DE3408023C2 - Bürstenhalterung für elektrische Kollektormaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bürstenhalterung für elektrische Kollektormaschinen gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5.

Bei diesen elektrischen Maschinen sind die Bürsten, die zur Stromeinspeisung in den Läufer mit Hilfe des Kollektors dienen, der Vibration des Läufers und den "Übergangsschlägen" beim Durchlaufen der Kollektorlamellen ausgesetzt. Jede Bürste ist verschiebbar in einem Gehäusekörper aus Isoliermaterial gelagert. Ein elektrischer, flexibler Leiter, vorzugsweise aus einem metallenen Anschlußband, ist an einem Ende an der Bürste selbst und an seinem anderen Ende an einer festen Klemme angeschlossen. Die Klemme kann im wesentlichen durch einen Kabelschuh, der an der Bürsten-Halterung befestigt ist, gebildet sein.

So beschreibt die US-Patentschrift 4 112 321, von der die Erfindung ausgeht, einen Bürstenhalter 10, der Bürsten 20 in einem Gehäuse 13 hält, wobei an den Bürsten 20 elektrische Leiter 24 befestigt sind. Der elektrische Leiter 24 ist durch die Halterung 31 in Position gehalten. Die US-Patentschrift 1 521 605 zeigt ebenfalls einen Bürstenhalter für elektrische Maschinen, bei dem die Bürsten mittels eines Federelements gegen die rotierenden Kontakte des Rotors druckbeaufschlagt sind. An den Bürsten sind elektrische Leiter befestigt, die mittels eines nicht näher bezeichneten Halterungsteils, welches im Motorgehäuse 10 angeordnet ist, gehalten sind. Die elektrischen Leiter werden im Zwischenbereich zwischen Motorgehäuse und Bürste nicht geführt bzw. nicht gehalten. Durch die US-Patentschrift 3 089 047 ist ebenfalls eine dynamoelektrische Maschine bekannt, die über verschieblich gelagerte Bürsten 26, 27 verfügt, wobei an den Bürsten elektrische Leiter befestigt sind. Die elektrischen Leiter sind durch Ausnehmungen der Bürstenplatte geführt. Die elektrischen Zuleitungen verlaufen dabei parallel zur Bürstenplatte 21, wobei die elektrischen Zuleitungen zwischen der Bürste und der Durchführung der Bürstenplatte 21 weder gehalten noch geführt sind.

Die vorzugsweise als geflochtenes Band ausgebildeten elektrischen Leiter sind außer den durch den Anlasser hervorgerufenen Vibrationen auch den Erschütterungen und Vibrationen der Bürste, an der sie verankert sind, ausgesetzt und übertragen diese auch zu ihrer anderen Anschlußstelle. Um diese Vibrationen zu "dämpfen", ist es bekannt, den elektrischen Leiter bzw. das Verbindungsband durch einen Schlitz der Bürsten-Halterung zu führen, der zwischen sei­ nem beweglichen Verankerungspunkt an der Bürste und seinem festen Verankerungspunkt am Kabelschuh od. dgl. angeordnet ist. Die Reibung des Bandes an der Wandung des Schlitzes begrenzt die Schwingung gewisser Erschütterungen, besonders die, die durch die Funktion des Verbrennungsmotors hervor­ gerufen werden, während der Anlasser außer Betrieb ist. Je­ doch hat dieser Schlitz im wesentlichen eine Führungsfunk­ tion für das Band und hindert eigentlich nicht das Über­ tragen der Erschütterungen während des Betriebes eines An­ lassers. So übertragen sich die wechselnden Vibrationen und konzentrieren sich am Verankerungspunkt des Bandes am Kabel­ schuh od. dgl., der einen bruchempfindlichen Bereich dar­ stellt. Die feste Verankerung des Bandes wird durch Ver­ schweißen seines Endes auf dem Kabelschuh od. dgl. erreicht. Diese Schweißung bildet einen Schwachpunkt insbesondere durch den scharfen Übergangsbereich und das bereichsweise Glühen des Kupfers, das dazu notwendig ist. Daraus resultiert ein Bruchrisiko durch Materialermüdung in diesem Bereich nach einer gewissen Betriebszeit und somit eine Begrenzung der Lebensdauer der Verbindung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Bruchgefahr insbesondere im Anschlußbereich des Bürsten- Anschlußleiters an dem fest angeordneten Kabelschuh od. dgl. wesentlich zu verringern und damit die Betriebs- bzw. Lebens­ dauer dieser elektrischen Verbindung auch unter den gegebe­ nen Vibrationsbedingungen zu verlängern.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 5.

