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Title:
BRUSH HOLDING ASSEMBLY FOR A CARBON BRUSH, AND ELECTRICAL MACHINE EQUIPPED WITH A BRUSH HOLDING ASSEMBLY OF THIS TYPE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/042895
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a brush holding assembly for carbon brushes (1) in an electric motor or electric generator and to an electrical machine equipped with a brush holding assembly of this type. According to the invention, the carbon brush (1) is placed against a commutator of the machine by means of a spring (2) in order to transfer current, and a retaining and guiding system (8) having lateral guide surfaces (4) is provided for preventing a lateral movement of the carbon brush (1). In addition, a guide section (5) that interacts with said guide surfaces (4) is provided on the side of the spring, and the carbon brush (1) is fastened to the spring (2) while being located at a gap-forming distance from the guide surfaces (4). A paste for lubricating and damping noises is provided between the guide surface (4) and the guide section (5) of the spring (2).

Inventors:
Bruhn, Rainer (In den Linden 36, Ingersheim, 74379, DE)
Spielmann, Martin (Paul-Gerhardt-Strasse 44, Schwaigern, 74193, DE)
Jauch, Martin (Kirchhofgasse 15, Mundelsheim, 74395, DE)
Application Number:
PCT/EP2003/012001
Publication Date:
May 21, 2004
Filing Date:
October 29, 2003
Export Citation:
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Assignee:
VALEO MOTOREN UND AKTUATOREN GMBH (Seewiesenstrasse 9, Bietigheim-Bissingen, 74321, DE)
Bruhn, Rainer (In den Linden 36, Ingersheim, 74379, DE)
Spielmann, Martin (Paul-Gerhardt-Strasse 44, Schwaigern, 74193, DE)
Jauch, Martin (Kirchhofgasse 15, Mundelsheim, 74395, DE)
International Classes:
H01R39/38; H02K5/14; H01R39/39; (IPC1-7): H02K5/14
Domestic Patent References:
WO2001069760A12001-09-20
Foreign References:
DE10148705A12003-04-10
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 13 30 November 1999 (1999-11-30)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 08 29 August 1997 (1997-08-29)
Attorney, Agent or Firm:
Jahn, Wolf-diethart (Valeo Wischersysteme GmbH, Poststrässle 10, Bietigheim-Bissingen, 74321, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Bürstenhalteanordnung für eine Kohlebürste (1) einer elektrischen Maschine, insbesondere einem Elektromotor, welche über eine Feder (2) zur Stromübertragung an einem Kommutator federbelastet angelegt ist, wobei ein Halte und Führungssystem (3) mit seitlichen Führungsflächen (4) zur Vermeidung einer Seitwärtsbewegung der Kohlebürste (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass federseitig ein entsprechender Führungsabschnitt (5) vorgesehen ist, welcher mit den Führungsflächen (4) zusammenwirkt, wobei die Kohlebürste (1) auf der Feder (2) mit einem Spaltabstand zu den Führungsflächen (4) befestigt ist, und dass eine Führungspaste zur Führung und Geräuschdämpfung zwischen den Führungsflächen (4) und dem Führungsabschnitt (5) der Feder (2) vorgesehen ist.
2. Bürstenhalteanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Feder (2) eine Blattfeder ist, die einen Führungsabschnitt (5) und einen Halteabschnitt (6) zum Befestigen der Feder (2) aufweist.
3. Bürstenhalteanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsflächen (4) durch Vorsehen einer schachtartigen Ausnehmung (7) in einem Haltebauteil (8) gebildet sind und die Feder (2) in dem Haltebauteil (8) befestigt ist.
4. Bürstenhalteanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste (1) schmaler als die Feder (2) ausgebildet ist zur Bildung eines Spaltraumes zwischen der Kohle (1) und dem Führungsabschnitt (5) der Feder (2).
5. Bürstenhalteanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (2) im Wesentlichen eine VForm aufweist und der Führungs abschnitt (5) aus seitlichen, rechtwinklig zur Feder (2) abgewinkelten Lappen (10,11) besteht.
6. Bürstenhalteanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (2) in einem Halteschlitz (9) im Haltebauteil (8) durch Einstecken befestigt ist.
7. Bürstenhalteanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungspaste eine derartige Viskosität und einen derartigen Temperatur bereich aufweist, die eine Langzeitschmierung und dämpfung der Feder (2) gewährleisten.
8. Elektromaschine mit einem Bürstensystem zur Stromüber tragung zu einem Kommutator, insbesondere Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bürstenhalteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vorgesehen ist.
9. Elektromaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein GleichstromElektromotor ist.
Description:
Titel : Bürstenhalteanordnung für eine Kohlebürste einer Elektromaschine, insbesondere eines Elektromotors, sowie Elektromaschine mit einer derartigen Bürstenhalteanordnung Die Erfindung betrifft eine Bürstenhalteanordnung für eine Kohlebürste einer Elektromaschine, insbesondere eines Elektro- motors, sowie einen derartigen Elektromotor, mittels welcher eine Stromübertragung von einer unter Vorspannung an einem Kommutator bzw. Schleifring anliegenden Kohlebürste auf diese erfolgt.

