DE582736C - Selbsttaetige Kurzschluss- und Buerstenabhebeeinrichtung - Google Patents

Description

Zur Behebung der Anlaufschwierigkeiten und zur Verbesserung der Arbeitsweise von Repulsionsmotoren ist es bekannt, den Kommutator am Ende der Anlaufperiode durch Fliehkraftwirkung selbsttätig kurzzuschließen und die die Kurzschließung bewirkende Fliehkrafteinrichtung zugleich zum Zwecke einer selbsttätigen Bürstenabhebeeinrichtung dienstbar zu machen. Bei den seitherigen Einrichtungen dieser Art bestand aber insbesondere der Nachteil, daß infolge des erforderlichen Zusammengreifens zwischen den umlaufenden und den ortsfesten Teilen (abgesehen davon, daß der Aus- und Einbau des Ankers zum Teil wesentlich erschwert war) eine Kontrolle der ordnungsmäßigen Wirkungsweise der einzelnen Bestandteile der Gesamteinrichtung nicht ohne weiteres möglich war. Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, dem dadurch abzuhelfen, daß die in ihrem Aufbau einfach gestalteten Maßnahmen bei der ortsfesten Bürstenabhebeeinrichtung einerseits und der umlaufenden Fliehkraft- und Kurzschlußeinrichtung andererseits durch leicht entfernbare Kraftübertragungsglieder ohne weiteres lösbar gestaltet sind und hierbei weiterhin die beiderseitigen Einrichtungen unabhängig voneinander für sich allein betriebsfähig bleiben, so daß also sowohl die selbsttätige Kurzschlußvorrichtung voll arbeitsfähig bleibt, als auch die Bürstenabhebevorrichtung für eine Handbetätigung ihre Funktion voll behält, und dies, ohne daß es einer anderen Maßnahme als der Entfernung jenes besonderen Verbindungsgliedes bedarf.

Die Abb. 1 und 2 zeigen ein aus der Reihe zahlreicher Verwirklichungsmöglichkeiten des Erfindungsgedankens herausgegriffenes Beispiel, bei dem die einzelnen Lamellen des Kollektors 1 eines Wechselstrom-Repulsionsmotors an der Stirnfläche durch Anpressen einer axial verschiebbaren Kontaktscheibenanordnung 2, 3 unter Fliehkraftwirkung kurzgeschlossen werden und mit dieser axialen Verschiebebewegung die Bürsten 4 vom Bürstendruck entlastet bzw. von der Kommutatorlauffläche abgehoben werden. Das Beispiel zeigt zugleich, wie die Gesamteinrichtung in kleinem Räume, wie etwa im Lagerschild des Motors, untergebracht werden kann unter Wahrung leichter Verstellbarkeit der Bürsten und ohne die Inkaufnahme besonderer Reibungsverluste und der zugehörigen Abnutzungen an den kraftübertragenden Konstruktionsgliedern im Betriebszustande.

Die Abb. 1 zeigt in einer Ansicht längs der ■ Achse von der Innenseite des Motors her (bei entferntem Kollektor 1) gesehen mit ' teilweisen Schnitten senkrecht zur Rotationsachse und die Abb. 2 in einer Seitenansicht mit teilweisen Schnitten längs der Achse die Kurzschlußkontakteinrichtung als zwei lose

