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Dokumentenidentifikation DE10207406A1 11.09.2003
Titel Halterung für eine Kohlebürste
Anmelder K-TEC GmbH, 61389 Schmitten, DE
Erfinder Käsdorf, Wolfgang, 65326 Aarbergen, DE;
Busse, Holger, Dipl.-Ing., 37115 Duderstadt, DE
Vertreter Stoffregen, H., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 63450 Hanau
DE-Anmeldedatum 21.02.2002
DE-Aktenzeichen 10207406
Offenlegungstag 11.09.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.09.2003
IPC-Hauptklasse H01R 39/38
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung (20) für eine insbesondere an einem Kommutator (14) anlegbare Kohlebürste (16, 18), umfassend ein Federelement mit Halteabschnitt (22) und einem die Kohlebürste aufnehmenden Trägerabschnitt (24). Um ein sicheres Fixieren der Kohlebürste zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Kohlebürste mit dem Trägerabschnitt innig verbunden ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung für eine insbesondere an einem Kommutator oder einem Schleifring mit einer Stirnfläche anlegbare Kohlebürste umfassend ein Federelement mit einem gegebenenfalls U- oder L-förmig gebogenen Halteabschnitt und einem die Kohlebürste aufnehmenden Trägerabschnitt.

Eine entsprechende Halterung ist z. B. der DE 199 62 705 A1 zu entnehmen. Um die Kohlebürste zu fixieren, weist der Trägerabschnitt eine Durchbrechung auf, die von der Kohlebürste durchsetzt wird, um diese durch Schneidklemmung zu fixieren. Da sich die Kohlebürste abschnittsweise rückseitig entlang des Trägerabschnittes erstreckt, ist eine Mindesteinbautiefe erforderlich, die insbesondere bei Kleinmotoren zu erheblichen Problemen führen kann. Durch die Schneidklemmverbindung ergibt sich zudem eine Kerbwirkung, die bei Schwingungen zu Problemen führen kann. Da der den Trägerabschnitt durchsetzende rückseitige Bereich der Kohlebürsten häufig einen geringeren Querschnitt als der einem Kommutator zugewandte Abschnitt aufweist, auf den die Kohlebürste zur Stromübertragung aufliegt, ist es herstellungsbedingt erforderlich, dass das Kohlebürstenmaterial in Längsrichtung der herzustellenden Kohlebürste gepresst wird.

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

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

Ein Elektromotor für Kleingeräte nach der DE 24 13 578 A1 weist als Blattfedern ausgebildete Halterungen für Kohlebürsten auf, die jeweils einen prismatischen Fortsatz aufweisen, der durch Kerbwirkung in einem Ausschnitt der Blattfeder fixierbar ist.

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

Erfindungsgemäß wird das Problem im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die Kohlebürste mit dem Trägerabschnitt innig verbunden ist, wobei insbesondere eine Verbindung durch Kleben mit einem leitfähigen Kleber oder Schweißung oder insbesondere Löten erfolgt. Dabei ist insbesondere die Kohlebürste trägerseitig metallisiert wie vernickelt oder verzinnt. In Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Trägerabschnitt der Halterung eine die Kohlebürste rückseitenflächig abstützende Abstützfläche sowie aus dem Trägerabschnitt vorstehende sich entlang zumindest zweier gegenüberliegender Seitenflächen der Kohlebürste erstreckende Halteabschnitte aufweist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Kohlebürste mit ihrer Rückseite mit der Abstützfläche innig verbunden ist.

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

Neben der innigen Verbindung erfolgt insbesondere durch die auf zumindest zwei Seitenflächen der Kohlebürste klemmend einwirkenden Halterabschnitte eine zusätzliche Fixierung und damit Sicherung der Kohlebürste.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich insbesondere entlang jeder Seitenfläche ein aus dem Trägerabschnitt des Federelementes vorstehender Halteabschnitt erstreckt, wobei der Halteabschnitt ein frei geschnittener und aus der von dem Trägerabschnitt aufgespannten Ebene herausgebogener Abschnitt ist.

Vorzugsweise erstrecken sich entlang jeder Seitenfläche der Kohlebürste zwei Halteabschnitte wie Fahnen. Dabei kann die Kohlebürste über die Halteabschnitte klemmend fixiert sein.

Bei der Kohlebürste selbst kann es sich um eine Blockkohlebürste oder um eine Hammerkohlebürste handeln.

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

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

Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Draufsicht auf eine Kohlebürstenhalterung,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung eine Seitenansicht der Kohlebürstenhalterung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 die Kohlebürstenhalterung nach Fig. 1 und 2 mit einer von dieser ausgehenden - Kohlebürste,

Fig. 4 die der Fig. 3 zu entnehmende Halterung mit Kohlebürste in abweichender perspektivischer Darstellung und

Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer in einem Kleinmotor angeordneten Kohlebürste.

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

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

Die Kohlebürste 16 liegt mit ihrer rückseitigen Fläche 34, die der an dem Kommutator 14 anliegenden Stirnfläche 36 gegenüberliegend verläuft, flächig auf der dem Kommutator zugewandten Seite 38 des Trägerabschnittes 24 auf und ist mit diesem innig verbunden. Der entsprechende metallisierte Bereich der Kohlebürste 16 ist mit dem Bezugszeichen 17 gekennzeichnet. Ferner erfolgt eine Fixierung über aus dem Trägerabschnitt 24 bzw. dessen eine Ebene aufspannenden Fläche 38 frei geschnittene und nach außen umgebogene Lappen oder Fahnen 40, 42, 44 fixiert, wobei zumindest jeweils ein Lappen bzw. eine Fahne 40, 42, 44 entlang einer Seitenfläche 46, 48, 50 der Kohlebürste 16 verläuft. Hierdurch wird die Kohlebürste 16 im erforderlichen Umfang geführt gehalten und gegebenenfalls durch Klemmen fixiert, ohne dass eine mit einer Kerbwirkung einhergehende Schneidklemmung vorliegt, wie dies nach dem Stand der Technik der Fall ist.

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

Den Fig. 1 bis 4 ist eine weitere, jedoch vom prinzipiellen Aufbau der Halterung 20 entsprechende bevorzugte Ausführungsform einer Halterung 52 zu entnehmen, die aus einem Trägerabschnitt 54 und einem U-förmig gebogenen Halteabschnitt 56 besteht, wobei dessen freier Schenkel 58 einen U-förmig gebogenen, nach außen divergierende Schenkel aufweisenden Abschnitt 59 aufweist, der zum Fixieren des Kohlebürstenhalters 52 ein Lager entsprechend dem Lager 28 gemäß Fig. 5 umgibt.

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

Wie insbesondere aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, erstrecken sich entlang der Schmalseiten 80, 62 der Kohlebürste 62 jeweils zwei Halteabschnitte oder -fahnen 68, 70 bzw. 72, 74 und entlang der Breitseiten 76, 78 jeweils ein Halteabschnitt bzw. eine Haltefahne 64, 66, die breiter als die an den Schmalseiten 80, 62 verlaufenden sind. Dabei geht von jeder Längskante 84, 86, 88, 90 der Kohlebürste 62 eine Haltefahne 68, 70, 72, 74 aus, wodurch zusammen mit den entlang verbleibender Längsseitenflächen 76, 78 der Kohlebürste 62 sich erstreckende Fahnen 64, 66 erstere so axial geführt ist, dass ein Drehen dieser ausgeschlossen ist. Somit ist eine zusätzliche Sicherung gegeben, sofern die innige Verbindung zwischen Kohlebürste 62 bzw. deren metallisiertem Bereich 17 und Trägerabschnitt 54 zerstört sein sollte.

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

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

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

Auch besteht die Möglichkeit, eine innige Verbindung durch Verwenden eines elektrisch leitenden Klebers zwischen Kohlebürste und Halterung herzustellen.


Anspruch[de]
  1. 1. Halterung für eine insbesondere an einem Kommutator oder einem Schleifring mit einer Stirnfläche anlegbare Kohlebürste umfassend ein gebogenes Federelement mit einem gegebenenfalls U- oder L-förmig gebogenen Halteabschnitt und einem die Kohlebürste aufnehmenden Trägerabschnitt einer Halterung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste (16, 62) mit dem Trägerabschnitt (24, 54) innig verbunden ist.
  2. 2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste (16, 62) mit dem Trägerabschnitt (24, 54) insbesondere durch Löten oder Schweißen oder mittels elektrisch leitendem Kleber verbunden ist.
  3. 3. Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste (16, 62) trägerabschnittseitig metallisiert wie verzinnt oder vernickelt ist.
  4. 4. Halterung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerabschnitt (24, 54) der Halterung (20, 52) eine die Kohlebürste (16, 62) rückseitenflächig abstützende Abstützfläche (60) sowie aus dem Trägerabschnitt vorstehende, sich zumindest entlang zweier gegenüberliegender Seitenflächen (46, 48, 50) der Kohlebürste sich erstreckende Halteabschnitte (40, 42, 44, 64, 66, 68, 70, 72, 74) aufweist.
  5. 5. Halterung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich entlang jeder Seitenfläche (46, 48, 50, 76, 78, 80, 82) der Kohlebürste (16, 62) zumindest ein aus dem Trägerabschnitt (24, 54) der Halterung (20, 52) vorstehender Halteabschnitt (40, 42, 44, 64, 66, 68, 70, 72, 74) erstreckt.
  6. 6. Halterung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteabschnitt (40, 42, 44, 64, 66, 68, 7072, 74) ein aus dem Trägerabschnitt (24, 54) der Halterung (20, 52) frei geschnittener und aus von dem Trägerabschnitt aufgespannter Ebene herausgebogener Abschnitt ist.
  7. 7. Halterung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich entlang Schmalseiten (80, 82) der Kohlebürste (62) jeweils zwei Trägerabschnitte (68, 70; 72, 74) und entlang Breitseiten (76, 78) der Kohlebürste jeweils ein Halteabschnitt (64, 66) erstrecken.
  8. 8. Halterung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von jeder Kante (86, 88, 90) der Kohlebürste (62) zumindest ein Halteabschnitt (68, 70, 72, 74) ausgeht.
  9. 9. Halterung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteabschnitte (64, 66, 68, 70, 72, 74) die Kohlebürste (62) klemmend fixieren.
  10. 10. Halterung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste eine Blockkohlebürste oder eine Hammerkohlebürste ist.
  11. 11. Halterung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste senkrecht zu ihrer Längsachse gepresst ist.
  12. 12. Halterung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste parallel zu ihrer Längsachse gepresst ist.






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