EP0937320B1 - Abschaltbürste fur elektrohandwerkzeugmaschine - Google Patents

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EP0937320B1
EP0937320B1 EP98945040A EP98945040A EP0937320B1 EP 0937320 B1 EP0937320 B1 EP 0937320B1 EP 98945040 A EP98945040 A EP 98945040A EP 98945040 A EP98945040 A EP 98945040A EP 0937320 B1 EP0937320 B1 EP 0937320B1
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EP
European Patent Office
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carbon brush
commutator
machine tool
area
electrical
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EP98945040A
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English (en)
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Günther Berger
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/58Means structurally associated with the current collector for indicating condition thereof, e.g. for indicating brush wear
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38Brush holders
    • H01R39/381Brush holders characterised by the application of pressure to brush

Definitions

  • the invention is based on an electric hand machine tool according to the preamble of claim 1.
  • DE-OS 43 21 475 is a carbon brush for DC electric motors known in the area of her headboard has two axial, step-shaped extensions, which as a frame serve for one current-carrying wire each. Between Extension is a hard tissue contact surface for one Pressure element and a damping pad underneath provided, the pressure element on the carbon brush Commutator should press.
  • the extensions are only about axially by 5% of the total length of the cabbage brush over the contact surface for the printing element.
  • This has the well-known carbon brush the disadvantage that they are not even close to extends to the height of the pressure element or the pressure spring, i.e. to their axially outermost Area. This determines the lifespan of the carbon brush Area of the carbon brush and its service life relatively short.
  • the by the position and the dimensions the pressure spring determined the outer diameter of the corresponding Carbon brushes equipped electric motor and corresponding housing area of those equipped with such a motor Electric hand machine tool is proportional large and in no way corresponds to an optimal grip size of the tool especially when the motor housing as Handle serves.
  • An optimal or the smallest possible grip circumference The electric hand machine tool is because of the limits the scalability of the collector diameter and the length of the carbon brush only relatively difficult to achieve.
  • the length of the carbon brush is determined by the difference between the collector radius and the outer radius of the housing minus the spring protrusion (overall height) compared to the housing.
  • the known carbon brush is therefore for power tools, their Handle formed by the motor housing is too short.
  • the known carbon brush has no security of the electric hand tool improving and the usable carbon brush lengths further reducing shutdown device so that if the shutdown device is installed in the known carbon brush would, whose term would be even shorter than without a shutdown device.
  • a hand tool according to the invention with the characteristic Features of claim 1 can be carried out so that they have the advantage has that with built-in shut-off device by 2 to 3 mm is longer, so that the running time of the electric hand tool until the next cabbage brush change by about 20 to 30 Hours extended.
  • the spring means can be designed as a spiral spring, is a minimal space in the motor housing for the maximum length of the carbon brush fully usable.
  • the electric hand machine tool shown in Figure 1 is an angle grinder 10, from the motor housing 12 at the rear an electrical connection cable 11 emerges, the outer contour 13 of the motor housing 12 on opposite sides a dashed line is highlighted, which is proportional small outer diameter of the motor housing 12 clarifies
  • a gear housing 14 is flanged to the front of the motor housing 12, the one at right angles to the motor housing axis has downward emerging output shaft 14 '. Laterally the motor housing 12 carries a button 15 for switching on and off an electrical switch controlling the motor.
  • a motor 16 with a Recognizable rotor 18 Inside the motor housing 12 is a motor 16 with a Recognizable rotor 18, the rear bearing 19 is in the middle is supported in the rear area of the motor housing 12.
  • the rotor 18 carries axially adjacent to the rear bearing 19 a commutator 20, on which there are radially elongated carbon brushes 22 elastically support with a rectangular cross-section, which are held in rectangular-tubular carbon brush guides 24 are arranged on a support 17 fixed to the housing are.
  • the carbon brush guides 24 have a side slot 25 ( Figure 3) on the side by a coil spring 26 with grab her arm 30 and the wear-related shift the carbon brush 22 can follow the commutator 20.
  • the coil spring 26 is in the middle of its spiral area with a clamping end 31 in a slot 29 of a spring holder 28 secured against loss and the the clamping end 31 opposite support arm 30 of the coil spring 26 is supported at the top on a support surface 32 of a head region 34 of the carbon brush 22 from ( Figure 3).
  • the carbon brush 22 carries an extension 36 on the head region 34, which is radial over the radially outermost edge of the carbon brush guides 24 protrudes.
  • the foot region 35 of the carbon brushes 22 serves as Contact and wear part and is supported radially on the commutator 20 from.
  • Figure 2 shows a plan view of the hand machine tool 10 according to FIG. 1 and in particular makes the position of the carbon brush guide 24 and the coil spring 26 and the spring holder 28 and an electrical connection strand 40 clearly, the flexible to follow the movement of the carbon brush 22.
  • Figure 3 shows only part of the upper half of the mirror-inverted downward cross-section of a Hand tool 10 ', in contrast to the figures 1 and 2 in detail an embodiment of a Commutator range is shown, the coil springs 26 opposite the longitudinal axis of the commutator 20 rotated by 90 degrees are arranged. Accordingly, the spring holder 28 with the slots 29 also 90 degrees compared to the embodiment 1 and 2 arranged rotated. Moreover the carbon brush 22 has an inclined foot 35 and is opposite the radial, starting from the center of the commutator 20 laterally offset. It becomes clear when the head area is viewed 34 an angled recess in which also a groove 33 extends into which the support arm 30 of the coil spring 26 is immersed and thus to prevent the carbon brush from slipping sideways 22 is secured.
  • Figure 4 shows the detail of a carbon brush 22 with a in the extension 36 in the form of a shutoff member 38 the angled recess becomes clear through the curved Course of the support surface 32 or parallel to it extending end face 36a of the head region 34 of the carbon brush 22 is determined, it being clear from FIG. 3, that in between the extensions of the top face 36a and the side surfaces 42, 44 formed upper outer contour or in the angled recess, the spring means 26 at least with the one supported on the carbon brush 22 Area in the mounting position of the carbon brush 22 is flush plunge.
  • FIG. 5 shows the view of the narrow side of the carbon brush 22 and illustrates the arrangement of the groove 33 and the location of the support arm 30 of the coil spring 26 securing side walls 46, 48 of the carbon brush 22.
  • the function of the shutdown element 38 is that at increasing wear the lower edge of the shut-off device 38 stamp-free and resilient by a compression spring 50 can support on the collector 20. This is the case when reached the upper limit of wear, the carbon brush 22 against the force of the coil spring 26 to the outside pressed so that a contact between the current-carrying Strand 40 and the commutator 20 prevented. It switches the electric motor automatically turns off, causing damage of the commutator by contact with the strand 40, sliding friction from metal to metal, is prevented at high speeds.