auf die Motorwelle 5 aufgeschobene kreisförmige Scheiben 2 und 3, die nach dem Kollektor 1 zu konkav gewölbt sind und durch radiale Schlitzung am Umfange federnde Zinken aufweisen. Die Schlitze der beiden durch das Eingreifen zweier Warzen der einen Scheibe in entsprechende Bohrungen 6 der anderen Scheibe gegeneinander unverdrehbar gemachten Scheiben 2 und 3 sind dabei ,um eine halbe Teilung versetzt, und der Durchmesser der einen Scheibe ist kleiner gehalten, so daß eine doppelte Ringreihe von Kontaktstellen an den Stirnflächen der Kollektorlamellen zur Auflage gebracht werden kann, deren Schmiegsamkeit durch die Wahl einer besonders weichen Federung, z. B. der inneren Scheibe 3, erhöht ist. Durch die Anwendung zweier Scheiben 2 und 3 und deren Versetzung der Teilung, die an die Stelle" einer Lücke der einen Scheibe einen Zinken der anderen treten läßt, wird eine längs des Umfangs sich ununterbrochen erstreckende Kontaktüberdeckung erreicht. Die äußere Scheibe 2, die dabei die größere Festigkeit besitzt, wird unter dem Drucke einer zwischen eine Eindrehung am Kollektor 1 und die Scheibe 3 eingelegten Kegelstumpffeder 7 gegen eine ebenfalls lose auf die Welle 5 geschobene Kreisplatte 8 gezwungen, die ihrerseits an einem mit der Welle 5 festen Flansche 10 ein Widerlager findet (gestrichelte Lage bei Abb. 2). In diesen Kraftschluß vermögen die als Fliehkörper dienenden Kugeln 9 einzutreten, die jeweils in einem der längs des Umfanges gleichmäßig verteilt angeordneten seitlichen Schlitze 11 des Flansches 10 radial beweglich geführt werden, wobei sie einerseits gegenüber der ebenen Fläche der Kreisplatte 8 wirken und andererseits an den schräg verlaufenden Flanken 12 der Schlitze ii, derart, daß die Kugeln9 mit ihrer axialen Bewegung die Kreisplatte S axial verschieben.

Die an der Kreisplatte 8 auftretende axiale Stellkraft wird im" Beispiele nun dadurch auf die Bürstenabhebeeinrichtung übertragen, daß die Kreisplatte 8 an ihrem Umfang in die geschlitzten Enden zweier Gelenkbolzen 13 eingreift, die, diametral gegenüberliegend, in radialen Bohrungen eines die Kreisplatte 8 mit radialem Abstand umgebenden Ringes 14 lose eingesetzt sind und zum Zwecke leichter Entfernbarkeit durch mit dem Ringe 14 feste Plattfedern 15 an den Köpfen 16 gegenüber axialer Verschiebung bei Verdrehbarkeit um die Bolzenachsen festgehalten werden. Dieser Ring 14, dessen Mittelebene im (mit den Abbildungen dargestellten) vollen Arbeitszustande des Motors ungefähr mit der Mittelebene der Kreisplatte 8 zusammenfällt, bildet einen Hebel, der an einer die Bürsten 4 tragenden, in das Lagerschild 18 eingesetzten Ringplatte 19 um den Scharnierstift 17 schwenkbeweglich befestigt ist. Das Scharniergelenk ist im Beispiele für den Fall der Fertigung des Bürstenringes 19 aus Blechmaterial dadurch gebildet, daß zwei zueinander parallele Blechwinkel 20 aus einer rechteckigen Öffnung 21 im rechten Winkel zur Ebene des Bürstenringes 19 aufgebogen werden, die den Ringhebel 14 in einem klotzartigen Ansätze 22 zwischen sich fassen und mittels des Scharnierstiftes 17 verbinden. Dem Scharnieransatze 22 des Ringhebels 14 diametral gegenüber befindet sich ein ebensolcher Ansatz, der indessen einen radial geführten Schlitz 24 aufweist, durch den, parallel zum Scharnierstifte 17, ein Stift 23 hindurchtritt.

