DE1928489A1

DE1928489A1 - Elektrische Buersten-Klemmvorrichtung

Info

Publication number: DE1928489A1
Application number: DE19691928489
Authority: DE
Inventors: Kingsbury Archie Raymond
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1968-06-07
Filing date: 1969-06-04
Publication date: 1969-12-11
Also published as: ES172816U; ES174891Y; US3577025A; NL141040B; AT306843B; NL6907071A; FR2010355A1; BE734079A; SE367517B; ES172816Y; ES174891U; GB1278294A; CH494484A

Description

PATENTANWALT DIPL-ΙΝΘ.

HELMUT GÖRTZ

6 Frankfurt am Main 70

Schneckenhofsir. 27-Tel.61 7079 2. Juni 1969

GzSc/goe UNION CARBIDE CORPORATION

Elektrische Bürsten-Klemmvorrichtung.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Bürsten-Klemmvorrichtung, und speziell auf eine verbesserte Klemme für solche Vorrichtungen»

Eine Bürstenklemme ist ein Teil, welches an elektrischen Bürsten befestigt wird, die üblicherweise für gewisse elektrische Vorrichtungen, wie z.B. Motoren und Generatoren, verwendet wird. Sie dient dazu, die Abnutzung des Oberteiles der Bürste zu vermeiden, in dem der Preßfinger oder Hammer untergebracht wird. Sie wird daher oftmals als "Hammer"- oder "Finger"-Klemme bezeichnet .

Augenblicklich verwendet man eine Vielzahl von Klemmenformen. Außerdem werden verschiedene Konstruktionsarten augenblicklich verwendet, um die Klemme an der Bürste zu befestigen. Eine typische Klemmen-Form und -Verbindung wird in der Veröffentlichung Nr. CBl-1961 gezeigt, die im Oktober 1961 von der National Electric Manufacturers Association veröffentlicht wurde, und die in der genannten Beschreibung mit "Α-Klemme" bezeichnet wird. Diese Vorrichtung besteht im allgemeinen- aus einem Metallstreifen,

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der so gebogen ist, daß er auf dem Oberteil der Bürste liegt und mit der Seite der Bürste mittels eines oder mehrerer Niete verbunden ist. Diese spezielle Vorrichtung weist im allgemeinen einen Metall-Dichtring zwischen dem Nietkopf und der Dürste auf.

Bei der Herstellung dieser Bürsten-Klemmenvorrichtung treten . oft verschiedene Probleme auf. Das schnelle Aufdrehen der Köpfe auf den Niet, um eine sichere Befestigung zu erhalten, ist auch für den Fachhandt\rerker eine heikle und schwierige Arbeit. Außerdem tritt manchmal ein Bruch der Kohlen- oder Graphit-Bürste in dem Bereich der Nietverbindung auf, da die Bürste durch die Handhabung der Vorrichtung geschwächt wird.

Das US-Patent Nr. 3i355i6ll löst die zuvor genannten Probleme, indem eine Bürsten-Klemmvorrichtung vorgesehen wird, die nicht von einem Niet oder anderen Befestiger abhängig ist, um die Teile f aneinander zu befestigen. Die Vorrichtung weist eine nichtmetallische Klammer auf, welche ineinandergreifend an der Bürste in einer Rille an der Seite der Bürste befestigt ist.

Weitere Klemmenarten und Bürsten-Klemmenvorrichtungen sind in anderen US-Patenten veröffentlicht. Das US-Patent Nr. 1,490,307 z.B. beschreibt eine im allgemeinen U-förmige metallische Klemme, welche in unterschnittenen Kerben in den Seiten der Bürste gelagert und durch Federspannung auf der Klemme selbst in Stellung gehalten wird. Das US-Patent Nr. 3,017,529 offenbart eine Klemme

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oder Kappe, welche geschichtet ist, wobei die untere Schicht

aus Neopren oder einer anderen Gummiverbindung besteht, während das obere Schichtmaterial geeignet ist, einen Bruch während des Arbeitsvorganges zu vermeiden. Die Klemme wird ah dem Oberteil der Bürste befestigt, indem sie in einem winkligen Schwalbenschwanz-Schlitz gelagert wird, der sich auf der oberen 'Oberfläche der Bürste befindet.

Obwohl die zuvor genannten Formen ziemlich erfolgreiche Versuche zur Lösung lange bekannter Probleme bei Vorrichtungen dieser Art darstellen, besteht immer noch die Notwendigkeit, eine verbesserte Klemme und/oder Vorrichtung zu schaffen, um optimale Arbeitsbedingungen zu bewirken. Die vorliegend« Erfindung sieht eine neue Klemme zur Verwendung in einer solchen Vorrichtung vor, wobei die Klemme so konstruiert ist, daß sie leicht und ständig auf der Bürste befestigt ist.

Die Klemme gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus zwei aneinander befestigten Gliedern,von denen eines ein vorstehendes Segment aufweist, das sich von einem Teil desselben erstreckt. Das vorstehende Segment ist so geformt, daß es bündig und im wesentlichen parallel zu dem Glied liegt, von dem «s ein Teil darstellt-, und zwar aufgrund eines Druckes, der während der Installation auf der-' Bimste ausgeübt wird:, und es kehrt in seine normale, v-or st eilende? ^;St-elluitg zurück, wenn der Druck weggenommen wird." WIb. zuvoj?ieaewüliiit _r. .besteht das vorstehende Segment in der

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bevorzugten Ausführungsform aus flexiblem Material, das unter dem bei Zusammenfügung ausgeübten Druck nachgibt , und welches, "zurückspringt", sobald der Druck weggenommen wird. Der Druck wird ausgeübt, indem die Klemme in eine Rille in der Bürste gedrückt wird, und er wird weggenommen, sobald das Segment eine Aussparung erreicht und in sie eintritt, die sich in der tfand der Rille befindet.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichlceiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht einer Bürsten-Klemmenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Bürste, bevor die Klemme gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird,

Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Schlitzplatt en-Bürste, die unter der klemme gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet ist,

Fig. 4 eine Vorderansicht einer Klemme gemäß der vorliegenden Erfindung,

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Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 4,

Fig. 6 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Klemme
gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig. .7 eine vergrößerte Teilansicht des Schnittes 7 der Fig.3»

Fig. 1 zeigt eine Bürsten-Klemmvorrichtung, die im allgemeinen
mit 10 bezeichnet ist. Die Vorrichtung weist eine Klemme 12 und eine Bürste 14 auf. Die Klemme 12 ist mit einem ersten Glied l6 versehen, welches ein vorstehendes Segment iß und ein zweites
Glied 20 besitzt, das sich im wesentlichen rechtwinklig relativ zu dem ersten Glied l6 erstreckt. Das Glied 16 befindet sich
in einer Rille 22 in der Seite der Bürste, während das Glied 20 sich über das Oberteil der Bürste erstreckt, um eine gleitende
Fläche für den Federfinger (nicht veranschaulicht) vorzusehen.

In Fig. 2 wird die Rille 22 in der Bürste -JA noch klarer dargestellt. Wie dort gezeigt, befindet sich eine Aussparung 2k etwa in der Mitte der Rille, um das Segment l8 der Klemme aufzunehmen. Die Rille ist so konstruiert, daß sie die Klemme festhält, und sie ist daher schwalbenschwanzförmig dargestellt, und sie ist vorzugs\ireise so geformt, daß sie eine relativ enge Passung zu der Klemme vorsieht. Bei dieser Konstruktion wird durch den Druck der Rillenwand während der Zusammenfügung gegen das vorstehende Segment bewirkt,, daß das Segment in eine Stellung rückt,

