EP1444757A1 - Kohlebürste - Google Patents

Kohlebürste

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EP1444757A1
EP1444757A1 EP02781315A EP02781315A EP1444757A1 EP 1444757 A1 EP1444757 A1 EP 1444757A1 EP 02781315 A EP02781315 A EP 02781315A EP 02781315 A EP02781315 A EP 02781315A EP 1444757 A1 EP1444757 A1 EP 1444757A1
Authority
EP
European Patent Office
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carbon brush
spring
shut
sheath
recess
Prior art date
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EP02781315A
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English (en)
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EP1444757B1 (de
Inventor
Diethard Schunk Italia S.r.l. Schaut
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Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Original Assignee
Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/59Means structurally associated with the brushes for interrupting current

Definitions

  • the invention relates to a carbon brush with a shut-off element which is arranged in a recess and at least partially surrounded by a sheathing and comprises a pin, which is preferably biased in the longitudinal direction of the carbon brush and consists of an electrically insulating material such as a shut-off lip], the sheath being fastened in the carbon brush. and optionally a current-conducting strand.
  • shutdown devices are integrated in the carbon brushes.
  • the shutdown devices consist of a pin or nipple made of electrically insulating material, which is acted upon by a helical compression spring in the direction of the running surface of the carbon brush.
  • the helical compression spring can be supported on a separating plate which is fixed in the carbon brush by means of ramming powder or by means of an insulating pin running transversely to the shutdown device.
  • a carbon brush with shut-off nipple is e.g. B. EP 0 512 234 A2 or DE 28 04 547 AI.
  • current can be conducted via a stranded wire or via a pressure element, such as a pressure spring, which acts in the carbon brush direction of the commutator.
  • the present invention is based on the problem of developing a carbon brush of the type mentioned at the outset in such a way that the shut-off element can be fixed in the carbon brush without any problems, the spring being able to have a desired pretension which cannot be compensated for by separate tools during assembly. It should also be ensured that the forces caused by the spring do not exert any impermissible forces on the carbon brush when the shut-off element is fixed. Furthermore, there is to be a simplification in terms of assembly when the shut-off element is fixed in the carbon brush.
  • the problem is solved in that the shut-off element with the pretensioned spring is surrounded on the pin side by the sheath consisting of electrically insulating material in such a way that the sheath takes on the pretension of the spring.
  • a shrink film can also be used as a covering.
  • the shutdown element is supplied as a prefabricated component with a prestressed spring element, such as a helical compression spring, to the carbon brush having the recess in order to be fixed in the former. It is not necessary to ramming the assembled component or fixing its coil spring by means of a separating plate or a pin made of insulating material.
  • a prestressed spring element such as a helical compression spring
  • the shutdown element with the sheath surrounding it at least in regions is inserted and fixed in the recess as a prefabricated unit with a prestressed spring.
  • the casing is perforated on the switching nipple side.
  • the sheath can also have a lower material thickness on the switching nipple side than on the spring side.
  • the switching nipple-spring assembly can be used as a unit in such a way that the spring is pretensioned to the required extent with respect to the switching nipple, without the spring having to be supported separately in the carbon brush.
  • the switching nipple can enforce the covering with the result that the switching nipple is supported on the commutator on the one hand and the spring lifts the carbon brush from the commutator on the other hand.
  • the particular advantages of the invention are the simple assembly, since an automatic assembly machine, which is associated with high costs, is not required. Rather, a simple drilling device is sufficient.
  • the assembled component can also be inserted regardless of location. The production can be carried out or relocated without great effort.
  • the invention is also characterized by a method for equipping a carbon brush with a shut-off element to be introduced into a recess thereof, comprising a pin, which is biased by a spring and made of electrically insulating material, such as a shut-off nipple, the covering being fastened in the carbon brush, in that: Shut-off device with a prestressed spring in which the pre-tensioning of the spring-containing sheathing consisting of electrically insulating material is arranged and introduced as a prefabricated part into the recess and fixed in it.
