DE9405129U1

DE9405129U1 - Kohle-Andruckfeder für einen Elektromotor

Info

Publication number: DE9405129U1
Application number: DE9405129U
Authority: DE
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2004-03-26

Description

Bosch-Siemens Hauager-äte GmbH 81669 München, 24.03.1994

Hochstraße 17

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Rt/hü

Kohle-Andruckfeder für einen Elektromotor

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kohlebürstenvorrichtung für Elektromotoren mit einer Kohlebürste, einer Bürstenhalterung und einer dazwischen eingebauten Schrauben-Andruckfeder, wobei diese eine erste Teilfeder und eine kegelstumpf förmige zweite Teilfeder mit Kegelstumpfwindungen an
dem der Kohlebürste zugewandten Endabschnitt der Andruckfeder aufweist.

Die Verwendung von Kohlebürsten zur Bildung einer gleitenden elektrischen Verbindung ist bekannt. Sie werden vorwiegend
für Schleifbürsten in elektrischen Maschinen verwendet. Da
beispielsweise der Kommutator rotiert und nicht vollständig rund ist, wird zur Beibehaltung eines guten und konstanten
elektrischen Kontaktes, z.B. eine elektrisch leitende Feder verwendet. Diese Feder ist zwischen der Kohlebürste und der Kohleburstenhalterung, von der der Strom abgenommen wird,
eingebaut und gewährleistet im Betrieb einen annähernd konstanten Anpreßdruck der Kohlebürste auf den Körper, von dem Strom übertragen werden soll. Problematisch ist hierbei zum einen der elektrische Übergangswiderstand von der Kohlebür-

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ste zur Andruckfeder und zum anderen die mechanische Stabilität der Auflage der Feder und die Stabilität der Feder selbst.

Die OS 15 38 786 offenbart einen derartigen Kohlebürstenaufbau mit einer Bürstenhalterung mit einem hohlen Mittelteil zur Aufnahme der Bürste, wobei die Kohlebürste an dem der Feder zugewandten Ende mit einer Aussparung bzw. einem Hohlraum versehen ist. Die Schraubenfeder, die die Bürste federnd an einen sich drehenden Leiterkörper preßt, ist dabei an dem der Kohlebürste zugewandten Ende korrespondierend zur Aussparung ausgeformt. Beispielsweise sind sowohl die Aussparung der Kohlebürste als auch das Ende der Schraubenfeder kegelstumpfförmig gestaltet. So ist die Feder stabil gelagert und zugleich durch die Kegelstumpfwindungen ein vergrößerter elektrischer Kontakt mit den Seitenwänden der Aussparung gewährleistet. Nachteilig ist hierbei, daß die Kohlebürste aufwendig zu bearbeiten ist, um den erforderlichen Hohlraum zu schaffen. Weiterhin ist durch mögliche Toleranzen bei der Herstellung der Feder und des Hohlraums zum einen deren Stabilität und deren Einbau in den Hohlraum der Kohlebürste und zum anderen die elektrische Kontaktherstellung der Feder zu den Innenflächen dieses Hohlraums gefährdet.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine wirtschaftlich herstellbare Kohlebürstenvorrichtung bereitzustellen, die obige Nachteile beseitigt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kohlebürste an einer der Andruckfeder zugewandten Oberfläche im wesentlichen eben ist, und daß mindestens ein Teil der Kege !stumpf windungen eine Kontaktspirale bildend auf der Ober-

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fläche aufliegt. Die Kohlebürste ist also vorteilhafterweise an ihrer Oberfläche nicht aufwendig zu bearbeiten, um eine Aussparung oder einen Zapfen für die Halterung der Feder bereitzustellen. Auch Formtoleranzen der Kohlebürsten-Oberfläche sind so problemlos anzugleichen. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Kohlebürstenvorrichtung über die durch die Kegelstumpfwindungen der Andruckfeder gebildete Kontaktspirale eine große Auflagefläche und einen verringerten elektrischen Übergangswiderstand auf. Mit steigender Anzahl der an der Bildung der Kontaktspirale beteiligten Kegelstumpfwindungen wird dies verbessert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nimmt der Windungsdurchmesser der Kege!stumpfwindungen zum Ende der Schrauben-Andruckfeder hin ab. Es ist auch möglich, den Windungsdurchmesser der Kegelstumpfwindungen zum Ende der Schrauben-Andruckfeder hin zunehmen zu lassen; dies führt jedoch zu einer Verringerung des Windungsdurchmessers der zylindrischen ersten Teilfeder und zu einer verringerten Stabilität der Feder selbst.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Federdraht der Schraubenfeder einem rechteckigen Querschnitt. Dies hat im Vergleich zum runden Querschnitt die Vorteile, daß zum einen die Auflagefläche der Feder vergrößert ist und zum anderen der elektrische Übergangswiderstand verkleinert ist. Die Herstellung der Andruckfeder mit rundem Drahtquerschnitt bleibt jedoch wirtschaftlicher.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen dem Windungs-Außendurchmesser einer Kegelstumpfwindung und dem Windungs-Innendurchmesser der nächstgrößeren Kegelstumpfwindung der Abstand vorzugsweise minde-

