KONTAKTELEMENTHALTER

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einem Kontaktelementhalter zum elektrischen Kontaktieren eines Rotors, insbesondere von einem Bürstenhalter für Kommutator- oder Schleifringmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Ein solcher Kontaktelementhalter ist bekannt aus JP 57 0000 46 S. JP 2001 245 458 A offenbart einem Kontaktelementhalter, bei dem die Bürste mit dem Bürstenhalter über Federn verbunden ist.

[0003] Insbesondere Kommutatorbürsten von Kommutatormaschinen, z.B. Gleichstromkleinmotoren, verursachen aufgrund von Kommutatorunrundheiten, Sprüngen beim Übergang von der einen zur anderen Kommutatorlamelle u.ä. Laufgeräusche, die über den Bürstenträger auf das Maschinengehäuse übertragen und von diesem abgestrahlt werden. Um diese Laufgeräusche zu reduzieren, werden geräuschentkoppelte Bürstenhalter verwendet.

[0004] Um eine qualitativ gute Kommutierung sicherzustellen, ist es wichtig, daß der Bürstenhalter zentrisch zur Kommutatorachse liegt. Abweichungen davon erzeugen Unsymmetrien bei der Bestromung, und die dadurch erzeugten Kräfte sind wiederum Ursachen von Geräuschen. Bei dem geräuschentkoppelten Bürstenhalter muß eine gewisse Flexibilität der Bürstenköcher gegenüber dem Bürstenträger in Kauf genommen werden, so daß durch die mit dieser Flexibilität verknüpfte Ungenauigkeit der zentrischen Lage der Kommutatorbürsten sich die Kommutierungsqualität verschlechtert.

[0005] Bei einem bekannten, geräuschentkoppelten Bürstenhalter (DE 42 41 405 A1) sind die Entkopplungselemente zwischen Träger und Bürstenköcher als federelastische Stege ausgebildet, die einen die Bürstenköcher fest aufnehmenden Zwischenträger mit dem Träger verbinden. Zwischenträger und Träger sind als Platten ausbildet, die in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die mäanderförmig ausgebildeten Stege liegen entweder in der Ebene der Platten oder verlaufen rechtwinklig zu den Platten, wobei im letzteren Fall die Mäander in Achsrichtung des Kommutators weisen. Die beiden Platten und die Stege sind als einstückiges Spritzteil ausgeführt.

Vorteile der Erfindung

[0006] Der erfindungsgemäße Kontaktelementhalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß eine rotatorische Entkopplung der Köcher um die Rotorachse ohne zusätzliche Freiheitsgrade translatorischer oder rotatorischer Art erzielt wird und dadurch in Anwendung bei Kommutatormaschinen die für eine gute Kommutierung erforderliche, zentrierte Position der Kommutatorbürsten gegenüber einem nicht geräuschentkoppelten, starren Bürstenhalter.nicht verschlechtert wird. Die für die Bürstengeräusche verantwortlichen Reibwertschwankungen zwischen Kommutatorlamellen und Kommutatorbürsten, bewirken ausschließlich eine rotatorische Verdrehung der Köcher und beeinflussen dadurch die zentrierte Lage der Kommutatorbürsten nicht. Durch Veränderung von Geometrie, Position und Anzahl der Entkopplungselemente ist der Kontaktelementhalter gezielt abstimmbar und kann damit an unterschiedliche Anwendungsfälle Maschinen recht einfach angepaßt werden.

[0007] Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Kontaktelementhalters möglich.

[0008] Der erfindungsgemäße Kontaktelementhalter läßt sich konstruktiv sehr einfach dadurch realisieren, daß gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mindestens drei Entkopplungselemente vorgesehen sind und jedes Entkopplungselement nur einen Freiheitsgrad aufweist, wobei die Entkopplungselemente so zwischen Träger und Köcher angeordnet sind, daß der Freiheitsgrad jedes Entkopplungselements in Tangentialrichtung zum Rotor verläuft.

[0009] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Entkopplungselemente um vorzugsweise gleiche Drehwinkel in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt, also sternförmig angeordnet.

[0010] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Köcher auf einem Zwischenträger angeordnet und Träger und Zwischenträger durch die Entkopplungselemente miteinander verbunden.