Durch das Haltelager können die von der Bürste auf den Leiter übertragenen Vibra­ tionen und Bewegungen nur bis zum Haltelager gelangen und werden somit von der fest angeordneten Anschlußstelle am Kabelschuh od. dgl. ferngehalten. Dadurch kann die Lebens­ dauer der elektrischen Verbindung insbesondere auch im Be­ reich der Verschweißung an dem Kabelschuh wesentlich ver­ längert werden.

Eine Ausführungsform sieht vor, daß das Haltelager zumin­ dest einen Führungsschlitz für den flexiblen Leiter insbe­ sondere mit einem Stützelement od. dgl. aufweist, und daß das Haltelager in einem Bereich nahe der Anschlußstelle an der festen Anschlußklemme angeordnet ist zur Halterung des elektrischen Leiters unabhängig von der entsprechend dem Abnützungsgrad der Bürste eingenommenen Position der Bürste in der Führungslagerung. Der elektrische Leiter bleibt somit einerseits in dem Führungsschlitz gut geführt und liegt auch in unterschiedlichen Stellungen der Bürste auf dem Stütz­ element auf, welches eine Übertragung von Vibrationen auf die Schweiß-Anschlußstelle verhindert.

Zweckmäßigerweise ist das Stützelement im wesentlichen durch einen Vorsprung od. dgl. gebildet, der sich im Inneren des Führungsschlitzes für den flexiblen, die Bürste mit der Klemme od. dgl. verbindenden Leiter befindet. Damit ist gleichzeitig eine Seitenführung und eine Abstützung zur Vermeidung von Vibrationsübertragungen gegeben.

Vorzugsweise ist der Vorsprung im Querschnitt im wesent­ lichen dreieckförmig mit einem schrägen, von einem Ende des Schlitzes zum anderen verlaufenden Rand oder Grund, wobei der Vorsprung bei seinem der Anschlußklemme zugewandten Auflagebereich vorzugsweise eine Rundung aufweist. Diese Ausbildung läßt sich besonders einfach herstellen, da der Vorsprung gleichzeitig auch den Schlitzgrund bildet. Ins­ besondere kann dies direkt beim z. B. Formgießen des Bür­ stenhalter-Gehäuses mit eingeformt werden, ohne daß zu­ sätzliche Verformungen oder das Anbringen oder Verändern von irgendwelchen Teilen erforderlich wären.

Eine abgewandelte Ausführungsform sieht vor, daß das Stütz­ element od. dgl. Haltelager im wesentlichen aus einer Zunge od. dgl. gebildet ist, die eine Verlängerung eines Kabel­ schuhes od. dgl. bildet, an dem der flexible Leiter ange­ schlossen ist, auch diese Ausführungsform läßt sich beson­ ders einfach realisieren.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den wei­ teren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Er­ findung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines elektrischen Anlassers,

Fig. 2 eine Stirnseitenansicht einer Bürsten-Halterung in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Bürsten-Halterung ge­ mäß Fig. 2 entsprechend der Schnittlinie 3-3 in Fig. 2 und

Fig. 4 eine Detailansicht eines Bürsten-Halters etwa ent­ sprechend der Blickrichtung F in Fig. 2 mit einem Teilschnitt, der insbesondere ein Stützelement zeigt.

Fig. 1 zeigt einen elektrischen Anlasser für einen Kraft­ fahrzeug-Verbrennungsmotor. Dieser Anlasser weist einen elektrischen Gleichstrom-Motor 1 mit einem Ritzel 2 auf, welches axial mit Hilfe eines Hebels oder einer Gabel 3 durch einen Elektromagnet-Schalter 4 verschiebbar ist, um mit einem Zahnkranz, der hier nicht dargestellt ist, zusam­ menwirken zu können. Der Motor 1 weist eine Erregerwicklung 5 und einen durch eine Welle 7 getragenen Läufer 6 auf. Auf der dem Ritzel 2 entgegengesetzten Seite der Welle befindet sich ein Kollektor, der z. B. als Flach- oder als Stirn­ kollektor 8 ausgebildet sein kann. Ein Ende der Welle 7 dreht sich in einem Lager 9, an welchem die Bürsten-Halte­ rung 10 befestigt ist.

