NOISELESS BRUSH HOLDER FOR A COMMUTATOR MOTOR

Abstract: 1. A noiseless box-type brush holder for a commutator motor which operates in both directions, comprising at least one frame-like or box-like brush sleeve (4) secured to a brush-supporting plate (3) by an intermediately positioned decoupling damping component (2) with a carbon brush (5) radially and tangentially guided therein relative to its side walls and to the surface of the commutator motor under spring pressure, characterised in that the carbon brush (5) is subjected to pressure by one single side spring (6) having a free face (61) which abuts against an inclined head (51) of the carbon brush (5) and the brush sleeve (4), otherwise freely accessible from the outside, is only secured to the brush-supporting plate (3) at a setting angle (alpha) differing from the normal (N) to the surface (8) of the commutator by virtue of an interpositioned damping plate (2) with lugs (41-44) at its rear end (45), where the head slant (51) and the setting angle (alpha) are selected such that the carbon brush (5) is so arranged as to be constant in its position relative to the lateral walls (46, 47) of its brush sleeve (4), independently of the direction of rotation of the commutator, taking into consideration the operational friction force between the carbon brush (5) and the surface (8) of the commutator on the one hand, and the pressure of the side spring (6) on the other hand.

Description: Geräuscharmer Bürstenhalter, insbesondere für einen Kommutator-Kleinmotor Die Erfindung bezieht sich auf einen geräuscharmen Bürstenhalter, insbesondere für einen Rommutator-Klein- motor, gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1; ein derartiger Bürstenhalter ist aus der DE-OS 25 60 959 bekannt. Zur gefuhrten Halterung der Bürste in beiden Drehrichtungen des Kommutators ist bei dem bekannten Bürstenhalter einerseits zwischen jeder Seitenfläche der Bürste und der in Abstand dazu gegenüberliegenden Seitenwand der Büstenhülse je eine Blattfeder eingeklemmt und andererseits die Kohlebürste fussseitig durch eine Pass Öffnung der Bürstenhülse herausgeführt; zum Andruck der Kohlebürste an die Oberfläche des Kommutators dient eine dritte, innerhalb der Bürstenhülse angeordnete, allein radial in Richtung der Normalen auf die Oberfläche des Kommutators und senkrecht auf die Kopffläche der Kohlebürste drückende Schraubendruckfeder. Zur Geräuschent kopplung.zwischen der Kohlebürste bzw. der Bürstenhülse und dem resonanzgebenden Lagerschild, an dem die die Bürstenhülse aufnehmende Bürstentragplatte befestigt ist, dient ein die Bürstenhülse allseitig umschliessender Schlauch aus Silikon-Kautschuk. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Fertigungsund Montageaufwand für einen derartigen Bürstenhalter mit in ihren Bürstenhülsen mit Spiel geführten Kohlebürsten wesentlich zu mindern und trotzdem eine hohe Geräuscharmut, insbesondere bei reversierendem Betrieb, zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird bei einem Bürstenhalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäss durch die kennzeichnende Lehre des Schutz anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Durch die in bestimmter Weise vorgesehene Schrägstellung der Bürstenfuhrung relativ zur Normalen auf die Oberfläche des Kommutators im Berührungspunkt zwischen der Kohlebürste und der Oberfläche enthält die einzige, an sich nur dem Andruck der Kohlebiirste auf die Oberfläche des Kommutators dienende Schenkelfeder auch eine Kraftkomponente in tangentialer Richtung; die aus der Reibung zwischen der Kohlebürste und dem Kommutator im Betrieb resultierende tangentiale Reibungskraft liegt, abhängig von der Drehrichtung des Kommutators, entweder in Richtung oder in Gegenrichtung zu dieser tangentialen Kraftkomponente der Andruckfeder. Durch die erfindungsgemässe vorgesehene Wahl der Grösse des Anstellwinkels der Bürstenführung wird nun auf einfache Weise erreicht, dass die von der Schenkelfeder abgeleitete tangentiale Kraftkomponente auf jeden Fall - d.h. auch bei entgegengesetzter Richtung Von.