DE102005025807B4

DE102005025807B4 - Arrangement for holding a carbon brush

Info

Publication number: DE102005025807B4
Application number: DE102005025807A
Authority: DE
Inventors: Günther Gregor Jeuck; Wolfgang Käsdorf
Original assignee: Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Current assignee: Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2025-06-03
Also published as: DE102005025807A1

Abstract

Anordnung zum Halten und/oder Führen und Kraftbeaufschlagen einer Kohlebürste (16, 18, KB1, KB2, 104, 106) in Richtung eines stromübertragenden Elementes wie Kommutators (14, 60) oder Schleifrings umfassend eine auf laufflächenabgewandter Seite der Kohlebürste einwirkendes und die Kohlebürste in Richtung des stromübertragenden Elementes kraftbeaufschlagendes Blattfederelement (20, 64, 108, 110) als erstes Federelement, das stoffschlüssig mit der Kohlebürste oder einem von diesem ausgehenden Abschnitt (126) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Blattfeder (64, 108, 110) ein die Kohlebürste (16, 18, KB1, KB2, 104, 106) in Richtung des stromübertragenden Elementes (14, 60) kraftbeaufschlagendes zweites Federelement (52, 56, 68, 112, 114) in Form eines Spiralfederelementes einwirtfederelementes (64, 108, 110) zumindest abschnittsweise flächig auf diesem anliegt.Arrangement for holding and / or guiding and applying force to a carbon brush (16, 18, KB1, KB2, 104, 106) in the direction of a current-transmitting element such as a commutator (14, 60) or slip ring comprising a side of the carbon brush facing away from the running surface and the carbon brush in Leaf spring element (20, 64, 108, 110) acting in the direction of the current-transmitting element as the first spring element, which is materially connected to the carbon brush or a section (126) extending therefrom, characterized in that the leaf spring (64, 108, 110) a second spring element (52, 56, 68, 112, 114) in the form of a spiral spring element, a host spring element (64, 108,) which loads the carbon brush (16, 18, KB1, KB2, 104, 106) in the direction of the current-transmitting element (14, 60) 110) rests flat on this at least in sections.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Halten und/oder Führen und Kraftbeaufschlagen einer Kohlebürste in Richtung eines stromübertragenden Elements wie Kommutators oder Schleifrings umfassend ein auf laufflächenabgewandter Seite der Kohlebürste einwirkendes und die Kohlebürste in Richtung des stromübertragenden Elementes kraftbeaufschlagendes Blattfederelement als erstes Federelement, das mit der Kohlebürste oder einem mit diesem verbundenen Abschnitt stoffschlüssig verbunden ist.The invention relates to an arrangement for holding and / or guiding and applying force to a carbon brush in the direction of a current-transmitting element such as commutator or slip ring comprising a side facing away from tread of the carbon brush and the carbon brush in the direction of the current-transmitting element kraftbeaufschlagendes leaf spring element as the first spring element with the carbon brush or a portion connected thereto is firmly bonded.

Eine entsprechende Anordnung ist der DE 102 07 406 A1 ( WO 03/071662 A ) zu entnehmen. Dabei geht die Kohlebürste von einem gebogenen Blattfederelement aus, das einen Trägerabschnitt aufweist, auf dem die Kohlebürste mit ihrer Rückseite flächig abgestützt und verschweißt ist.A corresponding arrangement is the DE 102 07 406 A1 ( WO 03/071662 A ) refer to. In this case, the carbon brush starts from a curved leaf spring element, which has a support section on which the carbon brush is supported and welded flat with its rear side.

Auch nach der DE 100 63 405 C liegt eine Kohlebürste flächig auf einem Blattfederabschnitt an und ist über freigeschnittene Stege fixiert.Even after the DE 100 63 405 C a carbon brush lies flat on a leaf spring section and is fixed over cut-free webs.

Bei der bekannten Anordnung übt die Blattfeder eine Mehrfachfunktion aus, nämlich Halte- und Führungsfunktion für die Kohlebürste sowie die erforderliche Kraftbeaufschlagung in Richtung eines Kommutators bzw. Schleifrings. Auch erfolgt eine Stromübertragung.In the known arrangement, the leaf spring exerts a multiple function, namely holding and guiding function for the carbon brush and the required application of force in the direction of a commutator or slip ring. Also, a power transmission takes place.

Aus der DE 560 230 A ist eine Bürstenanordnung bekannt, bei der die Bürste über eine Blattfeder gehalten und geführt wird. Die Blattfeder übt jedoch keine Druckkräfte auf die Kohlebürste in Richtung eines Kommutators aus. Diese werden vielmehr mittels einer gesonderten Feder hervorgerufen.From the DE 560 230 A a brush assembly is known in which the brush is held and guided by a leaf spring. However, the leaf spring exerts no pressure forces on the carbon brush in the direction of a commutator. These are rather caused by a separate spring.

Nach der DE 721 185 A wird eine Kohlebürste mittels einer Blattfeder druckbeaufschlagt, die über Spannräder spannbar ist.After DE 721 185 A a carbon brush is pressurized by means of a leaf spring which can be tensioned via tensioning wheels.

Nach der US 6 169 351 B1 liegt auf einer Kohlebürste ein Abschnitt einer Feder flächig auf, über die die Kohlebürste in Richtung eines Kommutators kraftbeaufschlagt wird.After US Pat. No. 6,169,351 B1 is located on a carbon brush, a portion of a spring surface, via which the carbon brush is subjected to force in the direction of a commutator.

Aus der DE 199 62 705 A1 ist eine Kohlebürstenhalterung bekannt, die eine Blattfeder mit einem eine Durchbrechung aufweisenden Trägerabschnitt umfasst, die von der Kohlebürste durchsetzt wird, um durch Schneidklemmung fixiert zu werden.From the DE 199 62 705 A1 For example, a carbon brush holder is known, which comprises a leaf spring with an opening having a support portion which is penetrated by the carbon brush to be fixed by insulation displacement.