Wie in Fig. 2 und 4 dargestellt, weist die Bürsten-Halterung 10 einen Formkörper aus Isoliermaterial mit einer zentra­ len runden Öffnung 11 für den Durchtritt der Welle 7 od. dgl. sowie zwei in verschiedenen Winkelpositionen angeord­ nete Führungslager 12 für die Aufnahme der Bürsten 13 auf. Jede Bürste 13 ist in ihrem Führungslager 12 in axialer Richtung verschiebbar montiert und drückt durch eine Feder 14 gegen die leitenden Kollektorlamellen 8. Der Formkörper der Bürsten-Halterung 10 besitzt Löcher 15 für die Befe­ stigung auf dem Lager 9 mittels Schraubverbindungen 16, von denen eine in Fig. 4 sichtbar ist.

Zumindest eine der Bürsten 13 ist durch ein Kupferflecht­ band 17 od. dgl. elektrischem Leiter mit einer Anschluß­ klemme oder einem Kabelschuh 18 verbunden, der in einer etwa T-förmigen Ausnehmung 19 der Bürsten-Halterung 10 ein­ gesetzt und zwischen dieser Bürsten-Halterung 10 und dem Lager 9 festgeklemmt ist. Der Kabelschuh 18 wird außerdem von einer der Schraubverbindungen 16 gehalten. Die Verbin­ dung des Bandes 17 mit dem Kabelschuh 18 ist durch eine Ver­ schweißung 20 realisiert (vgl. Fig. 2 und 4).

Zwischen seinen Anschlußenden, einerseits bei der Bürste 13 und andererseits bei der Schweißstelle 20 an dem Kabelschuh 18 od. dgl., ist das Band 17 durch ein Haltelager 21 geführt, das sich am Umfang des Formkörpers der Bürsten-Halterung 10 befindet und das einen Führungsschlitz 22 aufweist. Erfin­ dungsgemäß ist eine Ausbuchtung oder ein Vorsprung 23 im In­ neren dieses Schlitzes 22 vorgesehen, mittels dem eine Ab­ stützung für einen Teil des Bandes 17, etwa in der Nähe der Schweißverbindung 20 am Kabelschuh 18, geschaffen ist (vgl. Fig. 2 und insbesondere Fig. 4).

In Verbindung mit einer einfachen, bekannten Form des Kabel­ schuhes ist in Fig. 4 gezeigt, daß der Vorsprung bzw. das Stützelement 23 im Schnitt etwa dreieckförmig ist und mit seiner dem Band 17 zugewandten Seite eine Schräge innerhalb des Führungsschlitzes 22 in dem Haltelager 21 bildet, die gleichzeitig auch den Schlitz-Grund 24 bildet. Das erhabene Ende des Vorsprunges 23 liegt dabei dem Kabelschuh 18 am nächsten (Fig. 4). Je nach Abnützung der Bürste 13 wird diese in ihrem Führungslager 12 verschoben, wobei sich das Band 17 mehr oder weniger an das geschwungene Profil bzw. die Rundung 25 der Ausbuchtung 23 legt. In Fig. 4 ist durch­ gezogen die Position des Bandes 17 gezeigt, wenn die Bürste 13 nicht abgenützt ist, und die gestrichelte Linie zeigt die eingenommene Position des Bandes 17 am Ende der Abnützung der Bürste. In diesen Positionen sowie auch den Zwischenpositio­ nen liegt das Band 17 auf dem Stützelement 23 auf, so daß eine Vibrationsübertragung von der Bürste auf die Schweiß­ verbindung 20 bei der feststehenden Anschlußklemme zumin­ dest gedämpft wird. Dadurch ist das Bruchrisiko in dieser Anschlußzone wesentlich verringert und somit die Lebens­ dauer der elektrischen Verbindung zwischen der Bürste 13 und dem Kabelschuh 18 od. dgl. erhöht.

Die vorbeschriebene Vorrichtung zur Vermeidung von Vibra­ tionsübertragungen ist um so wirksamer, je kürzer das Band ist und somit auch empfindlich gegenüber Lageveränderungen der Bürste 13. So ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ins­ besondere dann vorteilhaft, wenn die Bürste 13 mit einem in der Nähe liegenden Kabelschuh 18 od. dgl. verbunden ist und nicht für eine zweite Bürste 13 benützt wird, die mit einem Band od. dgl. elektrischem Leiter 17 an einem entfernteren Punkt, z. B. mit einer Wicklung der Feldspule 5 des Motors 1, verbunden ist.

