DE102022125661A1

DE102022125661A1 - Wellenkontaktierungsvorrichtung und System

Info

Publication number: DE102022125661A1
Application number: DE102022125661.8A
Authority: DE
Inventors: Edgar Boschert; Florian Nettinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-10-05
Filing date: 2022-10-05
Publication date: 2024-04-11
Anticipated expiration: 2042-10-06
Also published as: DE102022125661B4

Abstract

Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) aufweisend eine Kohlebürste (14), die in einer Bürstenführung (16) entlang einer Arbeitsrichtung (18) verschiebbar gehalten ist, um mit einer Kontaktseite (20) der Kohlebürste (14) die Motorwelle zu kontaktieren, und eine Feder (22), wobei die Bürstenführung (16) einen Haltevorsprung (24) aufweist, und wobei die Kohlebürste (14) eine zum Haltevorsprung (24) korrespondierende Halteausnehmung (30) aufweist und ein Ineinandergreifen von dem Haltevorsprung (24) in die Halteausnehmung (30) eine Verlagerung der Kohlebürste (14) in der Arbeitsrichtung (18) in einer Montageposition blockiert, wobei die Bürstenführung (16) derart ausgebildet ist, dass eine Kraft (F), die von der Freigabeseite (26) der Bürstenführung (16) auf die Kohlebürste (14) wirkt, die Halteausnehmung (30) über den Haltevorsprung (24) heben und so die Verlagerung der Kohlebürste (14) in der Arbeitsrichtung (18) freigeben kann. Ferner wird ein System (1) mit einem Gehäuse (2) und einer Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) offenbart.

Description

Elektromotoren verfügen über eine rotierende Motorwelle. Um sicherzustellen, dass die Kommutierung des Elektromotors korrekt durchgeführt wird, gibt es beispielsweise bei einem zweipoligen Aufbau die Möglichkeit, mindestens zwei leitfähige Kontaktflächen auf der Motorwelle anzubringen. Diese Kontaktflächen sind mit den Spulen des Elektromotors verbunden.
Um diese Kontaktflächen mit einer Betriebsspannung zu beaufschlagen, werden mindestens zwei Wellenkontaktierungsvorrichtungen verwendet, die ortsfest zu der Motorwelle angeordnet sind. Da die Rotation der Motorwelle keine feste Verbindung zur Motorwelle erlaubt, wird eine schleifende Verbindung verwendet. Dafür kommt in einer Wellenkontaktierungsvorrichtung überwiegend eine Kohlebürste zum Einsatz, die in einer Bürstenführung mittels einer Feder in Richtung der Motorwelle gedrückt wird. Soll nur eine einpolige Verbindung hergestellt werden, z.B. zur Erdung der Motorwelle, ist auch eine Wellenkontaktierungsvorrichtung ausreichend.
Wenngleich sich diese Funktionsweise bewährt hat, ist der Fertigungsprozess jedoch nicht trivial. Solange die Wellenkontaktierungsvorrichtung nicht in mechanischem Kontakt mit der Motorwelle steht, drückt die Feder die Kohlebürste aus der Bürstenführung, wodurch eine Montage der Wellenkontaktierungsvorrichtung erschwert wird.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Wellenkontaktierungsvorrichtung und ein verbessertes Wellenkontaktierungssystem aufzuzeigen, die ohne eine Beeinträchtigung der bekannten Funktionalität eine einfachere Montage ermöglichen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Wellenkontaktierungsvorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Leiters mit einer Motorwelle, die Wellenkontaktierungsvorrichtung aufweisend eine Kohlebürste, die in
einer Bürstenführung entlang einer Arbeitsrichtung verschiebbar gehalten ist, um mit einer Kontaktseite der Kohlebürste die Motorwelle zu kontaktieren, und eine Feder, die dafür ausgebildet ist, die Kohlebürste in Richtung der Arbeitsrichtung mit einer Druckkraft zu beaufschlagen, wobei die Bürstenführung einen Haltevorsprung aufweist, und wobei die Kohlebürste eine zum Haltevorsprung korrespondierende Halteausnehmung aufweist und
ein Ineinandergreifen von dem Haltevorsprung in die Halteausnehmung eine Verlagerung der Kohlebürste in der Arbeitsrichtung in einer Montageposition blockiert, wobei die Bürstenführung derart ausgebildet ist, dass eine Kraft, die von der Freigabeseite der Bürstenführung auf die Kohlebürste wirkt, die Halteausnehmung über den Haltevorsprung heben und so die Verlagerung der Kohlebürste in der Arbeitsrichtung freigeben kann.