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die bündig zur Oberfläche der Klemme ist, an welcher es befestigt ist, während die Klemme in die Rille gedrückt wird. Wahrend die Klemme an der Aussparung 24 vorbeigleitet, springt das vorstehende Segment in die Aussparung. Die Klemme wird dann ständig in Stellung verriegelt. Dies ist klar aus den Fig. 3 und ersichtlich. Ein kleines Spiel zwischen dem Oberteil des vorstehenderi Segmentes und dem Oberteil der Aussparung kann vorhanden sein, um eine leichte Vertikalbewegung der Klemme während des Betriebes der Vorrichtung zu ermöglichen. Damit die Vorrichtung Vibrationen absorbiert, kann ein weiterer Dämpfungseffekt leicht dadurch erzielt werden, daß ein Kissen 26 zwischen die Klemme 20 und die Bürsten gelegt wird, wie dies veranschaulicht ist. Das Kissen kann aus jedem elastischen Material mit geeigneten thermischen Eigenschaften, wie z.B. Gummi, Neopren und Nylon, bestehen. Fig. 3 veranschaulicht auch, daß mehrere Bürsten (d.h. die Bürste 28),wenn erforderlich, unter die Klemme gelegt werden können,

Fig. 4 veranschaulicht die Klemme 20 in Vorderansicht, während Fig. 5 die gleiche Klemme im Querschnitt veranschaulicht. Wie gezeigt, bildet das Glie.d 20 mit dem Glied l6 normalerweise einen eingeschlossenen Winkel "A" von ungefähr 45°'» 75° und 90°. Dieser Winkel könnte Variiert werden, um eine Übereinstimmung zu der Kontur des Bürstenoberteiles herzustellen, er könnte aber auch so variiert werden, daß er mit der Konstruktion der verwendeten, speziellen Kleramenf orin übereinstimmt» Während eier Fabrikation

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der Klemme werden die Klemmenglieder normalerweise in einem Stück hergestellt. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch jede stabile mechanische Verbindung zwischen den Gliedern verwendet werden, welche den während des Betriebes auftretenden Vibrationslcräf ten standhält.

Bei der bevorzugten Ausfuhrungsform muß das vorstehende Segment aus einem Material bestehen, das genügend elastisch ist, damit es über im wesentlichen das gesamte Ausmaß seines vorstehenden Abstandes nachgibt und in seine ursprüngliche Stellung zurückspringt. Dieser vorstehende Abstand ist mit dem Buchstaben "d" in Fig. 5 bezeichnet, und er wird sich gemäß der Größe der verwendeten Klemme verändern. Normalerweise ist der Ausdehnungsgrad "d" im allgemeinen von einer.Größe von ungefähr 0,040 Zoll ( 0,-1 cm). Materialien, die eine ausreichende Elastizität zeigten, sind Polypropylen, Nylon, Kunststoff im allgemeinen, Glasfaser, Teflon (eingetragenes Warenzeichen der DuPont Corporation, ein Kunststoff, welcher aus einem Tetrafluoräthylen-Polymer besteht), Nyläfil (eingetragenes Warenzeichen der Fiberfil

Corporation, eine Kombination aus Nylon und Glasfaser), gegossene Fasern, Hartgummi oder Metalle. Beispiele geeigneter Metalle sind Stahl, Stfvhl-Legierungeri , Aluminium-Legierungen oder andere Metalle mit wenig Biegsamkeit. Vorzugsweise sollte die gesamte Klemme aus den zuvor genannten Materialien oder Äquivalenten derselben hergestellt sein, so daß die Klemme in einem Gieß- oder ätanzvorjirang hergestellt werden kann. Wie in -F ig. 5

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veranschaulicht, ist das Segment 18 bei der vorteilhaftesten Ausführungsform ein mit der Klemme aus einem Stück bestehendes Teil. Jedoch genügt jedes Befestigungsmittel, wie z.B. eine Schmelzverbindung, vorausgesetzt, daß die gewünschte "RückSprings-Funktion des Segmentes aufrechterhalten wird, und daß das Segment fest genug ist, um die ,Klemme ständig an der Bürste befestigt zu halten. Obwohl der Vorstehwinkel des vorstehenden ψ Segmentes relativ zu dem Klemmenglied, von dem «b ein Teil darstellt, im allgemeinen nicht kritisch ist, wurde bemerkt, daß eine stärkere, gegen Stoß widerstandsfähige Einheit erhalten wird, wenn das Segment einen Winkel von ungefähr 5 zu der Längsachse des Klemmengliedes bildet, wie dies durch den Buchstaben "B" in Fig. 5 gezeigt ist.

