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Patent Searching and Data


Title:
HOLDER FOR A CARBON BRUSH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/071662
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a holder (20) for a carbon brush (16, 18), particularly one which may be applied to a commutator (14), comprising a spring element with a fixing section (22) and a support section (24) for housing the carbon brush. According to the invention, a secure fixing of the carbon brush may be achieved, whereby the carbon brush has a material connection to the support section.

Inventors:
BUSSE HOLGER (DE)
KAESDORF WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/001792
Publication Date:
August 28, 2003
Filing Date:
February 21, 2003
Export Citation:
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Assignee:
K TEC GMBH (DE)
BUSSE HOLGER (DE)
KAESDORF WOLFGANG (DE)
International Classes:
H02K13/00; H01R39/39; H02K5/14; (IPC1-7): H02K5/14; H01R39/39
Foreign References:
US5175464A1992-12-29
US4431933A1984-02-14
US4238703A1980-12-09
US4494029A1985-01-15
DE19962705A12000-07-06
DE2413578A11975-10-02
Attorney, Agent or Firm:
Stoffregen, Hans-herbert (Hanau, DE)
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Claims:
GEÄNDERTE ANSPRÜCHE [beim Internationalen Büro am 09 September 2003 (09.09. 03) eingegangen ; ursprüngliche Ansprüche 1 bis 13 durch geänderte Ansprüche 1 bis 10 ersetzt (3 Seiten)]
1. Halterung (20,52) für eine insbesondere an einem Kommutator (14) oder einem Schleifring mit einer Stirnfläche (36) anlegbare Kohlebürste (16,18, 62) umfas send ein gebogenes Federelement mit einem gegebenenfalls Uoder Lförmig ge bogenen Befestigungsabschnitt (22,56) und einem die Kohlebürste aufnehmenden Trägerabschnitt (24,54) der Halterung, wobei die Kohlebürste mit dem Trägerab schnitt stoffschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste (16,62) mit ihrer Rückseitenfläche flächig auf dem Trägerab schnitt (24,54) abgestützt und mit dieser durch Löten oder Schweißen oder mittels elektrisch leitendem Kleber stoffschlüssig verbunden ist.
2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerabschnitt (24,54) der Halterung (20,52) eine die Kohlebürste (16, 62) rückseitenflächig abstützende Abstützfläche (60) sowie aus dem Träger abschnitt vorstehende, sich zumindest entlang zweier gegenüberliegender Seiten flächen (46,48, 50) der Kohlebürste sich erstreckende Haltebzw. Führungsab schnitte (40,42, 44,64, 66,68, 70,72, 74) aufweist und dass der Haltebzw. Füh rungsabschnitt (40,42, 44,64, 66,68, 70 72,74) ein aus dem Trägerabschnitt (24, 54) der Halterung (20,52) frei geschnittener und aus von dem Trägerabschnitt auf gespannter Ebene herausgebogener Abschnitt ist.
3. Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste (16,62) trägerabschnittseitig metallisiert wie verzinnt, verni ckelt und/oder verkupfert ist.
4. Halterung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich entlang jeder Seitenfläche (46,48, 50,76, 78,80, 82) der Kohlebürste (16,62) zumindest ein aus dem Trägerabschnitt (24,54) der Halterung (20,52) vorstehender Haltebzw. Führungsabschnitt (40,42, 44,64, 66,68, 70,72, 74) er streckt.
5. Halterung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich entlang Schmalseiten (80,82) der Kohlebürste (62) jeweils zwei Halte bzw. Führungsabschnitte (68,70 ; 72,74) und entlang Breitseiten (76,78) der Koh lebürste jeweils ein Haltebzw. Führungsabschnitt (64,66) erstrecken.
6. Halterung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von jeder Kante (86,88, 90) der Kohlebürste (62) zumindest ein Haltebzw. Führungsabschnitt (68, 70, 72,74) ausgeht.
7. Halterung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltebzw. Führungsabschnitte (64,66, 68,70, 72,74) die Kohlebürste (62) klemmend fixieren.
8. Halterung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste eine Blockkohlebürste oder eine Hammerkohlebürste ist.
9. Halterung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste senkrecht zu ihrer Längsachse gepresst ist.
10. Halterung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste parallel zu ihrer Längsachse gepresst ist.
Description:
Beschreibung Halterung für eine Kohlebürste Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung für eine insbesondere an einem Kommutator oder einem Schleifring mit einer Stirnfläche anlegbare Kohlebürste umfassend ein Feder- element mit einem gegebenenfalls U-oder L-förmig gebogenen Halteabschnitt und einem die Kohlebürste aufnehmenden Trägerabschnitt.

