DE2846082A1 - Buerstenvorrichtung - Google Patents

Description

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POSTFACH 246

ί 78-S-3XS3

TOWMOTOR CORPORATION, Peoria, Illinois, U.S.A. Bürstenvorrichtung

Elektrische Maschinen, wie beispielsweise Gleichstrommotore, verwenden Bürsten, um Leistung zwischen einer elektrischen Schaltung und einem Kommutator zu übertragen. Die Bürsten stehen dabei in Berührung mit dem sich drehenden Kommutator und werden durch diese Berührung während des Gebrauchs abgenutzt. Wenn" die Bürsten hinreichend stark abgenutzt sind, so müssen sie ersetzt werden, um eine Beschädigung des Kommutators zu vermeiden und um eine effiziente Leistungsübertragung sicherzustellen. Stromvorrichtungen können signalisieren, wann die Bürsten hinreichend abgenützt sind und ersetzt werden müssen, wobei aber diese Vorrichtungen normalerweise die Bewegung und Braucnbarkeit der Bürste stören. Es ist daher zweckmäßig, eine Vorrichtung vorzusehen, die den im wesentlichen vollständigen Verbrauch der Bürsten signalisiert und die Bewegung der Bürsten nicht stört. Dadurch, daß im wesentlichen die ganze Bürste ausgenutzt wird, wird Abfall vermieden.

Zusammenfassung der Erfindung. Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eines oder mehrere der oben genannten Probleme zu überwinden. Erfindungsgemäß weist eine Vorrichtung eine Bürste mit einem ersten Ende sowie ersten und zweiten Kontaktelementen auf, sowie Vorspannmittel. Die ersten und zweiten Kontaktelemente sind in steuerbarer Weise zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position bewegbar, und zwar infolge der Bewegung des ersten Endes der Bürste und dem

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Abrieb der Bürste. Die Vorspannmittel drücken die Bürste in eine vorgewählte Richtung und bewegen in steuerbarer Weise ein Kontakte lenient der ersten und zweiten Kontaktelemente infolge des Abriebs der Bürste. Die Vorspannmittel stehen in Kontakt mit dem ausgewählten Kontaktelement der ersten und zweiten Kontaktelemente und ferner in Berührung mit nur dem ersten Ende der Bürste. Die Bürste ist im wesentlichen frei für eine Bewegung in der vorgewählten Richtung infolge des Abriebs der Bürste.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen schematischen .Längsquerschnitt der erfindungsgemäßen Bürstenvorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht ähnlich Fig. 1; Fig. 3 eine Teilvorderansicht der Fig. 1;

Fig. 4 eine isometrische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Erfindung;

Fig. 6 eine vereinfachte Draufsicht längs der Linie VI-VI der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine elektrische Maschine, wie beispielsweise einen Gleichstrommotor 10 mit einem drehbaren Kommutator 12 und einer Bürste 14. Die Bürste 14 überträgt Leistung zwischen dem Kommutator 12 und der Leistungsquelle oder der elektrischen Schaltung 16.

Die Bürste 14 besitzt ein erstes Ende 20 benachbart zur Lei-

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stungsquelle 16 und ein zweites Ende 18 benachbart zum Kommutator 12. Das erste Ende 20 ist infolge von Abrieb der Bürste aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegbar, wobei in der ersten Position die ersten und zweiten Enden 18, 20 mit einem vorgewählten Abstand voneinander angeordnet sind, während in der zweiten Position das erste Ende 20 zum zweiten Ende 18 hin versetzt ist. Die Bürste 14 ist vorzugsweise durchgehend von gleichförmiger Zusammensetzung und besteht beispielsweise aus Graphit. Die Enden 18, 20 fallen vorzugsweise im wesentlichen in der zweiten Position zusammen und sind in ihrer Bewegung zwischen den ersten und zweiten Positionen begrenzt nur durch die Verbindung des ersten Endes 20 mit der Leistungsquelle 16.