Eine Besonderheit dieser Wellenkontaktierungsvorrichtung liegt darin, dass die Kohlebürste fast bis zum Abschluss der Montage in der Bürstenführung festgehalten wird und erst im letzten Schritt durch den Montageprozess selbst freigegeben wird. Konkret, die Kohlebürste verlagert sich erst dann in die Arbeitsrichtung, wenn sie dann auch an der Motorwelle zu liegen kommt. Die Wellenkontaktierungsvorrichtung erreicht eine Blockierung der Kohlebürste, ohne dass dafür ein weiteres Bauteil nötig wäre. Es muss auch kein weiterer oder separater Auslöseprozess durchgeführt werden, da die Freigabe einfach durch die Montage erfolgen kann.
Eine weitere Besonderheit liegt bei einigen Ausgestaltungen darin, dass die Kraft, die auf die Kohlebürste wirkt, während des Montageprozesses hervorgerufen wird. Dadurch kann eine versehentliche Freigabe bzw. ein versehentliches Auslösen der Kohlebürste vermieden werden, wie es beispielsweise eintreten könnte, wenn eine Sperrvorrichtung versehentlich entfernt würde.
Zudem ist es eine Besonderheit, dass die effektiv nutzbare Länge der Kohlebürste groß bleibt. Der Haltevorsprung kann ohne Weiteres in der distalen Hälfte der Kohlebürste, also in der Hälfte, die nicht die Kontaktseite aufweist, oder sogar am distalen Ende, also dem Ende, das der proximalen Kontaktseite gegenüberliegt, angeordnet sein. Der Haltevorsprung erstreckt sich insbesondere ausgehend von einer Freigabeseite der Bürstenführung quer zur Arbeitsrichtung zur Kohlebürste.
Somit ist die Aufgabe vollständig gelöst.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Bürstenführung an ihrer Freigabeseite eine Öffnung auf, die dafür ausgebildet ist, den Durchgriff eines Auslösevorsprungs zu erlauben, der die Kraft auf die Kohlebürste ausübt.
Diese Ausgestaltung stellt eine definierte Öffnung bereit, durch die der Auslösevorsprung die Kraft auf die Kohlebürste ausüben kann. Wird die Öffnung klein gewählt, kann eine versehentliche Freigabe der Kohlebürste effektiv vermieden werden. Die Öffnung kann insbesondere kreisrund gewählt werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die auf die Kohlebürste wirkende Kraft parallel zu einem Normalenvektor der Montagefläche.
Diese Ausgestaltung ermöglicht einen einfachen Aufbau. Auch ein passender Auslösevorsprung kann einfach realisiert werden. Dies führt zu geringeren Fertigungskosten der Wellenkontaktierungsvorrichtung.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung steht die auf die Kohlebürste wirkende Kraft in einem Winkel zu einem Normalenvektor der Montagefläche, insbesondere in einem Winkel von zumindest ungefähr 90°.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine gute Anpassung an die jeweilige konkrete Einbausituation. Der erste Kraftvektor, der während des Montageprozesses erzeugt wird, in dann nicht derselbe zweite Kraftvektor, der auf die Kohlebürste wirkt, auch wenn der erste Kraftvektor ursächlich für den zweiten Kraftvektor ist. Dabei können sich die Kraftvektoren hinsichtlich Richtung und/oder Betrag unterscheiden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird eine von der Montagefläche ausgehende Kraft über ein Kraftwandelelement in die auf die Kohlebürste wirkenden Kraft gewandelt.
Dabei wird die von der Montagefläche ausgehende Kraft als ein erster Kraftvektor beschrieben und die auf die Kohlebürste wirkenden Kraft als ein zweiter Kraftvektor. Die Kraftvektoren können hinsichtlich Richtung und/oder Betrag unterscheiden. Das Kraftwandelelement kann insbesondere als Umlenkelement, Wippe, Hebel oder Verschwenkelement ausgebildet sein.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Bürstenführung eine der Freigabeseite gegenüberliegende Federseite auf, die in einem hinteren Bereich, der dem Haltevorsprung gegenüberliegt, frei federnd ausgebildet ist.