Nach der US 4 638 203 A weist eine Halterung für eine Kohlebürste ein L-förmiges Federelement auf, dessen einer Schenkel eine U-förmige Ausbuchtung aufweist, in der die Kohlebürste fixierbar ist.After US 4 638 203 A For example, a holder for a carbon brush has an L-shaped spring element, one leg of which has a U-shaped bulge, in which the carbon brush can be fixed.

Ein Elektromotor für Kleingeräte nach der DE 24 13 578 A umfasst als Blattfedern ausgebildete Halterungen für Kohlebürsten, die jeweils einen prismatischen Fortsatz aufweisen, der durch Kerbwirkung in einem Ausschnitt der Blattfeder fixierbar ist.An electric motor for small appliances after the DE 24 13 578 A comprises brackets designed as leaf springs for carbon brushes, each having a prismatic extension, which can be fixed by notch effect in a section of the leaf spring.

Insbesondere bei der gattungsgemäßen Anordnung ergibt sich der Vorteil, dass ein geringer Raumbedarf erforderlich ist und eine problemlose Stromzuführung über die Blattfeder erfolgen kann. Es kann jedoch der Nachteil auftreten, dass aufgrund des von der Blattfeder hervorgerufenen Federdrucks nur eine geringe Verschleißlänge ermöglicht wird. Aufgrund des Federdrucks werden entsprechende Anordnungen auch grundsätzlich nur für Bürsten kleineren Querschnitts benutzt, so dass eine Begrenzung auf Systeme mit Kleinmotoren gängiger Leistung und Nutzung in Betracht gezogen wird.In particular, in the generic arrangement, there is the advantage that a small amount of space is required and a trouble-free power supply can be done via the leaf spring. However, it may have the disadvantage that only a small wear length is made possible due to the spring pressure caused by the leaf spring. Due to the spring pressure corresponding arrangements are basically used only for brushes of smaller cross-section, so that a limitation to systems with small motors common performance and use is taken into consideration.

Es sind auch Kohlehalteranordnungen bekannt, die in Bezug auf eine Kohlebürste zwei Federelemente aufweisen. Dabei wird von dem zweiten Federelement die Kraft erzeugt, um im erforderlichen Umfang die Kohlebürste an einem Kommutator anliegen zu lassen. Zur Einstellung der Kraft kann nach der US 1 794 291 A die zweite Feder in Vorsprüngen des ersten Federelementes einrasten, um aufgrund unterschiedlicher Hebelwirkungen unterschiedliche Kräfte hervorzurufen.Carbon brush assemblies are also known which have two spring elements with respect to a carbon brush. In this case, the force is generated by the second spring element to allow the carbon brush to rest on a commutator to the extent required. To adjust the force can after the US 1 794 291 A engage the second spring in projections of the first spring element to cause different forces due to different leverage.

Nach der DE 312 248 A ist eine Kohlebürstenhalterung drehbar mit einer Halterung über eine Blattfeder verbunden. Über eine Schraubenfeder wird sodann ein Drehmoment ausgeübt, um die erforderliche Anpresskraft der Kohlebürste in Richtung eines Kommutators hervorzurufen.After DE 312 248 A a carbon brush holder is rotatably connected to a holder via a leaf spring. A torque is then applied via a helical spring in order to produce the required contact force of the carbon brush in the direction of a commutator.

Nach der US 3 816 783 A geht ein erstes Federelement von einem Schenkel eines eine Anpresskraft auf eine Kohlebürste hervorrufenden Schenkels einer Spiralfeder aus.After US Pat. No. 3,816,783 is a first spring element of a leg of a pressing force on a carbon brush causing leg of a coil spring.

Um nach der DE 2 421 497 A eine Kohlebürste in Richtung eines Kommutators zu verstellen, geht die Kohlebürste von einem um eine Achse verschwenkbaren Arm aus. Um die notwendige Federkraft für das Vorspannen der Bürste gegen den Kommutator zu gewährleisten, wirkt auf die Kohlebürste eine Schraubenfeder.To after the DE 2 421 497 A To adjust a carbon brush in the direction of a commutator, the carbon brush goes out of an arm pivotable about an axis. To ensure the necessary spring force for biasing the brush against the commutator acts on the carbon brush, a coil spring.

Nach der US 2 345 429 A wird der Druck eines mit einer Kohlebürste zusammenwirken- den Federelementes durch eine Feder hervorgerufen, die auf das Federelement einwirkt.After US 2 345 429 A the pressure of a co-acting with a carbon brush spring element is caused by a spring which acts on the spring element.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sichergestellt ist, dass die Kohlebürste stets mit dem erforderlichen Druck in Richtung eines stromübertragenden Elements wie Kommutators oder Schleifrings beaufschlagt wird, um diese insbesondere für Motoren hoher Leistung und für solche, an die höhere Standzeitanforderungen gestellt sind, einsetzen zu können. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, Vorteile der bekannten Blattfederanordnung, die einen geringen Raumbedarf benötigt, eine gute Stromzuführung über die Blattfeder bietet und die die Halterung für die Kohlebürste selbst darstellt, zu übernehmen, gleichzeitig jedoch die Möglichkeit zu schaffen, größere Verschleißlängen als bei der bekannten Anordnung zu erzielen und insbesondere in Motoren höherer Leistung eingesetzt werden zu können. Es soll folglich sichergestellt sein, dass zum einen eine präzise Führung der Kohlebürste über das erste Blattfederelement möglich ist und gleichzeitig sichergestellt ist, dass über das Blattfederelement über die gesamte gewünschte Verschleißlänge der Kohlebürste die erforderlichen Anpresskräfte zum Anliegen an einen Kommutator bzw. einen Schleifring herrschen.The present invention is based on the problem, an arrangement of the type mentioned in such a way that it is ensured that the carbon brush always with the required pressure in the direction of a current-transmitting element such as Commutator or slip ring is applied, in order to use this particular for high-power engines and for those who are placed on the higher service life requirements. According to a further aspect of the invention provides advantages of the known leaf spring assembly, which requires a small space requirement, provides a good power supply via the leaf spring and which represents the holder for the carbon brush itself, but at the same time to provide the possibility of greater wear lengths than to be achieved in the known arrangement and to be used in particular in engines of higher power. It should therefore be ensured that on the one hand a precise guidance of the carbon brush on the first leaf spring element is possible and at the same time ensures that rule over the leaf spring element over the entire desired wear length of the carbon brush the required contact forces for abutment with a commutator or a slip ring.

