EP0585591A1 - Kohlebürste - Google Patents

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EP0585591A1
EP0585591A1 EP93111727A EP93111727A EP0585591A1 EP 0585591 A1 EP0585591 A1 EP 0585591A1 EP 93111727 A EP93111727 A EP 93111727A EP 93111727 A EP93111727 A EP 93111727A EP 0585591 A1 EP0585591 A1 EP 0585591A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carbon brush
recess
sleeve
wire
bore
Prior art date
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Granted
Application number
EP93111727A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0585591B1 (de
Inventor
Horst Ulm
Anton Swoboda
Günter Schardt
Edmund Kübler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Original Assignee
Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE9211524U external-priority patent/DE9211524U1/de
Application filed by Schunk Kohlenstofftechnik GmbH filed Critical Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Priority to EP96104231A priority Critical patent/EP0723318B1/de
Publication of EP0585591A1 publication Critical patent/EP0585591A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0585591B1 publication Critical patent/EP0585591B1/de
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/58Means structurally associated with the current collector for indicating condition thereof, e.g. for indicating brush wear
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38Brush holders
    • H01R39/383Brush holders characterised by the electrical connection to the brush holder

Definitions

  • the invention relates to a carbon brush with signaling wire and preferably with a current-carrying wire arranged in the carbon brush and optionally with an isolating nipple made of insulating material and spring-loaded in the longitudinal axis of the carbon brush, the signaling wire, which is at least partially surrounded by a sleeve, with a for indicating a specific consumption of carbon brushes
  • Carbon brush interacting commutator or slip ring for releasing a signal in electrically conductive contact is arranged in a preferably extending in the longitudinal axis direction of the carbon brush and starting from a first carbon brush surface recess such as bore.
  • Signaling strands can be covered at least in some areas with Teflon or an equivalent material, at least in the section running within the carbon brush.
  • the section is then glued into the recess. So that the signal wire cannot slip out of the adhesive material - Teflon does not accept an adhesive - on the one hand, a wavy or twisted geometry is embossed on the section surrounded by Teflon, and on the other hand the section is laid in a loop or U-shape in the recess. The installation of corresponding signal wires is clearly complex.
  • FR-A 2 223 858 it is known to arrange a signaling wire in a sleeve made of insulating material, which extends at least in regions within a correspondingly adapted recess in the carbon brush. Since the signal wire itself is surrounded by an insulating jacket, problems can arise when it is clearly arranged in the sleeve.
  • optical conductors are used to detect carbon brush wear, via which light signals are transmitted or received.
  • a carbon brush for collector motors is known from DE 28 04 547 A1, in which a signaling wire surrounded by an insulating jacket is arranged in a longitudinal bore.
  • a prefabricated plastic sleeve is proposed according to G 84 33 023 U1, which can be inserted into a bore in a carbon brush.
  • the signal wire is then inserted into the plastic part itself. So that the signaling wire remains in the sleeve, it is slotted so that the signaling wire is clamped between the longitudinal halves of the sleeve which can be moved relative to one another when it is introduced into the carbon brush. If the bore for receiving the sleeve is too large compared to its outer diameter, a secure holding of the signal wire is not guaranteed.
  • the sleeve can also melt at high temperatures, resulting in an uncontrolled displacement of the signaling wire.
  • the present invention is based on the object of developing a carbon brush of the type described in the introduction in such a way that the carbon brush can be fitted with the signaling wire in a manner suitable for automatic and problem-free operation, and in addition a clear, secure positional fixation, in particular with respect to the area of the signaling wire section, which is to take place with the Commutator or the slip ring for releasing the signal interacts. It should also be ensured that the position fixing of the signaling wire does not cause any stresses in the carbon brush, which can lead to inadmissible cracks, particularly in the case of laminated carbon brushes.
  • the object is achieved in a carbon brush of the type described in the introduction in that the sleeve has an edge which extends at least in some areas and which lies against a shoulder of the recess, in that the sleeve with its outer edge surface spaced from the assigned first outer surface of the carbon brush and that adhesive material is introduced into the space formed between the outer surface of the sleeve edge and the first carbon brush surface and / or the signaling wire is fixed in position via a further recess extending from a side surface of the carbon brush.
  • the sleeve is fixed in position via a pin arranged in the second recess. Tamping over the second recess is also possible.
  • the second recess runs exclusively within one of the carbon brush layers.
  • the measures according to the invention ensure that the signal wire is securely fixed.
  • the use of metal such as brass as the sleeve material ensures, due to its hardness, that it can be easily inserted into the carbon brush even if the geometry of the recess and sleeve are closely coordinated.
  • the metal material also ensures problem-free gluing in the carbon brush, which would otherwise lead to considerable problems when using plastic. By squeezing like crimping the sleeve and signaling wire, it experiences an immovable and therefore clear positioning.
  • the edge sits on the shoulder or bottom of the first recess, which is preferably a stepped bore, and metered adhesive is added to the edge of the sleeve, that is to say the sleeve is not actually glued into the bore, thermal expansion of the adhesive cannot be so great occur that would otherwise lead to cracking. Nevertheless, fixation by the adhesive is ensured, since the adhesive is drawn into the joint between the sleeve and the wall of the carbon brush recess for hardening and only a correspondingly thin adhesive layer is formed.
