DE4027243A1 - Buerstenhaltervorrichtung fuer kollektormotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Bürstenhaltervorrichtungen für Kollektormotoren.

Die Bürsten oder Kohlebürsten werden im allgemeinen von einer Platte mit Mittelöffnung gehalten, die das Einführen des fest mit der Motorwelle verbundenen Kollektors gegenüber diesen Bürsten ermöglicht.

Beim Zusammenbau des Motors werden die Bürsten ela­ stisch in Richtung auf den Durchtritt der Platte geführt und beansprucht, um am Kollektor entlangzu­ schleifen, so daß der Strom von den Eingangsan­ schlüssen dem Rotor des Motors über den Kollektor zugeführt werden kann.

Bestimmte bereits bekannte Vorrichtungen enthalten in der Konstruktion, wenn sie nicht bereits am Motor montiert sind, Bürsten, die auf natürliche Weise unter elastischer Einwirkung einer Feder in Richtung der Mittelöffnung gedrückt werden. Es ist auch erforderlich, eine manuelle Montage dieser Vorrich­ tung vorzusehen, die den Einsatz mechanischer Mittel erfordert, wie z.B. eines Schraubenziehers, um die Bürsten in das Innere der jeweiligen Führungen hin­ einzudrücken und damit die Einführung des Kollektors in die Mittelöffnung der Platte zu ermöglichen.

Derartige Vorrichtungen eignen sich schlecht für die Einbeziehung in Roboter-Montagestraßen.

Wie in der Patentanmeldung DE-36 29 138 beschrieben, hat man auch in Betracht gezogen, diese Vorrichtun­ gen mit Blockiermitteln zu versehen, um die Bürsten in einem Abstand von der Mittelöffnung der Platte festzuhalten und damit die Einführung des Kollektors zu ermöglichen, sie dann nach Montage des Kollektors freizugeben und sie somit daran entlangschleifen zu lassen.

Die Blockierung einer Bürste erfolgt mit Hilfe eines mit der Bürstenhalterplatte verbundenen elastischen Hebels, der einen Vorsprung aufweist, welcher mit einer Aussparung in dieser Bürste zusammenwirkt, so daß sie in der Führung, außerhalb der Mittelöffnung dieser Platte festgehalten wird. Das Gehäuse des Motors weist sodann einen geeigneten Ausschnitt auf, der bei der Montage und nach Einführung des Kollek­ tors in die Durchtrittsöffnung das Zusammenwirken mit dem Hebel ermöglicht, um den Vorsprung aus der Aussparung der Bürste zu lösen und letztere somit freizugeben.

Eine derartige Vorrichtung weist jedoch Nachteile auf. Tatsächlich ist es zweckmäßig, ein Gehäuse, eine Bürstenhalterplatte und einen Hebel besonderer Art vorzusehen, wodurch sich die Herstellungskosten erhöhen. Außerdem kann es bei der Montage zuweilen geschehen, daß dieses Zusammenwirken zwischen Hebel und Gehäuse, insbesondere wegen der Fertigungstole­ ranzen, mangelhaft ist und zu einer Verhinderung der Bürstenfreigabe führt.

Die Erfindung hat den Zweck, eine Lösung für dieses Problem zu bieten.

Ein Zweck der Erfindung besteht darin, eine Bürsten­ haltervorrichtung anzubieten, die sich besonders gut für die Einbeziehung in eine Roboter-Montagestraße eignet und eine Blockierung der Bürsten, während der Motor nicht zusammengebaut ist, sowie eine Freigabe der letzteren bei der Montage unter Beibehaltung einer sehr guten Zuverlässigkeit zuläßt.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Bürstenhaltervorrichtung vorzuschlagen, die eine einwandfreie Dichtigkeit des Motors, insbesondere gegenüber Staub von außen, gewährleistet.

Die Erfindung bezweckt außerdem eine Bürstenhalter­ vorrichtung, die sich weitgehend Standardelementen bedient.

Die vorgeschlagene Bürstenhaltervorrichtung enthält:

• - einen Halter für die genannten Bürsten, versehen mit einer Mittelöffnung, um gegenüber den Bürsten den genannten Kollektor, der fest mit der Welle des Motors verbunden ist, einführen zu können, wobei die Bürsten in Richtung der Durchtrittsöffnung elastisch beansprucht werden, und
• - Blockiermittel, um die genannten Bürsten in einer entfernten Position von der genannten Mittelöffnung zu halten und die Einführung des Kollektors in die Durchtrittsöffnung zu ermöglichen und die genannten Bürsten nach Montage des Kollektors freizugeben und ihren Kontakt mit dem genannten Kollektor zu ermög­ lichen.

Nach einem allgemeinen Merkmal der Erfindung enthal­ ten die Blockiermittel eine Kappe mit einem Boden, der fest mit dem Träger verbunden werden kann und worin eine koaxial zur genannten Mittelöffnung ver­ laufende Öffnung angebracht ist; dieser Boden setzt sich in einer allgemein kegelstumpfförmigen Wand fort, die umgebogen werden kann und mit einer ring­ förmigen Abschlußfläche verbunden ist, die die Motorwelle umgibt; diese umklappbare Wand eignet sich zur Blockierung der genannten Bürsten in der genannten Abstandsposition und zu deren Freigabe nach dem Umbiegen, hervorgerufen durch die axiale Verschiebung der genannten ringförmigen Abschluß­ fläche beim Einführen des Kollektors in die Durch­ trittsöffnung.

Die Kappe enthält vorteilhafterweise einen Abschluß­ hals, der mit der genannten ringförmigen Abschluß­ fläche von kegelstumpfförmiger Ausbildung verbunden ist und sich von der genannten ringförmigen Ab­ schlußfläche aus in Richtung des Kappenbodens in der Weise verengt, daß das freie Ende des Halses die Motorwelle unter Berührung umgibt und somit eine Abdichtungsfunktion gewährleistet.

Die umklappbare Wand ist vorteilhafterweise in Nähe des Endes, welches mit dem Boden der Kappe verbunden ist, verdünnt ausgeführt.

Bei einer Ausführungsvariante ist die umklappbare Wand mit der ringförmigen Abschlußfläche durch einen allgemein zylindrischen Schacht verbunden, und diese Wand verdünnt sich dann in Nähe des an den genannten Schacht angeschlossenen Endes.

Bei einer Ausführungsart enthält der Boden der Kappe eine zylindrische Seitenwand, die mit Laschen zum Einhaken am Träger versehen ist.

Diese Kappe kann auch eine Vielzahl von radialen Verstärkungsrippen aufweisen, die mit der Seitenwand sowie mit einer Abschlußwand verbunden sind, welche im Verhältnis zu dieser Seitenwand winklig umgebogen ist und worin sich die Öffnung des Kappenbodens be­ findet.

Die weiteren Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die folgendes darstellen:

• - Fig. 1 ist eine Teilvorderansicht einer Bürsten­ haltervorrichtung gemäß der Erfindung.
• - Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht in Richtung des Pfeils II-II aus Fig. 1 einer Bürsten­ haltervorrichtung gemäß der Erfindung.
• - Fig. 3 ist ein schematischer Längsschnitt eines mit der Bürstenhaltervorrichtung aus Fig. 2 ausge­ richteten Motors.
• - Fig. 4 ist eine Vorderansicht einer besonderen Ausführungsart einer Kappe einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
• - Fig. 5 ist der Schnitt V-V aus Fig. 4 und
• - Fig. 6 veranschaulicht im einzelnen einen Teil der Kappe aus Fig. 5.

Ein Element der Bürstenhaltervorrichtung besteht aus einer Platte 1, die in Fig. 1 dargestellt ist und hier als Halterung für drei Bürsten 2 dient. Diese Platte 1 enthält eine mittlere Durchtrittsöffnung 10, die gegenüber den Bürsten 2 die Einführung des rotierenden Kollektors des Motors ermöglicht, der in dieser Figur nicht dargestellt ist.

Die Bürsten 2 werden elastisch in Richtung der Durchtrittsöffnung 10 mit Hilfe von Federn bean­ sprucht, die in dieser Figur der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Man könnte hier die Verwen­ dung von Spiralfedern in Betracht ziehen, wie sie schematisch in Fig. 2 dargestellt sind, oder auch den Einsatz von Fingern, die durch die Ebene der Platte quer hindurchtreten, um die Bürsten in Rich­ tung der Durchtrittsöffnung zu schieben, und die fest mit einem Hebel verbunden sind, der mit elasti­ scher Rückholung unter der Platte 1 angebracht ist.

Die Bürsten 2 liegen im Innern einer im wesentlichen radialen Führung 6, welche eine einwandfreie Führung derselben bei elastischer Beanspruchung in Richtung der Durchtrittsöffnung ermöglicht.

Eine gedruckte Schaltung mit den Bahnen 13 ist an der Trägerplatte ebenfalls vorgesehen, um die drei Bürsten 2 jeweils mit den drei elektrischen Zulei­ tungsanschlüssen 12 zu verbinden.

Die Vorrichtung enthält auch eine Kappe 5, die am Umfang der Platte 1 befestigt und in Fig. 2 schema­ tisch dargestellt ist.

