DE3390138T1

DE3390138T1 - Bürstenhalter und mit einem solchen Bürstenhalter versehener Elektromotor

Info

Publication number: DE3390138T1
Application number: DE19833390138
Authority: DE
Inventors: Georges Claude Chatellerault Gagneux
Original assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Current assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Priority date: 1982-07-22
Filing date: 1983-07-21
Publication date: 1984-07-12
Also published as: ES273725U; IT1162930B; DE3390138C2; IT8353585V0; JPS59501336A; US4559465A; IT8367796A0; FR2530877B1; WO1984000645A1; ES273725Y; FR2530877A1

Description

DEAC-31586.6

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Bürstenhalter und rnit einem solchen Bürstenhalter versehener Elektromotor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bürstenhalter und einen mit einem solchen Bürstenhalter versehenen Elektromotor. :.···.■

Bei zahlreichen Arten von Elektromotoren wird eine kontinuierliche elektrische Verbindung zwischen dem rotierenden Anker und der feststehenden Leitung durch das Zusammenwirken eines am Läufer befindlichen Kollektors und Bürsten gesichert, insbesondere in Form von Kohlen, die von einem Bürstenhalter gehalten werden, um in Kontakt mit dem rotierenden Kollektor zu sein.

Wegen der Abnutzung der Bürsten und der Fertigungstoleranzen ist es unerläßlich, daß die Bürsten elastisch gegen den Kollektor gedrückt werden. Wenn sich der Kollektor beim Zusammenbau oder einer Demontage solcher Motoren nicht an seinem Platz zwischen den Bürsten befindet, haben die Bürsten infolgedessen die Neigung, von den Vorrichtungen, die sie normalerweise gegen den Kollektor drücken, aus dem Sitz gedrückt zu werden, in dem sie gleiten können. Deshalb ist der Zusammenbau ei-, nes solchen Motors ein schwieriger Arbeitsvorgang, vor allem wenn die Zahl der Bürsten größer ist.

Die US 4 163 167 beschreibt einen Bürstenhalter, der den genannten Nachteil nicht zeigt. Der in diesem Patent beschriebene Bürstenhalter hat nämlich ein Halte-

I.

element mit einer zentralen Öffnung, die zur Durchführung des Kollektors eines Motors bestimmt ist und zwei rechteckförmige Sitze bildet, die die Verschiebung der beiden Bürsten in im wesentlichen radialer Richtung erlauben. Jede Bürste hat einen rechteckformigen Querschnitt und ihre radial nach außen zeigende Fläche weist einen leicht nach einer Seite geneigten Abschnitt auf. Am Halteelement befestigte Achsen tragen jeweils eine Feder, die einerseits einen an einem Vorsprung des Halteelements fixierten Aufhängearm und andererseits einen Rückstellarm aufweist, der normalerweise die zugeordnete Bürste gegen die zentrale Öffnung drückt, die zur Aufnahme des Kollektors vorgesehen ist, wobei der Rückstellarm durch Anliegen an der leicht geneigten Stirnfläche wirksam ist. Nach diesem Patent hat diejenige Seitenfläche der Bürste, die zum Rückstellarm der Feder gewandt ist, eine kleine Kerbe auf der Seite und der Rückstellarm eine solche Länge, daß, wenn die Bürsten maximal nach außen gedrückt werden, das Ende des Armes der Feder die Stirnfläche verläßt und an der Seitenfläche zu liegen kommt. Die Feder übt nun eine Kraft aus, die zur Verschiebungsrichtung der Bürste senkrecht ist, so daß die Bürste gegen die Wand ihres Sitzes gedrückt wird und nicht mehr zur Mitte gleiten kann.

