DE69316486T2

DE69316486T2 - Bürstenhalteranordnung

Info

Publication number: DE69316486T2
Application number: DE69316486T
Authority: DE
Inventors: Charlotte A Lamb; Steven J Yockey
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1992-08-13
Filing date: 1993-08-06
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2013-08-07
Also published as: DE69316486D1; EP0587308B1; EP0587308A3; US5248910A; CA2101604C; CA2101604A1; ES2111133T3; JPH06121492A; EP0587308A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Generator zur Erzeugung von Strom und besonders auf eine Regler- und Bürstenhalteranordnung, die an dem Rahmen des Generators, der die Abgabespannung des Generators steuert, befestigt werden kann.
Generatore werden im allgemeinen als Quelle für Strom in Fahrzeugen, Booten, in der Luftfahrt und auf anderen zahlreichen Anwendungsgebieten verwendet. Eines der Probleme im Kontext mit diesen Generatoren stellt die Verunreinigung der Kohlebürsten dar, die gleitend mit dem Gleitring des Generators in Kontakt geraten. Bei den meisten Anwendungen werden diese Bürsten Wasser, Salz und anderen Verschmutzungselementen im Motorraum des Fahrzeugs ausgesetzt.
Ein anderes Problem tritt durch die Tatsache auf, dass Schraubenfedern benutzt werden, um die Kohlebürsten schräg, in einen Gleitkontakt mit den Gleitringen des Generators zu stellen. Die von diesen Schraubenfedern erzeugte Kraft ist je nach dem Verhältnis ihrer Ausdehnung veränderlich. Daraus ergibt sich, dass die von diesen Schraubenfedern auf einer neuen Kohlebürste erzeugte Kraft grösser als erforderlich ist, um zu gewährleisten, dass nach der Abnutzung der Bürste und der Ausdehnung der Schraubenfeder die Kraft noch ausreichend ist, um die Bürsten in Kontakt mit den Gleitringen zu halten. Diese überschüssige Kraft steigert die Abnutzung auf den Kohlebürsten und reduziert ihre Lebensdauer.
Ein anderes Problem mit den existierenden Generator-Bürstenhaltern tritt während der Montage auf, bei der der verbindungslitzenförmige Anschluss von der Bürste zu einer elektrischen Klemme durch ein kleines Loch geschraubt werden muss. Dies bedeutet einen zeitaufwendigen Montagevorgang. Ausserdem muss das kleine Loch, durch das die Verbindungslitze geführt wird mit Epoxyd abgedichtet werden, um eine Verunreinigung durch Wasser, Salz und andere unerwünschte Elemente zu vermeiden.
Die von Nimura im U,S.-Patent No 4 404 487 erörterte Bürstenhaltervorrichtung repräsentiert häufig benutzte Bürstenhalter. Diese Bürstenhaltervorrichtung verfügt über Schraubenfedern, die die Kohlebürsten in einem Gleitkontakt mit den Gleitringen des Generators schräg stellen und die Anschluss-Verbindungslitzen werden in ein Loch geführt, das in der Klemmenplatte besteht und daran gelötet.
Koster erwähnt in den deutschen Patenten DE 3 627 529 und DE 3 726 894 einen Bürstenhalter, in dem die Verbindungslitze an eine Klemme auf der Vorderseite des Halters angeschlossen ist. Wie bei Nimura hat der von Koster erwähnte Bürstenhalter eine Schraubenfeder, die die Kohlebürste gegen die Gleitringe schräg stellt.
Das U.S.-Patent 3 454 803 handelt von einem Bürstenhalter der gleitend eine Bürste trägt und eine rohrförmige Kartusche enthält, die einen Kanal zur Aufnahme der Bürste hat, der an einem Ende offen ist. Eine bandähnlich gerollte Feder mit permanentem Druck verfügt über ein im Kanal befestigtes Ende und das andere Ende bringt die Bürste in den Kanal. Wenn sich die Bürste abnutzt, wird die Feder in ein Spulenlager auf der Bürste rollen.