[0011] Träger und Zwischenträger sind dabei als Isolierstoffplatten ausgeführt, die in einer gemeinsamen Ebene liegen, und die elastischen Stege erstrecken sich rechtwinklig zu den Platten. Durch diese konstruktive Ausführung mit "stehenden Entkopplungselementen" hat der Kontaktelementhalter einen geringen Platzbedarf, was vorteilhaft für die Unterbringung zusätzlicher Entstörelemente ist. Außerdem liegen die Entkopplungselemente beim Spritzen des einstückigen Kontaktelementhalters in Entformungsrichtung, so daß im Spritzwerkzeug keine zusätzlichen Querschieber erforderlich sind.

Zeichnung

[0012] Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen in schematisierter Darstellung:

Fig. 1 und 2

jeweils eine Draufsicht eines Bürstenhalters für einen Gleichstromkleinmotor gemäß einem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3

einen Schnitt längs der Linie III - III in Fig. 1,

Fig. 4

einen Schnitt längs der Linie IV- IV in Fig. 2.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0013] Der in Fig. 1 in Draufsicht dargestellte Bürstenhalter für eine als Gleichstromkleinmotor eingesetzte Kommutatormaschine als Beispiel für einen Kontaktelementhalter hat einen Träger 11, der mittig eine quadratische Aussparung 12 aufweist, in welcher ein Zwischenträger 13 einliegt. Träger 11 und Zwischenträger 13 sind als scheibenförmige Isolierstoffplatten ausgebildet und über insgesamt vier elastische Entkopplungselemente 14 miteinander verbunden. Der Zwischenträger 13 weist eine kreisrunde Durchtrittsöffnung 15 zum Hindurchführen eines hier nicht dargestellten Kommutators des Gleichstromkleinmotors auf.

[0014] Für den zweipolig ausgeführten Gleichstromkleinmotor hat der Bürstenhalter zwei Kommutatorbürsten 16, die jeweils in einem sich in Richtung der Durchtrittsöffung 15 erstreckenden Bürstenköcher 17 axial verschieblich aufgenommen sind und im montierten Zustand mittels hier nicht dargestellter Bürstenandruckfedern auf den Kommutator aufgedrückt werden. Die elektrischen Anschlußlitzen der Kommutatorbürsten 16 sind mit 18 bezeichnet. Die Bürstenköcher 17 sind auf dem Zwischenträger 13 befestigt. Hierzu sind am Zwischenträger 13 zwei abstrebende Arme 131 vorgesehen, die mit Spiel in entsprechenden, seitlichen Verlängerungen 121 der Aussparung 12 einliegen. Die Bürstenköcher 17 sind aus Metall gefertigt und auf den Armen 131 befestigt. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Bürstenköcher 17 auch aus Isolierstoff gefertigt werden und werden dann einstückig mit der Isolierstoffplatte des Zwischenträgers 13 durch Spritzen hergestellt, so daß die Arme 131 entfallen. Die vier Entkopplungselemente 14 sind um gleiche Umfangswinkel gegeneinander versetzt sternförmig um die Durchtrittsöffnung 12 im Zwischenträger 13 angeordnet und sind einerseits zwischen den Bürstenköchern 17 an dem Zwischenträger 13 und andererseits an dem Träger 11 festgelegt. Jedes Entkopplungselement 14 weist nur einen Freiheitsgrad auf und ist so angeordnet, daß dieser Freiheitsgrad in Tangentialrichtung zum Kommutator, also zu der den Kommutator aufnehmenden Durchtrittsöffnung 15, verläuft, wobei selbstverständlich der Bürstenhalter so im Motorgehäuse montiert ist, daß die Achse der Durchtrittsöffnung 15 im Zwischenträger 13 mit der Kommutatorachse zusammenfällt. Durch die sternförmige Anordnung der Entkopplungselemente 14 mit tangential gerichtetem Freiheitsgrad vermag der Zwischenträger 13 mit den darauf befestigten Bürstenköchern 17 ausschließlich einen begrenzten, rotatorischen Schwenkweg um den Kommutator auszuführen, so daß die auf den Kommutator sich aufpressenden Kommutatorbürsten 16 rotatorisch entkoppelt sind. Weitere Freiheitsgrade, nämlich zwei rotatorische und drei translatorische, sind nicht vorhanden oder sind vernachlässigbar.

[0015] In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die Entkopplungselemente 14 mittels elastischer, flacher Stege 19 realisiert, von denen jeder in einer zur Kommutatorachse bzw. zur Achse der Durchtrittsöffnung 15 radialen Ebene liegt. In der Schnittdarstellung in Fig. 3 ist ein solcher flacher Steg in Draufsicht zu sehen. Er weist U-Form mit Schenkeln 191, 192 und mit einem die Schenkel 191, 192 verbindenden Joch 193 auf. Der eine Schenkel 191 ist am Träger 11 und der andere Schenkel 192 am Zwischenträger 13 befestigt. Vorzugsweise werden die Stege 19 beim Spritzen von Träger 11 und Zwischenträger 13 einstückig mit diesen angespritzt, wobei gleichzeitig auch die Bürstenköcher 17 mitangespritzt werden und dadurch die gesonderten Arme 131 am Zwischenträger 13 entfallen. Die Stege 19 stehen rechtwinklig von den Träger 11 und Zwischenträger 13 bildenden Isolierstoffplatten ab, so daß sie beim Spritzen in Entformungsrichtung liegen und im Spritzwerkzeug keine zusätzlichen Querschieber erforderlich sind.

[0016] Der in Fig. 2 in Draufsicht zu sehende Bürstenhalter gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist nach dem gleichen Grundprinzip konzipiert. Auch hier weisen die Entkopplungselemente nur einen Freiheitsgrad auf und sind zwischen Träger 11 und Zwischenträger 13 so angeordnet, daß der vorhandene Freiheitsgrad in Tangentialrichtung zum Kommutator verläuft, so daß die Bürstenköcher 17 mit den darin befindlichen Kommutatorbürsten nur eine begrenzte Drehung um den Kommutator auszuführen vermögen und alle anderen Freiheitsgrade des Zwischenträgers 13 praktisch nicht vorhanden sind. Im Unterschied zu dem Bürstenhalter gemäß Fig. 1 ist hier der Zwischenträger 13 als kreisrunde Isolierstoffplatte ausgebildet, die mit Spiel in der ebenfalls kreisrunden Aussparung 12 des als Isolierstoffplatte ausgebildeten Trägers 11 einliegt. Die Anzahl der den Träger 11 und den Zwischenträger 13 verbindenden Entkopplungselemente 14 ist auf die Mindestzahl von drei Entkopplungselementen 14 reduziert. Diese sind wiederum sternförmig zur Kommutatorachse bzw. zur Achse der Durchtrittsöffnung 15 für den Kommutator angeordnet und liegen jeweils in einer zur Kommutatorachse bzw. zur Achse der Durchtrittsöffnung 15 radialen Ebene. Wie Fig. 4 zeigt ist jedes Entkopplungselement 14 wiederum als flacher, elastischer Steg 19 ausgeführt, der U-förmig ist und rechtwinklig von den Träger 11 und Zwischenträger 13 bildenden Isolierstoffplatten absteht. In gleicher Weise wie in Fig. 1 und 3 ist auch hier der Steg 19 mit seinem einen Schenkel 191 mit dem Träger 11 und seinem anderen Schenkel 192 mit dem Zwischenträger 13 fest verbunden. Das Joch 193 ist anders als in Fig. 3 bogenförmig ausgebildet. Im übrigen ist Aufbau und Wirkungsweise des modifizierten Bürstenhalters gemäß Fig. 2 identisch mit dem Bürstenhalter in Fig. 1, so daß insoweit auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird. Mit den Bauelementen des Bürstenhalters in Fig. 1 übereinstimmende Bauelemente des Bürstenhalters gemäß Fig. 2 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

[0017] Der beispielhaft als Bürstenhalter für eine Kommutatormaschine beschriebene Kontaktelementhalter zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zu einem Rotor, im Ausführungsbeispiel zum Kommutator, ist auch bei sog. Schleifringmaschinen, z.B. Synchronmaschinen mit Schleifringläufer einsetzbar, In diesem Fall werden anstelle der Kommutatorbürsten sog. Schleifbürsten in die Köcher eingesetzt, die federbelastet auf mindestens einem Schleifring statt auf einem Kommutator aufliegen. Darüber hinaus kann der beschriebene Kontaktelementhalter überall dort Anwendung finden, wo ein elektrischer Berührungskontakt zwischen einem räumlich feststehenden, stromführenden Bauteil und einem dazu rotierenden, stromführenden Bauteil (Rotor) hergestellt werden soll.

Ansprüche

1. Kontaktelementhalter zum elektrischen Kontaktieren eines Rotors, insbesondere Bürstenhalter für Kommutator-oder Schleifringmaschinen, mit einem feststehenden Träger (11), mit mindestens einem am Träger (11) gehaltenen, zu einer zentralen Durchtrittsöffnung (15) für den Rotor weisenden Köcher (17) zur verschieblichen Aufnahme eines elektrisch leitenden Kontaktelements (16) und mit zwischen Träger (11) und Köcher (17) angeordneten Entkopplungselementen (14), wobei die Entkopplungselemente (14) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass der mindestens eine Köcher (17) nur einen begrenzten, rotatorischen Schwenkweg um den Rotor auszuführen vermag, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungselemente (14) als elastische, flache Stege (19) ausgebildet sind, von denen jeder in einer zur Achse der zentralen Durchtrittsöffnung (15) für den Rotor radialen Ebene liegt.

2. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Entkopplungselemente (14) vorgesehen sind und jedes Entkopplungselement (14) nur einen Freiheitsgrad aufweist und dass die Entkopplungselemente (14) so zwischen Träger (11) und dem mindestens einen Köcher (17) angeordnet sind, dass der Freiheitsgrad in Tangentialrichtung zum Rotor verläuft.

3. Halter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungselemente (14) um vorzugsweise gleiche Drehwinkel in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind.

4. Halter nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Köcher (17) auf einem Zwischenträger (13) angeordnet ist und dass die Entkopplungselemente (14) den Träger (11) und den Zwischenträger (13) miteinander verbinden.

5. Halter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungselemente (14) mit Abstand von dem mindestens einen Köcher (17) an dem Zwischenträger (13) angreifen.

6. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Steg (19) U-förmig mit zwei Schenkeln (191, 192) und einem die Schenkel (191, 192) verbindenden Joch (193), die in der radialen Ebene liegen, ausgebildete ist und dass der eine Schenkel (191) am Träger (11) und der andere Schenkel (192) am Zwischenträger (13) festgelegt ist.

7. Halter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Träger (11) und Zwischenträger (13) als Isolierstoffplatten ausgebildet sind und die Stege (19) rechtwinklig von den Isolierstoffplatten abstehen.

8. Halter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Köcher (17) auf der den Zwischenträger (13) bildenden Isolierstoffplatte befestigt ist und vorzugsweise aus Metall besteht.

9. Halter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Köcher (17) einstückig mit der den Zwischenträger (13) bildenden Isolierstoffplatte ausgebildet ist.

10. Halter nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, dass die den Träger (11) und den Zwischenträger (13) bildenden Isolierstoffplatten und die Stege (19) einstückig gespritzt sind.

11. Halter nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei um gleiche Drehwinkel zueinander versetzt angeordnete Köcher (17) vorhanden sind.

Claims

1. Contact element holder for making electrical contact with a rotor, in particular brush holder for commutator or slip ring machines, having a stationary support (11), having at least one cartridge (17) which is held on the support (11), faces a central passage opening (15) for the rotor and serves to displaceably receive an electrically conductive contact element (16), and having decoupling elements (14) which are arranged between support (11) and cartridge (17), wherein the decoupling elements (14) are designed and arranged in such a way that the at least one cartridge (17) can execute only a limited, rotary pivoting movement about the rotor, characterized in that the decoupling elements (14) are in the form of elastic, flat webs (19), each of which is situated in a plane which is radial to the axis of the central passage opening (15) for the rotor.

2. Holder according to Claim 1, characterized in that at least three decoupling elements (14) are provided, and each decoupling element (14) has only one degree of freedom, and in that the decoupling elements (14) are arranged between support (11) and the at least one cartridge (17) such that the degree of freedom runs in the tangential direction in relation to the rotor.

3. Holder according to Claim 1 or 2, characterized in that the decoupling elements (14) are arranged offset in relation to one another in the circumferential direction through preferably identical rotation angles.

4. Holder according to one of Claims 1-3, characterized in that the at least one cartridge (17) is arranged on an intermediate support (13), and in that the decoupling elements (14) connect the support (11) and the intermediate support (13) to one another.

5. Holder according to Claim 4, characterized in that the decoupling elements (14) act on the intermediate support (13) at a distance from the at least one cartridge (17).

6. Holder according to Claim 1, characterized in that each web (19) is formed in a U-shaped manner with two limbs (191, 192) and one yoke (193) which connects the limbs (191, 192) and lies in the radial plane, and in that one limb (191) is secured to the support (11), and the other limb (192) is secured to the intermediate support (13).

7. Holder according to Claim 6, characterized in that support (11) and intermediate support (13) are in the form of insulating-material plates, and the webs (19) project at right angles from the insulating-material plates.

8. Holder according to Claim 7, characterized in that the at least one cartridge (17) is mounted on that insulating-material plate which forms the intermediate support (13), and is preferably composed of metal.

9. Holder according to Claim 8, characterized in that the at least one cartridge (17) is integrally formed with that insulating-material plate which forms the intermediate support (13).

10. Holder according to one of Claims 7-9, characterized in that the insulating-material plates, which form the support (11) and the intermediate support (13), and the webs (19) are injection-moulded in one piece.

11. Holder according to one of Claims 1-10, characterized in that at least two cartridges (17) which are arranged offset in relation to one another through identical rotation angles are present.

Revendications

1. Elément de retenue d'élément de contact pour le contact électrique d'un rotor, en particulier porte-balai pour machines à collecteur ou à bagues collectrices, comprenant un support fixe (11), comprenant au moins un fourreau (17) fixé sur le support (11), tourné vers une ouverture de passage centrale (15) pour le rotor, pour recevoir de manière mobile un élément de contact (16) électriquement conducteur et comprenant des éléments de découplage (14) disposés entre le support (11) et le fourreau (17), les éléments de découplage (14) étant réalisés et disposés de telle sorte que l'au moins un fourreau (17) ne puisse effectuer qu'une course de pivotement rotative limitée autour du rotor, caractérisé en ce que les éléments de découplage (14) sont réalisés sous forme de nervures élastiques planes (19) dont chacune se situe dans un plan radial par rapport à l'axe de l'ouverture de passage centrale (15) pour le rotor.

2. Elément de retenue selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins trois éléments de découplage (14) sont prévus, et chaque élément de découplage (14) ne présente qu'un degré de liberté, et en ce que les éléments de découplage (14) sont disposés entre le support (11) et l'au moins un fourreau (17) de telle sorte que le degré de liberté soit dans la direction tangentielle par rapport au rotor.

3. Elément de retenue selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments de découplage (14) sont disposés de manière décalée les uns par rapport aux autres de préférence du même angle de rotation dans la direction périphérique.

4. Elément de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'au moins un fourreau (17) est disposé sur un support intermédiaire (13) et en ce que les éléments de découplage (14) relient ensemble le support (11) et le support intermédiaire (13).

5. Elément de retenue selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments de découplage (14) viennent en prise avec le support intermédiaire (13) à distance de l'au moins un fourreau (17).

6. Elément de retenue selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque nervure (19) est réalisée en forme de U avec deux branches (191, 192) et une âme (193) reliant les branches (191, 192), qui se situent dans un plan radial, et en ce que l'une des branches (191) est fixée sur le support (11) et l'autre branche (192) est fixée sur le support intermédiaire (13).

7. Elément de retenue selon la revendication 6, caractérisé en ce que le support (11) et le support intermédiaire (13) sont réalisés sous forme de plaques en matériau isolant et les nervures (19) font saillie à angle droit depuis les plaques en matériau isolant.

8. Elément de retenue selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'au moins un fourreau (17) est fixé sur la plaque en matériau isolant formant le support intermédiaire (13) et est de préférence constitué de métal.

9. Elément de retenue selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'au moins un fourreau (17) est réalisé d'une seule pièce avec la plaque en matériau isolant formant le support intermédiaire (13).

10. Elément de retenue selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les plaques en matériau isolant formant le support (11) et le support intermédiaire (13) et les nervures (19) sont moulées d'une seule pièce.

11. Elément de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'au moins deux fourreaux (17) disposés de manière décalée l'un par rapport à l'autre du même angle de rotation sont prévus.

Zeichnung