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Hintergrund der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Bürstenanordnung an einer elektrischen
Maschine, insbesondere an einem elektrischen Hausgerät,
mit einer die Kohlebürste aufnehmenden Bürstenhülse,
welche in einer Gebrauchsstellung am Gehäuse der Maschine
festlegbar ist, sowie eine damit ausgestattete elektrische Maschine.
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Stand der Technik
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Eine
Bürstenanordnung der eingangs genannten Art ist aus der
deutschen Offenlegungsschrift
DE 197 17 594 A1 bekannt.
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Die
betreffende Maschine weist ein topfartiges Gehäuse aus
einem elektrisch leitfähigen Material auf, in welchem der
Kommutator drehbar gelagert ist. Im Bereich der Stirnfläche
des Gehäuses sind Haltemittel angeformt, welche zur Halterung
der die Kohlebürsten aufnehmenden Bürstenhülsen
dienen. Die Kohlebürsten sind in den Bürstenhülsen
verschieblich gelagert und mittels einer Schraubendruckfeder in
Richtung des Kommutators vorgespannt. Da die Bürstenhülsen
gleichfalls elektrisch leitend ausgebildet sind, müssen
diese jeweils starr an einem Tragteil aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff,
insbesondere aus Kunststoff, befestigt werden. Jedes Tragteil wird
bei der Montage von außen radial nach innen in Richtung
des Kommutators in die Haltemittel eingeschoben, bis die Bürstenhülsen
ihre Gebrauchsstellung einnehmen. Dabei gerät die Kontaktfeder
des Stators in Anlage an die Radialfläche der betreffenden
Bürstenhülse. In dieser Position sichern Rast-
und Anschlagmittel das Tragteil und damit auch die zugeordnete Bürstenhülse
in allen Richtungen. Ein späterer Austausch von Tragteil und
Bürstenhülse ist grundsätzlich durch
ein mechanisches Aufheben der Rastverbindung und ein radial nach
außen gerichtetes Verschieben möglich. In seltenen
Ausnahmefällen kann jedoch auch ein ungewolltes Lösen
der Rastverbindung auftreten, insbesondere dann, wenn bei einer
Störung die Temperaturen in der elektrischen Maschine unüblich
hoch ansteigen und der Werkstoff des Tragteils an Festigkeit verliert.
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Der Erfindung zugrundeliegende
Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit einer derartigen
elektrischen Maschine auch bei einer Störung weiter zu
verbessern.
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Erfindungsgemäße
Lösung
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Diese
Aufgabe wird einer gattungsgemäßen Bürstenanordnung
dadurch gelöst, dass die Bürstenanordnung Fangmittel
aufweist, mittels derer die Bürstenhülse beim
Verlassen der Gebrauchsstellung in einer Sicherungsstellung arretierbar
ist.
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Durch
die Erfindung kann vorteilhaft vermieden werden, dass die Bürstenhülse
sich über die Sicherungsstellung hinaus verschiebt, wenn
sie sich bei einer Störung löst. Auf diese Weise
kann mit der Erfindung sichergestellt werden, dass auch im Störfall
die vorgeschriebenen elektrischen Sicherheitsabstände eingehalten
werden, insbesondere in Bezug auf die Bürsten und die Bürstenhülsen.
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Bevorzugte Ausgestaltung der
Erfindung
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Vorteilhafte
Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander
eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Nach
einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfassen die
Fangmittel mindestens eine Rasteinrichtung, welche die Bürstenhülse
in der Sicherungsstellung rastend erfaßt. Mit einer solchen Rasteinrichtung
lässt sich auf besonders einfache und preiswerte Weise
das erfindungsgemäße Fangmittel realisieren. Besonders
bevorzugt sichert das Fangmittel die Bürstenhülse
gegen eine weitere vom Kommutator weg gerichtete Verlagerung, insbesondere
in Richtung anderer elektrisch leitfähiger Komponenten
der Maschine. Dadurch ist erreichbar, dass Sicherheitsabstände
zwischen der Bürstenanordnung und anderen die Bürstenanordnung
umgebenden leitfähigen Komponenten auch im Störfall
eingehalten werden. Diese Ausführung der Erfindung kann insbesondere
dann vorteilhaft sein, wenn die Bürstenhülse zum
Vorspannen der Bürste mit einer Druckfeder oder einem anderen
dazu geeigneten Mittel ausgestattet ist, das im Falle eines Lösens
der Bürstenhülse ein Verlagern dieser vom Kommutator weg
begünstigt.
