DE1613079C - Bürstenhalter mit Rollfeder fur ar maturlose Bürsten und dazu geeignete Bur ste - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Bürstenhalter für armaturlose Bürsten mit Rollfeder und einem vom Rolifederwickel umschlossenen Druckstock, dessen aus dem Rolifederwickel herausragende Abschnitte in einer Kopfrmiide der Bürste kraftschlüs- D sig anliegen.

. Bürstenhalter mit Rollfeder finden seit mehreren Jahren zunehmend Anwendung bei elektrischen Maschinen, wie Motoren und Generatoren. Vorteile dieser Bürstenhalter sind der konstante Bürstendruck, der von der Höhe der Kohlebürste unabhängig ist. und ferner die gedrängte Bauweise, weil die bei Bürstenhaltern anderer Konstruktion, z. B. solchen mit Zugfeder und Hebel, notwendige Ausladung in Richtung tangential zum Kollektor entfällt.

Während bisher Bürstenhalter mir. Rollfeder fast ausschließlich mit armierten Kohlebürsten verwendet werden, also mit solchen, bei denen in oder an der Bürste befestigte Kupferlitzen den Strom zuführen, wie z. B. die USA.-Patentschrift 2 362 124 zeigt, ao kommt aus der Praxis die Forderung nach.Verwendung armaturloser Bürsten. Diese sind weniger aufwendig und geben keine Störungen, die bei armierten Bürsten, gelegentlich durch Lockerwerden der Kupferlitzen auftreten. Auch das Auswechseln der abgelaufenen Kohlebürsten gegen neue ist bei armaturlosen Bürsten mit geringerem Zeitaufwand verbunden.

Das deutsche . Gebrauchsmuster 1 809 592 beschreibt einen Bürstenhalter mit Rollfeder, bei dem 3-= ein Druckstück in Form einer Rolle koaxial zur Rollfeder angebracht ist. Die den Rand des umschließenden Rollfederwickels überragenden Seiten der Rolle leiten den Strom zu einer armaturlosen Bürste, auf deren Kopf sie kraftschlüssig aufliegen, in der dargestellten Form genügt diese Rolle nicht immer den in der Praxis gestellten Forderungen, weil die Rolle in manchen Fällen durch tangential Kräfte verschoben werden kann. Dies würde auch noch dann gelten, wenn der Bürstenkopf in bekannter,Weise mit einer Mulde versehen wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bürstenhalter zu schaffen, bei dem das Druckstück auch bei Einwirkung tangentialer Kräfte auf dem Bürstenkopf liegenbleibt.

Diese Aufgabe wird bei einem Bürstenhalter der. eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Durchmesser der genannten Abschnitte des Druckstückes kleiner ist als der Außendurchmesser des . Rollfederwickels im aufgewickelten Zustand. Um trotzdem ein Anliegen der betreffenden Abschnitte des Druckstückes in der Kopfmulde der Bürste zu ermöglichen, ist des weiteren Gegenstand der Erfindung eine zur Verwendung in einem errindungsgemäßen Bürstenhalter geeignete, mit Kopfmulde zur Aufnahme der aus dem Roilfederwickel herausragenden Abschnitte des .Druckstückes versehene Kohlebürste, die durch eine Aussparung für den Rollfederwickel gekennzeichnet ist.

Das Druckstück wird durch die Erfindung in wirksanier Weise gegen die schädliche Wirkung tangentialer Kräfte geschützt, die z. B. bei horizontaler Lage des f !alters dadurch auftreten, daß durch die Schwerkraft oder durch Bcschicunigungskriiftc, z. B. durch harte Stöße, etwa beim Anfahren, die RoIifeiler und das Driickstück in tangcntialer Richtung /tiiii Kollekior beansprucht werden.

Zur H; läuterung zeigt Fig. i die Verhältnisse !ei dem bisher bekannten Druckstück, dessen Durchmesser stets größer ist als der Durchmesser des RoIlfcderwickels. F i g. 2 zeigt im Vergleich dazu als Ausführungsbeispiei der Erfindung üis Verhältnisse bei ehiin Drucksuick, -dessen ..'""-■ .rchtnesser stets kleiner ibt als der Durchmesser o.;-r, Roiifederwickcis. In Fig. i wird die Kohlebürste la von der als Druckstück la dienenden Rollo gegen acn Kollektor 3 gedrückt. Die Rollfeder 4 a, cisren Wickel-Durchmesser stets kleiner ist als der Durchmesser des Druckstückes, ist bei 5 durch Nieten oder Schrauben mit der. Haltefeder ä verbunden, die ihrerseits die Verbindung zwischen der Rollfeder und dem Körper des Bürstenhalters herstellt. Durch den Pfeil 7 ist die angenommene Richtung de; Beschleunigungskräfte eingetragen. Diese Beschieunigungskräfte rufen ein Drehmoment hervor, das die Rolle um die Drehachse 3 unier Benutzung des Hebelarmes 9, 9« aus der Kopfmulde der Kohlebürste herauszudrehen versucht. Diese Drehachse 8 ist in den F i g. 1 und 2 aus zeichnerischen Erwägungen heraus etwas nach unten verschoben gezeichnet. In Wirklichkeit ist sie identisch mit der unteren Endkante der Kopfmulde der Bürste.