Die Bürste 14 steht mit den ersten und zweiten Kontaktelementen 22, 24 in Wechselwirkung, die relativ zueinander zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position bewegbar sind. Die Kontaktelemente 22, 24 bewegen sich in kontrollierter Weise aus der offenen oder geschlossenen Position heraus zur anderen offenen oder geschlossenen Position, und zwar infolge des Abriebs, und die sich daraus ergebende Bewegung des ersten Endes 20 der Bürste 14.

Die ersten und zweiten Kontaktelemente 22, 24 bilden einen Stromflußpfad, der dann unterbrochen wird, wenn sich die Kontaktelemente 22, 24 zur Öffnungsposition hin bewegen.

In Fig. 5 ist eine Anzeigevorrichtung 28, wie beispielsweise eine Lampe, mit den ersten und zweiten Kontaktelementen 22, verbunden und bildet einen elektrischen Kreis 30. Die Lampe 28 leuchtet vorzugsweise dann auf, wenn die Kontaktelemente 22, 24 sich in ihrer Schließposition befinden, um eine vorbestimmte Abriebgröße der Bürste 14 anzuzeigen. Ein Thyristor 31 oder eine ähnliche Vorrichtung kann mit der Lampe 28 und den Kontaktelementen 22, 24 verbunden sein, um eine größere Steuerung der Schaltung 30 zu erreichen.

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Die Bürste 14 ist mittels Vorspannmitteln 32, vorzugsweise einer Rollfeder, vorgespannt. Die Feder 32 drückt die Bürste 14 in eine vorgewählte Richtung, vorzugsweise zum Kommutator 12 hin. Die Feder 32 bewegt in gesteuerter Weise ein ausgewähltes Kontaktelement von den ersten und zweiten Kontaktelementen 22, 24, und zwar vorzugsweise das erste Kontaktelement 22 infolge des Abriebs der Bürste 14. Die Feder 32 steht vorzugsweise in Berührung mit dem ersten Kontaktelement 22 und vorzugsweise nur mit dem ersten Ende 20 der Bürste 14. Die Bürste 14 ist im wesentlichen frei von einer einschränkenden Berührung mit der Feder 32 und den Kontaktelementen 22, 24 während der Bewegung der Bürste 14 zwischen den ersten und zweiten Positionen. Die Bürste 14 ist im wesentlichen für die Bewegung in der vorgewählten Richtung frei, und zwar unabhängig von den Kontaktelementen 22, 24 und den Vorspannmitteln 32, und zwar infolge des Abriebs.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 ist die Bürste 14 in einem Bürstenkasten oder -halter 34 positioniert, der vorzugsweise eine einzige Bürste 14 enthält. Die Bürste 14 ist in dem Halter 34 gleitend bewegbar. Das zweite Kontaktelernent 24 ist vorzugsweise mit dem Halter 34 verbunden und elektrisch gegenüber dem Halter 34 isoliert. Der .Halter 34 ist derart aufgebaut, daß er die Bürste 14, die Feder 32 und das erste Kontaktelement 22 hält. Die Feder 32 und das erste Kontaktelement 22 bilden vorzugsweise eine Einheit 35, die in den Halter 34 einsetzbar und daraus entnehmbar ist.

Die Feder 32 und die Kontaktelemente 22, 24 können eine einheitliche Struktur 36 bilden, die entfernbar an einer vorgewählten Stelle bezüglich der Bürste 14 positioniert ist (Fig. 4) Die Einheit 35 und die einheitliche Struktur 36 werden im Halter 34 durch einen Vorsprung 38 gehalten, der mit dem Halter 34 in Eingriff kommt. Jeder Bürstenhalter 34 kann mehr als eine Bürste 14 oder Einheit 35 halten.

Eine Steckerverbindung 40 stellt vorzugsweise die Verbindung der Anzeigevorrichtung 28 mit einer Klemme 42 des zweiten Kon-

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to

taktgebers oder Kontaktelements 24 (Fig. 6) her. Der Bürstenhalter 34 und die Klemme 42 sind vorzugsweise mit einem Isolator 44 verbunden. Die Einheit 35 aus Feder und erstem Kontaktelement ist vorzugsweise aus dem Bürstenhalter 34 entfernbar, ohne die Steckerverbindung 40 von der Klemme 42 zu entfernen.