Erfindungsgemäß wird das Problem im Wesentlichen dadurch gelöst, dass auf das Blattfederelement eine die Kohlebürste in Richtung des stromführenden Elementes kraftbeaufschlagende Spiralfeder als zweites Federelement einwirkt, das flächig an der kohlebürstenabgewandten Außenfläche des ersten Federelementes anliegt.According to the invention, the problem is essentially solved by acting on the leaf spring element, a carbon brush in the direction of the current-carrying element kraftbeaufschlagende coil spring as a second spring element, which bears flat against the surface facing away from the carbon brush outer surface of the first spring element.

Erfindungsgemäß wird folglich der von der Blattfeder hervorgerufene Druck, der möglicherweise nicht ausreicht, um über den ganzen Verschleißweg der Kohlebürste den erforderlichen Anpressdruck in Richtung des stromübertragenden Elementes sicherzustellen, dadurch erhöht, dass eine Spiralfeder auf das erste Federelement einwirkt. Dabei dient die Blattfeder als Führung der Kohlenbürste und kann zusätzlich als Stromzuleitung genutzt werden.According to the invention thus caused by the leaf spring pressure, which may not be sufficient to ensure the required contact pressure in the direction of the current-transmitting element over the entire wear path of the carbon brush, thereby increasing that a coil spring acts on the first spring element. The leaf spring serves as a guide of the carbon brush and can also be used as a power supply.

Es besteht auch die Möglichkeit, von der die Kohlebürste aufnehmenden Abschnitt der Blattfeder das zweite Federelement ausgehen zu lassen, über das Zugkräfte in Richtung des stromübertragenden Elementes auf die Blattfeder einwirken.It is also possible to let go of the carbon brush receiving portion of the leaf spring, the second spring element, acting on the tensile force in the direction of the current-transmitting element on the leaf spring.

Sollten das erste und das zweite Federelement abschnittsweise in einer gemeinsamen oder nahezu gemeinsamen Ebene verlaufen, so besteht auch die Möglichkeit, dass die von den Federelementen aufgespannten Ebenen sich unter einem Winkel von z. B. 90° oder in etwa 90° schneiden.If the first and the second spring element extend in sections in a common or nearly common plane, it is also possible that the plane spanned by the spring elements levels at an angle of z. B. 90 ° or cut in about 90 °.

Das Blattfederelement weist einen die Kohlebürste abstützenden Trägerabschnitt auf, wobei die Kohlebürste mit ihrer rückseitigen Stirnfläche flächig auf diesem aufliegt. Auf dem Trägerabschnitt können Abschnitte freigeschnitten und herausgebogen sein, um die Kohlebürste führend aufzunehmen. Unabhängig hiervon ist die Kohlebürste mit dem Trägerabschnitt stoffschlüssig verbunden. Um im hinreichenden Umfang eine stoffschlüssige Verbindung in der Kohlebürste und dem ersten Federelement zu erzielen, ist insbesondere vorgesehen, dass die Kohlebürste in ihrem kommutator- bzw. schleifringabgewandten Ende eine als schweißbarer Kopfbezeichnete Schicht aufweist.The leaf spring element has a carbon brush supporting support portion, wherein the carbon brush rests with its rear end face flat on this. On the support portion sections can be cut free and bent out to take the carbon brush leader. Regardless of this, the carbon brush is materially connected to the support portion. In order to achieve a cohesive connection in the carbon brush and the first spring element to a sufficient extent, it is provided in particular that the carbon brush has a layer designated as a weldable head in its end remote from the commutator or slip ring.

Durch die erfindungsgemäße Lehre ergibt sich eine Anordnung, die sicherstellt, dass ein Federdruck über einen Verschleißweg herrscht, der je nach Federausführung deutlich über den mit einer Blattfeder erzielbaren Werten liegt. Somit ist ein größerer Verschleißweg gegeben. Gleichzeitig kann die Stromzuleitung über das erste Federelement erfolgen, das auch Führung der Kohlebürste ist.The teaching according to the invention results in an arrangement which ensures that a spring pressure prevails over a wear path which, depending on the spring design, is significantly above the values achievable with a leaf spring. Thus, a larger wear path is given. At the same time, the power supply can take place via the first spring element, which is also the guide of the carbon brush.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre können mit der Anordnung Kohlebürsten mit größerem Querschnitt und größerer Länge eingesetzt werden. Somit bietet die erfindungsgemäße Anordnung die Möglichkeit eines Einsatzes in Motoren mit hohen Anforderungen an die Lebensdauer. Die Vorteile geringerer Einbautiefe und kostengünstiger Herstellung bleiben jedoch beibehalten.Due to the teaching of the invention can be used with the arrangement carbon brushes with a larger cross section and greater length. Thus, the arrangement according to the invention offers the possibility of use in motors with high life requirements. However, the advantages of less installation depth and cost-effective production remain.

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 durch die der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsformen.Further details, advantages and features of the invention will become apparent not only from the claims, the features to be taken these features - alone and / or in combination - but also by the drawings to be taken preferred embodiments.