In Fig. 2 ist der Durchmesser des Druckstückes2 kleiner als der Durchmesser der aufgewickelten Rollfeder 4. Durch die Bürstenaussparung 10 und erforderlichenfalls, z. B. bei geringen tangentialen Abmessungen der Bürste und des Druckstückes, durch eine Aussparung des Bürstenhalters 14 im Bereich, den die Feder im Lauf der Bürstenabnutzung bestreicht, ist Platz für die Rollfeder geschaffen. Durch die Änderung des Verhältnisses der Durchmesser von Drückstück und Rollfeder ist nunmehr das schädliche Drehmoment, wie die Zeichnung erkennen läßt, auf einen sehr geringen Betrag vermindert worden, wie das durch den Vergleich der Hebelarme 9, 9a in Fig. 2 urid ί ohne weiteres zu erkennen ist.

Die Fig. 3 bis 14 zeigen weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der durch die F i g. 1 und 2 erläuterten Erfindung.

Nach F i g. 3 ist mit dem Druckstück 2 eine leicht bewegliche Kupferlitze II verbunden. Da diese Litze eine Drehung des Druckstückes verursachen und dann weiterhin durch Scheuern an der Bürstenführung des Halters defekt werden könnte, kann das Druckstück an der LInterseite mit Druckstückszapfen (3 versehen sein, die in entsprechende Ausnehmungen z. B. Bohrungen der Kohlebürsten eingreifen. Ferner ist in F i g. 3 ein Isolierkörper 12 zu erkennen, der das Druckstück gegen die Feder isoliert. Der Isolierkörper wird zweckmäßig aus einem Isolierstoff hoher Temperaturbeständigkeit, hergestellt. Außerdem soll der Gleitwiderstand des Isolierkörpers gegenüber dem Material des Druckstückes 2 möglichst gering seih..

Ebenfalls in Fig.3 ist die Aussparung 10, z.B. eine Ausfräsung, in der bekannten Schwalbenschwanzform erkennbar, die das etwa mit Hilfe einer Klammer erfolgende Ein- und Ausbauen der Kohlebürsten besonders bei schlecht zugänglichen Bürstenhaltern erleichtert. Statt der Schwaibenschwanzform der Aussparung IO kunn eiern gleichen Zweck auch eine sich erweiternd;; und wieder verjüngende Form der Aussparung oder eine Vertiefung am Grund der letzteren dienen, etwa dn mit einem Gewinde versehenes Sack loch oder eine abgewinkelte Einarbeitung zum Einführen einer mit einem Gewinde bzw.

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einem Hammerkopf versehenen Zugstange bzw. eines Hakens, wobei ein solcher bei entsprechender Breite auch zum gleichzeitigen Herausziehen zweier oder dreier Teilbürsten dienen könnte, falls solche statt einteiliger Bürsten verwendet werden.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 4 und 5 ist die Rollfeder 4 gegen das Druckstück 2 durch eine an diesem angebrachte Isolierschicht 15 isoliert. Diese Schicht kann auf das fertige metallische Druckstück 2 durch Wirbelsinterung oder durch Anstrich oder durch irgendein anderes Verfahren aufgebracht werden. Bei den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 6 und 7 ist die Rollfeder 4 gegen das Druckstück nicht isoliert. Dann ist es jedoch zur Vermeidung einer Stromverzweigung und eines unzulässigen "Stromflusses durch die Rollfeder erforderlich, daß diese isoliert am Halter angebracht wird. Zu diesem Zweck kann z.B., wie Fig. 8 zeigt, die Rollfeder mittels eines Nietes 16 an einer Hartpapierplatte 17 befestigt und diese ihrerseits mit der Haltefeder 6 vernietet sein.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 4 und 6 weist das Druckstück 2 im Bereich der Umschließung durch die Rollfeder eine Verengung auf, die es hindert, sich axial zu verschieben. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5 und 7 wird hingegen eine axiale Bewegung des Druckstückes durch eine entsprechende Ausbildung der Kopfmulde der Bürste 1 begrenzt, die dann keine durchlaufende Zylinderform, sondern z. B. eine solche begrenzter Länge hat oder eine durchlaufende Zylinderform mit Anschlägen aufweist.