Neben dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Erfin­ dung auch bei anderen Bürsten-Halterungen eingesetzt werden. So kann das Stützelement beispielsweise auch durch eine an­ dere Form als die des Vorsprunges 23 realisiert werden, z. B. durch eine seitliche Verlängerung in Form einer Zunge des Kabelschuhes 18.

Allgemein kann das Stützelement als Stütze für jeden beweg­ lichen, flexiblen Verbindungsleiter, z. B. aus Draht oder Kabel, dienen, um Übertragungen von Vibrationen dieses Lei­ ters auf eine feste Klemme od. dgl. zu verhindern. Die er­ findungsgemäße Vorrichtung kann nicht nur bei Anlassern angewandt werden, sondern auch ganz allgemein bei allen elektrischen Kollektor-Maschinen, wobei diese z. B. einen Flachkollektor, einen Stirnkollektor oder aber einen Trom­ melkollektor haben können.

In allen Fällen vermindert die Abstützung des flexiblen, beweglichen Leiters auf dem Stützelement in der Nähe des Befestigungspunktes an dem festen Anschluß wesentlich die wechselnden Vibrationskräfte im Bereich der Schweißzone am Kabelschuh od. dgl. Dabei ergibt die fortschreitende Ab­ nutzung der Bürste eine Art Einrollen oder Abrollen des Leiters auf dem Stützelement 23. Zusätzlich ergibt sich durch den Führungsschlitz eine übliche Seitenführungs­ funktion für das Band 17.

Claims (5)

1. Bürstenhalterung für elektrische Kollektormaschinen, insbesondere für Anlasser von Kraftfahrzeugen, wobei die Maschine einen Kollektor mit Bürsten aufweist, die verschiebbar in Führungslagern des Bürstenhalter-Gehäuses montiert sind und wobei zumindest eine der Bürsten durch einen flexiblen elektrischen Leiter mit einer festangeordneten Anschlußklemme oder dergleichen verbunden ist, an den in dem Bereich zwischen der Bürste und der dazugehörigen Anschlußklemme ein Haltelager angreift, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltelager im wesentlichen durch einen Vorsprung (23) gebildet ist, der in einen Führungsschlitz (22) für den flexiblen Leiter (17) hineinragt und der im Querschnitt im wesentlichen dreiecksförmig, mit einem schrägen, von einem Ende des Schlitzes zum anderen verlaufenden Rand oder Grund (24) ausgebildet ist.

2. Bürstenhalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung in seinem der Anschlußklemme (18) zugewandten Auflagebereich eine Rundung (25) aufweist.

3. Bürstenhalterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräge des Schlitz-Grundes (24) bzw. die Lage der Auflagestelle des Leiters (17) auf den Stützvorsprung (23) sowie die Lage des der Bürste (13) zugewandten Endes der Schräge relativ zu den Anschlußstellen des Leiters an der Bürste sowie an der Klemme auf die Extremstellungen der Bürste abgestimmt ist derart, daß der Leiter (17) in den Endstellungen und Zwischenstellungen der Bürste auf dem Vorsprung (23) aufliegt.

4. Bürstenhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung in den Verlauf des Schlitzes (22) eingeformt ist und daß eine Gußform für das Bürstenhalter-Gehäuse (10) eine entsprechende Form aufweist.

5. Bürstenhalterung für elektrische Kollektormaschinen, insbesondere für Anlasser von Kraftfahrzeugen, wobei die Maschine einen Kollektor mit Bürsten aufweist, die verschiebbar in Führungslagern des Bürstenhalter-Gehäuses montiert sind und wobei zumindest eine der Bürsten durch einen flexiblen elektrischen Leiter mit einer festangeordneten Anschlußklemme oder dergleichen verbunden ist, an den in dem Bereich zwischen der Bürste und der dazugehörigen Anschlußklemme ein Haltelager angreift, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltelager im wesentlichen aus einer Zunge gebildet ist, die eine Verlängerung eines Kabelschuhs (18) bildet, an dem der flexible Leiter (17) angeschlossen ist.