Es zeigen:Show it:

1 eine Prinzipdarstellung in einer in einem Motor angeordneten Kohlebürste, 1 a schematic representation in a arranged in a motor carbon brush,

2 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Kohlebürstenanordnung, 2 a schematic diagram of a second embodiment of a carbon brush assembly,

3 eine perspektivische Darstellung einer Kohlebürstenträgerplatte von oben, 3 a perspective view of a carbon brush carrier plate from above,

4 die Kohlebüstenträgerplatte gemäß 3 von unten, 4 the coal skeleton support plate according to 3 from underneath,

5 eine vergrößerte Darstellung einer Kohlebürste mit einem Federsystem und 5 an enlarged view of a carbon brush with a spring system and

6 eine Unteransicht der Anordnung gemäß 5. 6 a bottom view of the arrangement according to 5 ,

Der 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Universalmotors 10 zu entnehmen, der z. B. für Werkzeugmaschinen oder Haushaltsgeräte bestimmt ist, die mit Leistungen z. B. bis zu 2000 bzw. 2500 W betreibbar sind.Of the 1 is a schematic diagram of a universal motor 10 to be seen, the z. B. is intended for machine tools or household appliances, with z. B. up to 2000 or 2500 W are operable.

Der Universalmotor 10 umfasst ein Gehäuse 12 und einen in diesem angeordneten Elektromotor mit Kommutator 14, an dem zur Stromübertragung Kohlebürsten 16, 18 kraftbeaufschlagt anliegen. Hierzu gehen die Kohlebürsten 16, 18 jeweils von einer nur im Zusammenhang mit der Kohlebürste 16 rein prinzipiell eingezeichneten Halterung in Form einer von der Funktion her bekannten Blattfeder 20 aus, die einen Halteschenkel oder Halteabschnitt 22 und einen die Kohlebürste 16 aufnehmenden Trägerabschnitt 24 umfasst. Der Halteabschnitt 22 kann in bekannter Weise zwischen Lager und Widerlagern 26, 28, 30 fixiert sein. Hierzu weist der Halteabschnitt 22 im Ausführungsbeispiel einen im Schnitt U-förmig gebogenen Abschnitt 32 auf, der das Lager 28 umgibt, wohingegen die angrenzenden Abschnitte flächig an den Widerlagern 26, 30 anliegen. Hierdurch erfährt die Blattfeder 20 eine eindeutige Fixierung, wobei aufgrund der Vorspannung des Trägerabschnitts 24 gegenüber dem Halteabschnitt 22 die von dem Trägerabschnitt 24 ausgehende Kohlebürste 16 die erforderliche Kraftbeaufschlagung in Richtung des Kommutators 14 erfährt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Halteabschnitt 22 als Steckkontakt auszubilden, wie dies aus den 3 und 4 ersichtlich ist.The universal motor 10 includes a housing 12 and one arranged in this one Electric motor with commutator 14 , on which for power transmission carbon brushes 16 . 18 loaded with force. To do this, go the carbon brushes 16 . 18 in each case of one only in connection with the carbon brush 16 purely in principle drawn holder in the form of a function known from the leaf spring 20 made of a holding leg or holding section 22 and a carbon brush 16 receiving carrier section 24 includes. The holding section 22 can in a known manner between bearings and abutments 26 . 28 . 30 be fixed. For this purpose, the holding section 22 in the embodiment, a section U-shaped bent in section 32 on that the camp 28 surrounds, whereas the adjacent sections are flat on the abutments 26 . 30 issue. As a result, the leaf spring undergoes 20 a clear fixation, due to the bias of the support portion 24 opposite the holding section 22 that of the carrier section 24 outgoing carbon brush 16 the required application of force in the direction of the commutator 14 experiences. However, there is also the possibility of the holding section 22 form as a plug-in contact, as is known from the 3 and 4 is apparent.

Die Kohlebürste 16 liegt mit ihrer rückseitigen Fläche 34, die der an dem Kommutator 14 anliegenden Lauffläche 36 gegenüberliegend verläuft, flächig auf der dem Kommutator zugewandten Fläche 38 des Trägerabschnitts 24 an und kann über aus dem Trägerabschnitt 24 bzw. dessen eine Ebene aufspannender Fläche 38 freigeschnittene und nach außen umgebogene Lappen oder Fahnen 40, 42, 44 fixiert werden, wobei zumindest jeweils ein Lappen bzw. eine Fahne 40, 42, 44 entlang der Seitenflächen 46, 50 der Kohlebürste 16 verläuft. Hierdurch wird die Kohlebürste 16 in erforderlichem Umfang geführt gehalten und gegebenenfalls durch Klemmen fixiert, ohne dass eine mit einer Kerbwirkung einhergehende Schneidklemmung vorliegt, wie dies nach dem Stand der Technik erfolgt.The carbon brush 16 lies with its back surface 34 that at the commutator 14 adjacent tread 36 runs opposite, flat on the commutator facing surface 38 of the carrier section 24 and can over from the support section 24 or its plane spanning a plane 38 cut out and outward lobes or flags 40 . 42 . 44 be fixed, at least one flap or a flag 40 . 42 . 44 along the side surfaces 46 . 50 the carbon brush 16 runs. This will cause the carbon brush 16 kept to a required extent out and optionally fixed by clamping, without that there is an associated with a notch cutting insulation, as is done in the prior art.