Diese Vorrichtung zum Halten der Bürsten in einer äußeren Stellung ist völlig zufriedenstellend. Vor dem Zusammenbau des Motors werden die Bürsten mit der Hand nach außen gedrückt, bis sie von den zugehörigen Federn in ihrer Stellung gehalten werden. Nach der Montage des Kollektors genügt ein auf die Bürsten ausgeübter Druck, um sie nach innen zurückkehren zu lassen: das Ende des Federarmes verläßt die Kerbe in der Seitenfläche

und kommt an der Stirnfläche zur Anlage; von da an drückt die Feder die entsprechende Bürste gegen den Kollektor.

Die beschriebene I Vorrichtung hat jedoch auch Nachteile. Das Halteelement ist nämlich sehr kompliziert, da es einen Sitz mit rechteckigem Querschnitt für die Verschiebung jeder Bürste bilden und einen Vorsprung zum Anhängen des Endes der Feder aufweisen muß, das dem Rückstellarm gegenüberliegt. Außerdem muß die Halterung Achsen aufweisen, die die Federn in geeigneter Stellung halten. Infolgedessen ist das Halteelement des Bürstenhalters sehr kostspielig und seine Herstellung schwierig. Der Platzbedarf dieses Bürstenhalters ist darüber hinaus groß, was schlecht für Motoren mit kleinen Abmessungen ist, insbesondere Motoren,wie sie zum Betätigen von Kraftfahrzeugzubehör verwendet werden.

Die Erfindung betrifft einen Bürstenhalter, der das vorteilhafte Merkmal des Festhaltens der Bürste in einer äußeren Stellung durch die Feder, zeigt, die normalerweise dazu dient, die Bürste an den Kollektor zu drücken. Das Halteelement des erfindungsgemäßen Bürstenhalters ist indessen äußerst einfach und mit geringem Aufwand herzustellen. Genauer besteht es aus einem einzigen Stück, das als ebene Scheibe ausgeschnitten ist.

Das Halteelement braucht keinen engen Toleranzen zu genügen und nach dem Ausschneiden, beispielsweise durch Stanzen, sind keine weiteren Arbeitsvorgänge erförderlich. -.'"■■

. ■ ... Die Erfindung betrifft genauereinen Bürstenhalter mit - einem Halteelement mit einer Öffnung zur Durchführung des Kollektors eines Elektromotors, wobei das

Halteelement wenigstens zwei Vorrichtungen zum Führen der Bürsten in im wesentlichen radialer Richtung und, jeder Führungsvorrichtung zugeordnet, eine Haltevorrichtung für eine Feder aufweist,

- wenigstens zwei Bürsten, von denen jede in jeweils

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einer der erwähnten Führungsvorrichtungen zwischen einer äußeren und einer inneren Stellung verschiebbar ist, und

- wenigstens zwei Federn mit jeweils einem ersten Ende· zum Einhängen, das zum Zusammenwirken mit dem Halteelement bestimmt ist, und einem zweiten Rückstellende, das mit einem Arm versehen ist, der so angeordnet ist, daß, wenn sich die zugehörige Bürste in ihrer inneren Stellung befindet, das Ende des Armes gegen eine Seite der zugehörigen Bürste drückt, die im wesentlichen quer zur Verschiebungsrichtung dieser Bürste verläuft, und daß, wenn sich die Bürste in ihrer äußeren Stellung befindet, das Ende des Armes an einer Fläche der entsprechenden Bürste angreift, die im wesentlichen parallel zur Verschiebungsrichtung der Bürste ist.

Dadurch drückt, wenn sich die Bürste in ihrer äußeren Stellung befindet, der Arm die Bürste nicht radial nach innen, sondern klemmt sie in der Führungsvorrichtung fest, während die Feder die Bürste radial nach innen, d.h. an den Kollektor drückt, wenn sich die Bürste in der inneren Stellung befindet.

