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Kollektormotor mit Scheibenkohlen
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Kollektormotor mit zwei diametral
gegenüberliegenden, auf ortsfesten Achsen drehbar gelagerten Scheibenkohlen, von
denen jede an ihrem Umfang eine dem Kollektor angepaßte Aussparung aufweist, mit
der sie durch eine Feder gegen den Kollektor gedrückt wird Solche lwollektormotoren
sind bereits bekannt. Sie haben den Vorteil, daß die für eine hohe Lebensdauer erforderliche
Länge der Kohle auf einen Kreisbogen verlegt ist Somit entsteht ein mehrfacher Platzvorteil
zum Durchmesser des Motors, den die gerade Kohle bei gleicher Abnützungsdauer erheblich
überragen wurden Jedoch haben die bekannten Scheibenkohlen den Nachteil, daß der
Kontaktdruck, der von den Federn auf die Scheibenkohlen ausgeübt wird, mit zunehmender
Abnutzung und Drehung der Scheibenkohlen stark abnimmt, da ja die Scheibenkohlen
während des gesamten Betriebes eine Drehbewegung von etwa 300 ° ausführen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten
Kollektormotoren
der oben bezeichneten Art so auszubilden, daß der von der Feder auf die ScheibenkohRe
ausgeübte Druck und damit der Kontaktdruck der ScIiibenkohle auf den Kollektor im
wesentlichen während der gesamten Abnutzungszeit konstant bleibt. Diese Aufgabe
wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mit jeder Scheibenkohle ein Übersetzungsgetriebe
verbunden ist, auf das die Feder einwirkt.
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Durch das Obersetzungsgetriebe wird der Weg der Feder entsprechend
dem Übersetzungsverhältnis verringert, so daß der von den Scheibenkohlen auf den
Kollektor ausgeübte Kontaktdruck nahezu konstant bleibt.
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Das Übersetzungsgetriebe kann aus einem ortsfest ctrel-ibar gelagerten
Zahnsegment, auf das die Feder einwirkt, und einem auf jeder Scheibenkohle koaxial
befestigten Ritzel bestehen.
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Um den für den erfindungsgemäßen Kollektormotor nolwendigen Platzbedarf
gegenüber den bekannten Sollektormotoren nicht zu erhöhen, ist in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung auf der Achse der einen Scheibenkohle das Zahnsegment für das Ritzel
der anderen Scheibenkohl2 gelagert. Die Obersetzuncg des Zahnsegmentest zum zugehörigen
Ritzel kann etwa 6,7:1 betragen. f'i
bedeutet, daß ei einer Drehung
des Zahnsegmentes um 45 ° das Ritzel bzw. die entsprechende Scheibenkohle eine Drehung
um 300 ° ausführt.
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Als Feder kann eine Drehfeder auf einem im Abstande von der Achse
des Zahnsegmentes ortsfest befestigten bolzen angeordnet sein, wobei der wirksame
Schenkel der Drehfeder unter Vorspannung an einem Anschlay des Zahnsegmentes anliegt.
Durch diese Anordnung wird der Vorteil erreicht, daß bei zunehmendem Schwenkwinkel
des Zahnsegmentes der Hebelarm des wirksamen Schenkels der Drehfeder an Kraft verliert,
was jedoch durch ortlaufende Verkürzung des Hebelarmes des wirksamen Schenkels der
Drehfeder ausgeglichen und somit ein konstanter ontaktdruck erreicht wird.
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Um einerseits den Platzbedarf nicht zu erhöhen und andererseits eine
Vereinfachung der Herstellung zu erreichen, kann das Ritzel mit der Scheibenkohle
einstückig aus Kohlenwerkstoff hergestellt sein. Die Achse für eine Scheibenkohle
kann mit einer Bohrung zur Durchführung einer Anschlußleitung für die Schejijenkohle
versehen sein. Jede Scheibenkohle kann mit je zwei nebeneinanderliegenden, an den
Kollektor anyepal3ten Aussparungen für Rechts- und Links lauf des Kollektor motors
versehen sein. Eine solche Scheibenkohle kann also für einen Kollektormotor verwendet
werden, dr für beide L)rehrichtungen verwc.dbar ist.
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Die Achsen für die Scheibenkohlen und die Bolzen, riir
die
Drehfedern können in einem Lagerschild des Kollektormotors befestigt sein. Dadurch
werden die Herstellung und die Montage des erfindungsgemäßen Kollektormotors vereinfacht
und verbilligt. Im Motorgehäuse kann eine elektrisch isolierende Platte gegen axiale
Verschie bung der Scheibenkohlen vorgesehen sein, die die überstehenden Lagerbolzen
fixiert und gegen hohe Federdrücke abstützt. Zur weiteren Vereinfachung der erstellung
und der Montage kann die isolierende Platte eine Kupferkaschierung für die Anschlußleitungen
aufweisen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann am Lagerschild eine Vorrichtung
zur Anzeige des Abnützungsgrades der Scheibenkohlen angeordnet sein, die eine Skala
und einen Zeiger aufweist, dessen Welle in einer Bohrung der Achse einer Scheibenkohle
gelagert ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig gurten dargestellt.