Ergänzend oder alternativ ist die Kohlebürste 16 mit ihrer rückseitigen Fläche 34 auf dem Trägerabschnitt 24 bzw. dessen kohlebürstenseitig verlaufender Fläche 38 stoffschlüssig befestigt. Hierzu kann die Kohlebürste 16 auf dem Trägerabschnitt 38 gelötet oder aufgeschweißt sein. Gegebenenfalls kann hierzu entlang der rückseitigen Fläche 34 der Kohlebürste 16 ein aus Metall bestehender Abschnitt vorgesehen sein, der sowohl mit der Kohlebürste 16 als auch mit dem Träger 38 stoffschlüssig verbunden ist.Additionally or alternatively, the carbon brush 16 with its back surface 34 on the support section 24 or its carbon brush side extending surface 38 firmly attached. For this purpose, the carbon brush 16 on the support section 38 be soldered or welded. Optionally, this can be done along the back surface 34 the carbon brush 16 a metal section may be provided which is connected both to the carbon brush 16 as well as with the carrier 38 is connected cohesively.

Die Stromzuführung zu der Kohlebürste 16, 18 erfolgt über die Blattfeder 20, die außerdem als Halterung für die Kohlebürste 16 dient und somit diese führt.The power supply to the carbon brush 16 . 18 via the leaf spring 20 , which also serves as a holder for the carbon brush 16 serves and thus leads these.

Da Blattfedern grundsätzlich eine starke wegabhängige Federkennlinie aufweisen, ist sicherzustellen, dass die Kohlebürsten 16, 18, die z. B. Längen von 20 mm bis 25 mm aufweisen können, über ihre gesamte Verschleißlänge mit der erforderlichen Kraft an dem Kommutator 14 anliegen. Hierzu ist vorgesehen, dass auf die Blattfeder 20 ein zweites Federelement 52, 56 einwirkt derart, dass ein dem Grunde nach konstanter Federdruck über die gesamte Verschleißlänge erzielbar ist bzw. ein Federdruck erzeugbar ist, der ausreicht, die Kohlebürste 16, 18 über die Gesamtverschleißlänge mit dem notwendigen Druck an dem Kommutator 14 anliegen zu lassen.Since leaf springs basically have a strong path-dependent spring characteristic, it must be ensured that the carbon brushes 16 . 18 that z. B. may have lengths of 20 mm to 25 mm, over its entire wear length with the required force on the commutator 14 issue. For this purpose, it is provided that on the leaf spring 20 a second spring element 52 . 56 acts such that a basically constant spring pressure over the entire wear length is achieved or a spring pressure can be generated, which is sufficient, the carbon brush 16 . 18 over the total wear length with the necessary pressure on the commutator 14 to be accepted.

Als zusätzliche Feder ist erfindungsgemäß eine Spiralfeder vorgesehen. In der 1 sind jedoch Alternativen hierzu dargestellt, um prinzipielle Funktionen der zusätzlichen Feder zu erläutern.As an additional spring according to the invention a coil spring is provided. In the 1 However, alternatives are presented to explain basic functions of the additional spring.

Alternativ ist vorgesehen, dass von dem Lager 28 eine Schraubendruckfeder 52 ausgeht, die auf den Trägerabschnitt 24 der Blattfeder 20 einwirkt, und zwar in dem Bereich, an dem die Kohlebürste 16 auf dem Trägerabschnitt 24 fixiert ist, und zwar auf der kohlebürstenabgewandten Seite des Trägerabschnitts 24. Dabei sollte die Schraubendruckfeder 52 derart verlaufen, dass diese von der Längsachse der Kohlebürste 16 geschnitten wird bzw. von einer Geraden durchsetzt wird, die von der Drehachse des Kommutators 14 ausgehend zum Befestigungspunkt 54 der Schraubendruckfeder 52 verläuft.Alternatively, it is provided that of the bearing 28 a helical compression spring 52 goes out on the support section 24 the leaf spring 20 acts, in the area where the carbon brush 16 on the support section 24 is fixed, on the carbon brush facing away from the carrier portion 24 , It should be the helical compression spring 52 run such that these from the longitudinal axis of the carbon brush 16 is cut or is traversed by a straight line, the axis of rotation of the commutator 14 starting from the attachment point 54 the helical compression spring 52 runs.

Alternativ oder ergänzend kann eine Zugfeder 56 vorgesehen sein, die vom Motorlager ausgeht und mit dem Trägerabschnitt 24 verbunden ist, wie dies prinzipiell der 1 zu entnehmen ist.Alternatively or additionally, a tension spring 56 be provided, which emanates from the engine mount and with the support portion 24 is connected, as this is in principle the 1 can be seen.

Der 2 ist eine weitere Prinzipdarstellung eines Elektromotors 58, insbesondere in Form eines Universalmotors, zu entnehmen. Dargestellt sind der Kommutator 60, das Motorgehäuse 62 sowie Kohlebürsten KB1 und KB2. Dabei wirken auf die Kohlebürsten KB1 und KB2 Blattfedern 64 (nur dargestellt im Zusammenhang mit der Kohlebürste KB1), über die die Kohlebürsten KB1, KB2 eine Kraftbeaufschlagung in Richtung des Kommutators 60 erfahren. Gleichzeitig dienen die Blattfedern 64 als Halterung und Führung für die Kohlebürsten KB1, KB2 wie dies im Zusammenhang mit der 1 erläutert worden ist. Auch können die Blattfedern 64 als Stromzuführungen dienen.Of the 2 is another schematic diagram of an electric motor 58 , In particular in the form of a universal motor, refer. Shown are the commutator 60 , the motor housing 62 as well as carbon brushes KB1 and KB2. In this case act on the carbon brushes KB1 and KB2 leaf springs 64 (only shown in connection with the carbon brush KB1), via which the carbon brushes KB1, KB2 a force application in the direction of the commutator 60 Experienced. At the same time serve the leaf springs 64 as a holder and guide for the carbon brushes KB1, KB2 as related to the 1 has been explained. Also, the leaf springs 64 serve as power supplies.

