DE3713841A1

DE3713841A1 - Buerstenhalter, insbesondere fuer drehstromlichtmaschinen

Info

Publication number: DE3713841A1
Application number: DE19873713841
Authority: DE
Inventors: Michele De Pasquale
Original assignee: Industrie Magneti Marelli SRL; Magneti Marelli SpA
Current assignee: Industrie Magneti Marelli SRL; Marelli Europe SpA
Priority date: 1986-05-05
Filing date: 1987-04-24
Publication date: 1987-11-12
Also published as: FR2598262A1; IT1188126B; IT8667365A0; US4835432A; ES2005205A6; AR245852A1; IT8667365A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Bürstenhalter, insbesondere aber nicht ausschließlich für Drehstromlichtmaschinen, die in Motorfahrzeugen Anwendung finden.

Genauer bezieht sich die Erfindung auf einen Bürsten halter, der ein elektrisch isoliertes Gehäuse umfaßt, in dem ein Paar Öffnungen ausgenommen ist, durch welche eine erste und zweite Bürste ragen, die infolge der Wirkung elastischer Andruckvorrichtungen, die im Gehäuse eingeschlossen sind, bewegbar sind. Bei Bürstenhaltern, die gemäß dem Stand der Technik hergestellt sind, sind die elastischen Andruckvorrichtungen durch zwei wendel förmige Federn verwirklicht, von denen jeweils ein Ende gegen eine Gehäusewand und das andere Ende gegen eine der Bürsten abgestützt ist.

In derartigen gattungsgemäßen Vorrichtungen besteht das Problem der Abnutzung der Bürsten, insbesondere der negativen Bürste, welche wesentlich schneller abgenutzt wird. Es wurde ebenso festgestellt, daß der Verschleiß der Bürsten zu einem hohen Maß von der Funkenbildung abhängt, die wiederum von Vibrationen erzeugt wird. Die Vibrationen des Systems werden um so beträchtlicher, je näher sie an der Frequenz von jedem der beiden Bürsten- Federschwingungssystemen im Bürstenhalter liegen. Diese Resonanzfrequenz ist proportional zu (k/m)^0,5, wobei k das Elastizitätmodul der Feder und m die Masse der Bürste beschreibt. Im Anwendungsfall von elektrischen Geräten mit Kollektoren, die in Motorfahrzeugen montiert werden, wurde herausgefunden, daß die in den Bürsten haltern durch die Motorvibrationen erregten Schwingungen sehr leicht in den Bereich der Resonanzfrequenz fallen. Dadurch ist im Betrieb die Funkenerzeugung und dadurch der Verschleiß der Bürsten sehr auffällig. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die negative Bürste die größte Abnutzung aufweist, konnte ebenso fest gestellt werden, daß dieses Phänomen im großen Maße einem elektrochemischen Phänomen zugeschrieben werden kann: es bilden sich Oxide an dem Teil des Kollektors, der mit der negativen Bürste zusammenwirkt, dadurch daß diese durch die im beträchtlichen Maße vorhandenen. freien Elektronen bevorzugt gebildet werden. Diese Oxide wirken im allgemeinen abrasiv und tragen damit zu der stärkeren Abnutzung der negativen Bürste bei.

Die vorliegende Erfindung steht unter der Aufgabe, einen gattungsgemäßen Bürstenhalter weiterzuentwickeln, um die Funkenentwicklung infolge von Vibrationen und die Abnutzung insbesondere der Bürste, die dazu neigt wesentlich schneller abgenutzt zu werden, im be trächtlichen Maße zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein gattungsgemäßer Bürstenhalter im wesentlichen dadurch abgeändert wird, daß die elastischen Andruck vorrichtungen durch eine einzige elastische Vorrichtung, die gleichzeitig auf beide Bürsten wirkt dargestellt wird. Entsprechend eines weiteren Merkmals ist das elastische Teil parallel zur Bewegungsrichtung der Bürsten ausgerichtet.

Dieses Teil ist vorzugsweise eine Feder mit im wesentlichen viereckig geformten, vorzugsweise rechteckig geformten Windungen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Bürstenhalters sind der folgenden Beschreibung eines zeichnerisch dargestellten be vorzugten Ausführungsbeispiels zu entnehmen.

Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines er findungsgemäßen Bürstenhalters,

Fig. 2: eine Seitenansicht eines Bürstenhalters gemäß Fig. 1,

Fig. 3: eine Seitenansicht in vergrößertem Maßstab, geschnitten entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4: eine zur Fig. 3 ähnliche Seitenansicht, die die Bürsten unter unterschiedlichen Nutzbedingungen zeigt und

Fig. 5: ein Diagramm, das die Änderung des Ver schleißes der Bürsten in der Bürsten haltervorrichtung gemäß der Erfindung und gemäß einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik in Abhängigkeit von der Zeit t, die auf der Abszisse aufgetragen ist, zeigt.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Bürstenhalter 1 dargestellt, der ein hohles Gehäuse 2 aus elektrisch isolierendem Material umfaßt. Im Gehäuse 2 ist ein Paar von Öffnungen 2 a und 2 b ausgenommen, wobei die zu ihrer Wand parallelen Achsen dem Kollektor C einer Drehstrom lichtmaschine gegenüberliegen. Zwei Bürsten 3 und 4, jeweils positiv und negativ, sind gleitend in diesen Öffnungen montiert. Das Gehäuse 2 definiert eine Kammer 5, in welcher eine wendelförmige Feder 6 mit im wesentlichen rechteckigen viereckigen Windungen eingesetzt ist. Die Feder 6 wirkt mit ihrem einen Ende gegen die Wand des Gehäuses 2, welche gegenüber den Öffnungen 2 a und 2 b liegt und mit ihrem anderen Ende gegen die Enden der Bürsten 3 und 4 innerhalb des Gehäuses. Die Feder 6 bewirkt damit eine elastische Verschiebung der Bürsten 3 und 4 in die Lage, in welcher sie aus dem Körper 2 zu dem Kollektor C hin gerichtet sind, wie in Fig. 3 gezeigt. In bekannter Weise sind die Bürsten 3 und 4 über isolierte Kupferlitzern 7 und 8 mit den Metallanschlüssen 9 und 10, welche auf dem Gehäuse 2 vorgesehen sind, verbunden. Die Bürsten 3 und 4 können über diese Anschlüsse 9 und 10, welche an der Außenseite des Gehäuses 2 vorgesehen sind, mit außenliegenden Schaltkreisen verbunden werden. Die Bürsten 3 und 4 können also an externe Schaltkreise über diese Ausgänge angeschlossen werden.

Wie es im einzelnen aus den Fig. 3 und 4 deutlich hervorgeht sind die oberen und unteren Teile der Feder 6 auf gegenüberliegenden Seiten der längsverlaufenden seitenhalbierenden Ebene der Feder angeordnet, wobei jedes mit einer entsprechenden Bürste zusammenwirkt.

Während des Betriebs bilden die Feder 6 und die Bürsten 3 und 4 ein einziges Schwingungssystem, das durch eine Resonanzfrequenz gekennzeichnet ist, die wesentlich höher liegt als die Resonanzfrequenz des einzelnen Bürsten-Feder-Schwingungssystems gemäß der Bürstenhalter nach dem Stand der Technik. In dem erfindungsgemäßen Bürstenhalter ist es möglich, die Feder 6 und die Massen der Bürsten 3 und 4 derart zu dimensionieren, daß die Resonanzfrequenzen weit außerhalb des Bereichs der Schwingungsfrequenzen liegen, die durch den Motor angeregt werden. Dadurch kann die Funkenerzeugung, welche von den Schwingungen abhängt, praktisch eliminiert werden, wie durch die Erfindung gezeigt werden konnte, und das führt zu einer geringfügigeren Abnutzung der Bürsten. Eine weitere bevorzugte Eigenschaft des erfindungsgemäßen Bürstenhalters kann aus der Betrachtung der Fig. 4 abgeleitet werden. Wenn eine Bürste, beispielsweise die untere Bürste 4, zu einem größeren Maß abgenutzt oder verbraucht ist als die andere - egal aus welchem Grund - , wirkt der Teil der Feder 6, der die stärker abgenutzte Bürste beaufschlagt, mit einem wesentlich geringeren Druck auf diese Bürste als der andere Teil der Feder, der auf die weniger stark abgenutzte Bürste wirkt. Das führt mit anderen Worten unmittelbar zu einer ungleichen Abnutzung zwischen den beiden Bürsten, wobei die weniger abgenutzte Bürste stärker durch die Feder 6 beaufschlagt wird und die stärker abgenutzte Bürste verhältnismäßig weniger stark beaufschlagt wird. Das führt zu einer Angleichung der Abnutzung zwischen den beiden Bürsten.