Bei Elektromotoren ist es seit langem bekannt, zur Realisie- rung der Stromübertragung von und zu dem Läufer des Motors einen Kommutator bzw. Schleifring vorzusehen, an dessen äußerem Umfang eine Kohlebürste federbelastet anliegt. Hierzu wird regelmäßig eine Halterung und Führung für die Kohle vor- gesehen sowie eine Druckspiralfeder, über welche das Andrücken gleichermaßen wie die Nachführung bzw. Zustellung der Kohle, welche sich im Laufe der Zeit abnutzen kann, erfolgt. Im Betrieb eines derartigen Elektromotors wird die Kohle gegen seitliche Führungsflächen gedrückt, die beispielsweise durch einen schachtartigen Bürstenhalter zur Aufnahme der Kohle realisiert sind. Die Bewegungsmöglichkeit der Kohle ist so eingeengt. Eine Bewegung der Feder erfolgt jedoch in Richtung der Zustellung und Federbelastung, sodass aufgrund einer leichten Vibrationsbewegung Geräuschemissionen entstehen. Die Geräusche entstehen dabei durch die Vibration der Feder unter einer leichten Vor-und Rückwärtsbewegung der Kohle im Verlauf der Drehbewegung des Läufers des Motors.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bürstenhalteanordnung sowie eine Elektromaschine, insbesondere einen Elektromotor mit einer Bürstenhalte- anordnung, bereitzustellen, bei welchen auf konstruktiv einfache Weise eine Halterung und Führung der Kohlebürste gewährleistet ist, bei Reduzierung und möglichst Vermeidung von Geräuschemissionen aufgrund der Vibrationsbewegung der Feder und der Kohlebürste.

Diese Aufgabe wird durch eine Bürstenhalteanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Elektromaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unter- ansprüche.