Erfindungsgemäß ist das Halteelement eine ebene Scheibe, die in ihrem Mittelabschnitt eine Öffnung zur Durchführung eines Kollektors eines Elektromotors, zwei Aussparungen mit wenigstens parallelen Rändern in im wesentlichen radialer Richtung, wobei die Aussparungen in die Öffnung münden und vor dem äußeren Umfang der

Scheibe enden, um Führungsvorrichtungen für die Bürsten zu bilden, wobei jede Bürste zwei geradlinig und symmetrisch zu ihrer Achse angeordnete Nuten aufweist, aufgrund derer sie längs der Ränder der zugehörigen Aussparung verschiebbar ist; und wobei die Scheibe für jede Aussparung!ein Federsitzloch und eine Halteausnehmung für das erste, eine Aufhängung bildende Ende einer Feder aufweist.

Es ist vorteilhaft, wenn jede Halteausnehmung für das erste Aufhängeende der Feder in das Federsitzloch mündet. Darüber hinaus hat jedes Federsitzloch vorteilhafterweise eine im wesentlichen kreisrunde Form zur Aufnahme der Windungen einer Schraubenfeder, und die Öffnung zur Halteausnehmung eine längliche, im wesentliehen zum kreisförmigen Rand des Lochs parallele Form, wobei, diese Ausnehmung in das Loch über einen Durchgang mündet, dessen Breite kleiner ist als die Länge der Ausnehmung, so daß zwischen dem Loch und der Ausnehmung eine Haltelasche gebildet wird.

Jede Feder hat vorteilhafterweise einen schraubenförmigen Federabschnitt und, an einem ersten Ende, ein Aufhängeteil, das zwei. Biegungen im wesentlichen mit bildet, und am anderen Ende einen geraden oder leicht gebogenen Arm.

Das Halteelement hat vorzugsweise eine kreisrunde Form und weist an seinem äußeren Umfang Einschnitte auf, die ein Sperren des Bürstenhalters erlauben, damit dieser nicht in Drehung versetzt werden kann.

Es ist vorteilhaft, daß das Halteelement durch Ausschneiden in einer Platte aus isolierendem Kunststoff

1.

gebildet werden kann. Die Erfindung betrifft auch einen Kollektor-Elektromotor, der einen Bürstenhalter der oben beschriebenen Art aufweist.

Der erfindungsgemäße Bürstenhalter weist somit nur eine ebene Scheibe, die sehr einfach herzustellen ist, die gewünschte Anzahl von Bürsten herkömmlicher Art mit zwei einfachen Nuten, und eine entsprechende Anzahl Federn einer sehr einfachen und sehr stabilen Art auf. Diese geringe Anzahl der Bauteile und ihre einfache Herstellbarkeit ermöglichen eine kostengünstige Verwirklichung eines Bürstenhalters *

Zum besseren Verständnis des Gegenstandes der Erfindung wird im folgenden zur beispielsweisen Darstellung ohne Beschränkung eine Ausführungsform beschrieben, die in der heiligenden Zeichnung gezeigt ist.

In dieser Zeichnung ist

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Bürstenhalter mit nur zwei Bürsten, von denen sich die eine in der inneren Stellung und die andere in der äuße

ren Stellung befindet, und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Bürstenhalters der Fig. 1, wobei der linke Teil auseinandergezogen ist,um die Gestaltung der Bürste und der Feder deutlich zu zeigen.

Der erfindungsgemäße Bürstenhalter, wie er in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, weist im wesentlichen ein Halte-

element 10, Bürsten 12 und Federn 14 auf.

Das Halteelement wird von einer ebenen ausgeschnittenen Scheibe 10 gebildet. Sie ist ganz aus steifem, elektrisch isolierendem Kunststoff, zum Beispiel aus Phenolharz-Kunststoffen (Bakelit).Bei einer Ausfuhrungsform hat sie einen Durchmesser von etwa 6 cm und eine Dicke von etwa 2 nun. Diese Scheibe braucht nämlich nur sehr geringen mechanischen Beanspruchungen zu genügen und unterliegt praktisch keinem Verschleiß. Sie hat eine kreisförmige zentrale Öffnung 16, die zur Durchführung des Kollektors 18 des Läufers eines Elektromotors bestimmt ist (der Kollektor 18 ist in Fig. 1 strichpunk?- tiert dargestellt). Zwei Aussparungen 20 gerader Form sind bezüglich der zentralen Öffnung 16, in die sie münden, radial angeordnet; sie haben gerade und parallele Ränder 22 und sind durch quer verlaufende Enden 24 begrenzt, die sich im Abstand vom Umfang der Scheibe erstrecken. Die beiden Aussparungen 20 sind bezüglich der Achse der Scheibe 10 symmetrisch.