Diese Ausgestaltung ermöglicht einen guten Sitz der Kohlebürste sowohl in der Montageposition als auch in der Freigabeposition.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Bürstenführung an einer der Freigabeseite gegenüberliegende Federseite eine schlitzförmige Ausnehmung auf, durch die ein an der Kohlebürste kontaktierter elektrischer Leiter nach außen geführt ist.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Kontaktierung der Kohlebürste mit einem elektrischen Bauelement des Elektromotors. Die schlitzförmige Ausnehmung ermöglicht es, dass sich die Kohlebürste frei verlagern kann, auch wenn der Leiter nach außen geführt ist.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Bürstenführung zusätzlich zu dem genannten, ersten Haltevorsprung einen zweiten Haltevorsprung auf und weist die Kohlebürste zusätzlich zu der genannten, ersten Halteausnehmung eine zweite Halteausnehmung auf.
Diese Ausgestaltung ermöglicht ein sicheres Halten der Kohlebürste in der Montageposition. Zudem kann jeder der zwei Haltevorsprünge etwas kleiner ausgeführt sein, insbesondere hinsichtlich seiner Höhe, und dabei trotzdem einen sicheren Halt bieten wie ein einzelner, größerer Haltevorsprung. Schließlich kann eine insbesondere symmetrische Anordnung der zwei Haltevorsprünge, bezogen auf eine Längsachse der Kohlebürste in der Arbeitsrichtung, einen gut kontrollierten Wechsel von der Montageposition in die Freigabeposition ermöglichen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Kohlebürste eine schräge Fläche auf, die derart angeordnet ist, dass die Kraft auf die schräge Fläche wirkt und dort eine erste Kraftkomponente in Arbeitsrichtung und eine zweite Kraftkomponente senkrecht zur Arbeitsrichtung entfaltet.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass die Kohlebürste aufgrund der zweiten Kraftkomponente aus der Halteausnehmung angehoben wird und gleichzeitig mittels der ersten Kraftkomponente in Arbeitsrichtung gedrückt wird. Dies kann sicherstellen, dass selbst bei einer höheren Reibung der Kohlebürste in der Bürstenführung während des Freigabevorgangs, die Kohlebürste in die Arbeitsrichtung gedrückt wird, selbst wenn die Kraft der Feder dafür während des Freigabevorgangs nicht ausreicht. Die schräge Fläche ist insbesondere zwischen zwei Halteausnehmungen angeordnet. Die schräge Fläche hat bezogen auf die Arbeitsrichtung eine Neigung zwischen 10° und 70°, bevorzugt zwischen 15° und 50° und besonders bevorzugt zwischen 25° und 35°.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung bildet die Bürstenführung in der Seitenansicht eine U-Form.
Diese Ausgestaltung ist konstruktiv einfach zu realisieren. In der Seitenansicht ist die Seite der Bürstenführung zu sehen, wobei die Blickrichtung bei der Seitenansicht senkrecht zur Blickrichtung bei der Draufsicht ist. Der obere Schenkel des U, also der von den Freigabeseite entfernte Schenkel, ist dabei insbesondere federnd ausgestaltet.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung bildet die Bürstenführung in der Draufsicht eine U-Form. In der Draufsicht ist die Federseite der Bürstenführung zu sehen, wobei die Blickrichtung bei der Draufsicht senkrecht zur Blickrichtung bei der Seitenansicht ist.
Diese Ausgestaltung ist konstruktiv einfach zu realisieren. In der Seitenansicht ist die Seite der Bürstenführung zu sehen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Bürstenführung eine Montageseite auf, die dafür ausgebildet ist, auf einer Montagefläche fixiert zu werden.
Dabei kann, je nach Ausgestaltung, die Montageseite mit der Freigabeseite zusammenfallen. Die Montageseite kann aber auch in einem Winkel zur Freigabeseite stehen, insbesondere in einem Winkel von zumindest ungefähr 90°.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Bürstenführung an der Freigabeseite eine flexible Zunge aufweist, die in der Montageposition über die Freigabeseite nach außen hervorsteht und einen Auslösevorsprung an ihrem freien Ende aufweist, wobei der Auslösevorsprung dafür ausgebildet ist, wenn der Auslösevorsprung durch ein Fixieren der Bürstenführung auf der Montagefläche in eine Auslöserichtung in Richtung der Kohlebürste gedrückt wird, die auf die Kohlebürste wirkende Kraft auszuüben.