  • a section of a carbon brush 10 is shown, which is intended in particular for small machines such as power tools or garden pumps or washing machines or washing machine motors, that is to say for motors in general in which multiple assembly is to take place, but without thereby teaching the invention is restricted.
  • the teaching according to the invention also applies to carbon brushes, in which the current is conducted via a pressure spring (not shown), via which the carbon brush is subjected to force in the direction of a commutator in order to rest on the latter.
  • a recess 18 is preferably provided, which runs along the longitudinal axis 16 of the brush and in which a shut-off element 20 is arranged.
  • the shut-off device 20 comprises an insulating pin or element having the same effect as the shut-off nipple 22, which is made of an electrically insulating material and which is in the carbon brush 10 under the action of a strongly pre-tensioned spring 24 such as a helical compression spring.
  • the shut-off device 20 with the shut-off nipple 22 and the spring 24 is according to the invention from surrounded by an envelope 26.
  • the unit thus formed is in the recess 18 by z. B. adhesive 28 fixed.
  • the bias of the spring 24 is absorbed by the sheath 26, so that the carbon brush 10 is not loaded. It is also not necessary for the shutdown element 20 to be stamped into the recess 18, as is the case in the prior art.
  • the sheath 26 surrounds the shut-off element 20 with the shut-off nipple 22 and the spring 24 in such a way that the spring 24 is received in the prestressed state. It is not absolutely necessary for a sheath 26 to completely surround the shutdown element 20.
  • the region of the switching nipple 22 on the commutator side is exposed both by the carbon brush 10 and by the sheath 26, so that the switch-off nipple 22 can rest on the commutator.
  • the preload of the spring 24 can decrease, with the result that the carbon brush 10 is lifted off the commutator. This prevents a brush fire, so that the commutator cannot be roughened or out of round by brush fire.
  • the sheath 26 is made of electrically insulating material and can be designed as a shrink film, in which the shut-off element 20 with the shut-off nipple 22 and the prestressed spring 24 is arranged.
  • the unit thus formed can be inserted into the recess 18 and mentioned z. B. be fixed by adhesive or other suitable measures.
  • shutdown element 22 is supplied in the prestressed state simplifies the assembly of carbon brushes which are to be designed to be self-shutdown.
  • the covering 26 can be provided in the tread area 30 z. B. be perforated or have a lower material thickness than in the peripheral region or in the region of the spring 24.

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  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Description

Beschreibung
Kohlebürste
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kohlebürste mit einem in einer Ausnehmung dieser angeordneten zumindest teilweise von einer Umhüllung umgebenen Abschaltorgan umfassend einen über eine Feder vorzugsweise in Kohlebürstenlängsrichtung vorgespannten aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Stift wie Abschaltnippe], wobei die Umhüllung in der Kohlebürste befestigt ist. sowie gegebenenfalls einer stromleitenden Litze.
Insbesondere bei Kleinmaschinen wie Elektrowcrkzeυgen oder gewerblichen Hausgeräten ist es erforderlich, mehrere Kohlebürstcnbestückungcn hintereinander ohne Kommutator-Nacharbeit abzufahren. Damit die nach Ablauf der Erstbest ückung folgenden Ersatzbestückungen ausreichende Standzeiten erzielen, muss der Kommutator ausreichend rund und frei von stärkeren Anfleckungen sein. Dies ist nur dann möglich, wenn die jeweiligen zum Einsatz gelangenden Kohlebürsten bei Erreichen ihrer Verschleißgrenze nicht den Kommutator durch zunehmendes Bürstenfcuer unzulässig stark aufrauhen bzw. unrund feuern. Es muss außerdem vermieden werden, dass eine Litze bzw. ein Stampfkontakt mit dem Kommutator in Berührung gelangt, der andernfalls beschädigt werden würde.
