DE102009025340B4

DE102009025340B4 - Elektrohandwerkzeuggerät mit Schleifbürsten

Info

Publication number: DE102009025340B4
Application number: DE102009025340A
Authority: DE
Inventors: Andreas Spielmann; Christian Biber; Markus Scheufele
Original assignee: Metabowerke GmbH and Co
Current assignee: Metabowerke GmbH and Co
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2029-06-19
Also published as: DE102009025340A1; WO2010145743A3; WO2010145743A2

Abstract

Elektrohandwerkzeuggerät mit einem einen Anker (12) mit einem Kommutator (10) aufweisenden Elektromotor und mit einem Bürstenhalter (2) zum Aufnehmen und Nachführen einer Schleifbürste (4) in radialer Richtung (8) zum Kommutator, wobei der Bürstenhalter (2) ein Federmittel (6) aufweist, das die Schleifbürste (4) in radialer Richtung (8) vorspannt, wobei das Federmittel (6) und die Schleifbürste (4) derart miteinander zusammenwirken, dass die Schleifbürste (4) nicht nur in radialer Richtung (8) nach innen, sondern zusätzlich in tangentialer Richtung (16) und in axialer Richtung (14) belastet und dadurch in tangentialer Richtung (16) und in axialer Richtung (14) gegen je eine Wandung (30, 32) des Bürstenhalters (2) gedrückt und hierdurch lagedefiniert wird, und wobei die Schleifbürste (4) eine Kopfschräge (18, 34) aufweist, gegen die das Federelement (6) von radial außen anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Schleifbürste (4) belastender Arm (22) des Federmittels (6) in einer Stellebene (26, 38, 40) verschwenkbar ist, die gegen diejenige...

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrohandwerkzeuggerät mit einem einen Anker mit einem Kommutator aufweisenden Elektromotor und mit einem Bürstenhalter zum Aufnehmen und Nachführen einer Schleifbürste in radialer Richtung zum Kommutator, wobei der Bürstenhalter ein Federmittel aufweist, das die Schleifbürste in radialer Richtung vorspannt.
DE 102 41 382 A1 offenbart eine Bürstenführung für einen Elektromotor, welche die Merkmale entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.
DE 697 15 140 T2 zeigt eine Bürstenhalteranordnung, bei der die Bürste eine zur radialen Richtung des Kommutators und der Bürste schräge Oberfläche und eine schräge Eingriffsnut für das Ende einer Schenkelfeder aufweist.
Elektrohandwerkzeuggeräte mit einem Kommutator oder Stromwender sind umfangreich bekannt geworden. Zur Kontaktierung des auf einer Ankerwelle sitzenden Kommutators oder Stromwenders (nachfolgend als Kommutator bezeichnet) werden typischerweise aus Kohle bestehende Schleifbürsten verwendet, von denen eine elektrisch kontaktierbare Litze zu Schaltungskomponenten des Elektromotors wegführt und die im wesentlichen in radialer Richtung gegen die Lamellen des Kommutators anliegen. Dabei werden sie durch ein Federmittel im wesentlichen in radialer Richtung gegen den Kommutator vorgespannt. Um zu verhindern, dass die Schleifbürsten in einem Führungsgehäuse des Bürstenhalters verklemmen, sind die Schleifbürsten spielbehaftet in dem Bürstenhalter aufgenommen. Sie sollen auch eine etwaige Exzentrizität der Ankerwelle oder des meist aufgepressten Kommutators ausgleichen können. Aufgrund der in Umfangsrichtung aufeinander folgend angeordneten Lamellen des Kommutators einerseits und aufgrund der in radialer Richtung nicht unwesentlichen Länge der Schleifbürsten kann es beim Betrieb des Elektromotors zu einem Hin- und Herkippen oder ”Rattern” der Schleifbürsten kommen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einem solchen ”Rattern” der Schleifbürsten entgegenzuwirken.
Diese Aufgabe wird durch ein Elektrohandwerkzeuggerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.