Bei dieser Variante wird der Mechanismus zum Freigeben der Kohlebürste mit der Wellenkontaktierungsvorrichtung kombiniert. Die Kraft, die von der Freigabeseite der Bürstenführung auf die Kohlebürste wirkt, wird mittels des Auslösevorsprungs auf die Kohlebürste übertragen. Da die flexible Zunge in der Montageposition über die Freigabeseite nach außen hervorsteht, beim Aufsetzen auf die Montagefläche aber in die Ebene der Freigabeseite gedrückt wird, drückt die Zunge den Auslösevorsprungs gegen die Kohlebürste. Die entstehende Kraft hebt die Halteausnehmung über den Haltevorsprung und gibt so die Verlagerung der Kohlebürste in der Arbeitsrichtung frei. Je nach Ausgestaltung kann dabei nur der Auslösevorsprung der Zunge über die Freigabeseite nach außen hervorstehen und/oder zumindest ein Teil der Zunge. Der Auslösevorsprung erstreckt sich insbesondere quer zur Arbeitsrichtung der Kohlebürste.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein System mit einem Gehäuse und einer zuvor beschriebenen Wellenkontaktierungsvorrichtung, wobei das Gehäuse eine Montagefläche aufweist, auf der die Wellenkontaktierungsvorrichtung montierbar ist oder montiert ist, wobei das Gehäuse im Bereich der Montagefläche, wo eine Montageseite der Bürstenführung zu liegen kommt, einen Auslösevorsprung aufweist, der dafür ausgebildet ist, dass beim Fixieren der Wellenkontaktierungsvorrichtung auf der Montagefläche der Auslösevorsprung gegen die Kohlebürste drückt, die Halteausnehmung über den Haltevorsprung hebt und so die Verlagerung der Kohlebürste in der Arbeitsrichtung freigibt.
Bei dieser Variante kommt eine Montagefläche zum Einsatz, auf der ein Auslösevorsprung angeordnet ist. Dieser Auslösevorsprung wirkt mit der Wellenkontaktierungsvorrichtung derart zusammen, dass bei einer korrekten Montage der Wellenkontaktierungsvorrichtung der Auslösevorsprung die Kraft auf die Kohlebürste ausübt. Diese Variante bringt eine zusätzliche Sicherheit in den Montageprozess, da bei einer Fehlpositionierung der Wellenkontaktierungsvorrichtung, der Auslösevorsprung die Kohlebürste nicht freigeben kann. Dies gilt insbesondere, wenn die Bürstenführung an ihrer Freigabeseite eine Öffnung aufweist, die dafür ausgebildet ist, den Durchgriff des Auslösevorsprungs zu erlauben, und zwar nur im Bereich der Öffnung.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein System mit einem Gehäuse und einer zuvor beschriebenen Wellenkontaktierungsvorrichtung mit flexibler Zunge, wobei das Gehäuse eine Montagefläche aufweist, auf der die Wellenkontaktierungsvorrichtung montierbar ist oder montiert ist.
Bei dieser Variante wird kein Gehäuse mit Auslösevorsprung benötigt. Es ist ausreichend eine Montagefläche bereitzustellen, die, wenn die Wellenkontaktierungsvorrichtung auf die Montagefläche montiert wird, die Zunge, insbesondere den Auslösevorsprung, drückt, so dass die Kraft gegen die Kohlebürste ausgeübt wird.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine erste Ausführungsform der Wellenkontaktierungsvorrichtung in perspektivischer Ansicht;
2 die erste Ausführungsform der Wellenkontaktierungsvorrichtung in der Draufsicht;
3 die erste Ausführungsform der Wellenkontaktierungsvorrichtung in den Schnitten A-A und B-B aus 2;
4 eine zweite Ausführungsform der Wellenkontaktierungsvorrichtung in perspektivischer Ansicht;
5 die zweite Ausführungsform der Wellenkontaktierungsvorrichtung in der Draufsicht;
6 die zweite Ausführungsform der Wellenkontaktierungsvorrichtung in den Schnitten A-A und B-B aus 5;
7 eine dritte Ausführungsform der Wellenkontaktierungsvorrichtung in perspektivischer Ansicht;
8 die dritte Ausführungsform der Wellenkontaktierungsvorrichtung in einer Ansicht von der Vorderseite;
9 die dritte Ausführungsform der Wellenkontaktierungsvorrichtung in den Schnitten A-A und B-B aus 8;
10 eine vierte Ausführungsform der Wellenkontaktierungsvorrichtung in perspektivischer Ansicht;
11 die vierte Ausführungsform der Wellenkontaktierungsvorrichtung in einer Ansicht von der Vorderseite;
12 die vierte Ausführungsform der Wellenkontaktierungsvorrichtung in einer Ansicht von der Seite; und
13 die vierte Ausführungsform der Wellenkontaktierungsvorrichtung in den Schnitten A-A und B-B aus 12;

1 zeigt, zusammen mit 2 und 3, eine erste Ausführungsform einer Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 zur elektrischen Kontaktierung eines Leiters 12 mit einer Motorwelle (nicht gezeigt). Die hier nicht gezeigte Motorwelle befindet sich bei dieser Ausführungsform an der vom Betrachter abgewandten Rückseite der Wellenkontaktierungsvorrichtung 10. Zusammen mit dem Gehäuse 2 bildet die Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 ein System 1.