Fig. 5 zeigt qualitativ den graphischen Verlauf der Abnutzung U (beispielsweise in Millimetern) als Funktion der auf der Abszisse aufgetragenen Zeit t. Insbesondere zeigt die Fig. 5 zwei Kurven a und b, die typische Abnutzungsverläufe der negativen und positiven Bürsten in einem konventionellen Bürstenhalter zeigen. Wie aus den Kurvenverläufen ersichtlich wird die negative Bürste wesentlich schneller als die positive abgenutzt, was in der Praxis bedeutet, daß zu der Zeit, an welcher die negative Bürste vollständig abgenutzt ist, der Schaltkreis, in welcher diese eingebaut ist, unter brochen wird.

In Fig. 5 bezeichnen die Kurvenverläufe A und B die Abnutzung der negativen und positiven Bürsten in einem erfindungsgemäßen Bürstenhalter. Bei Betrachtung der Fig. 5 fällt zunächst auf, daß die Abnutzung der Kurven A und B wesentlich näher zusammenliegt, was als Ergebnis der Vergleichmäßigung der Abnutzung der beiden Bürsten, wie es oben beschrieben wurde, zu werten ist. Darüber hinaus ist die Abnutzung der negativen Bürste im beträchtlichen Maße verringert und weist Beträge auf, die praktisch denen der positiven Bürste entsprechen. In dem erfindungsgemäßen Bürstenhalter wird der Stromkreis, welcher die Bürsten 3 und 4 beinhaltet, zum Zeitpunkt t ₁ gemäß Fig. 5 unterbrochen, wobei der Anstieg der Standzeit der Vorrichtung gleich dem Zeitinterval t ₁-t ₀ ist.

Selbstverständlich bleibt das Prinzip der vorliegenden Erfindung dasselbe, wenn Ausgestaltungen und kon struktive Details in einem weiten Bereich geändert werden, wobei der allgemeine Erfindungsgedanke nicht verlassen wird.

Claims

1. Bürstenhalter, insbesondere für Drehstromlicht maschinen, welche ein elektrisch isoliertes Gehäuse aufweisen, aus dem ein Paar Öffnungen ausgenommen ist, durch welche erste und zweite Bürsten mittels einer elastischen Druckvorrichtung, welche im Gehäuse angeordnet ist, bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Vorrichtung ein einzelnes elastisches Element (6) umfaßt, welches gleichzeitig auf beide Bürsten (3, 4) wirkt.

2. Bürstenhalter nach Anspruch 1, bei welchem die Bürsten (3, 4) in eine im wesentlichen parallel verlaufende Bewegungsrichtung ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Teil eine wendelförmige Feder (6) ist, deren Achse parallel zu diesem Verlauf ausgerichtet ist und im wesentlichen zwischen den Achsen der Bürstenhalter angeordnet ist.

3. Bürstenhalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wendelförmige Feder eine Feder (6) mit im wesentlichen viereckig geformten Windungen ist.

4. Bürstenhalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (6) rechteckige Windungen aufweist.

5. Bürstenhalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (6) im Gehäuse (2) derart angeordnet ist, daß deren Teile an gegenüberliegenden Seiten der sich längs erstreckenden mittig verlaufenden Ebene der Feder (6) mit der einen oder der anderen der Bürsten (3, 4) jeweils zusammenwirken.

6. Bürstenhalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er insbesondere in Drehstromlichtmaschinen zur Verwendung in Motorfahrzeugen eingesetzt wird.