DE102013222629A1

DE102013222629A1 - Commutation device in an electrical machine

Info

Publication number: DE102013222629A1
Application number: DE201310222629
Authority: DE
Inventors: Omar Corsso; Rafael Scorsato
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2015-05-07
Also published as: WO2015067731A1; CN105705772B; CN105705772A

Abstract

Eine Kommutierungseinrichtung zur Stromübertragung auf einen Anker einer elektrischen Maschine weist Bürsten an einer Bürstenplatte auf, wobei Bürstenanschlussleitungen mit einem Trägerabschnitt verbunden sind, der über mindestens eine Schmelzsicherungsbrücke mit der Bürstenplatte verbunden ist.A commutation device for transmitting current to an armature of an electrical machine has brushes on a brush plate, wherein brush connection lines are connected to a carrier section, which is connected to the brush plate via at least one fuse bridge.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kommutierungseinrichtung zur Stromübertragung auf einen Anker einer elektrischen Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a commutation device for power transmission to an armature of an electric machine according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

In der DE 10 2004 043 894 A1 wird ein Startermotor für eine Startvorrichtung einer Brennkraftmaschine beschrieben. Der Startermotor ist mit einer Kommutierungseinrichtung zur Stromübertragung auf Ankerwicklungen des Startermotors ausgestattet. Die Kommutierungseinrichtung umfasst mehrere Kohlebürsten, die in Bürstenhalterungen verschieblich aufgenommen sind und radial an der Mantelfläche eines ankerseitigen Kollektors anliegen, über den der Strom auf die Ankerwicklungen geleitet wird. Die Bestromung der Kohlebürsten erfolgt über Bürstenanschlussleitungen, deren freies Ende in eine Ausnehmung in einer Zwischenplatte einragt, welche mit einer Motoranschlussleitung verbunden ist. Die Zwischenplatte erfüllt die Funktion einer Schmelzsicherung, indem die Zwischenplatte Ausnehmungen aufweist und hierdurch eingeschnürte Abschnitte mit reduziertem Querschnitt erzeugt werden, die bei hohem Stromfluss schmelzen, so dass der Stromkreis unterbrochen wird.In the DE 10 2004 043 894 A1 a starter motor for a starting device of an internal combustion engine will be described. The starter motor is equipped with a commutation device for power transmission to armature windings of the starter motor. The commutation device comprises a plurality of carbon brushes, which are slidably received in brush holders and bear radially on the lateral surface of an armature-side collector, via which the current is conducted to the armature windings. The current supply of the carbon brushes via brush connecting lines, the free end protrudes into a recess in an intermediate plate, which is connected to a motor connection line. The intermediate plate fulfills the function of a fuse in that the intermediate plate has recesses and constricted portions are thereby produced with reduced cross section, which melt at high current flow, so that the circuit is interrupted.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen eine kompakt bauende Kommutierungseinrichtung mit einer Überlastsicherung zu schaffen. The invention has for its object to provide a compact construction commutation with an overload protection with simple measures.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.

Die erfindungsgemäße Kommutierungseinrichtung wird zur Stromübertragung und -wendung in elektrischen Maschinen eingesetzt, um Ankerwicklungen in einem Anker der elektrischen Maschine zu bestromen. Die Kommutierungseinrichtung umfasst mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Bürsten, die in Bürstenhalterungen aufgenommen und auf einer Bürstenplatte gehalten sind, sowie einen ankerseitigen Kollektor, an dessen Mantelfläche die Bürsten anliegen. Der Kollektor ist mit der Ankerwelle drehfest verbunden, auf der die Ankerwicklungen angeordnet sind. Der Kollektor weist üblicherweise in Umfangsrichtung separierte Kollektorlamellen auf, die elektrisch mit den Ankerwicklungen verbunden sind und an deren Außenseite die Bürsten auf Kontakt liegen. The commutation device according to the invention is used for power transmission and application in electrical machines in order to energize armature windings in an armature of the electric machine. The commutation device comprises a plurality of brushes distributed over the circumference, which are accommodated in brush holders and held on a brush plate, and an armature-side collector, on whose lateral surface the brushes rest. The collector is rotatably connected to the armature shaft, on which the armature windings are arranged. The collector usually has circumferentially separated collector plates, which are electrically connected to the armature windings and on the outside of the brushes are in contact.

Die Bürstenplatte, an der die Bürstenhalterungen befestigt sind, ist elektrisch leitend ausgebildet, die Bürsten sind über Bürstenanschlussleitungen bzw. -litzen elektrisch mit der Bürstenplatte verbunden. Die Bürstenplatte kann mit einem elektrischen Plus- oder Minuspol verbunden sein. Für einen geschlossenen Stromkreis ist die Hälfte der Bürsten elektrisch mit der Bürstenplatte verbunden und die zweite Hälfte der Bürsten mit dem elektrischen Gegenpol. Wird beispielsweise die Bürstenplatte elektrisch auf Masse gelegt, mit der die eine Hälfte der Bürsten elektrisch verbunden ist, so wird die zweite Hälfte der Bürsten elektrisch mit der Stromquelle, also dem Pluspol verbunden.The brush plate, to which the brush holders are fastened, is electrically conductive, the brushes are electrically connected to the brush plate via brush connection leads or strands. The brush plate can be connected to a positive or negative pole. For a closed circuit half of the brushes are electrically connected to the brush plate and the second half of the brushes to the electrical opposite pole. For example, if the brush plate is electrically grounded, with which one half of the brushes is electrically connected, the second half of the brushes is electrically connected to the power source, ie the positive pole.

