DE3943651C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Universalmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem eine Drehrichtungsumkehr ermöglichenden elektrischen Universalmotor dieser Art (US-PS 34 40 465) ist ein gleichzeitig die Kohlebürsten tragender, um vorgegebene Winkelbeträge verschwenkbarer Schaltring so zwischen zwei stationären Ring- bzw. Lagerteilen eingeklemmt gehalten, daß von einem dem Stator des Elektromotors zugewandten Kontaktring als erstem dieser Lagerteile auf den Schaltring gerichtete bogenförmige Blattfederkontakte in den jeweiligen Endlagen des Schaltrings unmittelbar in Kontaktanlage mit entsprechenden Kontaktbereichen der Bürstenhalter gelangen. Hierdurch ist gewährleistet, daß bei einer entsprechenden Verdrehung des die Kohlebürsten tragenden Schaltrings sowohl deren Winkellage zum Kommutator des elektrischen Motors zur Erzielung einer besseren Kommutierung in den jeweiligen Schaltringend­ lagen als auch die notwendige Polumschaltung des über die Bürsten dem Rotor zugeführten Stroms gewährleistet ist, allerdings mit dem Nachteil, daß durch die direkte Bürstenkontaktierung der Bereich Kohlebürste/ Kohlehalter leicht eine unzulässig hohe Erwärmung an­ nehmen kann - darüber hinaus ist der Aufbau und die Lagerung für die Polumschaltung und die Bürstenver­ stellung umständlich und weist eine hohe Anzahl von komplizierten Einzelteilen auf.

Lagerschilde sind bei diesem dem Antrieb eines Elektrohandwerkzeugs dienenden Elektromotor insofern nicht vorgesehen, als Teile des Werkzeuggehäuses gleichzeitig Lagerschildaufgaben für den Motor wahrnehmen und das über Schrauben zusammengespannte Statorpaket mit seinem äußeren rohrförmigen Gehäuse gleichzeitig den mittleren Teil der Werkzeuggehäuseaußenform bil­ det. Die Lagerungen für die Rotorwelle sind von stationären Halteteilen des Werkzeuggehäuses abgelei­ tet.

Bei einem anderen Elektrohandwerkzeug mit einem Universalmotor für Rechts- und Linkslauf ist es be­ kannt (DE-PS 37 31 079), zur Umschaltung an einem die Bürsten gleichzeitig lagernden Trägerring zwei in Umfangsrichtung angeordnete, jeweils mit einem Bürstenhalter elektrisch verbundene und radial nach innen federnde Kontaktfedern anzuordnen, die an ihren jeweils zueinander benachbarten, jedoch voneinander getrennten Enden jeweils einen Netzkontakt- bzw. einen Feldkontaktpunkt aufweisen. Der erforderliche Kontakt­ druck für eine sichere in radialer Richtung wirkende Kontaktgabe wird daher lediglich durch die radiale Druckwirkung der Vorspannungsfedern erzeugt, die innerhalb des vom Trägerring gebildeten Axialraums angeordnet sind, der auch die Kohlebürsten enthält, so daß bei möglicherweise nicht hinreichender Staubabdeck­ ung Verschmutzungen und Kontaktschwierigkeiten pro­ blematisch werden können. Der Trägerring ist auf einem zentralen Axialvorsprung des zugewandten Motorgehäuses drehbar aufgesetzt und wird von einem am Ende des Vorsprungs angeordneten Sicherungsring gehalten und in seiner axialen Position fixiert.

Bei diesem bekannten Elektrohandwerkzeug ist das Motorgehäuse gleichzeitig Teil des Werkzeug-Außenge­ häuses, wobei bei Wegfall von beidseitigen Lagerschil­ den die Rotorwellenlager von Gehäusestrukturen des Handwerkzeugs selbst gebildet sind - genaueres ist nicht angegeben.

Die Verdrehung des Trägerrings mit seinen Kohlebürsten erfolgt dadurch, daß diametral entgegengesetzte seitlich vorspringende Ansätze durch Gehäuseschlitze des Elektrohandwerkzeugs ragen und auf diese Weise eine Betätigung von außen möglich ist. Die Einnahme einer Neutralstellung des Trägerrings zur gleichzei­ tigen Abschaltung des Motors ist durch eine mechanische Verriegelung ausgeschlossen; die Stromzu­ führung ist über einen gesonderten Schalter nur dann möglich, wenn sich der Trägerring selbst in einer seiner beiden Drehendlagen befindet.

Die Stromzuführung erfolgt über den Sicherungsring, der eine erste axial bis zum Trägerring geführte Netz­ kontaktzunge aufweist, die einen der Netzkontaktpunkte der innenliegenden peripheren Kontaktfedern gleichzei­ tig mit einer vom Statorpaket axial auf den Trägerring gerichteten Feldkontaktzunge kontaktiert, wobei durch die Verdrehbarkeit des Trägerrings in der anderen Endlage dann jeweils die anderen Netz- bzw. Feldkon­ taktpunkte der Kontaktfedern von der Netz- bzw. Feld­ kontaktzunge des Sicherungsrings bzw. Stators kontak­ tiert werden. Der andere Netzanschluß ist unmittelbar mit dem freien Statoranschluß verbunden. Die Polumkehr des Rotorstroms über die Bürsten erfolgt dadurch, daß diese jeweils mit einer der Kontaktfedern am Träger­ ring elektrisch verbunden sind. Eine Einbeziehung von Stirnflächen hier des B-Lagerschilds in den Umschalt­ vorgang zur Reversierung des Elektromotors ist schon deshalb nicht möglich, weil A- und B-Lagerschilde in diesem Sinne nicht vorhanden sind; daher stellt der bekannte Elektromotor außerhalb des zugeordneten Elektrohandwerkzeugs auch keine in sich abgeschlossene funktionsfähige und daher auch vor Einbau prüffähige Einheit dar.

