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Dokumentenidentifikation DE3126750C2 13.06.1990
Titel Selbsttragender Bürstenhalter
Anmelder Eaton Corp., Cleveland, Ohio, US
Erfinder Light, Gerard Marion, Marshall, Mich., US
Vertreter Schwan, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 07.07.1981
DE-Aktenzeichen 3126750
Offenlegungstag 11.03.1982
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.06.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.06.1990
IPC-Hauptklasse H01R 39/40

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen selbsttragenden Bürstenhalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Bürstenhalter dieser Art (DE-OS 29 12 413) ist das Gehäuse rohrförmig und einstückig ausgebildet. Dabei ergeben sich Montageschwierigkeiten, wenn auf der Welle weitere Baugruppen axial neben dem Bürstenhalter angeordnet sind. Insbesondere muß dann die Montage in bestimmter Reihenfolge in Achsrichtung der Welle derart durchgeführt werden, daß eine von dem freien Wellenende weiter abliegende Baugruppe montiert wird, bevor eine dem freien Wellenende näherliegende Baugruppe montiert werden kann. Ist eine der Baugruppen zu warten oder auszutauschen, muß die Demontage in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden.

Es ist ferner eine Schleifringeinheit bekannt (DE-AS 11 82 735), bei welcher die auf einer Welle angeordneten Schleifringe jeweils von zwei ringsektorförmigen Bürsten umgriffen sind. Die Bürsten sitzen auf parallel zu der Welle verlaufenden Stäben, die in einen die Welle lagernden, stationären Rahmen eingeschraubt sind. Weitere bekannte Bürstenhalter (US-PS 32 01 739 und DE-GM 18 15 929) weisen einen Bürstenträger in Form eines elektrisch leitenden Bandes oder eines gabelförmigen Bügels auf. Dieser Bürstenträger umschließt eine drehbare Welle auf einem Teil ihres Umfangs. Auf dem Bürstenträger sitzende Bürsten werden gegen die Umfangsfläche der Welle dadurch angepreßt, daß die Enden des Bürstenträgers mit einer Spannvorrichtung verbunden sind, die auf mindestens ein Bürstenträgerende einen Zug ausübt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen selbsttragenden Bürstenhalter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, der besonders einfach auf an axial nicht frei zugänglichen Stellen der Welle montiert werden kann.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem Bürstenhalter nach der Erfindung lassen sich die Gehäuseteile durch Verschwenken um das Gelenk aufklappen. Der Bürstenhalter kann dann auf die zugehörige Welle unabhängig davon aufgesetzt werden, ob auf der einen und/oder der anderen Seite bereits andere Baugruppen montiert sind. Auch ein Austausch des Bürstenhalters ist jederzeit problemlos möglich, ohne daß andere auf der Welle sitzende Baugruppen demontiert werden müssen.

Zweckmäßige weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Bürstenhalters in der Stellung, in der er um eine Welle herumgelegt werden kann,

Fig. 2 einen Schnitt des auf der Welle sitzenden Bürstenhalters sowie Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2.

Der veranschaulichte Bürstenhalter 10 weist ein erstes Gehäuseteil 12 und ein zweites Gehäuseteil 14 auf. Das Gehäuseteil 12 ist mit einem im wesentlichen Cförmigen, abgesetzten, konkaven Flächenabschnitt 16 versehen, während das Gehäuseteil 14 einen im wesentlichen C-förmigen, abgesetzten, konkaven Flächenabschnitt 18 aufweist. Die Gehäuseteile 12 und 14 sind über ein scharnierartiges Gelenk 26 miteinander verbunden, das eine Relativbewegung zwischen den Gehäuseteilen 12 und 14 gestattet. In einer ersten Stellung der Gehäuseteile 12, 14 (Fig. 1) liegt der C-förmige Flächenabschnitt 16 in Abstand von dem C-förmigen Flächenabschnitt 18, und der Bürstenhalter 10 kann eine um eine Drehachse 25 drehbare Welle 20 aufnehmen. In einer zweiten Stellung der Gehäuseteile 12, 14 (Fig. 3) grenzen die Flächenabschnitte 16 und 18 aneinander an; sie bilden dabei eine im wesentlichen ununterbrochene Ringfiäche 28, welche die zylindrische Außenfläche der Welle 20 angrenzend an diese umfassen kann. Das Gelenk 26 erlaubt es, die Gehäuseteile 12, 14 aus der in Fig. 1 veranschaulichten Stellung, in welcher der Bürstenhalter 10 die Welle 20 aufnehmen kann, in die Stellung gemäß Fig. 3 zu bringen, in welcher der Bürstenhalter 10 die zylindrische Außenfläche der Welle 20 umfaßt und auf dieser Außenfläche abgestützt ist.