Um dies zu erreichen, werden in den Kohlebürsten Abschaltvorrichtungen integriert. Die Abschaltvorrichtungen bestehen dabei aus einem aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Stift oder Nippel, der mittels einer Schraubendruckfeder in Richtung der Lauffläche der Kohlebürste kraftbeaυfschlagt ist. Die Schraubendruckfeder kann sich auf ein Trenn- plättchen abstützen, das in der Kohlebürste mittels Einstampfpulver oder mittels eines quer zu der Abschaltvorrichtung verlaufenden Isolierstifts fixiert ist.
Erreicht die Kohlebürste ihre Verschleißgrenze, so ist der Abschaltnippel freigelegt mit der Folge, dass dieser frei beweglich ist, also durch Abstützen auf dem Kommutator die Kohlebürste von diesem abhebt. Aufgrund der erforderlichen hohen Vorspannung durch die Schraubendruckfeder muss das Einstampfpulver bzw. der Isolierstift erhebliche Kräfte kompensieren, so dass die Kohlebürste beim Fixieren des Abschaltorgans die Kohlebürste zerbrechen kann. Auch sind montagemäßig Nachteile gegeben, da die Schrauben feder vorgespannt werden muss.
Eine Kohlebürste mit Abschaltnippel ist z. B. der EP 0 512 234 A2 oder der DE 28 04 547 AI zu entnehmen.
Unabhängig von dem Abschaltorgan kann bei der Kohlebürste Strom über eine Litze oder über eine in Kohlebürstenrichtung des Kommutators kraftbeaufschlagendes Andruckelement wie Andruckfeder geleitet werden.
Dem DE 74 04 456 Ul ist eine gattungsbildende Kohlebürste mit einem Abschaltorgan zu entnehmen. Dieses umfasst ein Druckstück, das eine Kapsel durchsetzt. Um ein unkontrolliertes Herausgleiten des Druckstückes zu vermeiden, ist eine Verengung in der Kapsel vorgesehen. Zum ordnungsgemäßen Positionieren des Abschaltorgans muss die Kapsel mit dem Druckstück derart in ein Sackloch der Kohlebürste eingebracht werden, dass eine in der Kapsel vorhandene Feder über das Druckstück, das sich an der Kohlebürste abstützt, vorgespannt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Kohlebürste der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass das Abschaltorgan problemlos in der Kohlebürste fixierbar ist, wobei die Feder eine gewünschte Vorspannung aufweisen kann, die während der Montage durch gesonderte Werkzeuge nicht zu kompensieren ist. Auch soll sichergestellt sein, dass die von der Feder hervorgerufenen Kräfte bei fixiertem Abschaltorgan keine unzulässigen Kräfte auf die Kohlebürste ausüben. Ferner soll eine montagemäßige Vereinfachung beim Fixieren des Abschaltorgans in der Kohlebürste erfolgen.
Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, dass das Abschaltorgan mit vorgespannter Feder von der aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Umhüllung stiftseitig derart umgeben ist, dass die Umhüllung Vorspannung der Feder aufnimmt. Als Umhüllung kann auch eine Schrumpffolie benutzt werden.
Eriindungsgemäß wird das Abschaltorgan als konfektioniertes Bauteil mit vorgespanntem Federelement wie Schraubendruckfeder der die Ausnehmung aufweisenden Kohlebürste zugeführt, um in ersterer fixiert zu werden. Ein Einstampfen des konfektionierten Bauteils bzw. ein Fixieren dessen Schraubenfeder durch ein Trennplättchen oder einen aus isolierendem Material bestehenden Stift ist nicht erforderlich.
Mit anderen Worten wird vorgeschlagen, dass das Abschaltorgan mit der dieses zumindest bereichsweise umgebenden Umhüllung als vorgefertigte Einheit mit vorgespannter Feder in die Ausnehmung eingesetzt und fixiert ist.
Um ein sicheres Abheben der Kohlebürste bei Erreichen deren Verschleißgrenze sicherzustellen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Umhüllung schaltnippelseitig perforiert ist. Alternativ oder ergänzend kann die Umhüllung auch schaltnippelseitig eine geringere Materialstärke als federseitig aufweisen.
Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, dass einerseits die Baueinheit Schaltnippel-Feder derart als Einheit verwendbar ist, dass die Feder im erforderlichen Umfang gegenüber dem Schaltnippel vorgespannt ist, ohne dass eine gesonderte Abstützung der Feder in der Kohlebürste erforderlich ist. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass dann, wenn die Schaltorganeinheit durch Abnutzung der Kohlebürste freigelegt ist, der Schaltnippel die Umhüllung mit der Folge durchsetzen kann, dass sich der Schaltnippel einerseits auf dem Kommutator abstützt und andererseits die Feder die Kohlebürste von dem Kommutator abhebt.
Als besondere Vorteile der Erfindung sind hervorzuheben die einfache Montage, da ein Montageautomat, der mit hohen Kosten verbunden ist, nicht erforderlich ist. Vielmehr genügt eine einfache Bohrvorrichtung. Auch kann ein Einsetzen des konfektionierten Bauteils ortsunabhängig erfolgen. Die Fertigung kann ohne großen Aufwand vorgenommen bzw. verlagert werden. Daher zeichnet sich die Erfindung auch durch ein Verfahren zum Bestücken einer Kohlebürste mit einem in einer Ausnehmung dieser einzubringenden Abschaltorgan umfassend einen über eine Feder vorgespannten aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Stift wie Abschaltnippel, wobei die Umhüllung in der Kohlebürste befestigt wird, dadurch aus, dass das Abschaltorgan mit vorgespannter Feder in der aus elektrisch isolierendem Material bestehenden die Vorspannung der Feder aufnehmenden Umhüllung angeordnet wird und als konfektioniertes Teil in die Aussparung eingebracht und in dieser fixiert wird.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.
In der einzigen Figur ist ein Ausschnitt einer Kohlebürste 10 dargestellt, die insbesondere für Kleinmaschinen wie Elektrowerkzeuge oder Gartenpumpen oder Flaυsgeräte oder Waschmaschinen-Motoren bestimmt ist, also für Motoren allgemein, bei denen eine Mehrfachbestük- kung erfolgen soll, ohne dass jedoch hierdurch die erfindungsgemäße Lehre eingeschränkt wird. Gleiches gilt in Bezug auf die prinzipiell dargestellte stromführende Litze 12, die in einer Ausnehmung mittels Einstampfpulver 14 fixiert ist. Selbstverständlich gilt die erfindungsgemäße Lehre auch für Kohlebürsten, bei denen der Strom über eine nicht dargestellte Andruckfeder geleitet wird, über die die Kohlebürste in Richtung eines Kommutators kraftbeaufschlagt wird, um an diesem anzuliegen.
Unabhängig von dem Einsatzgebiet der Kohlebürste 10 und dessen Stromführung ist jedoch eine vorzugsweise entlang der Bürstenlängsachse 16 verlaufende Ausnehmung 18 vorgesehen, in der ein Abschaltorgan 20 angeordnet ist. Das Abschaltorgan 20 umfasst ein aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Isolierstift oder gleichwirkendes Element wie Abschaltnippel 22, der in der Kohlebürste 10 unter Einwirkung einer stark vorgespannten Feder 24 wie Schraubendruckfeder steht.
Das Abschaltorgan 20 mit dem Abschaltnippel 22 und der Feder 24 ist erfindungsgemäß von einer Umhüllung 26 umgeben. Die so gebildete Einheit ist in der Aussparung 18 durch z. B. Klebstoff 28 fixiert. Die Vorspannung der Feder 24 wird von der Umhüllung 26 aufgenommen, so dass eine Belastung der Kohlebürste 10 nicht erfolgt. Auch ist es nicht erforderlich, dass das Abschaltorgan 20 in der Ausnehmung 18 eingestampft ist, wie dies nach dem Stand der Technik der Fall ist.
Die Umhüllung 26 umgibt das Abschaltorgan 20 mit dem Abschaltnippel 22 und der Feder 24 derart, dass die Feder 24 im vorgespannten Zustand aufgenommen ist. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass eine Umhüllung 26 das Abschaltorgan 20 vollυmfanglich umgibt.