Zur Ermöglichung einer Umschaltung zwischen Rechts­ und Linkslauf bei einer Handwerkzeugmaschine ist es ferner bekannt (EP-PS 02 08 137), die Einrichtung zum Verschieben der auf dem Kollektor schleifenden Bürsten als Umschalter in Form von zwei miteinander kuppelbaren Trägerkörpern aus Isoliermaterial auszubilden, wobei die beiden Trägerkörper ineinandergreifende Bünde aufweisen, die einen Hohlraum bilden, in dem die Umschalt-Kontaktelemente angeordnet sind. Bei dieser bekannten Handwerkzeugma­ schine ist auch eine weitgehend automatische Montage möglich, da die beiden Trägerkörper in Form eines Kontakthalters für die Kontakte zum Außenanschluß der Werkzeugmaschine bzw. als Kontaktplatte mit den Kohlebürstenhaltern ausgebildet sind und die Kontaktierung mit den Statoranschlüssen durch axiale Kontaktfahnen erfolgt. Zur Ermöglichung der Umschaltvorgänge für den Drehrichtungswechsel sind radial federnde Kontaktbänder in Haltetaschen der Kontaktplatte eingesetzt, wobei die Kontaktgabe ebenfalls, wie schon bei dem Elektrohandwerkzeug der eingangs berücksichtigten DE-OS 37 31 079, in radialer Richtung stattfindet.

Es ist ferner bekannt (US-PS 46 13 781), bei einem elektrischen Motor auf einer Seite eine Endkappen- Montagegruppe anzuordnen, die ein Kunststoffteil umfaßt, in dessen Innerem eine Vielzahl streifenför­ miger metallischer Leitungen eingebettet sind, die die elektrischen Verbindungen herstellen zwischen den Motorkomponenten und den Bürstenhaltern. Zu diesem Zweck ist jede elektrische Leitung, die mit einem Bürstenhalter Kontakt machen soll, um einen Basisbe­ reich des Bürstenhalters herumgewickelt, wozu jeder Bürstenhalter an seiner Basis seitliche Flansche aufweist.

Ferner ist die Ausbildung des einzelnen Bürstenhalters so getroffen, daß eine Seitenwand schleifenartig abgebogen und so verlängert ist, daß sie nach Art eines Hakens unter die jeweilige Kohlebürste im Bürstenhalter greift und diese zu Montagezwecken im Abstand zum Kollektorring des Ankers zunächst halten kann. Anschließend, nämlich nach dem Zusammenbau, wird der Haken weiter nach außen gedrückt, wodurch die Kohle freikommt und die elektrische Kontaktgabe zwischen ihr und dem Kollektor des Elektromotors möglich ist.

Es ist ferner bei einer Baugruppe für einen Elektro­ motor bekannt (DE-GM 85 20 258), eine aus Isolier­ material bestehende und eine Schaltungsanordnung tragende Platte mit zentralem Ausschnitt zur Aufnahme des Kollektors eines Elektromotors vorzusehen und auf der Platte einander gegenüberliegend angeordnete einstückige Rahmenteile zur Halterung von mit der Schaltungsanordnung verbindbaren Bürsten so auszubilden, daß von seitlich neben den Rahmenteilen angeordneten Federhalterungen federnd vorgespannte Fortsätze der Federn in die Rahmenteile zu führen. Die Federn sind auf den Federhalterungen schraubenförmig aufgewickelt. Mindestens ein Teil der elektrischen Schaltungsanordnungen ist in die Kunststoffträger­ platte eingebettet.

Dieses Einbetten der zum Betrieb eines Elektromotors erforderlichen Verdrahtung mindestens in ihren wesentlichen Bestandteilen ist auch bekannt aus der DE-OS 36 04 675, wobei ein isolierendes Bauteil die Leiterbahn in ihren wesentlichen Bestandteilen umschließt und gleichzeitig andere Bauelemente zum Betrieb des Motors lagert, beispielsweise Bürstenbrück­ en, die in das Bauteil ebenfalls integriert sind. Das Bauteil ist plattenförmig ausgebildet und weist eine zentrale Bohrung auf zur Ermöglichung des Durchtritts des Kollektors des Elektromotors.

Bei einem weiteren Elektromotor bekannter Bauart (Europäische Patentanmeldung 02 35 443) sind auf einer ringförmigen Trägerplatte eine Vielzahl von elektrischen Komponenten angeordnet, die mit in der Trägerplatte eingebetteten elektrischen Leitungen dadurch kontaktieren, daß die Trägerplatte die elektrischen Leitungen zur Kontaktgabe teilweise freigibt. Auf der Trägerplatte gleichfalls gelagerte Bürstenhalter verfügen dabei über randseitige Verlängerungen, die nach Art einer Verrastung über freie Leiterbereiche geklipst werden, so daß sich eine sichere körperliche Verbindung zwischen den Leitungen innerhalb der Trägerplatte und den Bürstenträgergehäu­ sen herstellen läßt. Allein der Montageaufwand, um auf der Trägerplatte die Vielzahl von Einzelteilen einschließlich separater, gewickelter Bürstenvorspan­ nungsfedern und deren Trägerpfosten anzuordnen und zu lagern, ist erheblich; Teile der elektrischen, in die Trägerplatte eingebetteten Leitungen stehen dabei in axialer Richtung von dieser ab, um an anderer Stelle, beispielsweise mit dem Stator eine Kontaktgabe zu erreichen.

Es ist auch bekannt, bei einem Elektromotor für ein kleineres Elektrowerkzeug eine becherförmige Lagerbrücke so auszubilden, daß sie nach Art eines Teilgehäuses den in sie eingeschobenen Stator aufnimmt, in dessen Innerem wiederum der Rotor frei drehbar gelagert ist. Die Rotorwelle sitzt dabei auf der Seite der becherförmigen Lagerbrücke in einem Wälzlager, welches von der Lagerbrücke gebildet ist.