Erfindungsgemäß weist die Bürstenhalteanordnung für eine Kohlebürste ein Halte-und Führungssystem mit seitlichen Führungsflächen auf zur Vermeidung einer Seitwärtsbewegung der Kohlebürste, wobei federseitig ein entsprechender Führungs- abschnitt vorgesehen ist, welcher mit den Führungsflächen zusammenwirkt und die Kohlebürste auf der Feder in einem Spaltabstand zu den Führungsflächen des Haltesystems befestigt ist. Hierdurch wird die Kohle selbst räumlich getrennt von den Führungsflächen und damit auch dem Führungsabschnitt angeordnet, sodass eine Führungspaste zur Führung und Dämpfung zwischen den jeweiligen Flächen vorgesehen werden kann. Dies hat den Vorteil, dass eine Schmierung des Halte-und Führungs- systems erfolgen kann und gleichzeitig eine Dämpfung von Geräuschen, die aufgrund der Federbewegung beim Betrieb des Motors oder Generators entstehen. Durch die Federpaste werden so zweierlei Funktionen, nämlich eine Schmierung und eine Geräuschdämpfung, gleichermaßen erfüllt. Die Stromübertragung von dem Kommutator auf die Kohle wird hierbei nicht beeinträchtigt, da die Kohle auf der Feder und im Abstand zu dem Führungsabschnitt befestigt ist. Das Halte-und Führungssystem und seine Schmierung sind demnach räumlich getrennt durch einen Spalt bzw. Abstand zu der Kohle, welcher die Stromabnahme und Übertragung von dem Läufer des Motors oder Generators ohne Gefahr einer Funktionsbeeinträchtigung gewährleistet.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Feder eine Blattfeder, die einen Führungsabschnitt, welcher mit den Führungsflächen des Haltesystems zusammenwirkt, und einen Halteabschnitt zur motorseitigen Befestigung der Feder aufweist. Zusätzliche Befestigungselemente werden so vermieden. Die Feder kann durch einfaches Einstecken in einen entsprechenden Spalt oder dgl. montiert und befestigt werden, und die seitliche Bewegungsfreiheit wird durch die Feder selbst begrenzt durch ihre seitlichen Führungsabschnitte. Dies hat den Vorteil, dass nicht die Kohle des Bürstensystems selbst geführt und gehalten werden muss, sodass eine Führungspaste zur Dämpfung und Schmierung der Bewegung der Kohlenbürste und der Feder aufgetragen werden kann.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Führungsflächen des Halte-und Führungssystems durch Vorsehen einer schachtartigen Ausnehmung in einem Haltebauteil ausgebildet, und die Feder ist in einem Schlitz in dem Halte- bauteil befestigt. Hierdurch müssen keine extra Bauteile für einen Bürstenhalter vorgesehen und montiert werden, da die erforderlichen Führungsflächen durch eine einfache Ausnehmung in einem ohnehin vorhandenen Haltebauteil des Motors oder Generators realisiert sind. Die Befestigung der Feder in einem Schlitz über ihrem Halteabschnitt erleichtert ebenfalls die Montage und vermeidet zusätzliche Befestigungsmittel. Das Haltebauteil ist beispielsweise ein durch Spritzgießen her- gestellter Kunststoffkörper, welcher im Innern des Motor- gehäuses mit entsprechenden Befestigungsvorsprüngen und Nuten seinerseits befestigbar ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kohlebürste schmaler als die Feder ausgebildet zur Bildung eines Spaltraumes zwischen der Kohle und dem Führungs- abschnitt der Feder. Vorzugsweise sind die Seitenflächen der Kohle und die Flächen des Führungsabschnitts der Feder par- allel zueinander, sodass zwischen der Ebene einer Führung der Feder und der Kohle ein Abstand bzw. ein Spaltraum gebildet wird. Dies vermeidet eine Beeinträchtigung des Systems auf- grund der Führungspaste. Die Paste kann mit der Kohle selbst nicht in Berührung gelangen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Blattfeder im Wesentlichen eine V-Form auf, und der Führungsabschnitt besteht aus seitlichen, rechtwinklig zur Feder gebogenen bzw. abgewinkelten Lappen. Der Führungsabschnitt der Feder ist somit einstückig mit der Feder ausgebildet. Die seitlichen Lappen können durch einfaches Umbiegen von seitlich vorragenden Abschnitten einer gestanzten Grundform realisiert werden. Die Breite der Feder und der Führungslappen ist dabei in ihrer Abmessung auf die Größe des Montageschachtes bzw. der schachtartigen Ausnehmung in dem Haltebauteil angepasst. Durch einfaches Einschieben in diese Ausnehmung kann die Feder derart befestigt werden, dass eine seitliche Bewegung vermieden wird und lediglich in Richtung der Federwirkung eine geführte Zustell-und Vibrationsbewegung der Kohle und der Feder möglich ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Führungspaste eine derartige Viskosität und Temperaturbereich auf, die eine Langzeitschmierung und Dämpfung der durch die Feder erzeugten Geräusche gewähr- leisten. Der Temperaturbereich und die Viskosität sind hierzu so, dass bei den in Elektromotoren regelmäßig vorhandenen Temperaturen ausreichend Führungspaste auf den Flächen ver- bleibt bei den für Elektromotoren üblichen maximalen Laufzeiten. Der Temperaturbereich ist z. B.-30°C bis +300°C und die Dichte bei 25°C etwa 0,9 g/cm3.

Die erfindungsgemäße Bürstenhalteanordnung wird vorzugsweise durch Auftragen eines Pastenstrangs auf die Führungsflächen vor dem Einsetzen der Feder realisiert, kann jedoch alternativ auch durch beidseitiges Auftragen einer Führungspaste auf die Führungsflächen der Feder und in dem Montageschacht bzw. der schachtartigen Aufnahme realisiert werden.