Es wird also erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Schleifbürste zusätzlich zur radialen Kraftbeaufschlagung derart vorzuspannen, dass sie tangential und axial gegen eine Wandung des Bürstenhalters gedrückt wird. Hierdurch wird die Lage der Schleifbürste besser definiert. Die Schleifbürste wird dadurch quasi in einen Eckbereich, der von zwei Wandungen des Bürstenhalters gebildet ist, gedrückt und ist somit lagedefiniert. Sie erhält von den beiden Wandungen eine stützende Gegenkraft, welche die Schleifbürste auch im Betrieb lageorientiert in der bestimmungsgemäßen Position hält. Dennoch ist die Schleifbürste in radialer Richtung leicht verschieblich, ohne zu verklemmen, und zwar auch wenn Exzentrizitäten des Kommutators ausgeglichen werden müssen. Sie neigt aber – wie erfindungsgemäß festgestellt wurde – weniger zum ”Rattern” als bekannte Schleifbürsten. Dies wird erfindungsgemäß auf die Vorspannung der Schleifbürste zusätzlich in tangentialer und axialer Richtung zurückgeführt.
Diese Stabilisierung der Schleifbürste könnte beispielsweise durch zusätzliche Federmittel realisiert werden, was aber den Herstellungsaufwand erhöhen würde.
Gemäß der Erfindung weist die Schleifbürste eine Kopfschräge auf, gegen die das Federelement von radial außen anliegt und dabei auf die Kopfschräge der Schleifbürste einen Federdruck nicht nur mit einer radialen Komponente sondern auch mit einer in tangentialer Richtung wirkenden Komponente und mit einer in axialer Richtung wirkenden Komponente ausübt, indem ein die Schleifbürste belastender Arm des Federmittels in einer Stellebene verschwenkbar ist, die gegen diejenige zur axialen Richtung senkrechte und die radiale Richtung einschließende Ebene geneigt bzw. gekippt ist, so dass der Arm des Federmittels auf die Schleifbürste einen Federdruck nicht nur mit einer radialen Komponente, sondern auch mit einer in tangentialer Richtung wirkenden Komponente und mit einer in axialer Richtung wirkenden Komponente ausübt.
Auf diese Weise ist es beispielsweise denkbar, dass allein durch eine entsprechende Schrägstellung der Stellebene des Federmittels eine Belastung der Schleifbürste in tangentialer und gleichzeitig in axialer Richtung bewirkt werden kann.
Die erwähnte Kopfschräge ist dabei zur tangentialen Richtung und/oder zur axialen Richtung geneigt bzw. gekippt, d. h. die Kopfschräge schließt mit der tangentialen und/oder axialen Richtung jeweils bezogen auf die Schleifbürste einen spitzen Winkel (α1 bzw. α2) ein.
Wenn vorstehend von axialer, radialer und tangentialer Richtung die Rede ist, so wird hierunter die axiale Richtung des Ankers des Elektrohandwerkzeuggeräts verstanden. Die radiale Richtung verläuft in der Folge senkrecht zu dieser axialen Richtung und entspricht der Längsverschieberichtung der Schleifbürste zum Nachführen der Schleifbürste gegen den Kommutator. Entsprechend wird die tangentiale Richtung bezüglich der Umdrehungsrichtung des Ankers und des Kommutators am Ort der Schleifbürste angelegt. Diese tangentiale Richtung steht daher senkrecht zur radialen Richtung, welche der Längsverschieberichtung zum Nachführen der Schleifbürste entspricht.
Die Kopfschräge ist dabei zur tangentialen Richtung vorzugsweise um 5–30°, insbesondere um 5–20°, insbesondere um 5–15° (α1) geneigt bzw. gekippt. Zusätzlich hierzu oder alternativ hierzu ist die Kopfschräge zur axialen Richtung vorzugsweise um 5–30°, insbesondere um 5–20°, insbesondere um 5–15° (α2) geneigt bzw. gekippt.
Die Stellebene kann dabei um die tangentiale Richtung und/oder um die radiale Richtung jeweils bezogen auf die Schleifbürste verdreht sein. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, dass die Stellebene um 5–85°, insbesondere um 5–70°, insbesondere um 10–60°, insbesondere um 10–50° (β1) um die radiale Richtung verdreht ist (so wie bei 1 und 2). Oder es kann vorteilhaft sein, dass die Stellebene um 5–30°, insbesondere um 5–20°, insbesondere um 5–15° (β2) um die tangentiale Richtung verdreht ist (so wie bei 3 und 4).