Um einen Winkel von 60° gegen die Aussparungen 20 versetzt sind Federsitzlöcher 26 angeordnet. Mit dem Loch 26 steht eine längliche Ausnehmung 28, die etwa parallel zu den Rändern des Loches 26 ist, über einen Durchgang 30 in Verbindung, dessen Breite kleiner ist als die Länge der Ausnehmung 28. Auf diese Weise wird zwischen dem Loch 26 und der Ausnehmung 28 eine Lasche 32 gebildet.

Jede Bürste 12 hat in bekannter Weise einen quaderförmigen Körper aus Kohlenstoff oder aus Sinterbronze, dessen dem Kollektor zugewandtes Ende abgerundet ist, wobei der Radius der Rundung demjenigen des Kollektors

entspricht. Zwei gegenüberliegende Flächen des Körpers weisen parallele Nuten 34 auf, wobei deren Böden durch einen Abstand getrennt sind, der geringfügig kleiner ist als der Abstand, der die Ränder 22 der Aussparungen 20 trennt. Die zwischen den Flächen mit den Nuten 34 gemessene Breite der Bürste ist größer als die Breite der Aussparung 20, so daß, wenn die Nuten an den Rändern 22 gleitend verschoben werden, jede Bürste 12 längs einer Aussparung 20 geführt wird, sich aber nicht in einer anderen als der Längsrichtung der zugehörigen Aussparung 20 verschieben kann. |

Jede Bürste ist mit einer Anschlußleitung 36, vorzugsweise einer Kupferlitze, fest verbunden. Die äußere Fläche der Bürste enthält eine Nut 38 von geringer Tiefe, deren Boden leicht geneigt ist. Diese Nut ist dazu bestimmt, das Ende des Rückstellarmes einer Feder 14 zu positionieren.

Jede Feder 14 hat mehrere kreisförmige Windungen, deren Außendurchmesser im entspannten Zustand nur geringfügig kleiner ist als jener des kreisförmigen Loches 26 des Halteelements 10. Ein erstes Endteil der Feder 14, das einen Einhängeabschnitt bildet, weist einen ersten geradlinigen Bereich 4o auf, der zweimal um 90° abgewinkelt ist, wie es durch die Bezugszeichen 42 und 44 angedeuted ist; auf diese Weise liegt das Ende 46 dieses Endteiles im wesentlichen parallel, zur Ebene der Scheibe 10, wenn die Feder im Loch 26 eingebaut ist, befindet sich aber auf einer anderen Höhe als der Bereich 40. Der andere Endteil der Feder bildet einen Arm 48, dessen Ende 50 leicht gebogen ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen deutlich die relative Anordnung

der verschiedenen Elemente. Jede Bürste wird in einer Aussparung 20 geführt, wobei die Ränder 22 der Aussparung in die.Nuten 34 der Bürsten eingreifen und darin gleiten. Der Arm 48 liegt normalerweise an der äußeren Fläche der Bürste an, wie es im rechten Teil der Fig. gezeigt ist. Befindet sich dagegen die Bürste in einer äußeren Stellung, wie es im linken Teil der Fig. 1 dargestellt ist, greift das gebogene Ende 50 des Armes 48 an einer Seitenfläche der Bürste an. Infolgedessen wird die Bürste gegen einen Rand 22 der zugehörigen Aussparung 20 gedrückt und kann sich nicht zum Kollektor 18 hin verschieben. Die Erzielung dieses Merkmales ist gemäß der Erfindung wesentlich. Es erfordert,daß die Löcher 26 im Halteelement 10 an der passenden Stelle sitzen. Genauer wird dieses Merkmal, nämlich das Feststellen der Bürste in der äußeren Stellung dann erhalten, wenn der Abstand, der parallel zur Längsachse der Aussparung 20 zwischen dem Gelenkpunkt 52 des Armes 48 und dem Mittelpunkt der Öffnung 16 gemessen wird, deutlieh kleiner ist als der Abstand, der das Ende 50 des Armes 48 von der Mitte der Öffnung 16 trennt, wenn sich dieses Ende 50 auf der Kante befindet, die die Seitenfläche der Bürste 12 mit ihrer äußeren Fläche verbindet. Es ist außerdem vorzuziehen, daß das Ende des Armes 48 leicht gebogen ist, um das Ende 50 zu bilden, das an der äußeren Fläche der Bürste anliegt, und nicht ein dazwischenliegender Abschnitt.