Eine Feststelleinrichtung in Form von Armen 70 ist vorzugsweise am einen Ende des Gehäuseteils 14 angebracht. Die Arme 70 können eine Fläche 72 des Gehäuseteils 12 des Bürstenhalters 10 übergreifen und mit dieser Fläche in Eingriff kommen. Wie im einzelnen aus Fig. 1 hervorgeht, weisen die Arme 70 jeweils eine Schulter 8 auf. Die Schulter 8 kann mit einer Fläche 74 des Gehäuseteils 12 in Eingriff kommen, wenn das Gehäuseteil 14 in die in Fig. 3 gezeigte Stellung gebracht wird. Auf diese Weise wird das Gehäuseteil 14 in einer an das Gehäuseteil 12 angrenzenden Lage verriegelt, wobei sich die Schultern 82 gegen die Fläche 74 anlegen. Durch das Zusammenwirken zwischen den Schultern 82 und der Fläche 74 wird der Bürstenhalter 10 um die zylindrische Außenfläche der Welle 20 herum festgelegt.

Ein Isolierring 34 ist in einer abgesetzten Ringnut 36 an der zylindrischen Außenfläche der Welle 20 festgelegt. Auf einer zylindrischen, abgestuften Außenfläche 40 des Isolierringes 34 sitzt drehfest ein Schleifring 32, der auf diese Weise von dem Isolierring 34 gegenüber der Welle 20 isoliert und mit der Welle 20 drehfest verbunden wird.

Wenn sich die beiden Gehäuseteile 12, 14 des Bürstenhalters 10 in der in Fig. 3 veranschaulichten Stellung befinden, bilden ihre C-förmigen, konkaven Flächenabschnitte 16, 15 gemeinsam die abgesetzte Ringfläche 28, welche die zylindrische Außenfläche der Welle 20 umgreift, um den Bürstenhalter 10 gegenüber der Welle 20 radial abzustützen. In dem Gehäuseteil 12 des Bürstenhalters 10 sind zwei Kanäle 42 ausgebildet, die in Radialrichtung mit Bezug auf die Drehachse 25 der Welle 20 verlaufen. Jeder der Kanäle 42 nimmt jeweils eine von zwei Bürsten 22, 24 auf. Federorgane, beispielsweise Schraubenfedern 44, sitzen in jedem der Kanäle 42, um die zugehörige Bürste 22, 24 radial nach innen vorzuspannen und die Bürste mit der Welle 20 oder dem Schleifring 32 in Eingriff zu bringen. Wie im einzelnen aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Bürste 24 in Eingriff mit dem Schleifring 32 vorgespannt, während sich die Bürste 22 gegen die zylindrische Außenfläche der Welle 20 anlegt. Dadurch kann bei der in Fig. 2 veranschaulichten Anwendung ein Stromkreis von der positiven Seite einer Stromquelle über die Bürste 24, den Schleifring 32, eine Leitung 7, eine zwecks Betätigung eines Magnetankers 87 mit Strom zu beschickende, in einem Hohlraum 93 der Welle 20 untergebrachte Elektromagnetspule 95, die Bürste 22 und die Welle 20 zum Masseanschluß der Stromquelle geschlossen werden, um eine Flüssigkeitsreibungskupplung 11 zu steuern.

Die von den Flächenabschnitten 16 und 18 gebildete Ringfläche 28 trägt einen ringförmigen Steg 48. Die Welle 20 ist an ihrer Umfangsfläche mit einer Ringnut 50 ausgestattet. Der Steg 48 des Bürstenhalters 10 kann mit der Ringnut 50 in Eingriff gebracht werden, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht. Eine Ringfläche 52 des Isolierrings 34 begrenzt die Ringnut 50 an der zylindrischen Außenfläche der Welle 20. Nachdem daher der Bürstenhalter 10 um die Welle 20 herumgelegt ist, wird er durch das Zusammenwirken zwischen der Ringnut 50 und dem Steg 48 zwangsverriegelt, um eine Relativbewegung zwischen Bürstenhalter 10 und Welle 20 in Axialrichtung auszuschließen.