Die vorliegende Erfindung liefert jetzt eine Bürstenanordnung bestehend aus:
einem Gehäuse mit einem Paar räumlich getrennter Bürstenhalterzellen, einer Verbindungslitzenkammer, die neben jeder der besagten Bürstenhalterzellen liegt und mit ihr verbunden ist, einer elektrischen Bürstenklemme, die mit jeder Verbindungslitzenkammer verbunden und an dem besagten Gehäuse befestigt ist, einer Kohlebürste, die gleitend in jeder der besagten Bürstenhalterzellen aufgenommen wird, wobei jede Kohlebürste ein Verbindungslitzenkabel hat, das sich zur besagten Bürstenklemme erstreckt und eine Schraubenfeder, die in jeder der Bürstenhalterzellen angebracht ist, wobei die Schraubenfeder in das Ende der Kohlebürste einrastet, um Kraft zu erzeugen, die die Kohlebürste gegen ein offenes Ende der Bürstenhalterzelle drängt, wobei das Gehäuse ein aus Kunststoff gegossenes Gehäuse ist, in dem jede Bürstenhalterzelle durch eine Spalte zwischen der Bürstenhalterzelle und der Verbindungslitzenkamrner mit der dazugehörenden Verbindungslitzenkammer verbunden ist, wobei jede der besagten Bürstenhalterzellen und der besagten Verbindungslitzenkammern ein geschlossenes und ein offenes Ende haben, wobei die offenen Enden der besagten Bürstenhalterzeilen und der besagten Verbindungslitzenkammern sich in der gleichen Richtung gegenüberliegen, wobei sich jede Bürstenklemme in das offene Ende der dazugehörenden Verbindungslitzenkammer erstreckt und das Verbindungslitzenkabel jeder Kohlebürste sich durch die Verbindungsspalte und in die dazugehörende Verbindungslitzenkammer erstreckt und mit der dazugehörenden Bürstenklemme am offenen Ende der Verbindungslitzenkammer verbunden wird.
Die Bürstenanordnung kann ein Gehäuse haben, das mit einer Regleranordnung verbunden ist, um eine kombinierte Bürsten- und Regleranordnung zu bilden.
Die Vorteile der Bürstenhalteranordnung bestehen in der Tatsache, dass die Enden der Bürstenhalterzellen und der dazugehörenden Verbindungslitzenkammem gegenüber der Gleitringe geschlossen sind, um das Eindringen von Wasser, Salz und anderen Verschmutzungselementen von den Bürsten, der Verbindungslitzenverbindung und dem elektrischen Anschluss der Verbindungslitze mit der elektrischen Klemme zu verhindern.
Ein anderer Vorteil der erwähnten Bürstenhalteranordnung besteht in der Tatsache, dass die Schraubenfedern eine gleichmässige Kraft auf die Kohlebürsten ausüben, wobei überschüssige Lasten beseitigt werden, die die Abnutzung der Bürsten reduzieren und woraus sich eine gesteigerte Haltbarkeit und Betriebssicherheit ergeben.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, dass die Klemme an die die Bürstenverbindungslitzen elektrisch angeschlossen sind, sich nahe am offenen Ende der Bürstenhalterzelle befinden, wodurch es nicht mehr erforderlich ist, die Verbindungslitze durch ein kleines Loch während der Montage zu schrauben und wodurch die Abdichtung des Lochs mit Epoxyd oder einem anderen Abdichtungsmittel überflüssig ist.
Die Erfindung wird jetzt als Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, von denen:
Figur 1 eine Sicht vom oberen Teil der Regler- und Bürstenhalteranordnung ist;
Figur 2 eine Seitenansicht der Regler- und Bürstenhalteranordnung ist;
Figur 3 eine Sicht vom oberen Teil des aus Kunststoff gegossenen Gehäuses ist, das die Stelle darstellt, an der die intern gegossenen Kabel und Klemmen angebracht sind;
Figur 4 eine Seitenansicht des Reglers und des Bürstenhalters ist, die das Einrasten der Kohlebürsten mit den Gleitringen des Generators darstellt;
Figur 5 eine Seitenansicht der Schraubenfeder in ihrem entspannten Zustand ist;
Figur 6 eine Teilfrontansicht ist, die die relativen Stellen der Kohlebürsten und der Klemmen zeigt; und
Figur 7 eine Draufsicht der Regleranordnung ist.
Einzelheiten der Regler- und Bürstenhalteranordnung werden auf den Figuren 1 bis 4 dargestellt. Die Regler- und Bürstenhalteranordnung 10 verfügt über einen aus Kunststoff gegossenen Gehäuseträger 12 und eine Regleranordnung 14. Der Gehäuseträger 12 ist durch einen Sätz Stützen 16 an der Regleranordnung 14 angebracht, die durch einen dazugehörenden Satz Öffnungen 102 gehen, die sich in der Metallgrundplatte 18 der Regleranordnung 14 befinden. Die Köpfe der Stützen 16 sind gestaucht, um die Gehäuseträger 12 der Regleranordnung 14 zu befestigen.
Der Gehäuseträger 12 verfügt über zwei nebeneinanderliegende Bürstenhalterzellen 20 und 24, die zwei räumlich getrennte Kohlebürsten 22 und 26 beinhalten. Die inneren Enden 28 und 30 der jeweiligen Bürstenhalterzellen 20 und 24 sind geschlossen und schützen die Bürsten 22 und 26 und ihre dazugehörenden mit Kupferdraht umfiochtenen Verbindungslitzen-Shunts, wie zum Beispiel den Verbindungslitzen-Shunt 32 vor Wasser und Salz. Ein entsprechender Verbindungslitzen-Shunt (nicht dargestellt) ist mit dem Ende der Kohlebürste 26 verbunden.
Der Verbindungslitzen-Shunt 32 geht durch einen Schlitz 34, der sich zwischen der Bürstenhalterzelle 20 und einer Verbindungslitzenzelle 36 befindet, wobei sein Ende mit einer Klemme 38 verbunden ist, die sich am offenen Ende der Verbindungslitzenzelle 36 befindet. Genauso wie bei der Bürstenzelle 20 ist das innere Ende der Shuntzelle 36 geschlossen, um den Verbindungslitzen-Shunt 32 und die Klemme 38 vor Wasser und Salz zu schützen. Auf ähnliche Weise geht der Verbindungslitzen-Shunt 32 der Kohlebürste 26 durch einen Spalt 40 zwischen der Bürstenzelle 24 und einer dazugehörenden Verbindungslitzen-Zelle 42 und er ist mit einer Klemme 44 verbunden, wie es auf Figur 6 dargestellt wird.
Die Kohlebürsten 22 und 26 werden durch eine Schraubenfeder, wie zum Beispiel die Schraubenfeder 46 in Gleitkontakt mit den jeweiligen Gleitringen 48 und 50 eines Generators (nicht dargestellt), an dem die Regler- und Bürstenhalteranordnung 10 befestigt ist, schräg gestellt. Jede der Schraubenfedern 46 ist an einer Kante mit einer U-förmigen Sperrklinke 52 versehen, die eine Lippe 54 einrasten lässt, die sich nahe vom offenen Ende der Bürstengehäusezellen 20 und 24, auf der gegenüberliegenden Seite der dazugehörenden Verbindungslitzen-Zellen befindet. Die spiralförmige Fläche der Schraubenfeder 46 rastet in das innere Ende der Kohlebürsten 22 und 24 ein und erzeugt eine beständige Kraft, so dass die Last auf den Bürsten beständig sein wird, ungeachtet der Ausdehnung der Schraubenfedern 46. Die beständige, von den Schraubenfedern 46 erzeugte Kraft reduziert die Abnutzung der Kohlebürsten und steigert ihre Haltbarkeit. Eine Seitenansicht der Schraubenfeder 46 wird in ihrem entspannten Zustand auf Figur 5 dargestellt.