Eine entsprechende Halterung ist z. B. der DE 199 62 705 Al zu entnehmen. Um die Kohlebürste zu fixieren, weist der Trägerabschnitt eine Durchbrechung auf, die von der Kohlebürste durchsetzt wird, um diese durch Schneidklemmung zu fixieren. Da sich die Kohlebürste abschnittsweise rückseitig entlang des Trägerabschnittes erstreckt, ist eine Mindesteinbautiefe erforderlich, die insbesondere bei Kleinmotoren zu erheblichen Pro- blemen fiihren kann. Durch die Schneidklemmverbindung ergibt sich zudem eine Kerb- wirkung, die bei Schwingungen zu Problemen führen kann. Da der den Trägerabschnitt durchsetzende rückseitige Bereich der Kohlebürsten häufig einen geringeren Querschnitt als der einem Kommutator zugewandte Abschnitt aufweist, auf den die Kohlebürste zur Stromübertragung aufliegt, ist es herstellungsbedingt erforderlich, dass das Kohlebürsten- material in Längsrichtung der herzustellenden Kohlebürste gepresst wird.

Aus der US 4,638, 201 ist eine Halterung für eine Kohlebürste bekannt. Die Halterung be- steht aus einem L-förmigen Federelement, dessen einer Schenkel eine U-förmige Aus- buchtung aufweist, in der eine Kohlebürste festlegbar ist.

Bei einer Halterung nach der DE 199 62 705 A1 weist der Trägerabschnitt eine Durchbre- chung auf, die von einer Kohlebürste durchsetzt wird, um diese durch Schneidklemmung zu fixieren. Da sich die Kohlebürste abschnittsweise rückseitig entlang des Trägerab- schnittes erstreckt, ist eine Mindesteinbautiefe erforderlich, die insbesondere bei Klein- motoren zu erheblichen Problemen führen kann. Durch die Schneidklemmverbindung er- gibt sich zudem eine Kerbwirkung, die bei Schwingungen zu Problemen führen kann. Da der den Trägerabschnitt durchsetzende rückseitige Bereich der Kohlebürsten häufig einen geringeren Querschnitt als der einem Kommutator zugewandte Abschnitt aufweist, auf den die Kohlebürste zur Stromübertragung aufliegt, ist es herstellungsbedingt erforderlich, dass das Kohlebürstenmaterial in Längsrichtung der herzustellenden Kohlebürste gepresst wird.

Ein Elektromotor für Kleingeräte nach der DE 24 13 578 Al weist als Blattfedern ausge- bildete Halterungen für Kohlebürsten auf, die jeweils einen prismatischen Fortsatz aufwei- sen, der durch Kerbwirkung in einem Ausschnitt der Blattfeder fixierbar ist.

Aus der DE 23 30 689 Al ist ein Schleifbürstenhalter für kleine elektrische Maschinen bekannt. Dabei weist eine Kohlebürste einen einstückig mit der Kohlebürste ausgebildeten Ansatz geringeren Querschnitts auf, der eine Durchbrechung eines Federelementes durch- setzt und über federnde Lappen fixiert ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Halterung der eingangs genannten Art insbesondere bestimmt für Kleinkohlebürsten für den Kraftfahrzeugbau derart weiterzubilden, dass ein sicheres Fixieren der Kohlebürste unter Vermeidung einer Kerbwirkung möglich ist, wobei der Einbauraum minimiert werden soll. Ferner soll si- chergestellt sein, dass der Übergangswiderstand zwischen Kohlebürste und deren Halte- rung so gering wie möglich ist.

