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Aus
dem Stand der Technik sind Bürsten der eingangs genannten
Art bekannt. Derartige Bürsten werden in einer elektrischen
Maschine mit dem Bürstenkörper gegen einen Kommutator
eines Elektromotors gedrückt angeordnet. Die sich von dem
Bürstenkörper wegerstreckenden Schenkel der Bürstenfeder können
dabei beispielsweise mittels Einstecken an einem Bürstenträger
des Elektromotors angeordnet beziehungsweise befestigt werden. Eine
derartige Bürste wird beispielsweise in der
DE 102 23 630 A1 vorgeschlagen.
Um der Bürste gute Feder-Eigenschaften zu verleihen, weist
die Bürstenfeder gerade und gekrümmte Bereiche
auf, wobei unter gekrümmten Bereichen stark gekrümmte
Bereiche zu verstehen sind, die im Wesentlichen kurvenförmig
ausgebildet sind, und unter geraden Bereichen, Bereiche die echt
gerade oder nur leicht gekrümmt sind. Durch die geraden
und gekrümmten Bereiche erhält die Bürstenfeder
ihre C-Form.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung sieht vor, dass die Bürstenfeder in mindestens
einem Abschnitt eines der geraden Bereiche eine Versteifung aufweist.
Hierdurch wird eine optimale Position und/oder Ausrichtung des an dem
Kommutator gleitend anliegenden Bürstenkörpers
stets gewährleistet. Auch bei hohen Reibkräften,
die auf den Bürstenkörper beziehungsweise auf die
Bürste aufgrund der Rotation des Kommutators wirken, wird
ein Verkippen und/oder Verschieben des Bürstenkörpers
relativ zu dem Kommutator verhindert. Vorteilhafterweise erstreckt
sich der die Versteifung aufweisende Abschnitt über den
gesamten geraden Bereich der Bürstenfeder. Besonders bevorzugt
weist jeder der geraden Bereiche der Bürstenfeder in mindestens
einem Abschnitt eine Versteifung auf. Vorteilhafterweise erstreckt
sich die Versteifung beziehungsweise der Abschnitt über
die gesamte Längserstreckung des jeweiligen geraden Bereichs. Durch
die Versteifung eines, mehrerer oder aller geraden Bereiche der
Bürstenfeder wird die Federbewegung der Bürstenfeder
auf die gekrümmten Bereiche beschränkt, sodass
im Wesentlichen nur in den gekrümmten Bereichen eine elastische
Federbewegung erfolgen kann. Hierdurch wird die Bürste
insgesamt so weit versteift, dass der Bürstenkörper
stets optimal zu dem Kommutator ausgerichtet ist, wobei insbesondere
ein Verkippen und/oder Verdrehen des Bürstenkörpers
verhindert wird, und dass sie dennoch eine zum Gewährleisten
der Funktion ausreichende Flexibilität aufweist.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung liegt mindestens einer der geraden
Bereiche benachbart zum Bürstenkörper. Bevorzugt
ist der Bürstenkörper mittig auf dem die Versteifung
aufweisenden geraden Bereich der Bürstenfeder angeordnet.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Versteifung als eine durch
plastische Verformung erzeugte Versteifung ausgebildet. Es ist also
vorgesehen, dass die Versteifung durch eine plastische Verformung
der Bürstenfeder selbst gebildet ist. Dies bietet eine
besonders kostengünstige und einfache Möglichkeit
zur Herstellung der vorteilhaften Bürste.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Versteifung als Präge- und/oder
Biegeversteifung ausgebildet ist. Die Prägeversteifung
kann beispielsweise durch Einprägen von Versteifungsrippen,
die sich in Richtung der Schenkel der Bürstenfeder erstrecken, gebildet
sein. Die Biegeversteifung kann beispielsweise durch ein Biegen
eines Randbereiches der Bürstenfeder in dem Abschnitt,
insbesondere um einen Winkel von 90°, erstellt werden,
sodass ein sich in Längserstreckung der Bürstenfeder
erstreckender (Biege-)Vorsprung entsteht.