Die Ringfläche 28 des Bürstenhalters 10 wirkt mit der zylindrischen Außenfläche der Welle 20 zusammen, um den Bürstenhalter 10 auf der Welle abzustützen. Die Ringfläche 28 dient der Lagerung des Bürstenhalters 10, und sie verhindert eine Relativbewegung zwischen der Welle 20 und dem Bürstenhalter 10 in radialer Richtung. Aus den Figuren folgt, daß mit der Ringfläche 28 die abgesetzten Innenflächenabschnitte des Bürstenhalters 10 gemeint sind, die mit der zylindrischen Außenfläche der Welle 20 oder der zylindrischen Außenfläche des Schleifrings 32 zusammenwirken. Um für eine selbsttragende Ausbildung des Bürstenhalters 10 zu sorgen, ist es wichtig, die Toleranzen zwischen der Ringfläche 28 und der zylindrischen Außenfläche der Welle 20 sowie dem Schleifring 32 minimal zu halten. Für diesen Zweck ist die zylindrische Ringfläche 28 des Bürstenhalters 10 mit ringförmigen Flächenabschnitten 2, 4, 54 und 56 versehen. Bei dem Flächenabschnitt 4 handelt es sich um eine Lagerfläche, welche den Bürstenhalter 10 auf der Außenfläche der Welle 20 abstützt. Der Flächenabschnitt 56 ist eine Lagerfläche, über welche der Bürstenhalter 10 auf der Außenfläche des Schleifrings 32 gelagert ist. Der Bürstenhalter 10 weist ferner radial verlaufende ringförmige Flächenabschnitte 3 und 1 auf die mit einem radial gerichteten, ringförmigen Flächenabschnitt 6 des Schleifrings 32 bzw. einem radialen ringförmigen Flächenabschnitt 9 der Welle 20 in Eingriff stehen, um eine Relativbewegung des Bürstenhalters 10 in axialer Richtung gegenüber der Welle 20 und dem Schleifring 32 zu verhindern.

Die C-förmigen Flächenabschnitte 16, 18 sind jeweils mit einer Mehrzahl von axial verlaufenden Nuten 75 ausgestattet. Die Nuten 75 sorgen für Schwächungsstellen in dem Gehäuseteil 12, so daß der konkave Flächenabschnitt 16 dieses Gehäuseteils klipsartig über die Ringnut 50 schnappen und in Eingriff mit den zylindrischen Außenflächen der Welle 20 und des Schleifrings 32 gebracht werden kann. Die Nuten 78 können ferner Fremdstoffe aufnehmen, damit diese aus dem Bürstenhalter abgeführt werden können. Wenn sich Fremdstoffe auf der Außenfläche der Welle 20 oder des Schleifrings 32 absetzen, werden sie von der Welle 20 bzw. dem Schleifring 32 durch eine Abstreifwirkung der Flächenabschnitte 16 und 18 auf der zylindrischen Außenfläche der Welle 20 und des Schleifrings 32 abgelöst. Die Fremdstoffe haben die Tendenz, sich in den Nuten 78 anzusammeln und diese Nuten in axialer Richtung zu verlassen. Die Nuten 78 gestatten ferner eine Dehnung und Kontraktion der Gehäuseteile 12, 14 während des Spritzvorgangs, wodurch Verformungen minimal gehalten werden, die andernfalls aufgrund des Wechsels von dicken und dünnen Querschnitten auftreten würden.

Nachdem der Bürstenhalter 10 um die Welle 20 und den Schleifring 32 herumgelegt ist, muß eine Drehbewegung des Bürstenhalters 10 bei Rotation der Welle 20 verhindert werden. Für diesen Zweck ist ein Halteorgan 58 vorgesehen. Das eine Ende 60 des Halteorgangs 58 ist an dem Gehäuseteil 12 des Bürstenhalters 10 angebracht. Das andere Ende 62 des Halteorgans 58 wird von einem feststehenden Bauteil 64 lose festgehalten. Das feststehende Bauteil 64 ist an einer beliebigen Halterung angebracht, und es bildet einen Anschlag, der das Ende 62 des Halteorgans 58 festhält, um eine Bewegung desselben gegenüber dem Bauteil 64 zu verhindern. Durch den gegenseitigen Eingriff zwischen dem Halteorgan 58 und dem als Anschlag wirkenden Bauteil 64 werden also das Gehäuseteil 12 und mit ihm der Bürstenhalter 10 als Ganzes an einer Drehbewegung aufgrund einer Rotation der Welle 20 gehindert.