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Die
Rasteinrichtung weist dabei mit Vorteil mindestens eine an der Radialfläche
der Bürstenhülse vorgesehene Ausnehmung auf, in
welche eine in Gebrauchsstellung an der Radialfläche anliegende Rastnase
beim Erreichen der Sicherungsstellung einrastet und durch Formschluß einer
weiteren Verlagerung entgegen wirkt. Mit dieser Ausbildung lässt sich
die Erfindung hinsichtlich der Bürstenhülse fertigungstechnisch
besonders einfach und im Wesentlichen gewichts- und kostenneutral
realisieren.
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Die
Ausnehmung kann dabei beispielsweise kreisrund oder rechteckig,
insbesondere quadratisch ausgebildet werden. Derartige Konturen
können durch Bohren bzw. insbesondere Stanzen der Ausnehmung
problemlos und im Rahmen von ohnehin erforderlichen Fertigungsschritten
sowie unter Verwendung von bereits im Fertigungsprozess eingesetzten
Werkzeugen und Vorrichtungen erzeugt werden.
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Die
Erfindung ist mit besonderem Vorteil bei einer Bürstenanordnung
anwendbar, bei welcher die Bürstenhülse elektrisch
leitfähig ausgebildet ist und daher in besonderem Maße
gegen ungewollten Kontakt mit anderen elektrisch leitenden Bauteilen
zu sichern ist.
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Die
beim Erreichen der Sicherungsstellung zum Eingriff in die Ausnehmung
geeignete Rastnase wird bevorzugt durch die Kontaktfeder des Stators gebildet,
welche eine zur Sicherung der Bürstenhülse ausreichende
Festigkeit aufweist. Darüber hinaus erfordert die Ausbildung
der Fangmittel in diesem Fall gegenüber dem genannten Stand
der Technik mit Ausnahme der angepassten Bürstenhülse
keine zusätzlichen oder modifizierten Bauteile und ist
damit ebenfalls im Wesentlichen kosten- und gewichtsneutral. Außerdem
ist bei einem Austausch der Bürstenhülsen grundsätzlich
auch eine Nachrüstung bestehender elektrischer Geräte
mit erfindungsgemäßen Fangmitteln, beispielsweise
im Rahmen eines ohnehin fälligen Verschleißersatzes,
möglich.
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Die
Ausnehmungen in der Radialfläche der Bürstenhülsen
sind in deren Gebrauchsstellung vorzugsweise in radialer Richtung
zwischen Kommutator und Stator der elektrischen Maschine angeordnet und
verlagern sich bei einem ungewollten Lösen in Richtung
der Kontaktfedern. Durch diese Ausbildung wird der häufigsten
Fehlverlagerung der Bürstenhülse im Falls einer
Maschinenstörung entgegen gewirkt.
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Die
Kontaktfedern des Stators liegen in Gebrauchsstellung der Bürstenhülse
mit Vorteil in Richtung des Kommutator geneigt an der Anlagefläche der
Bürstenhülse an. Bei Überdeckung mit
der zugeordneten Ausnehmung rastet die betreffende Kontaktfeder
in die Ausnehmung ein und wird bei einer weiteren, radial von der
Gebrauchsstellung weg auf die Bürstenhülse wirkenden
Kraft in Richtung einer sperrenden Kontur verformt. Hierdurch wird
die störungsbedingte und ungewollte Verlagerung der Bürstenhülse
in Richtung eines elektrischen Kontakts mit anderen elektrisch leitfähigen
Bauteilen besonders zuverlässig vermieden. Ein erneutes
Einschieben der Bürstenhülse zur Behebung der
Störung ist jedoch weiterhin ohne nennenswert vergrößerten
Kraftaufwand möglich.
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Die
Erfindung ist ferner mit besonderem Vorteil bei einer Bürstenanordnung
einsetzbar, bei welcher auch das Gehäuse der betreffenden
Maschine elektrisch leitfähig ausgebildet ist. Gerade bei
derartigen elektrischen Geräten ist ein Kontakt zwischen der
Bürstenhülse und dem Gehäuse zuverlässig
zu vermeiden. Die Bürstenhülse wird bei einer
deratigen Ausbildung vorzugsweise an einem elektrisch isolierenden
Tragteil befestigt, welches seinerseits in am Gehäuse vorgesehene
Haltemittel einsetzbar, insbesondere einschiebbar, ist.
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Das
Tragteil ist dabei im Zuge der Montage vorzugsweise in Richtung
des Kommutators in die Haltemittel des Gehäuses einschiebbar,
also in Richtung einer allgemein üblichen Montagerichtung
der Bürstenhülse. Dem mit dem Austausch der Bürstenhülse
befassten Fachpersonal braucht in diesem Fall also hinsichtlich
der Montage keine von der üblichen Praxis abweichende Lehre
vermittelt zu werden.
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Nach
einer anderen bevorzugten Ausführung der Erfindung weisen
die Fangmittel der Bürstenanordnung einen aus der Bürstenhülse
hervorragenden Vorsprung auf, welcher in Sicherungsstellung an ein
Sicherungselement, insbesondere an die Kontaktfeder, anstößt.