Der Stift 23 bildet den Arbeitspunkt am freien Ende des Ringhebels 14 und ist dazu bestimmt, mit den ·Schrägflächen 26 und 27 eines Hebels 25 zusammenzuwirken, der an seinem einen Ende mit einem Scharnierstifte

28 befestigt ist und — durch eine öffnung 32 des Bürstenringes 19 hindurchtretend — an seinem anderen Ende, -parallel zum Scharnierstifte 28, einen Traversenstift 31. trägt, der seinerseits mit den Bürsten 4 bzw. deren Federn 33 über jeweils ein Verbindungsstück go 34 in kraftübertragendem Zusammenhang steht. Der (sowohl zum Scharnierstift 17 als auch zum Stifte 23 des Ringhebels 19 parallele) Scharnierstift 28 wird dabei wieder von zwei unter sich parallelen Winkeln

29 getragen, die aus dem Blechmaterial des Bürstenringes 19 rechtwinklig aus den Ausnehmungen 30 abgebogen sind und für deren Enden mit einer Öffnung 41 des Lagerschil- ' des 18 Platz geschaffen ist. Die Bürsten 4 too werden durch am Bürstenringe 19 befestigte Bürstenkasten 35 gehalten und erhalten ihren sie gegen die Kollektorfläche pressenden Druck von je einer um die ebenfalls am Bürstenring 19 festen Zapfen 36 gewundenen 10g Spiralbandfeder 33, die, mit dem einen Ende am Zapfen 36 fest, mit dem anderen Ende 37 auf den Bürstenkopf drückt. Das Federende 37 ist dabei mit dem einen Ende des Verbindungsstreifens 34 verbunden, der, etwa von no der Breite des Federbandes, mit seinem anderen Ende 38 in einem Schlitze gabelförmig über den Traversenstift 31 greift. Etwa im Bereiche seiner Mitte vermag sich der Verbindungsstreifen 34 gegen den Außenumfang der Spiralfeder 33 zu legen, so daß er dort seine Abstützung bzw. einen Hebeldrehpunkt findet, wenn sein Ende 38 unter Kraftäußerung vorn Traversenstifte 31 des Hebels 25 her angehoben wird und so das Federende 37 nach abwärts zwingt. Hierdurch werden dann die Bürsten 4 vom Drucke

ihrer Feder 33 entlastet und vermögen darüber hinaus, dem nach unten gezwungenen Federende 37 (im Beispiele lediglich durch das Eigengewicht) folgend, eine von der KoI-lektoroberfläche vollkommen entfernte Lage einzunehmen.

In der mit den Abbildungen dargestellten (gleichzeitig der kurzschließenden Kontaktstellung der Scheiben 2 und 3 entsprechenden) Stellung der abgehobenen Bürsten 4 ist der vom Traversenstifte 31 am Ende des Hebels 25 aufzunehmende Druck der beiden Bürstenfedern 33 dadurch abgestützt, daß sich die Schrägfläche 27 gegen den Stift 23 des freien Endes des Ringhebels 14 legt (Abb. 2). Die Neigung dieser Schrägfläche 27 ist dabei so bemessen, daß am Stift 23 eine axial gerichtete Kraftkomponente entsteht, die den Ringhebel 14 gegen den Bürstenring 19 gepreßt hält. In dieser Raststellung, die der Ringhebel 14 im vollen Betriebszustande des Motors einzunehmen gezwungen wird, bei der die Mittelebene der Ringplatte 8 ungefähr mit der Mittelebene des Ringhebels 14 übereinstimmt, besteht zwischen den geschlitzten Enden der über den Umfang der Kreisplatte 8 greifenden Gelenkbolzen 13 keinerlei kraftübertragender Zusammenhang. Die Verhältnisse sind vielmehr unter entsprechender Vergrößerung der Schlitzbreite gegenüber der Dicke der Kreisplatte 8 so" gewählt, daß auch jede reibende Berührung in diesem Zustande vermieden wird. Wird andererseits der Motor stillgesetzt, so daß die Kugeln 9 von der Feder 7 radial nach einwärts gezwungen werden und die Kreisplatte 8 vom Kollektor 1 weg gegen den Flansch 10 zu in die gestrichelte Lage der Abb. 2 verschoben wird, dann wird der Ringhebel 14 von den an der Ringplatte 8 angreifenden geschlitzten Enden der Bolzen 13 in die strichpunktiert angedeutete Lage geklappt, eine Lage, in der sich der Stift 23 des Ringhebels an die Flanke 26 des Hebels 25 legt, die nun dem Hebel 25 so viel Raum gibt, daß sich sein mit dem Traversenstift 31 bewehrtes Ende so weit nach abwärts bewegt, und damit das Ende 37 der Feder 33 unter Vorschieben der Bürsten 4 durch den um den Außenumfang der Federspirale 33 kippenden Verbindungsstreifen 34 so weit radial nach einwärts bewegt, bis schließlich am Verbindungsstreifen 34 überhaupt kein Auflagerdruck am Außenumfang der Feder 33 mehr auftritt und damit dann der gesamte Bürstenfederdruck auf die sich am Kollektor abstützenden Bürsten 4 zur Auswirkung gebracht wird. Die Verhältnisse lassen sich auch hierbei wieder so wählen, daß in diesem zum Motorstillstande gehörigen Zustande eine besondere Kraftäußerung zwischen den Schlitzenden der Bolzen 13, und der Kreisplatte 8, die etwa das Anzugsmoment des Motors schmälern könnte, entfällt.