Die Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 weist eine Kohlebürste 14 auf, die in einer Bürstenführung 16 entlang einer Arbeitsrichtung 18 verschiebbar gehalten ist, um mit einer Kontaktseite 20 der Kohlebürste 14 die Motorwelle zu kontaktieren. Die Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 weist auch eine Feder 22 auf, die hier symbolisch als Rollfeder dargestellt ist und dafür ausgebildet ist, die Kohlebürste 14 in Richtung der Arbeitsrichtung 18 mit einer Druckkraft zu beaufschlagen.
Die Bürstenführung 16 weist einen Haltevorsprung 24 auf, der sich ausgehend von einer Freigabeseite 26 der Bürstenführung 16 quer zur Arbeitsrichtung 18 zur Kohlebürste 14 erstreckt. Um die Orientierung der Erstreckung des Haltevorsprungs 24 zu verdeutlichen, ist eine Auslöserichtung 28 eingezeichnet, entlang derer sich der Haltevorsprung 24 von der Freigabeseite 26 quer zur Arbeitsrichtung 18 erstreckt.
Die Kohlebürste 14 weist eine zum Haltevorsprung 24 korrespondierende Halteausnehmung 30 auf. Ein Ineinandergreifen von dem Haltevorsprung 24 in die Halteausnehmung 30 blockiert eine Verlagerung der Kohlebürste 14 in der Arbeitsrichtung 18 in einer Montageposition. Diese Montageposition ist hier gezeigt.
Die Bürstenführung 16 ist derart ausgebildet, dass eine Kraft F, die von einer Freigabeseite 26 der Bürstenführung 16 auf die Kohlebürste 14 wirkt, die Halteausnehmung 30 über den Haltevorsprung 24 heben und so die Verlagerung der Kohlebürste 14 in der Arbeitsrichtung 18 freigeben kann.
Die Bürstenführung 16 weist an der Freigabeseite 26 eine Öffnung 31 auf, die dafür ausgebildet ist, den Durchgriff eines Auslösevorsprungs 32 zu erlauben, der die Kraft F auf die Kohlebürste 14 ausübt. Die auf die Kohlebürste 14 wirkende Kraft F ist parallel zu einem Normalenvektor 34 einer Montagefläche 36 der Wellenkontaktierungsvorrichtung 10. Eine Montageseite 52 der Bürstenführung 16 oder der Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 liegt zumindest im Wesentlichen plan auf der Montagefläche 36 auf, so dass der Normalenvektor 34 der Montagefläche 36 zumindest im Wesentlichen parallel zu einem Normalenvektor der Montageseite 52 ist.
An der Freigabeseite 26 weist die Bürstenführung 16 eine flexible Zunge 38 auf, die in der gezeigten Montageposition über die Freigabeseite 26 nach außen hervorsteht und die den Auslösevorsprung 32 an ihrem freien Ende aufweist, der sich quer zur Arbeitsrichtung 18 der Kohlebürste 14 erstreckt. Der Auslösevorsprung 32 ist dafür ausgebildet die auf die Kohlebürste 14 wirkende Kraft F auszuüben, wenn der Auslösevorsprung 32 durch ein Fixieren der Bürstenführung 16 bzw. der Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 auf der Montagefläche 36 in eine Auslöserichtung, die hier zumindest in etwa der Auslöserichtung 28 entspricht, in Richtung der Kohlebürste 14 gedrückt wird.
Außerdem weist die Bürstenführung 16 eine der Freigabeseite 26 gegenüberliegende Federseite 42 auf, die in einem hinteren Bereich, der dem Haltevorsprung 24 gegenüberliegt, frei federnd ausgebildet ist. Die federnde Eigenschaft wird hier durch einen Längsschlitz 44 auf jeder der beiden Seiten der Bürstenführung 16 erzielt, wobei jeder Längsschlitz 44 vollständig in den hinteren Bereich, der dem Haltevorsprung 24 gegenüberliegt, durchgezogen ist. Ähnlich wie die Bürstenführung 16 bei einer Betrachtung von der Federseite 42 eine U-Form aufweist, so weisen die beiden Seiten der Bürstenführung 16 eine U-Form auf. Als Alternative zu dem Längsschlitz 44 kann die Bürstenführung 16 eine elastische Oberseite bzw. Federseite 42 aus einem elastischen Material aufweisen. Es ist auch möglich, dass zwischen der Oberseite der Bürstenführung 16 und der Kohlebürste 14 etwas Luft ist, so dass die Kohlebürste 14 innerhalb der Bürstenführung 16 in Richtung der Oberseite angehoben werden kann.
Die gerade beschriebene U-Form an der Oberseite der Bürstenführung 16 bzw. an der Federseite 42 wird durch eine schlitzförmige Ausnehmung 46 erzielt, durch die ein an der Kohlebürste 14 kontaktierter elektrischer Leiter 12 nach außen geführt ist.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform weist die Bürstenführung 16 zusätzlich zu dem genannten, ersten Haltevorsprung 24 einen zweiten Haltevorsprung (hier verdeckt) auf. Entsprechend weist die Kohlebürste 14 zusätzlich zu der genannten, ersten Halteausnehmung 28 eine zweite Halteausnehmung (hier verdeckt) auf.
Die Funktionsweise der Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 ist wie folgt. Die Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 wird mit der Freigabeseite 26 auf die Montagefläche 36 gesetzt. Dabei entsteht eine Kraft F, die wiederum auf den Auslösevorsprung 32 wirkt, der an der flexiblen Zunge 38 federnd gehalten ist.
Der Auslösevorsprungs 32 steht in Kontakt oder kommt in Kontakt mit der Kohlebürste 14, so dass die Kraft F nun in etwa in Richtung der Auslöserichtung 28 auf die Kohlebürste 14 wirkt. Dies wiederum bewirkt, dass sich die Kohlebürste 14 nun in etwa in Richtung der Auslöserichtung 28 verlagert. Dies führt dazu, dass die Halteausnehmung 30 über den Haltevorsprung 24 gehoben wird.
Wenn die Halteausnehmung 30 über den Haltevorsprung 24 gehoben ist, ist die Kohlebürste 14 nicht mehr in der Arbeitsrichtung 18 blockiert. Daher führt die Druckkraft der Feder 22, die in der Arbeitsrichtung 18 gegen die Kohlebürste 14 drückt, nun dazu, dass sich die Kohlebürste 14 in der Arbeitsrichtung 18 verlagert. Konkret wird sich die Kohlebürste 14 nun soweit in der Arbeitsrichtung 18 verlagern, bis sie auf ein Zielobjekt tritt, insbesondere die Motorwelle. Da die Kohlebürste 14 leitfähig ist, wird so ein elektrischer Kontakt zwischen dem Leiter 12 und der Motorwelle hergestellt.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist für diesen Freigabeprozess oder Auslöseprozess noch eine weitere konstruktive Maßnahme vorgesehen. Die Kohlebürste 14 weist eine schräge Fläche 50 auf, die derart angeordnet ist, dass die Kraft F auf die schräge Fläche wirkt und dort eine erste Kraftkomponente in der Arbeitsrichtung 18 und eine zweite Kraftkomponente senkrecht zur Arbeitsrichtung 18 entfaltet, also entlang der Auslöserichtung 28.
Dabei hebt die zweite Kraftkomponente die Halteausnehmung 30 über den Haltevorsprung 24. Die erste Kraftkomponente wirkt in der Arbeitsrichtung 18 und unterstützt so die Feder 18 während des Freigabeprozesses oder Auslöseprozesses. Dies kann insbesondere dann hilfreich sein, wenn sich, da die Kohlebürste 14 ja gegen die Federseite 42 gedrückt wird, der Reibwiderstand durch die gesteigerte Flächenpressung zwischen der Kohlebürste 14 und der Federseite 42 erhöht und daher eine Kraft erforderlich sein könnte, die größer ist als die Kraft, die durch die Feder 22 im Normalbetrieb zur Verfügung gestellt werden soll.
4 zeigt, zusammen mit 5 und 6, eine zweite Ausführungsform einer Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 zur elektrischen Kontaktierung eines Leiters 12 mit einer Motorwelle (nicht gezeigt). Abgesehen von einer Modifikation beim Auslösen der Kohlebürste 14 gleicht die zweite Ausführungsform der ersten Ausführungsform bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede. Die zur ersten Ausführungsform beschriebenen Details werden daher an dieser Stelle nicht wiederholt. Die bereits eingeführten Bezugszeichen werden für identische oder funktional gleiche Bauelemente beibehalten, selbst wenn sie nicht erneut dargestellt werden.