Es ist also denkbar, dass beispielsweise bei der Schleifbürste eine Kopfschräge vorgesehen wird, die lediglich zur tangentialen Richtung geneigt ist (α1), nicht jedoch zur axialen Richtung, wobei durch eine entsprechende Schrägstellung der Stellebene des Federmittels eine Kraftkomponente auf die Schleifbürste ausgeübt werden kann, so dass die Schleifbürste in tangentialer und in axialer Richtung (und natürlich auch in radialer Richtung) vorgespannt wird. Sofern eine Kopfschräge bei der Schleifbürste sowohl zur tangentialen Richtung (um Winkel α1) als auch zur axialen Richtung (um Winkel α2) geneigt bzw. gekippt ist, könnte bei entsprechender Verwindbarkeit des Federmittels bzw. eines die Schleifbürste belastenden Arms des Federmittels die Stellebene des Federmittels in einer zur axialen Richtung senkrechten Radialebene beibehalten werden. Sofern das Federmittel jedoch hinreichend verwindungssteif ausgebildet ist, erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Stellebene des Federelements der Neigung der Kopfschräge entsprechend geneigt ist (β2).
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Kopfschräge der Schleifbürste durch eine auf ihrer radial äußeren Stirnseite ausgebildete nutförmige Vertiefung gebildet, in welche das Federmittel eingreift. Solchenfalls ist eine verliersichere Kopplung zwischen Federmittel und Schleifbürste sichergestellt. Allerdings erweist es sich auch dann als vorteilhaft, wenn das Federmittel von seitlichen Nutflanken der Vertiefung beabstandet ist, so dass es dort nicht zum Eingraben des Federmittels gegenüber der Schleifbürste kommt.
Weiter erweist es sich als zweckmäßig, wenn das Federmittel mit einem linienförmigen oder flächenhaften Anlagebereich gegen die Schleifbürste anliegt und dass dieser linienförmige oder flächenhafte Anlagebereich quer zur Stellebene des Federmittels bzw. zur Erstreckungsrichtung eines Arms des Federmittels verläuft.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:
1 bis 2 verschiedene Ansichten einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung und Vorspannung einer in einem Bürstenhalter längsverschieblich geführten Schleifbürste und eines die Schleifbürste vorspannenden Federmittels;
3 und 4 zwei Ansichten einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
5 eine dritte Ausführungsform der Erfindung und
6 eine vierte Ausführungsform der Erfindung.
Die 1 und 2 zeigen in verschiedenen Ansichten eine Anordnung aus Bürstenhalter 2, Schleifbürste 4 und Federmittel 6 eines Elektrohandwerkzeuggeräts. Die Schleifbürste 4 ist in den Bürstenhalter 2 in einer radialen Richtung 8 längsverschieblich geführt. Sie ist durch das Federmittel 6 in dieser radialen Richtung 8 nach radial innen gegen die Lamellen eines nur angedeuteten Kommutators 10 auf einem ebenfalls nur angedeuteten Anker 12 des Elektrohandwerkzeuggeräts vorgespannt. Der Anker 12 definiert dabei mit seiner Längsachse bzw. Umdrehungsachse eine axiale Richtung 14, zu der die radiale Richtung 8 und eine tangentiale Richtung 16 senkrecht stehen.
Die Schleifbürste 4 ist auf ihrer vom Kommutator 10 abgewandten Stirnseite mit einer Kopfschräge 18 ausgebildet, die von einer nutförmigen Vertiefung 20 gebildet ist. Im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 ist diese Kopfschräge 18 nur zur tangentialen Richtung 16 geneigt, d. h. die Ebene dieser Kopfschräge 18 bildet mit der tangentialen Richtung 16 einen spitzen Winkel α1 von einigen Grad, insbesondere von ca. 10°. Gegen diese Kopfschräge 18 liegt das Federmittel 6 mit einem federnden Arm 22 an, dessen freies Ende 24 in einem bogenförmigen Verlauf von der Kopfschräge 18 weg nach oben gebogen ist.
