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Die
Erfindung betrifft ein Elektrohandwerkzeuggerät mit einem einen Anker mit
einem Kommutator aufweisenden Elektromotor und mit einem Bürstenhalter
zum Aufnehmen und Nachführen
einer Schleifbürste
in radialer Richtung zum Kommutator, wobei der Bürstenhalter ein Federmittel
aufweist, das die Schleifbürste
in radialer Richtung vorspannt.
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DE 102 41 382 A1 offenbart
eine Bürstenführung für einen
Elektromotor, welche die Merkmale entsprechend dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 aufweist.
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DE 697 15 140 T2 zeigt
eine Bürstenhalteranordnung,
bei der die Bürste
eine zur radialen Richtung des Kommutators und der Bürste schräge Oberfläche und
eine schräge
Eingriffsnut für
das Ende einer Schenkelfeder aufweist.
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Elektrohandwerkzeuggeräte mit einem
Kommutator oder Stromwender sind umfangreich bekannt geworden. Zur
Kontaktierung des auf einer Ankerwelle sitzenden Kommutators oder
Stromwenders (nachfolgend als Kommutator bezeichnet) werden typischerweise
aus Kohle bestehende Schleifbürsten verwendet,
von denen eine elektrisch kontaktierbare Litze zu Schaltungskomponenten
des Elektromotors wegführt
und die im wesentlichen in radialer Richtung gegen die Lamellen
des Kommutators anliegen. Dabei werden sie durch ein Federmittel
im wesentlichen in radialer Richtung gegen den Kommutator vorgespannt.
Um zu verhindern, dass die Schleifbürsten in einem Führungsgehäuse des
Bürstenhalters
verklemmen, sind die Schleifbürsten
spielbehaftet in dem Bürstenhalter
aufgenommen. Sie sollen auch eine etwaige Exzentrizität der Ankerwelle
oder des meist aufgepressten Kommutators ausgleichen können. Aufgrund
der in Umfangsrichtung aufeinander folgend angeordneten Lamellen
des Kommutators einerseits und aufgrund der in radialer Richtung
nicht unwesentlichen Länge
der Schleifbürsten
kann es beim Betrieb des Elektromotors zu einem Hin- und Herkippen
oder ”Rattern” der Schleifbürsten kommen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einem solchen ”Rattern” der Schleifbürsten entgegenzuwirken.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Elektrohandwerkzeuggerät mit den Merkmalen des Anspruchs
1 erfindungsgemäß gelöst.
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Es
wird also erfindungsgemäß vorgeschlagen,
die Schleifbürste
zusätzlich
zur radialen Kraftbeaufschlagung derart vorzuspannen, dass sie tangential
und axial gegen eine Wandung des Bürstenhalters gedrückt wird.
Hierdurch wird die Lage der Schleifbürste besser definiert. Die
Schleifbürste
wird dadurch quasi in einen Eckbereich, der von zwei Wandungen des
Bürstenhalters
gebildet ist, gedrückt und
ist somit lagedefiniert. Sie erhält
von den beiden Wandungen eine stützende
Gegenkraft, welche die Schleifbürste
auch im Betrieb lageorientiert in der bestimmungsgemäßen Position
hält. Dennoch
ist die Schleifbürste
in radialer Richtung leicht verschieblich, ohne zu verklemmen, und
zwar auch wenn Exzentrizitäten
des Kommutators ausgeglichen werden müssen. Sie neigt aber – wie erfindungsgemäß festgestellt
wurde – weniger
zum ”Rattern” als bekannte Schleifbürsten. Dies
wird erfindungsgemäß auf die Vorspannung
der Schleifbürste
zusätzlich
in tangentialer und axialer Richtung zurückgeführt.
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Diese
Stabilisierung der Schleifbürste
könnte beispielsweise
durch zusätzliche
Federmittel realisiert werden, was aber den Herstellungsaufwand
erhöhen
würde.
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Gemäß der Erfindung
weist die Schleifbürste eine
Kopfschräge
auf, gegen die das Federelement von radial außen anliegt und dabei auf die
Kopfschräge
der Schleifbürste
einen Federdruck nicht nur mit einer radialen Komponente sondern
auch mit einer in tangentialer Richtung wirkenden Komponente und mit
einer in axialer Richtung wirkenden Komponente ausübt, indem
ein die Schleifbürste
belastender Arm des Federmittels in einer Stellebene verschwenkbar ist,
die gegen diejenige zur axialen Richtung senkrechte und die radiale
Richtung einschließende
Ebene geneigt bzw. gekippt ist, so dass der Arm des Federmittels
auf die Schleifbürste
einen Federdruck nicht nur mit einer radialen Komponente, sondern auch
mit einer in tangentialer Richtung wirkenden Komponente und mit
einer in axialer Richtung wirkenden Komponente ausübt.
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Auf
diese Weise ist es beispielsweise denkbar, dass allein durch eine
entsprechende Schrägstellung
der Stellebene des Federmittels eine Belastung der Schleifbürste in
tangentialer und gleichzeitig in axialer Richtung bewirkt werden
kann.
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Die
erwähnte
Kopfschräge
ist dabei zur tangentialen Richtung und/oder zur axialen Richtung
geneigt bzw. gekippt, d. h. die Kopfschräge schließt mit der tangentialen und/oder
axialen Richtung jeweils bezogen auf die Schleifbürste einen
spitzen Winkel (α1
bzw. α2)
ein.
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Wenn
vorstehend von axialer, radialer und tangentialer Richtung die Rede
ist, so wird hierunter die axiale Richtung des Ankers des Elektrohandwerkzeuggeräts verstanden.
Die radiale Richtung verläuft
in der Folge senkrecht zu dieser axialen Richtung und entspricht
der Längsverschieberichtung
der Schleifbürste
zum Nachführen
der Schleifbürste
gegen den Kommutator. Entsprechend wird die tangentiale Richtung
bezüglich
der Umdrehungsrichtung des Ankers und des Kommutators am Ort der
Schleifbürste
angelegt. Diese tangentiale Richtung steht daher senkrecht zur radialen
Richtung, welche der Längsverschieberichtung
zum Nachführen
der Schleifbürste
entspricht.
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Die
Kopfschräge
ist dabei zur tangentialen Richtung vorzugsweise um 5–30°, insbesondere
um 5–20°, insbesondere
um 5–15° (α1) geneigt
bzw. gekippt. Zusätzlich
hierzu oder alternativ hierzu ist die Kopfschräge zur axialen Richtung vorzugsweise
um 5–30°, insbesondere
um 5–20°, insbesondere
um 5–15° (α2) geneigt
bzw. gekippt.
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Die
Stellebene kann dabei um die tangentiale Richtung und/oder um die
radiale Richtung jeweils bezogen auf die Schleifbürste verdreht
sein. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, dass die Stellebene
um 5–85°, insbesondere
um 5–70°, insbesondere
um 10–60°, insbesondere
um 10–50° (β1) um die
radiale Richtung verdreht ist (so wie bei 1 und 2).
Oder es kann vorteilhaft sein, dass die Stellebene um 5–30°, insbesondere
um 5–20°, insbesondere
um 5–15° (β2) um die
tangentiale Richtung verdreht ist (so wie bei 3 und 4).
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Es
ist also denkbar, dass beispielsweise bei der Schleifbürste eine
Kopfschräge
vorgesehen wird, die lediglich zur tangentialen Richtung geneigt
ist (α1),
nicht jedoch zur axialen Richtung, wobei durch eine entsprechende
Schrägstellung
der Stellebene des Federmittels eine Kraftkomponente auf die Schleifbürste ausgeübt werden
kann, so dass die Schleifbürste
in tangentialer und in axialer Richtung (und natürlich auch in radialer Richtung)
vorgespannt wird. Sofern eine Kopfschräge bei der Schleifbürste sowohl
zur tangentialen Richtung (um Winkel α1) als auch zur axialen Richtung
(um Winkel α2)
geneigt bzw. gekippt ist, könnte
bei entsprechender Verwindbarkeit des Federmittels bzw. eines die
Schleifbürste belastenden
Arms des Federmittels die Stellebene des Federmittels in einer zur
axialen Richtung senkrechten Radialebene beibehalten werden. Sofern das
Federmittel jedoch hinreichend verwindungssteif ausgebildet ist,
erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Stellebene des Federelements
der Neigung der Kopfschräge
entsprechend geneigt ist (β2).
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Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist die Kopfschräge
der Schleifbürste durch
eine auf ihrer radial äußeren Stirnseite
ausgebildete nutförmige
Vertiefung gebildet, in welche das Federmittel eingreift. Solchenfalls
ist eine verliersichere Kopplung zwischen Federmittel und Schleifbürste sichergestellt.
Allerdings erweist es sich auch dann als vorteilhaft, wenn das Federmittel
von seitlichen Nutflanken der Vertiefung beabstandet ist, so dass
es dort nicht zum Eingraben des Federmittels gegenüber der
Schleifbürste
kommt.
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Weiter
erweist es sich als zweckmäßig, wenn das
Federmittel mit einem linienförmigen
oder flächenhaften
Anlagebereich gegen die Schleifbürste anliegt
und dass dieser linienförmige
oder flächenhafte
Anlagebereich quer zur Stellebene des Federmittels bzw. zur Erstreckungsrichtung
eines Arms des Federmittels verläuft.
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Weitere
Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
den beigefügten
Patentansprüchen
und aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:
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1 bis 2 verschiedene
Ansichten einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anordnung
und Vorspannung einer in einem Bürstenhalter
längsverschieblich
geführten
Schleifbürste
und eines die Schleifbürste
vorspannenden Federmittels;
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3 und 4 zwei
Ansichten einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung
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5 eine
dritte Ausführungsform
der Erfindung und
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6 eine
vierte Ausführungsform
der Erfindung.
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Die 1 und 2 zeigen
in verschiedenen Ansichten eine Anordnung aus Bürstenhalter 2, Schleifbürste 4 und
Federmittel 6 eines Elektrohandwerkzeuggeräts. Die
Schleifbürste 4 ist
in den Bürstenhalter 2 in
einer radialen Richtung 8 längsverschieblich geführt. Sie
ist durch das Federmittel 6 in dieser radialen Richtung 8 nach
radial innen gegen die Lamellen eines nur angedeuteten Kommutators 10 auf
einem ebenfalls nur angedeuteten Anker 12 des Elektrohandwerkzeuggeräts vorgespannt.
Der Anker 12 definiert dabei mit seiner Längsachse
bzw. Umdrehungsachse eine axiale Richtung 14, zu der die
radiale Richtung 8 und eine tangentiale Richtung 16 senkrecht
stehen.
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Die
Schleifbürste 4 ist
auf ihrer vom Kommutator 10 abgewandten Stirnseite mit
einer Kopfschräge 18 ausgebildet,
die von einer nutförmigen
Vertiefung 20 gebildet ist. Im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 ist
diese Kopfschräge 18 nur
zur tangentialen Richtung 16 geneigt, d. h. die Ebene dieser Kopfschräge 18 bildet
mit der tangentialen Richtung 16 einen spitzen Winkel α1 von einigen
Grad, insbesondere von ca. 10°.
Gegen diese Kopfschräge 18 liegt
das Federmittel 6 mit einem federnden Arm 22 an,
dessen freies Ende 24 in einem bogenförmigen Verlauf von der Kopfschräge 18 weg
nach oben gebogen ist.
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Das
Federmittel 6 ist eine spiralförmig gewickelte Bandfeder,
die eine Stellebene 26 definiert, bei der es sich um diejenige
Ebene handelt, in welcher der Arm 22 des Federmittels 6 verschwenkbar
bzw. stellbar ist. Wie aus den 1 und 2 ersichtlich, ist
das Federmittel 6 so angeordnet, dass die Stellebene 26 um
den Winkel β1
von beispielhaft ca. 30 bezüglich
derjenigen zur axialen Richtung 14 senkrechten und die
radiale Richtung 8 einschließenden Radialebene des Ankers 12 und
der Bürstenanordnung geneigt
ist. Anders ausgedrückt
könnte
man sagen, dass die Stellebene 26 um die radiale Richtung 8 um den
Winkel β1
verdreht ist. Auf diese Weise ergibt sich ein im Wesentlichen linienförmiger Anlagebereich 28 des
Arms 22 des Federmittels 6 gegen die Kopfschräge 8,
wobei dieser linienförmige
Anlagebereich 28, wie aus den Figuren ersichtlich ist,
zur axialen Richtung 14 geneigt ist. Hierdurch erfährt die Schleifbürste neben
der Vorspannung in radialer Richtung 8 sowohl eine Kraftkomponente
in tangentialer Richtung 16 als auch in axialer Richtung 14.
Die Schleifbürste 4 wird
also in tangentialer Richtung 16 gegen eine Wandung 30 des
Bürstenhalters 2 und
in axialer Richtung 14 gegen eine Wandung 32 des Bürstenhalters 2 gedrückt. Die
Schleifbürste 14 wird also
quasi in einen Eckbereich des Bürstenhalters 4 gedrückt, der
durch im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufende Wandungen 30 und 32 gebildet ist.
Hierdurch wird die Schleifbürste 4 in
ihrer Lage stabilisiert und dadurch innerhalb des Bürstenhalters 2 lagedefiniert.
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Die 3 und 4 zeigen
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, bei der eine Kopfschräge 34 der Schleifbürste 4 nicht
nur zur tangentialen Richtung 16 (verläuft senkrecht zur Zeichnungsebene
der 4) um α1,
sondern auch zur axialen Richtung 14 leicht geneigt ist
um α2. Diese
Neigung beträgt
im beispielhaft dargestellten Fall α2 = ca. 6°. Die Kopfschräge 34 ist
wiederum durch eine nutförmige
Vertiefung 20 in der Stirnseite der Schleifbürste 4 gebildet,
wobei die seitlichen Nutflanken 36 entsprechend der Neigung
der Kopfschräge,
also des Nutgrunds, unterschiedliche Tiefe aufweisen. Das entsprechend
dem ersten Ausführungsbeispiel 6 ausgebildete,
jedoch mit seiner Stellebene 38 anders geneigte Federmittel 6 ist
ebenfalls dargestellt. Man erkennt aus 3 und 4,
dass das Federmittel 6 mit seiner Stellebene 38 geringfügig aus
der radialen Ebene (also die Ebene senkrecht zur axialen Richtung 14,
welche die radiale Richtung 8 einschließt) gekippt ist, und zwar vorzugsweise
im Wesentlichen entsprechend der Neigung der Kopfschräge 34 zur axialen
Richtung 14, also im beispielhaft dargestellten Fall um β2 = α2 von ca.
6°. Auf
diese Weise liegt der Arm 22 des Federmittels 6 wiederum
mit einem vorzugsweise linienförmigen
Anlagebereich 28 gegen die in beiden Richtungen geneigte
Kopfschräge 34 an.
Auch auf diese Weise wird eine Vorspannung bzw. Belastung der Schleifbürste 4 in
tangentialer Richtung 16 und in axialer Richtung 14 gegen
Wandungen 30, 32 des Bürstenhalters 2 erreicht.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung, bei der die Kopfschräge 34 entsprechend 3 und 4 ausgebildet
bzw. orientiert ist. Die Neigung des Federmittels 6 bzw.
der Stellebene 40 des Federmittels 6 bzw. des
Arms 22 des Federmittels 6 ist jedoch anders als
bei 3 und 4. Die Neigung der Stellebene 40 ist
vielmehr so wie bei 1 und 2 beschrieben
(β1). Die
Stellebene 40 ist zur Radialebene um den Winkel β1 um die
radiale Richtung 8 aus der Radialebene heraus gedreht.
Eine wie in 3 und 4 dargestellte Verdrehung
um die tangentiale Richtung 16 ist nicht realisiert. Auch
mit dieser Ausführungsform
lässt sich auf
die Schleifbürste 4 neben
der radialen Vorspannung eine Vorspannung in tangentialer Richtung 16 und
in axialer Richtung 14 erreichen.
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Schließlich zeigt 6 eine
den 1 bis 3 entsprechende Ausführungsform,
wobei die nutförmige
Vertiefung 20 zur tangentialen Richtung 16 geneigt
ist. Hierdurch kann die nutförmige
Vertiefung 20 insgesamt schmaler ausgebildet werden.