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stens etwa 0,2 mm. Dadurch ist sichergestellt, daß beim Einbau und damit beim Zusammendrücken der Kegelstumpfwindungen diese nicht zum Teil übereinander, sondern eine Kontaktspirale bildend, nebeneinander auf der im wesentlichen ebenen Oberfläche der Kohlebürste aufliegen können.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die erste Teilfeder um soviel härter als die zweite Teilfeder, daß die Kontaktspirale auch bei der im Betrieb maximal zulässig abgeriebenen Kohlebürste noch auf dieser aufliegend gebildet ist. Durch den Abrieb der Kohlebürste ändert sich nämlich auch die Gesamtlänge der eingebauten Andruckfeder dahingehend, daß diese eine längere Wegstrecke zu überbrücken hat. Trotzdem sollen vorteilhafterweise bei allen im Betrieb möglichen Längen der Andruckfeder die Kegelstumpfwindungen, eine Kontaktspirale bildend, auf der Oberfläche der Kohlebürste aufliegen und nur die steifere erste Feder als Federelement dienen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Windungssteigung der ersten Teilfeder größer als die der zweiten Teilfeder. Auch dadurch kann bewirkt werden, daß die Kontaktspirale jederzeit bestehen bleibt, und daß die erste Feder als Federelement sowie zum Ausgleich von Längenänderungen der eingebauten Andruckfeder dient.

Nachfolgend sind anhand schematischer Darstellungen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kohlebürstenvorrichtung und besonders vorteilhafte Weiterbildungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Andruckfeder im unbelasteten Zustand;

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Fig. 2 vergrößert den unteren Endabschnitt aus Fig. 1;

Fig. 3 einen axialen Längsschnitt durch die Kohlebürstenvorrichtung mit der Andruckfeder gemäß der Fig. 1 und 2 und

Fig. 4 einen Schnitt im wesentlichen entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.

Figur 1 zeigt eine zylinderische Schrauben-Andruckfeder 1 aus Federstahl, bei der ein Ende kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Die Windungsdurchmesser von Kegelstumpfwindungen 2 nehmen dabei zum Ende der Andruckfeder 1 hin ab. Eine derartige kegelstumpfförmig ausgebildete Schraubenfeder besitzt eine größere Steifigkeit gegen seitliches Knicken als eine in gleicher Weise beanspruchte zylindrische Schraubenfeder.

Die Andruckfeder 1 besitzt die Reihenschaltung einer ersten Teilfeder 11 und einer zweiten Teilfeder 12. Die erste Teilfeder 11 ist durch den zylindrischen Teil der Andruckfeder 1 gebildet, wobei in diesem alle Windungen denselben Windungsdurchmesser aufweisen. Die zweite Teilfeder 12 ist durch die Kegelstumpfwindungen 2 am Ende der Andruckfeder 1 gebildet. Die Federsteifigkeiten der ersten und der zweiten Teilfedere 11, 12 ergeben sich aus dem Erfordernis, daß die Andruckfeder 1 über die gesamte Betriebsdauer als Feder wirksam sein muß, und daraus, daß die zweite Teilfeder 12 durch den Einbau in eine Kohlebürstenvorrichtung möglichst vollständig zusammengedrückt wird, um eine Kontaktspirale (siehe Fig. 4) mit möglichst vielen Kegelstumpfwindungen 2 zu bilden.

Figur 2 zeigt vergrößert einen Endabschnitt der Andruckfeder

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1 von Figur 1. Der Windungs-Außendurchmesser D der ersten Teilfeder 11 beträgt 5,4 mm, die Federmaterialdicke d 0,32 mm und der Windungsabstand wl zwischen den Kegelstumpfwindungen 2 beträgt 0,5 mm. Der Windungsabstand w2 zwischen den Windungen der ersten Teilfeder 11 beträgt etwa 2mm. Der Abstand a zwischen dem Windungs-Außendurchmesser Dl einer Kegel stumpf windung 2 und dem Windungs-Innendurchmesser (D2-2d) der nächstgrößeren Kegelstumpfwindung 2 beträgt 0,2 mm.

In Figur 3 ist eine Kohlebürstenvorrichtung 3 mit der Schrauben-Andruckfeder 1 in dem betriebsgemäßen Zustand gezeigt. Die Feder 1 ist dabei zwischen der auf einem den Strom leitenden Körper (nicht gezeigt) aufliegenden Kohlebürste 4 und einer korrespondierenden hülsenförmigen Bürstenhalterung 5 eingebaut bzw. zusammengedrückt. Eine der Feder 1 zugewandte Oberfläche 6 der Kohlebürste 4 ist eben ausgebildet. Die Auflagefläche der Bürstenhalterung 5 für die Feder 1 ist elektrisch leitend und von einem Metallring 7 gebildet, der mit einer elektrischen Leitung verbunden ist (nicht gezeigt). Ein in die erste Teilfeder 12 hineinragender Zapfen 8 der Bürstenhalterung 5 sichert die Feder 1 zusätzlich seitlich gegen Knicken.

Die Schrauben-Andruckfeder 1 weist im eingebauten Zustand die federnde erste Teilfeder 11 und die nicht mehr federnde zweite Teilfeder 12 auf. Während also die erste Teilfeder die Kohlebürste 4 an den Körper (nicht gezeigt) drückt und Änderungen der Kohlebürstenlage in Richtung der Feder 1 aufgrund der Elastizität ausgleicht, gewährleistet die zweite Feder 12, daß sich die Kegelstumpfwindungen 2, unabhängig von Formtoleranzen der Kohlebürstenoberfläche 6, die Kontaktspirale 9 (Fig. 4) bildend, an die Oberfläche 6, der Kohlebürste 4 anlegen. Die Kegelstumpfwindungen 2 bilden die

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Kontaktspirale 9 und gewährleisten so ein sicheres, großflächiges Aufliegen der Andruckfeder 1 auf der Kohlebürste 3 bei gleichzeitig geringem Übergangswiderstand zwischen Feder 1 und Kohlebürste 4.

Claims

ZTP94P501 SCHUTZANSPRÜCHE

1. Kohlebürstenvorrichtung für Elektromotoren mit einer Kohlebürste, einer Bürstenhalterung und einer dazwischen eingebauten Schrauben-Andruckfeder, wobei diese eine erste Teilfeder und eine kegelstumpfförmige zweite Teilfeder mit Kegelstumpfwindungen an dem^der Kohlebürste zugewandten Endabschnitt der Andruckfeder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlebürste (4) an einer der Andruckfeder (1) zugewandten Oberfläche (6) im wesentlichen eben ist, und daß mindestens ein Teil der Kegelstumpfwindungen (2) eine Kontaktspirale (9) bildend auf der Oberfläche (6) aufliegt.

2. Kohlebürstenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelstumpfwindungen (2) Windungsdurchmesser aufweisen, die zum Ende der Schrauben-Andruckfeder (1) hin abnehmen.

3. Kohlebürstenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckfeder (1) einen Draht mit Rechteckquerschnitt aufweist.

4. Kohlebürstenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Windungs-Außendurchmesser einer Kegelstumpfwindung (2) und dem Windungs-Innendurchmesser der jeweils nächstgrößeren Kegelstumpfwindung (2) ein Abstand (a) besteht, der vorzugsweise mindestens etwa 0,2 mm beträgt.

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5. Kohlebürstenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilfeder (11) um soviel härter als die zweite Teilfeder (12) ist, daß die Kontaktspirale (9) auch bei maximal zulässig abgeriebener Kohlebürste (4) noch auf dieser aufliegt.

6. Kohlebürstenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungssteigung der zweiten Teilfeder (12) geringer als die der ersten Teilfeder (11) ist.