Der Zusammenbau des erfindunqsgemäßen Bürstenhalters ist sehr einfach. Denn es genügt, die Windungen der Feder 14 in das Loch 26 zu drücken, so daß der geradlinige Bereich 40 in den Durchgang 30 gleitet, der dieses Loch mit der Ausnehmung 28 verbindet. Dann wird auf den Arm

Λα.

eine Kraft ausgeübt, um das Ende 46 der Feder in den Boden der Ausnehmung 28 zu bringen. Bei dieser Bewegung gleitet der Bereich 40 des Endteils unter die Lasche 32, so daß die Feder nicht mehr aus dem Loch 26 herausgeht, da einerseits die Lasche 32 den Bereich 40 sperrt und andererseits das Ende 46 auf der Oberfläche der Scheibe 10 zum Anliegen kommt. Der Arm 48 wird dann genügend weit zurückgedrückt und mit einer Hand festgehalten. Die Bedienungsperson schiebt die entsprechende Bürste 12 mit der anderen Hand in die zentrale Öffnung 16 und in die Aussparung 20, wobei die Ränder 22 in den Nuten 34 gleiten. Die Bedienungsperson drückt die Bürste genügend weit zum Ende 24 der Aussparung 20, damit das Ende 50 des Armes 48 auf der Seite der Bürste 12 zur Anlage kommt. Dann hebt die Bedienungsperson die auf den Arm 48 ausgeübte Kraft auf und kann die andere Bürste anbringen.

Bei der Herstellung von Elektromotoren werden die Bürstenhalter, deren Bürsten sich in der äußeren blockierten Stellung befinden, am Motor befestigt und wenn der Läufer eingesetzt ist, drückt eine Bedienungsperson die Bürsten einfach in Richtung Kollektor, wobei die Feder automatisch an der seitlichen Fläche entlanggleitet und auf der Endfläche zum Anliegen kommt, wie es auf der rechten Seite der Fig. 1 dargestellt ist. Die Form der Haltescheibe 10 hält den Zugang zu den Bürsten 12 weitgehend frei, so daß diese Maßnahme sehr leicht durchzuführen ist.

Obwohl hier eine Ausführungsform beschrieben ist, die nur zwei Bürsten enthält, ist die Erfindung für jede Anzahl Bürsten anwendbar. Außerdem ist, obwohl beschrie-

Αχ.

ben ist, wie die Halteausnehmung mit dem Federsitzloch verbunden ist, dieses Merkmal nicht unbedingt erforderlich. Eine einfache Öffnung, die den Durchgang des Einhängeabschnittes der Feder erlaubt, ist zur Verwirklichung der Erfindung ausreichend. Darüber hinaus kann, obwohl die Zeichnung Einschnitte 54 zeigt, die zur Fixierung der Scheibe 10 vorgesehen sind, diese auf gand andere geeignete Art gehalten werden, es ist auch nicht unbedingt notwendig, daß sie eine kreisförmige Gestalt hat.