Ferner verfügt die Lagerbrücke über Mittel zur Ein­ und Ausschaltung, Feldstecker sowie einen Entstör­ kondensator. An der Lagerbrücke ist ein Kontaktgitter angeordnet, welches als Stanzgitter zum wahlweisen Anschließen von Drosseln, Umschaltern, Dioden und Widerständen ausgeführt ist. Das Stanzgitter liegt auf der dem Rotor zugewandten Seite einer Schalteranordnung. Hierbei ist ferner ein Schaltring vorgesehen, bei dessen Verdrehen verschiedene Kontaktgaben erfolgen können, beispielsweise zur Dreh­ richtungsumkehr oder Geschwindigkeitsreduzierung (Europäische Patentanmeldung 02 24 054).

In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt (Europäische Patentanmeldung 02 24 053), das ebene Stanzgitter auf einer Seite einer Kohlehalterplatte anzuordnen, wobei die Kohlebürsten auf der anderen Seite der Kohlehalterplatte befindlich sind. Durch senkrecht zur Hauptebene des Stanzgitters abgewinkelte Anschlußzungen ergeben sich Anschlußkontakte für die Feldwicklungen. Das Stanzgitter ist dabei als zusam­ menhängender Bandleiter aus Metall ausgebildet und mit der rotorseitigen Fläche der aus Kunststoff bestehenden Kohlehalterplatte verschweißt, verklebt oder auf sonstige Weise verbunden.

Problematisch bei den bekannten Elektromotoren bzw. Bauteilen für diesen ist, daß zwar durch gewisse Einzelmerkmale vereinfachende Lösungen erreicht werden, dennoch hinsichtlich des Aufwands an Einzelteilen, deren Zusammenfügen und der Montage des Elektromotors wesentlich zu komplexe Strukturen vorliegen, insbesondere wenn man bedenkt, daß ein solcher Elektromotor auch Mittel aufweisen sollte, um ein Ein- und Ausschalten, vor allen Dingen aber auch ein U-schalten in der Drehrichtung zu ermöglichen. Gerade die Drehrichtungsumkehr ist aber mit einem erheblichen Schaltungsaufwand üblicherweise verbunden, so daß hier, aber auch bei der Lagerung der Bürsten und deren guter Kontaktgabe zu weiteren Schaltungstei­ len, überhaupt in der ganzen Grundstruktur und dem Aufbau von Elektromotoren Probleme auftauchen, die z. B. auch einer im wesentlichen automatisierten Mon­ tage und einer kostengünstigen Herstellung von Elek­ tromotoren im Wege stehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Universalmotor zu schaffen, der bei besonders einfachem Aufbau mit nur wenigen Einzelteilen auskommt und dennoch bei einwandfreier Funktionssicherheit eine problemlose Drehrichtungsum­ schaltung, gegebenenfalls mit Motor-Ausschaltposition in einer Mittenschaltstellung, bei besonders einfacher elektrischer Verschaltung zur Polumkehr des Rotorstroms bietet.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hat den Vorteil, daß durch die Einbeziehung der Außenstirnfläche eines der Lagerschilde als Kontaktträger für den Reversiermecha­ nismus eine erhebliche Vereinfachung in dessen Aufbau erzielt wird, wobei ein von diesem Lagerschild ausge­ hender das zugeordnete Rotorwellenlager aufnehmender Ansatz durch eine zentrale Öffnung des Schaltrings geführt ist und dessen unmittelbares Aufliegen auf der Stirnring-Außenfläche des Lagerschildes ermöglicht, wobei der Trägerring dann gleichzeitig den zugeordneten Gegenkontaktbereich für die Stirnring- Außenfläche bildet.

Durch das unmittelbare Aufliegen des Trägerrings auf der Stirnaußenfläche des Lagerschildes wird für die Umschaltung kein axialer Freiraum benötigt; die axiale Kontaktierung der aufeinanderliegenden Kontaktflächen wird durch einfache Federkontakte gewährleistet, die gleichzeitig einen sicheren Toleranzausgleich gewährleisten. Dabei liegen die Kontakte im durch den Gesamtaufbau des Elektromotors gewährleisteten Kühlluftstrom, in welchem auch die Kohlebürsten ange­ ordnet sind, so daß sowohl im Bürstenbereich als auch im Kontaktbereich für die Reversierung hohe Temperatu­ ren sicher vermieden sind.

Gerade durch die Einbettung der Kontaktbahnen in die Lagerschild-Stirnfläche ergibt sich eine besondere Einfachheit, wobei ein den auf die Stirnfläche unmittelbar aufgesetzten Schaltring übergreifender Sicherheitsring diesen nicht nur bei Aufrechterhaltung des axialen Kontaktfederdrucks an seiner Position sichert, sondern gleichzeitig auch für eine einwand­ freie Staubabdichtung sorgt.

Die Erfindung ermöglicht daher durch diese spezielle Lagerschildausbildung sowohl eine exakte Zentrizität von Rotor und Stator zueinander infolge der Kugella­ geraufnahme über den Lagerschildansatz und trägt darüber hinaus gleichzeitig in besonders wirkungsvol­ ler Weise zur elektrischen Verschaltung einschließlich Motorreversierung unter Einschluß einer Ein/Ausschalt­ funktion bei.

Die axiale Kontaktierung macht eine automatisierbare Großserienfertigung problemlos möglich. Der komplette, keiner weiteren äußeren Lagerungen oder Verdrahtungen bedürftige Motor bildet nach Montage eine vollkommen abgeschlossene und funktionsfähige und insofern auch prüffähige Einheit und benötigt trotz hoher erreichter Stabilität, präzi­ ser Zentrierung des Motors, problemloser Reversierbar­ keit mit Motorausschaltfunktion nur wenige Einzelteile.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die Kontaktbahnen für die Zuführung der Stromversor­ gung zum Stator und zur Sicherung der Umschaltmöglich­ keiten für Rechts- und Linkslauf in das Material des bürstenseitigen Lagerschilds (B-Lagerschild) einge­ bettet bzw. an diesem so angeordnet sind, daß der die Kohlebürsten tragende Schaltring die Kontakte im La­ gerschild, wie erwähnt, axial mit kräftigem Federdruck kon­ taktieren kann und daher selbst lediglich mit den Kohle­ bürsten verbundene, axiale Federdruckkontakte auf­ weist, die bei der Verdrehung des Schaltrings auf jeweils andere Kontakte im Lagerschild ausgerichtet sind zur Polwendung und gleichzeitig zur Bürstenver­ stellung zur Verbesserung der Kommutierung.

