DE2405754A1

DE2405754A1 - Buerstenhalter fuer elektrische maschinen

Info

Publication number: DE2405754A1
Application number: DE19742405754
Authority: DE
Inventors: Jean Guglielmo
Original assignee: Lucien Ferraz et Cie SA
Current assignee: Lucien Ferraz et Cie SA
Priority date: 1973-02-08
Filing date: 1974-02-07
Publication date: 1974-08-15
Also published as: CH588172A5; IT1007142B; SE398279B; GB1408742A; FR2217828B1; FR2217828A1; ES199917Y; ES199917U; US3902088A

Description

Bürstenhalter für elektrische Maschinen

Es wird die Priorität der französischen Patentanmeldung Nr. 73 05246 vom 8. Februar 1973 beansprucht.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bürstenhalter für elektrische Maschinen mit umlaufenden Kontaktbahnen, wie Schleifringen, Kollektoren oder dergleichen, mit einer einrollenden Bandfeder, deren aufgerollter Abschnitt zur Aufbringung einer Querkraft auf die in einem Käfig gleitende Bürste an einer Schrägfläche anliegt. Insbesondere betrifft sie einen Bürstenhalter für Kohlebürsten.

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Es ist bekannt, daß Kohlebürsten für elektrische Maschinen meistens in Käfigen geführt sind, in welchen sie unter der Einwirkung von Federn gleiten können, wobei die Federn sie gegen das betreffende umlaufende Organ (Kollektor oder Schleifring) andrücken. Infolge unvermeidlicher Toleranzen, Wärmeausdehungen und anderer schädlicher Einwirkungen bewirkt dieses Gleiten ein merkliches, seitliches Spiel, wodurch die Kohlebürsten nach der einen und der anderen Richtung leicht hin- und herschwingen. Ein solches Schwingen bedeutet einen großen Nachteil, da die Auflagefläche der betreffenden Kohlebürsten am Kollektor oder Schleifring beträchtlich beeinflußt wird.

Um die schädlichen Schwingungen der Bürste in ihrem Käfig zu vermeiden oder wenigstens zu begrenzen, hat man schon verschiedene Mittel vorgeschlagen, um die Bürste beständig gegen eine der Wände desselben in Anlage zu halten. Man hat federnde Bürstenhalter mit Bandfedern hergestellt, die in sich aufgewickelt sind. Man schneidet das äußerste Lnde der Bürste schräg ab, gegen welches der eingerollte Teil der Feder derart anliegt, daß der Druck, den sie ausübt, eine Querkomponente erzeugt, welche die Bürste gegen die Wand des Käfigs drückt, die der Feder gegenüberliegt. Jedoch wirkt die vorerwähnte Komponente nur am äußersten Ende des Käfigs, der am weitesten vom umlaufenden Organ entfernt ist, so daß seine Wirkung auf das innere, entgegengesetzte Ende sehr schwach ist. Anders ausgedrückt, wenn man den

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sOezifischen Druck pro Flächeneinheit betrachtet, mit dem die Bürste gegen eine der Käfigwände unter der Einwirkung der besagten Komponente angedrückt wird, dann nimmt dieser Druck in Richtung zum umlaufenden Organ hin ab, und sein Wert kann gegenüber demjenigen am inneren Rand des Käfigs, in der am weitesten diesem Organ genäherten Stellung, vernachlässigt werden. Tatsächlich verringert die vorerwähnte Vorrichtung die Bürstenvibrationen in einer Maschine nur in einer Drehrichtung; sie verneidet jedoch nicht das Schwingen der Bürste bei umgekehrter Drehrichtung, z.B. bei einer umsteuerbaren Maschine.

Man hat bereits verschiedene andere Lösungen vorgeschlagen, um eine gleichmäßigere Anlage der Kohlebürste gegen eine der Viände ihres Käfigs zu erreichen, jedoch benötigen diese Lösungen Zubehör, das den Bürstenhalter kor.nliziert und den Verkaufspreis erhöht, ohne daß jedoch dadurch das Maximum an spezifischem Druck der E-ürste aegen die Seitenwand des Käfigs erreicht wird, die sich gegenüber dem inneren Rand desselben befindet.