Diese Kappe enthält eine Seitenwand 52 von allgemein zylindrischer Form, die geeignet ist, mit Hilfe von in dieser Figur nicht dargestellten Befestigungsmit­ teln fest mit dem Träger 1 verbunden zu werden, z.B. durch Verklebung oder Verschraubung. An diese Sei­ tenwand 52 fügt sich im Winkel eine ringförmige Abschlußwand 50 an, in der eine koaxial zur Mittel­ öffnung 10 der Platte angeordnete Öffnung 51 vorge­ sehen ist.

Diese Abschlußwand 50 setzt sich wiederum in axialer Richtung in Form einer Wand 53 fort, die zumindest gegenüber den Bürsten 2 im allgemeinen kegelstumpf­ förmig ausgebildet und in Nähe der Verbindung zur Abschlußwand 50 der Kappe verdünnt ist.

Letztere besteht aus einem thermoplastischen Poly­ esterelastomer und besitzt damit entsprechende Verformungseigenschaften. Der Einsatz eines solchen Werkstoffs in Verbindung mit der örtlichen Verdün­ nung der kegelstumpfförmigen Wand 53 erlaubt, wie weiter unten beschrieben wird, das axiale Umbiegen dieser Wand ohne Verformung der anderen Teile der Kappe.

Der umklappbare Teil 53 endet an einer ringförmigen Abschlußfläche 54, die eine koaxial zur Öffnung 51 des Kappenbodens verlaufende Öffnung 56 besitzt und geeignet ist, die rotierende Welle des Motors zu umgeben.

Von dieser ringförmigen Abschlußfläche 54 geht ein Abschlußhals 55 aus, der sich, ausgehend von dieser Fläche in Richtung der Abschlußwand 50 der Kappe so verjüngt, daß das freie Ende dieses Halses geeignet ist, die rotierende Welle des Motors unter Berührung zu umgeben und so eine Abdichtungsfunktion insbeson­ dere gegenüber Staub von außen zu erfüllen.

Wie in Fig. 2 dargestellt, berührt ein Teil der kegelstumpfförmigen Wand 53 der Kappe die Bürsten 2 und hält diese in einem Abstand von der mittleren Durchtrittsöffnung 10, um die spätere Einführung des rotierenden Motorkollektors in diese Durchtrittsöff­ nung zu ermöglichen.

Fig. 3 veranschaulicht ganz schematisch die Anord­ nung der Bürstenhaltervorrichtung aus Fig. 2 bei der Montage des Motors.

Letzterer besitzt auf herkömmliche Weise ein Gehäuse 80, versehen mit einem hinteren Flansch 81 zur Abstützung eines Endes der rotierenden Motorwelle 4. Der Strom wird über einen Kollektor 3, der fest mit der Welle 4 verbunden ist und einen am Umfang eines Isolierrings 31 angeordneten elektrischen Kontakt 30 besitzt, von den Bürsten 2 den Ankerwicklungen 90 mit Ferritelementen 91 zugeführt.

Beim Einführen der mit dem Kollektor 3 versehenen Motorwelle 4 in die mittlere Durchtrittsöffnung 10 der Vorrichtung dringt die Welle 4 in die Öffnung 56 der Fläche 54 ein, wobei der Abschlußhals 55 die ge­ nannte Welle unter Berührung umgibt, bis der Kollek­ tor 3 an der ringförmigen Abschlußfläche 54 zum Anschlag kommt, die unter Fortsetzung der Einführ­ bewegung eine axiale Verschiebung erfährt, was zum Umbiegen des kegelstumpfförmigen Teils 53 und somit zur Freigabe der Bürsten 2 führt, die unter Einwir­ kung der Feder 7 am Leiter 30 des Kollektors 3 ent­ langschleifen.

Die örtliche Verdünnung der kegelstumpfförmigen Wand 53 ermöglichte insbesondere die Beibehaltung der ur­ sprünglichen Form der ringförmigen Abschlußfläche 54 und des kegelstumpfförmigen Halses 55, was somit eine gute Abdichtung in Höhe der Welle 4 gewährlei­ stet.

Die Fig. 4 bis 6 veranschaulichen eine andere Ausführungsart der Kappe. In diesen Figuren sind Elemente, die den in Fig. 2 dargestellten Elementen gleichen oder die ähnliche Funktionen erfüllen, mit Bezugszahlen versehen, die gegenüber den Zahlen aus Fig. 2 um 100 erhöht wurden. Nachstehend werden nur die Unterschiede zwischen diesen drei Figuren und der Fig. 2 beschrieben.