Erfindungsgemäß wird das Problem im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die Kohlebürste mit dem Trägerabschnitt innig bzw. stoffschlüssig verbunden ist, wobei insbesondere eine Verbindung durch Kleben mit einem leitfähigen Kleber oder Schweißung oder insbesonde- re Löten erfolgt. Dabei ist insbesondere die Kohlebürste trägerseitig metallisiert wie ver- nickelt, verzinnt und/oder verkupfert. In Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Trägerab- schnitt der Halterung eine die Kohlebürste rückseitenflächig abstützende Abstützfläche sowie aus dem Trägerabschnitt vorstehende sich entlang zumindest zweier gegenüber- liegender Seitenflächen der Kohlebürste erstreckende Halte-oder Führungsabschnitte auf- weist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Kohlebürste mit ihrer Rückseite mit der Ab- stützfläche kraftschlüssig verbunden ist.

Erfindungsgemäß wird die Kohlebürste flächig auf dem Trägerabschnitt selbst abgestützt, so dass sich die Kohlebürste nicht über die Rückseite des Trägerabschnittes hinaus er- streckt. Folglich ist die Einbautiefe allein von der wirksamen mit einem Kommutator oder Schleifring wechselwirkenden Länge der Kohlebürste abhängig. Des Weiteren kann die Kohlebürste ohne Schneidklemmverbindung fixiert werden, so dass insbesondere bei Schwingungen sich nachteilig auswirkende Kerbwirkungen unterbunden werden.

Neben der innigen Verbindung erfolgt insbesondere durch die auf zumindest zwei Seiten- flächen der Kohlebürste klemmend einwirkenden Halte-bzw. Führungsabschnitte eine zusätzliche Fixierung und damit Sicherung der Kohlebürste.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich insbesondere entlang jeder Sei- tenfläche ein aus dem Trägerabschnitt des Federelementes vorstehender Halte-bzw. Füh- rungsabschnitt erstreckt, wobei der Halte-bzw. Führungsabschnitt ein frei geschnittener und aus der von dem Trägerabschnitt aufgespannten Ebene herausgebogener Abschnitt ist.

Vorzugsweise erstrecken sich entlang jeder Seitenfläche der Kohlebürste zwei Halte-bzw.

Führungsabschnitte wie Fahnen. Dabei kann die Kohlebürste über die Halte-bzw. Füh- rungsabschnitte klemmend fixiert sein.

Bei der Kohlebürste selbst kann es sich um eine Blockkohlebürste oder um eine Hammer- kohlebürste handeln.

Da der Querschnitt der Kohlebürste aufgrund der erfindungsgemäß ausgebildeten Halte- rung und der damit verbundenen Fixierung der Kohlebürste im rückseitigen Bereich gleichbleibend ist, ergibt sich der Vorteil, dass zum Pressen des Kohlebürstenmaterials eine bevorzugte Richtung nicht einzuhalten ist. Somit ist es ohne Weiteres möglich, Koh- lebürsten zu verwenden, die senkrecht oder parallel zur Längsachse der fertigen Kohlebür- ste gepresst sind.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen-für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen : Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Draufsicht auf eine Kohlebürstenhalte- rung, Fig. 2 in perspektivischer Darstellung eine Seitenansicht der Kohlebürstenhalte- rung gemäß Fig. 1, Fig. 3 die Kohlebürstenhalterung nach Fig. 1 und 2 mit einer von dieser ausge- henden Kohlebürste, Fig. 4 die der Fig. 3 zu entnehmende Halterung mit Kohlebürste in abweichender perspektivischer Darstellung und Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer in einem Kleinmotor angeordneten Kohlebür- ste.

In Fig. 5 ist rein prinzipiell ein Kleinmotor 10 mit Motorgehäuse 12 und in diesem ange- ordnetem Elektromotor mit Kommutator 14 dargestellt, in dem zur Stromübertragung Kohlebürsten 16,18 kraftbeaufschlagt anliegen. Hierzu gehen die Kohlebürsten 16 und 18 jeweils von einer nur im Zusammenhang mit der Kohlebürste 16 rein prinzipiell einge- zeichneten Halterung 20 in Form einer von der Funktion her bekannten Blattfeder aus, die einen Befestigungsschenkel oder Befestigungsabschnitt 22 und einen die Kohlebürste 16 aufnehmenden Trägerabschnitt 24 umfasst. Der Befestigungsabschnitt 22 ist in bekannter Weise zwischen den Lagern und Widerlagern 26,28 und 30 fixiert. Hierzu weist der Befe- stigungsabschnitt 22 einen im Schnitt U-förmig gebogenen Abschnitt 32 auf, der das Lager 28 umgibt, wohingegen die angrenzenden Abschnitte flächig an den Widerlagern 26 und 30 anliegen. Hierdurch erfährt die Halterung 20 eine eindeutige Fixierung, wobei aufgrund der Vorspannung des Trägerabschnittes 24 gegenüber dem Befestigungsabschnitt 22 die von dem Trägerabschnitt 24 ausgehende Kohlebürste 16 die erforderliche Kraftbeauf- schlagung in Richtung des Kommutators 14 erfährt.

Die Kohlebürste 16 ist erfindungsgemäß mit dem Trägerabschnitt 24 innig verbunden wie verschweißt oder insbesondere verlötet. Hierzu kann der Bereich der Kohlebürste 16, der mit dem Trägerabschnitt 24 innig verbunden ist, verzinnt, vernickelt, verkupfert oder in sonstiger geeigneter Weise metallisiert sein.

Die Kohlebürste 16 liegt mit ihrer rückseitigen Fläche 34, die der an dem Kommutator 14 anliegenden Stirnfläche 36 gegenüberliegend verläuft, flächig auf der dem Kommutator zugewandten Seite 38 des Trägerabschnittes 24 auf und ist mit diesem innig verbunden.

Der entsprechende metallisierte Bereich der Kohlebürste 16 ist mit dem Bezugszeichen 17 gekennzeichnet. Ferner erfolgt eine Fixierung über aus dem Trägerabschnitt 24 bzw. des- sen eine Ebene aufspannenden Fläche 38 frei geschnittene und nach außen umgebogene Lappen oder Fahnen 40,42, 44, wobei zumindest jeweils ein Lappen bzw. eine Fahne 40, 42,44 entlang einer Seitenfläche 46,48, 50 der Kohlebürste 16 verläuft. Hierdurch wird die Kohlebürste 16 im erforderlichen Umfang geführt gehalten und gegebenenfalls durch Klemmen fixiert, ohne dass eine mit einer Kerbwirkung einhergehende Schneidklemmung vorliegt, wie dies nach dem Stand der Technik der Fall ist.

Die Lappen oder Fahnen 40,42, 44 können auch allein die Funktion einer Führung der Kohlebürste 16 ausüben, um diese eindeutig zu dem Trägerabschnitt 24 zu positionieren und sodann durch z. B. Löten oder Schweißen mit dem Trägerabschnitt 24 zu verbinden.

Den Fig. 1 bis 4 ist eine weitere, jedoch vom prinzipiellen Aufbau der Halterung 20 ent- sprechende bevorzugte Ausführungsform einer Halterung 52 zu entnehmen, die aus einem Trägerabschnitt 54 und einem U-förmig gebogenen Befestigungsabschnitt 56 besteht, wo- bei dessen freier Endschenkel 58 einen U-förmig gebogenen Abschnitt 59 aufweist, der zum Fixieren des Kohlebürstenhalters 52 ein Lager entsprechend dem Lager 28 gemäß Fig. 5 umgibt. Der U-förmige Abschnitt 59 weist vom Quer-oder Basisschenkel ausge- hend zueinander divergierende Schenkel auf, wie die Fig. 2 verdeutlicht.

Der Trägerabschnitt 54 weist eine frei geschnittene Fläche 60 auf, auf der eine Kohlebürste wie die den Fig. 3 und 4 zu entnehmende Kohlebürste 62 mit ihrer Rückseitenfläche flä- chig aufliegt und mit diesem innig verbunden wie verlötet ist (Bereich 17). Zum Führen und gegebenenfalls zusätzlichen Fixieren der Kohlebürste 62 können Halte-oder Füh- rungsabschnitte 64,66, 68,70, 72,74 frei geschnitten und aus der von der Fläche 60 auf- gespannten Ebene herausgebogen sein, die sich bei positionierter Kohlebürste 62 entlang deren Seitenaußenflächen 76,78, 80,82 erstrecken und gegebenenfalls die Kohlebürste 62 klemmend halten. Die Klemmfixierung ist jedoch kein zwingendes Merkmal, da die flä- chigen Halteabschnitte oder Fahnen 64, 66,68, 70,72, 74 im eigentlichen Sinne allein eine axiale Führung für die Kohlebürste 62 bieten müssen, die aufgrund der Federwirkung des Trägerabschnittes 54 die Kohlebürste 62 kraftbeaufschlagt auf einen Kommutator anlegt.

Wie insbesondere aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, erstrecken sich entlang der Schmal- seiten 80,62 der Kohlebürste 62 jeweils zwei Halte-bzw. Führungsabschnitte oder-fahnen 68,70 bzw. 72,74 und entlang der Breitseiten 76,78 jeweils ein Halte-bzw. Führungsab- schnitt bzw. eine Haltefahne 64,66, die breiter als die an den Schmalseiten 80,62 verlau- fenden sind. Dabei geht von jeder Längskante 84,86, 88,90 der Kohlebürste 62 eine Hal- tefahne 68,70, 72,74 aus, wodurch zusammen mit den entlang verbleibender Längsseiten- flächen 76,78 der Kohlebürste 62 sich erstreckende Fahnen 64,66 die Kohlebürste 62 so axial geführt ist, dass ein Drehen dieser ausgeschlossen ist. Somit ist eine zusätzliche Si- cherung gegeben, sofern die innige Verbindung zwischen Kohlebürste 62 bzw. deren me- tallisiertem Bereich 17 und Trägerabschnitt 54 zerstört sein sollte.

Die Breitseiten 76,78 der Kohlebürste 62 erstrecken sich im Ausführungsbeispiel entlang Längsachse des Trägerabschnitts 54.

Dadurch, dass die Kohlebürste 62 auf der von dem Trägerabschnitt 54 aufgespannten Ebe- ne, nämlich der Trägerfläche 60 flächig aufliegt, ist auch bei auftretenden Schwingungen ein einwandfreies Anliegen der Kohlebürste 62 an einen Kommutator gewährleistet. Da zudem die Kohlebürste 62 den Trägerabschnitt 54 nicht durchsetzt, bedarf es einer gerin- gen Einbautiefe.

Insbesondere ist bei der Verwendung von Blockkohlebürsten der Vorteil gegeben, dass die zur Herstellung der Kohlebürste erforderliche pressfertige Mischung in gewünschter Richtung in Bezug auf die Längsachse der Kohlebürste verpresst werden kann, also z. B. parallel zur Längsrichtung der fertigen Kohlebürste oder senkrecht zu dieser.

Das innige Verbinden durch Löten kann dadurch realisiert werden, dass die Kohlebürste mit ihrer Rückseite durch ein Zinnbad geführt wird, um anschließend mit der Halterung verbunden zu werden.

Auch besteht die Möglichkeit, eine innige bzw. kraftschlüssige Verbindung durch Ver- wenden eines elektrisch leitenden Klebers zwischen Kohlebürste und Halterung herzustel- len.