Die Erfindung versucht, diese beherrschenden i.achteile zu beseitigen. Lrfindungsgemäß ist die Feder der in letracht gezogenen Bürste eine Bandfeder, mit der Neigung, sich durch Eigenelastizität um sich selbst aufzurollen. Die Bandfeder ist Fit ihrem "iußersten Tnde am äußersten Lnde des Käfigs befestigt, am wei-

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testen vor unlaufenden Oraan entfernt. Ihr abaerollter Abschnitt erstreckt sich gegen die Kohlebürsten/ und ihr eingerollter Abschnitt liecrt gegen eine Fläche an, die geqen das innere Lnde des besagten Käfigs gerichtet ist. Bei einer solchen /anordnung ist es verständlich, daß die Einrollwirkung der Feder die Kohlebürste aegen das umlaufende Organ andrückt, wohingegen die Schwinguno· der Anlageoberfläche des eingerollten Abschnitts dieser Feder eine Seitenkonponente erzeuat, welche die Feuer auf die Kohlebürste überträgt, wodurch die Bürste gegen die ^Ti'and angedrückt wird, die sich gegenüber im Käfig befindet. Ausserden, ändert sich der spezifische Druck der Kohlebürste gegen die Wand mit der Höhe der Kohlebürste. Im Gegensatz zur üblichen Federanordnung richtet er sich jedoch auf das äußere, abgeschrägte Ende der Kohlebürste; das Maximum dieses Druckes wird gegen den Außenrand des Käfigs ausgeübt, der an weitesten vom umlaufenden Organ entfernt ist.

Gemäß einen anderen "'erkmal der Erfindung ist das äußerste Ende der Feder dauerhaft an der Bürste befestigt, so daß die Bürste und die Feder eine Einheit bilden, die man wegwirft, wenn die Kohlebürste abgenutzt ist. Der Vorteil dieser Anordnung liegt in der Sicherstellung, daß eine nachlässige Bedienung keine neue Kohlebürste in einen Käfig einsetzen kann, der eine Feder aufweist, die ihre elastischen Eigenschaften durch Alterung, übermäßige Erhitzuna usw. verloren hat. Immerhin ist es möglich, eine

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entfernbare Befestigung der Bürste an der Feder vorzusehen, falls dies erwünscht ist.

Der Kohlebürstenhalter kann derart angeordnet sein, daß die Bürste sich selbst mit jenem Ende in ihren Käfig einführt, welches an weitesten vom umlaufenden Organ entfernt ist, was zwangsläufig mit sich bringt, daß man bei momentaner Entfernung dieses Organs die Bürstenhalter entfernen oder kippen kann. In einer anderen Ausführungsform kann der Bürstenhalter derart ausgebildet sein, daß die Anlagefläche des eingerollten Teils der Feder beweglich ist, indem sie einen Durchlaß freigibt, um die Bürste mit ihrem äußeren Ende zuerst in den Käfig bringen zu können, wobei die besagte Oberfläche sodann zwangsläufig in ihre Arbeitsstellung gebracht wird, indem sie den eingerollten Abschnitt der Feder vor sich herschiebt und dann in die Arbeitsstellung einrastet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 ein Längsschnitt eines erfindungsgemäßen

Kohlebürstenhalters mit einer einstückigen Bürste;

Fig. 2. ein Querschnitt längs der Linie II-II in Fig.l

Fig. 3 eine Perspektivansicht des äußersten Endes

der Kohlebürste; ₆

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Fig. 4 entsprechend Fig. 1 und zeigt jedoch die

Teile in der Gebrauchslage der Kohlebürste;

Fig. 5 und G Schemazeichnungen von zv/ei unterschiedlichen Schrägen der Anlagefläche des eingerollten Abschnitts der Feder;

Fig. 7 ein Längsschnitt, der das Einbringen der

Bürsten- und Federanordnung in den bürstenhalter zeigt;

Fig. 8 ein Längsschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsforir, die das Einbringen der Kohlebürste vom äußersten Ende des Käfigs her gestattet;

Fig. 9 eine Teilansicht des Bürstenhalters nach der. Freiwerden der Anlageplatte der Feder.

In Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein Käfig des Kohlebürstenhalters be. zeichnet und rit 2 das umlaufende Organ (Schleifring oder Kollektor) , mit den der Bürstenhalter zusairmenwirkt, wobei der Käfig mit dem Bürstenhalter fest verbunden ist. Im Käfig 1 befindet sich verschiebbar eine Kohlebürste 3. In der Ebene quer zum umlaufenden Organ 2, d.h. in der Ebene nach Fig. 1, hat diese Bürste ein gewisses Spiel nach dem Inneren des Käfigs hin, dessen beide gegenüberliegende Wände mit la und Ib bezeichnet v/erden. Wie Fig. und 2 zeigen, wird die zweite Wand von einer senkrechten Nut Ic

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durchzoaen, in welche ein in wesentlichen steifer Metallstreifen 4 oinaebracht ist. In der unmittelbaren Nachbarschaft des äußersten lindes des Köfigs 1, ganz nahe am umlaufenden Organ 2 air Innenonde des Käfigs, ist der Loden der i^Jut Ic von einen Fenster Id unterbrochen, durch das der untere, qekriinunte Teil des Netallstreifens auer hindurchläuft. Dieser Abschnitt weist ein Teil 4a schräg zur Richtuna des Organs 2 auf, das rrit einer Hülle oder einen ^Mantel aus Isoliernaterial nit geringen Reibungskoeffizienten (z.B, Polvamid und Tetrafluoräthylen) bedeckt ist, dann ein Teil 4b, parallel zur Käfigachse und schließlich ein drittes Teil 4£, das eine Schräae aufweist, die der. ersten Teil 4a ontgeaenaerichtet ist. Die Kohlebürste 3 weist an ihrer äußersten linde, das am weitesten von unlaufenden Organ 2 entfernt ist, eine Metallplatte 6 auf (siehe auch Fig. 3), deren rückwärtige Fläche aegen die Wand Ib anliegt. Die Platte kann an der Kohlebürste auf irgendeine geeignete Art, die nicht dargestellt ist, befestigt sein. An der Platte 6 ist an äußersten Ende eine Blattfeder 7 angenietet, die die Eigenschaft hat, sich um sich selbst durch ihre Eigenelastizität aufzurollen, und zwar nit gleichbleibender, elastischer Wirkung, d.h. mit einem elastischen Gegenwirkungskoeffizienten gleich Null, Diese Feder ist bis zu einem gewissen Grad gegen die vorerwähnte Fläche der Bürste 3 entrollt, und ihr noch eingerollter Abschnitt, Eezugsziffer 7a, geht quer durch üas Fenster Id hindurch, um in dem Raum zur Anlage zu kommen, der von den drei Teilabschnitten 4a, 4b und 4c begrenzt ist. Wie in den

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Fig. 2 und 3 gezeigt wird, erstreckt sich der Streifen 7 weniger lang als die Bürste 3, damit er das Fenster Id durchqueren kann.

Unter dem Einfluß der Federwirkung legt sich der eingerollte Abschnitt 7a gegen die Hülse oder Manschette 5, und sein äußerstes Ende ist an der Platte 6 festgemacht, die mit dem Unterteil fest verbunden ist, der den Andruck der Bürste 3 gegen das umlaufende Organ sichert. Die Federwirkung ist konstant. Dieser Druck bleibt erfindunqsqemäß während der gesamten Lebensdauer der Kohlebürste konstant, bis die Bürste vollkommen aufgebraucht ist (dargestellt in Fiq. 4). Andererseits ist wegen der Schräge des Teils 4a das die Manschette trägt, der Anlagedruck P (Fig. 5 und 6), den der eingerollte Teil 7a_ auf die Manschette 5 ausübt, zur Verschiebeachse der Kohlebürste oder Käfigachse nicht parallel, so daß derselbe in eine Längskomponente P,, parallel zur vorerwähnten Achse und in eine Ouerkoipponente P~ zerfällt, quer zu dieser Achse. Infolgedessen wird der Abschnitt 7a_ in Richtung zur Bürste, auf die ein gleichmäßiger Druck ausgeübt wird, zurückgestoßen, entgegengesetzt zur besagten Komponente P₂· Es ist jener Druck, der die Bürste gegen die gegenüberliegende Wand la ihres Käfigs angedrückt hält. Man findet also dort eine bekannten Vorrichtungen ähnliche Vorrichtung vor, bei denen man den eingerollten Teil der Feder auf aas äußerste abgeschrägte Ende einer Bürste einwirken läßt. Der wesentliche Unterschied besteht jedoch darin, daß der Querdruck hier auf das innere Ende der Bürste ausgeübt wird, das