  • the teachings according to the invention are suitable for all types of carbon brushes which have a signaling strand, i.e. those which have only one signaling strand or those which, in addition to the signaling strand, comprise only a shutdown device and / or a current-conducting helical compression spring and / or a current-conducting strand.
  • a carbon brush with a cuboid or cylindrical geometry with side or end faces, with one end face being able to be placed against a commutator or slip ring of an electric motor, comprising current-carrying wire arranged in the carbon brush, optionally with an insulating material that is spring-biased in the longitudinal axis of the carbon brush Shut-off nipple and a signaling wire, which extends with a section of a preferably in the longitudinal direction of the carbon brush (First) recess such as a hole is arranged and fixed in position in order to generate a signal to indicate a certain consumption of carbon brushes by interacting with the commutator or slip ring, the carbon brush being characterized in that the signaling wire extends over a (second) Recess is fixed in position.
  • the signaling wire is preferably tamped via the second recess starting from the side surface, such as a bore in the first recess.
  • the longitudinal bore can be adapted to the cross-section of the signal wire, so that a sufficient residual wall thickness remains.
  • the bore emanating from the side surface can have a relatively large cross-section in order to introduce and compact the powder for pounding the signaling wire through it.
  • the cross section of the second recess that is to say that which should be perpendicular or approximately perpendicular to the longitudinal axis of the carbon brush, is preferably approximately 1.5 times the cross section of the first recess, which, as mentioned, is adapted approximately to that of the signaling wire.
  • the second recess should run at a distance L / 3 to L / 2 from the free end of the section of the signal wire running inside the carbon brush, the length of which corresponds within the carbon brush L.
  • the signal wire Since the signal wire is cut to length before it is inserted into the carbon brush, it must be ensured that the free end is stripped. For this purpose, it can be provided that the signal wire, after it has been cut to length and optionally pretreated, is immersed in an etchant in an adhesive, preferably made of polyurethane.
  • shut-off nipple (14) is made of insulating material and is spring-biased in the direction of the longitudinal axis (16) of the carbon brush (10), preferably by means of a helical spring (18).
  • Both the stranded wire (12) and the shut-off nipple (14) are stamped in by means of powdered-in metal powder (20) or (22).
  • An insulating plate (24), on which the helical spring (18) is supported, can additionally be arranged between the ramming powder (22) covering the shut-off nipple (14) and the end face facing it.
  • a section (26) of a signaling wire (28) also runs within the carbon brush (10).
  • a signal is to be triggered via the signaling wire (28), namely when the carbon brush (10) interacting with a commutator or slip ring (not shown) is worn to such an extent that renewal is appropriate, i.e. before the carbon brush (10) in one Extent is used that the shut-off nipple (14) lifts the carbon brush from the slip ring or the commutator.
  • the section (26) running in the bore (30) can additionally be surrounded by teflon material (31).
  • the section (26) of the signaling wire (28) extending in the bore (30) extends in the longitudinal direction of the bore (30).
  • the section (26) of the signaling wire (28) is surrounded in regions by a sleeve (32) which has a flange-like upper edge (34) which, when mounted Signaling wire (28) abuts a shoulder (36) of the stepped bore (30).
  • the length of the sleeve (32) is less than the section (26) surrounded by it. Consequently, the free end (38) of the section (26) extends in a space (44) which extends between the bottom (42) of the bore (30) and the lower edge of the sleeve (32). Since the free end (38) of the signaling wire (28) is stripped, insulation can optionally be carried out with an adhesive material, in order not to generate a signal prematurely, which could otherwise be caused by carbon dust generated when the carbon brush runs off.
  • the flange-like edge or collar (34) is set back with respect to the free surface (46) of the side of the carbon brush (10) from which the stepped bore (30) originates.
  • the sleeve In order to clearly position the sleeve (32) and thus the signaling wire (28), the sleeve can be fixed in position in the carbon brush using adhesive material or a pin. This will be explained with reference to FIGS. 2 to 5.
  • a layered carbon brush (60) is shown, which consists of layers (62) and (64) glued together.
  • the stepped bore (30) for the signaling wire (28), not shown, and on the other hand an oblique bore (68) for a current-carrying wire extend from the end face (66) of the carbon brush (60).
  • the sleeve (32) with the signaling wire (not shown) is introduced into the bore (30), wherein the edge (34) of the sleeve (32) rests on the shoulder (36) of the stepped bore (30).
  • This paragraph (36) can be caused by any change in cross section.
  • a recess such as a bore (74) extends perpendicular to the longitudinal axis (16) of the carbon brush (60) from a side surface (72) of the layer (64) of the carbon brush (60), into which a pen can be inserted.
  • the bore (74) or the pin is dimensioned so that the pin (76) rests on the free upper surface of the edge (34).
  • the position of the sleeve (32) in the bore (30) of the carbon brush (70) according to FIG. 5 is achieved by adhesive material which is metered into the space (78) that is located between the surface (80) of the carbon brush (70). and the upper free surface of the collar (34) of the sleeve (32) extends.
  • the position of the sleeve (32) can also be fixed in that the pin (76) does not run above the collar (34), but extends laterally along the sleeve and touches it tangentially in order to achieve a position fix .
  • the sleeve by a side surface and Fixing the recess, preferably perpendicular to the longitudinal axis of the sleeve, by stamping carbon material into it, for example.
  • a position fixation can also be done by, for example, a fastening element such as a screw.
  • FIG. 6 shows a cross section of a further carbon brush (100) designed according to the invention, which has a cuboid geometry.
  • Bores (114) and (116) are provided parallel to the longitudinal axis (112) of the carbon brush.
  • a shut-off nipple (118) is arranged in the bore (114).
  • the shut-off nipple (118) is made of an insulating material and is preferably biased in the direction of the longitudinal axis (112) of the carbon brush with a helical spring (not shown).
  • a current-conducting strand (120) runs coaxially with the shut-off nipple (118) and above it.
  • a signaling wire (122) is arranged in the longitudinal bore (116) and extends with a section (124) of length L within the bore (116).
  • the cross section of the bore (116) corresponds approximately to that of the signaling wire (122).
  • the signal wire (122) is insulated within the bore (116).
  • the signaling wire (122) or the section (124) has a sheathing preferably made of Teflon.
  • the free end is insulated with an adhesive.
  • the signaling wire (122) is cut off beforehand and pretreated with an etchant, in order to then be immersed in an adhesive which is preferably made of polyurethane.
  • the free end (126) of the signaling wire (122) surrounded by the adhesive runs below the shut-off nipple (118). Consequently, when the carbon brush (110) wears, the end (126) first comes into an electrically conductive connection with a commutator or slip ring (not shown) before the carbon brush (110) passes over the shut-off nipple (118) is lifted off the commutator or slip ring.
  • the current-carrying connection between the signal wire and the commutator or the slip ring triggers a signal which indicates that the carbon brush (110) has to be replaced.
  • a transverse bore (130) extends from a side surface (128) of the longitudinal bore (116), which is preferably perpendicular to the longitudinal axis (112) of the carbon brush (110) runs.
  • a transverse bore (130) is made of copper or iron powder or carbon introduced to tamp the signaling wire (122) or section (124), so that it immovably fix in the longitudinal bore (116).
  • the cross section of the transverse bore (130) can be considerably larger than that of the signaling wire (122) in order to introduce and compact the powder required for pounding to the required extent.
  • a screw or another fastening element can also be introduced into the transverse bore (130), by means of which the position (124) and thus the signaling wire (122) are fixed in position.
  • the cross section of the transverse bore (130) preferably corresponds to 1.5 times the signaling wire (122).
  • the transverse bore (130) should also run approximately at a distance from the L / 3 to L / 2 to the free end (126) of the section (124) of the signaling wire (122).

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)

Abstract

Es wird eine Kohlebürste (10) mit quader- oder zylinderförmiger Geometrie mit Seiten- oder Stirnflächen, vorgeschlagen, in der eine stromführende Litze (12) sowie eine in Längsrichtung der Kohlebürste sich erstreckende Meldelitze (28) angeordnet ist. Die Meldelitze ist mit einem Abschnitt (26) einer vorzugsweise in Längsrichtung der Kohlebürste verlaufenden Ausnehmung (30) wie Bohrung angeordnet und lagefixiert, um zur Anzeige eines bestimmten Kohlebürstenverbrauchs durch Wechselwirken mit einem Kommutator oder Schleifring ein Signal zu erzeugen. Um eine eindeutige, jedoch spannungsfreie Lagefixierung der Meldelitze sicherzustellen, wird diese von einer Hülse (32) mit umlaufendem Rand (34) umgeben, der seinerseits an einem Absatz (36) der Ausnehmung anliegt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Kohlebürste mit Meldelitze sowie vorzugsweise mit in der Kohlebürste angeordneter stromführender Litze und gegebenenfalls mit einem aus Isoliermaterial bestehenden, in Kohlenbürstenlängsachse federvorgespannten Abschaltnippel, wobei die zumindest bereichsweise von einer Hülse umgebene Meldelitze mit einem zur Anzeige eines bestimmten Kohlebürstenverbrauchs von mit der Kohlebürste wechselwirkendem Kommutator oder Schleifring zur Freigabe eines Signals in elektrisch leitende Berührung gelangenden Abschnitt in einer vorzugsweise in Längsachsenrichtung der Kohlebürste verlaufenden und von einer ersten Kohlebürstenfläche ausgehenden Ausnehmung wie Bohrung angeordnet ist.
  • Bei insbesondere für gewerbliche Zwecke bestimmten Maschinen ist es erforderlich, daß, bevor die Kohlebürste im unzulässigen Umfang abgenutzt und durch den Abschaltnippel von einem Kommutator oder Schleifring des Motors abgehoben wird, ein Signal auftritt, das anzeigt, daß in Kürze die Kohlebürsten aufgrund ihres Verbrauches erneuert werden müssen. In diesem Fall wird die Isolierung der normalerweise isolierten Meldelitze oder das diese umgebende isolierende Material durch Wechselwirken mit dem Kommutator und dem Schleifring abgerieben, so daß sodann die Meldelitze selbst in elektrisch leitenden Kontakt mit dem Kommutator oder Schleifring gelangt, wodurch ein Stromkreis geschlossen und das gewünschte Signal selbsthaltend freigegeben wird.
  • Meldelitzen können zumindest in dem innerhalb der Kohlebürste verlaufendem Abschnitt zumindest bereichsweise mit Teflon oder einem gleichwirkenden Material ummantelt sein. Der Abschnitt wird sodann in die Ausnehmung eingeklebt. Damit die Meldelitze aus dem Klebermaterial nicht herausrutschen kann - Teflon nimmt einen Kleber nicht an -, wird einerseits dem von Teflon umgebenen Abschnitt eine wellenförmige oder verdrillte Geometrie aufgeprägt und andererseits der Abschnitt schlaufen- bzw. U-förmig in der Ausnehmung verlegt. Das Montieren entsprechender Meldelitzen ist erkennbar aufwendig.
  • Aus der FR-A 2 223 858 ist es bekannt, eine Meldelitze in einer aus Isoliermaterial bestehenden Hülse anzuordnen, die sich zumindest bereichsweise innerhalb einer entsprechend angepaßten Aussparung der Kohlebürste erstreckt. Da die Meldelitze selbst von einem Isoliermantel umgeben ist, kann es zu Problemen führen, diese eindeutig in der Hülse anzuordnen.
  • Um die Hülse selbst definiert in der Kohlebürste festzulegen, verläuft im erheblichen Abstand zur Kohlebürstenoberfläche ein Absatz. Dies wiederum bedeutet, daß ein erheblicher Weg zurückzulegen ist, bis die aus Kunststoff bestehende Hülse bis zu diesem Anschlag verschoben ist. Bei Paßungenauigkeiten kann daher der Fall auftreten, daß die Hülse bereits im Abstand zu der Stufe nicht mehr verschiebbar ist, so daß infolge dessen die Meldelitze zu spät anzeigen würde, daß eine Erneuerung der Kohlebürste erforderlich ist.
  • In der EP 0 232 209 A1 werden zu Feststellung einer Kohlebürstenabnutzung optische Leiter benutzt, über die Lichtsignale gesendet bzw. empfangen werden.
  • Aus der DE 28 04 547 A1 ist eine Kohlebürste für Kollektormotoren bekannt, bei der eine von einem Isoliermantel umgebende Meldelitze in einer Längsbohrung angeordnet wird.
  • Um die Meldelitze eindeutig zu positionieren, müssen geeignete Klebermaterialien verwendet werden, wobei jedoch insbesondere bei ruckartigen Stößen nicht sichergestellt ist, daß die Meldelitze nicht verschoben wird.
  • Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird nach dem G 84 33 023 U1 eine vorgefertigte Kunststoffhülse vorgeschlagen, die in eine Bohrung einer Kohlebürste einsteckbar ist. In das Kunststoffteil selbst wird sodann die Meldelitze eingebracht. Damit die Meldelitze in der Hülse verbleibt, ist diese geschlitzt, so daß beim Einbringen in die Kohlebürste die Meldelitze zwischen den zueinander bewegbaren Längshälften der Hülse festgeklemmt wird. Sofern die Bohrung zur Aufnahme der Hülse im Vergleich zu dessen Außendurchmesser zu groß ist, ist ein sicheres Halten der Meldelitze nicht gewährleistet. Auch kann bei hohen Temperaturen ein Schmelzen der Hülse erfolgen, wodurch ein unkontrolliertes Verschieben der Meldelitze erfolgt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kohlebürste der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß ein automatengerechtes und problemloses Bestücken der Kohlebürste mit der Meldelitze erfolgt, wobei außerdem eine eindeutige sichere Lagefixierung insbesondere in bezug auf den Bereich des Meldelitzenabschnittes erfolgen soll, der mit dem Kommutator bzw. dem Schleifring zur Freigabe des Signals wechselwirkt. Auch soll sichergestellt sein, daß durch die Lagefixierung der Meldelitze keine Spannungen in der Kohlebürste auftreten, die insbesondere bei Schichtkohlebürsten zu unzulässigen Rißbildungen führen können.
  • Die Aufgabe wird bei einer Kohlebürste der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Hülse einen zumindest bereichsweise umlaufenden Rand aufweist, der an einem Absatz der Ausnehmung anliegt, daß die Hülse mit ihrer außenliegenden Randfläche beabstandet zur zugeordneten ersten Außenfläche der Kohlebürste verläuft und daß in zwischen äußerer Fläche des Hülsenrandes und der ersten Kohlebürstenfläche gebildetem Raum Klebermaterial eingebracht ist und/oder die Meldelitze über eine von einer Seitenfläche der Kohlebürste ausgehenden weiteren Ausnehmung lagefixiert ist. Insbesondere ist vorgesehen, daß die Hülse über in der zweiten Ausnehmung angeordnetem Stift lagefixiert wird. Auch ist ein Feststampfen über die zweite Ausnehmung möglich.
  • Bei einer Schichtkohlenbürste verläuft die zweite Ausnehmung ausschließlich innerhalb einer der Kohlebürstenschichten.
  • Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist eine sichere Fixierung der Meldelitze gewährleistet. Durch die Verwendung von Metall wie Messing als Hülsenmaterial ist aufgrund dessen Härte sichergestellt, daß ein problemloses Einführen in die Kohlebürste auch dann erfolgen kann, wenn die Geometrie von Ausnehmung und Hülse eng aufeinander abgestimmt sind. Durch das Material Metall ist außerdem ein problemloses Einkleben in der Kohlebürste gewährleistet, was bei der Verwendung von Kunststoff andernfalls zu erheblichen Problemen führen würde. Durch das Verquetschen wie Crimpen von Hülse und Meldelitze erfährt diese eine unverrückbare und damit eindeutige Positionierung.
  • Dadurch, daß der Rand am Absatz bzw. Boden der vorzugsweise als abgesetzte Bohrung ausgebildeten ersten Ausnehmung aufsitzt und auf den Rand der Hülse dosiert Kleber gegeben wird, also die Hülse im eigentlichen Sinne nicht in die Bohrung eingeklebt wird, können nicht so große Wärmedehnungen des Klebers auftreten, die ansonsten zu einer Rißbildung führen würden. Dennoch ist eine Fixierung durch den Kleber sichergestellt, da der Kleber zum Aushärten in die Fuge zwischen der Hülse und der Wandung der Kohlebürstenausnehmung einzieht und sich nur eine entsprechend dünne Kleberschicht ausbildet.
  • Durch den ergänzenden bzw. alternativen Vorschlag einer Lagefixierung mittels des Stiftelements ist ein völlig spannungsfreies Festlegen der Hülse gewährleistet, ohne daß es größerer Abmessungen der Kohlebürste bedarf.
  • Die erfindungsgemäßen Lehren sind für Kohlebürsten sämtlicher Bauart geeignet, die eine Meldelitze aufweisen, also solche, die nur eine Meldelitze aufweisen oder solche, die neben der Meldelitze nur eine Abschaltvorrichtung und/oder eine stromleitende Schraubendruckfeder und/oder eine stromleitende Litze umfassen.
  • Allgemein ausgedrückt lassen sich mit der Erfindung folgende Vorteile erzielen:
    • a) geringe Einbaumaße,
    • b) die Einbautiefe ist bei Verwendung einer einheitlichen Hülse einfach zu ändern,
    • c) die Kontrolle der Einbautiefe ist einfach (ist die Hülse bis auf den Bund (flanschartiger Rand) eingeklebt, ist die Einbautiefe in Ordnung. Ein Verrutschen der Litze wird klar sichtbar;
    • d) die Meldelitzenanordnung macht es möglich, die Montage zu automatisieren;
    • e) spannungsfreie Verbindung, wodurch geringe Wandstärken zwischen der bzw. den Ausnehmungen und den Kohlebürstenaußenflächen genügen.
  • Die Aufgabe wird jedoch auch mit einer Kohlebürste mit quader- oder zylinderförmiger Geometrie mit Seiten- oder Stirnflächen, wobei eine Stirnfläche an einen Kommutator oder Schleifring eines Elektromotors anlegbar ist, umfassend in der Kohlebürste angeordnete stromführende Litze, gegebenenfalls einen aus Isoliermaterial bestehenden, in Kohlebürstenlängsachse federvorgespannten Abschaltnippel sowie eine Meldelitze, die mit einem Abschnitt einer vorzugsweise in Längsrichtung der Kohlebürste verlaufenden (ersten) Ausnehmung wie Bohrung angeordnet und lagefixiert ist, um zur Anzeige eines bestimmten Kohlebürstenverbrauchs durch Wechselwirken mit dem Kommutator oder Schleifring ein Signal zu erzeugen, gelöst, wobei sich die Kohlebürst dadurch auszeichnet, daß die Meldelitze über eine von einer Seitenfläche ausgehende (zweite) Ausnehmung lagefixiert ist. Dabei wird die Meldelitze vorzugsweise über die von der Seitenfläche ausgehende zweite Ausnehmung wie Bohrung in der ersten Ausnehmung festgestampft.
  • Alternativ besteht auch die Möglichkeit, durch die zweite Ausnehmung ein Befestigungselement wie Schraube zur Lagefixierung der Meldelitze einzuführen.
  • Durch die erfindungsgemäße Lehre ist es nicht mehr erforderlich, daß die in Längsrichtung der Kohlebürste verlaufende Bohrung, innerhalb der die Meldelitze verläuft, einen erheblich größeren Querschnitt als die Meldelitze selbst aufweisen muß, um das zum Feststampfen benötigte Material einzubringen. Vielmehr kann die Längsbohrung dem Querschnitt der Meldelitze angepaßt werden, so daß eine hinreichende Restwandstärke verbleibt.
  • Dagegen kann die von der Seitenfläche ausgehende Bohrung einen relativ großen Querschnitt aufweisen, um über diese das Pulver zum Feststampfen der Meldelitze einzubringen und zu verdichten.
  • Vorzugsweise beläuft sich der Querschnitt der zweiten Ausnehmung, also derjenigen, die senkrecht oder in etwa senkrecht zur Längsachse der Kohlebürste verlaufen sollte, in etwa dem 1,5-fachen des Querschnitts der ersten Ausnehmung, die erwähntermaßen in etwa dem der Meldelitze angepaßt ist.
  • Um eine sichere Lagefixierung zu gewährleisten, sollte die zweite Ausnehmung im Abstand L/3 bis L/2 vom freien Ende des innerhalb der Kohlebürste verlaufenden Abschnitts der Meldelitze verlaufen, dessen Länge innerhalb der Kohlebürste L entspricht.
  • Da die Meldelitze vor Einbringen in die Kohlebürste abgelängt ist, muß sichergestellt sein, daß das freie Ende abisoliert ist. Hierzu kann vorgesehen werden, daß die Meldelitze nach dessen Ablängen und gegebenenfalls erfolgter Vorbehandlung in einem Ätzmittel in einem Kleber vorzugsweise aus Polyurethan-Basis getaucht wird.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1
    einen Ausschnitt einer ersten Ausführungsform einer Kohlebürste,
    Fig. 2
    eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kohlebürste im Schnitt und Seitenansicht,
    Fig. 3
    die Kohlebürste gemäß Fig. 2 in Vorderansicht,
    Fig. 4
    die Kohlebürste gemäß Fig. 2 in Draufsicht,
    Fig. 5
    eine dritte Ausführungsform einer Kohlebürste und
    Fig. 6
    eine vierte Ausführungsform einer Kohlebürste.
  • In den Fig. 1 bis 5, in denen grundsätzlich gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, sind teilweise im Ausschnitt Kohlebürsten (10) bzw. (60) dargestellt, in denen eine stromführende Litze (12) und ein Abschaltnippel (14) angeordnet sein können (Fig. 1). Der Abschaltnippel (14) besteht aus isolierendem Material und ist in Richtung der Längsachse (16) der Kohlebürste (10) vorzugsweise mittels einer Schraubenfeder (18) federvorgespannt.
  • Sowohl die Litze (12) als auch der Abschaltnippel (14) sind mittels Einstampf- wie Metallpulver (20) bzw. (22) eingestampft. Zwischen dem den Abschaltnippel (14) abdeckenden Einstampfpulver (22) und der diesem zugewandten Stirnseite kann zusätzlich ein Isolierplättchen (24) angeordnet sein, an dem sich die Schraubenfeder (18) abstützt.
  • Die insoweit beschriebenen Elemente sind aus dem Stand der Technik bekannt und können auch bekannte Modifizierungen erfahren.
  • Innerhalb der Kohlebürste (10) verläuft des weiteren ein Abschnitt (26) einer Meldelitze (28). Über die Meldelitze (28) soll ein Signal ausgelöst werden, nämlich dann, wenn die mit einem nicht dargestellten Kommutator oder Schleifring wechselwirkende Kohlebürste (10) in einem Umfang abgenutzt ist, daß ein Erneuern angebracht ist, also bevor die Kohlebürste (10) in einem Umfang verbraucht ist, daß der Abschaltnippel (14) die Kohlebürste von dem Schleifring bzw. dem Kommutator abhebt.
  • Die Meldelitze (28), die im Ausführungsbeispiel in einer parallel zur Längsachse (16) der Kohlebürste (10) verlaufenden Ausnehmung wie abgesetzte Bohrung (30) verläuft, ist isoliert. Dabei kann der in der Bohrung (30) verlaufende Abschnitt (26) zusätzlich von Teflonmaterial (31) umgeben sein.
  • Der sich in der Bohrung (30) erstreckende Abschnitt (26) der Meldelitze (28) verläuft in Längsrichtung der Bohrung (30).
  • Der Abschnitt (26) der Meldelitze (28) ist bereichsweise von einer Hülse (32) umgeben, die einen flanschartig ausgebildeten oberen Rand (34) aufweist, der bei montierter Meldelitze (28) an einem Absatz (36) der abgestuften Bohrung (30) anliegt.
  • Die Länge der Hülse (32) ist geringer als der von dieser umgebene Abschnitt (26). Folglich erstreckt sich das freie Ende (38) des Abschnittes (26) in einem Raum (44), der zwischen dem Boden (42) der Bohrung (30) und dem unteren Rand der Hülse (32) verläuft. Da das freie Ende (38) der Meldelitze (28) abisoliert ist, kann eine Isolierung gegebenenfalls mit einem Klebermaterial erfolgen, um nicht vorzeitig ein Signal zu erzeugen, das ansonsten durch beim Ablaufen der Kohlebürste erzeugten Kohlenstaub hervorgerufen werden könnte.
  • Damit die Meldelitze (28) zu der Hülse (32) nicht verrutschen kann, werden diese miteinander z.B. durch Crimpen verquetscht. Dieser Bereich ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen (40) gekennzeichnet.
  • Der flanschartige Rand oder Bund (34) ist in bezug auf die freie Oberfläche (46) der Seite der Kohlebürste (10) zurückversetzt angeordnet, von der die abgestufte Bohrung (30) ausgeht.
  • Um die Hülse (32) und damit die Meldelitze (28) eindeutig zu positionieren, kann die Hülse in der Kohlebürste durch Klebermaterial oder durch einen Stift lagefixiert werden. Dies soll an Hand der Fig. 2 bis 5 erläutert werden.
  • So ist in den Fig. 2 bis 4 eine Schichtkohlenbürste (60) dargestellt, die aus zusammengeklebten Schichten (62) und (64) besteht. Von der Stirnfläche (66) der Kohlebürste (60) geht einerseits die abgestufte Bohrung (30) für die nicht dargestellte Meldelitze (28) und andererseits eine schräg verlaufende Bohrung (68) für eine stromführende Litze aus.
  • In die Bohrung (30) wird die Hülse (32) mit der nicht dargestellten Meldelitze eingebracht, wobei der Rand (34) der Hülse (32) auf dem Absatz (36) der gestuften Bohrung (30) aufliegt. Dieser Absatz (36) kann durch eine beliebige Querschnittsveränderung hervorgerufen werden.
  • Um ein unkontrolliertes axiales Verschieben der Hülse (32) auszuschließen, verläuft von einer Seitenfläche (72) der Schicht (64) der Kohlebürste (60) eine senkrecht zur Längsachse (16) der Kohlebürste (60) sich erstreckende Ausnehmung wie Bohrung (74), in die ein Stift einbringbar ist. Dabei ist die Bohrung (74) bzw. der Stift dimensionsmäßig so ausgelegt, daß der Stift (76) auf der freien oberen Fläche des Randes (34) aufliegt.
  • Da sich die Bohrung (74) ausschließlich in einer der Schichten der Kohlebürste (60) erstreckt, erfolgt eine spannungsfreie Lagefixierung, durch die ein Auseinanderplatzen oder das Ausbilden von Haarrissen in der Kohlebürste (60) ausgeschlossen ist.
  • Die Lagefixierung der Hülse (32) in der Bohrung (30) der Kohlebürste (70) nach Fig. 5 erfolgt durch Klebermaterial, welches in den Raum (78) dosiert eingebracht wird, der sich zwischen der Oberfläche (80) der Kohlebürste (70) und der oberen freien Fläche des Bundes (34) der Hülse (32) erstreckt.
  • Da das Klebermaterial -angedeutet durch die geschwärzten Ecken (82) und (84)- erst nach Positionieren der Hülse (32) in der Bohrung (30), also nach dem Aufliegen des Randes (34) auf dem Absatz (36) der Bohrung (30) eingebracht wird, gelangt nur eine geringe Klebermenge in den Bereich zwischen Hülse (32) bzw. deren Rand (34) und der Wandung der Bohrung (30). Dies wiederum hat zur Folge, daß Wärmedehnungen nicht zu Rissen führen können.
  • Zu erwähnen ist noch, daß eine Lagefixierung der Hülse (32) auch dadurch erfolgen kann, daß der Stift (76) nicht oberhalb des Bundes (34) verläuft, sondern sich seitlich entlang der Hülse erstreckt und diese tangential berührt, um eine Lagefixierung zu erreichen. Auch besteht die Möglichkeit, die Hülse durch ein von einer Seitenfläche und vorzugsweise senkrecht zur Längsachse der Hülse verlaufende Ausnehmung dadurch lagezufixieren, daß in diese z.B. Kohlenstoffmaterial eingestampft wird. Auch kann eine Lagefixierung durch z.B. ein Befestigungselement wie Schraube erfolgten.
  • In der Fig. 6 ist ein Querschnitt einer weiteren erfindungsgemäß ausgebildeten Kohlebürste (100) dargestellt, die eine quaderförmige Geometrie aufweist.
  • Parallel zu Längsachse (112) der Kohlebürste sind Bohrungen (114) und (116) vorgesehen. In der Bohrung (114) ist ein Abschaltnippel (118) angeordnet. Der Abschaltnippel (118) besteht aus einem isolierenden Material und ist in Richtung der Längsachse (112) der Kohlebürste vorzugsweise mit einer nicht näher bezeichneten Schraubenfeder vorgespannt.
  • Koaxial zum Abschaltnippel (118) und oberhalb von diesem verläuft eine stromleitende Litze (120).
  • In der Längsbohrung (116) ist eine Meldelitze (122) angeordnet, die sich mit einem Abschnitt (124) der Länge L innerhalb der Bohrung (116) erstreckt. Der Querschnitt der Bohrung (116) entspricht in etwa dem der Meldelitze (122).
  • Die Meldelitze (122) ist innerhalb der Bohrung (116) isoliert. Hierzu weist die Meldelitze (122) bzw. der Abschnitt (124) eine vorzugsweise aus Teflon bestehende Ummantelung auf. Das freie Ende ist mittels eines Klebers isoliert. Zuvor wird die Meldelitze (122) abgeschnitten und mit einem Ätzmittel vorbehandelt, um sodann in einen vorzugsweise aus Polyurethan bestehenden Kleber eingetaucht zu werden.
  • Das freie mit dem Kleber umgebene Ende (126) der Meldelitze (122) verläuft unterhalb des Abschaltnippels (118). Folglich gelangt bei Abnutzung der Kohlebürste (110) zunächst das Ende (126) mit einem nicht dargestellten Kommutator oder Schleifring in elektrisch leitende Verbindung, bevor die Kohlebürste (110) über den Abschaltnippel (118) von dem Kommutator bzw. Schleifring abgehoben wird. Durch die stromleitende Verbindung zwischen der Meldelitze und dem Kommutator bzw. dem Schleifring wird ein Signal ausgelöst, durch das angezeigt wird, daß die Kohlebürste (110) zu erneuern ist.
  • Um die Meldelitze (122) in der gewünschten Position innerhalb der Längsbohrung (116) festzulegen, geht von einer Seitenfläche (128) der Längsbohrung (116) eine Querbohrung (130) aus, die vorzugsweise senkrecht zur Längsachse (112) der Kohlebürste (110) verläuft. Über die Querbohrung (130) wird nun z. B. aus Kupfer oder aus Eisen bestehendes Pulver oder Kohlenstoff eingebracht, um die Meldelitze (122) bzw. den Abschnitt (124) festzustampfen, um diesen also unverrückbar in der Längsbohrung (116) zu fixieren. Dabei kann der Querschnitt der Querbohrung (130) erheblich größer als der der Meldelitze (122) sein, um in erforderlichem Umfang das zum Feststampfen benötigte Pulver einzubringen und zu verdichten.
  • Anstelle von festzustampfenden Pulver kann in die Querbohrung (130) auch eine Schraube oder ein anderes Befestigungselement eingebracht werden, mittels dessen die Lagefixierung des Abschnitts (124) und damit der Meldelitze (122) erfolgt.
  • Vorzugsweise entspricht der Querschnitt der Querbohrung (130) dem 1,5-fachen der Meldelitze (122).
  • Die Querbohrung (130) sollte des weiteren etwa im Abstand vom L/3 bis L/2 zum freien Ende (126) des Abschnitts (124) der Meldelitze (122) verlaufen.

Claims (10)

  1. Kohlebürste (10, 60, 70) mit Meldelitze (26, 28) sowie vorzugsweise mit in der Kohlebürste angeordneter stromführender Litze (12) und gegebenenfalls mit einem aus Isoliermaterial bestehenden, in Kohlenbürstenlängsachse (16) federvorgespannten Abschaltnippel (14), wobei die zumindest bereichsweise von einer Hülse (32) umgebene Meldelitze mit einem zur Anzeige eines bestimmten Kohlebürstenverbrauchs von mit der Kohlebürste wechselwirkendem Kommutator oder Schleifring zur Freigabe eines Signals in elektrisch leitende Berührung gelangenden Abschnitt in einer vorzugsweise in Längsachsenrichtung der Kohlebürste verlaufenden und von einer ersten Kohlebürstenfläche (46, 80) ausgehenden Ausnehmung (30) wie Bohrung angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Hülse (32) einen zumindest bereichsweise umlaufenden Rand (34) aufweist, der an einem Absatz (36) der Ausnehmung (30) anliegt, daß die Hülse mit ihrer außenliegenden Randfläche beabstandet zur zugeordneten ersten Außenfläche (46, 80) der Kohlebürste (10, 60, 70) verläuft und daß in zwischen äußerer Fläche des Hülsenrandes und der ersten Kohlebürstenfläche gebildetem Raum (30, 78) Klebermaterial eingebracht ist und/oder die Meldelitze (26, 28) über eine von einer Seitenfläche (72) der Kohlebürste (60) ausgehenden weiteren Ausnehmung (74) lagefixiert ist.
  2. Kohlebürste nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in der zweiten vorzugsweise senkrecht zur Längsachse (16) der Kohlebürste (60) verlaufenden Ausnehmung (74) ein Stiftelement (76) angeordnet ist, welches vorzugsweise oberhalb des Randes (34) der Hülse (32) und diesen berührend verläuft.
  3. Kohlebürste nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Hülse (32) über die zweite vorzugsweise senkrecht zur Längsachse (16) der Kohlebürste (60) verlaufenden Ausnehmung (74) in der ersten Ausnehmung (30) festgestampft ist.
  4. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der flanschartige Rand (34) der Hülse (32) spielfrei oder im wesentlichen spielfrei zwischen dem Absatz (36) der ersten Ausnehmung (30) wie abgesetzter Bohrung und dem Stiftelement (76) angeordnet ist.
  5. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sich innerhalb der zweiten Ausnehmung (74) ein die Hülse (32) lagefixierendes Stiftelement (76) erstreckt.
  6. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kohlebürste eine Schichtkohlebürste (60) ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die zweite, vorzugsweise senkrecht zur Längsachse (16) der Kohlebürste (60) verlaufende Ausnehmung (74) ausschließlich innerhalb einer der Kohlebürstenschichten (62, 64) verläuft.
  7. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Hülse (32) mit der Meldelitze (26, 28) verquetscht ist.
  8. Kohlebürste (110) mit quader- oder zylinderförmiger Geometrie mit Seiten- oder Stirnflächen, wobei eine Stirnfläche an einen Kommutator oder Schleifring eines Elektromotors anlegbar ist, umfassend in der Kohlebürste angeordnete stromführende Litze (120), gegebenenfalls einen aus Isoliermaterial bestehenden, in Kohlebürstenlängsachse federvorgespannten Abschaltnippel (118) sowie eine Meldelitze (122), die mit einem Abschnitt (124) einer vorzugsweise in Längsrichtung (112) der Kohlebürste verlaufenden (ersten) Ausnehmung (116) wie Bohrung angeordnet und lagefixiert ist, um zur Anzeige eines bestimmten Kohlebürstenverbrauchs durch Wechselwirken mit dem Kommutator oder Schleifring ein Signal zu erzeugen,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Meldelitze (122, 124) über eine von einer Seitenfläche (128) der Kohlebürste (110) ausgehenden (zweiten) Ausnehmung (130) lagefixiert ist.
  9. Kohlebürste nach zumindest Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Meldelitze (122) über die von der Seitenfläche (128) ausgehende zweite Ausnehmung wie Bohrung (130) in der ersten Ausnehmung (116) festgestampft oder über ein die zweite Ausnehmung (130) durchsetzendes Befestigungselement wie Schraube lagefixiert ist.
  10. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Querschnitt der zweiten Ausnehmung (130) größer als der der ersten Ausnehmung (116) ist, vorzugsweise dem 1,5-fachen des Querschnitts der ersten Ausnehmung (116) entspricht.
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