#.#Reibungskraft einerseits und tangentialer Kraftkomponente der Andruckfeder andererseits gröBer ist als die aus der Bürsterfreibung sich ergebende tangentiale Reibungskraft. Damit ist zusammen mit der an der Kohlebürste sich aufgrund der Kopfschräge ergebenen Tangential-Kraft die Lage der Bürste in der Bürstenhülse trotz eines notwendigerweise vorzusehenden Spiels zwischen Kohlebürste und Bürstenhülse in jedem Augenblick gleichbleibend abstandskonstant zu den Seitenwänden der Bürstenhülse, da die Kohlebürste durch die jeweiligen kopf- und fussseitigen Tangential-Kräfte in der gleichen Richtung gegen die eine Seitenwand gedrückt wird. Auf diese Art und Weise wird mit¯einfachen Mitteln eine instabile Bürstenlage und damit die Zerstörung eines einmal eingeschliffenen Tragbildes der Rohlebürste verhindert, was ansonsten zu erhöhtem Bürstenyerschleiss und verstärkter Geräuschbildung führen würde. Trotzdem,insbesondere aufgrund radial schwingender Bürsten, entstehende Geräusche können erfindungsgemäss durch die zwischen Bürstenhülse und Bürstentragplatte auf fertigungsund montagetechnisch einfache Weise zwischenlegbare Dämpfungsplatte vom resonanzgebenden Lagerschild fern gehalten werden. Die sich dadurch çgebende freie Zugänglichkeit der Vorderwand und insbesondere der Seitenwände der Bürstenhülse wird in vorteilhafter Weise dazu benutzt, um anstelle von innerhalb der Bürstenhülse vorgesehener mehrerer Schrauben- bzw. Blattfedern lediglich eine einzige sowohl dem Andruck auf den Kommutator als auch die seitliche Führung in der Bürstenhülse gewährleistende Schenkelfeder ausserhalb der Bürstenhülse zu lagern und in raumsparender Weise lediglich den freien Schenkel dieser Schenkelfeder in die Bürstenhülse zu führen, so da4 deren Raum im wesentlichen für eine möglichst lange Kohlebürste zur Verfügung steht. Der erfindungsgemässe Bürstenhalter erlaub#1-also bei geringem Fertigungs- und Montageaufwand und Gewährleistung langer störungsfreier Betriebszeiten eine hohe Geräuscharinut und Geräuschisolierung trotz kleinster Baugrösse. Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 eine kommutatorseitige Vorderansicht eines kompletten Bürstenhalters mit im Schnittbild darZe- stellter Bürstenhülse, Fig. 2 eine Seitenansicht des Bürstenhalters gemäss Fig 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf den Bürstenhalter gemäss Fig. 1, Fig. 4 ein Schnittbild der Bürstentragplatte mit vormontierter Bürstenhülse gemäss Schnittverlauf IV-IV in Fig. 5, Fig. 5 eine kommutatorseitige Vtraeransicht der Bürstentragplatte mit im oberen Teil aufgelegter, jedoch noch nicht mit ihren Laschen festgeklemmter Bürstenhülse, Fig. 6 ein Schnittbild der Bürstentragplatte mit fertigmontierten und bestückten Bürstenhülsen gemäss Schnittverlauf VI-VI in Fig. 7, Fig. 7 eine kommutatorseitige Vorderansicht der Bürstentragplatte mit aufgelegten und durch Umbiegen ihrer Laschen festgeklemmten Bürstenhülsen. K g. 1 zeigt die kommutatorseitige Vorderansicht einer Bürstentragplatte 3 mit je einer in der oberen bzw. unteren Hälfte in gleicher Weise ausgebildeten und montierten Bürstenhülse 4 und darin jeweils geführt gehaltener Kohlebürste 5; zur deutlicheren Darstellung ist jede Bürstenhülse 4 im Schnittbild dargestellt, so dass die beiden Seitenwände 46, 47 der Bürstenhülse 4 im Schnitt und die in der Bürstenhülse 4 geführte Bürste 5 in Draufsicht erscheinen. Wie insbesondere aus Fig. 1 und Fig. 5 bzw. Fig. 7 ersichtlich, sind die beiden Bürstenhülsen 4, 4;von denen eine im oberen und eine im unteren Teil der Bürstentragplatte 3 befestigt ist, gegeneinander parallel mittenversetzt und in einem, von der Normalen N auf die Oberfläche.8 des nur andeutungsweise dargestellten Kommutators abweichenden, Anstellwinkel Ob an der Bürstentragplatte 3 befestigt. Zur Befestigung der Bürstenhülse 4 an der Bürstentragplatte 3 dienen jeweils an der Rückwand 45 der Bürstenhülse 4 angeformte und um entsprechende Nasen 34, 35 der Bürstentragplatte3 festklemmbare Laschen 41-44. Radial von der Bürstenhülse 4 abstehend ist an diese einstückig ein Anschlussstift 48 mitangeformt, auf die hier nicht dargestellte mit einer äusseren Stromzuleitung verbundene Anschlussstecker aufsteckbar sind. An die Anschlussstifte 48 sind mit ihrem einen Ende flexible Stromlitzen 7 angelötet, die mit ihrem anderen Ende mit der Kohlebürste 5 verbunden sind. Zur dauernden lagestabilen Halterung der Kohlebürste 5 relativ zu den Seitenwänden 46, 47 der Bürstenhülse 4 als auch zum Andruck der Kohlebürste 5 auf die Oberfläche 8 des Kommutators dient als einzige Feder eine Schenkelfeder 6, die mit ihrem aufgerollten Ende an einem an die Bürstentragplatte 3 einstückig angeformten Haltezapfen 31 gelagert ist und mit ihrem freien Schenkel 61 auf einer Kopfschräge. 51 der Kohlebürste 5 aufliegt. Die Kopfschrage 51 und der Anstellwinkel ¯ $ind derart gewählt, dass unter Berücksichtigung der betriebsmässigen Reibungskraft zwischen der Kohlebürste 5 und der Oberfläche 8 des Kommutators einerseits bzw. der Andruckkraft der Schenkelfeder 6 andererseits die Kohlebürste 5 unabhängig von der Drehrichtung des Kommutators dauernd lagekonstant zu den Seitenwänden 46, 47 der Bürstenhülse 4 angeordnet ist. In Fig. 1 wird z.B. in der oberen Bürstenhülse 4 die Kohlebürste 5 aufgrund der erfindungsgemässen Ausgestaltung und Anordnung durch die Schenkelfeder 6 an die eine Seitenwand 46 der Bürstenhülse 4 angedrückt, selbst wenn der Kommutator sich in soldherDrehrichtung dreht, dass die Reibungskraft zwischen Kommutator und Kohlebürste der Andruckkraft-Tangentialkomponente der Kohlebürste 5 und somit der Andruckkraft der ¯Kohlebürste 5 an die Seiten wand 46 entgegengerichtet ist; erfindungsgemäss verbleibt jedoch ein genügender Restbetrag für die andrückende, die Lagekonstanz der Kohlebürste 5 gewährleistende Tangentialkomponente. Die Seitenwand 47 der Bürstenhülse 4 ist, wie insbesondere aus Fig. 1 und Fig. 3 ersichtlich, mit einer Längs-Ausnehmung 471 versehen, durch die der betriebsmässig auf der Kopfschräge 51 der Kohlebürste 5 aufliegende bzw. während der Montage des Bürstenhalters zumindest zeitweise gegen die dfr Längs-Ausnehmung 471 zugewandte Seitenfläche der Kohlebürste 5 andrückende freie Schenkel 61 der Schenkelfeder 6 einführbar ist. In Fig. 1 ist die Kohlebürste 5 in der oberen Bürstenhülse in ihrer Betriebslage zu Beginn der Betriebszeit und in der unteren Bürstenhülse zu Ende--der Betriebszeit bei praktisch vollgestreckter Stromlitze 7 dargestellt; im letzteren Fall ist dann selbstverständlich das in Fig. 1 in den Kommutator-Raum ragende Ende der Kohlebürste 5 entsprechend abgeschliffen. Bei der Montage des BUrstenhalters ist die Bürste 5 zweckmässigerweise Sn der Bürstenhülse über die eingezeichnete Stellung nach aussen dann soweit herausgehoben, dass der Schenkel 61 der Schenkelfeder 6 gegen die Seitenfläche der Kohlebürste 5 andrückt und dadurch die Kohlebürste in dieser Montagestellung gegen die Seitenfläche 46 reibschlüssig in ihrer herausgeschobenen Position gesichert ist; aufgrund dieser Montagestellung kann die bereits voll bestückte Bürstentragplatte ohne Behinderung durch in den Kommutator-Raum hineinragende Kohlebürsten über den Kommutator geschoben werden. Zwischen der Rückwand 45 der Bürstenhülse 4 und der gegenliegenden Fläche der Bürstentragplatte 3 ist erfindungsgemäss eine Dämpfungsplatte 2 zur Schwingungs entkopplung zwischen der Bürstenhülse und dem resonanzgebenden Lagerschild vorgesehen. Wie insbesondere aus dem Vormontagezustand gemäss Fig. 4, 5 ersichtlich, ist die aus elastischem Material bestehende Dämpfungsplatte mit einer solchen übermass-Wulst 21, 22 relativ zum gegenliegenden Teil der festklemmbaren Burstenhulse 4, insbesondere relativ zu den Laschen 41-44, ausgeschnitten, dass die gegenliegenden Teile der Bürstenhülse 4 nach dem Festklemmen aufgrund des Klemmdrucks von dem elastischen Material wulstartig umgriffen sind. Wie weiterhin aus Fig. 4, 5 ersichtlich,ist die Dämpfungsplatte 2 in vorteilhafter Weise vor dem Festklemmen an der Bürstentragplatte 3 mittels an die Bürstentragplatte 3 und/oder die Dämpfungsplatte 2 angeformter Halterungen vorpositionderbar. Im vorliegenden Fall dienen der Vorsprung 32 bzw. der Haltezapfen 31 als an die Bürstentragplatte 3 angeformte Halterungen, um die die entsprechend U-förmige ausgeschnittenen Übermass-Wülste 21, 22 der Dämpfungsplatte 2 im Sinne einer Vorpositionie tung formschlüssig gegenlegbar sind. Zur Fertigung und Montage der Bürstenhülse 4 an der Bürstentragplatte 3 werden also gemäss#.ig. 4 zunächst die Dämpfungsplatte 2 mittels des Vorsprungs 32 bzw. des Haltezapfens 21 an der Bürstentragplatte 3 vorpositioniert und anschliessend in einem Arbeitsgang die Bürstenhülse 4 auf der Bürstentragplatte 3 unter gleichzeitiger Festpressung der Dämpfungsplatte 2 fixiert. Fig. 6, 7 zeigen die fertig montierte Bürstentragplatte 3 mit der mittels Laschen 41-44 unter Zwischenlage der vorher vorpositionierten Dämpfungsplatte 2 festgeklemmten Bürstenhülse 4. 7 Figuren 5 Patent ansprüche

Claims: Patent ansprüche 1. Geräuscharmer Bürstenhalter, insbesondere für einen Kommutator-Kleinmotor, mit zumindest einer, an einer Bürstentragplatte unter Zwischenlage eines entkoppelnden Dämpfungsteils befestigten rahmen- oder kastenartigen Bürstenhülse mit einer darin unter Feder-Druck radial und tangential relativ zu deren $eitenwänden und zur Oberfläche des Kommutatormotors geführten Kohlebürste, d a d u r c h g e k e n n g e i c h n e t , dass die Kohlebürste (5) unter den Druck nur einer einzigen, mit ihrem freien Schenkel (61) auf einer Kopfschräge (51) der Kohlebürste (5) aufliegenden Schenkelfeder (6) gestellt und die ansonsten von aussen frei zugängliche Bürstenhülse (4) nur mit ihrer Rückwand- (45) unter Zwischenlage einer Dämpfungsplatte (2) über Laschen (41-44) in einem, von der Normalen (N) auf die Oberfläche (8) des Kommutators abweichenden, Anstellwinkel (#) an der Bürstentragplatte (3)-befestigt ist, wobei die Kopfschräge 651) und der Anstellwinkel ( & derart gewählt sind, dass unter Berücksichtigung der betriebsmässigen Reibungskraft zwischen der Kohlebürste (5) und der Oberfläche (8) des Kommutators einerseits bzw. der Andruckfeder der Schenkelfeder (6) andererseits die Kohlebürste (5) unabhängig von der Drehrichtung des Kommutators lagekonstant zu den Seitenwänden (46, 47) ihrer Bürstenhülse (4) angeordnet ist. 2. Geräuscharmer Bürstenhalter nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, dass die Dämpfungsplatte (2) vor dem Festklemmen der Bürstentrag- platte (3) mittels an die Bürstentragplatte (3) und/oder die Dämpfungsplatte (2) ang##eformter Halterungen vorpositionierbar ist. 3. Geräuscharmer Bürstenhalter nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Dämpfungsplatte (2) aus einem elastischen Jiterial besteht und mit einem solchen Übermass (21, 22) relativ zum gegenliegenden Teil der festklemmbaren Bürstenhülse (4), insbesondere relativ zu den Laschen (41-44), ausgeschnitten ist, dass die gegenliegenden Teile der Bürstenhülse (4) nach dem Festklemmen aufgrund des Klemmdrucks von dem elastischen Material wulstartig umgriffen sind. 4. Geräuscharmer Bürstenhalter nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Dämpfungsplatte (2) mit eine Wulstbildung unterstützenden Formgebungen versehen ist. 5. Geräuscharmer Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h - n e t , dass eine der beiden freizugänglichen Seitenwände (47) jeder Bürstenhülse (4) mit einer Längs-Aus Tiehmung (471) versehen ist, durch die der betriebsmässig auf der Kopfschräge (51) der Kohlebürste (5) aufliegende bzw. während der Montage des Bürstenhalters zumindest zeitweise gegen die der Längs-Ausnehmung (471) zugewandte Seitenfläche der Kohlebürste (5) andrückende freie Schenkel (61) der ausserhalb der Büstenhülse (4) mit ihrem gerollten Ende an der Bürstentragplatte (3) gelagerten Schenkelfeder (6) einführbar ist.

Inventors: BORMANN, JURGEN, Bormann, Jürgen 
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: H01R39
IPC codes: H01R39