Hat die Kohlebürste 10 ihre Verschleißgrenze erreicht, so ist der kommutatorseitige Bereich des Schaltnipppels 22 sowohl von der Kohlebürste 10 als auch von der Umhüllung 26 freigelegt, so dass sich der Abschaltnippel 22 auf dem Kommutator auflegen kann. Gleichzeitig kann sich die Vorspannung der Feder 24 mit der Folge abbauen, dass die Kohlebürste 10 von dem Kommutator abgehoben wird. Ein Bürstenfeuer wird hierdurch unterbunden, so dass der Kommutator durch Bürstenfeuer nicht aufgerauht bzw. unrund werden kann.
Die Umhüllung 26 besteht aus elektrisch isolierendem Material und kann quasi als Schrumpffolie ausgebildet sein, in der das Abschaltorgan 20 mit dem Abschaltnippel 22 und der vorgespannten Feder 24 angeordnet ist. Die so gebildete Einheit kann in die Ausnehmung 18 eingesetzt und erwähntermaßen z. B. durch Klebstoff oder andere geeignete Maßnahmen fixiert werden.
Dadurch, dass das Abschaltorgan 22 im vorgespannten Zustand geliefert wird, erfolgt eine Vereinfachung der Bestückung von Kohlebürsten, die selbstabschaltend ausgebildet werden sollen.
Um ein sicheres Freigeben des Abschaltnippels 22 bei Erreichen der Verschleißgrenze der Kohlebürste 10 sicherzustellen, kann die Umhüllung 26 im laufflächigen Bereich 30 z. B. perforiert sein oder eine geringere Materialstärke als im Umfangsbereich bzw. im Bereich der Feder 24 aufweisen.

Claims

Patentansprüche
1. Kohlebürste (10) mit einem in einer Ausnehmung (18) dieser angeordneten zumindest teilweise von einer Umhüllung umgebenen Abschaltorgan (20) umfassend einen über eine Feder (24) vorzugsweise in Kohlebürstenlängsrichtung vorgespannten aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Stift wie Abschaltnippel (22), wobei die Umhüllung (26) in der Kohlebürste befestigt ist, sowie gegebenenfalls eine stromleitende Litze (12), dadurch gekennzeichnet. dass das Abschaltorgan (20) mit vorgespannter Feder (24) von der aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Umhüllung (26) stiftseitig derart umgeben ist, dass die Umhüllung Vorspannung der Feder aufnimmt.
2. Kohlebürstenach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (26) aus Kunststoff besteht.
3. Kohlebürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (26) in der Ausnehmung (18) der Kohlebürste eingeklebt ist.
4. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschaltorgan (20) von der Umhüllung (26) umschweißt ist.
5. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (26) kohlebürstenlaufflächenseitig perforiert ist.
6. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (26) kohlebürstenlaufflächenseitig eine geringere Materialstärke als federseitig aufweist.
7. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschaltorgan (20) in einer Folie eingeschrumpft ist.
8. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschaltorgan (20) mit der dieses zumindest bereichsweise umgebenden Umhüllung (26) als vorgefertigte Einheit mit vorgespannter Feder (24) in die Ausnehmung (18) eingesetzt und fixiert ist.
9. Verfahren zum Bestücken einer Kohlebürste (10) mit einem in einer Ausnehmung (18) dieser einzubringenden Abschaltorgan (20) umfassend einen über eine Feder (24) vorgespannten aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Stift wie Abschaltnippel (22), wobei die Umhüllung in der Kohlebürste befestigt wird, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n et, dass das Abschaltorgan (20) mit vorgespannter Feder (24) in der aus elektrisch isolierendem Material bestehenden die Vorspannung der Feder aufnehmenden Umhüllung (26) angeordnet wird und als konfektioniertes Teil in die Aussparung (18) eingebracht und in dieser fixiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Umhüllung (26) in die Aussparung (18) eingeklebt wird.
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