Bei dieser Ausführungsart ist die umklappbare Wand 153 mit der ringförmigen Abschlußfläche 154 durch einen Schacht 157 von allgemein zylindrischer Form verbunden, der im einzelnen in Fig. 6 dargestellt ist. Die umklappbare Wand 153 ist somit nicht nur in Nähe des an die Abschlußwand 150 des Kappenbodens angeschlossenen Endes, sondern auch in Nähe des an den genannten Kamin 157 angeschlossenen Endes ver­ dünnt. Diese beiden Verdünnungen ermöglichen somit eine praktisch verformungsfreie axiale Verschiebung des zylindrischen Schachts 157, der Abschlußfläche 154 und des kegelstumpfförmigen Halses 155. Diese umgebogene Stellung ist in Fig. 6 als strichpunk­ tierte Linie dargestellt.

Um eine noch bessere Steifigkeit des Kappenbodens sicherzustellen, sind Verstärkungsrippen 159, z.B. sechs solcher Rippen, vorgesehen, die sich radial an der Abschlußwand 150 der Kappe erstrecken und die ebenfalls mit der Seitenwand 152 verbunden sind.

Um die Befestigung der Kappe an der Bürstenhalterung 1 zu erleichtern, ist die Seitenwand 152 in Nähe des freien Endes mit einer Vielzahl von Einhaklaschen 158, z.B. sechs solcher Laschen, versehen, die elastisch in entsprechende Aufnahmen der Platte 1 hineinpassen.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben­ beschriebenen Ausführungsarten, sondern umschließt alle in den nachstehenden Ansprüchen enthaltenen Varianten.

Claims (9)

1. Bürstenhaltervorrichtung für Kollektormotor, ent­ haltend:

• - einen Halter (1) für die genannten Bürsten (2), versehen mit einer Mittelöffnung (10), um gegenüber den Bürsten (2) den genannten Kollektor (3), der fest mit der Welle (4) des Motors verbunden ist, einführen zu können, wobei die Bürsten (2) in Rich­ tung der Durchtrittsöffnung (10) elastisch bean­ sprucht werden, und
• - Blockiermittel (53), um die genannten Bürsten (2) in einer entfernten Position von der genannten Mittelöffnung (10) zu halten und die Einführung des Kollektors (3) in die Durchtrittsöffnung (10) zu ermöglichen und die genannten Bürsten nach Montage des Kollektors freizugeben und ihren Kontakt mit dem genannten Kollektor zu ermöglichen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Blockiermit­ tel eine Kappe (5, 105) enthalten, die einen Boden (50, 150) besitzt, der fest mit dem Träger (1) ver­ bunden sein kann und worin eine koaxial zur genann­ ten Mittelöffnung (10) verlaufende Öffnung (51, 151) vorgesehen ist, wobei der genannte Boden sich in einer allgemein kegelstumpfförmigen Wand (53, 153) fortsetzt, die umgebogen werden kann und die mit einer ringförmigen Abschlußfläche (54, 154) verbun­ den ist, welche die Welle (4) des Motors umgibt, während die genannte klappbare Wand (53, 153) geeig­ net ist, die genannten Bürsten (2) in der genannten entfernten Position zu blockieren und sie nach dem Umklappen freizugeben, welches durch die axiale Ver­ schiebung der genannten ringförmigen Abschlußfläche (54) bei Einführung des Kollektors (3) in die Durch­ trittsöffnung (10) bewirkt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (5, 105) einen Abschlußhals (55, 155) aufweist, der an die ringförmige Abschlußfläche (54, 154) von kegel­ stumpfförmiger Ausbildung angeschlossen ist und sich von der genannten ringförmigen Abschlußfläche (54, 154) in Richtung des Bodens (50, 150) der Kappe (5, 105) in der Weise zurückzieht, daß das freie Ende des genannten Halses die Welle (4) des Motors unter Berührung umschließt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte klappbare Wand (53, 153) in Nähe des Endes, welches an den Boden (50, 150) der Kappe an­ schließt, verdünnt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte klappbare Wand (153) mit der ringförmi­ gen Abschlußfläche (154) durch einen Schacht von allgemein zylindrischer Form (157) verbunden ist und daß die genannte klappbare Wand (153) in Nähe des an den genannten Schacht (157) anschließenden Endes verdünnt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Kappe eine zylindrische Seitenwand (152) aufweist, die mit elastischen Laschen (158) zum Einhaken am Träger (1) versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe eine Abschlußwand (150) besitzt, die im Verhältnis zur Seitenwand (152) im Winkel gebogen ist, worin die genannte Öffnung (151) vorgesehen ist, und daß der Boden der Kappe eine Vielzahl von radialen Verstär­ kungsrippen (159) aufweist, die mit der Seitenwand (152) und der Abschlußwand (150) verbunden sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (5) aus thermoplastischem Polyesterelasto­ mer hergestellt ist.

8. Elektrischer Kollektormotor mit einer Bürstenhal­ tervorrichtung entsprechend den Ansprüchen 1 bis 7.