MXPA06008090A - Sistema de retencion de portaescobilla integrada - Google Patents

Abstract

Un sistema de portaescobilla para un motor eléctrico que tiene un conmutador giratorio en una primera porción de alojamiento de motor, el ensamble incluye una segunda porción de alojamiento de motor conectada a la primera porción de alojamiento de motor y que tiene por lo menos un receptáculo de portaescobilla en la misma;el receptáculo estáformado por una estructura de la segunda porción de alojamiento de motor al cual define una superficie de soporte en un lado de la misma y una porción de puente en un lado opuesto de la misma;el sistema además incluye una escobilla alargada que tiene primer y segundo extremos, en donde el primer extremo estáconfigurado para que se acople con un elemento de desviación y el segundo extremo estáconfigurado para que entre en contacto con el conmutador del motor, y por lo menos un portaescobilla removible que tiene un primer extremo abierto configurado para recibir la escobilla en el mismo y para que se ajuste en el receptáculo, y un segundo extremo abierto que permite que la escobilla se extienda hacia fuera desde ahípara entrar en contacto con el conmutador del motor.

Description

SISTEMA DE RETENCIÓN DE PORTAESCOBILLA INTEGRADA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención generalmente se refiere a motores eléctricos y muy particularmente a sistemas de portaescobilla para motores eléctricos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los motores eléctricos que se utilizan en herramientas manuales motorizadas así como otras aplicaciones, por lo regular utilizan escobillas para proveer interconexión eléctrica con un conmutador de motor. Tal como se conoce en la técnica, las escobillas que se utilizan en los motores eléctricos son artículos desechables y se deben reemplazar periódicamente en el transcurso de la duración de un motor que los utiliza. Los motores que se utilizan para energizar herramientas manuales tal como taladros eléctricos, sierras y similares, necesariamente tienen un sistema para sostener las escobillas que se utilizan en los motores. Debido a que las escobillas de motor tienen una vida útil que es mucho más corta que aquella de las herramientas en las que se utilizan, con frecuencia es necesario reemplazar periódicamente las escobillas que están desgastadas, lo cual, por lo regular, es mucho menos costos para un usuario que reemplazar toda la herramienta. Aunque ha habido muchos diseños diferentes de motores y sus sistemas de portaescobilla, resultaba común que los sistemas anteriores tuvieran escobillas que eran portadas por los portaescobillas ensamblados en un alojamiento de motor que estaba asegurado con almohadillas de caucho, tornillos, tapas y similares. Aunque algunos diseños eran más fáciles de utilizar que otros ya que las escobillas se podían reemplazar de manera más sencilla, muchas configuraciones de la técnica anterior no eran tan convenientes y adaptables al mantenimiento periódico de reemplazar las escobillas del motor que resultaba necesario para la operación de los motores. Aunque los diseños de la técnica anterior utilizaban portaescobillas que, con frecuencia, se montaban en la tapa del motor, por ejemplo, este tipo de diseño ofrecía algunas ventajas sobre diseños previos en términos de la facilidad para reemplazar las escobillas. Sin embargo, se descubrió que las herramientas manuales motorizadas que tenían escobillas montadas en las tapas, con frecuencia experimentaban un desempeño desigual debido a que dichas herramientas manuales motorizadas eran susceptibles a caídas o choques en una forma u otra.