Es zeigt: Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Kollektormotor gemäß der Erfindung
im Bereich des Kollektors und der Scheibenkohlen,-Fig. 2 eine Ansicht von links
gemäß Fig. 1 auf die Zahnsegmente und die Scheibenkohlen,
Fig. 3
eine Stirnansicht einer Scheibenkohle mit dem zugehörigen Ritzel, Fig. 4 einen senkrechten
Schnitt gemäß Fig. 3, Fig. 5 eine Ansicht eines Zahnsegmentes, Fig. 6 eine Ansicht
von rechts gemäß Fig. 5 und Fig. 7 eine Stirnansicht eines Lagerschildes des Kollektormotors
gemäß der Erfindung mit einem darauf schwenkbar gelagerten Zahnsegment in der Anfangsstellung
und in der Endstellung mit zugehöriger Drehfeder.
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Del in Fig. 1 teilweise dargestellte Kollektormotor weist eine Welle
1 auf, auf der ein Kollektor 2 befestigt ist. Die Welle 1 ist mittels zweier Kugellager
drehbar im Gehäuse 3 gelagert, das rohrförmig ausgebildet ist. Von den beiden Kugellagern
ist nur ein Kugellager 4 dargestellt. Es ist in einem Lagerschild 5 angeordnet.
Der Lagerschild 5 ist auf das rohrförmige ;gehäuse 3 aufgesteckt. Auf dem anderen
Ende des rohrförmigen Gehäuses 3 ist ein weiterer Lagerschild befestigt, der ebenfalls
ein Kugellager 4 zur Lagerung der Welle 1 aufweist. An den Lagerschild 5 sind zwei
diametral gegenüberliegende zylindrische Ansät 6 angeformt, in denen je eine Achse
7 befestigt ist, die zur Lagerung einer Scheibenkohle 8 dient. Jede Scheibenkohle
8 ist mit einem Ritzel 9 verbunden.
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Mit jedem Ritzel 9 steht ein Zahnsegment 10 in Eingriff, das eine
beliebige, möglichst einfati.e Verzahnung 11, z.B. eine Triebstockverzahnung, eine
Abkröpfung 12 und eine Nabe 13 aufweist, mit der das Zahnsegment10 auf dem zylindrischen
Ansatz 6 des Lagerschildes 5 sch;sellkbar gelagert ist. Das Übersetzungsverhältnis
zwischen dem Zahnsegment 10 und dem Ritzel 9 beträgt L'wa 6,7:1.
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Das bedeutet, daß bei einer Schwenkung des ZahnsecJmentes 10 um 45
° sich das Ritzel 9 mit der Scheibenkohle 8 um etwa 300 ° dreht. Im LagerschiLd
5 sind neben den Achsen 7 Bolzen 14 befestigt, auf denen je eine Drehfeder 15 angeordnet
ist, die sich mit einem Arm 16 all einem Bolzen 17 abstützt, der im Lagerschild
5 befestigt ist. Der andere Schenkel 18 der Drehfeder 15 wirkt auf die Abkröpfung
12 des Zahnsegmentes 10 ein. In Fig.
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7 ist die Anfangsstellung des Zahnsegmentes 10 mit vollen Linien
und die Endstellung mit gestricheltenLinien dargestellt. Aus Fig. 7 geht hervor,
daß sich mit größer werdendem Drehwinkel die wirksame Länge des Schenkels 18 der
Drehfeder 15 verringert, während die Vorspannung der Drehfeder 15 abnimmt. Dadurch
wird ein Ausgleich der von der Drehfeder 15 über das Zahnsegment 10 auf das Ritzel
9 und damit auf die Scheibenkohle 8 ausgeübten Kraft erreicht, so daß sich ein nahezu
konstanter Kontaktdruck der Scheibenkohle 8 auf den Kollektor 2 ergibt.
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Fig. 3 zeigt, daß die Scheibenkohle 8 zwei nebeneinanderliegende,
an den Kollektor 2 angepaßte Aussparungen 19 besitzt, die bei der Herstellung der
Scheibenkohle 8 mitgepreßt werden. Mit einer Aussparung i9 wird die Scheibenkohle
8 gegen den Kollektor 2 gedrückt. Von den beiden Ausparungen 19 dient die eine für
den Rechtslauf und die andere für den Linkslauf des Kollektormotors.
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Innerhalb des Lagerschildes 5 ist eint Platte 20 aus Isolierstoff
angeordnet, die sich gemäß Fig. 1 an der linken Stirnseite des rohrförmigen Gehäuses
3 abstützt. An der Platte 20 liegen die beiden Scheibenkohlen 8 an. Beide Scheibenkohlen
8 weisen kegelstumpfförmige Ansätze 21 auf, die in Aussparungen 22 der Platte 20
hineinragen. Jeder Ansatz 21 ist mli einer zentrischen Bohrung 23 versehen, in der
eine als Litze ausgebildete Anschlußleitung 24 für die Scheibenkohle geführt und
befestigt ist. Die Platte 20 aus Isolierstoff weist an der rechten Seite gemäß Fig.
1 eine Kupferkaschierung auf, an der die Anschlußleitungen 24 der Scheibenkohlen
8 angelötet sind.