DE4122220A1 - Motor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Motor und insbesondere einen Motor, bei dem ein Lager einer Motorwelle und ein Bürstenhalter nebeneinander angeordnet sind.

Im allgemeinen ist in einem Motor eine Ankerwelle oder Rotorwelle drehbar in einem Motorgehäuse gelagert un­ ter Verwendung von Wälzlagern. Ein Kommutator und ein Anker sind fest auf dem Außenumfang der Ankerwelle mon­ tiert benachbart zu dem Wälzlager. Ferner sind Bürsten in gleitendem Kontakt mit dem Kommutator eingebaut. Wenn dem Anker über die Bürsten und dem Kommutator eine elektrische Energie zugeführt wird, kreuzen die Magnet­ feldlinien des Ankers die Magnetfeldlinien der Feldmag­ nete, so daß die Ankerwelle drehbar angetrieben wird.

Bei einem solchen Motor sind jedoch keine Vorkehrungen getroffen, um zu verhindern, daß der Abriebstaub der Kohlebürsten in einen Bereich eindringt, der zwischen dem Lager und den Bürsten liegt, was nachteilig ist, weil der Abrieb der Kohlebürsten in die Wälzlager ein­ dringt und deren Lebensdauer reduziert, oder daß Fett im Wälzlager zerstört und an den Kommutatorteilen anhaf­ tet, wodurch die Kommutatorfunktion verschlechtert wird, was zu einer kürzeren Lebensdauer des Motors führt. Um dieser Lage entgegenzutreten, werden in manchen Fällen gekapselte Wälzlager verwendet, aber auch hierdurch kann das Eindringen von Kohlebürstenstaub nicht zufriedenstellend verhindert werden. Um ferner zu verhindern, daß das Fett der Kugellager an den Kommutatorteilen anhaftet, wurde vor­ geschlagen, einen Öl-Rückhalter an der Ankerwelle anzu­ bringen, was jedoch ebenfalls nicht ausreicht, ein Ein­ dringen des Kohlebürstenstaubes in die Lager zu verhindern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Motor zu schaffen, bei dem das Eindringen von Abrieb­ staub der Bürsten in ein Wälzlager mindestens im Wesent­ lichen verhindert wird.

Nach der Erfindung ist hierzu ein Motor vorgesehen, bei dem ein Kommutator fest auf dem Außenumfang einer Welle montiert ist, wobei ein Abstandsring zwischen einem Wälzlager zur drehbaren Lagerung der Welle und ihm selbst eingebaut ist, ferner mit einer Lagerhalterung, die an einem Bügel am Außenumfang des Lagers montiert ist, einer Bürstenhalteraufnahme, welche den Kommutator umgibt und mit der Lagerhalterung verbunden ist, einer Bürstenhal­ terung mit Bürsten, die in gleitendem Kontakt mit dem Kommutator stehen, und die an der Bürstenhalteraufnahme angebracht ist, ferner dadurch, daß ein Labyrinthring radial und einwärts vom Innenumfang der Bürstenhalteraufnahme vorragt, um ein Labyrinth in einem Bereich zu bilden, der sich von den Bürsten und dem Wälzlager aus erstreckt, sowie da­ durch, daß die Dicke dieses Labyrinthringes so klein ge­ wählt ist, daß ein Raumvolumen zur Ansammlung von Kohlen­ stoff zwischen der Lagerhalterung und dem Labyrinthring gebildet ist, das relativ groß ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Motor bildet der Labyrinthring am Innenumfang der Bürstenhalteraufnahme ein Labyrinth in dem Raumabschnitt, der von den Bürsten zum Wälzlager verläuft, so daß der Abriebstaub der Bürsten daran gehin­ dert werden kann, in das Lager einzudringen, ohne daß hierzu die Anzahl der Bauteile besonders erhöht werden muß.

Die Dicke des Labyrinthringes der Bürstenhalteraufnahme wird so bestimmt, daß das Volumen des Raumteiles, in dem sich der Kohlenstoffstaub ansammeln kann, so groß wie möglich ist, so daß auch, wenn sich der Abriebstaub der Bürsten ansammelt, der angesammelte Staub daran gehin­ dert wird, sich auszubreiten.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung, in der

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Motors nach der Erfindung zeigt,

Fig. 2 zeigt vergrößert einen Teilschnitt des Motors.

In der dargestellten Ausführungsform ist eine hohle Welle, die eine Ankerwelle in einem Motor bildet, vorgesehen, die einen Hauptkörper 2 in zylindrischer Form hat. Ein Montage­ teil 4 zur Lagerung eines Wälzlagers 9, das nachfolgend be­ schrieben wird, hat einen kleinen Durchmesser mit vorge­ gebener Breite und Tiefe und ist am Außenumfang eines End­ abschnittes des Hauptkörpers 2 der hohlen Welle 1 ausge­ bildet, und ein Gewindeabschnitt 5 mit Außengewinde ist in einem Außenabschnitt in axialer Richtung des Montage­ teiles 4 und abgesetzt gegenüber diesem ausgebildet.

In einem Teil in Umfangsrichtung des Montageteiles 4 ist ferner zurückgesetzt eine Nut 6 mit vorgegebener Breite und Tiefe ausgebildet, die sich bis zum vorderen Ende des Außengewindes 5 erstreckt zur Aufnahme einer Zunge 10b eines Unterlegringes 10 für ein Lager, wie noch beschrieben wird. Die Nut 6 erstreckt sich bis zu einem Zwischenteil des Gewindeabschnittes 5 und ein Wandabschnitt 6a ist an einem ihrer äußeren Enden gebildet. In einem äußeren End­ abschnitt in Axialrichtung des Außengewindes 5 des Haupt­ körpers 2 der hohlen Welle 1 ist somit ein Verstärkungsring- Abschnitt 7 mit vorgegebener Breite und Dicke konzentrisch und integral vorstehend ausgebildet.

Ein abgedichtetes oder gekapseltes Wälzlager z. B. ein Ku­ gellager 9 sitzt in folgender Weise auf der Welle 1. Zu­ nächst wird ein Distanzring 8 auf den Montageteil 4 der Welle 1 aufgesetzt so weit, bis er an einer Schulter des Montageabschnittes 4 anstößt. Danach wird das Kugellager 9 auf den Montageabschnitt 4 aufgesetzt und so weit vorge­ schoben, bis es am Distanzring 8 anliegt.

Dann wird der Unterlegring 10 für das Lager auf den Mon­ tageabschnitt 4 geschoben so weit, bis er am Kugellager 9 anschlägt. Jetzt wird die Zunge 10b im wesentlichen recht­ winklig zum Lager in axialer Richtung am Innenumfang des Unterlegringes 10 abgebogen und in die Nut 6 des Montage­ abschnittes 4 eingesetzt oder eingedrückt. Durch das Ein­ dringen der Zunge 10b in die Nut 6 wird die Unterlegscheibe 10 für das Lager gegen Drehung um die Welle 1 arretiert.

Danach wird eine Mutter 11 auf den Gewindeabschnitt 5 der Welle 1 geschraubt und das Lager 9 mit dem Montageabschnitt 4 von außen her zwischen der Schulter des Montageabschnittes 4 und der Mutter 11 über den Distanzring 8 und die Sicherungs­ scheibe 10 eingespannt. Wenn das Lager 9 komplett eingebaut ist, wird eine Mehrzahl von Lappen 10a, die in gleichen Abständen am Umfang und radial vorstehend an der Sicherungs­ scheibe 10 angeordnet sind, umgebogen, so daß sie in eine von mehreren Nuten 11a eingreift, die in Intervallen in Um­ fangsrichtung und in radialer Richtung einwärts zurückge­ setzt am Außenumfang der Nut 11 ausgebildet sind. Der Ein­ griff des Lappens 10a mit einer der Nuten 11a sichert die Mutter 11 gegen Drehung um die Welle 1 über den Sicherungs­ ring 10 des Lagers, so daß die Mutter 11 daran gehindert ist, sich infolge der Drehung der Welle 1 zu lockern.

In der beschriebenen Ausführungsform sind ein Kommutator 12 und ein Anker 13 nacheinander von der Seite des Monta­ geteils 4 her auf dem Außenumfang des Zwischenteiles der hohlen Welle 1, die die Ankerwelle bildet, montiert wor­ den, so daß sie integral mit der Welle 1 drehbar sind. Das Kugellager 9 sitzt mittels der Mutter 11 fest auf dem Montageabschnitt 4 der Welle 1, wie oben beschrieben, auf der auch der Kommutator 12 und der Anker 13 fest montiert sind. Eine Lagerhalterung 14 ist zuvor fest auf dem La­ ger 9 angeordnet worden, und diese wird nun gegen den Außenumfang des äußeren Laufringes des Lagers 9 angedrückt. Ferner wird eine Bürstenhalteraufnahme 18 mittels Schrau­ ben 17 fest an der Lagerhalterung 14 befestigt. Auf der Bürstenhalteraufnahme 18 ist eine Bürstenhalterung 19 be­ festigt und Bürsten 20, die von dieser Bürstenhalterung 19 gehalten sind, werden in gleitenden Kontakt mit dem Kommu­ tator 12 gebracht, der fest auf der Welle 1 angeordnet ist.