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Bevorzugt
ist die Versteifung an einem Randbereich der Bürstenfeder
ausgebildet. Hier kann auf einfache Art und Weise mittels Biegen
und/oder Prägen, wie bereits gesagt, die vorteilhafte Versteifung erzeugt
werden. Durch eine derartige Präge- und/oder Biegeversteifung
wird der die Versteifung aufweisende gerade Bereich der Bürstenfeder
um ein Vielfaches gegen ein elastisches Verformen/Verbiegen versteift,
sodass dieser Bereich für eine Federbewegung der Bürstenfeder
im Wesentlichen nicht zur Verfügung steht.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung weist die Bürstenfeder
in dem Abschnitt ein durch zwei Versteifungen gebildetes U-Profil
auf. Es ist somit also vorgesehen, dass der Abschnitt des geraden Bereichs
zwei Versteifungen, die vorteilhafterweise als Präge- und/oder
Biegeversteifung ausgebildet sind, aufweist. wobei die Versteifungen
derart ausgerichtet beziehungsweise angeordnet sind, dass die Bürstenfeder
in dem Abschnitt ein U-Profil aufweist. Mit anderen Worten ist in
dem Abschnitt an jeder Seite der Bürstenfeder beziehungsweise
an jedem Randbereich eine Versteifung vorgesehen. Hierdurch wird
eine besonders hohe Versteifung der Bürstenfeder im geraden
Bereich gewährleistet.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Bürstenfeder
eine Montagehilfe auf. Die Montagehilfe ermöglicht ein
einfaches Montieren von der Bürste und dem Kommutator,
wobei die Montagehilfe vorteilhafterweise derart ausgebildet ist, dass
die Bürste einfach auf den Kommutator aufgeschoben oder
der Kommutator in eine Anordnung von einer oder mehrerer vorteilhafter
Bürsten, die an einem Bürstenträger der
Elektromaschine befestigt sind, geschoben werden kann.
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Vorteilhafterweise
ist dazu die Montagehilfe von mindestens einer auf dem dem Bürstenkörper benachbarten
geraden Bereich angeordneten Einführschräge gebildet.
Die Einführschräge bewirkt beim Einschieben der
Bürste oder des Kommutators ein Zurückfedern/Zurückdrängen
der Bürstenfeder, sodass der Kommutator bei der Montage
nicht an dem Bürstenkörper verhakt. Durch die
Einführschräge wird ein „sanftes" Zurückdrängen
der Bürste, insbesondere des Bürstenkopfes, durch
den Kommutator bei der Montage gewährleistet.
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Zweckmäßigerweise
ist die Einführschräge als Federblech ausgebildet,
das auf dem dem Bürstenkörper benachbarten geraden
Bereich angeordnet ist. Das Federblech kann auf einfache Art und Weise
auf der Bürstenfeder, beispielsweise mittels Kleben, Löten,
Rasten, Verschrauben oder Ähnlichem befestigt werden. Bevorzugt
ist das Federblech einstückig mit der Bürstenfeder
ausgebildet, wobei das Federblech vorzugsweise mittels eines Stanz-Biege-Prozesses
hergestellt wird. Dabei ist das Federblech vorzugsweise mittig auf
der Bürstenfeder angeordnet und schmaler als die Bürstenfeder ausgebildet,
sodass genug Material für die Bürstenfeder zur
Verfügung steht, das die eigentliche Funktion der Bürstenfeder
sowie die gewünschte Versteifung gewährleistet.
Natürlich ist es auch denkbar, die Einführschräge
beziehungsweise das Federblech an einem gekrümmten Bereich
der Bürstenfeder anzuordnen.
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Zweckmäßigerweise
ist das Federblech von der Bürstenfeder zu einer Kommutatoranliegefläche des
Bürstenkörpers hin schräg verlaufend
angeordnet. Hierdurch wird gewährleistet, dass bei der
Montage der Bürstenkörper so weit zurückgedrängt
wird, dass er nicht mit dem Kommutator verhakt. Vorteilhafterweise
ist auf mehreren Seiten des Bürstenkörpers eine
Einführschräge angeordnet.
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Ferner
betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, die vorteilhafterweise
mindestens eine Bürste, wie sie oben stehend beschrieben
ist, aufweist. Durch die vorteilhaft ausgebildete Bürste
wird die Lebensdauer der elektrischen Maschine erhöht. Durch
Vorsehen der oben beschriebenen Montagehilfe wird darüber
hinaus die Montage der elektrischen Maschine vereinfacht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im
Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher
erläutert werden. Dazu zeigen
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel einer vorteilhaft ausgebildeten
Bürste für eine elektrische Maschine,
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2 die
Bürste mit einer Montagehilfe,
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3 die
Bürste mit der Montagehilfe in einer Draufsicht,
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4 die
Bürste mit der Montagehilfe in einer Querschnittsdarstellung
und
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5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel einer vorteilhaften Bürste
für eine elektrische Maschine.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Die 1 zeigt
in einer schematischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Bürste 1 für eine elektrische Maschine,
die zum Zusammenwirken mit einem Kommutator der elektrischen Maschine
geeignet ist. Die Bürste 1 weist eine im Wesentlichen
C-förmige Bürstenfeder 2 und einen daran angeordneten
Bürstenkörper 3 auf. Der Bürstenkörper 3 ist
im Wesentlichen mittig an der Bürstenfeder 2 angeordnet,
wobei die Bürstenfeder 2 zwei sich beidseitig
von dem Bürstenkörper 3 wegerstreckenden
Schenkel 4, 5 besitzt, mit denen die Bürstenfeder 2 in
einem Bürstenträger der elektrischen Maschine anordenbar
ist. Im Bereich des Bürstenkörpers 3 weist
die Bürstenfeder 2 einen geraden Bereich 6 auf.