Das aus Kunststoff gegossene Gehäuse 12 beinhaltet auch einen abgeschirmten Zweiklauenstecker 56 mit zwei Einschraubstecker elementen 58 und 60, durch die Strom von der Batterle und/oder dem Generator an die Regleranordnung 14 geliefert wird. Wie es im Fachwissen bekannt ist, wird der auf die Regleranordnung montierte Reglerschaltkreis den an den Rotor des Generators gelieferten Strom regeln, um die Abgabespannung des Generators unabhängig von der elektrischen Last beizubehalten.
Das aus Kunststoff gegossene Gehäuse 12 verfügt ebenfalls über einen Reglerkasten 62, der die elektrischen Bestandteile des auf die Regleranordnung 18 montierten Reglerschaltkreises enthält. Der Reglerkasten ist mit einem abnehmbaren Deckel 63 versehen, der abgenommen wird, um die geschweissten elektrischen Anschlüsse zwischen dem Reglerschaltkreis und den Regler-Schaltkreiskontakten 64, 70, 74, 80 und 84 auszuführen. Nachdem die elektrischen Anschlüsse hergestellt worden sind, schnappt der Deckel 63 an seinen Platz, wobei er den oberen Teil des Reglerkastens 62 einschliesst. Einzelheiten hinsichtlich der Regleranordnung werden auf Figur 7 dargestellt.
Figur 3 stellt die Kabel dar, die in dem aus Kunststoff gegossenen Gehäuse 12 eingebettet sind, letzteres verbindet die Einschraubsteckerelemente 58 und 60 mit dem Reglerschaltkreis und den Kohlebürsten 38 und 44. Auf Figur 3 ist der Deckel 63 entfernt worden, um die Innenstruktur des Reglerkastens 62 zu zeigen. Das Einschraubsteckerelement 58 ist an einen Regler-Schaltkreiskontakt 64 in dem Reglerkasten 62 über ein elektrisches Kabel 66 angeschlossen, während das Einschraubsteckerelernent 60 an die Bürstenklemme 44 über das Kabel 68 und an einen Regler-Schaltkreiskontakt 70 in dem Reglerkasten 62 über das Kabel 72 angeschlossen ist. Die Bürstenklemme 38 ist über das Kabel 76 an den Regler-Schaltkreiskontakt 74 angeschlossen. Der Kontaktwahler 78 des Generators, der das Ausfallen des Generators bei der Abgabe von elektrischer Leistung entdeckt, ist über das Kabel 82 an den Regler-Schaltkreiskontakt 80 angeschlossen. Ein Erdungs-Regler-Schaltkreiskontakt 84 wird an zwei Masseanschlüssen 86 und 88 durch ein inneres Kabel 90 angeschlossen. Die Masseanschlüsse 86 und 88 kontaktieren die Grundplatte 18 wenn der Gehäuseträger 12 auf die Regleranordnung 14 montiert wird. Die Löcher 92 und 94 der Masseanschlüsse 86 und 88 sind mit den Montagelöchern 96 und 98 ausgerichtet, die sich in der Grundplatte 18 befinden.
Einzelheiten über die Regleranordnung werden auf Figur 7 dargestellt. Die Grundplatte 18 ist mit drei Montagelöchern 96, 98 und 100 versehen, durch die die Regler- und Bürstenhalteranordnung 10 mit dem Generator verbunden ist, wobei Halter mit Gewinden (nicht dargestellt) benutzt werden. Die Grundplatte 18 verfügt auch über eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 102 durch die die Stützen 16 gehen, wie es im vorausgegangenen Text beschrieben wird. Eine Regler- Schaltkreistafel 104, die den Regler-Schaltkreis enthält, ist an die Grundplatte 18 geschweisst, so dass die Regler-Schaltkreistafel 104 in dem Reglerkasten 62 aufgenommen wird.