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)
  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)
  • Brushes (AREA)

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Elektrohandwerkzeugmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
Durch die DE-OS 43 21 475 ist eine Kohlebürste für Gleichstrom-Elektromotoren bekannt, die im Bereich ihres Kopfteils zwei axiale, stufenförmige Fortsätze aufweist, die als Fassung für je eine stromführende Litze dienen. Zwischen den Fortsätzen ist eine Anlagefläche aus Hartgewebe für ein Druckelement sowie eine darunter liegende Dämpfungauflage vorgesehen, wobei das Druckelement die Kohlebürste an den Kommutator drücken soll. Die Fortsätze stehen axial etwa nur um 5% der Gesamtlänge der Kohlbürste über die Anlagefläche für das Druckelement vor. Dadurch hat die bekannte Kohlebürste den Nachteil, daß sie sich nicht einmal annähernd bis zur Aufbauhöhe des Druckelements bzw. der Andruckfeder erstreckt, d.h. bis zu deren axial am weitesten außenliegenden Bereich. Dadurch ist der die Lebensdauer der Kohlebürste bestimmende Bereich der Kohlebürste bzw. deren Lebensdauer verhältnismäßig kurz. Der durch die Position und die Maße der Andruckfeder bestimmte Außendurchmesser des mit den entsprechenden Kohlebürsten bestückten Elektromotors und der entsprechende Gehäusebereich der mit einem solchen Motor bestückten Elektrohandwerkzeugmaschine ist verhältnismäßig groß und entspricht keinesfalls einem optimalen Griffumfang des Werkzeugs insbesondere dann, wenn das Motorgehäuse als Handgriff dient. Ein optimaler bzw. möglichst kleiner Griffumfang der Elektrohandwerkzeugmaschine ist wegen der Grenzen der Verkleinerbarkeit des Kollektordurchmessers und der Kohlebürstenlänge nur verhältnismäßig schwer verwirklichbar. Die Länge der Kohlebürste wird bestimmt durch die Differenz zwischen dem Kollektorradius und dem Außenradius des Gehäuses abzüglich dem Federüberstand (Bauhöhe) gegenüber dem Gehäuse.
Die bekannte Kohlebürste ist daher für Elektrowerkzeuge, deren Griff durch das Motorgehäuse gebildet wird, zu kurz.
Außerdem hat die bekannte Kohlebürste kein die Sicherheit des Elektrohandwerkzeugs verbesserndes und die nutzbare Kohlebürstenlängen weiter reduzierendes Abschaltorgan, so daß, falls das Abschaltorgan in die bekannte Kohlebürste eingebaut würde, deren Laufzeit noch kürzer wäre als ohne Abschaltorgan.
Vorteile der Erfindung
Eine erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 kann so ausgeführt werden, daß sie demgegenüber den Vorteil hat, daß sie bei eingebautem Abschaltorgan um 2 bis 3 mm länger ist, so daß sich die Laufzeit des Elektrohandwerkzeugs bis zum nächsten Kohlbürstenwechsel um etwa 20 bis 30 Stunden verlängert.
Dokument FR-A-2496348 beschreibt einen Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Dadurch, daß die Federmittel als Spiralfeder ausgebildet sein können, wird ein minimaler Bauraum im Motorgehäuse für die maximale Länge der Kohlebürste voll ausnutzbar.
Dadurch, daß die Spiralblattfeder mit ihrem Stützarmbereich in einer Nut der Kohlebürstenlage gesichert ist, ist gesichert, daß die Kohlebürste bis zum Ansprechen des Abschaltorgans sicher in Richtung des Kommutators gedrückt wird und dadurch Funkenbildung und Verbrennungsschäden am Kommutator ausgeschlossen werden können.
Dadurch, daß der Kopf der Kohlebürste verlängert ist, ist das Führungsverhalten bei zunehmender Abnutzung und Verkürzung der Kohlebürste besser als bei den bisherigen Kohlebürsten, weil deren Führungsflächen länger sind.
Dadurch, daß die Flachseite der Spiralfeder im wesentlichen parallel und eng benachbart zur Schmalseite der Kohlebürste angeordnet sein kann, ist eine besonders kompakte Bauweise der Bürstenhalterung möglich.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen
  • Figur 1 eine als Winkelschleifer ausgestaltete Handwerkzeugmaschine mit den erfindungsgemäßen Kohlebürsten im TeilLängsschnitt,
  • Figur 2 den winkelschleifer gemäß Figur 1 in der Ansicht von oben mit teilweiser aufgebrochenem Motorgehäuse,
  • Figur 3 den Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Elektrohandwerkzeugmaschine im Bereich des Kohlebürstenträgers,
  • Figur 4 die Einzelheit einer erfindungsgemäßen Kohlebürste, entlang der Breitseite geschnitten und
  • Figur 5 die Einzelheit der Kohlebürste gemäß Figur 4 mit der Ansicht der Schmalseite.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
    Die in Figur 1 dargestellte Elektrohandwerkzeugmaschine ist ein Winkelschleifer 10, aus dessen Motorgehäuse 12 hinten ein Elektro-Anschlußkabel 11 austritt, wobei die Außenkontur 13 des Motorgehäuses 12 auf gegenüberliegenden Seiten durch je eine gestrichelte Linie hervorgehoben ist, die den verhältnismäßig geringen Außendurchmesser des Motorgehäuses 12 verdeutlicht
    Vorn an das Motorgehäuse 12 ist ein Getriebegehäuse 14 angeflanscht, das eine im rechten Winkel zur Motorgehäuseachse nach unten austretende Abtriebswelle 14' aufweist. Seitlich trägt das Motorgehäuse 12 eine Taste 15 zum Ein- und Ausschalten eines den Motor steuernden Elektroschalters.
    Im Inneren des Motorgehäuses 12 ist ein Motor 16 mit einem Rotor 18 erkennbar, dessen hintere Lagerung 19 sich mittig im hinteren Bereich des Motorgehäuses 12 abstützt.
    Axial benachbart zur hinteren Lagerung 19 trägt der Rotor 18 einen Kommutator 20, an den sich radial längliche Kohlebürsten 22 mit rechteckigem Querschnitt elastisch abstützen, die in rechteckig-rohrförmigen Kohlebürstenführungen 24 gehalten werden, die an einen Träger 17 gehäusefest angeordnet sind.
    Die Kohlebürstenführungen 24 weisen einen Seitenschlitz 25 (Figur 3) auf, durch den seitlich eine Spiralfeder 26 mit ihrem Arm 30 greifen und der abnutzungsbedingten Verschiebung der Kohlebürste 22 zum Kommutator 20 hin folgen kann.
    Die Spiralfeder 26 ist in der Mitte ihres spiraligen Bereiches mit einem Klemmende 31 in einen Schlitz 29 eines Federhalters 28 gegen Verlieren gesichert festgehalten und der dem Klemmende 31 gegenüberliegende Stützarm 30 der Spiralfeder 26 stützt sich oben an einer Stützfläche 32 eines Kopfbereichs 34 der Kohlebürste 22 ab (Figur 3). Die Kohlebürste 22 trägt am Kopfbereich 34 einen Fortsatz 36, der radial über die radial äußerste Kante der Kohlebürstenführungen 24 hinausragt. Der Fußbereich 35 der Kohlebürsten 22 dient als Kontakt- und Verschleißteil und stützt sich radial am Kommutator 20 ab.
    Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Handwerkzeugmaschine 10 gemäß Figur 1 und macht insbesondere die Lage der Kohlebürstenführung 24 und der Spiralfeder 26 sowie des Federhalters 28 und einer Elektro-Anschluß-Litze 40 deutlich, die biegsam der Bewegung der Kohlebürste 22 folgen kann.
    Figur 3 zeigt nur einen Teil der oberen Hälfte des sich spiegelbildlich nach unten fortsetzenden Querschnitts einer Handwerkzeugmaschine 10', wobei im Unterschied zu den Figuren 1 und 2 ausschnittsweise ein Ausführungsbeispiel eines Kommutatorbereichs gezeigt ist, dessen Spiralfedern 26 gegenüber der Längsachse des Kommutators 20 um 90 Grad gedreht angeordnet sind. Dementsprechend sind die Federhalter 28 mit den Schlitzen 29 ebenfalls um 90 Grad gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 und 2 gedreht angeordnet. Außerdem hat die Kohlebürste 22 einen schrägen Fuß 35 und ist gegenüber der Radialen, ausgehend vom Mittelpunkt des Kommutators 20 seitlich versetzt. Deutlich wird bei Ansicht des Kopfbereichs 34 eine winklige Ausnehmung, in der außerdem eine Nut 33 verläuft, in die der Stützarm 30 der Spiralfeder 26 eintaucht und so gegen seitliches Abrutschen von der Kohlebürste 22 gesichert ist.
    Besonders deutlich wird, daß das obere Ende der Kohlebürste 22 bis nah an die Außenkontur 13 heranragt und daß dadurch sowohl der die Litze 40 tragende Bereich als auch die Verschleißlänge bestimmende Abschaltorgan 38 (Fig. 4) radial maximal weit nach außen geführt sind. Das obere Ende des Fortsatzes 36 steht über die Oberkante der Kohlebürstenführung 24 hinaus. Deutlich ist auch der Seitenschlitz 25 der Kohlebürstenführung 22 erkennbar.
    Figur 4 zeigt die Einzelheit einer Kohlebürste 22 mit einem im Fortsatz 36 fassungsartig gelagerten Abschaltorgan 38 wobei die winklige Ausnehmung deutlich wird, die durch den gebogenen Verlauf der Stützfläche 32 bzw. der dazu parallel verlaufenden Stirnseite 36a des Kopfbereichs 34 der Kohlebürste 22 bestimmt wird, wobei aus Figur 3 deutlich wird, daß in die zwischen den Verlängerungen der oberen Stirnfläche 36a und der Seitenflächen 42, 44 gebildete obere Außenkontur bzw. in die winklige Ausnehmung die Federmittel 26 zumindest mit dem sich an der Kohlebürste 22 abstützenden Bereich in der Montageposition der Kohlebürste 22 bündig eintauchen.
    Figur 5 zeigt die Ansicht der Schmalseite der Kohlebürste 22 und verdeutlicht die Anordnung der Nut 33 und den die Lage des Stützarms 30 der Spiralfeder 26 sichernden Seitenwänden 46, 48 der Kohlebürste 22.
    Die Funktion des Abschaltorgans 38 besteht darin, daß bei zunehmendem Verschleiß die Unterkante des Abschaltorgans 38 sich stempelartig frei und durch eine Druckfeder 50 federnd am am Kollektor 20 abstützen kann. Ist dieser Fall bei Erreichen der Verschleißobergrenze eingetreten, wird die Kohlebürste 22 entgegen der Kraft der Spiralfeder 26 nach außen gedrückt, so daß ein Kontakt zwischen der stromführenden Litze 40 und dem Kommutator 20 verhindert. Dabei schaltet sich automatisch der Elektromotor aus so daß ein Beschädigen des Kommutators durch Kontakt mit der Litze 40, Gleitreibung von Metall auf Metall, bei hohen Drehzahlen verhindert wird.

    Claims (6)

    1. Elektrohandwerkzeugmaschine (10) mit einem Elektromotor (16), dessen Kommutator (20) über mindestens eine durch Federmittel (26) an den Kommutator (20) gedrückte Kohlebürste (22) mit einer Spannungsquelle verbindbar ist, wobei die Kohlebürste (22) aus einem Kopfteil (34) und einem Fußteil (35) besteht und eine Elektrolitze (40) sowie ein Abschaltorgan (38) trägt, welches bei einem bestimmten Verschleiß des Fußteils (35) der Kohlebürste (22), unter Beaufschlagung einer Druch feder (50) durch den Fußteil nach außen gedrückt wird, wodurch die Kohlebürste entgegen der Kraft der Federmittel (26) vom Kommutator (20) abhebt und damit automatisch die elektrische Verbindung zwischen der Spannungsquelle und dem Kommutator (20) trennt,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlebürste (22) im Bereich ihres Kopfteils (34) um einen axialen Fortsatz (36) verlängert ist, der als Fassung für das Abschaltorgan (38) dient und der so bemessen ist, daß in die zwischen seiner oberen Stirnfläche (36a) und Verlängerungen der Seitenflächen (42, 44) der Kohlebürste gebildete obere Bürsten kontur die Federmittel (26) zumindest mit dem sich an der Kohlebürste (22) abstützenden Bereich in der Montageposition der Kohlebürste (22), insbesondere bündig, eintauchen.
    2. Elektrohandwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Federmittel (26) eine Spiralfeder dient, die sich mit einem, insbesondere gewölbten, Ende des Spiralbereichs, vorzugsweise Stützarmbereich (30), innerhalb der Außenkontur der Kohlebürste (22) erstreckt und sich an einer Stützfläche (32) am Kopfteil (34) der Kohlebürste (22) abstützt.
    3. Elektrohandwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Stützarm (30) in einer Nut (33) im Kopfbereich (34) der Kohlebürste (22) lagegesichert abstützt.
    4. Elektrohandwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlebürste (22) länglich mit rechteckigem Querschnitt mit einer Breitseite (42) und einer Schmalseite (44) ausgestaltet ist.
    5. Elektrohandwerkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flachseite der Spiralfeder (26) im wesentlichen parallel und eng benachbart zur Schmalseite (44) der Kohlebürste (22) angeordnet ist.
    6. Elektrohandwerkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolitze (40) etwa rechtwinklig, vorzugsweise aus einer Austrittsöffnung (42), aus der Breitseite (42) der Kohlebürste (22) tritt.
    EP98945040A 1997-09-10 1998-07-23 Abschaltbürste fur elektrohandwerkzeugmaschine Expired - Lifetime EP0937320B1 (de)

    Applications Claiming Priority (3)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE29716245U DE29716245U1 (de) 1997-09-10 1997-09-10 Elektrohandwerkzeugmaschine
    DE29716245U 1997-09-10
    PCT/DE1998/002077 WO1999013538A1 (de) 1997-09-10 1998-07-23 Abschaltbürste fur elektrohandwerkzeugmaschine

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0937320A1 EP0937320A1 (de) 1999-08-25
    EP0937320B1 true EP0937320B1 (de) 2004-10-13

    Family

    ID=8045794

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