Dann wird die hohle Welle 1 in einen der Endabschnitte oder Deckel eingeführt, die einen Teil eines Motorgehäuses bil­ den von der Seite der Lagerhalterung 14 her in einem Zu­ stand, in welchem das Lager 9, die Lagerhalterung 14, die Bürstenhalterung, der Kommutator 12 und der Anker 13 fest auf der Welle 1 montiert sind. Danach werden Schrauben 16 durch die Lagerhalterung 14 geführt und in den Deckel 15 eingeschraubt, wodurch die Welle 1 an Ort und Stelle ein­ gebaut ist.

Nun wird ein Deckel oder eine Büchse 21 aus einem Kunst­ harz mit dem Außenumfang der Bürstenhalteraufnahme 18 so gekoppelt, daß die Büchse 21 den Außenbereich der Bürsten­ halteraufnahme 18 und des Bürstenhalters 19 umfängt.

In der beschriebenen Ausführungsform ist ein Labyrinth­ ring 31 zur Bildung eines Labyrinthes vorgesehen und dieser ragt integral vom Innenumfang der Bürstenhalteraufnahme 18 vor im Bereich von deren inneren Ende. Der Labyrinthring 31 ist in Form eines Ringes ausgebildet, der einen Ab­ schnitt mit L-Gestalt hat und konzentrisch mit der Bür­ stenhalteraufnahme 18 angeordnet ist und einen radial ein­ wärts gerichteten Schenkel hat in einer Weise, daß das vordere Ende einer rohrförmigen Öffnung im wesentlichen dem zentralen Abschnitt des Kugellagers 9 gegenüberliegt und zwischen der Lagerhalterung 14 und dem Distanzring 8 positioniert ist.

Dementsprechend wird auf der Seite des Labyrinthringes 31 gegenüber dem Kugellager 9 ein Kohlenstoff-Sammelraum 32 in ringförmiger Gestalt längs des Innenumfanges der Lager­ halterung 14 gebildet zwischen dem Labyrinthring 31 und dem Innenumfang der Lagerhalterung 14, wobei die Dicke des Labyrinthringes 31 möglichst dünn gehalten wird, um das Volumen des Raumes 32 so groß wie möglich zu halten.

Eine Büchse 22, die einen Teil des Motorgehäuses bildet, ist bzw. wird mit dem Deckel 15 verbunden bzw. greift in diesen ein, wie dargestellt, sobald der Deckel mit der Welle 1 gekoppelt ist. Die Büchse 22 wird mit dem Deckel 15 durch Schrauben 24 in einem Flansch 23 verbunden, der an den Außenumfang an einem Ende der Büchse 22 angeschweißt ist. Am Innenumfang der Büchse 22 sind Magnete 25 fest angebracht und in Umfangsrichtung angeordnet, die dem Anker 13 gegenüberliegen, der fest auf der Welle 1 sitzt.

Danach wird ein zweiter Deckel 28 auf die Büchse 22 aufge­ setzt, welcher die Öffnung am anderen Ende der Büchse 22 abdeckt. Ein weiterer Flansch 26, der am Außenumfang der Büchse 22 angeschweißt wird, wird mit dem Deckel 28 durch Schrauben verbunden, wodurch der Deckel 28 gegen die Büchse 22 gespannt und mit dieser verbunden wird. Ein Wälz­ lager 29, z. B. ein Kugellager, ist in den Deckel 28 ein­ gesetzt und wird in diesem durch einen Anschlagring 30 an Ort und Stelle gehalten. Der innere Laufring des Ku­ gellagers 29 sitzt auf einem Endabschnitt der hohlen Welle 1. Hiermit ist die Welle 1 drehbar in den Kugellagern 9 und 29 gelagert, die in den beiden Deckeln 15 und 28 ein­ gebaut sind.

Nachfolgend wird der Betrieb dieser Ausführungsform be­ schrieben.

Dem auf diese Weise aufgebauten und zusammengebauten Motor bzw. seinem Anker 13 wird elektrische Energie über die Bürsten 20 und den Kommutator 12 zugeführt, worauf die Mag­ netlinien des Ankers 13 die Magnetfelder der Magnete 25 kreuzen, wodurch die hohle Welle 1 drehbar angetrieben wird.

Während dieser Drehbewegung wird durch das Gleiten der Bür­ sten auf dem Kommutator 12 staubförmiger Bürsten-Abrieb er­ zeugt, wodurch das im Lager enthaltene und eingeschlossene Fett beeinträchtigt und zerstört werden kann.