Wird sonach der Motor eingeschaltet, dann läuft er mit voll aufliegenden Bürsten 33 als Repulsionsmotor hoch. Sobald er eine Drehzahl erreicht hat, bei der die an den Flanken 12 umgelenkte Fliehkraft die Kraft der Feder 7 zu überwinden vermag, verschiebt sich die Kreisplatte 8 kurzschließend dem Kollektor 1 zu. Hierbei wird über die Schlitzenden der Bolzen 13 der Ringhebel 14 umgelegt, der mit seinem Stifte 23 den Hebel 25 an der Schrägfläche 26 anhebt, bis schließlich die Schrägfläche 27 erreicht ist, die dann ihrerseits die Raststellung für den Betriebszustand erzwingt, wobei nach durchgeführtem . Kurzschließen des Kollektors die Bürsten 4 vom Anpressungsdruck entlastet bzw. abgehoben sind.

Der Bürstenring 19, der gemäß den Abbildungen an verschiedenen Stellen seines kreisförmigen Außenumfanges von zylindrischen Paßflächen 42 am Lagerschild 18 zentriert gelagert wird, wird durch die mittels der Schrauben 40 'von außen festziehbaren Klemmstücke 39 festgehalten. Er ist nach Lockerung der Schrauben 40 um die Rotationsachse der Welle 5 schwenkbar, so daß, da alle zur Bürstenabhebeeinrichtung gehörigen Teile einschließlich der Bürsten von ihm ausschließlich getragen werden und da weiterhin der Zusammenhang der Gelenkbolzen 13 mit der Kreisplatte 8 der Fliehkrafteinrichtung längs des gesamten Umfanges unverändert gewahrt bleibt, es ohne weiteres möglich ist, den Bürstensatz in die Kommutierungszone einzustellen. Mit dem Herausnehmen der (damit auch leicht auswechselbaren) Gelenkbolzen 13 wird der Zusammenhang mit der Fliehkrafteinrichtung ohne weiteres lösbar, so daß eine Behinderung beim Ausbau des Lagerschildes bzw. des Rotors vermieden ist und zugleich die Funktion j eder der beiden Einrichtungen für sich allein,sowie auch deren Zusammengreifen an den Bolzenenden 13 jederzeit kontrolliert werden kann.