Um über die Verschleißlänge der Kohlebürsten KB1 und KB2 einen hinreichenden Anpressdruck der Kohlebürsten KB1 und KB2 auf den Kommutator 60 sicherzustellen, liegt an der Außenfläche 66 der Blattfeder 64 als Federelement eine Spiralfeder 68 an. Dabei verlaufen die Spiralfeder 68 und die Blattfeder 64 in einer Ebene, die senkrecht zur Kommutatorlängsachse verläuft. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen möglich. So können die von den Federelementen aufgespannten Ebenen sich unter einem Winkel wie z. B. unter einem Winkel von 90° schneiden. Andere Gestaltungen sind gleichfalls möglich.Over the wear length of the carbon brushes KB1 and KB2 a sufficient contact pressure of the brushes KB1 and KB2 on the commutator 60 ensure is located on the outside surface 66 the leaf spring 64 as spring element a spiral spring 68 at. In this case, the spiral spring run 68 and the leaf spring 64 in a plane that is perpendicular to the commutator longitudinal axis. Of course, other arrangements are possible. So can the from The spring elements spanned levels at an angle such. B. cut at an angle of 90 °. Other designs are also possible.

Wie die 2 verdeutlicht, liegt die Spiralfeder 68 an der Außenfläche 66 der Blattfeder 64 in einem Bereich an, der von der Längsachse 70 der Kohlebürste KB1 bzw. einer Geraden 72 durchsetzt ist, die von der Achse des Kommutators 60 ausgeht.As the 2 clarifies, lies the coil spring 68 on the outside surface 66 the leaf spring 64 in an area that is from the longitudinal axis 70 the carbon brush KB1 or a straight line 72 interspersed by the axis of the commutator 60 emanates.

Dadurch, dass auf die Blattfeder 64 die zweite Feder 68 einwirkt, ist sichergestellt, dass die Kohlebürsten KB1, KB2 über ihre Verschleißlänge mit dem erforderlichen Druck auf dem Kommutator 60 anliegen, so dass infolge dessen auch relativ lange Kohlebürsten KB1 und KB2 zum Einsatz gelangen können, also solche, die üblicherweise in Universalmotoren verwendet werden und Längen von vorzugsweise bis zu 20 mm bzw. 25 mm aufweisen, ohne dass hierdurch eine Beschränkung der Erfindung erfolgen soll.Because of that on the leaf spring 64 the second spring 68 ensures that the brushes KB1, KB2 over their wear length with the required pressure on the commutator 60 abut, so that as a result, relatively long carbon brushes KB1 and KB2 can be used, so those that are commonly used in universal motors and have lengths of preferably up to 20 mm or 25 mm, without thereby limiting the invention ,

In den 3 und 4 ist in perspektivischer Darstellung eine Draufsicht sowie eine Unteransicht einer Kohlebürstenträgerplatte 100 dargestellt, die eine plattenförmige Geometrie aufweist. Von der Trägerplatte 100 geht ein aus elektrisch isolierendem Material wie Kunststoff bestehender Träger 124 mit einer zentralen Durchbrechung 102 aus, die von einem nicht dargestellten Kommutator durchsetzt wird, an dem Kohlebürsten 104, 106 kraftbeaufschlagt angelegt werden. Um zum einen die erforderliche Kraftbeaufschlagung über die gesamte Verschleißlänge der Kohlebürste 104, 106 zu gewährleisten und zum anderen die Kohlebürste 104, 106 sicher zu führen, ist erfindungsgemäß ein Federsystem vorgesehen, dass aus einer Kombination einer Blattfeder 108, 110 sowie einer Spiralfeder 112, 114 besteht.In the 3 and 4 is a perspective view of a top view and a bottom view of a carbon brush carrier plate 100 represented, which has a plate-shaped geometry. From the carrier plate 100 goes from an electrically insulating material such as plastic existing carrier 124 with a central opening 102 from, which is penetrated by a commutator, not shown, on the carbon brushes 104 . 106 be applied by force. On the one hand, the required application of force over the entire wear length of the carbon brush 104 . 106 to ensure and on the other hand, the carbon brush 104 . 106 To lead safely, the invention provides a spring system that consists of a combination of a leaf spring 108 . 110 and a coil spring 112 . 114 consists.

In den 5 und 6 ist die Blattfeder 110 mit der Kohlebürste 106 sowie der Spiralfeder 112 in zwei Ansichten dargestellt. Die Blattfeder besteht aus einem Trägerabschnitt 116 und einem zu diesem abgewinkelten Halteabschnitt 118, der als Steckerkontakt ausgebildet ist, über den und somit über die Blattfeder 110 eine Stromzuführung zu der Kohlebürste 106 erfolgt. Der Halteabschnitt 118 durchsetzt mit einem Endabschnitt 120 schlitzförmige Durchbrüche 122 des Trägers 124, der mit der Kohlebürstenträgerplatte 100 verbunden ist.In the 5 and 6 is the leaf spring 110 with the carbon brush 106 as well as the spiral spring 112 shown in two views. The leaf spring consists of a support section 116 and an angled to this holding section 118 , which is designed as a plug contact, via the and thus on the leaf spring 110 a power supply to the carbon brush 106 he follows. The holding section 118 interspersed with an end section 120 slit-shaped openings 122 of the carrier 124 That with the carbon brush backing plate 100 connected is.

Der Trägerabschnitt 116 der Blattfeder 110 ist mit der Kohlebürste 106 insbesondere durch Schweißen stoffschlüssig verbunden. Hierzu weist die Kohlebürste 106 einen rückseitigen Abschnitt 126 auf, der aus Metall oder einem anderem zum Verschweißen geeigneten Material besteht, das wiederum stoffschlüssig mit der Kohlebürste 106, d. h. dem vorderen Abschnitt 128 verbunden ist, der während des Betriebs verschlissen wird.The carrier section 116 the leaf spring 110 is with the carbon brush 106 in particular integrally connected by welding. For this purpose, the carbon brush 106 a back section 126 on, which consists of metal or another suitable for welding material, which in turn cohesively with the carbon brush 106 ie the front section 128 which is worn during operation.

