Bürstenhalter zur Aufnahme einer Kohlebürste

Abstract

 Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Verschleisses von in einem Bürstenhalter verschiebbar angeordneten Kohlebürsten (KB1, KB2, KB3, KB4) vorgeschlagen. Dabei erfolgt eine Verteilung der auf die Kohlebürsten einwirkenden Kräfte (F₁, F₂, F₃, F₄) derart, daß ein gleichmäßiger Verschleiß der Kohlebürsten erfolgt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich einerseits auf ein Verfahren zur Beeinflussung des Verschleisses von in einem zumindest zwei Bürstenführungen aufweisenden Bürstenhalter verschiebbar angeordneten Kohlebürsten, auf die jeweils ein Druckelement einwirkt, wobei die von den Druckelementen auf die jeweiligen zugeordneten Kohlebürsten hervorgerufenen Kräfte derart beinflußt werden, daß zumindest dasjenige Druckelement, das auf eine im Vergleich zu den übrigen Kohlebürsten einen größeren Verschleiß zeigende Kohlebürste einwirkt, entlastet wird.

[0002] Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Bürstenhalter mit zumindest zwei Bürstenführungen, in denen jeweils eine Kohlebürste verschiebbar angeordnet ist, auf die ihrerseits je ein Druckelement einwirkt, wobei dasjenige Druckelement bzw. diejenigen Druckelemente druckentlastet sind, die auf die momentan am meisten verschlissene Kohlebürste bzw. verschlissenen Kohlebürsten einwirkt bzw. einwirken.

[0003] Bei Bürstenhaltern für elektrische Maschinen sorgt das auf die Kohlebürsten einwirkende Druckelement wie Druckhebel, Rollband-, Spiral-, Schraubenzug- oder Schraubendruckfeder dafür, daß die Kohlebürsten ständig gegen einen Kommutator oder einen Schleifring anliegen.

[0004] Um eine Beschädigung oder sogar einen Stillstand des Motors zu unterbinden, müssen dann die Kohlebürsten erneuert werden, wenn zumindest eine im unerwünschten Umfang verschlissen ist. Dabei kann es vorkommen, daß durch einen nicht gewünschten hohen Bürstendruck, durch Werkstoffeigenschaften oder aber auch durch maschinenbedingte Ursachen ein Verschleiß einer Kohlebürste in einem nicht notwendigen Umfang erfolgt, der zu einer vorzeitigen Erneuerung sämtlicher Kohlebürsten zwingt; denn grundsätzlich erfolgt bei einer Verschleißanzeige dann ein einen Austausch anzeigendes Signal, wenn die am weitesten verbrauchte Kohlebürste eine nicht mehr zulässige Länge aufweist.

[0005] Aus der DE-C 898 470 ist eine Bürstenhalteranordnung bekannt, bei der auf Kohlebürsten einwirkende Druckhebel von einer gemeinsamen Leiste ausgehen, um zu versuchen, daß der Kohlebürstenverschleiß vergleichmäßigt wird. Dies ist jedoch insbesondere dann nicht möglich, wenn eine Kohlebürste eine Störung wie z.B. eine gebrochene Stromzuleitung aufweist, die dazu führt, daß die Bürste nicht oder nur unwesentlich verschleißt. Mit zunehmender Betriebsdauer wird die normal arbeitende Bürste bzw. die normal arbeitende Bürsten in einem unzulässigen Umfang entlastet - durch die zunehmend stärkere Krafteinleitung in die gestörte Bürste über die Leiste - , daß sich die Gefahr einer Beschädigung der elektrischen Maschine durch z.B. Bürstenfeuer ergibt. Mit anderen Worten wird durch die leistenanordnung, die eine starre Kopplung darastellt, eine Notlaufeigenschaft unterbunden.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bzw. einen Bürstenhalter derart weiterzubilden, daß der Kohlebürstenverschleiß mit konstruktiv einfachen Maßnahmen gezielt steuerbar ist, um eine gleichmäßige Abnutzung sämtlicher in einem Bürstenhalter verschiebbar angeordneten Kohlebürsten zu erreichen, wodurch die Laufzeit der Kohlebürsten insgesamt relativ verlängert wird. Dabei soll die Verschleißnivellierung auch ohne konstruktive Änderungen von auf die Kohlebürsten einwirkenden Druckelementen möglich sein.

[0007] Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, daß sich dadurch auszeichnet, daß die Entlastung des Druckelementes durch eine der von dem Druckelement in die Kohlebürste eingeleiteten Kraft entgegengerichtete Kraft hervorgerufen wird.

[0008] Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Bürstendruck auf die einzelnen Kohlebürsten automatisch -und zwar selbstregulierend- derart individuell eingestellt, daß der Verschleiß und die Strombelastung gezielt gesteuert werden kann. Folglich wird ein unerwünscht schneller Verschleiß, der werkstoff- oder halterungs- oder maschinenbedingt sein kann, dadurch reduziert, daß die scheinbar voreilende Kohlebürste solange druckentlastet wird, bis die übrigen Kohlebürsten im wesentlichen gleich verschlissen sind. Dabei funktioniert die zu einer Nivellierung führende Entlastung auch dann, wenn z.B. eine der Kohlebührsten eine Störung zeigt; denn die Krafteinwirkung abzüglich der Entlastungskraft bleibt bei den übrigen ordnungsgemäß arbeitenden Kohlebürsten unverändert. Dies ist erwähntermaßen nicht gewährleistet, wenn die auf die Kohlebürsten einwirkenden Druckelemente von einer gemeinsamen Leiste ausgehen (DE-C 898 470).

[0009] Die Verschleißreduzierung wird dabei durch eine Gegenkraft bewirkt, die der Kraft entgegengerichtet ist, die über die Druckelemente, also die Druckhebel oder Rollband-, Spiral-, Schraubenzug- oder Schraubendruckfedern in die Kohlebürsten in Richtung des Kommutators oder Schleifringes eingeleitet wird.

[0010] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß des weiteren durch einen Bürstenhalter mit zumindest zwei Bürstenführungen, in denen jeweils eine Kohlebürste verschiebbar angeordnet ist, auf die ihrerseits je ein Druckelement einwirkt, wobei dasjenige Druckelement bzw. diejenigen Druckelemente druckentlastet sind, die auf die momentan am meisten verschlissene Kohlebürste bzw. verschlissenen Kohlebürsten einwirkt bzw. einwirken, dadurch gelöst, daß auf das Druckelement oder die Druckelemente das bzw. die mit der bzw. den größten Verschleiß zeigenden Kohlebürste bzw. Kohlebürsten wechselwirken, eine Gegenkraft einwirkt, die der von dem bzw. den Druckelementen hervorgerufenen und in die den größten Verschleiß zeigenden Kohlebürste bzw. Kohlebürsten eingeleitete Kraft entgegengerichtet ist.

[0011] Insbesondere zeichnet sich der Bürstenhalter dadurch aus, daß den Druckelementen ein Entlastungselement zugeordnet ist, das in Abhängigkeit von dem Verschleiß der jeweiligen Kohlebürste auf den zugeordneten Druckhebel einwirkt.

[0012] Das Entlastungselement kann ein Bügelelement sein, an dem die einzelnen Druckelemente während der Krafteinleitung in die Kohlebürsten anliegen. Dabei kann das Bügelelement z.B. durch eine Blattfeder derart vorgespannt sein, daß eine Kraft hervorgerufen wird, die derjenigen Kraft entgegengerichtet ist, die die Druckelemente in die Kohlebürsten zu deren Anliegen an einem Kommutator oder einem Schleifring einleiten. Hierdurch bedingt erfährt stets dasjenige Druckelement die stärkste "Bremsung", das am meisten vorgeeilt ist, also dessen zugeordnete Kohlebürste den größen Verschleiß zeigt.

[0013] Ein weiterer Lösungsvorschlag sieht vor, daß die Druckelemente Druckhebel sind, die während der Krafteinleitung in die Kohlebürsten an einem Entlastungselement wie - bügel anliegen, das im gewünschten Umfang eine individuelle Kraftentlastung der Druckhebel in Abhängigkeit von dem Verschleiß der jeweiligen zugeordneten Kohlebürste hervorruft.

[0014] Das Entlastungselement selbst ist vorzugsweise mittels einer Blattfeder, einer Schenkelfeder oder Uhrfeder vorgespannt.

[0015] Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.

[0016] Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung zur Verdeutlichung des Verschleisses von in einem Bürstenhalter vorhandenen Kohlebürsten,

Fig. 2 eine rein schematische Anordnung einer Ausführungsform,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Bürstenhalters mit Entlastungsbügel und

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Bürstenhalters mit Verschleißnivellierung.

[0017] In Fig. 1 sind rein schematisch vier Kohlebürsten (KB1), (KB2), (KB3), (KB4) eines Bürstenhalters dargestellt, die z.B. an einem Kommutator (10) eines Elektromotos anliegen.

[0018] Wie die Prinzipdarstellung verdeutlicht, wirken auf die Kohlebürsten (KB1), (KB2), (KB3) und (KB4) gleiche Andruckkräfte (F₁), (F₂), (F₃) und (F₄). Dennoch ist die Kohlebürste (KB3) einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt. Dies kann z.B. werkstoffbedingt, halterungsbedingt oder maschinenbedingt verursacht sein.

[0019] Um den Verschleiß zu reduzieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Andruckkraft (F₃) eine Gegenkraft (F_G) überlagert wird, wodurch eine Druckentlastung erfolgt. Hierdurch ist eine Verschleißnivellierung in bezug auf die Kohlebürsten (KB1), (KB2) und (KB4) möglich.

[0020] Die Realisierung einer Verschleißnivellierung soll rein prinzipiell an Hand der Fig. 2 verdeutlicht werden.

[0021] Die der Fig. 2 zu entnehmende Anordnung zeigt eine Möglichkeit, um eine Verschleißnivellierung herbeizuführen. Auf die Kohlebürsten (KB1), (KB2), (KB3) und (KB4) wirken Druckelemente (22), (24), (26) und (28), wobei die Andruckkraft durch Zugfedern (30), (32), (34) und (36) hervorgerufen wird. Den Druckelementen (22), (24), (26) und (28) ist ein Entlastungsbügel (38) derart zugeordnet, daß durch diesen die auf die Kohlebürsten (KB1), (KB2), (KB3) und (KB4) von den Druckelementen (22), (24), (26) und (28) einzuleitenden Kräfte in Abhängigkeit von dem jeweiligen Verschleiß der Kohlebürsten (KB1), (KB2), (KB3) und (KB4) derart reguliert werden, daß sich in bezug auf den Verschleiß der Kohlebürsten (KB1), (KB2), (KB3) und (KB4) in etwa ein Gleichstand ergibt.

[0022] So wird erkennbar dasjenige Druckelement (22) bzw. (24) bzw. (26) bzw. (28) von dem Entlastungsbügel (38) entlastet, also zurückgehalten, dessen zugeordnete Kohlebürste (KB1) bzw. (KB2) bzw. (KB3) bzw. (KB4) voreilt. Dies erfolgt solange, bis die verbleibenden Kohlebürsten den Verschleiß der vorgeeilten Kohlebürste aufweisen.

[0023] In Fig. 3 ist in Seitenansicht ein Bürstenhalter (92) dargestellt, in dem zwei oder mehrere Kohlebürsten (94) in zugeordneten Bürstenführungen (96) verschiebbar angeordnet sind.

[0024] Dabei wirkt auf jede Kohlebürste (94) ein um eine Achse (98) dreh- bzw. verschwenkbar angeordneter Druckhebel (100) mit seinem vorderen Ende (102) auf die Kohlebürste (94), damit diese der dem Druckhebel (100) abgewandten Fläche (104) fortwährend an einem Kollektor bzw. Schleifring einer elektrischen Maschine anliegen kann.

[0025] Um den hierzu erforderlichen Druck ausüben zu können, wirkt auf den Druckhebel (100) eine Zugfeder (106), die von dem Gehäuse (108) des Bürstenhalters (92) ausgeht und zu einem von dem Druckhebel (100) ausgehenden nicht näher bezeichneten Zapfen führt. Der Druckhebel (100) selbst ist z.B. über Lagerzapfen (110) mit dem Gehäuse (108) des Bürstenhalters (92) verbunden.

[0026] Von dem Lagerzapfen (110) geht des weiteren ein Entlastungsbügel (112) aus, der mit sämtlichen in dem Bürstenhalter (92) vorhandenen Druckbügeln (100) derart wechselwirkt, daß diejenigen Druckhebel eine Druckentlastung erfahren, deren zugeordnete Bürstenkohle im Vergleich zu den übrigen stärker verschlissen ist. Hierzu ist der Entlastungsbügel (120) derart federvorgespannt -z.B. durch eine nicht dargestellte Blatt-oder Spiralfeder-, daß eine der von der Zugfeder (106) hervorgerufene Kraft entgegengerichtete Kraft erzeugbar ist.

[0027] Durch den Entlastungsbügel (112) erfolgt eine Beeinflussung der von den Druckhebeln (100) auf die zugeordneten Kohlebürsten (94) einzuleitenden Kräfte derart, daß letztere gleichmäßig abgenutzt werden.

[0028] Die Ausführungsform der Fig. 4, die eine Weiterbildung der Anordnung nach Fig. 3 darstellt, sieht einen Bürstenhalter (68) vor, in dem rein beispielhaft gleichfalls drei Kohlebürsten (70), (72) und (74) verschiebbar angeordnet sind. Selbstverständlich können die erfindungsgemäß ausgebildeten Bürstenhalter auch nur zwei oder aber mehr als drei Kohlebürsten aufnehmen.

[0029] Auf die einzelnen Kohlebürsten (70), (72) und (74) wirken Druckhebel (76), (78) und (80), denen ihrerseits ein im Ausführungsbeispiel über eine Blattfeder (82) vorgespannter Entlastungsbügel (84) zugeordnet ist. Von den Druckhebeln (76), (78) und (80) gehen Federelemente wie Blattfedern (86), (88) und (90) auas, die auf dem Entlastungsbügel (84) anliegen. Hierdurch bedingt erfahren diejenigen Druckhebel, die auf einen größeren Verschleiß aufweisende Kohlebürsten (70) bzw. (72) bzw. (74) einwirken, eine von dem Entlastungsbügel (84) und den mit diesem wechselwirkenden als Federelemente ausgebildeten Abschnitten (86) bzw. (88) bzw. (90) hervorgerufene Entlastung in einem Umfang, daß die auf die stärker verschlissenen Kohlebürsten (70) bzw. (72) bzw. (74) einwirkenden Kräfte so lange reduziert werden, bis die übrigen Kohlebürsten die gleiche Abnutzung zeigen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Beeinflussung des Verschleisses von in einem zumindest zwei Bürstenführungen aufweisenden Bürstenhalter verschiebbar angeordneten Kohlebürsten, auf die jeweils ein Druckelement einwirkt, wobei die von den Druckelementen auf die jeweiligen zugeordneten Kohlebürsten hervorgerufenen Kräfte derart beeinflußt werden, daß zumindest dasjenige Druckelement, das auf eine im Vergleich zu den übrigen Kohlebürsten einen größeren Verschleiß zeigende Kohlebürste einwirkt, entlastet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entlastung des Druckelementes durch eine der von dem Druckelement in die Kohlebürste eingeleiteten Kraft entgegengerichtete Kraft hervorgerufen wird.

2. Bürstenhalter (68,92) mit zumindest zwei Bürstenführungen (96), in denen jeweils eine Kohlebürste (KB1, KB2, KB3, KB4, 70, 72, 74, 94) verschiebbar angeordnet ist, auf die ihrerseits je ein Druckelement (22, 24, 26, 28, 76, 78, 80 100) einwirkt, wobei dasjenige Druckelement bzw. diejenigen Druckelemente druckentlastbar sind, die auf die momentan am meisten verschlissene Kohlebürste bzw. verschlissenen Kohlebürsten einwirkt bzw. einwirken,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf das Druckelement oder die Druckelemente (22, 24, 26, 28, 76, 78, 80, 100), das bzw. die mit der bzw. den größten Verschleiß zeigenden Kohlebürste bzw. Kohlebürsten (KB1, KB2, KB3, KB4, 70, 72, 74, 94) wechselwirken, eine Gegenkraft einwirkt, die der von dem bzw. den Druckelementen hervorgerufenen und in die den größten Verschleiß zeigenden Kohlebürste bzw. Kohlebürsten eingeleitete Kraft (F_G) entgegengerichtet ist.

3. Bürstenhalter nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß den Druckelementen (22, 24, 26, 28, 76, 78, 80, 100) ein Entlastungselement (38, 84, 112) zugeordnet ist, das in Abhängigkeit von dem Verschleiß der jeweiligen Kohlebürste (KB1, KB2, KB3, KB4, 42, 44, 46, 70, 72, 74, 94) auf das zugeordnete Druckelement (22, 24, 26, 28, 76, 78, 80, 100) einwirkt.

4. Bürstenhalter nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Entlastungselement ein Bügelelement (38, 84, 112) oder Abschnitte eines solchen ist, an dem die Druckelemente (22, 24, 26, 28, 76, 78, 80, 100) während der Krafteinleitung in die Kohlebürsten (KB1, KB2, KB3, KB4, 70, 72, 74, 94) anliegen.

5. Bürstenhalter nach zumindest Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckelemente in Abhängigkeit von dem Verschleiß der zugeordneten Kohlebürste (70, 72, 74) unterschiedliche Kräfte in diese einleitende Druckhebel (76, 78, 80, 100) sind, die an einem eine der von den Druckhebeln hergerufenen Kraft entgegengerichtete Kraft erzeugenden Entlastungselement wie -bügel (84, 112) mittelbar oder unmittelbar anliegen.

6. Bürstenhalter nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß von den Druckelementen (76, 78, 80) Federlelemente (86 88, 90) ausgehen, die mit dem Entlastungselement (84) wechselwirken (Fig. 6).

Zeichnung