Ocasionalmente, esto daba como resultado cierta disfunción o desempeño reducido debido a que, la fuerza de impacto proveniente de cualquier fuente se impartía al ensamble de portaescobillas o a las escobillas mismas. Un objetivo deseable son los diseños que aislan a las escobillas contra el impacto resultante de una caída de la herramienta o, de otra forma, que están sujetos a abuso.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Las modalidades preferidas de la presente invención proveen un sistema de portaescobilla integrado que permite que las escobillas sean fácilmente instaladas y reemplazadas en un motor sin el uso de tornillos, almohadillas de caucho, tapas o similares. Las escobillas también están aisladas de la tapa y, por lo tanto, quedan relativamente aisladas de cualquier impacto que se pudiera aplicar a la tapa. Este aislamiento evita que la fuerza de un impacto se transfiera de la tapa a los portaescobillas y las escobillas mismas. La modalidad preferida de la presente invención tiene un portaescobilla que está configurado para aceptar una escobilla en el mismo, cuyo reemplazo se puede lograr fácilmente sin el uso de herramientas especiales. El portaescobilla se puede ensamblar en el motor por medio de su simple inserción en una estructura de receptáculo y el portaescobilla interactúa con la estructura de receptáculo para sostener de manera firme el portaescobilla. Las escobillas así como el portaescobilla mismo se pueden retirar fácilmente sin herramientas especiales, lo cual facilita el reemplazo del portaescobilla o de las escobillas mismas. Las características de construcción en el alojamiento de motor interactúan con la construcción del portaescobilla de manera que, el portaescobilla se ubicará con precisión cuando sea insertado en el alojamiento de motor. Adicionalmente, las escobillas se pueden reemplazar sin retirar el portaescobilla asociado si se desea.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS FIGURAS La figura 1 es una vista superior de una porción sustancial de un alojamiento de motor junto con componentes de motor y un portaescobilla; La figura 2 es una sección transversal en diagrama simplificado tomada generalmente a través del eje de un motor que tiene un par de portaescobillas, de acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención; La figura 3 es una ilustración agrandada de una porción de la modalidad preferida que se muestra en la figura 2; La figura 4 es una vista lateral del portaescobilla que se muestra en la figura 3; La figura 5 es una vista superior del portaescobilla que se muestra en las figuras 3 y 4; La figura 6 es una vista de extremo del portaescobilla que se muestra en la figura 3; La figura 7 es una vista superior del alojamiento de motor de la modalidad preferida de la presente invención; La figura 8 es una vista lateral del alojamiento de motor de la presente modalidad; La figura 9 es una vista en perspectiva de una porción del alojamiento de motor que ilustra el receptáculo del portaescobilla del alojamiento de motor en donde se ensamblan el portaescobilla y las escobillas; La figura 10 es una vista en perspectiva de la porción de un portaescobilla que se muestra junto con un ensamble de escobilla, de acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención; y La figura 11 es una vista en perspectiva de la porción de un ensamble de escobilla, de acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE A INVENCIÓN La modalidad preferida del sistema de portaescobilla integrada de la presente invención comprende un alojamiento de motor que está configurado para recibir por lo menos uno y, de preferencia, un par de portaescobillas, en donde cada uno de los portaescobillas incluye una escobilla de motor en el mismo. De preferencia, los portaescobillas están colocados para oponerse diametralmente entre sí en los lados opuestos de un conmutador de un motor eléctrico. Volviendo ahora a las figuras, la figura 1 ilustra una vista en perspectiva de una porción de un alojamiento de motor, indicada generalmente por el número 10, en donde se ilustra un portaescobilla, indicado generalmente por el número 12, en donde el portaescobilla 12 tiene un ensamble de escobilla en el mismo. Aunque la figura 1 ilustra un solo ensamble de escobilla 12, se debería entender que se provee un segundo ensamble de portaescobilla y estaría ubicado en el lado opuesto de un conmutador 14 que se muestra en la figura 1, el segundo portaescobilla se ilustra en 16 en la figura 2. Volviendo a la figura 1, el alojamiento de motor 10 tiene una porción exterior generalmente cilindrica 18 desde la cual se extienden cuatro elementos de armazón estructurales 20, 22, 24 y 26 hacia arriba a un ángulo a un extremo circular generalmente plano 28 que provee una estructura exterior en donde se ubica un motor. Los elementos 24 y 26 incluyen un par de protuberancias planas 30, cada una de las cuales tiene un agujero roscado 32 en la misma, en donde se pueden insertar tornillos (que no se muestran) en una placa de extremo (que no se muestra) para instalar una placa de extremo del alojamiento de motor 10. Se debería apreciar que los portaescobillas 12, 16 no están directamente conectados a la placa de extremo y, por lo tanto, no se deberían dañar si la placa de extremo es golpeada, tal como ocurriría si la herramienta, en donde está instalada la modalidad preferida, se deja caer o sufre excesos . Refiriéndose ahora a las figuras 3, 4, 5 y 6, el portaescobilla 12 es una estructura generalmente rectangular configurada para recibir una escobilla