Bei dieser Ausführungsform jedoch ragt der Labyrinthring 31, der die Gestalt eines L hat, radial und einwärts vom Innen­ umfang der Bürstenhalteraufnahme 18 aus vor, wodurch der Raum zwischen den Bürsten 20 und dem Lager 19 labyrinthartig ausgebildet ist, gebildet durch die Bürstenhalteraufnahme 18, den Kommutator 12, die Lagerhalterung 14 und den Distanzring 8, so daß, wenn die Welle 1 drehbar angetrieben ist, selbst wenn der Abrieb der Bürsten sich versucht auszubreiten, dieser Abrieb daran gehindert ist, sich auf das Lager 9 zu auszubreiten.

Die Dicke des Labyrinthringes 31 wird möglichst dünn gehalten, um das Volumen des Raumabschnittes 32 möglichst groß zu halten, welcher zwischen der Lagerhalterung und dem Labyrinthring 31 gebildet ist, so daß, wenn der Ab­ rieb der Kohlebürsten sich ausbreitet, dieser Staub im Raum 32 gesammelt und daran gehindert wird, sich weiter auszubreiten.

Wie Fig. 2 zeigt, ist in der vorbeschriebenen Ausführungs­ form ein Kriechweg L von der Außenumfangsfläche der Welle 1 zu dem Segment des Kommutators 12 gebildet und möglichst lang ausgeführt, so daß, selbst wenn Abriebstaub der Kohle­ bürsten anhaftet, eine Verschlechterung der Isolierung vermieden werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungs­ form beschränkt.

Der von der Bürstenhalteraufnahme vorstehende Labyrinth­ ring bildet ein Labyrinth in dem Bereich, der sich von den Bürsten zum Lager erstreckt in Verbindung mit der Bürstenhalteraufnahme, dem Kommutator, dem Distanzring, und die Dicke des Labyrinthringes der Bürstenhalteraufnahme ist so bestimmt, daß sie möglichst dünn ist, um das Volu­ men des Bereiches für die Abriebansammlung so groß wie möglich zu halten, so daß der Abriebstaub aus Kohlenstoff daran gehindert werden kann, in das Kugellager einzudrin­ gen, wodurch die Lebensdauer des Motors verbessert wird.

Claims (6)

1. Motor mit einem Kommutator, der fest auf dem Außen­ umfang einer Welle montiert ist, einem Distanzring zwischen dem Kommutator und einem Wälzlager zur drehbaren Abstützung der Welle, einer Lagerhalterung, die an einem Deckel angebracht ist und den Außenum­ fang des Wälzlagers abstützt, einer Bürstenhalterauf­ nahme, welche den Kommutator umgibt und mit der La­ gerhalterung verbunden ist, sowie einem Bürstenhal­ ter, der mit Bürsten versehen ist, die in gleiten­ dem Kontakt mit dem Kommutator stehen, und der mit der Bürstenhalteraufnahme verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Labyrinthring (31) radial und einwärts vom Innenumfang der Bürstenhal­ teraufnahme vorragt und ein Labyrinth bildet in einem Raumbereich zwischen den Bürsten und dem Wälz­ lager (9); und daß die Dicke des Labyrinthringes (31) klein gehalten ist, um das Volumen eines Bür­ stenabrieb aufnehmenden Raumes, der zwischen der Lagerhalterung und dem Labyrinthring selbst gebil­ det ist, so groß wie möglich zu halten.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Labyrinthring (31) ein Labyrinth in einem Raum­ bereich bildet, der sich von den Bürsten zum Kugel­ lager erstreckt, in Verbindung mit der Bürstenhalter­ aufnahme (18), dem Kommutator (12), der Lagerhal­ terung (14) und dem Distanzring (8).

3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Labyrinthring (31) die Gestalt eines L hat, daß er konzentrisch zur Bürstenhalter­ aufnahme (18) liegt, daß er radial einwärts vom Innenumfang der Bürstenhalteraufnahme (18) vorragt, woran sich ein axialer Teil anschließt, in der Weise, daß das vordere Ende seiner rohr­ förmigen Öffnung im wesentlichen dem zentralen Abschnitt des Wälzlagers (9) gegenüberliegt und zwischen der Lagerhalterung (14) und dem Distanzring (8) positioniert ist.

4. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Labyrinthring (31) integral an der Bür­ stenhalteraufnahme (18) angeformt ist.

5. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenabrieb aufnehmende Raumbereich (32) auf der Seite des Labyrinthringes (31) ge­ genüber dem Lager (9) in ringförmiger Form ge­ bildet ist zwischen der inneren Umfangsfläche der Lagerhalterung (14) und dem Labyrinthring (31).

6. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Labyrinthring (31) integral und radial von der inneren Umfangsfläche der Bürstenhalter­ aufnahme (18) vorsteht angrenzend an deren inne­ res Ende, und daß der Labyrinthring (31) ferner von seinem radial vorstehenden Ende aus axial einwärts auf das Kugellager (9) zu vorragt.