Ein derartiger Vorsprung kann beispielsweise mit geringem Fertigungsaufwand durch örtliche
plastische Verformung der Hülsenwandung erzeugt werden
und ist im Wesentlichen gleichfalls sowohl gewichts- als auch kostenneutral.
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Geeignete
Mittel zum Festlegen der Bürstenhülse in der Gebrauchsstellung
am Gehäuse der Maschine sind aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 19717594 A1 bekannt,
deren gesamter diesbezüglicher Inhalt durch Verweis Teil
der vorliegenden Offenbarung ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
zwei Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1:
eine Aufsicht auf das Gehäuse einer elektrischen Maschine
mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Bürstenanordnung;
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2:
einen Schnitt I-I durch das in 1 dargestellte
Gehäuse mit in Gebrauchsstellung befindlicher Bürstenhülse;
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3:
den Schnitt I-I mit in Sicherungsstellung befindlicher Bürstenhülse;
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4:
eine perspektivische Ansicht der Baugruppe aus Bürstenhülse,
Kohlebürste und Tragteil;
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5:
eine perspektivische Ansicht dieser Baugruppe nach dem Einsetzen
in das Gehäuse in Gebrauchsstellung;
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6:
die zuvor genannte, perspektivisch gezeigte Baugruppe in Sicherungsstellung;
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7:
eine Bürstenanordnung nach einer anderen Ausführung
der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
anhand eines Ausführungsbeispiels
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Die
in 1 gezeigte elektrische Maschine 1 weist
ein topfartiges Gehäuse 2 auf, welches an seiner
Stirnfläche 3 zwei gleichartige Bürstenanordnungen 4 aufnimmt.
Die Bürstenanordnungen 4 sind zueinander in Bezug
auf eine die Drehachse 5 des Rotors schneidende Ebene spiegelbildlich
angeordnet. In den Figuren ist zur Vereinfachung nur eine Bürstenanordnung 4 zeichnerisch
dargestellt und findet auf der nicht gezeigten gegenüberliegenden
Seite des Gehäuses 2 ihre Entsprechung.
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Der
konstruktive Aufbau der Bürstenanordnung 4 ist
aus 2 im Detail ersichtlich.
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Die
Bürstenanordnung 4 besteht aus einer Bürstenhülse 6,
in welcher eine Kohlebürste 7 in Richtung des
Pfeils A verschieblich angeordnet ist. Die Kohlebürste 7 wird
durch eine schraubenförmige Druckfeder 8 in Richtung
des mit dem Rotor 5 verbundenen Kommutators 9 vorgespannt,
wobei sich das der Kohlebürste 7 angewandte Ende
der Druckfeder 8 an der Rückwand 10 der
Bürstenhülse 6 abstützt. Bei
einer durch Reibung am Kommutator 9 bedingten Abnutzung
der Kohlebürste 7 wird diese durch die Druckfeder 8 in
Richtung des Kommutators 9 verschoben, wodurch der Abrieb
bis zum Erreichen einer Verschleißgrenze kompensiert wird.
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Die
Bürstenhülse 6 sowie das Gehäuse 2 sind
jeweils aus einem blechartigen, elektrisch leitfähigen
Material gefertigt, beispielsweise aus Messing- bzw. Stahlblech.
Diese Werkstoffe weisen eine hohe Festigkeit auf, lassen sich jedoch
problemlos durch Pressen, Stanzen oder Bohren zu komplexen Formteilen
verarbeiten.
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Die
Bürstenhülse 6 ist über winkelartig
auskragende Schenkel 11 unlösbar und formschlüssig mit
einem plattenartigen Tragteil 12 verbunden, welches aus
einem elektrisch nicht leitfähigen Werkstoff besteht und
die Bürstenhülse 6 gegenüber
dem Gehäuse 2 elektrisch isoliert. Das Tragteil 12 seinerseits wird
bei der Montage gemeinsam mit der Bürstenhülse 6 in
Richtung des Pfeils B in an das Gehäuse 2 angeformte,
laschenartige Haltemittel 13 eingeschoben, bis ein aus
dem Tragteil 12 hervorragender Anschlag 14 an
das Gehäuse 2 anstößt. Die Haltemittel sind
in 1 auch in Aufsicht dargestellt.
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In
der nun eingenommenen Gebrauchsstellung (Darstellung in
2)
rasten an das Tragteil
12 angeformte Rastnasen
15 in
Ausnehmungen
16 in der Stirnfläche
3 ein
und sichern die Baueinheit aus Bürstenhülse
6 und
Tragteil
12 bei normalem Betrieb gegen eine ungewollte
Verlagerung entgegen der Richtung des Pfeils B. Hinsichtlich einer
möglichen konstruktiven Ausbildung einer geeigneten Einrichtung
zur Festlegung dieser Baueinheit wird noch einmal auf die Druckschrift
DE 197 17 594 A1 ,
insbesondere auf die dortige Beschreibung des in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiels, verwiesen.
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An
der dem Tragteil 12 abgewandten Radialfläche 17 liegt
die Kontaktfeder 18 des Stators 19 elastisch federnd
an. Die Kontaktfeder 18 weist einen gegenüber
der Radialfläche 17 in Richtung des Kommutators 9 geneigten
Anlagebereich 20 auf, welcher unter Vorspannung an der
Radialfläche 17 anliegt. Die Kontaktfeder 18 ist
ein ohnehin an der elektrischen Maschine vorzusehendes Bauteil,
das hinsichtlich seiner Gestalt gegenüber geeigneten vorbekannten
Lösungen grundsätzlich unverändert ausgeführt
werden kann. In diesem Fall kann auch ein bei Erstmontage nicht
erfindungsgemäß ausgestattetes elektrisches Gerät
nachträglich, beispielsweise im Rahmen eines Wartungsvorgangs,
mit der vorliegenden Erfindung entsprechenden Fangmitteln versehen
werden.
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In
die Bürstenhülse 6 ist ferner zwischen
ihrem dem Kommutator 9 zugewandten Ende und der Kontaktfeder 18 eine
im Ausführungsbeispiel kreisrunde Ausnehmung 21 vorgesehen,
die bei störungsfreiem Betrieb der elektrischen Maschine 1 (wie
auch aus 5 ersichtlich) ohne Funktion
ist. Die Ausnehmung 21 kann auch eine von der Kreisform
abweichende Kontur aufweisen, welche beispielsweise von einem bevorzugten Fertigungsverfahren
für die Bürstenhülse 6 oder
der Gestalt der Kontaktfeder 18 beeinflußt wird.
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Bei
einem in den 3 und 6 dargestellten
Störfall hingegen kann unter bestimmten Umständen
ungewollt eine Verlagerung der in 4 gesondert
abgebildeten Baueinheit aus Bürstenhülse 6 und
Tragteil 12 in Richtung des Pfeils C, also entgegen der
Montagerichtung, erfolgen, welche durch die Vorspannung der Druckfeder 8 begünstigt
wird. Bei einer sehr weit gehenden Verschiebung der Bürstenhülse 6 besteht
die Gefahr, dass diese in elektrischen Kontakt mit anderen elektrisch
leitfähigen Bauteilen der elektrischen Maschine kommt.
Bevor eine derartige ungewollte elektrische Verbindung auftritt,
gerät jedoch der Anlagebereich 20 der Kontaktfeder 18 in Überdeckung
mit der Ausnehmung 21 und fällt, da die Kontaktfeder 18 unter
Spannung steht, rastend in die Ausnehmung 21 ein. In dieser
Sicherungsstellung werden eine weitere Verschiebung der Baueinheit aus
Bürstenhülse 6 und Tragteil 12 in
Richtung des Pfeils C und damit ein elektrischer Kurzschluß verhindert.
Die Störung ist jedoch grundsätzlich durch erneutes
Einschieben der Baueinheit aus Bürstenhülse und
Tragteil in Richtung des Pfeils B, also zum Kommutator 9 hin,
wieder behebbar.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel nach 7 bestehen
die Fangmittel zur Sicherung der Bürstenhülse 6 in
ihrer Sicherungsstellung aus einem aus der Radialfläche 17 der
Bürstenhülse 6 von der Kohlebürste 7 weg
ragenden Vorsprung 22, welcher durch seine rampenartige
Ausbildung die Montage (Pfeil B) der Baueinheit aus Bürstenhülse 6 und
Tragteil 12 nur unwesentlich beeinträchtigt, deren
Verlagerung in Richtung des Pfeils C jedoch nach Erreichen der Sicherungsstellung
einen erheblichen Widerstand entgegen setzt. Auch in diesem Fall
können grundsätzlich alle aus dem Stand der Technik
bekannten Bauteile mit Ausnahme der Bürstenhülse 6 unverändert
eingesetzt werden, wobei die Bürstenhülse 6 selber
im Rahmen der üblichen Fertigung mit den zur Ausführung
der Erfindung erforderlichen Merkmalen im Wesentlichen ohne zusätzliche
Kosten oder eine Gewichtszunahme herstellbar ist. Ebenso ist auch bei
dem Ausführungsbeispiel nach 7 eine Nachrüstung
bestehender elektrischer Maschinen mit erfindungsgemäßen
Fangmitteln möglich.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den
Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln
als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung
der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung
sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19717594
A1 [0002, 0018, 0033]