Eine Rastung in der Verdrehbarkeit des Schaltrings ergibt ferner eine mittlere Ein-Aus-Funktion für den Motor unabhängig von weiteren äußeren Schaltern, wobei für alle Baumuster stets die gleiche Verdrahtung im Bereich Schaltring und zugewandtem B-Lagerschild eingesetzt werden kann.

Durch die Drehung des Schaltrings zur Umschaltung zwischen Rechts- und Linkslauf ergibt sich gleichzei­ tig eine entsprechende Kontaktsäuberung, wobei die Kontakte innerhalb eines abgedichteten Raums angeord­ net sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildun­ gen und Verbesserungen des elektrischen Universalmo­ tors möglich. So können die vom B-Lagerschild getrage­ nen Kontaktbrücken entweder in das B-Lagerschild sozu­ sagen hochkant in Form von Stegen eingebettet sein, oder sie können als flaches Blechmaterial auf dieses aufgelegt und durch eine entsprechende Verrastung ge­ sichert sein, entweder indem von den flachen Blechste­ gen abgewinkelte Schenkel in das Material des Lager­ schildes eindringen, oder von diesem kurze Haltewarzen ausgehen, die von federnden Blechteilen beidseitig um­ faßt werden, so daß sich beim Aufdrücken die Blechtei­ le in der Endposition etwas in das Material dieser Haltezapfen oder -warzen eingraben und nicht mehr abgezogen werden können.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine mögliche Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen elektrischen Universalmotors in der ge­ brauchsmäßigen Endmontageform im Längsschnitt und

Fig. 2 den Universalmotor der Fig. 1 in einer Ansicht von rechts mit Draufsicht auf den durch einen zusätzlich aufgesetzten Sicherungsring erkennbaren Schaltring mit Kohlebürsten­ lagerung;

Fig. 3 zeigt einen der Darstellung der Fig. 1 ver­ gleichbaren Längsschnitt durch die Ausführungs­ form des elektrischen Universalmotors, jedoch in einer um 90° gegenüber der Fig. 1 gedrehten Ansicht, wobei die

Fig. 4 im Längsschnitt das in den Darstellungen der Fig. 1 und 3 rechte, also B-Lagerschild zeigt;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 1, jedoch mit Darstellung lediglich des A-Lager­ schilds, während die

Fig. 6 einen Querschnitt durch das A-Lagerschild mit eingesetztem und durch Verdrehung in seine ge­ sicherte Endposition überführten Luftleit- und Zugankerrings darstellt;

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen zwei jeweils die Endpositionen des Schaltrings angebende Draufsichten auf diesen mit Darstellung der Kohlehalterungen, Drosselbecher und Kohlevorspannungsfedern,

Fig. 7a einen Ausschnitt längs der Linie VIIa-VIIa der Fig. 8, während

Fig. 9 den Schaltring von der dem B-Lagerschild zugewandten Rückseite zeigt und die

Fig. 10 einen Detailausschnitt längs der Schnittlinie X₁-X₁ der Fig. 9 angibt;

Fig. 11 zeigt eine Draufsicht auf das B-Lagerschild entspre­ chend Fig. 4 von rechts, mit in dieses eingebetteten, dem nicht dargestellten Schaltring zugewandten Kon­ taktverläufen, während die

Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie XII-XII der Fig. 11 zeigt;

Fig. 13 stellt eine Ansicht des B-Lagerschilds der Fig. 4 von links dar, aus welcher Ansicht auch die beiden mit der Statorwicklung zu verbindenden Netzanschluß­ kontakte sichtbar sind, während die

Fig. 14 und 15 schematisiert das elektrische Verdrahtungs­ bild des erfindungsgemäßen Universalmotors zeigen, mit dem Schaltring jeweils in der einen oder anderen Endanschlagposition und mit zwischen den Kohlebürsten und den Statoranschlußpunkten zwischengeschalteten Entstördrosseln; schließlich zeigt die

Fig. 16 zwei weitere Möglichkeiten der Anordnung bzw. Einbet­ tung der Schaltkontaktverläufe im Bereich des B-Lagerschilds.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist der elektrische Universalmotor mit 10, das linke, also antriebs­ seitige A-Lagerschild mit 11 und das rechte, bürsten­ seitige B-Lagerschild mit 12 bezeichnet.

Das B-Lagerschild 12 ist in Fig. 4 nochmals gesondert dargestellt und umfaßt im einstückigen Aufbau zunächst eine zylindrische, topfartige Grundform 12a mit einer Einpaß-Randbildung, wobei am Außenrand auch Durch­ trittsöffnungen 12b für Spannschrauben unter Bildung einer Abschulterung für die Anlage der Spann­ schraubenköpfe dargestellt sind. In diesem Bereich be­ finden sich ferner ovale Luftdurchtrittsöffnungen 12c angrenzend zu den Wickelköpfen 26 des Statorpakets; ähnliche Durchbrechungen in Höhe der Wickelköpfe be­ finden sich auch im Rand 11b des A-Lagerschildes und sind dort mit 27 bezeichnet. Hierdurch ist sicherge­ stellt, daß auch im Motorstillstand bei dann ebenfalls stillstehendem Lüfter 23 eine wirksame Kühlung erfolgt.

Der zylindrische Randbereich 12a des B-Lagerschilds geht in eine zentrale axiale Verlängerung über, die einen Ansatz 12d bildet mit einer Aufnahme 29 für das rechtsseiti­ ge Wälzlager 28 der Rotorwelle 19. Das Kugellager 28 kann, wie in Fig. 1 gezeigt, in der vom Ansatz 12d gebildeten Aufnahme 29 gegebenenfalls unter Zwischen­ lage einer metallischen, dann mehrfach abgetreppten Einlage 30 sitzen.

Für den Durchtritt der an einem Schaltring sitzenden Kohlebürsten weist der Ansatz 12d entsprechend groß­ zügig bemessene Durchtrittsöffnungen 31 auf, die auch eine Drehbewegung der Kohlebürsten auf dem Kollektor zur Rechts-Linkslauf-Umschaltung ermöglichen.

Das B-Lagerschild trägt und lagert als Gegenelement zu einem in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellten Schaltring Kontaktbahnen die flächig auf der Stirnfläche 32 des B-Lagerschilds (Fig. 4) im Über­ gang zum Ansatz 12d aufliegen bzw. in die­ ser Ebene flache Kontaktbereiche zur axialen Kontaktgabe bilden.

Das B-Lagerschild ist daher zusätzlich zu seinen sonstigen Aufgaben noch Hauptkontaktträger für die elektrische Anschaltung des Stators und zur Ermöglichung der Kohlebürstenkontaktierung, wobei die Kontaktbahn­ verläufe am besten aus der Darstellung der Fig. 11 in Verbindung mit der Fig. 13 hervorgehen.

Die Fig. 11 zeigt die nach außen gerichtete Ringfläche 32 des B-Lagerschildes 12, so daß hier auch die Durch­ trittsbohrung 12b für die Spannschraubenbefestigung erkennbar ist. Die Netzzuführungs-Steckkontakte sind mit 33a, 33b bezeichnet; sie sind, wie auch Fig. 3 zeigt, durch das Material der Stirnfläche 32 hindurch­ geführt bzw. verlaufen dann innerhalb dieses Materials als sekantenartige Längsstege 33a′, 33b′ und treten, wie die Fig. 13 zeigt, als axiale Steckkontakte 33a′′, 33b′′ auf der dem Stator zugewandten Seite des B-Lagerschilds, die in Fig. 13 erkennbar ist, wieder hervor, wo dann die elektrische Verbindung über entspre­ chende axiale Steckkontakte mit den Statoranschlußklem­ men erfolgt.

Zur Abnahme der vom Stator wegführenden Klemmen weist dann das B-Lagerschild zur Vervollständigung der ent­ sprechenden axialen Steckkontaktanordnung im Viereck weitere Steckkontakte 34a, 34b auf, die dann ihrerseits in die in Fig. 11 erkennbaren beiden Kontaktbahnen 34b′, 34a′ übergehen. An sich ist der Kontaktbahnverlauf speziell der teilweise mehrfach abgebogenen Kontakt­ stegbahnen 34a′, 34b′ beliebig; bei dem in den Fig. 11 und 13 dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Kontaktbahnen, die flache Schienen sind, sozusagen hochkant in das Material der B-Lagerschildstirnfläche 32 eingebettet - hier sind allerdings auch andere Aus­ führungsformen möglich, wie im folgenden dann noch speziell mit Bezug auf die Darstellung der Fig. 16 erläutert wird.

Man erkennt aber an dem bisher geschilderten Verlauf der Kontaktschienen oder -bahnen unter weiterer Bezug­ nahme auf die Darstellung in den Fig. 14 und 15, daß der Stromverlauf ganz allgemein so ist, wie in Fig. 14 gezeigt, also vom obenliegenden Netzanschluß zur Kontaktbahn 33b′ und von dieser über einen axialen Steckkontakt auf die Feldwicklung II, von der Feld­ wicklung II zur ersten Umschalt-Kontaktschiene 34a′; von dieser Umschaltkontaktschiene über einen ihrer axialen Anschlußkontaktpunkte - hierauf wird noch ein­ gegangen - auf die Kohlebürste I′ und über den Rotor auf die Kohlebürste II′, von dieser zur Umschaltkontakt­ schiene 34b′ und über den von dieser gebildeten axialen Steckkontakt 24b zur Feldwicklung II zurück über die zweite Netzkontaktschiene 33a′ zum in Fig. 14 gezeig­ ten unteren Netzanschluß.

Man erkennt dann auch gleich im Vergleich zur Fig. 15, die die gleiche Darstellung der Fig. 14 lediglich mit verdrehtem Kohlebürsten-Schaltring zeigt, daß die über den Kollektor mit dem Rotor verbundenen Kohlebürsten die Rotoranschlüsse in den jeweiligen Umschalt-Verdreh­ endlagen mit Bezug auf die aufrechterhaltene Feldwick­ lungspolarisierung umpolen, mit einer entsprechenden Drehrichtungsänderung und gleichzeitig Umpositionierung der Kohlebürsten-Kontaktbereiche auf dem Kollektor, so daß sich in beiden Fällen eine gleich gute Kommutierung erzielen läßt und daher für beide Drehrichtungen ein ähnlicher Wirkungsgrad erzielt werden kann.

Wie daher soeben schon erläutert, bilden die Umschaltkontaktschienen 34a′ und 34b′, die in das Stirnflächenmaterial des B-Lagerschilds eingebettet oder auf diesen aufgelegt sind, jeweils zwei Kontakt­ punkte oder Kontaktflächen aus, die in Fig. 11 jeweils mit X und X′ bzw. Y und Y′ bezeichnet sind.

Durch diese Ein- bzw. Anlagerung der Kontaktschienen oder Kontaktstege im bzw. am B-Lagerschild ergibt sich gleichzeitig eine wirkungsvolle Entlastung des Auf­ baues des Schaltrings, der genauer in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellt ist, wobei die Fig. 7 und 8 die gleiche Ansicht zeigen, jeweils in den beiden Endan­ schlägen des Schaltringes zur Umschaltung zwischen Rechtslauf und Linkslauf, während die Fig. 9 den Schaltring von der dann anderen Seite zeigt. Dieser Schaltring, der mit 35 bezeichnet ist, trägt dann le­ diglich noch die Köcher 36 für die Lagerung der Kohle­ bürsten I′, II′ mit den entsprechenden Vorspannungs­ federn 37 für die Kohlebürsten und ist vorzugsweise aus einem geeigneten stabilen, isolierenden Material aufgebaut (Kunststoff, wie im übrigen auch die beiden Lagerschilde, ein Sicherungsring für den Schaltring und gegebenenfalls der Lüfter 22).

Da entsprechend der Darstellung der Fig. 1 die Kon­ taktpunkte X, X′; Y, Y′ für die elektrische Anschluß­ verbindung zu den Kohlen als in der Ebene der Stirn­ fläche 32 liegende axiale Flachkontakte ausgebildet sind, ist es erforderlich, daß auch der Schaltring auf der entsprechend zugewandten Seite entsprechende axiale Flachkontakte ausbildet, die dann in dieser Ebene insofern vollflächig axial auf den von den Um­ schaltkontaktstegen gebildeten Kontaktflächen auflie­ gen. Hierzu wird so vorgegangen, daß, auch zur Erzie­ lung der erforderlichen Kontaktanpreß-Federkraft zur Kontaktierung auf der zum Rotor abgewandten Seite des Schaltrings 35 axiale Hohlvorsprünge angeordnet sind, die in Richtung auf die Stirnfläche 32 und die auf dieser lagernden Kontakte X, X′, Y, Y′ des B-Lager­ schilds 12 offen sind - ein solcher Hohlvorsprung ist zwischen den beiden Fig. 7 und 8 oben im Schnitt dar­ gestellt und mit 38 bezeichnet. Der dieser Schnitt­ darstellung entsprechende Schnitt ist in Fig. 8 mit y-y angegeben.

Innerhalb des Hohlvorsprungs ist ein U-förmig angebo­ gener Kontaktbügel 39 unter der Vorspannung einer Feder 40 so gelagert, daß dessen Kontaktfläche 39a von der Feder 38 in Richtung auf die Kontaktflächen X, X′, Y, Y′ der Umschaltkontaktstege 34a′, 34b′ vorgespannt ist, wobei, wie aus Fig. 11 ersichtlich, diese axialen Kontaktflächen der Umschaltkontaktstege bei diesem Ausführungsbeispiel durch Abbiegungen der hochkant im Material des B-Lagerschilds eingebetteten Kontaktschie­ nenverläufe gewonnen sind.

Der U-förmige Kontaktbügel 39 durchdringt an einer Stelle seiner Kontaktfläche 39a gegenüberliegend mit einer Kontaktzunge 41 den Hohlvorsprung 38, und auf diese Kontaktzunge wird dann die Kontaktklemme 42 auf­ gesetzt, die entsprechend Fig. 7 mit der jeweiligen Kohlebürste verbunden ist. Eine solche breitflächige axiale Kontaktierung sichert nicht nur eine einwand­ freie Kontaktgabe, sondern auch eine ständige Reini­ gungswirkung auf die Kontaktflächen, da diese bis zum Erreichen der jeweiligen Kontaktendposition unter Druck aufeinander schleifen.

Die erfindungsgemäße Grundkonzeption im Aufbau und speziell im Bereich der Umschaltung und Kontaktgabe mittels des insofern nur gering belasteten Schaltrings 35 macht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung vor­ liegender Erfindung möglich, die darin besteht, daß ohne größere Probleme zur Aufnahme von in Reihe zwi­ schen Feldwicklung und Kohlebürsten geschalteten Dros­ seln 43 Drosselbecher 44 auf dem Schaltring integriert mit aufgenommen werden können. Die Einbeziehung von Drosseln in den Motorstromkreislauf läßt sich dann durch einfaches Umstecken erreichen; ist beispiels­ weise in der Darstellung der Fig. 7 der jeweilige Kohlebürstenanschluß unmittelbar mit der Kontaktzunge 41 des federnden U-Bügelkontaktes verbunden, so ist es auch möglich, die von dem jeweiligen Kohlebürsten­ anschluß herrührende Kontaktklemme 42′ (Fig. 8) mit einer gesonderten, angrenzend zur Kontaktzunge 41 an­ geordneten Kontaktzunge 43 zu verbinden, deren anderes Ende, wie in Fig. 8 gestrichelt bei 45 gezeigt, im Schaltring 35 unter und längs des Drosselbechers zu dessen anderem Anschluß geführt ist, so daß man dann unter Einschaltung der Drossel 45 deren anderen Anschluß mittels der üblichen Klemmverbindung 46 auf die Kontaktzunge 41 aufstecken kann.

Die jeweiligen Endlagen sowie eine zusätzliche Mittel- Nullposition für die Kontaktumschaltung zwischen Rechts­ und Linkslauf können schließlich noch durch eine oder zwei, sich dann vorzugsweise diametral gegenüberliegende Materialzungen 47 des Schaltrings 35 rastend gestaltet werden; diese Materialzungen sind am inneren Umfang peripher längs Teilkreisen verlaufend ausgeschnitten und verfügen über einen auf die Stirnfläche 32 des B- Lagerschildes zu gerichteten Vorsprung 48, wie in Fig. 10 gezeigt. Mit diesem nasenartigen Vorsprung 48 rasten sie in Ausnehmungen 50, 50′, 50′′, die längs entspre­ chender Teilkreise in der Stirnfläche 32 des B-Lager­ schilds verlaufen, ein und positionieren somit die bei­ den Endlagen für die Umschaltung Rechts-Linkslauf sowie die Mittellage in der Rastung 50, in welcher der Motor dann gleichzeitig ausgeschaltet ist. Es ergibt sich hierdurch also die Möglichkeit der Ein-Ausschaltung des Motors gleichzeitig mit der Umschaltung zwischen Rechts- und Linkslauf.

Der Schaltring 35 wird mitsamt der soeben geschilder­ ten Bestückung über den Ansatz 12d des B-Lagerschildes geschoben soweit, bis er mit seinen zugewandten, fe­ dernden Kontakten 39a auf der Stirnringfläche 32 des B-Lagerschildes aufliegt.

Zur Fixierung des Schaltrings ist schließlich noch ein Sicherungsring 51 (Fig. 12) vorgesehen, der vorzugs­ weise die Außenringkante des Schaltrings 35 durch einen nach innen vorspringenden Ringflansch 51a er­ faßt und zur Durchführung der entsprechenden Drehbe­ wegung festhält, wobei der Sicherungsring 51 selbst mit Hilfe von am besten gleichmäßig über den Umfang verteilten Axialvorsprüngen 51b, die an ihren Enden mit Arretiernasen 52 versehen sind, in entsprechende Rastausnehmungen 53 an der Außenwandung des B-Lager­ schilds 12 eingreift.

In Ausgestaltung vorliegender Erfin­ dung ist es noch möglich, anstelle der so­ zusagen hochkant in das Stirnflächenmaterial des B- Lagerschilds eingebetteten und durch Umbiegen die axia­ len Flachkontakte bildenden Kontaktschienen und Federn diese auch in der entsprechend schon vorgebogenen und ausgestanzten Ringform vollflächig, wie bei 34a′′ ge­ zeigt, mit den beiden Endkontakten Y₁ und Y′₁ auf die Stirnfläche aufzulegen und durch abgebogene Stegbe­ reiche, wie sie bei 54 erkennbar sind, sozusagen in das Stirnflächenmaterial des B-Lagerschildes einzu­ stecken und so zu sichern.

Eine alternative Ausführungsform besteht schließlich noch darin, daß bei ebenfalls vollflächiger Auflage, wie bei 34b′ erkennbar, die Fixierung einer solchen im Halbkreis verlaufenden Flachschiene auch ohne zusätz­ liche Abbiegungen erfolgen kann, indem man an bestimm­ ten Stellen im Flachschienenmaterial Öffnungen 55 frei­ läßt, an die beidseitig federnde Stege 56 angrenzen. Bei dieser für sich gesehen bekannten Befestigungs­ methode wird dann die Öffnung 55 von einem geringfügig im Durchmesser größeren, aus der Stirnringfläche des B-Lagerschilds hervorstehenden Zapfen durchsetzt, in dessen angrenzende Randbereiche sich dann die scharf­ kantigen vorderen Ränder der Federn 56 eingraben, so daß ein Abziehen eines solchermaßen befestigten Kon­ taktbandes dann ausgeschlossen ist. Es versteht sich, daß die Befestigung an geeigneten Stellen mehrfach erfolgt. Auch diese beiden Befestigungsarten sind neben der in der ersten Ausführungsform erläuterten Einbettung (gegebenenfalls durch Umspritzung) der Kontaktstege möglich, da diese Kontaktstege durch die axiale Kontaktgabe durch den aufgesetzten Schalt­ ring sozusagen zusätzlich noch gehalten werden. Die Art der hier getroffenen Kontaktierung umfaßt also einen Federkontakt mit U-Bügel einschließlich Druck­ feder bei ausdrücklich axialer Kontaktgabe und Kontak­ tierung in einer Ebene durch den von der Feder jeweils entwickelten Preßdruck.

Die die Kohlebürsten aufnehmenden Kohleführungen sowie die Drosselbecher können am Schaltring unmittelbar an­ gespritzt werden, wobei die Zwischenschaltung der Drosseln problemlos durch Umstecken möglich ist und der zur Drossel führende Kontakt als Kontaktsteg un­ terhalb des Drosselbechers geführt ist, so daß auch hier mit geringstem Raumbedarf gearbeitet ist.

Claims (15)

1. Elektrischer Universalmotor, insbesondere für Elektrohandwerkzeuge, Büromaschinen, Haushaltsge­ räte und motorisch angetriebene Gartenwerkzeuge, mit auf einem zur Drehrichtungsumkehr um vorgegebene Winkelbeträge verdrehbaren Schaltring angeordneten Bürsten und ihren Halterungen, wobei in den Schwenkendlagen des Schaltringes die Ankerwicklung jeweils unterschiedlich gepolt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine axial nach außen gerichtete, ringförmige Stirnfläche (32) des den Schalt­ ring (35) tragenden Lagerschildes die zur Umschal­ tung zwischen Rechts- und Linkslauf und gegebenen­ falls Ein-Ausschaltung erforderlichen Umschaltstege oder Umschaltschienen (34a′, 34b′, 34a′′, 34b′′) ein­ schließlich von zu einer axialen Kontaktgabe geeig­ neten, sich in der Stirnringebene befindenden Kon­ taktflächen (X, X′, Y, Y′) lagert.

2. Elektrischer Universalmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Stirn­ fläche (32) der Schaltring (35) mit ebenfalls axialen Kontaktflächen (39′) zur elektrischen Wei­ terverbindung mit den Kohlebürstenanschlüssen un­ mittelbar aufgesetzt ist.

3. Elektrischer Universalmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Stirn­ fläche (32) aufgesetzte, die Bürsten (I′, II′) mit ihren Halterungen (36) lagernde Schaltring (35) von einem die Lageraufnahme (29) für das auf dieser Seite angeordnete Rotorwellenlager (28) bildenden Ansatz (12d) dieses Lagerschilds (B-Lagerschild 12) durchsetzt ist.

4. Elektrischer Universalmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das B-Lagerschild (12) aus einer topfförmig/zylindri­ schen Ringform übergehend und sich gleichzeitig verjüngend den Ansatz für die Lageraufnahme (29) für das zweite Kugellager (28) der Rotorwelle (19) bildet und daß im Übergang zum verjüngten Ansatz die äußere Stirnfläche (32) im B-Lagerschild gebildet ist, durch welche Spannschrauben zur Verbindung der beiden Lagerschilde mit dem Stator­ paket (13) geführt sind und in welcher die axialen, flächigen, von den zugeordneten, ebenfalls axialen Kontaktflächen (39a) des die Kohlebürsten tragenden Schaltrings (35) kontaktierten Umschaltkontakte (X, X′, Y, Y′) liegen.

5. Elektrischer Universalmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stirnfläche (32) des B-Lagerschilds angeordnet bzw. diese nach innen bis zu den Anschlüssen des Statorpakets durchdringend sowohl die weiterführen­ den Anschlüsse (33a′, 33a′′; 33b′, 33b′′) für die Netzzuführung zu den Feldwicklungen (I, II) als auch Umschaltkontaktstege oder -schienen (34a′, 34b′; 34a′′, 34b′′) eingebettet sind und daß die zugewandte Fläche des auf den Ansatz (12d) des B- Lagerschilds aufgeschobenen Schaltrings (35) lediglich die beiden in axialer Richtung federvor­ gespannten und mit den Bürsten verbundenen Kontakt­ anschlüsse lagert.

6. Elektrischer Universalmotor nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Stirnfläche (32) des B-Lagerschilds über die Höhe des Schaltrings (35) hinaus Anschlußzungen (33a, 33b) geführt sind zur Verbindung mit den Netzan­ schlüssen, daß diese Anschlußzungen die Stirnfläche des B-Lagerschildes durchsetzen und, gegebenenfalls mit Längsstegen (33a′, 33b′) innerhalb des Stirnflächenmaterials des B-Lagerschildes geführt, in mit elektrischen Anschlußverbindungen des Stators zu verbindende axiale Steckkontakte (33a′′, 33b′′) münden und daß an der dem Stator zugewandten Seite der Stirnfläche des B-Lagerschilds weitere Steckkontakte (34a, 34b) vorgesehen sind, die ebenfalls das Stirnflächenmaterial durchsetzen und auf der dem Schaltring (35) zugewandten Seite, gegebenenfalls in Form der Umschaltkontaktschienen (34a′, 34b′), mindestens die flächigen Axialkontakte (X, X′; Y, Y′) für die Drehrichtungs­ umschaltung bilden.

7. Elektrischer Universalmotor nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Umschaltkontaktschie­ nen als flache Kontaktstege (34a′, 34b′) hochkant in das Stirnflächenmaterial des B-Lagerschildes (12) eingesetzt sind und durch Abbiegungen die fla­ chen Axialkontakte (X, X′, Y, Y′) bilden zur wahl­ weisen elektrischen Weiterverbindung mit den Bür­ sten (I′, II′).

8. Elektrischer Universalmotor nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Umschaltkontaktschie­ nen (34a′′, 34b′′) flächig auf der Stirnfläche (32) des B-Lagerschilds (12) aufliegen und durch kurze Axialverlängerungen (54), die in das Material des Lagerschildes eindringen, gehalten sind (Fig. 16).

9. Elektrischer Universalmotor nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Umschaltkontakt­ schienen (34a′′, 34b′′) flächig auf der Stirnfläche (32) des B-Lagerschildes aufliegen und durch kleine, von der Stirnfläche (32) ausgehenden Materialzapfen gehalten sind, die beidseitig von federnden Spannteilen (56) der Kontaktschienen selbst erfaßt sind (Fig. 16).

10. Elektrischer Universalmotor nach einem der An­ sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring (35) auf seiner zur Stirnfläche (32) des B-Lagerschilds abgewandten Seite die Kohle­ halterungen (36) und gegebenenfalls Drosselbecher (44) zur Aufnahme von zwischen die Kohlebürsten und die Feldwicklungsanschlüsse geschalteten Entstördrosseln (45) einstückig ausbildet.

11. Elektrischer Universalmotor nach einem der An­ sprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur sicheren Axialkontaktgabe zwischen den Kontakt­ flächen (X, X′, Y, Y′) in der Stirnfläche (32) des B-Lagerschildes und den weiterführenden Verbin­ dungskontakten zu den Ankerkohlen diese als feder­ vorgespannte (U-Bügel)Kontakte (39) ausgebildet sind, die in axial vorspringenden Hohlvorsprüngen am Schaltring (35) so gelagert sind, daß ein flächiges Kontaktstück (39a) axial auf die in der Stirnfläche des B-Lagerschilds gebildeten Kontakte (X, X′; Y, Y′) gepreßt ist und auf der anderen Seite axial nach außen eine Steckkontaktzunge (41) zur Verbindung mit den Kohlebürstenanschlüssen bzw. einem Entstördrosselanschluß gebildet ist.

12. Elektrischer Universalmotor nach einem der An­ sprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an­ grenzend an den federnden U-Bügelkontakt (39) im Schaltring eine weitere Kontaktzunge (43) vorgesehen ist, die mit ihrer Verlängerung unterhalb des Drosselbechers (44) zum abgewandten Ende der Entstördrossel (45) geführt und dort angeschlossen ist derart, daß durch ledigliches Umstecken des Anschlusses von den Kohlebürsten entweder mit der weiteren Kontaktzunge (43) bzw. mit dem federnden U-Bügelkontakt (39) die Entstör­ drossel (45) in den Stromkreis eingeschaltet bzw. die Verbindung zwischen den Feldwicklungen und den Kohlebürsten unmittelbar hergestellt ist (Fig. 7, Fig. 8).

13. Elektrischer Universalmotor nach einem der Ansprü­ che 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring (35) im peripheren Verlauf federnde, ausgeschnittene Zungen (47) bildet mit einem nasenartigen auf die Stirnfläche des B-Lager­ schildes gerichteten Vorsprung (48) und daß im B-Lagerschild in vorgegebenen Winkelabständen Rastausnehmungen (50, 50′, 50′′) angeordnet sind derart, daß zusätzlich zu der die Ein-Ausschaltung des Elektromotors ermöglichenden Mitten-Nullposi­ tion des Schaltrings die beiden elektrischen Endlagenpositionen für Links- und Rechtslauf durch Rastung festgelegt sind.

14. Elektrischer Universalmotor nach einem der Ansprü­ che 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fi­ xierung des Schaltrings (35) auf der zugewandten Stirnfläche (32) des B-Lagerschilds (12) ein den Schaltring (35) übergreifender Sicherungsring (51) vorgesehen ist.

15. Elektrischer Universalmotor nach Anspruch 14, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sicherungsring (51) mit einem nach innen vorspringenden Ringflansch (51a) die Außenringkante des Schaltrings (35) umfaßt und selbst mittels über den Umfang verteilten Axialvorsprüngen (51b) mit endseitigen Arretiernasen (52) in Rastausnehmungen (53) der Außenwandung des B-Lagerschilds (12) zur Verrie­ gelung eingreift.