Mit der erläuterten Konstruktion wird ein Bürstenhalter 10 erhalten, der mit Bezug auf die Welle 20 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung selbsttragend ist. Das Halteorgan 58 wirkt nicht als Abstützung für den Bürstenhalter 10; es stellt vielmehr nur einen Anschlag dar, der eine Drehbewegung des Bürstenhalters 10 bei Rotation der Welle 20 verhindert.


Anspruch[de]
  1. 1. Selbsttragender Bürstenhalter zum Übertragen von elektrischer Energie auf mindestens einen drehbaren Schleifring auf der zylindrischen Außenfläche einer um eine Drehachse drehbaren Welle, wobei der Bürstenhalter ein Gehäuse aufweist, das eine zur Aufnahme der Welle bestimmte zylindrische Öffnung begrenzt, deren Längsachse bei auf die Welle aufgesetztem Bürstenhalter koaxial zu der Drehachse der Welle gehalten ist, und wobei in dem Gehäuse mindestens ein Kanal ausgebildet ist, der im wesentlichen radial mit Bezug auf die Drehachse gerichtet ist und in dem eine Bürste sitzt, die radial nach innen für einen Eingriff mit dem Schleifring vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zwei über ein Gelenk (26) miteinander verbundene, mit jeweils einem im wesentlichen C-förmigen konkaven Flächenabschnitt (16 bzw. 18) versehene Gehäuseteile (12, 14) aufweist, die gegeneinander zwischen einer ersten Stellung (Fig. 1), in welcher die von dem Gelenk (26) abliegenden Enden der konkaven Flächenabschnitte (16, 18) in Abstand voneinander liegen, und einer zweiten Stellung (Fig. 3) verschwenkbar sind, in welcher die beiden Flächenabschnitte (16, 18) gemeinsam eine die zylindrische Öffnung zur Aufnahme der Welle (20) begrenzende Ringfiäche (28) bilden.
  2. 2. Selbsttragender Bürstenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den konkaven Flächenabschnitten (16, 18) oder der zylindrischen Außenfläche der Welle (20) ein Vorsprung (45) und auf der zylindrischer Außenfläche der Welle bzw. den konkaven Flächenabschnitten eine Ausnehmung (50) vorgesehen sind, die gemeinsam den Bürstenhalter (10) in axialer Richtung mit Bezug auf die Welle (20) festlegen.
  3. 3. Selbsttragender Bürstenhalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorsprung ein auf den konkaven Flächenabschnitten (16, 18) sitzender, ringförmiger Steg (48) vorgesehen ist und die Ausnehmung als Ringnut (50) in der zylindrischen Außenfläche der Welle (20) ausgebildet ist, sowie daß der Steg (48) und die Ringnut (50) zwecks axialer Festlegung des Bürstenhalters (10) mit Bezug auf die Welle (20) miteinander in Eingriff bringbar sind.
  4. 4. Selbsttragender Bürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Halterung (58), mittels deren der Bürstenhalter (10) mit einem feststehenden Bauteil (64) zwecks Verhinderung einer Drehbewegung des Bürstenhalters bei Rotation der Welle (20) in Eingriff bringbar ist.
  5. 5. Selbsttragender Bürstenhalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung ein Halteorgan (58) aufweist, das mit seinem einen Ende an einem der beiden Gehäuseteile (12, 14) festgelegt ist und zwecks Verhinderung einer Drehbewegung des Bürstenhalters (10) bei Rotation der Welle (20) mit seinem anderen Ende mit dem feststehenden Bauteil (64) in Eingriff bringbar ist.
  6. 6. Selbsttragender Bürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Feststelleinrichtung (70) zum gegenseitigen Fixieren der beiden Gehäuseteile (12, 14) in der zweiten Stellung.
  7. 7. Selbsttragender Bürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden konkaven Flächenabschnitte (16, 18) mit einer Mehrzahl von Schlitzen (78) versehen sind, die in im wesentlichen axialer Richtung verlaufen.
  8. 8. Selbsttragender Bürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse zwei Kanäle (42) zur Aufnahme je einer Bürste (22 bzw. 24) ausgebildet sind, von denen die eine (24) für einen Eingriff mit dem gegen die Welle isolierten Schleifring (32) und die andere (22) für einen Eingriff mit der zylindrischen Außenfläche der Welle (20) vorgespannt ist.






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