DE102017223351A1

DE102017223351A1 - Brush holder for an electric machine and electric machine

Info

Publication number: DE102017223351A1
Application number: DE102017223351.6A
Authority: DE
Inventors: David Lowin; Tivadar Gyori
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-06-27

Abstract

Bürstenhalter (19) zum elektrischen Kontaktieren eines Kommutators (55) einer elektrische Maschine (10), sowie eine elektrische Maschine (10), mit einem Federarm (50), an dessen ersten Ende (51) eine elektrische Bürstenkohle (26) für den Kontakt mit dem Kommutator (55) angeordnet ist, und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende (52) der Federarm (50) mit einer ebenen Befestigungsfläche (57) an einer ebenen Kontaktfläche (58) eines elektrischen Kontaktelements (59) anliegt und formschlüssig mit diesem verbunden ist, wobei sich die Befestigungsfläche (57) in Längsrichtung (47) des Federarms (50) über die Kontaktfläche (58) hinaus erstreckt.Brush holder (19) for electrically contacting a commutator (55) of an electric machine (10), and an electric machine (10), with a spring arm (50), at its first end (51) an electric brush coal (26) for the contact is arranged with the commutator (55), and at an opposite second end (52) of the spring arm (50) with a planar mounting surface (57) against a flat contact surface (58) of an electrical contact element (59) and is positively connected thereto , wherein the attachment surface (57) extends beyond the contact surface (58) in the longitudinal direction (47) of the spring arm (50).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bürstenhalter und eine elektrische Maschine aufweisend einen solchen Bürstenhalter.The present invention relates to a brush holder and an electric machine comprising such a brush holder.

Aus dem Stand der Technik sind Elektromotor-Antriebe bekannt, die beispielsweise zum Antrieb von Sitzverstellern, Fensterhebern und/oder Scheibenwischern in Kraftfahrzeugen dienen können. Diese Elektromotor-Antriebe haben einen in einem Motorgehäuse angeordneten Elektromotor, der in Wirkverbindung mit einem in einem Getriebegehäuse angeordneten Getriebe steht, wobei das Motorgehäuse und das Getriebegehäuse aneinander befestigt sind, z. B. miteinander verschraubt oder vernietet sind.Electric motor drives are known from the prior art, which can serve for example for driving seat adjusters, window regulators and / or windscreen wipers in motor vehicles. These electric motor drives have an electric motor arranged in a motor housing, which is in operative connection with a transmission arranged in a gear housing, wherein the motor housing and the gear housing are fastened to each other, for. B. bolted together or riveted.

Mit der DE 10 2005 057 395 A1 ist ein Bürstenträger-Bauteil eines Elektromotors bekannt geworden, wobei zur elektrischen Kontaktierung dessen Hammerbürsten auf einer Leiterplatine angeordnet sind. Dabei weisen die Bürstenarme der Hammerbürsten eine näherungsweise rechtwinklige Abknickung auf, an deren freiem Schenkel die Kohlebürste befestigt ist. Der andere Schenkel bildet ein Befestigungselement, das in eine Schiene des Bürstenträger-Bauteils eingeschoben wird. Zur Fixierung der Hammerbürsten sind die anderen Schenkel am Bürstenträger-Bauteil befestigt ist. Am Befestigungselement sind Rasthaken ausgebildet, die sich in der Schiene verkrallen. Am zweiten Schenkel, der als Befestigungselement ausgebildet ist, sind unmittelbar elektrische Kontaktpins angeformt, die in entsprechende Pin-Aufnahmen in der Leiterplatte eingreifen und beispielsweise mit dieser verlötet sind.With the DE 10 2005 057 395 A1 a brush holder component of an electric motor has become known, being arranged for electrical contacting of the hammer brushes on a printed circuit board. In this case, the brush arms of the hammer brushes on an approximately right-angled bend on the free leg, the carbon brush is attached. The other leg forms a fastener which is inserted into a rail of the brush holder component. To fix the hammer brushes, the other leg is attached to the brush holder component. On the fastener locking hooks are formed, which dig into the rail. On the second leg, which is designed as a fastener, electrical contact pins are directly formed, which engage in corresponding pin receptacles in the circuit board and are soldered, for example, with this.

