WO2007101647A1 - Bürstenträger für kontaktbürsten einer kommutatormaschine - Google Patents

Bürstenträger für kontaktbürsten einer kommutatormaschine Download PDF

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WO2007101647A1
WO2007101647A1 PCT/EP2007/001882 EP2007001882W WO2007101647A1 WO 2007101647 A1 WO2007101647 A1 WO 2007101647A1 EP 2007001882 W EP2007001882 W EP 2007001882W WO 2007101647 A1 WO2007101647 A1 WO 2007101647A1
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WO
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brush holder
holder according
spring elements
band
commutator
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PCT/EP2007/001882
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Sesselmann
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kg, Coburg
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/381—Brush holders characterised by the application of pressure to brush
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/385—Means for mechanical fixation of the brush holder

Definitions

  • the invention relates to brush holder for contact brushes of a commutator machine GE measure the preamble of claim 1.
  • Brush holders are known for holding and guiding contact brushes of a commutator machine which consist of a support frame adapted to the contact brushes, in which the contact frame brushes are displaceably arranged in the longitudinal direction of the frame-shaped support frame and by means of a rear side of the contact brushes facing away from the commutator adjacent spring biased toward the commutator and fed with the armature current.
  • a simpler and more cost-effective solution for a brush holder consists of spring elements, in particular leaf springs, which provide the required pre-stress of the contact brushes by shaping and inherent spring behavior and supply the power to the contact brushes.
  • a brush holding system for an electric drive device which comprises a brush holder plate with a central opening for receiving a collector and arranged on the brush holder plate and one brush each Containing, the brush current leading leaf springs, which bias the brushes towards the collector.
  • the leaf springs are U-shaped in the side view, wherein the free end of the one leg which is arranged directly or via a brush holder on the leaf spring brush and the other end of the leaf spring perpendicular to the brush holder plate inserted into this.
  • the brush holder plate of the known brush holder system has guide means for guiding the brushes or the brush sections of the leaf springs in the radial direction.
  • the guide means are intended to prevent the brushes or brush sections of the leaf springs from being moved in the direction of rotation of the commutator, so that free swinging of the ends of the leaf springs having the brushes is prevented and thus the outgoing of the leaf springs during operation of the drive device Noise is reduced.
  • the task is based on preventing vibrations of the brush holder and thus the occurrence of disturbing noises with simple, inexpensive to produce and usable means or effectively suppress.
  • the solution according to the invention prevents or suppresses vibrations, in particular with the commutator frequency or brush noise frequency and thus the occurrence of disturbing noises with simple and inexpensive to produce and cost-effective means.
  • the material, the structure, the arrangement and the connection of the elastic element with the spring elements can be widely varied and adapted to the respective conditions.
  • the elastic element By suitable choice of material for the elastic element, there is the possibility of adjusting the spring constant of the elastic element and thus the degree of damping.
  • the elastic element consists of an electrically insulating material, connects the spring elements and biases them in the direction of the commutator, so that both the contact pressure of the contact brushes increases to the commutator and an increased damping of the spring elements is effected.
  • a first variant of the design and arrangement of the elastic element consists in a leading the contact brush current leg of the spring elements interconnecting biasing element.
  • the spring arms of the spring elements are supported on contact areas of the elastic element, so that by the nature and shape of the support of the spring arms on the elastic member of the degree of damping at substantially free selection of the shape of the spring arms and the material and the shape of the elastic Elements is adjustable.
  • the elastic element biases the spring elements in the direction of the commutator and thus ensures in addition to the connection of the spring elements with the commutator and the formation of the spring elements fixed contact of the contact brushes with the segmented surface of the commutator.
  • a support surface of the spring arms is formed on the elastic member, by the size and shape of the amount of vibration damping while ensuring the bias and tracking of the spring elements in the direction of the commutator is adjustable.
  • the elastic element consists of a band whose band ends are clamped to the pole tube of the commutator.
  • the formation of the elastic element as a band allows a cost-effective production of the position of an elastomer, plastic, combined elastomer and plastic band or a preferably plastic-coated steel strip existing band by extrusion.
  • the positive connection of the band with the brush holder on the one hand allows a vote of the band on the shape and dimensions of the spring elements and on the other hand a simple replacement in an exchange of contact brushes and suppression of the transmission of structure-borne noise from the tape to the brush holder.
  • the design of the elastic element as a band allows an additional tolerance compensation and by material selection and composition as well as dimension of the band adjustment of the spring constant of the band and thus the degree of damping. Both the cross-sectional area and the cross-sectional shape of the band can be adapted to the desired damping behavior.
  • the length of the spring arms and the band is so dimensioned and the band ends are connected to the brush holder in such a way that the band ends are inclined at an acute angle relative to the horizontal
  • the profiling of the band as Nachstellrasten that counteract an adjustment of the support surfaces of the spring elements against the bias of the contact brushes, wherein the Nachstellrasten preferably have a sawtooth profile with different edge inclination, whose more inclined flanks are directed to the longitudinal axis of the brush holder, is not only counteracted a swinging away of the free ends of the spring elements against the pressing of the contact brushes, but at the same time causes readjustment of the spring elements and thus the contact brushes in the direction of the commutator brush wear.
  • metal straps in the contact areas of the band with the ends of the spring arms metal straps can be used for example by injection into the band, whereby the heat load capacity of the band is increased.
  • an elastic support element can be arranged between the brush holder and the side of the band facing away from the commutator.
  • the legs of the spring elements are connected to a circuit board for the control of the commutator.
  • the legs of the spring elements to each other directed bending sections, in which longitudinal slots for receiving the rod-shaped biasing element are arranged, which connects the legs with each other and thus additionally biases and dampens vibrations.
  • FIG. 1 is a perspective view of the pole tube of a commutator, a commutator and connected to a circuit board brush holder with supported on a vibration damping tape leaf springs.
  • FIG. 2 shows a perspective view as in FIG. 1 with a pretensioning and damping element inserted in longitudinal slots of the spring legs of the spring elements;
  • Fig. 3 is a schematic perspective cross-section through the pole tube of
  • Commutator Commutator, the commutator and the brush holder with supported on the vibration damping tape leaf springs and additional support element;
  • Fig. 4 is a schematic-perspective view of a variant of the ends of the spring arms of the leaf springs and
  • a commutator machine 1 with a pole tube 10, a connected to the armature of the commutator machine 1 commutator or collector 6 and a brush holder 2 is shown in a schematic perspective view and in cross section.
  • the Kommutatorsegmenten or -Stegen are two diametrically arranged to each other contact brushes 31, 32, which are held by two formed as leaf springs spring elements 4, 5 and biased in the direction of the commutator 6, so that they rest against the commutator with a predetermined contact pressure.
  • the legs 41, 51 of the spring elements 4, 5 are connected to a circuit board 9 for controlling the commutator machine 1 and guide the armature current to the brushes 40, 50 connected to the spring elements 4, 5 contact brushes 31, 32nd
  • the contact brushes 31, 32 slide on the commutator segments or commutator webs and are thereby set in vibration.
  • the formation of several resonance points occurring at the commutator frequency or brush noise frequency is of particular disadvantage, since they increase the vibrations caused by the contact of the contact brushes with the commutator segments and via the connection cause the spring elements with the brush holder to significantly disturbing brush or Kommut réellesge syndromeschen.
  • the measures described below serve to suppress or reduce the oscillations caused by the oscillatory system of contact brushes 31, 32 and the spring elements 4, 5 designed as leaf springs.
  • a first variant for damping the vibration caused by the oscillatory system of contact brushes 31, 32 and formed as leaf springs spring elements 4, 5 vibrations and to additionally increase the contact pressure of the contact brushes 31, 32 on the commutator 6 is that the legs 41, 51st the spring elements 4, 5 are provided with bending sections, which are directed towards one another and in the prestressing direction and longitudinal slots 43, 53, in which a rod-shaped biasing and damping element 8 is inserted from electrically insulating material, the legs 41, 51 of the spring elements 4, 5 interconnects and thereby both in the biasing direction, d. H. in the direction of the commutator 6, resiliently biased as well as a damping of vibrations causes.
  • the biasing and damping element 8 For insertion of the biasing and damping element 8 in the longitudinal slots 43, 53 of the legs 41, 51, these have at one end an enlarged section, through which the thickened ends of the rod-shaped biasing and damping element 8 can be plugged.
  • the thickened ends of the rod-shaped prestressing and damping element 8 lie in a form-fitting manner against the outer sides of the legs 41, 51 directed away from the commutator.
  • the spring elements 4, 5 on the brush shoes 40, 50 also extended spring arms 42, 52 with angled ends 44, 54 which are supported on a vibration damping band 7 formed as an elastic element, the by the oscillatory system of spring elements 4th 5, brush shoes 40, 50 and contact brushes 31, 32 attenuate or eliminate amplified vibrations, optionally in addition to the biasing and damping element.
  • the vibration damping band 7 is clamped in receiving elements 21, 22 on the sides of the pole tube 10 of the commutator 1, which are arranged taking into account the length of the belt 7 so that the band 7 at the contact points or ends with the ends 44, 54 of the spring arms 42, 52 of the spring elements 4, 5 is angled.
  • the band 7 has two inclined band ends 71, 72 and a horizontally between the angled ends 42, 52 of the spring arms 42, 52 extending central portion 70 on.
  • the angle ⁇ which the band ends 71, 72 of the band 7 enclose with the horizontal, and thus represents a measure of the angling of the band 7, in conjunction with the spring force of the band 7 and the bearing surface of the ends 44, 54 of the spring arms 42, 52 on the belt 7, the strength of the vibration damping.
  • a metal bracket can be additionally inserted, which increases the heat resistance of the belt 7 due to the heating of the contact brushes 31, 32 and the spring elements 4, 5.
  • the band 7 is made, for example, from an elastomer, from plastic or a combination of an elastomer and a plastic, or formed as a preferably plastic-coated steel band and in particular extruded.
  • the connection of the belt 7 with the brush holder 2 is effected by positive engagement between at the belt ends 71, 72 arranged wedge-shaped fastening parts 73, 74 and on the side ten vom of the pole tube 10 arranged mounting receivers 21, 22 with opposite receiving profile, ie with a dovetail-like recess.
  • a preferably elastic support element 15 between the commutator 6 facing away from the surface of the central portion 70 of the belt 7 and a provided on the inside of the pole tube 10 projection 23 can be arranged.
  • ends 44, 45 of the spring arms 42, 52 of the spring elements 4, 5 can be formed arbitrarily, in particular in the form shown in FIGS. 1 to 3 or formed as ends 54 'with a wide bearing surface of a spring element 5' in the Having configuration of FIG. 4 for contacting with the belt 7.
  • FIG. 5 a shows a band 7 'with a wavy profiling
  • FIG. 5 b shows a band 7 "with a serrated profiling.
  • the surface of a belt 7 '" is provided with a sawtooth-shaped structure, the steeply sloping flanks 701 of the sawtooth-shaped belt 7' 'facing the central longitudinal axis of the brush carrier 2, while the flat falling flanks 702 are opposite.
  • the sawtooth profile according to FIG. 5 c effects an adjusting latching of the spring elements 4, 5 during the abrasion of the contact brushes 31, 32 as well as the occurrence of excessive vibrations and corresponding movement of the spring elements 4, 5 directed towards the central longitudinal axis.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bürstenträger für Kontaktbürsten einer Kommutatormaschine mit Federelementen, die mit den Kontaktbürsten verbundene Bürstenschuhe aufweisen, den Kontaktbürstenstrom führen und die Kontaktbürsten in Richtung auf den Kommutator der Kommutatormaschine vorspannen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Federelemente (4, 5) mit mindestens einem weiteren elastischen Element verbunden sind.

Description

Bürstenträger für Kontaktbürsten einer Kommutatormaschine
Beschreibung
Die Erfindung betrifft Bürstenträger für Kontaktbürsten einer Kommutatormaschine ge- maß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Halterung und Führung von Kontaktbürsten einer Kommutatormaschine sind Bürstenträger bekannt, die aus einem den Kontaktbürsten angepassten Trägerrahmen bestehen, in den die Kontaktbürsten eingesetzt, in Längsrichtung des rahmenförmigen Trä- gerrahmens zum Nachstellen verschiebbar angeordnet sind und mittels einer an der dem Kommutator abgewandten Rückseite der Kontaktbürsten anliegenden Druckfeder in Richtung auf den Kommutator vorgespannt und mit dem Ankerstrom gespeist werden. Eine einfachere und kostengünstigere Lösung für einen Bürstenträger besteht aus Federelementen, insbesondere Blattfedern, die durch Formgebung und Eigenfederverhal- ten für die erforderliche Vorspannung der Kontaktbürsten sorgen und den Kontaktbürsten den Strom zuführen.
Aus der WO 03/032 468 A1 ist ein Bürstenhaltesystem für eine elektrische Antriebseinrichtung bekannt, das eine Bürstenhalteplatte mit einem zentralen Durchbruch zur Auf- nähme eines Kollektors und an der Bürstenhalteplatte angeordnete und je eine Bürste aufweisende, den Bürstenstrom führende Blattfedern enthält, die die Bürsten in Richtung auf den Kollektor vorspannen. Die Blattfedern sind in der Seitenansicht U-förmig ausgebildet, wobei das freie Ende des einen Schenkels die unmittelbar oder über eine Bürstenaufnahme an der Blattfeder angeordnete Bürste und das andere Ende der Blattfeder senkrecht zur Bürstenhalteplatte in diese einsteckbar ist.
Um zu vermeiden, dass die Bürstenfedern mit den Bürsten bei Betrieb der Antriebseinrichtung leicht in Schwingungen geraten und störende Geräusche verursachen, weist die Bürstenhalteplatte des bekannten Bürstenhaltesystems Führungsmittel zur Führung der Bürsten bzw. der die Bürsten aufnehmenden Bürstenabschnitte der Blattfedern in radialer Richtung auf. Durch die Aufnahme von Querkräften sollen die Führungsmittel verhindern, dass die Bürsten oder Bürstenabschnitte der Blattfedern in Drehrichtung des Kommutators bewegt werden können, so dass ein freies Schwingen der die Bürsten aufweisenden Enden der Blattfedern unterbunden und damit die während des Betriebs der Antriebseinrichtung von den Blattfedern ausgehende Geräuschentwicklung reduziert wird.
Von dem bekannten Bürstenhaltesystem ausgehend, liegt dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Aufgabenstellung zugrunde, Schwingungen des Bürstenträgers und damit das Auftreten störender Geräusche mit einfachen, kostengünstig herstellbaren und einsetzbaren Mitteln zu verhindern bzw. wirksam zu unterdrücken.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung verhindert bzw. unterdrückt Schwingungen insbesondere mit der Kommutatorfrequenz oder Bürstengeräuschfrequenz und damit das Auftreten störender Geräusche mit einfachen und kostengünstig herstellbaren sowie kostengünstig einsetzbaren Mitteln. Dabei kann das Material, die Struktur, die Anordnung und die Verbindung des elastischen Elements mit den Federelementen in weitem Umfange variiert und den jeweiligen Bedingungen angepasst werden.
Durch geeignete Materialauswahl für das elastische Element ergibt sich die Möglichkeit einer Einstellung der Federkonstanten des elastischen Elements und damit des Dämpfungsgrades. Vorzugsweise besteht das elastische Element aus einem elektrisch isolierenden Material, verbindet die Federelemente und spannt diese in Richtung des Kommutators vor, so dass sowohl der Anpressdruck der Kontaktbürsten an den Kommutator erhöht als auch eine erhöhte Dämpfung der Federelemente bewirkt wird.
Eine erste Variante der Ausbildung und Anordnung des elastischen Elements besteht in einem die den Kontaktbürstenstrom führenden Schenkel der Federelemente miteinander verbindenden Vorspannelement.
In einer zweiten Variante, die auch mit der ersten Variante kombiniert werden kann, sind über die Bürstenschuhe hinausragende Federarme der Federelemente mit dem elastischen Element verbunden.
Bei der zweiten Variante sind die Federarme der Federelemente an Auflagebereichen des elastischen Elements abgestützt, so dass durch die Art und Form der Auflage der Federarme auf dem elastischen Element der Dämpfungsgrad bei im Wesentlichen freier Auswahl der Formgebung der Federarme und dem Material sowie der Formgebung des elastischen Elements einstellbar ist.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung spannt das elastische Element die Federelemente in Richtung des Kommutators vor und sichert damit zusätzlich zu der Verbindung der Federelemente mit der Kommutatormaschine und die Formung der Federelemente einen festen Kontakt der Kontaktbürsten mit der segmentierten Oberfläche des Kommutators.
Durch ein Abwinkein der Enden der Federarme wird eine Abstützfläche der Federarme auf dem elastischen Element gebildet, durch deren Größe und Form das Maß der Schwingungsdämpfung bei gleichzeitiger Sicherstellung der Vorspannung und Nachführung der Federelemente in Richtung auf den Kommutator einstellbar ist.
In bevorzugter Ausführung besteht das elastische Element aus einem Band, dessen Bandenden am Polrohr der Kommutatormaschine eingespannt sind.
Die Ausbildung des elastischen Elementes als Band ermöglicht eine kostengünstige Her- Stellung des aus einem Elastomer-, Kunststoff-, kombinierten Elastomer- und Kunststoff- band oder einem vorzugsweise mit Kunststoff umspritzten Stahlband bestehenden Bandes durch Extrusion. Dabei ermöglicht die formschlüssige Verbindung des Bandes mit dem Bürstenträger einerseits eine Abstimmung des Bandes auf die Form und Abmessung der Federelemente und andererseits einen einfachen Ersatz bei einem Austausch der Kontaktbürsten sowie Unterbindung der Übertragung von Körperschall vom Band auf die Bürstenträger.
Darüber hinaus ermöglicht die Ausgestaltung des elastischen Elementes als Band einen zusätzlichen Toleranzausgleich und durch Materialauswahl und Zusammensetzung so- wie Abmessung des Bandes eine Einstellung der Federkonstanten des Bandes und damit des Dämpfungsgrades. Sowohl die Querschnittsfläche als auch die Querschnittsform des Bandes kann dabei dem gewünschten Dämpfungsverhalten angepasst werden.
Die Länge der Federarme und des Bandes ist so bemessen und die Bandenden sind derart mit dem Bürstenträger verbunden, dass die Bandenden unter einem spitzen Winkel gegenüber der Horizontalen geneigt sind
Durch die Neigung der Bandenden und den horizontalen Verlauf des Bandes zwischen den zu einander beabstandeten Enden der Federarme wird ein Bandknick bewirkt, der eine zusätzliche Abstützung und Vorspannung der Federelemente in Richtung auf den Kommutator erzielt.
Weiterhin kann durch Festlegung des Winkels zwischen den Bandenden und der Horizontalen, des gegenseitigen Abstands der Abstützflächen der Federelemente, der Fe- derkraft des Bandes und/oder der Höhe der Abstützflächen der Federelemente auf dem Band gegenüber der Verbindung des Bandes mit dem Bürstenträger die Stärke der Schwingungsdämpfung eingestellt werden.
Durch eine insbesondere wellen- oder zackenförmig ausgebildete Profilierung der Aufla- gebereiche des Bandes wird einem Wegschwingen der freien Enden der Federelemente entgegen der Vorspannung der Federelemente in Richtung auf den Kommutator entgegengewirkt und damit ein vorgegebener Andruck der Kontaktbürsten auf den Kommutator sichergestellt. Durch Ausbildung der Profilierung des Bandes als Nachstellrasten, die einer Verstellung der Abstützflächen der Federelemente entgegen der Vorspannung der Kontaktbürsten entgegenwirken, wobei die Nachstellrasten vorzugsweise ein Sägezahnprofil mit unterschiedlicher Flankenneigung aufweisen, dessen stärker geneigte Flanken zur Mitte- längsachse des Bürstenträgers gerichtet sind, wird nicht nur einem Wegschwingen der freien Enden der Federelemente entgegen der Andruckrichtung der Kontaktbürsten entgegengewirkt, sondern zugleich ein Nachstellen der Federelemente und damit der Kontaktbürsten in Richtung auf den Kommutator bei Bürstenabnutzung bewirkt.
Zusätzlich können in den Kontaktbereichen des Bandes mit den Enden der Federarme Metallbügel beispielsweise durch Einspritzen in das Band eingesetzt werden, wodurch die Wärmebelastbarkeit des Bandes erhöht wird.
Zur Stabilisierung des zwischen den freien Enden der Federelemente verlaufenden Bandabschnitts kann zwischen dem Bürstenträger und der dem Kommutator abgewandten Seite des Bandes ein elastisches Stützelement angeordnet werden.
Zur Vereinfachung der Herstellung und Einsparung von Verbindungsleitungen sowie zur Platz sparenden Anordnung sind die Schenkel der Federelemente mit einer Schaltungs- platine für die Steuerung der Kommutatormaschine verbunden.
Um die Vorspannung der Federelemente in Richtung auf den Kommutator zu erhöhen, weisen die Schenkel der Federelemente zueinander gerichtete Biegeabschnitte auf, in denen Längsschlitze zur Aufnahme des stabförmig ausgebildeten Vorspannelements angeordnet sind, das die Schenkel mit einander verbindet und so zusätzlich vorspannt und Schwingungen dämpft.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Polrohrs einer Kommutatormaschine, eines Kommutators und eines mit einer Schaltungsplatine verbundenen Bürstenträgers mit an einem Schwingungsdämpfungsband abgestützten Blattfedern; Fig. 2 eine perspektivische Darstellung wie in Fig. 1 mit einem in Längsschlitze der Federschenkel der Federelemente eingesetztem Vorspann- und Dämpfungselements;
Fig. 3 einen schematisch-perspektivischen Querschnitt durch das Polrohr der
Kommutatormaschine, den Kommutator und den Bürstenträger mit am Schwingungsdämpfungsband abgestützten Blattfedern und zusätzlichem Abstützelement;
Fig. 4 eine schematisch-perspektivische Darstellung einer Variante der Enden der Federarme der Blattfedern und
Fig. 5a bis 5c verschiedene Oberflächengestaltungen und Profilierungen des Schwin- gungsdämpfungsbandes gemäß den Fig. 1 bis 3.
In den Fig. 1 bis 3 ist in schematisch-perspektivischer Ansicht und im Querschnitt eine Kommutatormaschine 1 mit einem Polrohr 10, einem mit dem Anker der Kommutatormaschine 1 verbundenen Kommutator oder Kollektor 6 und einem Bürstenträger 2 dargestellt. An den Kommutatorsegmenten bzw. -Stegen liegen zwei diametral zueinander angeordnete Kontaktbürsten 31 , 32 an, die von zwei als Blattfedern ausgebildeten Federelementen 4, 5 gehalten und in Richtung des Kommutators 6 vorgespannt sind, so dass sie an den Kommutatorsegmenten mit vorgegebenem Anpressdruck anliegen. Die Schenkel 41 , 51 der Federelemente 4, 5 sind mit einer Schaltungsplatine 9 zur Steuerung der Kommutatormaschine 1 verbunden und führen den Ankerstrom zu den über Bürstenschuhe 40, 50 mit den Federelementen 4, 5 verbundenen Kontaktbürsten 31 , 32.
Im Betrieb der Kommutatormaschine 1 , d. h. bei rotierendem Kommutator 6, gleiten die Kontaktbürsten 31 , 32 auf den Kommutatorsegmenten bzw. Kommutatorstegen und werden dabei in Schwingungen versetzt. Bei dem aus den Kontaktbürsten 31 , 32 und den Federelementen 4, 5 gebildeten schwingungsfähigen Systemen ist die Ausbildung mehrerer mit der Kommutatorfrequenz oder Bürstengeräuschfrequenz auftretender Resonanzstellen von besonderem Nachteil, da sie die durch den Kontakt der Kontaktbürsten mit den Kommutatorsegmenten verursachten Schwingungen verstärken und über die Verbindung der Federelemente mit der Bürstenträger zu erheblich störenden Bürsten- bzw. Kommutierungsgeräuschen führen. Die nachstehend beschriebenen Maßnahmen dienen dazu, die durch das schwingungsfähige System aus Kontaktbürsten 31 , 32 und den als Blattfedern ausgebildeten Federelementen 4, 5 hervorgerufenen Schwingungen zu unterdrücken bzw. zu reduzieren.
Eine erste Variante zur Dämpfung der durch das schwingungsfähige System aus Kontaktbürsten 31 , 32 und den als Blattfedern ausgebildeten Federelementen 4, 5 hervorgerufenen Schwingungen und zur zusätzlichen Erhöhung des Anpressdruckes der Kontaktbürsten 31 , 32 an dem Kommutator 6 besteht darin, dass die Schenkel 41 , 51 der Federelemente 4, 5 mit Biegeabschnitten versehen sind, die zueinander und in Vorspann- richtung gerichtet sind und Längsschlitze 43, 53 aufweisen, in die ein stabförmiges Vorspann- und Dämpfungselement 8 aus elektrisch isolierendem Material eingesetzt ist, das die Schenkel 41 , 51 der Federelemente 4, 5 miteinander verbindet und dadurch sowohl in Vorspannrichtung, d. h. in Richtung auf den Kommutator 6, federnd vorgespannt als auch eine Dämpfung von Schwingungen bewirkt. Zum Einsetzen des Vorspann- und Dämpfungselements 8 in die Längsschlitze 43, 53 der Schenkel 41 , 51 weisen diese an einem Ende einen vergrößerten Ausschnitt auf, durch den die verdickten Enden des stabförmigen Vorspann- und Dämpfungselements 8 steckbar sind. Durch Verlagern des Vorspann- und Dämpfungselements 8 zum Ort des geringsten Abstandes der Schenkel 41 , 51 liegen die verdickten Enden des stabförmigen Vorspann- und Dämpfungsele- ments 8 formschlüssig an den vom Kommutator weggerichteten Außenseiten der Schenkel 41 , 51 an.
Alternativ weisen die Federelemente 4, 5 über die Bürstenschuhe 40, 50 hinaus verlängerte Federarme 42, 52 mit abgewinkelten Enden 44, 54 auf, die an einem als Schwin- gungsdämpfungsband 7 ausgebildeten elastischen Element abgestützt sind, das die durch das schwingungsfähige System aus Federelementen 4, 5, Bürstenschuhen 40, 50 und Kontaktbürsten 31 , 32 verstärkten Schwingungen gegebenenfalls zusätzlich zu dem Vorspann- und Dämpfungselement dämpft bzw. eliminiert.
Das Schwingungsdämpfungsband 7 ist in Aufnahmeelementen 21 , 22 an den Seiten des Polrohrs 10 der Kommutatormaschine 1 eingespannt, die unter Berücksichtigung der Länge des Bandes 7 so angeordnet sind, dass das Band 7 an den Berührungspunkten bzw. Berührungsflächen mit den Enden 44, 54 der Federarme 42, 52 der Federelemente 4, 5 abgewinkelt ist. Dadurch weist das Band 7 zwei schräg verlaufende Bandenden 71 , 72 und einen waagerecht zwischen den abgewinkelten Enden 42, 52 der Federarme 42, 52 verlaufenden mittleren Abschnitt 70 auf.
Dieser Verlauf des Bandes 7 und die ausgehend von den Bürstenschuhe 40, 50 mit ihren Enden 44, 54 zur Mittelängsachse des Bürstenträgers 2 bzw. Kommutatrors 6 ausgerichteten Federarmen 42, 52 bewirken, dass die Federarme 42, 52 der Federelemente 4, 5 zusätzlich zur Mittelängsachse des Bürstenträgers 2 hin vorgespannt und damit die Kontaktbürsten 31 , 32 verstärkt gegen den Kommutator 6 gedrückt werden, wobei die Formung der Federelemente 4, 5 in Verbindung mit dem Verlauf und der Oberflächengestal- tung des Bandes 7 sowie die Ausformung der Enden 44, 54 der Federarme 42, 52 eine Dämpfung der Federelemente 4, 5 nach außen, d. h. von der Mittelängsachse des Bürstenträgers 2 weggerichtet sowie eine freie Bewegung zur Mittelängsachse hin, bewirken.
Dabei bestimmt der Winkel α, den die Bandenden 71 , 72 des Bandes 7 mit der Horizon- talen einschließen, und der damit ein Maß für die Abwinklung des Bandes 7 darstellt, in Verbindung mit der Federkraft des Bandes 7 und der Auflagefläche der Enden 44, 54 der Federarme 42, 52 auf dem Band 7 die Stärke der Schwingungsdämpfung. Durch Einstellung der Federkonstanten des Bandes 7, durch Variation des Winkels α und durch Veränderung der Größe und Art der Auflagefläche der Enden 44, 54 der Federarme 42, 52 auf dem Band 7 kann somit das Maß der Dämpfung bei vorgegebener Konfiguration des schwingungsfähigen Systems aus Kommutator 6, Kontaktbürsten 31 , 32 und Federelementen 4, 5 eingestellt werden. Das Band 7 ermöglicht dabei gleichzeitig einen Toleranzausgleich für die Anordnung und die Abmessung des Bürstenhalters 2 und der Elemente des Bürstenhalters 2.
An den Berührungsflächen der Federelemente 4, 5 mit dem Band 7 kann zusätzlich ein Metallbügel eingelegt werden, der die Wärmebeständigkeit des Bandes 7 infolge der Erhitzung der Kontaktbürsten 31 , 32 und der Federelemente 4, 5 erhöht.
Das Band 7 wird beispielsweise aus einem Elastomer, aus Kunststoff oder einer Kombination aus einem Elastomer und einem Kunststoff hergestellt oder als vorzugsweise mit Kunststoff umspritztes Stahlband ausgebildet und insbesondere extrudiert. Die Verbindung des Bandes 7 mit der Bürstenträger 2 erfolgt durch Formschluss zwischen an den Bandenden 71 , 72 angeordneten keilförmigen Befestigungsteilen 73, 74 und an den Sei- tenflächen des Polrohrs 10 angeordneten Befestigungsaufnahmen 21 , 22 mit entgegen gesetztem Aufnahmeprofil, d. h. mit einer schwalbenschwanzähnlichen Ausnehmung.
Zur Abstützung des mittleren, waagerechten Abschnitts 70 des Bandes 7 kann ein vor- zugsweise elastisches Stützelement 15 zwischen der dem Kommutator 6 abgewandten Fläche des mittleren Abschnitts 70 des Bandes 7 und einem an der Innenseite des Polrohrs 10 vorgesehenen Vorsprung 23 angeordnet werden.
Die Enden 44, 45 der Federarme 42, 52 der Federelemente 4, 5 können beliebig ge- formt, insbesondere in der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Form ausgebildet werden oder als Enden 54' mit einer breiten Auflagefläche eines Federelementes 5' in der Konfiguration gemäß Fig. 4 zur Kontaktierung mit dem Band 7 aufweisen.
Um ein Wegschwingen der Federarme 42, 52 der Federelemente 4, 5 im Betrieb der Kommutatormaschine zu verhindern, ist die dem Kommutator 6 zugewandte Oberfläche des Bandes 7 mit einer Profilierung versehen. Fig. 5a zeigt ein Band 7' mit einer wellenförmigen Profilierung und Fig. 5b eine Band 7" mit einer zackenförmig ausgebildet Profilierung.
In einer weiteren in Fig. 5c schematisch dargestellten Ausführungsform ist die Oberfläche eines Bandes 7'" mit einer sägezahnförmigen Struktur versehen, wobei die steil abfallenden Flanken 701 des sägezahnförmigen Bandes 7"' der Mittelängsachse des Bürstenträgers 2 zugewandt ist, während die flach abfallenden Flanken 702 entgegengerichtet sind. Das Sägezahnprofil gemäß Fig. 5c bewirkt ein Nachstellrasten der Federele- mente 4, 5 beim Abrieb der Kontaktbürsten 31 , 32 sowie beim Auftreten exzessiver Schwingungen und dementsprechender, zur Mittelängsachse gerichteter Bewegung der Federelemente 4, 5.
* * * * * Bezugszeichenliste
1 Kommutatormaschine
2 Bürstenträger 4, 5, 5' Federelemente
6 Kommutator oder Kollektor
7 Schwingungsdämpfungsband
T Schwingungsdämpfungsband mit wellenförmiger Profilierung
7" Schwingungsdämpfungsband mit zackenförmiger Profilierung
7'" sägezahnförmiges Schwingungsdämpfungsband
8 Vorspann- und Dämpfungselement
9 Schaltungsplatine
10 Pol röhr
15 elastisches Stützelement
21 , 22 Aufnahmeelemente
23 Vorsprung
31, 32 Kontaktbürsten
40. 50 Bürstenschuhe
41. 51 Schenkel der Federelemente 42, 52 Federarme der Federelemente 43, 53 Längsschlitze
44, 54 abgewinkelten Enden der Federarme
54' Ende mit breiter Auflagefläche
70 mittlerer Abschnitt des Schwingungsdämpfungsbandes
71 , 72 Bandenden des Schwingungsdämpfungsbandes
73, 74 keilförmigen Befestigungsteile
701 Stark abfallende Sägezahnflanken
702 flach abfallenden Sägezahnflanken

Claims

Ansprüche
1. Bürstenträger für Kontaktbürsten einer Kommutatormaschine mit Federelementen, die mit den Kontaktbürsten verbundene Bürstenschuhe aufweisen, den Kontaktbürstenstrom führen und die Kontaktbürsten in Richtung auf den Kommutator der Kommutatormaschine vorspannen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Federelemente (4, 5) mit mindestens einem weiteren elastischen Element (7, 7', 7", 7'"; 8) verbunden sind.
2. Bürstenträger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elastische E- lement (7, 7', 7", 7'"; 8) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, die Federelemente (4, 5) miteinander verbindet und in Richtung des Kommutators (6) vorspannt.
3. Bürstenträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische E- lement aus einem die den Kontaktbürstenstrom führenden Schenkel (41 , 51 ) der Federelemente (4, 5) miteinander verbindenden Vorspann- und Dämpfungselement (8) besteht.
4. Bürstenträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass über die Bürstenschuhe (40, 50) hinausragende Federarme (42, 52) der Federelemente (4, 5) mit dem elastischen Element (7, 7', 7", 7'") verbunden sind.
5. Bürstenträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (42, 52) der Federelemente (4, 5) an Auflagebereichen des elastischen Elements (7, 7', 7", 7'") abgestützt sind.
6. Bürstenträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (44, 54) der Federarme (42, 52) der Federelemente (4, 5) unter Bildung einer Abstützfläche auf dem elastischen Element (7, 7', 7", 7'") abgewinkelt sind.
7. Bürstenträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element aus einem Schwingungsdämpfungs- band (7, 7", 7", 7'") besteht, dessen Bandenden (71 , 72) am Polrohr (10) der Kommutatormaschine (1 ) eingespannt sind.
8. Bürstenträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Fe- derarme (41 , 51 ) und des Schwingungsdämpfungsbandes (7, 7', 7", 7'") so bemessen und die Bandenden (71 , 72) derart mit dem Polrohr (10) verbunden sind, dass die Bandenden (71 , 72) unter einem spitzen Winkel (α) gegenüber der Horizontalen geneigt sind.
9. Bürstenträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) der Bandenden (71 , 72) gegenüber der Horizontalen, der gegenseitige Abstand der abgewinkelten Enden (44, 54) der Federarme (42, 52) und/oder die Höhe der abgewinkelten Enden (44, 54) der Federarme (42, 52) auf dem Schwingungsdämpfungsband (7, 7', 7", 7'") gegenüber der Verbindung des Schwingungsdämpfungsbandes (7, 7',
7", 7'") mit dem Polrohr (10) einstellbar ist bzw. sind.
10. Bürstenträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Bandenden (71 , 72) formschlüssig in Aufnahmeelemente
(21 , 22) des Polrohrs (10) eingesetzt sind.
11. Bürstenträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die die Enden (44, 54) der Federarme (42, 52) aufnehmenden Auflagebereiche des Bandes (7, 7', 7", 7'") profiliert sind.
12. Bürstenträger nach Anspruch 11 , gekennzeichnet durch eine wellen- oder zacken- förmige Profilierung der Auflagebereiche des Schwingungsdämpfungsbandes (7', 7").
13. Bürstenträger nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung der Auflagebereiche des Schwingungsdämpfungsbandes (7'") aus Nachstellrasten besteht, die einer Verstellung der Abstützflächen der Federelemente (4, 5) entgegen der Vorspannung der Kontaktbürsten (31 , 32) entgegenwirken.
14. Bürstenträger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachstellrasten ein Sägezahnprofil (701 , 702) mit unterschiedlicher Flankenneigung aufweisen, dessen stärker geneigte Flanken (701 ) zur Mittelängsachse des Bürstenträgers (2) gerichtet sind.
15. Bürstenträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsdämpfungsband (7, 7', 7", 7'") als Elastomer-, Kunststoff- oder kombiniertes Elastomer- und Kunststoffband ausgebildet ist.
16. Bürstenträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsdämpfungsband (7, 7', 7", 7'") als vorzugs- weise mit Kunststoff umsphtztes Stahlband ausgebildet ist.
17. Bürstenträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zwischen dem Bürstenträger (2) und der dem Kommutator (6) abgewandten Seite des Schwingungsdämpfungsbandes (7, 7', 7", 7'") angeordnetes elastisches Stützelement (15).
18. Bürstenträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Kontaktbürstenstrom führende Schenkel (41 , 51 ) der Federelemente (4, 5) mit einer elektrischen Schaltungsplatine (9) verbunden sind.
19. Bürstenträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspann- und Dämpfungselement (8) stabförmig ausgebildet und in Längsschlitze (43, 53) der Schenkel (41 , 51 ) der Federelemente (4, 5) eingesetzt ist.
20. Bürstenträger nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (41 , 51 ) der Federelemente (4, 5) zueinander gerichtete Biegeabschnitte aufweisen, in denen die Längsschlitze (43, 53) zur Aufnahme des stabförmigen Vorspann- und Dämpfungselements (8) angeordnet sind.
21. Bürstenträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente aus Blattfedern (4, 5) bestehen.
* * * * *
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