Bei dem hier gebildeten System 1 weist das Gehäuse 2 wieder die Montagefläche 36 auf, auf der die Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 montiert ist. Das Gehäuse 2 weist im Bereich der Montagefläche 36, wo die Montageseite 52 der Bürstenführung 16 zu liegen kommt, den Auslösevorsprung 32 auf, der dafür ausgebildet ist, dass beim Fixieren der Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 auf der Montagefläche 36 der Auslösevorsprung 32 gegen die Kohlebürste 14 drückt, die Halteausnehmung 30 über den Haltevorsprung 24 hebt und so die Verlagerung der Kohlebürste 14 in der Arbeitsrichtung 18 freigibt.
7 zeigt, zusammen mit 8 und 9, eine dritte Ausführungsform einer Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 zur elektrischen Kontaktierung eines Leiters 12 mit einer Motorwelle (nicht gezeigt). Abgesehen von einer Modifikation beim Auslösen der Kohlebürste 14 und der Verwendung einer Schraubenfeder als Feder 22 gleicht die dritte Ausführungsform der ersten Ausführungsform bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede. Die zur ersten Ausführungsform beschriebenen Details werden daher an dieser Stelle nicht wiederholt. Die bereits eingeführten Bezugszeichen werden für identische oder funktional gleiche Bauelemente beibehalten, selbst wenn sie nicht erneut dargestellt werden.
Das Auslösen der Kohlebürste 14 erfolgt hier von der Seite aus, konkret von der Freigabeseite 26 aus. Die flexible Zunge 38 wird nach der Montage der Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 mit einem Finger oder einem Werkzeug mit der Kraft F beaufschlagt und so betätigt. Es ist bei bestimmten Ausführungsformen auch möglich, das Auslösen durch den nachfolgenden Einbau eines weiteren Bauteils, welches gegen die flexible Zunge 38 drückt, hervorzurufen. Die auf die Kohlebürste 14 wirkende Kraft F steht in einem Winkel zu einem Normalenvektor der Montageseite 52, hier insbesondere in einem Winkel von zumindest ungefähr 90°.
10 zeigt, zusammen mit 11, 12 und 13, eine vierte Ausführungsform einer Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 zur elektrischen Kontaktierung eines Leiters 12 mit einer Motorwelle (nicht gezeigt). Abgesehen von einer Modifikation beim Auslösen der Kohlebürste 14 gleicht die vierte Ausführungsform der dritten Ausführungsform bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede. Die zu der ersten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform beschriebenen Details werden daher an dieser Stelle nicht wiederholt. Die bereits eingeführten Bezugszeichen werden für identische oder funktional gleiche Bauelemente beibehalten, selbst wenn sie nicht erneut dargestellt werden.
Bei dem hier gebildeten System 1 weist das Gehäuse 2 wieder die Montagefläche 36 auf, auf der die Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 montiert ist bzw. montiert wird. Eine von der Montagefläche 36 ausgehende Kraft wird über ein Kraftwandelelement 54 in die auf die Kohlebürste wirkende Kraft F gewandelt. Dafür weist das Kraftwandelelement 54 eine schräge Auflauffläche 56 auf, die schräg zum Normalenvektor 34 der Montagefläche 36 ist.
Wird die Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 auf die Montagefläche 36 gesetzt, nimmt sie zunächst durch eine Öffnung 58 in einer Grundplatte 60 der Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 eine definierte Position relativ zum Kraftwandelelement 54 ein. Eine so definierte Position kann auch auf andere Weisen erzielt werden, z.B. durch Vorsprünge an der Wellenkontaktierungsvorrichtung 10 die in Ausnehmungen in der Montagefläche 36 eingreifen es können auch Positionierungselement unabhängig von dem Kraftwandelelement 54 verwendet werden.
In einem weiteren Schritt trifft die schräge Auflauffläche 56 auf die flexible Zunge 38 und drückt diese sukzessive in die Auslöserichtung 28 bis die Halteausnehmung 30 über den Haltevorsprung 24 gehoben wird und so die Verlagerung der Kohlebürste 14 in der Arbeitsrichtung 18 freigegeben wird.

Claims

Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) zur elektrischen Kontaktierung eines Leiters (12) mit einer Motorwelle, die Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) aufweisend eine Kohlebürste (14), die in einer Bürstenführung (16) entlang einer Arbeitsrichtung (18) verschiebbar gehalten ist, um mit einer Kontaktseite (20) der Kohlebürste (14) die Motorwelle zu kontaktieren, und eine Feder (22), die dafür ausgebildet ist, die Kohlebürste (14) in Richtung der Arbeitsrichtung (18) mit einer Druckkraft zu beaufschlagen, wobei die Bürstenführung (16) einen Haltevorsprung (24) aufweist, und wobei die Kohlebürste (14) eine zum Haltevorsprung (24) korrespondierende Halteausnehmung (30) aufweist und ein Ineinandergreifen von dem Haltevorsprung (24) in die Halteausnehmung (30) eine Verlagerung der Kohlebürste (14) in der Arbeitsrichtung (18) in einer Montageposition blockiert, wobei die Bürstenführung (16) derart ausgebildet ist, dass eine Kraft (F), die von der Freigabeseite (26) der Bürstenführung (16) auf die Kohlebürste (14) wirkt, die Halteausnehmung (30) über den Haltevorsprung (24) heben und so die Verlagerung der Kohlebürste (14) in der Arbeitsrichtung (18) freigeben kann.
Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Bürstenführung (16) an der Freigabeseite (26) eine Öffnung (32) aufweist, die dafür ausgebildet ist, den Durchgriff eines Auslösevorsprungs (32) zu erlauben, der die Kraft (F) auf die Kohlebürste (14) ausübt.
Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die auf die Kohlebürste (14) wirkende Kraft (F) parallel zu einem Normalenvektor (34) einer Montagefläche (36) ist.
Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die auf die Kohlebürste (14) wirkende Kraft (F) in einem Winkel zu einem Normalenvektor (34) einer Montagefläche (36) steht, insbesondere in einem Winkel von zumindest ungefähr 90°.
Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei eine von der Montagefläche (36) ausgehende Kraft über ein Kraftwandelelement in die auf die Kohlebürste wirkenden Kraft gewandelt wird.
Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bürstenführung (16) eine der Freigabeseite (26) gegenüberliegende Federseite (42) aufweist, die in einem hinteren Bereich, der dem Haltevorsprung (24) gegenüberliegt, frei federnd ausgebildet ist.
Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bürstenführung (16) an einer der Freigabeseite (26) gegenüberliegenden Federseite (42) eine schlitzförmige Ausnehmung (46) aufweist, durch die ein an der Kohlebürste (14) kontaktierter elektrischer Leiter (12) nach außen geführt ist.
Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bürstenführung (16) zusätzlich zu dem genannten, ersten Haltevorsprung (24) einen zweiten Haltevorsprung aufweist und die Kohlebürste (14) zusätzlich zu der genannten, ersten Halteausnehmung (30) eine zweite Halteausnehmung aufweist.
Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kohlebürste (14) eine schräge Fläche (50) aufweist, die derart angeordnet ist, dass die Kraft (F) auf die schräge Fläche (50) wirkt und dort eine erste Kraftkomponente in Arbeitsrichtung (18) und eine zweite Kraftkomponente senkrecht zur Arbeitsrichtung (18) entfaltet.
Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bürstenführung (16) in der Seitenansicht eine U-Form bildet.
Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bürstenführung (16) in der Draufsicht eine U-Form bildet
Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bürstenführung (16) eine Montageseite (52) aufweist, die dafür ausgebildet ist, auf einer Montagefläche (36) fixiert zu werden.
Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bürstenführung (16) an der Freigabeseite (26) eine flexible Zunge (38) aufweist, die in der Montageposition über die Freigabeseite (26) nach außen hervorsteht und die einen Auslösevorsprung (32) an ihrem freien Ende aufweist, wobei der Auslösevorsprung (32) dafür ausgebildet ist, wenn der Auslösevorsprung (32) durch ein Fixieren der Bürstenführung (16) auf einer Montagefläche (36) in eine Auslöserichtung (28) in Richtung der Kohlebürste (14) gedrückt wird, die auf die Kohlebürste (14) wirkende Kraft (F) auszuüben.
System (1) mit einem Gehäuse (2) und einer Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Gehäuse (2) eine Montagefläche (36) aufweist, auf der die Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) montierbar ist oder montiert ist, wobei das Gehäuse (2) im Bereich der Montagefläche (36), wo die Montageseite (52) der Bürstenführung (16) zu liegen kommt, einen Auslösevorsprung (32) aufweist, der dafür ausgebildet ist, dass beim Fixieren der Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) auf der Montagefläche (36) der Auslösevorsprung (32) gegen die Kohlebürste (14) drückt, die Halteausnehmung (30) über den Haltevorsprung (24) hebt und so die Verlagerung der Kohlebürste (14) in der Arbeitsrichtung (18) freigibt.
System (1) mit einem Gehäuse (2) und einer Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) nach Anspruch 13, wobei das Gehäuse (2) eine Montagefläche (36) aufweist, auf der die Wellenkontaktierungsvorrichtung (10) montierbar ist oder montiert ist.