Die Bürstenhalteanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise Teil eines Gleichstrom-Elektromotors, kann jedoch ebenso in Stromgeneratoren, wie Lichtmaschinen und dergleichen, vorteilhaft eingesetzt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nach- folgenden Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung anhand des in der beigefügten Zeichnung dargestellten Aus- führungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs- gemäßen Bürstenhalteanordnung für einen Elektromotor schema- tisch in einer perspektivischen Explosionsdarstellung wieder- gegeben. Eine Kohlebürste 1 ist an einer Blattfeder 2 be- festigt. Die Blattfeder 2 weist einen Führungsabschnitt 5 und einen Halteabschnitt 6 auf. Am Führungsabschnitt 5 sind seit- liche Lappen 10,11 zur Bildung von Führungsflächen vorge- sehen. Die seitlichen Lappen 10,11 sind bei diesem Aus- führungsbeispiel durch rechtwinkliges Umbiegen von Feder- material einstückig mit der Feder 2 realisiert. Die Feder 2 weist im Wesentlichen eine V-Form auf und kann mittels ihres Halteabschnitts 6 in einen Halteschlitz 9 eines Bauteils 8 eingeführt und befestigt werden. Die Einsteck-bzw. Montage- lage ist mit strichpunktierten Linien angedeutet. Die Kohle- bürste 1 ist am freien Ende der Feder 2 befestigt und ist schmaler als die Feder 2 breit ist. Die Feder 2 und die Kohle- bürste 1 werden in dem Haltebauteil 8 in einer schachtartigen Ausnehmung eingesetzt, dem Montageschacht 7. Das Haltebauteil 8 selbst ist in seiner Form zum Einsetzen in ein Motorgehäuse ausgebildet und weist hierfür Befestigungsvorsprünge an seinem Außenumfang auf. Gleichermaßen sind weitere Ausnehmungen für Motorbauteile in dem Gehäuseeinsatz bzw. Halteteil 8 vorgesehen. Der Montageschacht 7 ist mit seitlichen Führungsflächen 4 versehen, die in ihrem Abstand auf die Breite des Halteabschnitts 5 der Feder 2 so angepasst sind, dass eine seitliche Bewegung möglichst vermieden wird. Die Führungslappen 10,11 gleiten im Betrieb des Motors an den Führungsflächen 7 in dem Schacht, wenn die Feder 2 bewegt wird. Diese leichte Federbewegung oder Vibration aufgrund von Unebenheiten auf dem, in der Figur nicht dargestellten, Kommu- tator des Motors führt bei herkömmlichen Systemen zur Halterung und Führung von Kohlebürsten zu einer Geräusch- entwicklung, die störend ist. Erfindungsgemäß wird diese Geräuschemission durch Vorsehen einer Führungspaste 12 auf den Führungsflächen in dem Montageschacht 7 vermieden. Die Führungspaste wird hierzu vor einem Einsetzen der Feder 2 und der Kohlenbürste 1 als Pastenstrang auf den Führungsflächen 4 des Montageschachts 7 aufgetragen. Durch das Einsetzen der Feder 2 gleiten die Lappen 10,11 an den Führungsflächen 4 entlang, sodass die Führungspaste 12 gleichmäßig verteilt wird. Die Feder 2 ist nach ihrer Montage durch Hinterrastung an der Rastnase 13 arretiert und wird nach Montage des Bürstensystems durch einen separaten Vorgang ausgelöst.

Während dieses Auslösevorgangs gleiten die Führungslappen an den Führungsflächen 4. Die Führungspaste 12 ist in ihrer Viskosität und ihrem Temperaturbereich auf die in Elektromotoren herrschenden Temperaturen abgestimmt und derart, dass sie an den Führungsflächen haften bleibt.

Gleichzeitig ist die Paste eine derartige Schmierpaste, welche eine Stromübertragung zwischen Kohlebürste und Kommutator nicht beeinflusst. Dem Fachmann des Gebiets der Konstruktion und Herstellung von Elektromotoren sind entsprechende Schmierpasten bekannt. Zum Beispiel kann eine Fettpaste mit einem hohen Anteil an Kupfer in Form von Pulver verwendet werden. Dadurch, dass die Kohlebürste 1 beabstandet und durch einen Spalt getrennt ist von den seitlichen Führungsflächen 4 des Montageschachts 7, wird vermieden, dass eine Stromübertragung durch die Führungspaste beeinträchtigt wird.

Die Führungspaste dämpft zusätzlich die seitliche Bewegung der Feder beim Betrieb des Motors, wodurch langfristig und auf einfache Weise Geräuschemissionen aufgrund einer Vibrationsbewegung der Feder vermieden werden.

Sämtliche in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungs- wesentlich sein.

Bezugszeichenliste 1 Kohlebürste 2 Feder (Blattfeder) 3 Halte-und Führungssystem 4 Seitliche Führungsfläche 5 Führungsabschnitt Feder 6 Halteabschnitt Feder 7 Montageschacht 8 Haltebauteil (Gehäuseeinsatz) 9 Halteschlitz 10, 11 Führungslappen 12 Führungspastenstrang




 
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