Daran schließt sich beidseitig, also an jedem der Schenkel 4, 5 ein
gekrümmter Bereich 7 an, der in etwa halbkreisförmig
ausgebildet ist. Jedem gekrümmten Bereich 7 schließt
sich jeweils ein kurzer gerader Bereich 8 an. Die gekrümmten
Bereiche 7 sind derart ausgerichtet, dass der Bürstenkörper 3 im Wesentlichen
auf der den geraden Bereichen 8 gegenüberliegenden
Seite der Bürstenfeder 2 angeordnet ist. Bei Beaufschlagung
des Bürstenkörpers 3 mit einem Druck
in Richtung eines Pfeils 9 kann somit der Bürstenkörper 3 durch
eine Federbewegung der Bürstenfeder 2 in Richtung
des Pfeils 9 zurückgedrängt werden, wodurch
im Betrieb Fertigungstoleranzen sowie Verschleiß ausgeglichen
werden. Mit an die Bereiche 8 anschließenden Enden 10 der Schenkel 4 und 5 kann
die Bürstenfeder 2 in dem Bürstenträger
der elektrischen Maschine befestigt werden.
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Ein
Abschnitt 11 des geraden Bereichs 6, der sich über
die gesamte Länge des geraden Bereichs 6 erstreckt,
weist eine Versteifung 12 auf. Die Versteifung 12 wird
dabei von zwei Biegeversteifungen 13, 14 gebildet,
die an jeweils einem Randbereich der Bürstenfeder 2 angeordnet
sind. Die Biegeversteifungen 13, 14 sind vorteilhafterweise
um 90° gebogene beziehungsweise abgewinkelte, einstückig
mit der Bürstenfeder 2 ausgebildete Biegevorsprünge 15. Die
Versteifung 12 ist hierbei also durch Verbiegen beziehungsweise
Abwinkeln vom Material der Bürstenfeder 2 im Randbereich
gebildet. Durch die Versteifung 12 des geraden Bereichs 6 der
Bürstenfeder 2 werden Winkeländerungen
beziehungsweise ein Verkippen und/oder Verdrehen des Bürstenkörpers 3 und/oder
der Bürste 1 im Betrieb verhindert. Für
eine Federbewegung stehen im Wesentlichen nur noch die gekrümmten
Bereiche 7 der Bürstenfeder 2 zur Verfügung.
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Die 2 zeigt
eine Weiterbildung der in der 1 dargestellten
Bürste 1, wobei sowohl hier als auch in den folgenden
Figuren aus der 1 bekannte Elemente mit den
gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die in der 2 schematisch
dargestellte Bürste 1 unterscheidet sich von der
aus der 1 darin, dass sie zusätzlich
zu der Versteifung 12 eine Montagehilfe 16 aufweist.
Die Montagehilfe 16 weist zwei Federbleche 17, 18 auf,
die beabstandet zu dem Bürstenkörper 3 auf
der Bürstenfeder 2 angeordnet und schräg
ausgerichtet sind, sodass sie von der Bürstenfeder 2 auf
eine Kommutatoranliegefläche 3' des Bürstenkörpers 3,
die mit dem Kommutator zusammenwirkt, zeigen. Vorteilhafterweise überragen
die Federbleche 18 mit ihren freien Enden den Bürstenkörper 3.
Bei der Montage des Kommutators oder der Bürste 1 wird
der Bürstenkörper 3 in Richtung des Pfeils 9 durch
die von den Federblechen 17, 18 gebildeten Einführschrägen 19, 20 zurückgedrängt,
sodass der Bürstenkörper 3 nicht mit
einer seiner Seitenflächen an dem Kommutator hängenbleibt
beziehungsweise gegen den Kommutator stößt.