Fig. 6 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Klemme gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 6 gezeigt, hat die Klemme U-Form und die Glieder 30, 32 und Jk sind einstückig.miteinander gebildet. Das ausgedehnte Segment 36 ist in einem Stück an dem Glied 30 befestigt, während das Segment 38 in ähnlicher Weise an dem Glied "}k angebracht ist. Mehrere Bürsten können zwischen die Glieder 30, Jk gelegt werden, wobei die Segmente 36, 38 während des Zusammenfügens in die Bürstenaussparungen der äußersten Bürsten passen.

Im folgenden wird ein Beispiel einer Klemmen- und Bürstenklemmen-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

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■% Beispiel;

Eine Klemme, die der in Fig. 5 gezeigten ähnlich ist, und vollständig aus Nylafil besteht, wurde in einer einzigen Einheit gegossen und hat die folgenden Abmessungen: Ein erstes,- schwalbenschwanzförmiges Glied (Nr. 16 in Fig. 5) war 0,090 Zoll (0,23 cm) dick,. 0,375 Zoll (0,95 cm) breit und 0,625 Zoll ( 1»6 cm) hoch, gemessen zu der unteren Oberfläche des zweiten Gliedes an der Verbindung zwischen den Gliedern. Ein vorstehendes Segment, welches sich über eine Strecke "d"von 1/32 Zoll ( 0,08 em) erstreckt, war 0,042 Zoll ( 0,11 cm) dick und 1/8 Zoll ( 0,32 cm) breit. Die obere Fläche des Segmentes befand, sich 0,230 Zoll ( 0,58 cm) von der zuvor genannten unteren Oberfläche des zweiten Gliedes entfernt,und das Segment war im wesentlichen zentriert relativ zu der Breite des ersten Gliedes. Das zweite oder obere Glied bildete einen Winkel von 75° zu. dem ersten Glied und ragte 0,493 Zoll ( 1,25 cm) vor. Dies Glied , war 0,06O Zoll ( ..0,15cm) dick und 0,375 Zoll ( 0,95cm) breit.

Die Klemme wurde in eine schwalbenschwanzförmige Rille von einer Breite von 0,375 Zoll (^; 0,95cm)", einer Länge von 0,625 Zoll ( 1,6 cm) und einer Tiefe von 0,115 Zoll ( 0,29cm) gelegt. Der durch die Rillenwand auf das vorstehende Segment ausgeübte Druck während des Einpressens der Klemme in die Rille bewirkte, daß das Segment eine Stellung suchte, die bündig mit der Oberfläche des ersten Gliedes verlief. In die Rille wurde eine Aussparung eingearbeitet, deren obere Fläche 0,220 Zoll

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-ιοί 0,56 cm) von cfer Oberfläche der Bürste entfernt angeordnet

Eine Reihe der in diesem Bespiel beschriebenen Bürsten-Klemmen-Vorrichtungen wurde auf Vibration getestet, und alle widerstanden zumindest 15 Millionen Vibrationen, ohne sich zu lösen. Die Temperatur der Klemmen wurde während des Testvorganges variiert, um Betriebsbedingungen zu simulieren. Keine der Klemmen-Vorrichtungen versagten während des Betriebes.

Es ist verständlich, daß viele Modifikationen der Erfindung möglich sind. Zum Beispiel kann das vorstehende Segment durch ein drehbares Befestigungsmittel, wie z.B.einenStift, an dem Klemmenglied befestigt werden, und eine Federspannung kann mittels einer Vorrichtung, wie z.B. einer Federspirale, einer Blattfeder, einem Federkissen oder dergleichen, welches hinter dem Segment gelagert ist, bewirkt werden. Diese Art Konstruktion ist weniger Wünschenswert als die zuvor genannte bevorzugte Ausführungsform, da sie in der Herstellung teurer ist. Weitere Änderungen im Sinne der vorliegenden Erfindung schließen verschiedene Klemmenformen, wie z.B. eine "T^-Klemme ein, ferner Klemmenglieder, die aus geeigneten Materialien geschichtet sind, speziell das obere Glied, Bürstenrillen, die an allen Seiten so umgeben sind, daß ein Schlitz in der Oberfläche der Bürste gebildet wird und sich bis zu deren Mitte herunter erstreckt, eine ¹¹T"-Rille und viele weitero&nderungen,

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Claims

Patentansprüche

(1·) Klemme zur Verwendung in einer elektrischen Bürsten-Vorrichtung mit ersten und zweiten Gliedern, die aneinander befestigt sind, gekennzeichnet durch ein vorstehendes Segment, welches an dem ersten Glied befestigt ist, wobei das Segment aus einem elastischen Material so gebildet ist, daß es eine Stellung einnimmt, die im wesentlichen bündig zur Oberfläche des ersten Gliedes ist, sobald Druck auf das Segment ausgeübt wird, und welches in seine ursprüngliche Stellung zurückkehrt, sobald der Druck weggenommen wird.
2. Klemme nach Anspruch 1, d a d u r c h g e Ic e η η ζ e i chn e t, daß die Glieder zwischen sich einen Winkel von etwa k5° bis etwa 90° bilden.
3· Klemme nach Anspruch l_t dadurch gekennzei chn e t, daß das vorstehende Segment aus einem Material besteht, welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Nylon, Nylafil, Kunststoff, Glasfaser und elastische Metalle umfaßt .
4. Klemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chn e t, daß der vorstehende Abstand des Segmentes etwa 0,0(to Zoll ( U, 1 cm) beträgt.
5· Klemme nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k-e-n η ζ e i chn e t, daß ein drittes Glied an dem zweiten Glied im wesentlichen parallel zu dem ersten Glied so befestigt ist, daß die Klemme im wesentlichen U-Form hat.
6. Klemme nach Anspruch 3i d a d u r c h g e k e η η ζ e i chn e t, daß das Segment und die Glieder eine einstückige Einheit bilden und aus dem gleichen Material bestehen.
7. Klemme zur Verwendung in einer elektrischen Bursten-Vorrichtung mit . ■-"

a) einem ersten Glied, d adur cn g e W e η η ζ ei chn e t, daß es ein vorstehendes Segment besitzt, welches sich von diesem erstreckt und durch eine Einrichtung zum Zurückspringen des.vorstehenden Segmentes in eine Stellung, die mit der Oberfläche des ersten Gliedes im wesentlichen bündig ist, sobald Druck auf das Segment ausgeübt wird, und um das Segment freizugeben, sobald der Druck von diesem weggenommen wird, und .

b) einem zweiten Glied, welches an dem ersten Glied befestigt ist, wobei die Glieder einen Winkel von etwa 45°bis etwa 90 zwischen sich bilden.

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8. Bürsten-Klemmenvorrichtung mit

a) einer Klemme mit zumindest zwei Gliedern, wobei die Glieder aneinander befestigt sind und zwischen sich einen Winkel von etwa 45 und etwa 90 bilden, dadurch gekennzei ohne t, daß eiiBs der Glieder ein vorstehendes Segment aufweist, das sich von diesem erstreckt und eine Einrichtung, um das Segment in eine im wesentlichen bündige Lage zur Oberfläche des Gliedes zu bewegen, sobald Druck auf das Segment ausgeübt wird, und um das· Segment freizugeben, sobald der Druck weggenommen wird, und

b) einer kohlenhaltigen Bürste, in deren einen Seitenwand eine Rille vorgesehen ist, und die eine Aussparung in der Seitenwand innerhalb der Rille besitzt, wobei das vorstehende Segment der Klemme in der Rille so angeordnet wird, daß es die Aussparung ragt und die Klemme mit der Bürste fest verbindet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge ken nzeichnet', daß die Klemme und die Rille schwalbenschwanzförmig sind.
10. "Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge ken n— zeichnet, daß die Klemmenglieder und das vorstehende Segment aus einem Stück und aus einem Material bestehen,

₍ das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Nylon, Kunststoff, Glasfaser, Nylafil und elastische Metalle umfaßt.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 8,dadurch geken nzeichnet, daß ein elastisches Kissen auf das Oberteil der Bürste und unter das Klemmenglied gelegt wird, um die Vorrichtung gegen Vibrationen während des Betriebes zu stabilisieren.

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