Das Druckstück 2 besteht aus elektrisch leitendem Material mit oder ohne Silberauflage, z. B. aus Messing. Es kann, wie in der rechten Hälfte der Fig. 5 dargestellt, auch hohl sein.

Die Kohlebürsten 1 können, wie an sich bekannt und z. B. in den F i g. 4 und 5 gezeigt, Zwillingsbürsten sein oder auch, wie ebenfalls bekannt, in mehr als zwei Teile unterteilt sein.

In Weiterbildung der Erfindung kann die verwendete Rollfeder auch, in zwei Teilfedern unterteilt, an den Enden des Druckstückes angreifen und letzteres gegen einen Ansatz des Bürstenkopfes drücken. Ein Beispiel hierfür zeigt in zwei Ansichten die F i g. 9. In dieser ist die zweigeteilte Rollfeder mit 4', die Kohlebürste mit Γ, das Druckstück wieder mit 2 und eine im Mittelteil des letzteren angeschlossene, hier in Form eines Bandes gezeichnete Stromzuführungslitze wieder mit 11 bezeichnet. Die Aussparungen der Kohlebürsten Γ für die Rollfeder 4' können, wie die Zeichnung zeigt, so gestaltet sein, daß der mit einer Mulde für das Druckstück 2 versehene Ansatz der Bürste !' beidseitig je eine das Herausnehmen der Bürste erleichternde schwalbenschwanzförmige Aussparung 10' bildet. Die Bürsten 1' können also (im Gegensatz zu den Bürsten 1) gegebenenfalls die durchaus marktgängige schwalbenschwanzförmige Ausbildung des Biirstenkopfes beibehalten.

Wenn, wie dies etwa bei Bahnmotoren üblich ist, mehrere Bürsten nebeneinander in eine Haltertasche eingesetzt werden, so können, wie in Fig. 10 angedeutet, benachbarte Enden der einzelnen Druckstücke 2 von einer gemeinsamen Rollfeder 4" umschlungen sein. Um in letztcrem Fall die Bürsten !.' auswechseln zu können, müssen die einzelnen RoIlfcricrn 4" gleichzeitig von den Bürsten abgehoben werden können, und sie müssen daher so miteinander verbunden werden, daß sie aus ihrer Lagerung im Bürstengehäuse gemeinsam entfernt werden können, was im Fall der Fig. 11 dadurch geschieht, daß die Enden der zur Halterung einer Rollfeder im Bürstengehäuse an sich bekannten U-förmigen Haltefedern 6 durch Bügel 18 miteinander verbunden werden, bzw. nach Fig. 12 dadurch, daß die einzelnen Rollfedern 4" von einer allen Rollfedern gemeinsamen Haltefeder 19 getragen werden.

ίο Die Anordnung nach F i g. 10, bei der benachbarte Druckstückenden nebeneinanderliegender Bürsten von einer gemeinsamen Rollfeder umfaßt werden, hat u. a. den Vorteil, daß sie einer allenfalls vorhandenen Tendenz zu ungleicher Bürstenabnutzung entgegenwirkt.

Selbstverständlich können die Druckstücke auch bei den durch die Fig. 9 bis 12 erläuterten Ausführungsarten der erfindungsgemäßen Bürstenhalter versilbert sein, und zwar zumindest im Kontaktbereich, hier also in der Mitte, und ferner zur Vermeidung eines Stromflusses durch die Rollfedern an den An-. griffssteilen der letzteren, hier also an den Enden, Isolierschichten 15 aufweisen oder mit Isolierkörpern 12 versehen sein. Auch können die Druckstücke an ihren von den Rollfedern umgriffenen Enden, um Raum für die Federwickel zu schaffen, verminderten Durchmesser besitzen.