Die Spiralfeder 112 erstreckt sich mit einem Endabschnitt 130 flächig entlang der Außenseite des Trägerabschnitts 116 und kann mit diesem vorzugsweise durch Schweißen verbunden sein. Über die Spiralfeder 112 erfolgt demzufolge auf die Blattfeder 110 und somit auf die Kohlebürste 106 die erforderliche Kraftbeaufschlagung, um die Kohlebürste 128 an dem stromübertragenden Element wie Kommulator oder Schleifring anliegen zu lassen.The spiral spring 112 extends with an end portion 130 flat along the outside of the support section 116 and may be connected thereto preferably by welding. About the coil spring 112 takes place on the leaf spring 110 and thus on the carbon brush 106 the required application of force to the carbon brush 128 to rest against the current-transmitting element such as commutator or slip ring.

Um die Spiralfedern 112 im erforderlichen Umfang spannen zu können, geht dessen inneres Ende 132 von einem drehbaren Rastelement 134 aus, das in der Kohlebürstenträgerplatte 100 drehbar gelagert ist. Ein sich entlang der Kohlebürstenträgerplatte 100 erstreckender Abschnitt 136 des Trägers 124 weist einen Rastbügel 138 bildenden Ausschnitt auf, der mit dem Vorsprünge aufweisenden scheibenförmigen Rastelement 134 zusammenwirkt derart, dass durch Drehen des Rastelements 134 und dem Wechselwirken mit dem Rastbügel 138 die Spiralfeder 112 die erforderliche Vorspannung erfährt.To the coil springs 112 to be able to stretch to the required extent, goes its inner end 132 from a rotatable locking element 134 Made in the carbon brush base plate 100 is rotatably mounted. A along the carbon brush base plate 100 extending section 136 of the carrier 124 has a latching clip 138 forming cutout, with the projections having disc-shaped locking element 134 cooperates such that by turning the locking element 134 and the interaction with the locking clip 138 the spiral spring 112 undergoes the required bias.

Um eine konstante Position der Kohlebürste 104, 106 auf dem nicht dargestellten Kommutator zu gewährleisten, weist die Kohlebürste 106, 104 eine Bogenform mit einem Radius auf, der dem Biegeradius der Blattfeder 108, 110 angepasst ist. Mit anderen Worten geht der Krümmungsradius der Kohlebürste 104, 106 in etwa vom Schwenkpunkt der Blattfeder 108, 110 aus.To maintain a constant position of the carbon brush 104 . 106 to ensure on the commutator, not shown, has the carbon brush 106 . 104 an arc shape with a radius of the bending radius of the leaf spring 108 . 110 is adjusted. In other words, the radius of curvature of the carbon brush goes 104 . 106 at about the pivot point of the leaf spring 108 . 110 out.

Wie die Blattfedern 108, 110 gehen von dem vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Träger 124 Führungen 105, 107 für die Kohlebürsten 104, 106 aus. Die Spiralfedern 112, 114 sind ebenfalls gegenüber der Bürstenträgerplatte 100 elektrisch isoliert gelagert.Like the leaf springs 108 . 110 go from the preferably made of plastic carrier 124 guides 105 . 107 for the carbon brushes 104 . 106 out. The spiral springs 112 . 114 are also opposite the brush carrier plate 100 stored electrically isolated.

Die im Zusammenhang mit der Kohlebürste 106 und der Blattfeder 110 sowie der Spiralfeder 112 erfolgten Erläuterungen gelten entsprechend für die Kohlebürste 104 und den mit diesen verbundenen bzw. zusammenwirkenden Elementen.The in connection with the carbon brush 106 and the leaf spring 110 as well as the spiral spring 112 The explanations given apply accordingly to the carbon brush 104 and the elements associated with them.

Ein weiteres einen kompakten Aufbau ermöglichendes Merkmal ist den 3 bis 5 zu entnehmen. So weist der Trägerabschnitt 116 der Blattfeder 108, 110 zwischen der Kohlebürste 106 und dem Halteabschnitt 118 eine Durchbrechung 140 auf, innerhalb der sich abschnittsweise der spiralförmig aufgewickelte Bereich 142 der Spiralfeder 112, 114 erstreckt. Der Ausschnitt 114 weist dabei eine Höhe derart auf, dass im Verlaufe des Verschleißes der Kohlebürste 106, 108 die Blattfedern 108, 110 mit ihrem Halteabschnitt 116 über die Spiralfeder 112, 114, d. h. deren Bereich 142 hinweg wandern kann, ohne dass eine Behinderung erfolgt.Another feature enabling compact construction is the 3 to 5 refer to. Thus, the carrier section 116 the leaf spring 108 . 110 between the carbon brush 106 and the holding section 118 an opening 140 within, in sections, the spirally wound area 142 the spiral spring 112 . 114 extends. The cutout 114 in this case has a height such that in the course of wear of the carbon brush 106 . 108 the leaf springs 108 . 110 with her holding section 116 over the coil spring 112 . 114 ie their area 142 can wander away without any hindrance.

Ist bevorzugterweise die Blattfeder 112, 114 mit der Rückseite des Halteabschnitts 116 der Blattfeder 108, 110 verschweißt, so handelt es sich hierbei nicht um ein zwingendes Merkmal. Andere Verbindungsmöglichkeiten sind gleichfalls möglich. Auch kann die Blattfeder 112, 114 ohne gesonderte Verbindung an der Außenseite der Blattfeder 108, 110 anliegen.Is preferably the leaf spring 112 . 114 with the back of the holding section 116 the leaf spring 108 . 110 welded, so this is not a mandatory feature. Other connection options are also possible. Also, the leaf spring 112 . 114 without a separate connection on the outside of the leaf spring 108 . 110 issue.