Claims

1. Eine Bürstenanordnung bestehend aus:

einem Gehäuse (12) mit zwei räunilich getrennten Bürstenhalterzellen (20, 24), einer Verbindungslitzenkammer (36), die nahe an jeder der besagten Bürstenhalterzellen (20, 24) liegt und mit ihr verbunden ist, einer elektrischen Bürstenklemme (38, 44), die mit jeder Verbindungslitzenkamrner (36) verbunden und an dem besagten Gehäuse (12) befestigt ist, einer Kohlebürste (22, 26), die gleitbar in jeder der besagten Bürstenhalterzellen (20, 24) aufgenommen wird, wobei die Kohlebürste (22, 26) ein Verbindungslitzenkabel (32) hat, das sich zur besagten Bürstenklemme (38, 44) erstreckt und einer Schraubenfeder (46), die in jeder der Bürstenhalterzellen angebracht ist, wobei die Schraubenfeder (46) mit dem Ende der Kohlebürste (22, 26) einrastet, um eine Kraft zu erzeugen, die die Kohlebürste gegen ein offenes Ende der Bürstenhalterzelle (20, 24) drängt,

dadurch gekennzeichnet dass das Gehäuse (12) ein aus Kunststoff gegossenes Gehäuse ist, in dem jede Bürstenhalterzelle (20, 24) mit der dazugehörenden Verbindungslitzenkammer (36) durch einen Schlitz (34) zwischen der Bürstenhalterzelle und der Verbindungslitzenkammer verbunden ist, wobei jede der besagten Bürstenhalterzellen (20, 24) und der besagten Verbindungslitzenkammern (36) ein geschlossenes und ein offenes Ende hat, wobei die besagten offenen Enden der besagten Bürstenhalterzellen (20, 24) und der besagten Verbindungslitzenkammern (36) sich in der gleichen Richtung gegenüberliegen, wobei sich jede Bürstenklemme (38, 44) in das offen Ende der dazugehörenden Verbindungslitzenkammer (36) erstreckt und wobei sich das Verbindungslitzenkabel (32) jeder Kohlebürste (22, 26) durch den Verbindungsspalt (34) in die dazugehörende Verbindungslitzenkammer erstreckt und an die dazugehörende Bürstenklemme (38, 44) am offenen Ende der Verbindungslitzenkammer (36) angeschlossen wird.

2. Eine Bürstenanordnung nach Anspruch 1, in der jede Schraubenfeder (46) an einem Ende über einen spiralenförmigen Abschnitt, der mit der dazugehörenden Kohlebürste (22, 26) einrastet und über eine Sperrklinke (52) an seinem gegenüberliegenden Ende verfügt, wobei die Sperrklinke mit dem besagten Gehäuse (12) nahe vorn offenen Ende der dazugehörenden Bürstenhalterzelle (20, 24) einrastet.

3. Eine Bürstenanordnung nach Anspruch 2, in der die Sperrklinke (52) jeder Feder (46) in das Gehäuse (12) auf der Seite der Bürstenhalterzelle (20, 24) einrastet, die der dazugehörenden Verbindungslitzenkammer (36) gegenüberliegt.

4, Eine Regler- und Bürstenanordnung für einen Generator mit einem Rotor und zwei Gleitringen durch die Strom an den besagten Rotor geliefert wird, wobei die besagte Regler- und Bürstenanordnung eine Bürstenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3 enthält, kombiniert mit einer Regleranordnung (14), die an dem Generator befestigt werden kann, wobei das Gehäuse (12) der Bürstenanordnung an der Regleranordnung (14) befestigt wird, wobei das Gehäuse elektrische Kabel (72, 76) hat, die in ihm geformt sind, die die besagten Bürstenklemmen (38, 44) an die Regleranordnung (14) anschliessen.

5, Eine Regler- und Bürstenanordnung nach Anspruch 4, in der das besagte Gehäuse (12) ausserdem eine Kontaktdetektionsklemme (78) hat, die automatisch an eine Detektionsabgabe des Generators angeschlossen wird, wenn die Regler- und Bürstenanordnung auf dem Generator montiert ist und ein elektrisches Kabel (82), das in dem Gehäuse (12) geformt ist, das die Kontaktdetektionsklemme (78) mit einem Kontakt (80) der Regleranordnung (14) verbindet.

6. Eine Regler- und Bürstenanordnung nach Anspruchs, die ferner einen elektrischen Stecker enthält, um Strom an die besagte Regleranordnung (14) von einer äusseren Quelle zu liefern.