Es ist selbstverständlich, daß an die Stelle des beschriebenen Bürstenhalters alle gewünschten Modifikationen davon treten können, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Claims

Patentansprüche

1. Bürstenhalter für einen Kollektor-Elektromotor, der an erster Stelle ein Halteelement (10) mit einer Öffnung (16) zur Durchführung des Kollektors eines Elektromotors, wenigstens zwei Vorrichtungen für die Bürstenführung in im wesentlichen radialer Richtung und, jeder Führungsvorrichtung zugeordnet, eine Haltevorrichtung für eine Feder, und an zweiter Stelle wenigstens zwei Bürsten (12), von denen jede in jeweils einer der erwähnten Führungsvorrichtungen zwischen einer äußeren und einer inneren Stellung gleitend verschiebbar ist, und an dritter Stelle wenigstens zwei Federn (14) mit einem ersten Ende für die Einhängung, das mit dem Halteelement zusammenwirkt, und einem zweiten Rückstellende aufweist, das mit einem Arm versehen ist, wobei der Arm so angeornet ist, daß,wenn sich die zugehörige Bürste in ihrer inneren Stellung befindet, das Ende des Armes an einer Fläche der zugehörigen Bürste anliegt, die im wesentlichen quer zur Verschiebungsrichtung der Bürste verläuft, und das, wenn sich die Bürste in ihrer äußeren Stellung befindet, an einer Fläche der zugehörigen Bürste anliegt, die im wesentlichen parallel zur Verschiebungsrichtung der Bürste ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (10) eine im wesentlichen ebene Scheibe ist, die in ihrem Mittelabschnitt eine Öffnung (16) zur Durchführung des Kollektors aufweist, in die wenigstens zwei Aussparungen (20) münden, deren parallele Ränder (22) im wesentlichen radial verlaufen, wobei die Aussparungen (20) vor dem äußeren Umfang

der Scheibe enden und die Führungsvorrichtungen für die Bürsten bilden, daß jede Bürste (12) zwei gerade Nuten (34) aufweist, die bezüglich ihrer Achse im wesentlichen symmetrisch sind, mittels derer
die Bürste längs des Randes (22) der zugeordneten Aussparung (20) gleitet, daß die Scheibe (10) weiterhin für jede Aussparung (20) ein Loch (26) als Federsitz und eine Ausnehmung (28) als Halterung des ersten Einhängeendes einer Feder (14) aufweist.

2. Bürstenhalter nach Anspruch 1, dadurch g e -

k e η η ζ e i c h η e t, daß jede Ausnehmung (28) zur Halterung des ersten Einhängeendes der Feder
in das Loch (26) des Federsitzes mündet.

:

3. Bürstenhalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Loch (26) des Federsitzes im wesentlichen kreisförmig ist, daß die Ausnehmung (28) zur Halterung eine längliche Form hat, die im wesentlichen parallel zum kreisförmigen

Rand des Loches (26) verläuft und in dieses mit einem Durchgang (30) mündet, dessen Breite geringer ist als die Länge der Ausnehmung (28), so daß zwischen dem Loch (26) und der Ausnehmung (28) eine Lasche (32) gebildet wird.

4. Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Feder (14) einen schraubenförmigen Abschnitt, der an seinem ersten Ende mit einem Einhängeabschnitt (40), der durch zwei Biegungen mit im wesentliehen 90°

A¹O..

gebildet wird, und am anderen Ende einen geraden oder leicht gebogenen Arm (48) aufweist.

5. Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (10) eine kreisförmige Gestalt und Einschnitte (54) an ihrem äußeren Umfang aufweist, die ein Sperren des Bürstenhalters erlauben.

6. Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (10) durch Ausschneiden in einer ebenen Platte aus isolierendem Kunststoff gebildet wird.

7. Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Bürste (12) an ihrer dem Kollektor (18) gegenüberliegenden Seite eine Nut (38) aufweist, in der das Ende des Rückstellarmes (48) der zur betrachteten Bürste (12) zugehörenden Feder (14) sitzt.

8. Kollektor-Elektromotor, dadurch g e k e η η zeichne t, daß er einen Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.