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Die 3 zeigt
die in der 2 dargestellte Bürste 1 in
einer Draufsicht. Hierbei sind deutlich die seitlich beziehungsweise
im Randbereich angeordneten, die Versteifung 12 bildenden
Biegeversteifungen 13 und 14 zu erkennen. Diese
bilden mit der Bürstenfeder 2 in dem Abschnitt 11 ein
U-Profil. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstrecken
sie sich über die gesamte Länge des geraden Bereichs 6 der
Bürstenfeder 2. Natürlich ist es auch
denkbar, dass der die Versteifung 12 aufweisende Abschnitt 11 kleiner
als der Bereich 6 ist, oder es könnten mehrere derartige
Abschnitte entlang des geraden Bereichs 6 angeordnet sein.
Die Bürstenfeder 2 ist hierbei breiter ausgebildet
als der Bürstenkörper 3, sodass die Biegeversteifungen 13, 14 an
dem Bürstenkörper 3 vorbeiführen.
Dadurch, dass sich die Biegeversteifungen 13, 14 beziehungsweise
die Versteifung 12 sich über den gesamten Bereich 6 erstreckt,
ist eine besondere Steifigkeit der Bürstenfeder 2,
insbesondere im Bereich des Bereichs 6, gegeben. Die Federbleche 17 und 18 der
Montagehilfe 16 sind ebenfalls schmaler als die Bürstenfeder 2 ausgebildet
und liegen somit zwischen den Biegeversteifungen 13 und 14.
Natürlich ist es auch denkbar, die Einführschrägen 19, 20 nicht
entlang der Längserstreckung der Bürstenfeder 2 beziehungsweise
des Bereichs 6 anzuordnen, sondern senkrecht dazu. Natürlich
können auch Einführschrägen zu allen
Seiten des Bürstenkörpers 3 auf der Bürstenfeder 2 vorgesehen
sein.
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Die 4 zeigt
die Bürste 1 der 3 in einer
Querschnittsdarstellung. Die Federbleche 17, 18 der
Einführschrägen 19, 20 können,
wie in der 2 schematisch dargestellt, auf
der Bürstenfeder 2 mittels Kleben, Löten
und/oder Verschrauben oder einem ähnlichen Verbindungsverfahren
befestigt werden, oder sie können, wie in der 4 dargestellt, einstückig
mit der Bürstenfeder 2 ausgebildet sein. Dazu
werden die Einführschrägen 19, 20 beziehungsweise
Federbleche 17, 18 in einem Stanz-Biege-Prozess
aus der Bürstenfeder 2 herausgestanzt und entsprechend
gebogen, sodass sie einen Winkel mit dem geraden Bereich 6 der
Bürstenfeder 2 einschließen, wie in der 4 dargestellt.
Dies bietet eine besonders einfache und kostengünstige
Möglichkeit die Montagehilfe 16 zu erstellen.
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Die 5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Bürste 1 in
einer schematischen Darstellung, wobei die Bürste 1 der 5 im
Wesentlichen der Bürste 1 aus der 1 entspricht.
Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die C-förmige Bürstenfeder 2 nicht
einen geraden Bereich 6 aufweist, in dem der Bürstenkörper 3 angeordnet
ist, sondern zwei schräg zueinander ausgerichtete gerade
Bereiche 21, die zwischen sich eine topfförmige Aufnahme 22 in
der Bürstenfeder 2 ausbilden, in der der Bürstenkörper 3 angeordnet
ist.
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Die
geraden Bereiche 21 stellen eine alternative Möglichkeit
dar, die Montagehilfe 16 auszubilden. Dabei weist jeder
der geraden Bereiche 21 einen Abschnitt mit einer Versteifung 23 auf,
die wie oben beschrieben ausgebildet sein kann. Wobei sich auch
der die Versteifung 23 aufweisende Abschnitt über
den gesamten geraden Bereich erstreckt. Die topfförmige
Aufnahme 22 weist seitlich zu dem Bürstenkörper 3 zwei
im Wesentlichen parallel verlaufende gerade Bereiche 24 auf,
die ebenfalls mit einer Versteifung 25 entlang eines Abschnittes
versehen sind. Die Versteifungen 25 und 23 können
hierbei ebenfalls als Biegeversteifungen, wie oben beschrieben,
oder auch als Prägeversteifungen ausgebildet sein. Natürlich
ist es auch denkbar die Versteifung 12, 23 und/oder 25 als
ein zusätzliches Element auf den entsprechenden Abschnitt
der geraden Bereiche 6, 21, 24 aufzubringen
und beispielsweise mittels Löten, Schweißen, Kleben,
Verschrauben und/oder Vernieten daran zu befestigen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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