Zur Montage kann die Spiralfeder 112, 114 ohne Vorspannung zusammen mit der Blattfeder 108, 110 und der Kohlebürste 104, 106 montiert werden, um sodann durch Drehen des scheibenförmigen Rastelements 134 die erforderliche Vorspannung einzustellen. Wird das das innere Ende 132 der Spiralfeder 112, 114 haltende Rastelement 134 gedreht, rastet entsprechend der Stellung des Rastelements 134 der Rastbügel 138 ein, wodurch eine Verriegelung und somit die Vorspannung der Spiralfeder 112, 114 erfolgt. For installation, the coil spring 112 . 114 without preload together with the leaf spring 108 . 110 and the carbon brush 104 . 106 be mounted to then by rotating the disc-shaped locking element 134 to set the required preload. Will that be the inner end 132 the spiral spring 112 . 114 holding latching element 134 turned, snaps according to the position of the locking element 134 the latch bracket 138 a, whereby a lock and thus the bias of the coil spring 112 . 114 he follows.

Die erfindungsgemäße Lehre ermöglicht, dass eine einfache und sichere Führung der Kohlebürsten 104, 106 über die Blattfeder 108, 110 bei gleichzeitiger Stromübertragung über diese erfolgt. Somit sind geringe Übergangswiderstände gegeben. Gleichzeitig ergibt sich der Vorteil, dass sichergestellt ist, dass die Kohlebürste über ihre gewünschte Verschleißlänge mit dem erforderlichen Druck auf einen Kommutator oder einen Schleifring oder ein gleichwirkendes Element anliegt, da auf die Blattfedern 108, 110 zusätzlich ein zweites Federelement in Form einer Spiralfeder 112, 114 einwirkt, die auf einfache Weise spannbar ist, so dass infolgedessen auch gewünschte Anpresskräfte einstellbar sind. Durch die stoffschlüssige Verbindung der Blattfeder 108, 110 mit der Kohlebürste 104, 106 ist eine eindeutige Position letzterer sichergestellt.The teaching of the invention enables a simple and secure guidance of the carbon brushes 104 . 106 over the leaf spring 108 . 110 with simultaneous power transmission via this takes place. Thus, low contact resistance is given. At the same time there is the advantage that it is ensured that the carbon brush rests over its desired wear length with the required pressure on a commutator or a slip ring or an equivalent element, as on the leaf springs 108 . 110 in addition a second spring element in the form of a spiral spring 112 . 114 acts, which can be tensioned in a simple manner, so that, as a result, desired contact forces are adjustable. Due to the cohesive connection of the leaf spring 108 . 110 with the carbon brush 104 . 106 a unique position of the latter is ensured.

Die Montage kann dadurch erleichtert werden, dass in nicht gespanntem Zustand die Spiralfeder 112, 114 mit der Blattfeder 108, 110 und der Kohlebürste 104, 106 auf dem Träger 100 montiert wird. Durch die gebogene Geometrie der Kohlebürsten 104, 106 wird eine konstante Position der Lauffläche der Kohlebürste 104, 106 auf dem Kommutator bzw. einem Schleifring sichergestellt.The assembly can be facilitated by that in not tensioned state, the coil spring 112 . 114 with the leaf spring 108 . 110 and the carbon brush 104 . 106 on the carrier 100 is mounted. Due to the curved geometry of the carbon brushes 104 . 106 becomes a constant position of the tread of the carbon brush 104 . 106 secured on the commutator or a slip ring.

Claims

Arrangement for holding and / or guiding and applying force to a carbon brush ( 16 . 18 , KB1, KB2, 104 . 106 ) in the direction of a current-transmitting element such as commutator ( 14 . 60 ) or slip ring comprising a side facing away from the running surface of the carbon brush and the carbon brush in the direction of the current-transmitting element kraftbeaufschlagendes leaf spring element ( 20 . 64 . 108 . 110 ) as the first spring element, the material fit with the carbon brush or an outgoing from this section ( 126 ), characterized in that on the leaf spring ( 64 . 108 . 110 ) a carbon brush ( 16 . 18 , KB1, KB2, 104 . 106 ) in the direction of the current-transmitting element ( 14 . 60 ) kraftbeaufschlagendes second spring element ( 52 . 56 . 68 . 112 . 114 ) in the form of a spiral spring element which acts on the carbon brush side facing away from the leaf spring element ( 64 . 108 . 110 ) at least partially flat on this rests.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the spiral spring element ( 68 . 112 . 114 ) in a region of the leaf spring element ( 64 . 108 . 110 ) is applied to this, in which the carbon brush ( 16 . 18 , KB1, KB2, 104 . 106 ) is integrally connected to the leaf spring element.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the first and the second spring element ( 20 . 64 . 68 ; 108 . 110 . 112 . 114 ) each having a portion in or nearly in a common plane, in which the spring elements are interconnected.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the spiral spring element ( 112 . 114 ) with its inner end ( 132 ) emanating from a rotatable holder, which acts as a disc-shaped locking element ( 134 ) is trained.

Arrangement according to claim 4, characterized in that the latching element ( 134 ) has projections in its circumference, which for tensioning the spiral spring element ( 112 . 114 ) with a latching clip ( 138 ), which forms a section of a support made of insulating material ( 136 ), in which the leaf spring element ( 108 . 110 ) with a holding section designed as a plug ( 118 ) is fixed.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the carbon brush ( 104 . 106 ) from a support section ( 116 ) of the leaf spring ( 108 . 110 ), which has an opening like a cutout ( 140 ), which of the spiral spring element ( 112 . 114 ) is enforceable.

Arrangement according to claim 6, characterized in that the spiral spring element ( 112 . 114 ) with the support section ( 116 ) of the leaf spring element ( 108 . 110 ) is welded.