碳刷保持裝置的製作方法

2023-08-08 17:08:16 3

專利名稱：碳刷保持裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於保持或引導碳刷和在朝向電流傳輸元件如換向器或滑環的方向上對碳刷施加力的裝置，該裝置包括一個作用在該碳刷的背離工作表面的側面上的片簧元件作為第一彈簧元件，其與碳刷或一個與碳刷相連的部分以材料接合方式相互連接。
背景技術：
一個相應的裝置已經在DE-A-10207406(WO-A-03/071662)中公開了，在這裡，碳刷從彎曲的片簧元件中伸出來，所述片簧元件具有承載部分，碳刷的背面平平地支撐在該承載部分上並且被焊接住。
此外，按照DE-C-10063405，碳刷平靠在片簧部分上並通過被自由切割的接片被固定。
在這種已知的裝置中，片簧完成多種功能，即用於碳刷保持導向功能以及在朝換向器及滑環的方向上施加所需的力。還實現了電流傳輸。
在DE-A-19962705中公開了一個碳刷保持裝置，其包括一個片簧並具有一個帶缺口的承載部分，碳刷穿過該缺口，以便通過切口夾緊作用被固定。
按照US-A-4638203，一個碳刷保持裝置具有L形彈簧元件，其一腿具有U形突出結構，該碳刷可以被固定在其中。
按照DE-A-2413578的小型儀器用電馬達包括被構造成片簧的碳刷保持裝置，其分別具有一個稜柱體形伸出部，它通過切口應力集中作用可以固定在片簧的一個切口中。
特別是，在上述類型的裝置中表明的優點是，只需要較小的空間並且可以通過片簧實現順利的電流傳輸。但是，可能出現的缺點是，片簧所產生的彈簧壓力只能實現小的磨損長度。由於這種彈簧壓力，相應的裝置原則上也只被用於橫截面小的碳刷，因此，這種裝置被認為被局限於具有普通功率及用途的小馬達的系統上。
還公知了一種碳刷保持裝置，就一個碳刷來說，它有兩個彈簧元件。在這裡，第二彈簧元件所產生的力使碳刷理想地貼靠在換向器上。為了調節該作用力，可以按照US-A-1794291使第二彈簧卡扣在第一彈簧元件的突起上，以便根據不同的槓桿作用實現不同的作用力。
按照DE-C-312248，一個碳刷保持裝置通過一個片簧可轉動地與一個保持裝置相連接。然後，通過螺旋彈簧施加扭矩，以產生將碳刷壓向換向器方向的所需要的壓力。
按照US-A-3816783，第一彈簧元件源於一個螺旋彈簧的一腿，它可將壓力施加到碳刷上。
為了按照DE-A-2421497地將碳刷調向朝換向器方向，碳刷從一個可繞軸迴轉的臂件伸出。為確保將碳刷張緊到換向器上所必需的彈簧力，在碳刷上作用著一個螺旋彈簧。
按照US-A-2345429，一個與碳刷配合作用的彈簧元件的壓力是由一個彈簧引起的，該彈簧作用在該彈簧元件上。

發明內容
本發明的基礎技術問題是，如此改進開頭所述類型的裝置，即要確保碳刷總是在朝向電流傳輸元件如換向器或滑環的方向上承載所需要的壓力，從而能使這個碳刷特別適用於大功率電機和對更長使用壽命提出要求的電機。本發明的另一個方面規定了，要繼承將已知片簧裝置的優點，即其需要較小空間並通過片簧提供良好的電流輸送以及本身扮演用於碳刷保持裝置，但同時又提供這樣的可能性，即實現比在已知裝置中更大的磨損長度並特別是能被應用在大功率電機中。因此應能確保，一方面通過第一片簧元件來實現碳刷的精確導向並同時確保通過片簧元件在碳刷的整個希望的磨損長度上實現這種為貼靠到換向器或滑環上而需要的壓力。
按照本發明，這個技術問題主要通過以下方式來解決，即在片簧元件上作用一個作為第二彈簧元件將碳刷在朝向電流傳輸元件的方向上施加力的螺旋彈簧，其平貼在第一彈簧元件的背離碳刷的外表面上。
這樣一來，按照本發明，這個由片簧引起的壓力-其可能不足以確保，在碳刷之整個磨損長度上這種在朝該傳輸電流之元件的方向上所必需的擠壓力-被如此提高，即一個螺旋彈簧作用在第一彈簧元件上。在此，片簧被用作碳刷導向機構並且還能被用於電流輸送。
還存在這樣的可能性，即第二彈簧元件從片簧接納碳刷的部分開始延伸，通過第二彈簧，拉力在朝向電流傳輸元件的方向上作用在片簧上。
如果第一彈簧元件和第二彈簧元件可局部延伸於一個共同的或幾乎共同的平面中，則還存在這樣的可能性，即這些由彈簧元件所撐展的平面以例如為90°或大約90°的夾角相交。
片簧元件具有一個支承碳刷的承載部分，在這裡，碳刷以其背側端面平貼在該承載部分上。在該承載部分上，可以被自由切割並彎折出一些部分，以便導向接納該碳刷。與此無關的，碳刷與承載部分以材料接合方式相連接。為了在碳刷和第一彈簧元件中充分實現材料接合式連接，特別規定了，碳刷在其背離換向器或背離滑環的端部上具有一個稱為可焊接頭部的層。
通過本發明教導，獲得了這樣一種結構，即它確保了彈簧壓力造成一個磨損路程(Verschleissweg)，其按照彈簧設計方案明顯地大於由片簧可實現的數值。因此，提供了一個更大的磨損路程。同時，電流輸送可以通過第一彈簧元件實現，其也是碳刷的導引機構。
根據本發明教導，可以使用橫截面較大且比較長的碳刷。因此，本發明裝置可以被用於要求長使用壽命的電機中。但仍然保留了安裝深度小且製造成本低的優點持。


本發明的其它細節、優點和特徵不僅從權利要求書、那些從權利要求書中得到特徵本身和/或特徵組合種以及從附圖中得到的優選實施例中得到。附圖所示為圖1是在電機中安置的碳刷的原理圖，圖2是碳刷裝置的第二實施例的原理圖，圖3是碳刷載板的從上方看的透視圖，圖4是從下方看的圖3的碳刷載板，圖5是帶有彈簧系統的碳刷的放大圖，和圖6是圖5所示裝置的仰視圖。
具體實施例方式
圖1示出了通用電機10的原理圖，其例如被規定用於工具機或家用裝置，它們例如以高達2000瓦或2500瓦的功率被驅動工作。
通用電機10包括一個殼體12和在這個殼體中安置的帶換向器14的電機，碳刷16，18在施加力的情況下抵接在換向器上，以便傳輸電流。為此，碳刷16，18分別從一個只結合碳刷16來純粹原理上標明的並呈已知的片簧20的形式的保持裝置(碳刷握)伸出，該保持裝置包括一個保持腿或保持部分22和一個接納碳刷16的承載部分24。保持部分22可以按照已知方式被固定在支座和對置支座26，28，30之間。為此，保持部分22在本實施例中具有一個橫截面彎成U形的部分32，它包圍著支座28，與之相反，該鄰接的部分則平貼在對置的支座26，30上。因此，保持裝置20獲得一個明確的固定，在這裡，由於承載部分24相對保持部分22被預張緊，從承載部分24開始的碳刷16就獲得了在朝向換向器14的方向上所需要的力加載。但是，也存在這種可能方案，即將保持部分22設置為插頭接點，如從圖3和圖4中看到的那樣。
碳刷16以其背側表面34-其與在換向器14上靠置的表面36相反對應地延伸-平貼在承載部分24的面對換向器的表面38上並且可以通過由該承載部分24及由其所撐展開的平面的表面38被自由切割並向外折彎的唇片或凸肩片42，44被固定，其中至少分別一個唇片及一個凸肩片40，42，44沿著碳刷16的表面46，58延伸。因此，碳刷16在理想程度上被導引保持著，在必要情況下，通過夾緊結構被固定，同時不會發生一個伴隨著切口應力集中而來的切口夾緊作用，然而這卻發生在現有技術中。
作為補充或作為選擇，碳刷16以其背面34按照材料接合方式固定在承載部分24上及其在碳刷側延伸的表面38上。為此，碳刷16可以被釺焊或焊接到承載部分38上。必要時，為此可以沿碳刷16之的背面34設置一個由金屬構成的部分，其不僅與碳刷16，而且與承載部分38以材料接合方式連接。
向碳刷16，18的電流傳輸通過片簧20來實現，其還被用作碳刷16的保持裝置並因此引導碳刷。
因為片簧基本上具有一個粗的取決於行程的彈簧特性曲線，故可確保碳刷16，18可具有如為20mm至25mm的長度，碳刷在其整個磨損長度上以所要求的力貼靠在換向器14上。為此規定，在片簧20上作用一個第二彈簧元件，由此能在整個磨損長度上獲得因此是恆定的彈簧壓力，或者可以獲得這樣的彈簧壓力，其足以使碳刷16，18在整個磨損長度上以必需的壓力抵接在換向器14上。
作為附加彈簧，本發明設置了一個螺旋彈簧。但是，在圖1中對此描述了一些變型方案，以便說明該附加彈簧的原理功能。
這樣，一個變型方案規定，從支座28起伸出一個螺旋壓力彈簧52，其作用到片簧20的承載部分24上，確切地說，是在碳刷16被固定到承載部分24上的這個區域中，更確切地說是作用在承載部分24的背離碳刷的面上。在這裡，螺旋壓力彈簧52應如此延伸，即這個彈簧與碳刷16的縱軸線相交，或者說被一條直線貫穿，該直線從換向器14的轉動軸線開始延伸向螺旋壓力彈簧52的固定點54。
作為優選或補充，可以設置一個拉力彈簧56，其從馬達支座開始延伸並與承載部分24相連接，例如如圖1原則所示的那樣。
圖2示出一個特別是成通用電機形式的電機58的另一原理結構圖。在此示出了換向器60、電機殼體62以及碳刷KB1和KB2。在這裡，片簧64作用在碳刷KB1和KB2上(只示出了與碳刷KB1的關係)，通過片簧，碳刷KB1，KB2獲得一個在朝向換向器60的力加載。同時，片簧64被用作碳刷KB1，KB2的保持導向件，如已結合圖1描述的那樣。此外，片簧64可被用於電流傳輸。
為了確保在碳刷KB1，KB2的磨損長度上有一個足以將碳刷KB1，KB2壓向換向器60的擠壓力，一個螺旋彈簧68作為彈簧元件貼在片簧64的外表面66上。該螺旋彈簧68和片簧64延伸於一個平面內，該平面的走向垂直於換向器縱軸線。當然，其它配置結構也是可能的。那樣，這些由彈簧元件所撐開的平面能以夾角如90°交角相交。其它結構方案同樣是可能的。
如圖2所示，螺旋彈簧68靠置在片簧64外表面68的一個區域中，該區域被該碳刷KB1的縱軸線70或直線72所貫穿，該直線始於換向器60的軸線。
由於第二彈簧68作用於片簧64上，所以確保碳刷KB1，KB2在其磨損長度範圍裡以所需壓力抵靠在換向器60上，結果，因此就可以採用比較長的碳刷KB1，KB2，就是說，可以採用一般用在通用電機中的並最好長達20mm或25mm的長度的碳刷，但本發明不應局限於此。
在圖3、4中，以透視圖示出一個碳刷載板100的俯視圖及仰視圖，碳刷載板具有成板形的幾何結構形狀。從碳刷載板100起，延伸出一個由電絕緣材料如塑料製成的並有中央缺口102的載體124，所述中央缺口被一個未示出的換向器穿過，碳刷104，106在承受力的情況下貼在換向器上。為了一方面確保在碳刷104，106的整個磨損長度範圍力都有所需力的加載和另一方面確保可靠引導碳刷104，106，按照本發明，設置一個彈簧系統，其由片簧108，110及螺旋彈簧112，114的組合體構成。
在圖5、6中，以兩個視圖示出了具有碳刷106和螺旋彈簧112的片簧110。片簧包括承載部分116和相對承載部分被折彎的保持部分118，保持部分成插頭接點的形式，通過其並因此通過片簧110，實現了對碳刷106的電流輸送。保持部分118以一個端部120貫穿該承載部分124的縫狀缺口122，該承載部分與碳刷載板100相連接。
片簧110的承載部116尤其通過焊接與碳刷106按照材料接合方式相連接。為此，碳刷106具有一個背側部分126，其由金屬或其它適於焊接的材料構成，它又以材料接合方式與碳刷106即前邊的部分128相連接，該前邊的部分在工作中磨損。
螺旋彈簧112以端部130沿承載部116的外側面平平地延伸並且可與它最好通過焊接方式相連接。通過螺旋彈簧112，如前所述地實現了在片簧110上和因此在碳刷106上施加所要求的力，以使碳刷靠置在電流傳輸元件如換向器或滑環上。
為了能按照要求來張緊螺旋彈簧112，其內側端部132起始於一個可轉動的卡鎖元件134，該卡鎖元件可轉動地支承在碳刷載板100中。承載部分124的沿碳刷載板100延伸的部分136具有一個形成卡鎖爪138的缺口部分，其與具有突起的盤形卡鎖元件134配合作用，從而通過卡鎖元件134的轉動和與該卡鎖爪138的相互作用，螺旋彈簧112獲得所需的預張緊。
為確保碳刷104，106被穩定保持在未示出的換向器上，碳刷104，106成弧形，其彎曲半徑與片簧108，110的彎曲半徑相適應。換句話說，碳刷104，106的彎曲半徑大致從片簧108，110的迴轉點開始。
與片簧108，110一樣，用於碳刷104，106的導向結構105，107起始於這個優選由塑料構成的承載部分124上。螺旋彈簧112，114同樣是以相對碳刷載板100而電絕緣的方式支承著。
這些結合碳刷106和片簧110以及螺旋彈簧112所進行的解釋相應地適用於碳刷104和與碳刷相關的或配合作用的元件。
另一個可實現緊湊結構的特徵方案可從圖3至5中看出。如此該片簧108，110的承載部分116在該碳刷106和保持部分118之間具有一個缺口140，螺旋彈簧112，114的捲成螺旋形的區域142局部延伸於該缺口內。在這裡，所述部分114的高度能夠在碳刷106，108的磨損過程中使片簧108，110與其保持部分116偏離開螺旋彈簧112，114亦即其區域142，同時不造成妨礙。
最好將片簧112，114與片簧108，110的保持部分116的背面焊接在一起，但這不是強制性的特徵。其它連接可能方式也是可行的。而且，片簧112，114無需特殊連接就能貼靠在片簧108，110的外側面上。
在安裝時，螺旋彈簧112，114可以與片簧108，110和碳刷104，106一起在未被預張緊的情況下被裝上，然後通過轉動盤形卡鎖元件134調節到鎖要求的予張緊程度。如果握持螺旋彈簧112，114的內側端部132的卡鎖元件134被轉動，則按照卡鎖元件134的位置，該卡鎖爪138卡入，由此實現卡鎖及由此實現了螺旋彈簧112，114的預張緊。
本發明的教導允許通過片簧108，110實現碳刷104，106的簡單可靠的導引，同時實現藉助片簧件的電流輸送。因此實現了微小的過渡電阻。同時獲得的優點是，能確保碳刷在其希望的磨損長度上以必需的壓力靠置在換向器或滑環或者作用相同的元件上，因為，在片簧108，110上還作用著成螺旋彈簧112，114形式的第二彈簧元件，第二彈簧元件可通過簡單方式被張緊，藉此能調節到所希望的壓力。通過片簧108，110與碳刷104，106的這種材料接合式連接，確保了後者被明確保持住。
這種安裝可以按照以下方式來簡化，即螺旋彈簧112，114與片簧108，110和碳刷104，106在非張緊的狀態下被安裝在載板100上。通過碳刷104，106的彎曲的幾何結構形狀，可確保碳刷104，106的工作表面被穩定保持在換向器或滑環上。
權利要求
1.用於引導或保持碳刷(16，18，KB1，KB2，104，106)並在朝向電流傳輸元件如換向器(14，60)或滑環的方向上施加力的裝置，它包括在該碳刷的背離工作表面的側面上施加作用的片簧(20，60，108，110)作為第一彈簧元件，該片簧與該碳刷或一個起始於該碳刷的部分(126)以材料接合方式相互連接，其特徵在於在朝向該電流傳輸元件(14，60)的方向上對該碳刷(16，18，KB1，KB2，104，106)施加力的、且成螺旋彈簧元件形式的第二彈簧元件(52，56，68，112，114)作用在該片簧(20，60，108，110)上，第二彈簧元件在該片簧元件(20，64，108，110)的背離碳刷的側面上至少局部平貼在所述片簧元件上。
2.按權利要求1的裝置，其特徵在於該螺旋彈簧元件(52，68)在該片簧元件(20，64)的一個區域中貼靠在該片簧元件上，在所述區域中，該碳刷(16，18，KB1，KB2，104，106)與該片簧元件按照材料接合方式相連接。
3.按權利要求1的裝置，其特徵在於所述第一彈簧元件和第二彈簧元件(20，52，56，68；108，110，112，114)分別以一個部分延伸在或幾乎延伸在一個共同的平面中，這些彈簧元件在該共同的平面中相互連接。
4.按權利要求1的裝置，其特徵在於該螺旋彈簧(112，114)以其內側端部(132)從一個可轉動的保持裝置起伸出，該保持裝置被構造成盤形卡鎖元件(134)。
5.按權利要求4的裝置，其特徵在於該卡鎖元件(134)在其圓周上具有突起，為了張緊，該螺旋彈簧元件(112，114)與卡鎖爪(138)配合作用，所述卡鎖爪是一個由絕緣材料構成的載體(136)的缺口部分，所述片簧(108，110)藉助一個被構造為插頭的保持部分(118)被固定。
6.按權利要求1的裝置，其特徵在於該碳刷(104，106)從該片簧(108，110)的一個承載部(116)起伸出來，該承載部具有缺口如切口(140)，其可被螺旋彈簧(112，114)穿過。
7.按權利要求1的裝置，其特徵在於該螺旋彈簧(112，114)與該片簧(108，110)的承載部(116)焊接在一起。
全文摘要
本發明涉及一個用於引導或者保持碳刷(16，18)並且在朝向電流傳輸元件如換向器(14)的方向上施加力的裝置，它包括一個在該碳刷的背離工作表面的側面上施加作用的第一彈簧元件(20)。為了使該碳刷以必需的壓力被壓向換向器，本發明建議，在第一彈簧元件(20)上作用有一個在朝向換向器(14)的方向上對該碳刷(16，18)施加力的第二彈簧元件(52，56，56)。
文檔編號H01R39/39GK1716713SQ20051008374
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月3日 優先權日2004年6月3日
發明者G·G·尤伊克, W·凱斯多夫 申請人:申克碳化技術股份有限公司