Das Federmittel 6 ist eine spiralförmig gewickelte Bandfeder, die eine Stellebene 26 definiert, bei der es sich um diejenige Ebene handelt, in welcher der Arm 22 des Federmittels 6 verschwenkbar bzw. stellbar ist. Wie aus den 1 und 2 ersichtlich, ist das Federmittel 6 so angeordnet, dass die Stellebene 26 um den Winkel β1 von beispielhaft ca. 30 bezüglich derjenigen zur axialen Richtung 14 senkrechten und die radiale Richtung 8 einschließenden Radialebene des Ankers 12 und der Bürstenanordnung geneigt ist. Anders ausgedrückt könnte man sagen, dass die Stellebene 26 um die radiale Richtung 8 um den Winkel β1 verdreht ist. Auf diese Weise ergibt sich ein im Wesentlichen linienförmiger Anlagebereich 28 des Arms 22 des Federmittels 6 gegen die Kopfschräge 8, wobei dieser linienförmige Anlagebereich 28, wie aus den Figuren ersichtlich ist, zur axialen Richtung 14 geneigt ist. Hierdurch erfährt die Schleifbürste neben der Vorspannung in radialer Richtung 8 sowohl eine Kraftkomponente in tangentialer Richtung 16 als auch in axialer Richtung 14. Die Schleifbürste 4 wird also in tangentialer Richtung 16 gegen eine Wandung 30 des Bürstenhalters 2 und in axialer Richtung 14 gegen eine Wandung 32 des Bürstenhalters 2 gedrückt. Die Schleifbürste 14 wird also quasi in einen Eckbereich des Bürstenhalters 4 gedrückt, der durch im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufende Wandungen 30 und 32 gebildet ist. Hierdurch wird die Schleifbürste 4 in ihrer Lage stabilisiert und dadurch innerhalb des Bürstenhalters 2 lagedefiniert.
Die 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Kopfschräge 34 der Schleifbürste 4 nicht nur zur tangentialen Richtung 16 (verläuft senkrecht zur Zeichnungsebene der 4) um α1, sondern auch zur axialen Richtung 14 leicht geneigt ist um α2. Diese Neigung beträgt im beispielhaft dargestellten Fall α2 = ca. 6°. Die Kopfschräge 34 ist wiederum durch eine nutförmige Vertiefung 20 in der Stirnseite der Schleifbürste 4 gebildet, wobei die seitlichen Nutflanken 36 entsprechend der Neigung der Kopfschräge, also des Nutgrunds, unterschiedliche Tiefe aufweisen. Das entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel 6 ausgebildete, jedoch mit seiner Stellebene 38 anders geneigte Federmittel 6 ist ebenfalls dargestellt. Man erkennt aus 3 und 4, dass das Federmittel 6 mit seiner Stellebene 38 geringfügig aus der radialen Ebene (also die Ebene senkrecht zur axialen Richtung 14, welche die radiale Richtung 8 einschließt) gekippt ist, und zwar vorzugsweise im Wesentlichen entsprechend der Neigung der Kopfschräge 34 zur axialen Richtung 14, also im beispielhaft dargestellten Fall um β2 = α2 von ca. 6°. Auf diese Weise liegt der Arm 22 des Federmittels 6 wiederum mit einem vorzugsweise linienförmigen Anlagebereich 28 gegen die in beiden Richtungen geneigte Kopfschräge 34 an. Auch auf diese Weise wird eine Vorspannung bzw. Belastung der Schleifbürste 4 in tangentialer Richtung 16 und in axialer Richtung 14 gegen Wandungen 30, 32 des Bürstenhalters 2 erreicht.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kopfschräge 34 entsprechend 3 und 4 ausgebildet bzw. orientiert ist. Die Neigung des Federmittels 6 bzw. der Stellebene 40 des Federmittels 6 bzw. des Arms 22 des Federmittels 6 ist jedoch anders als bei 3 und 4. Die Neigung der Stellebene 40 ist vielmehr so wie bei 1 und 2 beschrieben (β1). Die Stellebene 40 ist zur Radialebene um den Winkel β1 um die radiale Richtung 8 aus der Radialebene heraus gedreht. Eine wie in 3 und 4 dargestellte Verdrehung um die tangentiale Richtung 16 ist nicht realisiert. Auch mit dieser Ausführungsform lässt sich auf die Schleifbürste 4 neben der radialen Vorspannung eine Vorspannung in tangentialer Richtung 16 und in axialer Richtung 14 erreichen.