An Stelle der Gestaltung des Bürstenringes 19 aus Blechmaterial bleibt es unbenommen, hierzu auch Guß- oder Preßmaterial zu verwenden. Überhaupt ist die Verwirklichung des Erfindungsgedankens nicht an die Anwendung der mit dem Beispiele gerade gezeigten konstruktiven Einzelheiten gebunden. Sie ist auch keineswegs an die Betätigung der Bürstenabhebevorrichtung speziell seitens einer mit Kugeln als Fliehkörper wirkenden und gegenüber der Stirnseite eines Kollektors kontaktgebenden Einrichtung gebunden, sondern kann sich hierbei auch jeder anderen An-

Ordnung bedienen, wie auch die Bürstenabhebeeinrichtung in abweichender Anwendungsmöglichkeit gestaltet werden kann. Endlich ist es für die Verwirklichung des Er-S findungsgedankens auch unwesentlich, auf welche besondere Art die Kraftübertragungseinrichtung zwischen Fliehkrafteinrichtung einerseits und Bürstenabhebeeinrichtung andererseits gestaltet wird.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Selbsttätige Kurzschluß- und Bürstenabhebeeinrichtung mit gemeinsamer Fliehkraftbetätigung, insbesondere für Repulsionsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Kurzschlußeinrichtung umlaufende Fliehkrafteinrichtung einerseits und die ortsfeste Bürstenabhebevorrichtung andererseits so ausgebildet sind, daß

   ao sie durch Einfügen eines Verbindungsgliedes in zwangsläufige Abhängigkeit voneinander gebracht sind und bei Entfernen des Verbindungsgliedes unabhängig voneinander und ohne gegenseitige Behinderung einzeln ihrer Bestimmung genügen können, derart, daß die Kurzschlußeinrichtung unabhängig von der z. B. von Hand umlegbaren Bürstenabhebeeinrichtung arbeiten kann.
2. 2. Selbsttätige Kurzschluß- und Bürstenabhebeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Kleinhaltung und leichter Lösbarkeit das Verbindungsglied (13) den kraftschlüssigen Zusammenhang zwischen den umlaufenden und den ortsfesten Teilen nur während der selbsttätigen Umschaltung beim An- und Auslauf vermittelt, während im Stillstand bzw. bei Lauf des Motors der Kraftschluß durch beispielsweise als Schrägnächen ausgebildete Rasten (23, 26, 27) aufrechterhalten wird.
3. 3. Selbsttätige Kurzschluß- und Bürstenabhebeeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten (4) durch einen unter Fliehkraftwirkung bewegten Hebel (25) betätigt werden, der seinerseits auf die Bürstenfedern (33) einwirkende Hebel (34) so umlegt, daß die Bürsten (4) vom Druck ihrer Anpreßfedern (33) entlastet und dadurch abgehoben werden.
4. 4. Selbsttätige Kurzschluß- und Bürstenabhebeeinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußkontakteinrichtung gegenüber der Stirnseite des Kollektors aus in sich unverdrehbaren, am Außenumfang mit Zinken versetzter Teilung versehenen, dem Kollektor zu konkav gewölbten Scheiben (2, 3) gebildet ist, die zwischen die der Fliehkraft axial entgegenwirkende Druckfeder (7) und eine unter der Fliehkraftwirkung axial verschiebbare Kreisplatte (8) auf die Welle aufgeschoben sind.
5. 5. Selbsttätige Kurzschluß- und Bürsten- abhebeeinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leicht entfernbaren Verbindungsglieder (13) an einem ringförmigen Hebel (14) diametral gegenüberliegend eingesetzt sind, dessen Mittelebene im wesentlichen mit der Mittelebene der fliehkraftbetätigten Kreisscheibe (8) übereinstimmt und der einerseits in einem Scharniere (17, 20) an einem die Bürsten (4) tragenden ringförmigen Körper (19) befestigt ist, andererseits mit den Schrägnächen (26, 27) eines senkrecht zur Ebene des Ringes (14) liegenden, ebenfalls am Bürstenring (19) in einem Scharnier (28, 29) befestigten Hebels (25) zusammenwirkt.
6. 6. Selbsttätige Kurzschluß- und Bürstenabhebeeinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche zum nicht umlaufenden Teil der Gesamteinrichtung gehörigen Konstruktionsstücke auf einer um die Wellenachse go schwenkbaren Bürstenbrücke angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen