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Die Erfindung bezieht sich auf eine Bürstenanordnung in einer Kommutatoreinrichtung in einer elektrischen Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
JP 2005-223974 wird eine Bürstenanordnung beschrieben, die Bestandteil einer Kommutatoreinrichtung zur Stromübertragung auf eine elektrische Maschine ist. In einer rohrförmigen Bürstenhalterung der Bürstenanordnung ist eine Kohlebürste aufgenommen, welche von einem Federelement gegen die Mantelfläche eines Kollektors kraftbeaufschlagt wird, der gemeinsam mit der Motorwelle der elektrischen Maschine umläuft. Das Federelement ist an einem Deckelteil gehalten, das von außen auf die Bürstenhalterung aufgesetzt und an dieser gesichert wird. Zur Montage wird die Kohlebürste einschließlich Federelement über eine stirnseitige Öffnung in der Bürstenhalterung, die sich auf der dem Kollektor abgewandten Seite befindet, in die Bürstenhalterung eingesetzt, wobei das Deckelelement über Befestigungsschrauben bzw. Rastelemente von außen an der Stirnseite der Bürstenhalterung befestigt wird. Das Zusammensetzen der Bürstenanordnung setzt somit mehrere Montageschritte voraus.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bürstenanordnung, welche Bestandteil einer Kommutatoreinrichtung in einer elektrischen Maschine ist, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen montagefreundlich auszubilden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße Bürstenanordnung ist Teil einer Kommutatoreinrichtung in einer elektrischen Maschine, über die der Strom auf ein Ankerpaket übertragen wird, welches drehfest mit der Motorwelle umläuft. Zur Kommutatoreinrichtung gehört neben der Bürstenanordnung auch ein mit der Motorwelle verbundener Kollektor, an dessen Mantelfläche eine Bürste der Bürstenanordnung zur Stromübertragung anliegt.
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Die Bürstenanordnung umfasst eine Bürstenhalterung bzw. einen -köcher, in der bzw. dem die Bürste, bei der es sich üblicherweise um eine Kohlebürste handelt, verschieblich gelagert ist. Die Bürstenhalterung mit dem darin angeordneten Aufnahmebereich für die Bürste ist radial zur Motorwellenachse ausgerichtet, so dass die Bürste in Radialrichtung auf die Mantelfläche des mit der Motorwelle umlaufenden Kollektors im Aufnahmebereich verschoben werden kann. Die Bürste wird von einem Federelement in Richtung auf den Kollektor kraftbeaufschlagt.
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Das Federelement ist in dem Aufnahmebereich in der Bürstenhalterung gesichert. Hierzu ist einteilig mit der Innenwand der Bürstenhalterung ein Halteelement ausgebildet, das zur Halterung des Federelementes eingesetzt wird. Durch die Einteiligkeit des Halteelementes mit der Innenwand der Bürstenhalterung entfällt die Notwendigkeit, ein als separat ausgebildetes Bauteil ausgeführtes Halteelement vorzusehen. Zugleich ist sichergestellt, dass das Federelement mit einfachen Maßnahmen über das Halteelement innerhalb des Aufnahmebereichs in der Bürstenhalterung gesichert ist, so dass insbesondere während der Montage der Bürstenanordnung ein unerwünschtes Herausfallen der Feder aus der Bürstenhalterung vermieden wird. Die Verbindung zwischen Federelement und dem Halteelement kann kraftschlüssig, insbesondere reibschlüssig erfolgen, gegebenenfalls kommt auch ein Formschluss in Betracht.
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Zur Montage muss lediglich das Federelement axial in den Innenraum bzw. den Aufnahmebereich in der Bürstenhalterung eingesetzt werden, wobei mit dem Erreichen der Montageposition das Federelement in eine Halte- bzw. Sicherungsstellung an dem Halteelement gelangt, das einteilig mit der Innenwand der Bürstenhalterung ausgebildet ist. Das Einsetzen des Federelementes in den Aufnahmebereich der Bürstenhalterung genügt, um das Federelement über das Halteelement in der gewünschten Position zu sichern.
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Der Aufnahmebereich zur Aufnahme des Federelementes und der Bürste ist insbesondere topfförmig ausgebildet, wobei gemäß einer vorteilhaften Ausführung vorgesehen ist, dass das Halteelement am innen liegenden Boden der topfförmigen Ausnehmung angeordnet ist. Mit dem Einführen des Federelementes in den Aufnahmebereich der Bürstenhalterung wird automatisch eine das Federelement sichernde Position erreicht, sobald das Federelement in den Bereich des Halteelements am Boden gelangt. Zusätzliche Sicherungsmaßnahmen bzw. Montageschritte zur Sicherung des Federelementes sind nicht erforderlich.
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Grundsätzlich möglich ist auch eine Anordnung des Halteelementes an der Seitenwand des Aufnahmebereichs.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass das Federelement durch das Halteelement eine quer zur Längsachse der Bürstenhalterung gerichtete Haltekraft erfährt. Durch die in Radialrichtung wirkende Haltekraft erfährt das Federelement eine zumindest geringfügige, radiale Verformung, die zur form- oder kraft- bzw. reibschlüssigen Sicherung des Federelementes im Aufnahmebereich genutzt werden kann.
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Hierbei wird beispielsweise der Durchmesser des vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildeten Federelementes verändert, also entweder erweitert oder verringert. Erreicht werden kann dies beispielsweise dadurch, dass an der Innenwand des Aufnahmebereichs in der Bürstenhalterung, insbesondere am Boden ein als Zapfen ausgebildetes Halteelement angeordnet ist, auf das die Stirnseite des Federelementes aufgeschoben wird, wodurch eine geringfügige radiale Aufweitung und eine das Federelement sichernde Reibkraft erzeugt wird. Möglich ist auch eine Ausführung des Halteelementes am Boden des Aufnahmebereichs zur Umschließung des stirnseitigen Abschnittes des Federelementes, beispielsweise bei einer ringförmigen Ausführung des Halteelementes, so dass eine radial nach innen gerichtete Kraftbeaufschlagung erfolgt.
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Es kann zweckmäßig sein, über den Umfang verteilt mehrere Haltezapfen vorzusehen, beispielsweise drei oder vier Haltezapfen, auf die der stirnseitige Abschnitt des Federelementes aufgeschoben bzw. -gesteckt wird. Die Haltezapfen können auch in Bezug auf das Federelement in einem größeren Radius positioniert sein und den stirnseitigen Abschnitt des Federelementes radial umgreifen.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das Halteelement als eine Einführschräge ausgebildet, die einteilig mit der Innenwand des Aufnahmebereichs der Bürstenhalterung ausgebildet ist. Die Einführschräge führt mit dem axialen Einführen des Federelementes insbesondere zu einer Reduzierung des Außendurchmessers des Federelementes und damit zu einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen Halteelement und Federelement. Die Einführschräge befindet sich vorzugsweise ebenfalls im Bereich des Bodens des Aufnahmebereichs zur Aufnahme des Federelementes.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass ein stirnseitiger Abschnitt des Federelementes durch das Halteelement in einen radial versetzten Aufnahmeabschnitt des Aufnahmebereichs in der Bürstenhalterung gedrückt wird. Insbesondere in der Ausführung, in welcher durch das Halteelement das Federelement in Radialrichtung kraftbeaufschlagt wird, kann der betreffende stirnseitige Abschnitt des Federelementes radial in den Aufnahmeabschnitt gedrückt werden, wobei der Absatz zwischen dem Kammerabschnitt und dem Aufnahmebereich das Federelement formschlüssig sichert.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer Bürstenanordnung, mit einer Bürstenhalterung, welche einen Aufnahmebereich zur Aufnahme eines Federelementes aufweist, das an Haltezapfen gesichert ist, die einteilig mit dem Boden des Aufnahmebereichs ausgebildet sind,
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2 die Bürstenanordnung in einer Ansicht von vorne,
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3 die Bürstenanordnung in einem Längsschnitt,
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4 eine Bürstenanordnung in einer Ausführungsvariante im Längsschnitt.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Bürstenanordnung als Teil einer Kommutatoreinrichtung in einer elektrischen Maschine dargestellt. Die Bürstenanordnung 1 umfasst eine Bürstenhalterung 2, die einen zylindrischen, köcherförmigen Aufnahmebereich 3 aufweist, in den ein schraubenförmiges Federelement 4 eingesetzt ist. Das Federelement 4 ist am stirnseitigen, innen liegenden Boden 5 des Aufnahmebereichs 3 kraftschlüssig gehalten. Hierzu sind am Boden 5 axial in den Aufnahmebereich 3 überstehende Haltezapfen 6 angeordnet, welche beispielsweise einteilig mit der Bürstenhalterung 2 ausgebildet sind, gegebenenfalls aber auch separate Bauteile bilden können. Die Verbindung zwischen dem Federelement 4 und den Haltezapfen 6 erfolgt in einer kraft- bzw. reibschlüssigen Weise, indem die Haltezapfen 6 von der stirnseitigen Windung des Federelementes 4 umgriffen werden, wobei die Haltezapfen 6 am Boden 5 so positioniert sind, dass die aufgeschobene Windung des Federelementes geringfügig radial aufgeweitet wird. Durch die Eigenelastizität entsteht im Federelement eine radial nach innen gerichtete, auf die Haltezapfen 6 wirkende Kraft, die aufgrund der Reibung zu einer axial kraftschlüssigen Sicherung des Federelementes an den Haltezapfen führt. Insgesamt sind vier gleichmäßig verteilte, auf einem virtuellen Kreis liegende Haltezapfen 6 am Boden 5 angeordnet.
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In 3 ist außerdem an der dem Boden 5 des topfförmigen Aufnahmebereichs 3 abgewandten Seite eine Bürste 7 zu erkennen, welche von dem Federelement 4 kraftbeaufschlagt ist und zur Stromübertragung gegen die Mantelfläche eines mit der Motorwelle umlaufenden Kollektors 8 gedrückt wird.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist das Federelement 4 ebenfalls am Boden 5 des Aufnahmebereiches 3 in der Bürstenhalterung 2 gesichert. Die Seitenwand des Aufnahmebereichs 3 ist benachbart zum Boden 5 mit einer Einführschräge 9 versehen, welche den Durchmesser des Aufnahmebereiches 3 in diesem bodennahen Abschnitt verringert. Mit dem axialen Einführen des Federelementes 4 in den Aufnahmebereich 3 gelangt die stirnseitige Windung des Federelementes in Kontakt mit der Einführschräge 9 und wird von der Einführschräge 9 im Radius reduziert, wobei durch die Eigenelastizität von dem Federelement eine radial nach außen gerichtete Gegenkraft erzeugt wird, die zu einem Festklemmen des Federelementes führt. Gegebenenfalls schließt sich an die Einführschräge 9 in dem unmittelbar dem Boden 5 benachbarten Bereich ein in Achsrichtung des Aufnahmebereichs verlaufender Abschnitt an, damit das Federelement in der vollständig in den Aufnahmebereich eingeführten Lage stabil gehalten ist.
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Es kann auch zweckmäßig sein, benachbart zum Boden 5 im Aufnahmebereich 3 einen radial geringfügig versetzten Aufnahmeabschnitt vorzusehen, in den die stirnseitige Windung des Federelementes 3 mithilfe der Einführschräge 9 hineingeschoben wird. Der Wandabsatz zwischen dem radial versetzten Aufnahmebereich, welcher benachbart zum Boden 5 angeordnet ist, und dem davorliegenden Aufnahmebereich dient zur formschlüssigen Sicherung und Halterung des Federelementes in der Bürstenhalterung 2.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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