Die Kommutierungseinrichtung ist mit einer Überlastsicherung ausgestattet, die als Schmelzsicherung ausgeführt ist. Hierbei schmilzt bei zu hohem Strom ein Bauteil im Stromkreis, wodurch der Stromkreis unterbrochen wird. Die Überlastsicherung ist als eine oder mehrere Schmelzsicherungsbrücken im Stromkreis ausgeführt, die einen Trägerabschnitt, welcher die Kontaktstelle der Bürstenanschlussleitung darstellt, mit der Bürstenplatte verbinden. Somit erfolgt der elektrische Kontakt zwischen der Bürstenanschlussleitung bzw. -litze und der Bürstenplatte über den Trägerabschnitt, mit dem die Bürstenanschlussleitung in Kontakt steht, wobei der Trägerabschnitt über mindestens eine Schmelzsicherungsbrücke mit der Bürstenplatte verbunden ist. Der Trägerabschnitt hat somit eine doppelte Funktion: Er ist zum einen Träger des freien Endes der Bürstenanschlussleitung und stellt den Kontakt mit der Bürstenanschlussleitung her, zum andern dient die mindestens eine Schmelzsicherungsbrücke zwischen Trägerabschnitt und Bürstenplatte als elektrische Überlastsicherung. The commutation device is equipped with an overload protection, which is designed as a fuse. In this case, a component in the circuit melts when the current is too high, as a result of which the circuit is interrupted. The overload protection is designed as one or more fuse bridges in the circuit, which connect a support portion, which is the contact point of the brush lead, with the brush plate. Thus, the electrical contact between the brush lead and the brush plate via the support portion, with which the brush lead is in contact, wherein the support portion is connected via at least one fuse bridge to the brush plate. The support portion thus has a dual function: it is the one carrier of the free end of the brush lead and makes the contact with the brush lead forth, on the other serves the at least one fuse bridge between the support portion and brush plate as electrical overload protection.

Da die Trägerplatte üblicherweise nicht zugleich die Bürstenhalterung bzw. die Bürste aufnehmen muss, sondern nur die Bürstenanschlussleitung, ist die Trägerplatte nur verhältnismäßig geringen mechanischen Kräften ausgesetzt, die über die mindestens eine Schmelzsicherungsbrücke ohne Weiteres aufgenommen werden können. Fließt jedoch ein zu hoher Strom, erwärmt sich die Schmelzsicherungsbrücke aufgrund ihres reduzierten Querschnittes und der dadurch bedingten hohen Stromdichte stark und kann durchschmelzen, woraufhin der elektrische Stromkreis unterbrochen ist. Since the carrier plate usually does not have to accommodate the brush holder or the brush at the same time, but only the brush connection line, the carrier plate is exposed to relatively low mechanical forces, which can be readily absorbed via the at least one fuse bridge. However, flows too high a current, the fuse bridge heated due to their reduced cross-section and the resulting high current density strong and can melt through, whereupon the electrical circuit is interrupted.

Der Trägerabschnitt, der aus einem elektrisch leitenden Material besteht, kann einteilig oder separat von der Bürstenplatte ausgebildet sein. Bei separater Ausführung können die Schmelzsicherungsbrücken gegebenenfalls einteilig entweder mit dem Trägerabschnitt oder der Bürstenplatte ausgeführt sein. Sind dagegen der Trägerabschnitt und die Bürstenplatte einteilig ausgeführt, so sind auch die Schmelzsicherungsbrücken einteilig mit der Bürstenplatte ausgeführt. In diesem Fall ist der Trägerabschnitt bevorzugt innerhalb der Bürstenplatte, also mit Abstand zu dessen Außenrand angeordnet und von den umliegenden Bereichen der Bürstenplatte über Trennausnehmungen separiert, zwischen denen die Schmelzsicherungsbrücken verlaufen. Die Trennausnehmungen werden beispielsweise durch Stanzen in die Bürstenplatte eingebracht. Diese besteht aus einem elektrisch leitenden Metall, beispielsweise aus Stahl mit einem Zinküberzug. The support section, which consists of an electrically conductive material, may be formed integrally or separately from the brush plate. In a separate embodiment, the fuse bridges may optionally be made in one piece with either the support portion or the brush plate. If, on the other hand, the carrier section and the brush plate are made in one piece, then the fuse bridges are also integral with the brush plate executed. In this case, the support portion is preferably disposed within the brush plate, that is spaced apart from its outer edge and separated from the surrounding areas of the brush plate via separating recesses, between which extend the fuse bridges. The separation recesses are introduced, for example, by punching in the brush plate. This consists of an electrically conductive metal, such as steel with a zinc coating.

Es kommen verschiedene Geometrien für die Schmelzsicherungsbrücken bzw. die Trennausnehmungen in Betracht, welche den Trägerabschnitt umschließen, wobei zwischen benachbarten Trennausnehmungen je eine Schmelzsicherungsbrücke verläuft. Die Schmelzsicherungsbrücken weisen, gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung, insgesamt eine geringere Querschnittsfläche auf als die den Trägerabschnitt umgebenen Trennausnehmungen, um einen entsprechend erhöhten Stromfluss in den Schmelzsicherungsbrücken zu erreichen, der im Falle einer Überlastung zu einem Schmelzen führt. Die Schmelzsicherungsbrücken können über ihre Länge – zwischen dem Trägerabschnitt und der Bürstenplatte – einen konstanten oder einen veränderlichen Querschnitt aufweisen. Im Falle eines veränderlichen Querschnittes befindet sich der minimale Querschnitt vorteilhafterweise zumindest annähernd mittig in der Schmelzsicherungsbrücke, bezogen auf ihre Länge. Dies wird beispielsweise durch abgerundete Trennausnehmungen erreicht, zum Beispiel durch kreisrunde Trennausnehmungen, die benachbart zueinander angeordnet sind und den Trägerabschnitt umschließen, wobei die Schmelzsicherungsbrücken an ihren beiden Seiten jeweils von einer abgerundeten bzw. kreisrunden Trennausnehmung begrenzt sind. Die minimale Querschnittsfläche etwa in der axialen Mitte der Schmelzsicherungsbrücke hat den Vorteil, dass eine definierte Stelle gegeben ist, an der die Schmelzsicherungsbrücke im Falle eines hohen Stromflusses durchschmilzt. There are different geometries for the fuse bridges or the separation recesses into consideration, which surround the support portion, wherein between adjacent separation recesses each runs a fuse bridge. The fuse bridges have, according to another advantageous embodiment, a total of a smaller cross-sectional area than the support portion surrounded separating recesses to achieve a correspondingly increased current flow in the fuse bridges, which leads to melting in case of overload. The fuse bridges may have a constant or a variable cross-section over their length - between the support portion and the brush plate. In the case of a variable cross section, the minimum cross section is advantageously at least approximately in the center of the fuse bridge, based on its length. This is achieved, for example, by rounded separating recesses, for example by circular separating recesses, which are arranged adjacent to one another and enclose the support section, wherein the fuse bridges are delimited on both sides by a rounded or circular separating recess. The minimum cross-sectional area approximately in the axial center of the fuse bridge has the advantage that there is a defined point at which the fuse bridge melts in the event of a high current flow.

Der Trägerabschnitt ist über mindestens eine Schmelzsicherungsbrücke mit der Bürstenplatte verbunden. Gemäß vorteilhafter Ausführung sind mehrere Schmelzsicherungsbrücken zur Anbindung des Trägerabschnitts an die Bürstenplatte vorgesehen. Vorteilhafterweise beträgt jedoch die Anzahl der Schmelzsicherungsbrücken pro Seite des Trägerabschnittes maximal zwei. Im Falle eines rechteckförmigen Grundquerschnitts des Trägerabschnitts ist dieser somit über maximal acht Schmelzsicherungsbrücken mit der Bürstenplatte verbunden, wobei gegebenenfalls auch eine höhere oder eine geringere Anzahl an Schmelzsicherungsbrücken für die Verbindung vorgesehen sein kann, beispielsweise eine, zwei oder vier Schmelzsicherungsbrücken.The carrier section is connected to the brush plate via at least one fuse bridge. According to an advantageous embodiment, a plurality of fuse bridges are provided for connecting the carrier section to the brush plate. Advantageously, however, the number of fuse bridges per side of the support section is a maximum of two. In the case of a rectangular base cross-section of the support section this is thus connected via a maximum of eight fuse bridges with the brush plate, which may also be provided a higher or lower number of fuse bridges for the connection, for example, one, two or four fuse bridges.

Die Enden der Bürstenanschlussleitungen können mechanisch oder stoffschlüssig mit dem Trägerabschnitt zum Herstellen der elektrischen Verbindung gekoppelt sein, beispielsweise durch Löten oder Schweißen.The ends of the brush connection lines can be mechanically or materially coupled to the support section for establishing the electrical connection, for example by soldering or welding.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Ebene des Trägerabschnitts gegenüber der Bürstenplatte versetzt, insbesondere erhöht ausgeführt. Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, dass die Schmelzsicherungsbrücke am Trägerabschnitt mindestens zwei winklig zueinander stehende Abschnitte aufweist, beispielsweise L- oder U-förmig ausgeführt ist.According to a further advantageous embodiment, the plane of the support portion relative to the brush plate offset, in particular increased executed. Furthermore, it may be advantageous for the fuse bridge to have at least two sections which are at an angle to one another on the carrier section, for example L-shaped or U-shaped.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:

1 eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem elektrischen Startermotor, dessen Ankerwicklung über eine Kommutierungseinrichtung mit Strom versorgt wird, 1 a starting device for an internal combustion engine having an electric starter motor whose armature winding is supplied with current via a commutation device,

2 in perspektivischer Ansicht eine Bürstenplatte mit Kohlebürsten, die zum Teil über Anschlussleitungen mit einem Trägerabschnitt der Bürstenplatte verbunden sind, wobei der Trägerabschnitt von Trennausnehmungen mit zwischenliegenden Schmelzsicherungsbrücken von den umgebenden Bereichen der Bürstenplatte separiert ist, 2 a perspective view of a brush plate with carbon brushes, which are connected in part via connecting lines with a support portion of the brush plate, wherein the support portion of separation recesses with intermediate fuse bridges is separated from the surrounding areas of the brush plate,

3 eine Draufsicht auf den Bereich des Trägerabschnittes in der Bürstenplatte, 3 a top view of the region of the support portion in the brush plate,

4 eine perspektivische Ansicht aus dem Bereich des Trägerabschnittes in der Bürstenplatte, 4 a perspective view of the region of the support portion in the brush plate,

5 und 6 eine den 3 und 4 entsprechende Darstellung des Trägerabschnittes in der Bürstenplatte, jedoch mit den umgebenden Trennausnehmungen in anderer Querschnittsform. 5 and 6 a the 3 and 4 corresponding representation of the support portion in the brush plate, but with the surrounding Trennausnehmungen in another cross-sectional shape.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.

In 1 ist eine Startvorrichtung 10 im Längsschnitt dargestellt. Die Startvorrichtung 10 weist beispielsweise einen Startermotor 13 und ein Einrückrelais 16 auf. Der Startermotor 13 und das Einrückrelais 16 sind an einem gemeinsamen Antriebslagerschild 19 befestigt. Der Startermotor 13 dient funktionell dazu, ein Andreh- bzw. Starterritzel 22 anzutreiben, wenn es im Zahnkranz 25 der hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine eingespurt ist. In 1 is a starting device 10 shown in longitudinal section. The starting device 10 For example, has a starter motor 13 and an engagement relay 16 on. The starter motor 13 and the engagement relay 16 are on a common drive end shield 19 attached. The starter motor 13 Functionally, it serves a cranking or starter pinion 22 drive it when in the sprocket 25 the internal combustion engine, not shown here is eingespurt.

Der Startermotor 13 weist als Gehäuse ein Polrohr 28 auf, das an seinem Innenumfang Polschuhe 31 trägt, die jeweils von einer Erregerwicklung 34 umwickelt sind. Die Polschuhe 31 umgeben wiederum einen Anker 37, der ein aus Lamellen 40 aufgebautes Ankerpaket 43 und eine in Nuten 46 angeordnete Ankerwicklung 49 aufweist. Das Ankerpaket 43 ist auf eine Anker- bzw. Antriebswelle 44 aufgepresst. An dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 ist des Weiteren ein Kollektor bzw. Kommutator 52 angebracht, der Teil einer Kommutierungseinrichtung zur Stromübertragung und -wendung ist und unter anderem aus einzelnen Kommutatorlamellen 55 aufgebaut ist. Die Kommutatorlamellen 55 sind in bekannter Weise mit der Ankerwicklung 49 derartig elektrisch verbunden, dass sich bei Bestromung der Kommutatorlamellen 55 durch außen anliegende Kohlebürsten 58, die in Bürstenhalterungen 59 radial verschieblich aufgenommen sind, eine Drehbewegung des Ankers 37 im Polrohr 28 ergibt. Die Bürstenhalterungen 59 sind auf einer Bürstenplatte 60 befestigt, die über die Stirnseite auf die Ankerwelle 44 aufschoben und am Polrohr 28 befestigt ist. The starter motor 13 has a pole tube as a housing 28 on, on its inner circumference pole pieces 31 carries, each from a field winding 34 are wrapped. The pole shoes 31 in turn surround an anchor 37 that made a slats 40 built anchor package 43 and one in grooves 46 arranged armature winding 49 having. The anchor package 43 is on an anchor or drive shaft 44 pressed. At the starter pin 22 opposite end of the drive shaft 44 is furthermore a collector or commutator 52 attached, which is part of a commutation device for power transmission and application and among other things, from individual commutator bars 55 is constructed. The commutator bars 55 are in known manner with the armature winding 49 electrically connected in such a way that when the commutator bars are energized 55 by externally applied carbon brushes 58 used in brush holders 59 are received radially displaceable, a rotational movement of the armature 37 in the pole tube 28 results. The brush holders 59 are on a brush plate 60 attached to the front of the armature shaft 44 deferred and at the pole tube 28 is attached.

Eine zwischen dem Einspurrelais 16 und dem Startermotor 13 angeordnete Stromzuführung 61 versorgt im Einschaltzustand sowohl die Kohlebürsten 58 als auch die Erregerwicklung 34 mit Strom. Die Antriebswelle 44 ist kommutatorseitig mit einem Wellenzapfen 64 in einem Gleitlager 67 abgestützt, welches wiederum in einem Kommutatorlagerdeckel 70 ortsfest gehalten ist. Der Kommutatordeckel 70 wiederum wird mittels Zuganker 73, die über den Umfang des Polrohrs 28 verteilt angeordnet sind (Schrauben, beispielsweise 2, 3 oder 4 Stück) im Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich dabei das Polrohr 28 am Antriebslagerschild 19 und der Kommutatorlagerdeckel 70 am Polrohr 28 ab.One between the Einspurrelais 16 and the starter motor 13 arranged power supply 61 supplies both the carbon brushes when switched on 58 as well as the excitation winding 34 with electricity. The drive shaft 44 is commutator side with a shaft journal 64 in a plain bearing 67 supported, which in turn in a Kommutatorlagerdeckel 70 is held stationary. The commutator cover 70 turn is by means of tie rods 73 that go beyond the circumference of the pole tube 28 are distributed (screws, for example, 2, 3 or 4 pieces) in the drive end shield 19 attached. It supports the pole tube 28 at the drive end plate 19 and the commutator bearing cap 70 at the pole tube 28 from.

In Antriebsrichtung schließt sich an den Anker 37 ein sogenanntes Sonnenrad 80 an, das Teil eines Planetengetriebes 83 ist. Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise drei Planetenräder 86, die mittels Wälzlager 89 auf Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 86 wälzen in einem Hohlrad 95 ab, das im Polrohr 28 außenseitig gelagert ist. In Richtung zur Abtriebsseite schließt sich an die Planetenräder 86 ein Planetenträger 98 an, in dem die Achszapfen 92 aufgenommen sind. Der Planetenträger 98 wird wiederum in einem Zwischenlager 101 und einem darin angeordneten Gleitlager 104 gelagert. Das Zwischenlager 101 ist derartig topfförmig gestaltet, dass in diesem sowohl der Planetenträger 98, als auch die Planetenräder 86 aufgenommen sind. Des Weiteren ist im topfförmigen Zwischenlager 101 das Hohlrad 95 angeordnet, das letztlich durch einen Deckel 107 gegenüber dem Anker 37 geschlossen ist. Auch das Zwischenlager 101 stützt sich mit seinem Außenumfang an der Innenseite des Polrohrs 28 ab. Der Anker 37 weist auf dem vom Kommutator 52 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 einen weiteren Wellenzapfen 110 auf, der ebenfalls in einem Gleitlager 113 aufgenommen ist, ab. Das Gleitlager 113 wiederum ist in einer zentralen Bohrung des Planetenträgers 98 aufgenommen. Der Planetenträger 98 ist einstückig mit der Abtriebswelle 116 verbunden. Diese Abtriebswelle 116 ist mit ihrem vom Zwischenlager 101 abgewandten Ende 119 in einem weiteren Lager 122, welches im Antriebslagerschild 19 befestigt ist, abgestützt. Die Abtriebswelle 116 ist in verschiedene Abschnitte aufgeteilt: So folgt dem Abschnitt, der im Gleitlager 104 des Zwischenlagers 101 angeordnet ist, ein Abschnitt mit einer sogenannten Geradverzahnung 125 (Innenverzahnung), die Teil einer sogenannten Wellen- Nabe-Verbindung ist. Diese Welle-Nabe-Verbindung 128 ermöglicht in diesem Fall das axial geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Dieser Mitnehmer 131 ist ein hülsenartiger Fortsatz, der einstückig mit einem topfförmigen Außenring 132 des Freilaufs 137 ist. Dieser Freilauf 137 (Richtgesperre) besteht des Weiteren aus dem Innenring 140, der radial innerhalb des Außenrings 132 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 sind Klemmkörper 138 angeordnet. Diese Klemmkörper 138 verhindern in Zusammenwirkung mit dem Innen- und dem Außenring eine Relativdrehung zwischen dem Außenring und dem Innenring in einer zweiten Richtung. Mit anderen Worten: Der Freilauf 137 ermöglicht eine Relativbewegung zwischen Innenring 140 und Außenring 132 nur in eine Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innenring 140 einstückig mit dem Andrehritzel 22 und dessen Schrägverzahnung 143 (Außenschrägverzahnung) ausgeführt. Das Andrehritzel 22 kann alternativ auch als geradverzahntes Ritzel ausgeführt sein. Statt elektromagnetisch erregter Polschuhe 31 mit Erregerwicklung 34 können auch permanentmagnetisch erregte Pole verwendet werden.In drive direction closes to the anchor 37 a so-called sun wheel 80 on, the part of a planetary gearbox 83 is. The sun wheel 80 is from several planet wheels 86 surrounded, usually three planet wheels 86 by means of roller bearings 89 on axle journal 92 are supported. The planet wheels 86 roll in a ring gear 95 off, in the pole tube 28 is stored outside. Towards the output side closes to the planetary gears 86 a planet carrier 98 in which the axle journals 92 are included. The planet carrier 98 will turn into an interim storage 101 and a slide bearing arranged therein 104 stored. The interim storage 101 is designed pot-shaped, that in this both the planet carrier 98 , as well as the planet wheels 86 are included. Furthermore, in cup-shaped intermediate storage 101 the ring gear 95 arranged, which ultimately by a cover 107 opposite the anchor 37 closed is. Also the interim storage 101 supports with its outer circumference on the inside of the pole tube 28 from. The anchor 37 indicates that of the commutator 52 opposite end of the drive shaft 44 another shaft journal 110 on, who also in a plain bearing 113 is absorbed, from. The plain bearing 113 in turn is in a central hole of the planet carrier 98 added. The planet carrier 98 is integral with the output shaft 116 connected. This output shaft 116 is with her from the interim storage 101 opposite end 119 in another camp 122 , which in the drive end shield 19 is fixed, supported. The output shaft 116 is divided into different sections: So follows the section that is in the plain bearing 104 of the interim storage 101 is arranged, a section with a so-called spur toothing 125 (Internal toothing), which is part of a so-called shaft-hub connection. This shaft-hub connection 128 allows in this case the axially rectilinear sliding of a driver 131 , This driver 131 is a sleeve-like extension, which is integral with a cup-shaped outer ring 132 of the freewheel 137 is. This freewheel 137 (Richtgesperre) consists further of the inner ring 140 that is radially inward of the outer ring 132 is arranged. Between the inner ring 140 and the outer ring 132 are clamp bodies 138 arranged. These clamp bodies 138 prevent, in cooperation with the inner and outer ring relative rotation between the outer ring and the inner ring in a second direction. In other words: the freewheel 137 allows a relative movement between the inner ring 140 and outer ring 132 only in one direction. In this embodiment, the inner ring 140 integral with the starter pinion 22 and its helical toothing 143 (External helical teeth) executed. The starter pin 22 Alternatively, it can be designed as a straight-toothed pinion. Instead of electromagnetically excited pole shoes 31 with excitation winding 34 It is also possible to use permanent-magnetically excited poles.

Nachfolgend wird auf den Einspurmechanismus eingegangen. Das Einrückrelais 16 weist einen Bolzen 150 auf, der ein elektrischer Kontakt ist und der an den Pluspol einer elektrischen Starterbatterie, die hier nicht dargestellt ist, angeschlossen ist. Dieser Bolzen 150 ist durch einen Relaisdeckel 153 hindurchgeführt. Dieser Relaisdeckel 153 schließt ein Relaisgehäuse 156 ab, das mittels mehrerer Befestigungselemente 159 (Schrauben) am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. Im Einrückrelais 16 ist weiterhin eine Einzugswicklung 162 und eine sogenannte Haltewicklung 165 angeordnet. Die Einzugswicklung 162 und die Haltewicklung 165 bewirken beide jeweils im eingeschalteten Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches sowohl das Relaisgehäuse 156 (aus elektromagnetisch leitfähigem Material), einen linear beweglichen Anker 168 und einen Ankerrückschluss 171 durchströmt. Der Anker 168 trägt eine Schubstange 174, die beim linearen Einzug des Ankers 168 in Richtung zu einem Schaltbolzen 177 bewegt wird. Mit dieser Bewegung der Schubstange 174 zum Schaltbolzen 177 wird dieser aus seiner Ruhelage in Richtung zu zwei Kontakten 180 und 181 bewegt, so dass eine am zu den Kontakten 180 und 181 Ende des Schaltbolzens 177 angebrachte Kontaktbrücke 184 beide Kontakte 180 und 181 elektrisch miteinander verbindet. Dadurch wird vom Bolzen 150 elektrische Leistung über die Kontaktbrücke 184 hinweg zur Stromzuführung 61 und damit zu den Kohlebürsten 58 geführt. Der Startermotor 13 wird dabei bestromt. Subsequently, the Einspurmechanismus will be discussed. The engagement relay 16 has a bolt 150 on, which is an electrical contact and which is connected to the positive terminal of an electric starter battery, which is not shown here. This bolt 150 is through a relay cover 153 passed. This relay cover 153 closes a relay housing 156 from, by means of several fasteners 159 (Screws) on the drive end plate 19 is attached. In the engagement relay 16 is still a pull-in winding 162 and a so-called holding winding 165 arranged. The intake winding 162 and the holding winding 165 both cause each in the on state an electromagnetic field, which both the relay housing 156 (made of electromagnetically conductive material), a linearly movable armature 168 and an armature conclusion 171 flows through. The anchor 168 carries a push rod 174 , when linear insertion of the anchor 168 towards a shift pin 177 is moved. With this movement of the push rod 174 to the shift pin 177 This is from its rest position towards two contacts 180 and 181 moved, leaving a on to the contacts 180 and 181 End of the shift pin 177 attached contact bridge 184 both contacts 180 and 181 connects electrically with each other. This is done by the bolt 150 electrical power via the contact bridge 184 away to the power supply 61 and thus to the carbon brushes 58 guided. The starter motor 13 is energized.

Das Einrückrelais 16 bzw. der Anker 168 hat darüber hinaus die Aufgabe, mit einem Zugelement 187 einen dem Antriebslagerschild 19 drehbeweglich angeordneten Hebel zu bewegen. Dieser Hebel 190, üblicherweise als Gabelhebel ausgeführt, umgreift mit zwei hier nicht dargestellten Zinken an ihrem Außenumfang zwei Scheiben 193 und 194, um einen zwischen diesen eingeklemmten Mitnehmerring 197 zum Freilauf 137 hin gegen den Widerstand der Feder 200 zu bewegen und dadurch das Andrehritzel 22 in den Zahnkranz 25 einzuspuren. The engagement relay 16 or the anchor 168 moreover has the task of using a tension element 187 one the drive end shield 19 to move rotatably arranged lever. This lever 190 , usually designed as a fork lever, engages with two tines, not shown here, on its outer circumference two discs 193 and 194 to a between this clamped driving ring 197 to the freewheel 137 towards the resistance of the spring 200 to move and thereby the starter pinion 22 in the sprocket 25 einzuspuren.

In 2 ist eine Bürstenplatte 60 mit darauf angeordneten Bürstenhalterungen 59 in perspektivischer Ansicht gezeigt. Im Ausführungsbeispiel sind vier Bürstenhalterungen 59 mit jeweils einer darin angeordneten Kohlebürste 58 vorgesehen, wobei die Kohlebürsten 58 in Radialrichtung verschieblich in den Bürstenhalterungen 59 aufgenommen sind. Die Bürstenhalterungen 59 sind fest mit der Bürstenplatte 60 verbunden.In 2 is a brush plate 60 with brush holders arranged thereon 59 shown in perspective view. In the embodiment, four brush holders 59 each with a carbon brush disposed therein 58 provided, wherein the carbon brushes 58 Slidable in the radial direction in the brush holders 59 are included. The brush holders 59 are stuck with the brush plate 60 connected.

Jeweils zwei Kohlebürsten 58 sind über Bürstenanschlussleitungen bzw. -litzen 211 mit einem Trägerabschnitt 210 elektrisch verbunden, welcher einteilig mit der elektrisch leitenden Bürstenplatte 60 ausgebildet ist. Die beiden weiteren Kohlebürsten 58 sind mit ihren Bürstenanschlussleitungen 211 elektrisch mit einer Stromschiene 214 verbunden, die elektrisch von der Bürstenplatte 60 separiert und an die Stromzuführung 61 angeschlossen ist.Two carbon brushes each 58 are via brush connection leads or strands 211 with a support section 210 electrically connected, which integral with the electrically conductive brush plate 60 is trained. The two other carbon brushes 58 are with their brush leads 211 electrically with a busbar 214 connected electrically from the brush plate 60 separated and to the power supply 61 connected.

Wie 2 in Verbindung mit den 3 und 4 zu entnehmen, ist der Trägerabschnitt 210 von Trennausnehmungen 212 umgeben, die in die Bürstenplatte 60 eingebracht sind. Es sind im Ausführungsbeispiel rechteckförmige bzw. L-förmige Trennausnehmungen 212 vorgesehen, die den rechteckförmigen Trägerabschnitt 210 umschließen, wobei zwischen benachbarten Trennausnehmungen 212 jeweils eine Schmelzsicherungsbrücke 213 gebildet ist, über die der Trägerabschnitt 210 mit den umliegenden Bereichen der Bürstenplatte 60 verbunden ist. Die Schmelzsicherungsbrücken 213 weisen einen reduzierten Querschnitt auf, so dass bei fließendem Strom eine erhöhte Stromdichte gegeben ist. Überschreitet der Strom einen Grenzwert, führt dies zum Schmelzen der Schmelzsicherungsbrücken 213, so dass der Stromkreis durch die Kohlebürsten unterbrochen wird.As 2 in conjunction with the 3 and 4 can be seen, is the support section 210 of separating recesses 212 Surrounded in the brush plate 60 are introduced. There are in the embodiment rectangular or L-shaped separating recesses 212 provided, which is the rectangular support section 210 enclose, wherein between adjacent separating recesses 212 one fuse bridge each 213 is formed, over which the support portion 210 with the surrounding areas of the brush plate 60 connected is. The fuse bridges 213 have a reduced cross-section, so that there is an increased current density when the current is flowing. If the current exceeds a limit, this leads to melting of the fuse bridges 213 , so that the circuit is interrupted by the carbon brushes.

Auf dem Trägerabschnitt 210 liegt das freie Ende 211a der Bürstenanschlussleitung 211, das beispielsweise durch Löten mit dem Trägerabschnitt verbunden ist. On the vehicle section 210 lies the free end 211 the brush connection cable 211 , which is connected by soldering to the support section, for example.

In den 5 und 6 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei der die Trennausnehmungen 212, die den Trägerabschnitt 210 von den umliegenden Bereichen der Bürstenplatte 60 separieren, als kreisrunde Ausnehmungen ausgeführt sind. Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, bei dem die Schmelzsicherungsbrücken 213 über ihre Länge zwischen Trägerabschnitt 210 und den umliegenden Bereichen der Bürstenplatte einen konstanten Querschnitt aufweisen, ist beim Ausführungsbeispiel gemäß den 5 und 6 aufgrund der kreisrunden Ausführung der Trennausnehmungen 212 ein veränderlicher Querschnitt in den Schmelzsicherungsbrücken 213 gegeben. Der Querschnitt weist in unmittelbarer Nähe zu benachbarten, kreisrunden Trennausnehmungen 212 eine minimale Querschnittsfläche auf. In the 5 and 6 a variant embodiment is shown in which the separating recesses 212 that the support section 210 from the surrounding areas of the brush plate 60 separate, as circular recesses are executed. In contrast to the previous embodiment, in which the fuse bridges 213 over its length between carrier section 210 and the surrounding areas of the brush plate have a constant cross-section, in the embodiment according to the 5 and 6 due to the circular design of Trennausnehmungen 212 a variable cross section in the fuse bridges 213 given. The cross section has in close proximity to adjacent, circular separating recesses 212 a minimum cross-sectional area.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den 3 und 4 verbinden insgesamt drei Schmelzsicherungsbrücken 213 den Trägerabschnitt 210 mit den umliegenden Bereichen der Bürstenplatte 60; es sind insgesamt drei Trennausnehmungen 212 vorgesehen, die den Trägerabschnitt 210 umgreifen. Im Ausführungsbeispiel gemäß den 5 und 6 sind dagegen insgesamt acht kreisrunde Trennausnehmungen 212 vorgesehen, zwischen denen insgesamt acht Schmelzsicherungsbrücken 213 liegen.In the embodiment according to the 3 and 4 connect a total of three fuse bridges 213 the carrier section 210 with the surrounding areas of the brush plate 60 ; There are a total of three Trennausnehmungen 212 provided, which is the support section 210 embrace. In the embodiment according to the 5 and 6 in contrast, there are a total of eight circular separating recesses 212 provided, between which a total of eight fuse bridges 213 lie.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004043894 A1 [0002] DE 102004043894 A1 [0002]

Claims

Kommutierungseinrichtung zur Stromübertragung auf einen Anker 37 einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Startermotors (13) für eine Brennkraftmaschine, mit Bürsten (58) in Bürstenhalterungen (59), welche auf einer Bürstenplatte (60) aufgenommen sind, und mit einem ankerseitigen Kollektor(52), an dessen Mantelfläche die Bürsten (58) anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürsten (58) über Bürstenanschlussleitungen (211) elektrisch mit der Bürstenplatte (60) verbunden sind und die Kontaktstelle einer Bürstenanschlussleitung (211) an der Bürstenplatte (60) als ein Trägerabschnitt (210) ausgebildet ist, der über mindestens eine Schmelzsicherungsbrücke (213) mit der Bürstenplatte (60) elektrisch verbunden ist.Commutation device for power transmission to an armature 37 an electric machine, in particular a starter motor ( 13 ) for an internal combustion engine, with brushes ( 58 ) in brush holders ( 59 ), which on a brush plate ( 60 ) and with an armature-side collector ( 52 ), on whose lateral surface the brushes ( 58 ), characterized in that the brushes ( 58 ) via brush leads ( 211 ) electrically with the brush plate ( 60 ) and the contact point of a brush connection line ( 211 ) on the brush plate ( 60 ) as a support section ( 210 ) is formed, which via at least one fuse bridge ( 213 ) with the brush plate ( 60 ) is electrically connected.

Kommutierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerabschnitt (210) einteilig mit der Bürstenplatte (60) ausgeführt ist und von den umliegenden Bereichen der Bürstenplatte (60) über Trennausnehmungen (212) separiert ist, wobei zwischen den Trennausnehmungen (212) mindestens eine Schmelzsicherungsbrücke (213) zur Verbindung des Trägerabschnitts (210) mit der Bürstenplatte (60) liegt.Commutation device according to claim 1, characterized in that the carrier section ( 210 ) in one piece with the brush plate ( 60 ) is executed and from the surrounding areas of the brush plate ( 60 ) via separating recesses ( 212 ) is separated, wherein between the separating recesses ( 212 ) at least one fuse bridge ( 213 ) for connecting the support section ( 210 ) with the brush plate ( 60 ) lies.

Kommutierungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennausnehmungen (212) den Trägerabschnitt (210) umschließen und der Trägerabschnitt (210) ausschließlich über die Schmelzsicherungsbrücke (213) mit den umgebenden Bereichen der Bürstenplatte (60) verbunden ist.Commutation device according to claim 2, characterized in that the separating recesses ( 212 ) the support section ( 210 ) and the support section ( 210 ) exclusively via the fuse bridge ( 213 ) with the surrounding areas of the brush plate ( 60 ) connected is.

Kommutierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzsicherungsbrücken (213) insgesamt einen geringeren Querschnitt als die den Trägerabschnitt (210) umgebenden Trennausnehmungen (212) aufweisen. Commutation device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fuse bridges ( 213 ) overall a smaller cross-section than the support portion ( 210 ) surrounding separating recesses ( 212 ) exhibit.

Kommutierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schmelzsicherungsbrücke (213) über ihre Länge einen konstanten Querschnitt aufweist.Commutation device according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one fuse bridge ( 213 ) has a constant cross section over its length.

Kommutierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schmelzsicherungsbrücke (213) über ihre Länge einen veränderlichen Querschnitt aufweist.Commutation device according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one fuse bridge ( 213 ) has a variable cross section over its length.

Kommutierungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzsicherungsbrücke (213) in einem mittleren Abschnitt einen minimalen Querschnitt besitzt.Commutation device according to claim 6, characterized in that the fuse bridge ( 213 ) has a minimum cross-section in a middle section.

Kommutierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Schmelzsicherungsbrücken (213) pro Seite des Trägerabschnitts (210) maximal zwei beträgt.Commutation device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the number of fuse bridges ( 213 ) per side of the support section ( 210 ) is a maximum of two.

Kommutierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene des Trägerabschnitts (210) gegenüber der Bürstenplatte (60) versetzt ausgeführt ist.Commutation device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the plane of the support section ( 210 ) opposite the brush plate ( 60 ) is executed offset.

Kommutierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzsicherungsbrücke (213) am Trägerabschnitt (210) mindestens zwei winklig zueinander stehende Abschnitte aufweist.Commutation device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the fuse bridge ( 213 ) on the support section ( 210 ) has at least two angularly spaced sections.

Elektrische Maschine, insbesondere Startermotor (13) für einen Starter für eine Brennkraftmaschine, mit einer Kommutierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Electric machine, in particular starter motor ( 13 ) for a starter for an internal combustion engine, with a commutation device according to one of claims 1 to 10.

Starter für eine Brennkraftmaschine mit einem elektrischen Startermotor (13) nach Anspruch 11.Starter for an internal combustion engine with an electric starter motor ( 13 ) according to claim 11.