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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.