generalmente rectangular 34 en un extremo de recepción 36 del portaescobilla. Las paredes laterales 38 dependen hacia abajo desde una porción superior 40, en donde las patas que se extienden hacia abajo 42 son recibidas dentro de una estructura inferior 44. La estructura inferior 44 de preferencia está compuesta de un material eléctricamente aislante, tal como baquelita por ejemplo, y las patas que se extienden hacia abajo 42 de preferencia se colocan en su lugar antes que se forme la estructura inferior 44. A diferencia de la estructura inferior 44, el balance del portaescobilla 12 de preferencia está compuesto de un material de metal eléctricamente conductor. De preferencia, el portaescobilla 12 además incluye características para promover un acoplamiento de ajuste ceñido dentro de un receptáculo de portaescobilla, el receptáculo de portaescobilla queda indicado generalmente en 46 en la figura 9. Volviendo a las figuras 3-6, la estructura inferior del portaescobilla 44 de preferencia incluye un par de rieles laterales 48. De preferencia, en donde un espacio, entre los rieles laterales 48 en una parte de abajo de la estructura inferior, define un canal generalmente rectangular (que no se muestra) . En un extremo de la estructura inferior 44 hacia el extremo de recepción 36 del portaescobilla 12, la estructura inferior de preferencia incluye un reborde de extremo que depende hacia abajo 52. Por lo tanto, el reborde de extremo 52 forma un soporte 52a en la parte de abajo de la estructura inferior 44. La porción superior 40 de preferencia incluye por lo menos una lengüeta de bloqueo 54, la cual es una estructura en forma rectangular generalmente delgada que es desviada para que se extienda por lo menos ligeramente hacia arriba desde la porción superior, y está delimitada en tres lados por una cavidad generalmente en forma de U 56. Adicionalmente, también se provee una lengüeta de contacto para asegurar la operación continua hasta que la escobilla está lo suficientemente desgastada que necesita ser reemplazada, dicha lengüeta de preferencia es provista en la porción superior 40 que también está configurada para que sea desviada por lo menos ligeramente hacia arriba y está delimitada en tres lados por una cavidad generalmente en forma de U 60. Opcionalmente, la lengüeta de contacto 58 se puede proveer para completar la conexión eléctrica con el motor u otro dispositivo electrónicamente controlado, tal como un dispositivo de control de velocidad u otra terminal . De manera correspondiente, tal como se muestra en la figura 9, el receptáculo de portaescobilla 46 está definido en sus lados por paredes laterales 62 que se extienden radialmente hacia dentro desde una circunferencia de la porción exterior cilindrica 18 del alojamiento de motor 10. Una superficie inferior 64 del receptáculo de portaescobilla 46 abarca las paredes laterales 62 por lo menos a lo largo de una porción de la longitud de las paredes laterales, y está definida en un borde interior por una parrilla ahusada 66 que tiene una cavidad curva 68 colocada en la misma. Un orificio generalmente circular 70 está colocado dentro de la superficie inferior 64 junto a la parrilla ahusada 66. Un puente 72 está colocado a una distancia predeterminada por arriba de la superficie inferior 64 soportada por las porciones laterales 74 que se extienden hacia arriba desde las paredes laterales 62 al puente. De preferencia, también se provee un soporte posterior 76 en una porción interior del receptáculo de portaescobilla 46, en donde el soporte posterior es coplanar con, pero está separado de la superficie inferior 64 del receptáculo de portaescobilla. Por lo tanto, el portaescobilla 12 generalmente está configurado y diseñado para recibir de manera ajustada la escobilla 34, al mismo tiempo que también está configurado y diseñado para ser recibido de manera ajustada dentro del receptáculo de portaescobilla 46 que está colocado dentro del alojamiento 10. De preferencia, el portaescobilla 12 se inserta en el receptáculo de portaescobilla 46, con un extremo de conmutador 77 del portaescobilla, el cual es el extremo opuesto al extremo de recepción 36, siendo la entrada importante al receptáculo de portaescobilla. Una altura del puente 72 está configurada para que una parte de abajo del puente se acople de manera deslizable a la porción superior 40, mientras que la parte de abajo de la estructura inferior 44 se acopla de manera deslizable a la superficie inferior 64 del receptáculo de portaescobilla 46. Conforme el portaescobilla 12 se sigue deslizando dentro del receptáculo de portaescobilla 46, la lengüeta de bloqueo 54 encuentra resistencia, ejerciendo una fuerza hacia arriba en el puente 72, y debido a que el puente está fijo, el puente a su vez comprime la lengüeta de bloqueo hacia abajo. Adicionalmente, el movimiento adicional se evita cuando el soporte de extremo 52a es puesto a tope con la parrilla ahusada 66, en cuya posición el puente 72 generalmente está a tope con un extremo de la lengüeta de bloqueo 54. El soporte posterior 76 de preferencia soporta el extremo de conmutador 77 en la parte de debajo de la estructura inferior 44. Como se muestra en la figura 10, la escobilla ejemplar 34, que se describe junto con la invención, es una escobilla alargada que tiene una sección transversal rectangular que solo es ligeramente más pequeña que una sección transversal del portaescobilla generalmente rectangular 12. Un extremo de la escobilla 34 que se inserta en el portaescobilla 12 incluye una protuberancia cilindrica circular 78 en donde está acoplado un elemento de desviación, de preferencia un muelle de compresión 80, y el cual se extiende hacia el extremo de recepción 36 del portaescobilla 12. Para mantener el contacto del muelle de compresión 80 con la escobilla 34, la invención además incluye una pieza de extremo 84 que está configurada y diseñada para acoplar el extremo de recepción 36 del portaescobilla 12 (que se muestra mejor en la figura 4) . Específicamente, la pieza de extremo 84 de preferencia es una placa rectangular que tiene un reborde que depende hacia abajo 86 que está configurado para acoplar de manera ajustada una porción correspondientemente configurada de la estructura inferior 44. De manera adicional, la pieza de extremo 84 de preferencia incluye lengüetas de bloqueo laterales 88 que se extienden a lo largo por lo menos de una porción de las paredes laterales 36 del portaescobilla 12 en una dirección que es generalmente perpendicular a un plano de la pieza de extremo 84. Cada una de las lengüetas de bloqueo laterales 88 de preferencia incluye una protuberancia de bloqueo 90 que está orientada hacia dentro en dirección a las paredes laterales 36 del portaescobilla 12. En los casos donde se provee la protuberancia de bloqueo 90, las paredes laterales 36 incluyen un orificio de bloqueo 92 correspondiente. Por lo tanto, conforme la pieza de extremo 84 se acopla al extremo de contacto 82 del portaescobilla 12, el reborde que depende hacia abajo 86 acopla la estructura inferior 44, mientras que las protuberancias de bloqueo 90, en cada una de las lengüetas de bloqueo laterales 88, acoplan de manera bloqueada el orificio de bloqueo respectivo 92 colocado en cualquier pared lateral 36 del portaescobilla. Por lo tanto, cuando la escobilla 34 se acopla al portaescobilla 12, la protuberancia cilindrica 78 se acopla de manera ajustada a un extremo del muelle de compresión 80, mientras que el otro extremo del muelle de compresión está en tope con la pieza de extremo 84 del portaescobilla. Por lo tanto, debido a que la pieza de extremo 84 es estacionaria en la medida en que está acoplada de manera bloqueada al portaescobilla 12, el muelle de compresión 80 desvía la escobilla 34 en la dirección del extremo de conmutador 77 del portaescobilla. De esta forma, la escobilla 34 es empujada para entrar en contacto con el conmutador 14. Adicionalmente, conforme la escobilla 34 se desgasta, el muelle de compresión 80 se someterá a descompresión, continuando así con el empuje de la escobilla en la dirección del conmutador 14 para asegurar la operación continuada hasta que la escobilla está lo suficientemente desgastada que necesita ser reemplazada. Un hilo trenzado de preferencia de cobre 94 también está fijo a la escobilla 34 así como a la pieza de extremo 84, y un hilo de preferencia aislado 96 se extiende a un conector 98 para conectar eléctrica y físicamente la escobilla al motor. Una lengüeta conductora 100 se extiende hacia arriba desde un extremo superior de la pieza de extremo 84 a un ángulo hacia el extremo de conmutador 77 (que se ilustra mejor en la figura 4) del portaescobilla 12. Al igual que la lengüeta de contacto 58, la lengüeta conductora 100 puede ser provista opcionalmente para mantener el contacto eléctrico con el motor u otro dispositivo electrónicamente controlado, tal como un dispositivo de control de velocidad u otra terminal. Aunque una u otra de la lengüeta de contacto 58 y la lengüeta conductora 100 puede estar presente sola, en la modalidad preferida se prefiere proveer ambas para suministrar por lo menos dos conexiones eléctricas. La invención es particularmente conveniente ya que el portaescobilla 12 se puede retirar rápida y fácilmente del alojamiento 10, y después la escobilla 34 colocada dentro del portaescobilla se puede retirar y reemplazar rápida y fácilmente. Para desacoplar el portaescobilla 12 del receptáculo de portaescobilla 46, el operador suelta la lengüeta de bloqueo 54 con un desatornillador u otra herramienta mientras jala el portaescobilla hacia fuera desde el receptáculo de portaescobilla. Con la lengüeta de bloqueo 54 suelta, el portaescobilla 12 se puede retirar de manera deslizable del receptáculo de portaescobilla 46. Para retirar la escobilla 34 del portaescobilla 12, la pieza de extremo 84 se puede retirar del portaescobilla 12 simplemente insertando un desatornillador (u otra herramienta) entre las paredes laterales 38 y las lengüetas de bloqueo laterales 88 de la pieza de extremo. Por lo tanto, la pieza de extremo 84 y el portaescobilla 12 se pueden separar fácilmente uno de otro, lo que permite el fácil reemplazo de las escobillas. En la modalidad preferida que se ilustra, la pieza de extremo 84 incluye la lengüeta conductora 10 en donde se puede fijar el hilo aislado 96, de preferencia a través de soldadura, aunque la unión se puede realizar por ondulación o similar. De manera parecida, el hilo aislado 96 es ondulado o soldado a la pieza de extremo 84. La composición de las escobillas es convencional y es muy conocida por aquellos expertos en la técnica. Aunque se han mostrado y descrito varias modalidades de la presente invención, aquellos expertos en la técnica apreciarán que se pueden realizar otras modificaciones, sustituciones y alternativas. Esas modificaciones, sustituciones y alternativas se pueden realizar sin apartarse del espíritu y alcance de la invención, lo cual se debería determinar a partir de las reivindicaciones anexas. Varias características de la invención se mencionan en las siguientes reivindicaciones.

Claims (15)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un sistema de portaescobilla (10) para un motor eléctrico que es del tipo que tiene un conmutador giratorio que está articulado en una primera porción de alojamiento de motor, dicho ensamble comprende: una segunda porción de alojamiento de motor (72, 74) configurada para quedar conectada de manera ajustada con la primera porción de alojamiento de motor y tener por lo menos un receptáculo de portaescobilla (46) en la misma, dicho receptáculo está formado por una estructura de dicha segunda porción de alojamiento de motor la cual define una superficie de soporte en un lado de la misma y una porción de puente en un lado opuesto de la misma; una escobilla alargada (34) que tiene primer y segundo extremos, en donde dicho primer extremo está configurado para que se acople con un elemento de desviación y dicho segundo extremo está configurado para que entre en contacto con el conmutador del motor; por lo menos un portaescobilla removible (12) que tiene un primer extremo abierto configurado para recibir dicha escobilla en el mismo y para que se ajuste en dicho receptáculo, y un segundo extremo abierto que permite que dicha escobilla se extienda hacia fuera desde ahí para entrar en contacto con el conmutador del motor; un elemento de desviación (80) acoplado a dicha escobilla; y una tapa (84) acoplada al primer extremo abierto y configurada para quedar en tope con dicho elemento de desviación para desviar la escobilla hacia el conmutador del motor.

2.- El sistema de portaescobilla de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende dos portaescobillas removibles, cada uno de dichos portaescobillas removibles está configurado para recibir una escobilla en el mismo.

3.- El sistema de portaescobilla de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha primera porción de extremo de dicha escobilla además está configurada para que sea cilindrica.

4.- El sistema de portaescobilla de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha segunda porción de alojamiento comprende un material eléctricamente aislante.

5.- El sistema de portaescobilla de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho portaescobilla además comprende una porción base aislante.

6.- El sistema de portaescobilla de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque dicha porción base aislante incluye un par de soportes para limitar el movimiento del portaescobilla durante la inserción.

7. - El sistema de portaescobilla de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho elemento de desviación comprende un muelle de compresión interpuesto entre dicha tapa y dicha primera porción de extremo para desviar dicha escobilla hacia el conmutador.

8.- El sistema de portaescobilla de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque dicho elemento de desviación está acoplado a dicha porción de extremo cilindrica.

9.- El sistema de portaescobilla de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho portaescobilla además comprende una lengüeta de bloqueo desviada hacia arriba desde una superficie superior de la misma para acoplar dicha porción de puente de dicha segunda porción de alojamiento de motor.

10.- El sistema de portaescobilla de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho portaescobilla además comprende una primera y segunda lengüetas de bloqueo.

11.- El sistema de portaescobilla de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque dicha primera lengüeta de bloqueo se extiende hacia arriba para acoplar dicho puente, y dicha segunda lengüeta de bloqueo se extiende hacia arriba para acoplar eléctricamente el motor.

12.- Un ensamble de escobilla removible para un motor eléctrico que tiene un conmutador de motor generalmente cilindrico, un alojamiento de motor que tiene una estructura que define por lo menos un ensamble de escobilla que sostiene un receptáculo y una porción de puente que abarca cada receptáculo, dicho ensamble de escobilla comprende: una escobilla alargada que tiene primer y segundo extremos, en donde dicho primer extremo está configurado para que se acople con un elemento de desviación y dicho segundo extremo está configurado para que entre en contacto con el conmutador del motor; un portaescobilla removible que tiene un primer extremo abierto configurado para recibir dicha escobilla en el mismo y para que se ajuste en el receptáculo, y un segundo extremo abierto que permite que dicha escobilla entre en contacto con el conmutador del motor; un elemento de desviación acoplado a dicha escobilla; y una tapa acoplada al primer extremo abierto y configurada para quedar en tope con dicho elemento de desviación para desviar la escobilla hacia el conmutador del motor.

13.- El ensamble de escobilla removible de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque dicho primer extremo de dicha escobilla esta configurado para incluir una porción cilindrica.

14.- El ensamble de escobilla removible de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque dicho portaescobilla además comprende una base aislante.

15.- El ensamble de escobilla removible de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque una estructura que define una abertura del receptáculo que soporta el ensamble de escobilla y la porción de puente comprenden material eléctricamente aislante.