Die den Strom zu- bzw. abführenden Litzen 11 können, wie es in den Figuren dargestellt ist, in allen günstigen Lagen am Druckstück angebracht werden. An Stelle einer flexiblen Litze kann man aber auch einen elektrisch leitenden Bügel, z. B. aus Kupfer, verwenden oder ein anderes Stromübertragungs- bzw. Kontaktelement, das die Bewegung der Bürste in Richtung ihrer Achse zuläßt. Bei dem in den Fig. 13 und 14 im Aufriß "bzw. Grundriß dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein zu dieser Achse parallelgeführter Stromzuführungsbügel 20 einerseits starr mit dem Druckstück 2, andererseits mit einer flexiblen Litze 11 verbunden.

Der eingangs an Hand der Fig. 1 und 2 erläuterte grundlegende, durch den kleinen Durchmesser des zu verwendenden Druckstückes erzielte Vorteil der Erfindung ist bei kleinen tangentialen Abmessungen der Kohlebürste und Haltertasche besonders groß, also z. B. bei kleinen Gleichstrommaschinen und vor allem bei Bahnmotoren, bei denen wegen des Plätzmangels eine geringe Ausladung des Bürstenhalters in tangentialer Richtung und wegen des rauhen, mit starken Erschütterungen verbundenen Betriebes ein möglichst stabiler Sitz des Druckstückes auf der Bürste von ausschlaggebender Bedeutung sind. Selbstverständlich lassen sich aber erfindungsgemäße Bürstenhalter auch bei anderen mit Kommutatoren oder Schleifringen versehenen elektrischen Maschinen mit Vorteil verwenden.

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Bürstenhalter für armaturlose Bürsten mit Rollfeder und einem vom Rollfederwickel umschlossenen Druckstück, dessen aus dem Rollfederwickel herausragende Abschnitte in einer Kopfmulde der Bürste kraftschlüssig anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser dieser Abschnitte des Druckstückes (2) kleiner ist als der Außendiirchmcsser des Rollfederwickels im aufgewickelten Zustand.

2. Bürstenhalter nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß das Druckstück (2) an seiner der Kohlebürste zugewendeten Seite mit Zapfen (13) versehen ist.

3. Bürstenhalter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine zwischen der Rollfeder (4; 4'; 4") und dem Druckstück (2) befindliche Isolierschicht (15) oder einen Isolierkörper (!2).

4. Bürstenhalter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine isolierende Befestigung der Rollfeder (4) an einer Haltefeder (6).

5. Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollfeder (4'; 4") in zwei Teilfedern unterteilt an den Enden des Druckstückes (2) angreift.

6. Bürstenhalter nach'Anspruch 5 mit mehreren in axialer Richtung des Kommutators nebeneinanderliegenden Bürsten, . insbesondere für Bahnmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Enden der Druckstücke (2) von einer gemeinsamen Rollfeder (4") umschlungen sind.

7. Bürstenhalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rollfedern (4'; 4") gemeinsame Bügel (18) aufweisen.

8. Bürstenhalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rollfedern (4'; 4") an einer gemeinsamen Haltefeder (19) befestigt sind.

9. Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Druckstücke (2) an der Stelle, wo sie von der Rollfeder (4; 4';.4") umschlossen sind, verminderten Durchmesser aufweisen.

10. Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung zum Druckstück. (2) statt mittels einer an diesem befestigten flexiblen Litze mittels eines elektrisch leitenden Bügels (20) erfolgt, der parallel zur Bürstenachse geführt sein kann.

1 ].. Kohlebürste mit Kopfmulde zur Aufnahme der aus dem Rollfederwickel herausragenden Abschnitte der Druckstückes zur Verwendung in einem Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis .10, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Aussparung (10) oder Aussparungen (10') für den Rollfederwickel aufweist.

12. Kohlebürste nach Anspruch. 11 zur Ver-■ Wendung in einem Bürstenhalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Ausnehmungen für die Druckstückzapfen (13) versehen ist.

13. Kohlebürste nach Anspruch 11 oder 12 zur Verwendung in einem Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (10) in der Mitte des Bürstenkopfes angebracht ist.

14. Kohlebürste nach einem der Ansprüche 11 bis 1.3, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Kopfmulde eine der Länge des Druckstückes (2) entsprechende Länge oder entsprechend distanzierte Anschläge aufweist.

15. Kohlebürste nach Anspruch 11 oder 12 zur Verwendung in Bürstenhaltern nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (.10') an den beiden Enden des Bürstenkopfes angebracht sind.

16. Kohlebürste nach einem der Ansprüche 11 bis 15 zur Verwendung in einem Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei- oder mehrteilig ausgeführt ist.

17. Kohlebürste nach einem der Ansprüche 11 bis 16 zur Verwendung in einem Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (10) oder die Aussparungen (10') schwalbenschwanzförmig sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen