EP1754289A1 - Arrangement for guiding a layered carbon brush - Google Patents

Arrangement for guiding a layered carbon brush

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EP1754289A1
EP1754289A1 EP05746328A EP05746328A EP1754289A1 EP 1754289 A1 EP1754289 A1 EP 1754289A1 EP 05746328 A EP05746328 A EP 05746328A EP 05746328 A EP05746328 A EP 05746328A EP 1754289 A1 EP1754289 A1 EP 1754289A1
Authority
EP
European Patent Office
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carbon brush
arrangement according
guide
coating
helical compression
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05746328A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Günter Schardt
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
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Filing date
Publication date
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
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Abstract

The invention relates to an arrangement which is used to guide a layered carbon brush (14) comprising a metal carbon brush guide (100) which extends from a bearing plate (104) made of a plastic material, in addition to a metal helical compression spring (102) which acts upon the layered carbon brush which can be displaced in an axial manner in the carbon brush guide. In order to improve the running of said arrangement, the helical compression spring (102) has a coating (112) which is made of electrically insulating material.

Description

Anordnung zum Führen einer SchichtkohlebϋrsteArrangement for guiding a stratified carbon brush
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Führen einer Schichtkohlebürste umfassend eine aus Metall bestehende Kohlebürstenführung, die von einer aus Kunststoff- oder Keramikmaterial bestehenden oder dieses Material zumindest kohlebürsten- führungsseitig aufweisenden Trägerplatte ausgeht, sowie eine auf die in der Kohlebürstenführung axial verschiebbare Schichtkohlebürste einwirkende Schraubendruckfeder aus Metall, innerhalb der eine von der Schichtkohlebürste ausgehende Litze verläuft.The invention relates to an arrangement for guiding a layered carbon brush comprising a carbon brush guide made of metal, which originates from a carrier plate made of plastic or ceramic material or at least has this material on the side of the carbon brush guide, and a helical compression spring acting on the layered carbon brush which is axially displaceable in the carbon brush guide made of metal, inside which a strand extending from the carbon brush runs.
Für Schichtkohlebürsten sind Kohlehalteranordnungen bekannt, die aus Kunststoff bestehen. Dabei können die Kohlebürstenführungen ebenfalls aus Kunststoff hergestellt sein, um zu vermeiden, dass zwischen den durch die Isolierschicht getrennten Kohleriegeln der Schichtkohlebürste Querströme fließen. Die Verwendung von aus Kunststoffmaterial bestehenden Kohlebürstenführungen zeigt jedoch den Nachteil, dass diese in ihren als Führungen dienenden Abschnitten nicht exakt aufeinander ausgerichtet werden können, so dass nicht sichergestellt ist, dass die Kohlebürste ordnungsgemäß geführt und somit ein flächiges Anliegen auf einem Kollektor erfolgt. Vielmehr ist häufig festzustellen, dass zeitweise nur eine der Schichten der Kohlebürste den Kollektor berührt.Coal holder arrangements made of plastic are known for layered carbon brushes. The carbon brush guides can also be made of plastic in order to avoid that cross currents flow between the carbon bars of the carbon brush separated by the insulating layer. However, the use of carbon brush guides made of plastic material has the disadvantage that they cannot be aligned exactly with one another in their sections serving as guides, so that it is not ensured that the carbon brush is properly guided and thus flat contact on a collector. Rather, it can often be determined that only one of the layers of the carbon brush touches the collector at times.
BESTATIGUNGSKOPIE Aus der EP-A-1 117 160 ist eine Anordnung der eingangs genannten Art bekannt. Dabei besteht die Kohlebürstenführung aus zueinander beabstandeten Abschnitten, die die Kohlebürste selbst nur teilweise umfangsflächig umgeben, ohne dass Einbußen in Bezug auf die Führung in Kauf genommen werden müssen. Ungeachtet dessen ist eine exakte Führung gegeben. Gleichzeitig ergibt sich der Vorteil, dass die aus Metall bestehenden Führungsabschnitte nicht die Seiten der Schichtkohlebürste vollständig abdecken, die von der die aus Kohlenstoffmaterial bestehenden Kohleriegel trennenden Isolierschicht durchsetzt werden, so dass ein Fließen von Querströmen vermieden wird. Die auf die Schichtkohlebϋrste einwirkende und diese in Richtung eines Kommutators kraftbeaufschlagende Schraubendruckfeder besteht aus Metall.BESTATIGUNGSKOPIE An arrangement of the type mentioned at the outset is known from EP-A-1 117 160. The carbon brush guide consists of sections which are spaced apart from one another and only partially surround the carbon brush itself, without having to accept losses in terms of the guide. Regardless of this, exact guidance is given. At the same time, there is the advantage that the guide sections made of metal do not completely cover the sides of the carbon brush, which are penetrated by the insulating layer separating the carbon bar made of carbon material, so that a flow of cross currents is avoided. The helical compression spring which acts on the layered carbon brush and applies force to it in the direction of a commutator is made of metal.
Aus der US-A-3, 297,893 ist eine Kohlebürstenanordnung bekannt, bei der auf eine Kohlebürste eine Spiralfeder wirkt, die im Bereich des Kontaktes mit der Kohlebürste isoliert ist. Hierzu kann das Ende umspritzt oder mit einem elektrischen isolierenden Material umwickelt werden.A carbon brush arrangement is known from US Pat. No. 3,297,893, in which a spiral spring acts on a carbon brush and is insulated in the area of contact with the carbon brush. For this purpose, the end can be extrusion-coated or wrapped with an electrical insulating material.
Nach der US-A-4,625,136 wird eine Kohlebürste mittels einer Spiralfeder axial verstellt. Ein Spiral abschnitt der Feder liegt an einer Abstützung an. Um die Reibung zwischen der Feder und der Abstützung zu verringern, weist die Abstützung eine Beschichtung aus Polytetrafluorethylen auf.According to US-A-4,625,136, a carbon brush is axially adjusted by means of a spiral spring. A spiral section of the spring rests on a support. In order to reduce the friction between the spring and the support, the support has a coating made of polytetrafluoroethylene.
In der DE-A-42 28 272 wird ein optisches Kabel mit einer Bewehrung beschrieben, die eine Korrosionsschutzschicht z. B. aus Zinkphosphat aufweist, das einen Isolator darstellt.In DE-A-42 28 272 an optical cable with a reinforcement is described, the an anti-corrosion layer z. B. from zinc phosphate, which is an insulator.
Die DE-A-24 05 012 sieht elektrische Drähte vor, die außenseitig eine organische po- lymere Isolation wie vernetztes Polyethylen aufweist.DE-A-24 05 012 provides electrical wires which have an organic polymeric insulation on the outside, such as cross-linked polyethylene.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass verbesserte Laufeigenschaften bzw. -ergebnisse der Kohlenbürste erzielbar sind und eine Reduzierung der Kohlebürstentemperatur erfolgt. Erfindungsgemäß wird das Problem im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die Schraubendruckfeder zumindest in ihrem die Litze umgebenden Bereich eine aus elektrisch isolierendem Material bestehende Beschichtung aufweist. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die Laufergebnisse verbessert und die Kohlebürstentemperatur reduziert werden kann, wenn auf die Kohlebürste nicht eine außenseitig aus elektrisch leitendem Material bestehende Feder, sondern eine solche einwirkt, die außenseitig elektrisch isoliert ist. Unabhängig hiervon werden die Federkräfte jedoch von dem aus Metall bestehenden Grundkörper der Feder hervorgerufen, so dass von der Krafteinleitung die Vorteile beibehalten werden, die bei den bekannten Anordnungen gegeben sind.The present invention is based on the problem of developing an arrangement of the type mentioned at the outset in such a way that improved running properties or results of the carbon brush can be achieved and the carbon brush temperature is reduced. According to the invention, the problem is essentially solved in that the helical compression spring has, at least in its area surrounding the strand, a coating consisting of electrically insulating material. Surprisingly, it has been shown that the running results can be improved and the carbon brush temperature can be reduced if the carbon brush is not acted on by a spring consisting of electrically conductive material on the outside, but by a spring which is electrically insulated on the outside. Independently of this, however, the spring forces are caused by the metal base of the spring, so that the introduction of force maintains the advantages which are provided in the known arrangements.
Durch die erfindungsgemäße Lehre wird sichergestellt, dass Kurzschlüsse zwischen der Metallführung für die Kohlebürste, also die vorzugsweise aus mehreren Abschnitten bestehende Kohlenbürstenführung, und der Feder nicht auftreten können. Ferner wird die von der Kohlebürste ausgehende und innerhalb der Schraubendruckfeder geführte Litze gegenüber den Abschnitten der Kohlebürstenfuhrung isoliert, so dass in Folge dessen auch insoweit Kurzschlüsse nicht auftreten können. Die Schraubendruckfeder bildet einen Isolationskäfig für die Litze und verhindert somit einen elektrisch leitenden Kontakt mit dem Kohlebürstenhalter.The teaching according to the invention ensures that short circuits between the metal guide for the carbon brush, that is to say the carbon brush guide, which preferably consists of several sections, and the spring cannot occur. Furthermore, the strand extending from the carbon brush and guided within the helical compression spring is insulated from the sections of the carbon brush guide, so that, as a result, short circuits cannot occur. The helical compression spring forms an insulation cage for the braid and thus prevents an electrically conductive contact with the carbon brush holder.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Beschichtung eine außenliegende Deckschicht umfasst, die aus organischem elektrisch isolierendem Material besteht. Dabei wird insbesondere ein hochvernetztes organisches Material benutzt.In particular, it is provided that the coating comprises an outer cover layer, which consists of organic, electrically insulating material. A highly cross-linked organic material is used in particular.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtung mehrschichtig ausgebildet ist und eine auf der Feder angeordnete Grundierung sowie die diese abdeckende Deckschicht umfasst. Dabei handelt es sich bei der Grundierung vorzugsweise um eine solche aus Zinkphosphat oder Zinkphosphat enthaltend. Unabhängig hiervon sollte die Dicke D der Beschichtung zwischen 5 μm und 20 μm, vorzugsweise im Bereich von 12 μm liegen. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Federeigenschaften der Feder nicht beeinflusst werden. Zusätzlich kann die Deckschicht einen Gleichmittelzusatz enthalten, um beim Anliegen der Feder an der Führung eine Reibminderung zu erzielen.In a further development of the invention, it is provided that the coating has a multi-layer structure and comprises a primer arranged on the spring and the cover layer covering it. The primer is preferably one containing zinc phosphate or containing zinc phosphate. Regardless of this, the thickness D of the coating should be between 5 μm and 20 μm, preferably in the range of 12 μm. This ensures that the spring properties of the spring are not affected. In addition, the cover layer can contain an additive to achieve a reduction in friction when the spring rests on the guide.
Die Erfindung zeichnet sich auch aus durch die Verwendung einer aus Metall bestehenden und mit zumindest einer aus elektrischem Isoliermaterial bestehenden Deckschicht versehenen Schraubdruckfeder zur Druckbeaufschlagung einer in einer Kohlebürsten- führung axial verschiebbaren Kohlebürste in Richtung eines Kommutators eines Elektromotors aus.The invention is also characterized by the use of a helical compression spring made of metal and provided with at least one cover layer made of electrical insulating material for pressurizing a carbon brush axially displaceable in a carbon brush guide in the direction of a commutator of an electric motor.
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 Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.Further details, advantages and features of the invention result not only from the claims, the features to be extracted from them - individually and / or in combination - but also from the preferred exemplary embodiments which can be gathered from the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Trägerplatte einer Kohlehalteranordnung mit einer ersten Ausführungsform einer Kohlebürstenführung,1 is a plan view of a carrier plate of a carbon holder arrangement with a first embodiment of a carbon brush guide,
Fig. 2 im Ausschnitt eine Trägerplatte mit einer zweiten Ausführungsform einer Kohlebürstenführung,2 in a detail a carrier plate with a second embodiment of a carbon brush guide,
Fig. 3 im Ausschnitt eine Trägerplatte mit einer dritten Ausführungsform einer Kohlebürstenführung,3 is a cutout of a carrier plate with a third embodiment of a carbon brush guide,
Fig. 4 einen Ausschnitt einer Kohlebürstenführung mit in dieser axial verschiebbaren und auf einem Kommutator abgestützten Mehrschichtkohlebürste undFig. 4 shows a section of a carbon brush guide with axially displaceable and supported on a commutator multi-layer carbon brush and
Fig. 5 einen Ausschnitt aus einer auf die Kohlebürste gemäß Fig. 4 einwirkenden Schraubenfeder. In Fig. 1 ist in Prinzipdarstellung eine Kohlehalterung 10 mit einer Trägeφlatte 12 eines Lagerschildes eines Elektromotors dargestellt. Dabei geht von der Trägeφlatte 12 eine Schichtkohlebürste 14 aus, die aus Kohleriegeln 16 und 18 besteht, die über eine Isolierschicht 20 miteinander verbunden sind. Selbstverständlich kann die Mehrschichtkohlebürste 14 auch mehr als zwei Kohleriegel 16, 18 und entsprechend mehrere Isolierschichten 20 aufweisen.5 shows a detail from a helical spring acting on the carbon brush according to FIG. 4. In Fig. 1, a carbon holder 10 is shown with a support plate 12 of a bearing plate of an electric motor in a schematic representation. In this case, a layered carbon brush 14, which consists of carbon bars 16 and 18, is connected to the support plate 12 and is connected to one another via an insulating layer 20. Of course, the multilayer carbon brush 14 can also have more than two carbon bars 16, 18 and correspondingly a plurality of insulating layers 20.
Damit die Kohlebürste 14 mit ihren Kohleriegeln 16, 18 gleichzeitig und -mäßig auf den Lamellen eines Kollektors abstützbar ist (siehe Fig. 4), um eine ungewünschte Veränderung des Verschaltungswinkels des Motors auszuschließen, ist die Kohlebürste 14 in einer Kohlebürstenführung 22 axial verschiebbar. Dabei weist die Kohlebürstenführung 22 eine Aufbau bzw. eine Konstruktion auf, die neben einer exakten axialen Führung zusätzlich sicherstellt, dass ein Querkurzschluss zwischen den Schichten 16, 18 der Kohlebürste 14 im Bereich derer Längsseitenwandungen 24, 26 unterbleibt. Auch ist für die Führung wenig Material erforderlich.So that the carbon brush 14 with its carbon bars 16, 18 can be supported simultaneously and moderately on the slats of a collector (see FIG. 4) in order to rule out an undesired change in the connection angle of the motor, the carbon brush 14 is axially displaceable in a carbon brush guide 22. The carbon brush guide 22 has a structure or construction which, in addition to an exact axial guide, additionally ensures that a short circuit between the layers 16, 18 of the carbon brush 14 does not occur in the area of the longitudinal side walls 24, 26 thereof. Little material is also required for the guidance.
Die Kohlebürstenführung 22 umfasst hierzu zwei Halbschalen 28, 30, die gleich ausgebildet sind und sich entlang der Querwandungen 32, 34, also breiteren Seitenwandungen der Kohlebürste 14 erstrecken, also nicht entlang der Längswandungen 24, 26, die von den entsprechenden Längswandungen der Kohleriegel 16, 18, also deren schmaleren Längsseitenflächen und der zwischen diesen verlaufenden Isolierschicht 20 bzw. deren freien Längsseitenflächen gebildet werden.For this purpose, the carbon brush guide 22 comprises two half-shells 28, 30 which are of identical design and extend along the transverse walls 32, 34, that is to say wider side walls of the carbon brush 14, that is to say not along the longitudinal walls 24, 26 which are different from the corresponding longitudinal walls of the carbon bars 16, 18, that is to say, the narrower longitudinal side surfaces thereof and the insulating layer 20 running between them or the free longitudinal side surfaces thereof are formed.
Die Halbschalen 28, 30 bestehen aus Metall wie z. B. Messing-Messing-Laminat- Aluminium-Zink, sind demzufolge überaus formstabil, wodurch die gewünschte exakte axiale Führung der Kohlebürste 14 sichergestellt ist. Da sich die Halbschalen 28, 30 jedoch nicht entlang der Seitenwandungen 24, 26 erstrecken, die von den freien Längsseitenflächen der Isolierschicht mit gebildet werden, ist ein Querkurzschluss ausgeschlossen.The half-shells 28, 30 consist of metal such as. B. brass-brass-laminate-aluminum-zinc, are therefore extremely stable, which ensures the desired exact axial guidance of the carbon brush 14. However, since the half-shells 28, 30 do not extend along the side walls 24, 26, which are also formed by the free longitudinal side surfaces of the insulating layer, a transverse short circuit is excluded.
Die Halbschalen 28, 30 bestehen aus randseitigen Längsstreifen 36, 38 bzw. 40, 42, zwischen denen sich jeweils eine nach außen gebogener Abschnitt 44, 46 erstreckt. Die Abschnitte 44, 46 üben zusammen die Funktion eines Federbauchs für im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 näher erläuterten Schraubendruckfedem aus, die auf die Kohlebürste 14 zur Druckbeaufschlagung dieser in ihrer Längsrichtung in Richtung des nicht dargestellten Kollektors einwirken.The half-shells 28, 30 consist of edge-side longitudinal strips 36, 38 or 40, 42, between each of which an outwardly bent section 44, 46 extends. The sections 44, 46 together practice the function of a spring belly for in context 4 and 5 from helical compression springs, which act on the carbon brush 14 for pressurizing it in its longitudinal direction in the direction of the collector, not shown.
Des Weiteren erstrecken sich im Bereich der Ausbuchtungen 44, 46 und parallel zu von den streifenförmigen Randabschnitten 36, 38 bzw. 40, 42 aufgespannten Ebenen sogenannte Federbremsen 48, 50, die als Stege ausgebildet sind und in bekannter Weise die Montage der Kohlebürste 14 zusammen mit der Schraubendruckfeder erleichtern, damit die Schraubendruckfeder nicht unkontrolliert aus dem von den Halbschalen 28, 30 begrenzten Führungsschacht herausgleiten kann.Furthermore, so-called spring brakes 48, 50 extend in the region of the bulges 44, 46 and parallel to planes spanned by the strip-shaped edge sections 36, 38 or 40, 42, which are designed as webs and, in a known manner, the assembly of the carbon brush 14 together with the helical compression spring so that the helical compression spring cannot slide out of the guide shaft delimited by the half-shells 28, 30 in an uncontrolled manner.
Von den äußeren Rändern der streifenförmigen Randabschnitte 36, 38, 40, 42 gehen lappenartige Vorsprünge 54, 56 bzw. 58, 60 aus, die bei Positionierung der Halbschalen 28, 30 und deren Ausrichtung zueinander mit der Trägerplatte 12 verstemmt werden, so dass die gewünschte Fixierung der Halbschalen 28 und 30 und damit die exakte Führung für die Kohlebürste 14 sichergestellt ist. Die Vorsprünge 54, 56, 58, 60 beschreiben mit den angrenzenden Radabschnitten 36, 38, 40, 42 eine V-Form.From the outer edges of the strip-shaped edge sections 36, 38, 40, 42 extend tab-like projections 54, 56 and 58, 60, which are caulked when the half-shells 28, 30 are positioned and aligned with one another with the carrier plate 12, so that the desired one Fixation of the half-shells 28 and 30 and thus the exact guidance for the carbon brush 14 is ensured. The projections 54, 56, 58, 60 describe with the adjacent wheel sections 36, 38, 40, 42 a V-shape.
Zum Ausrichten der Halbschalen 28, 30 werden diese in eine in der Trägeφlatte 12 vorhandene Aussparung 62 eingebracht, deren Geometrie der der Halbschalen 28, 30 einschließlich des Abstandes zwischen diesen zur Aufnahme der Kohlebürste 14 entspricht. Das Kalibrieren der den Bürstenschacht begrenzenden Halbschalen 28, 30 und ein Ver- stemmen der Befestigungslappen 54, 56, 58, 60 kann mit einem Dorn erfolgen. Ferner sollten die Halbschalen 28, 30 über der Außenfläche der Trägeφlatte 12 in einem Umfang von z. B. 2,5 mm bis 3 mm vorstehen.To align the half-shells 28, 30, these are introduced into a recess 62 in the support plate 12, the geometry of which corresponds to that of the half-shells 28, 30 including the distance between them for receiving the carbon brush 14. The calibrating of the half shells 28, 30 delimiting the brush shaft and caulking the fastening tabs 54, 56, 58, 60 can be carried out with a mandrel. Furthermore, the half-shells 28, 30 should over the outer surface of the support plate 12 to an extent of z. B. protrude 2.5 mm to 3 mm.
Als Kunststoffmaterial für die Trägeφlatte 12 sollte solches benutzt werden, welches eine hohe Hitzebeständigkeit, insbesondere bis 200 °C aufweist.As a plastic material for the carrier plate 12, such should be used that has a high heat resistance, in particular up to 200 ° C.
Um die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kohlebürste 14 und Anschlüssen über eine von der Kohlebürste 14 ausgehende Litze zu ermöglichen, ist des Weiteren an der Trägeφlatte 12 eine Art Flachstecker 64 eingebracht, wobei insbesondere so genannte "Faston-Stecker" benutzt werden. Andere Befestigungsmöglichkeiten für die Kohlebürstenlitze sind selbstverständlich gleichfalls möglich. Insoweit wird auf den vorbekannten Stand der Technik verwiesen.In order to enable the electrically conductive connection between the carbon brush 14 and connections via a strand extending from the carbon brush 14, a kind of flat plug 64 is also introduced on the support plate 12, in particular so-called "Faston plug" can be used. Other attachment options for the carbon brush wire are of course also possible. In this regard, reference is made to the prior art.
Wie die Darstellung des Weiteren verdeutlicht, weist der Ausschnitt 62 in der Trägeφlatte 12 im Bereich der Isolierschicht 20, d. h. deren freien Längsflächen steg-, schlitz- oder kanalformige Aussparungen 66, 68 auf, die sicherstellen, dass durch Abrieb entstehender Kohlestaub sich nicht zwischen den Kohleriegeln 14, 16 ansammeln und damit einen Kurzschluss bewirken kann.As the illustration further clarifies, the cutout 62 in the support plate 12 in the region of the insulating layer 20, i. H. the free longitudinal surfaces of the web-shaped, slot-shaped or channel-shaped recesses 66, 68, which ensure that coal dust generated by abrasion cannot accumulate between the carbon bars 14, 16 and thus cause a short circuit.
Das Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 2, in dem für der Fig. 1 entsprechende Elemente gleiche Bezugszeichen benutzt werden, unterscheidet sich von dem der Fig. 1 dahingehend, dass vier entlang der Längskanten 70, 72, 74, 76 der Kohlebürste 14 verlaufende und in der Trägerplatte 12 fixierte Metallwinkel 78, 80, 82, 84 befestigt wie verrastet sind, die die erforderliche axiale Führung der Kohlebürste 14 sicherstellen, wobei gleichzeitig vermieden wird, dass ein Querkurzschluss zwischen den Kohleriegeln 16, 18 auftreten kann. Auch befinden sich im längsrandseitigen Bereich der Isolierschicht 20 in der Trägeφlatte 12 entlang der Isolierschicht 20 verlaufende Aussparungen 66, 68 zur Aufnahme von Abrieb der Kohlebürstenriegel 16, 18.The exemplary embodiment of FIG. 2, in which the same reference numerals are used for elements corresponding to FIG. 1, differs from that of FIG. 1 in that four of the carbon brush 14 run along the longitudinal edges 70, 72, 74, 76 and in the Carrier plate 12 fixed metal brackets 78, 80, 82, 84 are fastened as latched, which ensure the required axial guidance of the carbon brush 14, while at the same time avoiding that a short circuit between the carbon bars 16, 18 can occur. Also in the longitudinal edge area of the insulating layer 20 in the support plate 12 there are recesses 66, 68 running along the insulating layer 20 for receiving abrasion of the carbon brush bars 16, 18.
Im Mittenbereich der Querwandungen 32, 34 können in der Trägeφlatte 12 halbkreisförmige Aussparungen 86, 88 vorgesehen sein, die die Funktion der Federbäuche ausüben, die die nach außen gebogenen Abschnitte 44, 46 der Kohlebürstenführung 22 gemäß Fig. 1 ausüben.In the central region of the transverse walls 32, 34, semicircular recesses 86, 88 can be provided in the support plate 12, which perform the function of the spring bellies, which perform the outwardly bent sections 44, 46 of the carbon brush guide 22 according to FIG. 1.
Eine der Fig. 3 zu entnehmende Kohlebürstenführung 90 besteht aus zwei U-fÖrmig ausgebildeten Halbschalen 92, 94, die sich entlang der Querwandungen 32, 34 erstrecken und abschnittsweise zumindest die Längskanten 70, 72, 74, 76 der Kohlebürste 14 umgreifen. Im Mittenbereich der Querwandung 32, 34 können die Halbschalen 92, 94 Ausbauchungen 96, 98 entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 aufweisen. Auch kann eine Federbremse vorgesehen sein. In Fig. 4 ist rein prinzipiell eine Kohlebürstenführung 100 mit in dieser axial verschiebbaren Schichtkohlebürste 14 dargestellt, auf die eine Schraubendruckfeder 102 in axialer Richtung einwirkt. Die Kohlebürstenführung kann dabei einen prinzipiellen Aufbau aufweisen, wie dieser an Hand der Fig. 1 bis 3 erläutert worden ist. Mit anderen Worten besteht die Kohlebürstenführung 100 aus zueinander beabstandeten Abschnitten, die aus Metall bestehen und von einer aus Kunststoff- bzw. Keramikmaterial bestehenden Trägeφlatte 104 ausgehen.3 consists of two U-shaped half-shells 92, 94 which extend along the transverse walls 32, 34 and in sections encompass at least the longitudinal edges 70, 72, 74, 76 of the carbon brush 14. In the central region of the transverse wall 32, 34, the half-shells 92, 94 can have bulges 96, 98 corresponding to the exemplary embodiment in FIG. 1. A spring brake can also be provided. In Fig. 4 a carbon brush guide 100 is shown purely in principle with layer carbon brush 14 axially displaceable therein, on which a helical compression spring 102 acts in the axial direction. The carbon brush guide can have a basic structure, as has been explained with reference to FIGS. 1 to 3. In other words, the carbon brush guide 100 consists of sections which are spaced apart from one another and which consist of metal and start from a support plate 104 which is made of plastic or ceramic material.
Die Schichtkohlebürste 14 liegt mit ihrer Lauffläche 106 flächig auf den Lamellen eines Kommutators 108 an, der im Ausschnitt dargestellt ist. Bei dem Kommutator 108 kann es sich um einen solchen eines Elektromotors einer Waschmaschine handeln.The layered carbon brush 14 lies with its running surface 106 flat on the fins of a commutator 108, which is shown in the detail. The commutator 108 can be one of an electric motor of a washing machine.
Um die Kohlebürste 14 in der Kohlebürstenführung 100 axial zu verschieben und mit dem erforderlich Druck auf den Kommutator 108 einwirken zu lassen, ist die Schraubendruckfeder 102 vorgesehen, die innerhalb der Kohlenbürstenführung 100 verläuft. Innerhalb der Schraubendruckfeder 102 erstreckt sich eine zu der Kohlebürste 14 verlaufende Litze 109.In order to axially shift the carbon brush 14 in the carbon brush guide 100 and to allow it to act on the commutator 108 with the required pressure, the helical compression spring 102 is provided, which runs inside the carbon brush guide 100. A strand 109 extending to the carbon brush 14 extends within the helical compression spring 102.
Die Schraubendruckfeder 108 besteht aus einem aus Metall bestehenden Kern 1 10, der auch als Seele bezeichnet werden kann. Der Kern 110 entspricht üblichen Schraubendruckfedem, die auf dem zu Diskussion stehenden Gebiet der Technik eingesetzt werden. Der Kern 110 besteht insbesondere aus Edelstahl bzw. rostfreiem Stahl.The helical compression spring 108 consists of a metal core 1 10, which can also be referred to as a soul. The core 110 corresponds to conventional helical compression springs used in the field of technology under discussion. The core 110 consists in particular of stainless steel or stainless steel.
Abweichend von vorbekannten auf Kohleschichtenbürsten einwirkenden Schraubendruckfedem weist die erfindungsgemäße Feder 108 eine aus elektrisch isolierendem Material bestehende Beschichtung 112 auf, die im Ausführungsbeispiel eine Außenoder Deckschicht 1 14 sowie eine auf dem Kern 1 10 aufgebrachte Innen- oder Grundschicht 1 16 umfasst.Deviating from previously known helical compression springs acting on carbon layer brushes, the spring 108 according to the invention has a coating 112 consisting of electrically insulating material, which in the exemplary embodiment comprises an outer or cover layer 114 and an inner or base layer 116 applied to the core 110.
Die Deckschicht 1 14 besteht aus elektrisch isolierendem Material, insbesondere aus einem hochvernetzten organischen Material. Die auf dem Kern 1 14 ausgebildete Innenschicht 116 besteht demgegenüber vorzugsweise aus Zinkphosphat. Die Außen- oder Deckschicht 1 14 kann eingebrannt werden, so dass sich ein dünner, porenfreier Film ausbildet. In die Deckschicht 114 kann zusätzlich ein Gleitmittelzusatz eingebracht werden, um beim Kontakt zwischen der Schraubendruckfeder 102 und der Kohlebürstenführung 100 Reibverluste auszuschließen bzw. solche zu vermindern.The cover layer 114 consists of an electrically insulating material, in particular a highly cross-linked organic material. In contrast, the inner layer 116 formed on the core 114 preferably consists of zinc phosphate. The outer or top layer 114 can be baked, so that a thin, non-porous film is formed. In addition, a lubricant additive can be introduced into the cover layer 114 in order to exclude or reduce friction losses upon contact between the helical compression spring 102 and the carbon brush guide 100.
Ist bevorzυgterweise ein Mehrschichtsystem vorgesehen, das auf den Kern 1 10 aufgetragen ist, so besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, unmittelbar auf den Kern 100 die elektrisch isolierende Deckschicht 114 aufzubringen. Allerdings muss sichergestellt sein, dass der Kern hinreichend entfettet ist. Bevorzugterweise erfolgt daher ein feinkristallines Zinkphosphatieren durch Ausbilden der inneren Schicht 116, auf die gut haftend die Außen- oder Deckschicht 1 16 auftragbar wie aufbrennbar ist.If a multilayer system is preferably provided, which is applied to the core 110, it is of course also possible to apply the electrically insulating cover layer 114 directly to the core 100. However, it must be ensured that the core is adequately degreased. A finely crystalline zinc phosphating is therefore preferably carried out by forming the inner layer 116, to which the outer or cover layer 116 can be applied and baked on with good adhesion.
Unabhängig davon, ob eine oder mehrere Schichten auf den Kern 1 10 aufgebracht werden, sollte die Beschichtung 1 12 eine Dicke D zwischen 5 μm und 20 μm aufweisen. Bevorzugterweise sollte die Dicke D in etwa 12 μm betragen. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Federeigenschaften des Kerns 110, der der ansonsten üblicherweise eingesetzten Schraubendruckfeder entspricht, nicht beeinflusst wird.Regardless of whether one or more layers are applied to the core 110, the coating 112 should have a thickness D between 5 μm and 20 μm. The thickness D should preferably be approximately 12 μm. This ensures that the spring properties of the core 110, which corresponds to the helical compression spring normally used otherwise, is not influenced.
Dadurch, dass die Schraubendruckfeder 102 durch die Beschichtung 1 12 elektrisch isoliert ist, können Kurzschlüsse zwischen der Schraubendruckfeder 102 und der Kohlebürstenführung bzw. den Abschnitten der Kohlebürstenführung, die aus Metall bestehen, nicht auftreten. Femer wird die innerhalb der Schraubendruckfeder 102 verlaufende Litze 109 gegenüber der Kohlebürstenführung 100 elektrisch isoliert, so dass ebenfalls Kurzschlüsse nicht auftreten können.Because the helical compression spring 102 is electrically insulated by the coating 112, short circuits between the helical compression spring 102 and the carbon brush guide or the sections of the carbon brush guide which consist of metal cannot occur. Furthermore, the strand 109 running within the helical compression spring 102 is electrically insulated from the carbon brush guide 100, so that short circuits cannot occur either.
Die Schraubendruckfeder 102 ist insbesondere über ihre gesamte Länge, zumindest im Bereich der Litze außenseitig elektrisch isoliert und bildet folglich für die Litze 101 einen Isolationskäfig. The helical compression spring 102 is electrically insulated, in particular over its entire length, at least in the area of the strand, and consequently forms an insulation cage for the strand 101.

Claims

Patentansprücheclaims
Anordnung zum Führen einer SchichtkohlebürsteArrangement for guiding a layered carbon brush
Anordnung zum Führen einer Schichtkohlebürste (14) umfassend eine aus Metall bestehende Kohlebürstenführung (22, 90, 100), die von einer aus Kunststoffoder Keramikmaterial bestehenden oder dieses Material zumindest kohlebürsten- führungsseitig aufweisenden Trägeφlatte (12, 104) ausgeht, sowie eine auf die in der Kohlebürstenführung axial verschiebbare Schichtkohlebürste einwirkende Schraubendruckfeder (102) aus Metall, innerhalb der eine von der Schichtkohle- bϋrste ausgehende Litze (109) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfeder (102) zumindest in ihrem die Litze umgebenden Bereich eine aus elektrisch isolierendem Material bestehende Beschichtung (112) aufweist.Arrangement for guiding a laminated carbon brush (14), comprising a carbon brush guide (22, 90, 100) made of metal, which is based on a support plate (12, 104) made of plastic or ceramic material or at least on the carbon brush guide side, and one on the in Helical compression spring (102) made of metal acting on the carbon brush guide and axially displaceable carbon brush, within which a strand (109) extending from the carbon brush runs, characterized in that the helical compression spring (102) comprises an electrically insulating material at least in its area surrounding the strand Has coating (112).
Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfeder (102) über ihre gesamte Lage die Beschichtung (112) aufweist.Arrangement according to claim 1, characterized in that the helical compression spring (102) has the coating (112) over its entire layer.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (112) außenseitig aus insbesondere hochvemetztem organischem elektrisch isolierendem'Material besteht. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the coating (112) on the outside consists in particular of highly crosslinked organic electrically insulating material.
4. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadudurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (112) mehrschichtig ausgebildet ist.4. Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coating (112) is multi-layered.
5. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (112) eine auf der Schraubendruckfeder (102) angeordnete Grund- oder Innenschicht (116) und eine diese abdeckende aus dem vorzugsweise hochvemetzten organischen elektrisch isolierenden Material bestehende Deckschicht (114) aufweist.5. Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coating (112) has a base or inner layer (116) arranged on the helical compression spring (102) and a cover layer (114) which consists of the preferably highly cross-linked organic electrically insulating material ) having.
6. Anordnung nach zumindest Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht (114) aus Zinkphosphat besteht oder dieses enthält.6. Arrangement according to at least claim 5, characterized in that the base layer (114) consists of zinc phosphate or contains this.
7. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (112) eine Dicke D mit 5 μm < D < 20 μm aufweist.7. Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coating (112) has a thickness D with 5 microns <D <20 microns.
8. Anordnung nach zumindest Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (112) eine Dicke D mit vorzugsweise D in etwa 12 μm aufweist.8. Arrangement according to at least claim 7, characterized in that the coating (112) has a thickness D with preferably D in about 12 microns.
9. Anordnung nach zumindest Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (114) einen Gleitmittelzusatz enthält.9. Arrangement according to at least claim 5, characterized in that the cover layer (114) contains a lubricant additive.
10. Anordnung nach zumindest Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (114) durch Einbrennen auf die Schraubendruckfeder (102) bzw. die Grundschicht (116) ausgebildet ist. 10. The arrangement according to at least claim 5, characterized in that the cover layer (114) is formed by baking onto the helical compression spring (102) or the base layer (116).
1. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Metall bestehende oder Metall enthaltende Kohlebürstenfühmng (22, 90, 100) zumindest entlang gegenüberliegender Flächen (32, 34) oder entlang diese begrenzender Kanten (70, 72, 74, 76) der Kohlenbürste (14) verlaufende voneinander getrennte Führungselemente (28, 30, 78, 80, 84, 92, 94) umfasst, die die Kohlebürstenfühmng bilden, wobei die Führungselemente unabhängig voneinander in der Trägeφlatte (12104) fixiert sind und beabstandet zur zwischen Kohleriegeln verlaufender Isolierschicht der Schichtkohlebürste (14) verlaufen.1. Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the carbon brush guide (22, 90, 100) consisting of or containing metal at least along opposite surfaces (32, 34) or along edges delimiting them (70, 72, 74, 76) of the carbon brush (14) comprises separate guide elements (28, 30, 78, 80, 84, 92, 94) which form the carbon brush guide, the guide elements being fixed independently of one another in the support plate (12104) and spaced apart between them Carbon bars of the insulating layer of the carbon brush (14) run.
12. Anordnung nach zumindest Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (28, 30, 78, 80, 84, 92, 94) identisch ausgebildet sind.12. The arrangement according to at least claim 11, characterized in that the guide elements (28, 30, 78, 80, 84, 92, 94) are identical.
13. Anordnung nach zumindest Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (28, 30) sich entlang einschichtig ausgebildeter Flächen (34, 36) der Kohlebürste (14) erstrecken, wobei die Kohlebürstenführung (22, 90) aus zwei identischen Halbschalen (28, 30, 9294) besteht, die sich symmetrisch zur Symmetrieebene der Kohlebürste (14) erstrecken.13. The arrangement according to at least claim 11, characterized in that the guide elements (28, 30) extend along single-layer surfaces (34, 36) of the carbon brush (14), the carbon brush guide (22, 90) consisting of two identical half-shells (28 , 30, 9294), which extend symmetrically to the plane of symmetry of the carbon brush (14).
14. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang gegenüberliegender Flächen (32, 34) der Schichtkohlebürste (14) und ihre Kanten zumindest bereichsweise umfassend sich jeweils ein im Schnitt U-förmiges Führungselement (92, 94) erstreckt, dessen jeweiliger Querschnitt vorzugsweise einen bogenförmigen Verlauf aufweist. 14. Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that along opposite surfaces (32, 34) of the layered carbon brush (14) and their edges, at least in regions in each case, a guide element (92, 94) extends in section, the latter of which each cross section preferably has an arcuate course.
15. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenbürstenführung (22, 90) bzw. deren Abschnitte aus Messing- Messing-Laminat-Aluminium-Zink besteht.15. The arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the carbon brush guide (22, 90) or its sections consists of brass-brass-laminate-aluminum-zinc.
16. Verwendung einer aus Metall bestehenden und mit zumindest einer Deckschicht aus elektrisch isolierendem Material versehenen Schraubendmckfeder zur Druckbeaufschlagung einer in einer Kohlebürstenfühmng axial verschiebbaren Kohlebürste in Richtung eines Kommutators eines Elektromotors. 16. Use of a helical pressure spring consisting of metal and provided with at least one cover layer of electrically insulating material for pressurizing a carbon brush axially displaceable in a carbon brush guide in the direction of a commutator of an electric motor.
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