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Dokumentenidentifikation DE10155991C2 24.12.2003
Titel Kohlebürste
Anmelder Schunk Kohlenstofftechnik GmbH, 35452 Heuchelheim, DE
Erfinder Schaut, Diethard, Magenta, IT
Vertreter Stoffregen, H., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 63450 Hanau
DE-Anmeldedatum 15.11.2001
DE-Aktenzeichen 10155991
Offenlegungstag 05.06.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.12.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.12.2003
IPC-Hauptklasse H01R 39/59
IPC-Nebenklasse H02K 13/00   H02K 5/14   

Beschreibung[de]

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 Abschaltnippel sowie gegebenenfalls eine stromleitende Litze, wobei die Umhüllung in der Kohlebürste befestigt ist.

Insbesondere bei Kleinmaschinen wie Elektrowerkzeugen oder gewerblichen Hausgeräten ist es erforderlich, mehrere Kohlebürstenbestückungen hintereinander ohne Kommutator-Nacharbeit abzufahren. Damit die nach Ablauf der Erstbestückung 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 Bürstenfeuer unzulässig stark aufrauhen bzw. unrund feuern. Es muss außerdem vermieden werden, dass Litze bzw. der 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 kraftbeaufschlagt ist. Die Schraubendruckfeder kann sich auf ein Trennplättchen 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 den 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 beim Fixieren des Abschaltorgans die Kohlebürste zerbrechen kann. Auch sind montagemäßig Nachteile gegeben, da die Schraubenfeder vorgespannt werden muss.

Eine Kohlebürste mit Abschaltnippel ist z. B. der EP 0 512 234 A2 oder der DE 28 04 547 A1 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 U1 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. Auch 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.

Erfindungsgemäß 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.

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.

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 Hausgeräte oder Waschmaschinen-Motoren bestimmt ist, also für Motoren allgemein, bei denen eine Mehrfachbestückung 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 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.

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 vorgespannter 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.


Anspruch[de]
  1. 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) sowie gegebenenfalls eine stromleitende Litze (12), wobei die Umhüllung (26) in der Kohlebürste befestigt ist, 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 die Vorspannung der Feder aufnimmt.
  2. 2. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (26) aus Kunststoff besteht.
  3. 3. Kohlebürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (26) in der Ausnehmung (18) der Kohlebürste eingeklebt ist.
  4. 4. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschaltorgan (20) von der Umhüllung (26) umschweißt ist.
  5. 5. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung kohlebürstenlaufflächenseitig perforiert ist.
  6. 6. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (26) kohlebürstenlaufflächenseitig eine geringere Materialstärke als federseitig aufweist.
  7. 7. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschaltorgan (20) in einer Folie eingeschrumpft ist.






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