Die Feder 32 spannt das erste Kontaktelement 22 in eine der öffnungs- und Schließpositionen hin vor. Das erste Kontaktelement 22 bewegt sich zu der anderen Position, d.h. der offenen oder geschlossenen Position hin infolge einer Verminderung der Vorspannung. Die Vorspannung wird infolge des Abriebs der Bürste 14 reduziert.

Im Betrieb wird eine nicht verbrauchte Bürste 14 im Halter 34 angeordnet, und die Feder 32 hält die ersten und zweiten Kontaktelemente 22, 24 in der Öffnungsposition. Wenn die Feder 14 verbraucht wird, so bewegen sich die Kontaktelemente 22, 24 zur Schließposition hin. Wenn die Bürste 14 einen hinreichenden Abrieb erfahren hat, so schließen sich die Kontaktelemente 22, 24 und erregen die Anzeigevorrichtung 28. Die Bürste 14 wird bis zu ihrem Ersatz weiterhin abgenutzt.

Zusammenfassend sieht also die Erfindung eine Bürstenvorrichtung mit einer Bürste 14 sowie ersten und zweiten Kontaktelementen 22, 24 sowie einer Vorspannvorrichtung 32 vor. Die Kontaktelemente 22, 24 sind zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition infolge des Abriebs der Bürste 14 bewegbar. Die Vorspannvorrichtung 32 spannt die Bürste 14 in eine vorgewählte Richtung vor und bewegt in steuerbarer Weise ein ausgewähltes Kontaktelement von den ersten bzw. zweiten Kontaktelementen 22, 24 infolge des Abriebs der Bürste 14. Die Bürste 14 ist für eine Bewegung in der vorgewählten Richtung infolge des Abriebs der Bürste 14 frei.

- Patentansprüche -

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Claims (17)

Patentansprüche :

1. \ Vorrichtung mit einer erste und zweite Enden aufweisen-

Bürste, bei welcher das erste Ende (20) zwischen einer ersten Position, wo die ersten und zweiten Enden mit einem vorgewählten Abstand voneinander angeordnet sind und einer zweiten Position bewegbar ist, in der das erste Ende (20) zum zweiten Ende (18) hin versetzt ist und wobei das erste Ende (20) sich von der ersten Position aus zur zweiten Position hin infolge des Abriebs der Bürste (14) bewegt, gekennzeichnet durch erste (22) und zweite (24) Kontaktelemente beweglich relativ zueinander zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition, wobei sich die Kontaktelemente (22, 24) gesteuert aus einer der Öffnungs- und Schließpositionen zur jeweils anderen Position infolge Abriebs der Bürste (14) bewegen, und durch Vorspannmittel (32), um die Bürste (14) in eine vorgewählte Richtung zu drücken und in steuerbarer Weise ein ausgewähltes Kontaktelement von den ersten und zweiten Kontaktelementen (22, 24) infolge Abriebs der Bürste zu bewegen, wobei die Vorspannmittel (32) sich in Berührung mit dem ausgewählten Kontaktelement von den ersten und zweiten Kontaktelementen (22, 24) sowie in Berührung mit dem ersten Ende (20) der Bürste befindet, welch letztere im wesentlichen frei für eine Bewegung in der vorgewählten Richtung ist, und zwar unabhängig von der Position der Kontaktelemente (22, 24) und der Vorspannmittel (32) infolge des Abriebs.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halter (34) derart aufgebaut ist, daß er die Bürste (14) gleitend darin hält, wobei das zweite Kontaktelement (24) mit dem Halter (34) verbunden und elektrisch demgegenüber isoliert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (34) derart aufgebaut ist, daß er die

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Bürste (14), die Vorspannmittel (32) und das erste Kontaktelement (22) hält, wobei Vorspannmittel (32) und erstes Kontaktelement (22) eine Einheit (35) bilden.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Schaltung (30) mit dem zweiten Kontaktelement (24) verbunden ist, und daß die Einheit (35) aus dem Halter (34) entfernbar ist, während das zweite Kontaktelement (24) mit der elektrischen Schaltung (30) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel (32) das erste Kontaktelement (22) zu einer der Öffnungs- oder Schließpositionen hin drückt, wobei das erste Kontaktelement (22) zur anderen der öffnungs- und Schließpositionen hin bewegt wird infolge einer Verminderung des Drucks, wobei der Druck infolge des Abriebs der Bürste (14) vermindert wird.

6. Vorrichtung nach ei nem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel durch eine Rollfeder (32) ge-

bildet sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel (32) und die ersten und zweiten Kontaktelemente (22, 24) miteinander verbunden sind und ein einheitliches Gebilde (36) bilden, welches entfernbar an einer vorgewählten Stelle bezüglich der Bürste (14) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß die ersten und zweiten Kontaktelemente einen Pfad (30) für Stromfluß bilden, wobei dieser Stromflußpfad (30) infolge der Bewegung der Kontaktelemente (22, 24) zur Öffnungsposition hin unterbrochen werden kann.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigevorrichtung (28) mit dem zweiten Kontakt (24) verbunden ist und einen elektrischen Kreis (30) mit den ersten und zweiten Kontaktelementen (22, 24) bildet.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Enden (20, 18) in der zweiten Position im wesentlichen zusammenfallen.

11. Vorrichtung, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, zum Vorspannen einer Bürste (14) zu einem Kommutator (12) hin für eine Bewegung aus einer ersten Position (Fig. 1) in eine zweite oder Abriebsposition (Fig. 2) und zum Signalisieren des Auftretens der Abriebsposition der Bürste, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bürstenvorspannvorrichtung (32) und ein erstes Kontaktelement (22) eine Einheit (35) bilden, die in einen Bürstenhalter (34) einsetzbar und daraus entfernbar ist, und daß die Vorspannmittel (32)

a) in der ersten Position das erste Kontaktelemnt (22) durch Berührung in eine Öffnungsposition bezüglich eines zweiten Kontaktelements (24) drücken, und

b) bei Erreichen der Abriebsposition die Bewegung des ersten Kontaktelements (22) in eine Schließposition (Fig. 2) gestatten, um die Signalxsierwirkung hervorzurufen.

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12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kontaktelement (24) mit dem Halter (34) verbunden und elektrisch demgegenüber isoliert ist (Fig. 1,2)

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel oder Feder (32) und die ersten und zweiten Kontaktelemente (22,24) ein einheitliches Gebilde (36) bilden, welches entfernbar an einer vorgewählten Stelle bezüglich der Bürste (14) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (35) und das einheitliche Gebilde (36) im Halter (34) durch einen Vorsprung (38) gehalten sind, der mit dem Halter (34) in Eingriff kommt.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kontaktelement (22) ein federartiges Element ist, welches in die Schließstellung mit dem zweiten Kontaktelement (24) vorgespannt ist und in die Öffnungsposition dann bewegt wird, wenn die Einheit (35) oder das einheitliche Gebilde (36) in den Halter (34) eingesetzt wird, und wobei die Vorspannmittel (32) das erste Kontaktelement in dessen Öffnungsposition infolge einer nicht abgenützten Bürste (14) bewegen.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (35) ein Tragelement mit dem Vorsprung (38) aufweist, wobei das Tragelement ein oberes und ein unteres Ende besitzt und das erste Kontaktelement (22) am oberen Ende befestigt ist, während die Vorspannmittel (32) am unteren Ende auf der gleichen Seite des Tragelements befestigt sind, und wobei schließlich das Kontaktende des ersten Kontaktelements (22) sich durch eine Öffnung in dem Tragelement erstreckt (Fig.1, 2 und 3).

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17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel (32) auf einer Seite des Tragelements vorgesehen sind, während das erste Kontaktelement (22) und auch das zweite Kontaktelement (24) auf der anderen Seite des Tragelements vorgesehen sind, und wobei das erste Kontaktelement sich mit einem Bogenteil durch ein Fenster in dem Tragelement zu den Vorspannmitteln (32) hinerstreckt (Fig. 2).

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