Schließlich zeigt 6 eine den 1 bis 3 entsprechende Ausführungsform, wobei die nutförmige Vertiefung 20 zur tangentialen Richtung 16 geneigt ist. Hierdurch kann die nutförmige Vertiefung 20 insgesamt schmaler ausgebildet werden.

Claims

Elektrohandwerkzeuggerät mit einem einen Anker (12) mit einem Kommutator (10) aufweisenden Elektromotor und mit einem Bürstenhalter (2) zum Aufnehmen und Nachführen einer Schleifbürste (4) in radialer Richtung (8) zum Kommutator, wobei der Bürstenhalter (2) ein Federmittel (6) aufweist, das die Schleifbürste (4) in radialer Richtung (8) vorspannt, wobei das Federmittel (6) und die Schleifbürste (4) derart miteinander zusammenwirken, dass die Schleifbürste (4) nicht nur in radialer Richtung (8) nach innen, sondern zusätzlich in tangentialer Richtung (16) und in axialer Richtung (14) belastet und dadurch in tangentialer Richtung (16) und in axialer Richtung (14) gegen je eine Wandung (30, 32) des Bürstenhalters (2) gedrückt und hierdurch lagedefiniert wird, und wobei die Schleifbürste (4) eine Kopfschräge (18, 34) aufweist, gegen die das Federelement (6) von radial außen anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Schleifbürste (4) belastender Arm (22) des Federmittels (6) in einer Stellebene (26, 38, 40) verschwenkbar ist, die gegen diejenige zur axialen Richtung (14) senkrechte und die radiale Richtung (8) einschließende Ebene geneigt bzw. gekippt ist, so dass der Arm (22) des Federmittels (6) auf die Schleifbürste (4) einen Federdruck nicht nur mit einer radialen Komponente, sondern auch mit einer in tangentialer Richtung (16) wirkenden Komponente und mit einer in axialer Richtung (14) wirkenden Komponente ausübt.
Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, und dass die Kopfschräge (18, 34) zur tangentialen Richtung (16) und/oder zur axialen Richtung (14) geneigt bzw. gekippt ist.
Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfschräge (18, 34) zur tangentialen Richtung (16) um 5–30°, insbesondere um 5–20°, insbesondere um 5–15° (α1) geneigt bzw. gekippt ist.
Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfschräge (34) zur axialen Richtung (14) um 5–30°, insbesondere um 5–20°, insbesondere um 5–15° (α2) geneigt bzw. gekippt ist.
Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellebene (26, 38, 40) um einige Grad (β2) um die tangentiale Richtung (16) und/oder um einige Grad (β1) um die radiale Richtung (8) jeweils bezogen auf die Schleifbürste (4) verdreht ist.
Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellebene (26, 38, 40) um 5–85°, insbesondere um 5–70°, insbesondere um 10–60°, insbesondere um 10–50° (β1) um die radiale Richtung (8) verdreht ist.
Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellebene (26, 38, 40) um 5–30°, insbesondere um 5–20°, insbesondere um 5–15° (β2) um die tangentiale Richtung (16) verdreht ist.
Elektrohandwerkzeuggerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfschräge (18, 34) der Schleifbürste (4) durch eine auf ihrer radial äußeren Stirnseite ausgebildete nutförmige Vertiefung (20) gebildet ist, in welche das Federmittel (6) eingreift.
Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federmittel (6) von seitlichen Nutflanken (36) der Vertiefung (20) beabstandet ist.
Elektrohandwerkzeuggerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federmittel (6) mit einem linienförmigen oder flächenhaften Anlagebereich (28) gegen die Schleifbürste (4) anliegt und dass dieser linienförmige oder flächenhafte Anlagebereich (28) quer zur Stellebene (26, 38, 40) des Federmittels (6) bzw. zur Erstreckungsrichtung eines Arms (22) des Federmittels (6) verläuft.