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dem umlaufenden Organ am nächsten ist und nicht auf das äußere Ende, das am weitesten vpn dem umlaufenden Organ entfernt ist. Der derart aufgebrachte Druck kann viel besser den Kräften widerstehen/ die auf das Innenende der Bürste einwirken und die Bürste in ihrem Käfig zum Schwingen bringen. Insbesondere, wenn man den angegebenen Drehsinn gemäß der Pfeilrichtung 8 nach Fig. umkehrt, wodurch die Wirkung eintritt, daß die Bürste 3 gegen die Viand la gedrückt wird; dieser Druck P_ ist ausreichend, um die Bürste an der besä gten Wand zu halten, entgegen den Reibungskräften, die vom umlaufenden Organ 2 ausgeübt werden. Die Schräge des Teils 4a muß ausreichend sein, wie es sich aus dem Vergleich der Fiq. 5 und 6 ersehen läßt, worin zwei Ausführungsformen mit unterschiedlichen Schrägen mit dem Kräftekomponenten P. und P₂ gezeigt sind.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen zwei wichtige Vorteile. Ein erster Vorteil besteht darin, daß das Außenende der Bürste 3 vollkommen frei ist und man, falls erwünscht, die Verbindungsschnur oder -schnüre, wie etwa 9, daran befestigen kann, während der eingerollte Abschnitt der Bandfeder auf dieses Außenende einwirkt. Diese Verbindung muß bei bekannten Vorrichtungen seitlich angeordnet werden, was ihre Befestigung kompliziert und behindert. Im übrigen macht es nichts aus, die Schnur in unangebrachter Weise unter dem aufgerollten Teil der Feder einzuklemmen.

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Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß im Falle des Brechens der Feder der eingerollte Teil, der von der Bürste frei liegt, gegen die Teilabschnitte 4a, 4b und 4c und das Fenster Id gelegt wird; es besteht nicht mehr die Gefahr, daß dieselbe in die Maschine zurückfällt.

Fig. 7 zeigt, wie man die Anordnung der Bürste 3 und der Feder einsetzen kann, wobei in Fig. 3 die Teile einzeln gezeigt sind. Man nimmt zunächst den Kohlehalter vom umlaufenden Organ ab, dann legt man die vorerwähnte Anordnung in schräger Orientierung am Außenende des Käfigs an, so daß der eingerollte Abschnitt 7a in das Fenster Id eingebracht werden kann. Nachdem man dies getan hat, richtet man die Bürste auf, die man dann in eine Richtung eingleiten lassen kann, bis zum anderen Ende desselben hin, während man den Käfighalter in seine Lage relativ zum umlaufenden Organ hin rücksetzt.

Die Rolle der MAnschette 5 besteht in der Vermeidung des Stromdurchganges zwischen Käfig und Feder, falls eine Störung in der Verbindungsschnur auftritt.

Im übrigen verringert diese Manschette auch in geringem Ausmaß die Reibungen. Sie kann auch weggelassen werden.

In der Ausführungsform nach Fig. 8 ist der Bürstenhalter derart angeordnet, daß die Bürste 3 und die Feder 7 dort von außen her eingeführt werden können, ohne daß man die Bürstenhalter -11-

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vorn umlaufenden Organ entfernen muß. Hier ist der Käfig 1 mit einem Boden Ie verbunden, der das Teil 4c nach Fig. 1 ersetzt, um den Raum nach hinten zu verschließen, der dazu bestimmt ist, den eingerollten Teil 7£ der Feder aufzunehmen. Die schräge Wand, gegen die dieser Abschnitt anliegt und der, wie gezeigt, mit einer isolierenden Hülle 5 bedeckt sein kann, wird durch das äusserste Ende Ha₇ das zweckmäßigerweise gespalten ist, durch einen Streifen 11, der an einen der Arme angeschweißt ist, und von einer Art elastischen Nadel gebildet. Dieser Arm. liegt an einem Ouerbolzen 13 des Kohlehalters an, wohingegen der andere Arm einen Abschnitt 12a aufweist, der an die beiden aufeinanderfolgenden, gegeneinander gerichteten Biegungen angelegt und an einem anderen f">uerzapfen 14 aufgehängt ist. Die Schlinge 12b dieser Nadel, die in unmittelbarer Nachbarschaft des eingerollten Abschnittes 7a angeordnet ist, um die Stelle gegenüber am Segment 4c nach Fiq. 1 einzunehmen, liegt gegen einen inneren Vorsprung If^ der Wand le_ an.

Das Fenster Id erstreckt sich bis zum Außenende der Wand Ib, es wirkt wie ein echter Längsschlitz. In der Stellung nach Fig. 6 ist die Nadel 12 an Querzapfen 14 eingerastet und wird an drei Punkten des besagten Querzapfens, vom Querzapfen 13 und dem Vorsprung lf_ in ihrer Lage gehalten. Die Funktion bleibt jedoch die gleiche wie die unter Fic. 1 beschriebene. Wenn man die Kohlebürste auswechseln w ill, setzt man den Querzapfen 12 zurück,

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um den n_Uerzapfen 14 außer Eingriff zu bringen, und läßt sie um den Querzapfen 13 schwingen, wie in Fig. 9 dargestellt wird. Der Abschnitt 7a steigt quer zum Fenster oder Ausschnitt Id an, und die Anordnung 6-7 kann ohne Schwierigkeit nach außen gezogen werden. Wenn man eine neue Bürste eingesetzt hat, genügt es, den Querzanfen von neuen zu schwenken, um die Anordnung 11-12 zwangsläufig einzubringen, indem die Feder 7 sich gegen die Bürste 3 entrollt, bis sie in die in Fig. 8 gezeigte Lage gebracht ist, in der der Querzapfen 12 automatisch einrastet.

Die Erfindung ist anwendbar auf alle Arten von Bürstenhaltern mit einer Kohlebürste, mit mehreren Kohlebürsten oder Zwillingsbürsten oder einer Kohlebürste in Tandemanordnung usw..

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Claims

Patentansprüche

1.)) Bürstenhalter für elektrische Maschinen mit umlaufenden Kontaktbahnen, wie Schleifringen, Kollektoren oder dergleichen, mit einer einrollenden Bandfeder, deren aufgerollter Abschnitt zur Aufbringung einer Querkraft auf die in einem Käfig gleitende Bürste an einer Schrägfläche anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandfeder (7) mit ihrem Außenende am äußersten, am weitesten von dem umlaufenden Organ der Maschine entfernten Ende der Bürste (3) befestigt ist, wobei sich ihr abgerollter Abschnitt gegen die Bürste (3) erstreckt, während ihr eingerollter Abschnitt (7a) gegen eine Schrägfläche anliegt, die mit dem Käfig (1) fest verbunden und gegen das innere Ende dieses Käfigs gerichtet ist.

2.) Bürstenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (7) am Außenende der Bürste (3) fest angebracht ist und die Feder (7) und die Bürste (3) ein einheitlich auswechselbares Teil bilden.

3.) Bürstenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägfläche für den eingerollten Teil der Feder (7)

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aus einem Abschnitt (4a) eines im wesentlichen' festen Streifens (4) gebildet ist, der derart geformt ist, daß er im Zusammenwirken mit der gegenüberliegenden Fläche der Bürste (3) einen Raum einschließt, in welchem der eingerollte Abschnitt (7a) der Feder (7) liegt, wobei die Wand des Käfigs (1) zu diesem Raum hin offen ist, um den Durchtritt des eingerollten Abschnitts (7a) der Feder (7) zu ermöglichen.

4.) Bürstenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägfläche, gegen die der eingerollte Abschnitt (7a) der Feder (7) anliegt, mit einer lösbaren Vorrichtung (13-14, 18-14) verbunden ist, die vom Außenende her in den Käfig (1) einsetzbar ist und dort in ihrer Gebrauchslage gehalten wird, wobei die der Feder (7) benachbarte Wand des Käfigs derart ausgeformt ist, daß der eingerollte Teil der Feder (7) in seine Arbeitslage am äußersten Ende eingeführt werden kann.

5.) Bürstenhalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Vorrichtung (13-14, 18-14) aus einem festen Streifen (13, 18), dessen gebogenes Ende die Anlagefläche (13a, 18a) bildet, und aus einem elastischen Stift (12) besteht, der im Bürstenhalter verriegelbar ist.

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