Bei solch einer Ausführung, bei der der Federarm der Hammerbürste einstückig mit dem abgewinkelten Befestigungselement ausgebildet ist, kann eine störende Geräuschbildung auftreten, die gerade im Bereich der Komfortantriebe im Kraftfahrzeug - wie beim Schiebedach, Fensterheber oder Sitz - vom Kunden nicht toleriert wird. Diese wird von einer Schwingungsübertragung von der Kohlebürste über den Federarm direkt auf das Bürstenträger-Bauteil erzeugt. Je nach Anbindung des Bürstenträger-Bauteils am Gehäuse des Elektromotors können dadurch unangenehme Resonanzfrequenzen angeregt werden. Diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemäße Lösung überwunden werden.In such an embodiment, in which the spring arm of the hammer brush is integrally formed with the angled fastener, a disturbing noise may occur, which is not tolerated in the field of comfort drives in the vehicle - as the sunroof, window or seat - by the customer. This is generated by a vibration transmission from the carbon brush via the spring arm directly on the brush holder component. Depending on the connection of the brush holder component to the housing of the electric motor unpleasant resonance frequencies can be excited thereby. These disadvantages are to be overcome by the solution according to the invention.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Bürstenhalter und die elektrische Maschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass durch den Überstand des Federarms mit seiner ebenen Befestigungsfläche über die Länge des Kontaktelements in Längsrichtung des Federarms hinaus, störende Schwingungsanregungen des Bürstenhalter-Systems deutlich reduziert werden können. Durch das Ausbilden eines optimalen Verhältnisses zwischen der Kontaktfläche des Kontaktelements und der Befestigungsfläche des Federarms der Hammerbürste kann weitgehend verhindert werden, dass beim Schleifen der Bürstenkohlen am Kommutator zu starke Vibrationen auf das Bürstenträger-Bauteil übertragen werden. Durch die erfindungsgemäße formschlüssige Anbindung des Federarms an ein Kontaktelement, das wiederum im Bürstenhalter-Bauteil befestigt ist, kann durch eine Vibrationsdämpfung ein ruhiger, langlebiger Kommutatorbetrieb realisiert werden, wobei eine störende Geräuschanregung wirksam unterdrückt wird.The brush holder according to the invention and the electric machine with the features of the independent claims have the advantage that can be significantly reduced by the supernatant of the spring arm with its flat mounting surface over the length of the contact element in the longitudinal direction of the spring arm, disturbing vibrational excitations of the brush holder system. By forming an optimum ratio between the contact surface of the contact element and the mounting surface of the spring arm of the hammer brush can be largely prevented that excessive vibrations are transmitted to the brush holder component during grinding of the brush coals on the commutator. The inventive positive connection of the spring arm to a contact element, which in turn is mounted in the brush holder component, a quiet, durable commutator can be realized by a vibration damping, with a disturbing noise excitation is effectively suppressed.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Um eine radiale Anpresskraft der Bürstenkohle auf den Kommutator zu erzielen, weist der Federarm der Hammerbürste eine Abwinkelung auf, wodurch der einstückig gefertigte Federarm ausgehend vom zweiten Ende mit der Befestigungsfläche einen Winkel ausbildet. Dieser Winkel beträgt vorzugsweise weniger als 90°, wodurch der gesamte Bürstenhalter eine näherungsweise C-förmige Form aufweist. Damit kann durch das Federmaterial des Federarms einerseits eine ausreichende radiale Anpresskraft der Bürstenkohle gegen den Kommutator erzeugt werden. Andererseits können durch die Form des Federarms, insbesondere durch dessen Abwinkelung, gleichzeitig Vibrationen, die beim Kommutatorbetrieb entstehen, gedämpft werden. Dadurch werden die Vibrationen nicht voll an das Bürstenträger-Bauteil weitergegeben. Die genaue Länge der Befestigungsfläche, die sich von der formschlüssigen Verbindung mit dem Kontaktelement bis zur Abwinkelung erstreckt, kann derart optimiert werden, dass möglichst wenig Schwingungsanregungen vom Federarm auf das Kontaktelement übertragen werden.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the embodiments specified in the independent claims are possible. In order to achieve a radial contact force of the brush coal on the commutator, the spring arm of the hammer brush on a bend, whereby the integrally manufactured spring arm, starting from the second end with the mounting surface forms an angle. This angle is preferably less than 90 °, whereby the entire brush holder has an approximately C-shaped form. This can be generated against the commutator by the spring material of the spring arm on the one hand, a sufficient radial contact force of the brush coal. On the other hand, can be attenuated by the shape of the spring arm, in particular by its bending, at the same time vibrations that arise during commutator. As a result, the vibrations are not fully transmitted to the brush holder component. The exact length of the mounting surface, which extends from the positive connection with the contact element to the bend, can be optimized so that as little vibration excitations are transmitted from the spring arm to the contact element.

Dabei erstreckt sich der Befestigungsbereich, der auf einer Seite des zweiten Endes des Federarms als ebene Fläche ausgebildet ist, in einer Ebene bis zur Abwinkelung des Federarms. Die Abwinkelung ist derart definiert, dass sich der Federarm aus der ebenen Fläche der Kontaktfläche herausbewegt. Dies kann insbesondere in der Praxis beim Umbiegen des Federarms durch einen mehr oder weniger stark ausgebildeten Radius realisiert werden, der die Spitze des Winkels der Abwinkelung bildet. Erfindungsgemäß liegt die Kontaktfläche nicht vollständig am Kontaktelement an, so dass diese Kontaktfläche in Längsrichtung des Federarms über das Kontaktelement übersteht.In this case, the fastening region, which is formed on one side of the second end of the spring arm as a flat surface, extending in a plane to the bending of the spring arm. The bend is defined such that the spring arm moves out of the flat surface of the contact surface. This can be realized in particular in practice when bending the spring arm by a more or less strong radius forming the apex of the angle of the bend. According to the invention, the contact surface is not completely against the contact element, so that this contact surface projects beyond the contact element in the longitudinal direction of the spring arm.

Gegenüberliegend zur ebenen Befestigungsfläche des Federarms ist an dem Kontaktelement eine ebenfalls weitgehend ebene Kontaktfläche ausgebildet, die flächig an der Befestigungsfläche anliegt. Die Kontaktfläche des Kontaktelements wird in Längsrichtung des Federarms durch eine Kante beschränkt, die insbesondere in Axialrichtung des Rotors verläuft. Die Länge der Kontaktfläche in Längsrichtung des Federarms ist kürzer gewählt, als die gesamte Länge der Befestigungsfläche am Federarm. Da die Befestigungsfläche nur punktuell mit der Kontaktfläche schwingungsfrei verbunden ist, verbleibt ein restlicher Bereich zwischen der Befestigungsfläche und der Kontaktfläche, die dann im Kommutatorbetrieb in gewissen Grenzen gegeneinander schwingen kann. Dabei liegt die Befestigungsfläche vorteilhaft an der Kante des Kontaktelements an, so dass die Abwinkelung in Längsrichtung über das Kontaktelement übersteht. Durch das Maß des Überlapps zwischen der Kontaktfläche und der Befestigungsfläche in Längsrichtung des Federarms, können die Schwingungseigenschaften bzw. die Dämpfungseigenschaften des Bürstenträgers 17 positiv beeinflusst werden. Opposite to the planar mounting surface of the spring arm, a likewise substantially flat contact surface is formed on the contact element, which rests flat against the mounting surface. The contact surface of the contact element is limited in the longitudinal direction of the spring arm by an edge which extends in particular in the axial direction of the rotor. The length of the contact surface in the longitudinal direction of the spring arm is chosen shorter than the entire length of the mounting surface on the spring arm. Since the mounting surface is connected only at certain points vibration-free with the contact surface, remains a residual area between the mounting surface and the contact surface, which can then swing in Kommutatorbetrieb within certain limits against each other. In this case, the attachment surface is advantageously located on the edge of the contact element, so that the angling over in the longitudinal direction over the contact element. Due to the degree of overlap between the contact surface and the attachment surface in the longitudinal direction of the spring arm, the vibration properties or the damping properties of the brush holder can 17 positively influenced.

Besonders günstig kann der Federarm mittels einer Nietverbindung mit dem Kontaktelement verbunden sein, da dadurch keine weiteren Verbindungselemente notwendig sind. Bevorzugt sind am Kontaktelement einstückig Nietstifte ausgeformt, die sich quer zur Kontaktfläche erstrecken. Diese Nietstifte greifen in entsprechende Durchgangslöcher in der Befestigungsfläche des Federarms und sind an ihrem freien Ende zu einem Nietkopf umgeformt. Beispielsweise sind zwei solcher Nietstifte in Axialrichtung übereinander angeordnet, so dass deren Verbindungslinie insbesondere näherungsweise parallel verläuft zur Kante des Kontaktelements. Im Bereich der Nietstifte ist somit die Befestigungsfläche vibrationsfest mit dem Kontaktelement verbunden. Im Bereich um die Nietstifte herum ist es jedoch möglich, dass die Kontaktfläche in gewissen Grenzen Schwingungen gegenüber der Kontaktfläche des Kontaktelements ausführen kann. Durch die erfindungsgemäße geeignete Wahl dieses Flächenverhältnisses zwischen der Kontaktfläche und der Befestigungsfläche kann somit die Übertragung von Vibrationen der Bürstenkohle über den Federarm auf das Bürstenhalter-Bauteil verringert werden.Particularly low, the spring arm may be connected by means of a rivet connection with the contact element, as this no further connecting elements are necessary. Preferably, rivet pins are integrally formed on the contact element, which extend transversely to the contact surface. These rivet pins engage in corresponding through holes in the mounting surface of the spring arm and are formed at their free end to a rivet head. For example, two such Nietstifte are arranged one above the other in the axial direction, so that their connecting line in particular approximately parallel to the edge of the contact element. In the area of the rivet pins, the fastening surface is thus connected in a vibration-resistant manner to the contact element. In the area around the rivet pins, however, it is possible that the contact surface can perform within certain limits vibrations relative to the contact surface of the contact element. The inventive suitable choice of this area ratio between the contact surface and the mounting surface thus the transmission of vibrations of the brush coal can be reduced via the spring arm on the brush holder component.

Umfangreiche Simulationen eines solchen Bürstenträgers haben ergeben, dass bei der Ausführung eines solchen abgewinkelten Federarms das Längenverhältnis zwischen der Kontaktfläche und der Befestigungsfläche in Längsrichtung der Erstreckung des Federarms in einem Bereich zwischen 0,4 und 1,0 die bestmöglichste Vibrationsdämpfung über den gesamten auftretenden Frequenzbereich ergibt. Bei den Geometrieverhältnissen der erfindungsgemäßen Ausführung hat sich gezeigt, dass dieses Verhältnis insbesondere zwischen 0,6 und 1,0 und ganz besonders vorteilhaft zwischen 0,7 und 0,9 beträgt. Dabei sind die Längen der Kontaktfläche und der Befestigungsfläche jeweils auf die Erstreckung bis zu der Nietverbindung bezogen, insbesondere auf den Mittelpunkt der Nieten. Die Größe der Flächen, die sich ausgehend von den Nieten von der Abwinkelung weg erstrecken, ist für die Vibrationsdämpfung weniger relevant.Extensive simulations of such a brush holder have shown that in the embodiment of such an angled spring arm, the length ratio between the contact surface and the mounting surface in the longitudinal direction of the extension of the spring arm in a range between 0.4 and 1.0 results in the best possible vibration damping over the entire occurring frequency range , In the case of the geometric ratios of the embodiment according to the invention, it has been found that this ratio is in particular between 0.6 and 1.0 and very particularly advantageously between 0.7 and 0.9. The lengths of the contact surface and the mounting surface are each related to the extension up to the rivet connection, in particular to the center of the rivets. The size of the surfaces extending away from the bend away from the rivets is less relevant to vibration damping.

Für die Ausführung eines elektrischen Kleinmotors - beispielsweise zur Verstellung von Fenstern, oder dem Schiebedach oder Sitzteilen im Kraftfahrzeug - wurde ermittelt, dass die absoluten Beträge der gesamten Länge der Kontaktfläche in Längsrichtung etwa 0,4 bis 1,2 mm - und besonders günstig 5,0 bis 7,0 mm betragen soll. Dabei erstreckt sich der Befestigungsbereich vom Mittelpunkt der Nieten bis zur Abwinkelung insbesondere etwa 3 bis 12 mm. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Mittelpunkte der Nieten bezüglich der Längsrichtung des Federblechs mittig in der Kontaktfläche des Kontaktelements angeordnet sind.For the execution of a small electric motor - for example, for the adjustment of windows, or the sunroof or seat parts in the motor vehicle - it was determined that the absolute amounts of the total length of the contact surface in the longitudinal direction about 0.4 to 1.2 mm - and particularly favorable 5, 0 to 7.0 mm should be. In this case, the attachment area extends from the center of the rivets to the bend, in particular about 3 to 12 mm. It is particularly advantageous if the center points of the rivets are arranged centrally in the contact surface of the contact element with respect to the longitudinal direction of the spring plate.

Bei solch einer Ausführung hat sich gezeigt, dass die Höhe des Federarms in Axialrichtung besonders vorteilhaft zwischen 4 und 10 mm besonders bevorzugt zwischen 5 und 8 mm beträgt. Der Federarm weist dabei typischerweise im Befestigungsbereich eine Blechdicke von etwa 0,1 bis 0,2mm auf.In such an embodiment, it has been found that the height of the spring arm in the axial direction is particularly advantageously between 4 and 10 mm, particularly preferably between 5 and 8 mm. The spring arm typically has a sheet thickness of about 0.1 to 0.2 mm in the attachment area.

Besonders vorteilhaft ist das Kontaktelement als einstückiges Stanzbiegeteil ausgebildet, wobei in Verlängerung der Kontaktfläche in Axialrichtung zumindest auf einer Seite eine Kontaktlasche ausgebildet ist, die sich näherungsweise bevorzugt quer zur Längsrichtung des Federarms erstreckt. Über eine solche Kontaktlasche kann die Kohlenbürste über den Federarm bestromt werden, wobei sowohl das Kontaktelement, also auch der Federarm aus elektrisch leitenden Material gebildet sind. Die Kontaktlasche weist vorteilhaft ein gabelförmiges Ende auf, in das beispielsweise ein elektrisch leitender Anschlussdraht eingelegt werden kann. Dabei kann der Draht in der Kontaktlasche verlötet oder verschweißt werden, oder alternativ mit einer Schneid-Klemm-Verbindung verbunden werden.Particularly advantageously, the contact element is formed as a one-piece stamped and bent part, wherein in extension of the contact surface in the axial direction at least on one side of a contact tab is formed, which extends approximately preferably transversely to the longitudinal direction of the spring arm. About such a contact tab, the carbon brush can be energized via the spring arm, wherein both the contact element, and also the spring arm are formed of electrically conductive material. The contact tab advantageously has a fork-shaped end into which, for example, an electrically conductive connecting wire can be inserted. In this case, the wire can be soldered or welded in the contact tab, or alternatively connected to a insulation displacement connection.

Besonders einfach kann das Kontaktelement, mit dem daran befestigten Federarm, in eine Aufnahmetasche im Bürstenträger-Bauteil eingesteckt werden. Dadurch ist der Bürstenhalter mechanisch fest im Bürstenträger-Bauteil fixiert und gleichzeitig kann über die elektrische Kontaktlasche die Stromversorgung der Bürstenkohle realisiert werden. Besonders günstig kann der Anschlussdraht einer Entstördrossel elektrisch mit der Kontaktlasche verbunden werden. Dabei ist die Entstördrossel bevorzugt benachbart zum Kontaktelement im Bürstenträger-Bauteil angeordnet.Particularly simple, the contact element, with the attached spring arm, are inserted into a receiving pocket in the brush holder component. As a result, the brush holder is fixed mechanically fixed in the brush holder component and at the same time can be realized via the electrical contact tab, the power supply of the brush coal. Particularly favorable, the connecting wire of a suppression choke can be electrically connected to the contact tab. In this case, the suppression choke is preferably arranged adjacent to the contact element in the brush holder component.

Zur sicheren Befestigung des Bürstenhalters im Bürstenträger-Bauteil ist am Kontaktelement eine Befestigungslasche angeformt, die durch einen entsprechenden Durchbruch im Bürstenträger-Bauteil hindurchgeführt wird, und anschließend bevorzugt umgebogen wird, um den Bürstenhalter im Bürstenträger-Bauteil zuverlässig zu sichern. Dabei wird das Kontaktelement bevorzugt in eine Aufnahmetasche eingeführt, die fertigungstechnisch sehr günstig einstückig mit dem als Spritzgussteil gefertigten Bürstenträger-Bauteil hergestellt ist. Für eine optimale Kraftwirkung der Bürstenkohle auf den Kommutator - bei minimaler Vibrationsübertragung auf das Bürstenträger-Bauteil - weist der Federarm zusätzlich zu der Abwinkelung an der Kontaktfläche eine weitere Abknickung auf. Dadurch hat der Bürstenhalter bevorzugt insgesamt eine näherungsweise C-förmige Gestalt. Dabei bewirken die Abwinkelungen - insbesondere in Kombination mit der weiteren Abknickung - zusammen mit dem erfindungsgemäßen Überstand der Befestigungsfläche gegenüber der Kontaktfläche eine besonders günstige Vibrationsdämpfung des Gesamt-Bürstenträger-Systems. For secure attachment of the brush holder in the brush holder component, a fastening tab is integrally formed on the contact element, which is passed through a corresponding opening in the brush holder component, and then preferably bent to secure the brush holder in the brush holder component reliable. In this case, the contact element is preferably introduced into a receiving pocket, which is manufactured very inexpensively in one piece with the manufactured as an injection molded part brush holder component. For optimum force of the brush coal on the commutator - with minimal vibration transmission to the brush holder component - the spring arm in addition to the bending at the contact surface on a further bend. As a result, the brush holder preferably has an overall approximately C-shaped configuration. The bends - especially in combination with the further bending - together with the supernatant according to the invention the attachment surface relative to the contact surface cause a particularly favorable vibration damping of the overall brush support system.

Der erfindungsgemäße Bürstenhalter wird besonders bevorzugt in einer elektrischen Maschine eingebaut, die beispielsweise als Stellmotor für bewegliche Teile im Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Beim Verstellen von Fensterscheiben, dem Schiebedach oder Sitzteilen ist besonders wichtig, dass der Stellantrieb keine störenden Geräusche verursacht, die den Fahrer beim Fahren beeinträchtigen. Der Bürstenhalter ist dabei in ein Bürstenträger-Bauteil eingebaut, das als standardisiertes gleichbleibendes Teil der elektrischen Maschine ausgebildet sein kann. Darauf wird ein Steckermodul aufgesteckt, das an die kundenspezifische Anforderung angepasst werden kann. Dabei ist das recht komplexe Bürstenträger-Systems unabhängig von der Montage des Steckermoduls, so dass zur Anpassung der elektrischen Maschine an die Kundenanforderungen nicht jedes Mal das komplexe Bürstenhalter-System neu ausgelegt werden muss. Dabei ist es besonders günstig, wenn das Steckermodul direkt in das Polgehäuse eingefügt wird, ohne von den Fertigungstoleranzen des Bürstenträger-Bauteils beeinflusst zu werden.The brush holder according to the invention is particularly preferably installed in an electric machine, which is designed for example as a servomotor for moving parts in the motor vehicle. When adjusting windows, the sunroof or seat parts, it is particularly important that the actuator does not cause any disturbing noises that affect the driver when driving. The brush holder is installed in a brush holder component which may be formed as a standardized constant part of the electric machine. Then a plug-in module is attached, which can be adapted to the customer-specific requirement. The quite complex brush holder system is independent of the assembly of the plug module, so that the complex brush holder system does not have to be redesigned each time to adapt the electric machine to customer requirements. It is particularly advantageous if the plug module is inserted directly into the pole housing, without being influenced by the manufacturing tolerances of the brush holder component.

Figurenlistelist of figures

Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Gesamtansicht einer elektrischen Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
2 ein im Polgehäuse montiertes Bürstenträger-Bauteil
3 eine Ansicht des Bürstenträger-Bauteils von unten
4 ein Bürstenhalter vor der Montage in das Bürstenträger-Bauteil,
5 eine schematische Darstellung verschiedener Varianten von Bürstenhaltern, und
6 und 7 Simulationsergebnisse des Vibrationsverhaltens unterschiedlicher Bürstenhalter.

The invention is explained in more detail in the following description with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. Show it:

1 an overall view of an electric machine according to a first embodiment, and
2 a brush carrier component mounted in the pole housing
3 a view of the brush holder component from below
4 a brush holder before mounting in the brush holder component,
5 a schematic representation of different variants of brush holders, and
6 and 7 Simulation results of the vibration behavior of different brush holders.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

1 zeigt eine elektrische Maschine 10, wie sie beispielsweise zum Verstellen beweglicher Teile - vorzugsweise Fensterscheiben, Schiebedächer oder Sitzkomponenten - im Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Dabei ist in einem Polgehäuse 12 ein Stator 13 angeordnet, innerhalb dem ein Rotor 15 angeordnet ist, dessen Rotorwelle 20 sich in Axialrichtung 24 vom Polgehäuse 12 in ein axial sich anschließendes Getriebegehäuse 14 hinein erstreckt. Dabei wird das Antriebsmoment von der Rotorwelle 20 auf ein im Getriebegehäuse 14 angeordnetes Getriebe übertragen, das ein Abtriebselement 22 aufweist, das mit einer nicht dargestellten Mechanik zusammen wirkt, die beispielsweise Teile eines Fahrzeugsitzes oder eine Fensterscheibe im Kraftfahrzeug bewegt. In Axialrichtung 24 ist zwischen dem Polgehäuse 12 und dem Getriebegehäuse 14 ein Steckermodul 16 angeordnet, das elektrisch mit Bürsten eines Bürstenträger-Bauteils 17 zur elektrischen Kontaktierung eines auf der Rotorwelle 20 angeordneten Kommutators 55 verbunden ist. Dabei sind die Bürsten als Hammerbürsten 27 ausgebildet, deren Bürstenkohlen 26 an ersten Enden 51 jeweils eines Federarms 50 angeordnet sind. Gegenüberliegende zweite Enden der Federarme 50 sind am Bürstenhalter-Bauteil 17 befestigt, sodass die Hammerbürsten 27 federnd gegen den Kommutator 55 gepresst werden. Das Steckermodul 16 weist einen Anschluss-Stecker 18 auf, der in Radialrichtung 23 zur Rotorwelle 20, radial außerhalb des Polgehäuses 12 und vorzugsweise auch radial außerhalb des Getriebegehäuses 14 angeordnet ist. Dabei ist der Anschluss-Stecker 18 mittels eines radialen Steges 30 an das Steckermodul 16 angebunden. Das Bürstenträger-Bauteil 17 ist beispielsweise separat vom Steckermodul 16 hergestellt und ist radial innerhalb des Polgehäuses 12 angeordnet. Das Steckermodul 16 weist eine Basisplatte 32 auf, die eine zentrale Aussparung 34 aufweist, durch die hindurch in Axialrichtung 24 sich die Rotorwelle 20 in das Getriebegehäuse 14 hinein erstreckt. Der Anschluss-Stecker 18 weist einen Steckerkragen 40 auf, innerhalb dessen die Anschluss-Pins 42 zur elektrischen Kontaktierung der elektrischen Maschine 10 angeordnet sind. Optional kann auf der Rotorwelle 20 ein Sensormagnet 104 angeordnet sein, der über einen Drehzahlsensor 105 ein Signal für die Rotorlage an einem Sensor-Pin 43 zur Verfügung stellt. Im Ausführungsbeispiel der 1 erstreckt sich der Steckerkragen 40 mit den Anschluss-Pins 42 - und optional Sensor-Pins 43 - in Axialrichtung 24, so dass der korrespondierende Stecker ebenfalls in Axialrichtung 24 in den Steckerkragen 40 einschiebbar ist. Aus 1 ist ersichtlich, dass das Steckermodul 16 zwischen zwei Flanschen 94, 92 des Polgehäuses 12 und des Getriebegehäuses 14 axial eingespannt ist, wobei ein äußerer Umfangsrand 44 des Steckermoduls 16 in diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig einen Teil der Außenwand 45 der elektrischen Maschine 10 bildet. Beispielsweise wird das Getriebe-Gehäuse 14 mit dem Polgehäuse 12 mittels Schrauben oder anderen Verbindungselementen 48 verbunden, wodurch das Steckermodul 16 zwischen dem Polgehäuse 12 und dem Getriebegehäuse 14 fest verspannt und fixiert ist. Dazu greifen die Verbindungselemente 48 durch Anschraubaugen 91 am Flansch 94 des Polgehäuses 12 hindurch in korrespondierende Gegenaufnahmen 90 im Getriebegehäuse 14. 1 shows an electric machine 10 , as used for example for adjusting moving parts - preferably windows, sliding roofs or seat components - in the motor vehicle. It is in a pole housing 12 a stator 13 arranged within which a rotor 15 is arranged, whose rotor shaft 20 in the axial direction 24 from the pole housing 12 in an axially adjacent transmission housing 14 extends into it. In this case, the drive torque from the rotor shaft 20 on one in the gearbox 14 arranged transmission, which is an output element 22 has, which cooperates with a mechanism, not shown, which moves, for example, parts of a vehicle seat or a window in the motor vehicle. In the axial direction 24 is between the pole housing 12 and the transmission housing 14 a plug-in module 16 arranged, electrically with brushes of a brush holder component 17 for electrically contacting one on the rotor shaft 20 arranged commutator 55 connected is. The brushes are as hammer brushes 27 trained, their brush coals 26 at first ends 51 each of a spring arm 50 are arranged. Opposite second ends of the spring arms 50 are on the brush holder component 17 attached so that the hammer brushes 27 resilient against the commutator 55 be pressed. The plug module 16 has a connection plug 18 on, in the radial direction 23 to the rotor shaft 20 , radially outside the pole housing 12 and preferably also radially outside of the transmission housing 14 is arranged. Here is the connection plug 18 by means of a radial web 30 to the connector module 16 tethered. The brush holder component 17 For example, it is separate from the connector module 16 manufactured and is radially inside the Polgehäuses 12 arranged. The plug module 16 has a base plate 32 on top, which has a central recess 34 through which in the axial direction 24 the rotor shaft 20 in the gearbox 14 extends into it. The connection plug 18 has a plug collar 40 on, inside which the connection pins 42 for electrical contacting of the electrical machine 10 are arranged. Optionally, on the rotor shaft 20 a sensor magnet 104 be arranged, which has a speed sensor 105 a signal for the rotor position on a sensor pin 43 provides. In the embodiment of 1 extends the plug collar 40 with the connection pins 42 - and optional sensor pins 43 - in the axial direction 24 , so that the corresponding plug also in the axial direction 24 in the plug collar 40 is insertable. Out 1 it can be seen that the connector module 16 between two flanges 94 . 92 of the pole housing 12 and the transmission housing 14 is axially clamped, with an outer peripheral edge 44 of the connector module 16 in this embodiment simultaneously a part of the outer wall 45 the electric machine 10 forms. For example, the gearbox housing 14 with the pole housing 12 by means of screws or other fasteners 48 connected, causing the connector module 16 between the pole housing 12 and the transmission housing 14 firmly clamped and fixed. To do this, the fasteners grip 48 by screwing eyes 91 on the flange 94 of the pole housing 12 through into corresponding counter recordings 90 in the gearbox 14 ,

In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 10 dargestellt, bei der ein Bürstenträger-Bauteil 17 auf den Rotor 15 im Polgehäuse 12 gefügt ist. Das Bürstenträger-Bauteil 17 ist in Axialrichtung 24 weitgehend in das Polgehäuse 12 eingeschoben, so dass dieses näherungsweise axial mit dem Flansch 94 des Polgehäuses 12 abschließt. Dabei ist das Bürstenträger-Bauteil 17 über seinen gesamten Umfang von der Polgehäusewand 60 umschlossen. Im Inneren des Bürstenträger-Bauteils 17 sind die Hammerbürsten 27 angeordnet, die radial am Kommutator 55 anliegen, der drehfest auf der Rotorwelle 20 befestigt ist. Der Kommutator 55 ist mit Wicklungen 56 des Rotors 15 verbunden, so dass sich der bestromte Rotor 15 im Magnetfeld von Statormagneten 62 dreht. Das Bürstenträger-Bauteil 17 weist an seinem äußeren Umfang Positionierungsflächen 67 auf, die das Bürstenträger-Bauteil 17 radial im Polgehäuse 12 zentrieren, wodurch die Hammerbürsten 27 exakt gegenüber dem Kommutator 55 positioniert werden. Die Positionierflächen 67 liegen radial unmittelbar an der Innenseite 77 der Polgehäusewand 60 an. Dabei erstrecken sich die Positionierflächen 67 über einen wesentlichen Teil der axialen Ausdehnung 72 des Bürstenträger-Bauteils 17, um dessen Verkippen im Polgehäuse 12 zu verhindern. Das Polgehäuse 12 weist im Ausführungsbeispiel einen abgeflachten Kreisquerschnitt auf, so dass die Polgehäusewand 60 kreissegmentförmige Abschnitte 75 und zwei parallele, sich gegenüberliegende Abschnitte 76 aufweist. Das Bürstenträger-Bauteil 17 liegt mit jeweils mindestens einer Positionierfläche 67 - vorzugsweise mit zwei Positionierflächen 67 - an jeweils einem der genannten vier Abschnitte 75, 76 der Polgehäusewand 60 an. Durch das axiale Einpressen der Positionierflächen 67 wird das Bürstenträger-Bauteil 17 bevorzugt gleichzeitig mit seiner radialen Zentrierung mittels Kraftschluss im Polgehäuse 12 fixiert. Dabei sind am Polgehäuse 12 axiale Anschläge 97 ausgebildet, an denen das Bürstenträger-Bauteil 17 axial anliegt. Die Axialanschläge 97 können dabei an der Innenwand 77 oder im Bereich des Flansches 94 ausgeformt sein. Das Bürstenträger-Bauteil 17 weist am äußeren Umfang 64 axiale Aussparungen 80 auf, in die bei der Montage des Steckermoduls 16 an diesem angeformte axiale Fortsätze axial eingefügt werden. Die axialen Aussparungen 80 des Bürstenträger-Bauteils 17 sind jeweils an jedem der vier Segmente 75, 76 der Polgehäusewand 60 angeordnet. Beispielweise erstrecken sich zwei radial gegenüberliegende axiale Aussparungen 80 über die gesamte axiale Ausdehnung 72 des Bürstenträger-Bauteils 17. Zwei andere radial gegenüberliegende axiale Aussparungen 80 erstrecken sich jedoch nur über einen Teilbereich der axialen Ausdehnung 72. In der Mitte des Bürstenhalter-Bauteils 17 ist ein zentraler Rohrstumpf 36 ausgeformt, der ein Lager 38 für die Rotorwelle 20 aufnimmt. Beispielsweise ist das Lager 38 der Rotorwelle 20 in den Rohrstumpf 36 eingepresst. Dadurch wird der Kommutator 55 auf der Rotorwelle 20 exakt zu den Bürstenkohlen 26 positioniert.In 2 is another embodiment of an electric machine 10 shown in which a brush holder component 17 on the rotor 15 in the pole housing 12 is added. The brush holder component 17 is in the axial direction 24 largely in the pole housing 12 pushed in, so that this approximately axially with the flange 94 of the pole housing 12 concludes. In this case, the brush holder component 17 over its entire circumference from the pole housing wall 60 enclosed. Inside the brush holder component 17 are the hammer brushes 27 arranged radially on the commutator 55 abutment, the rotationally fixed on the rotor shaft 20 is attached. The commutator 55 is with windings 56 of the rotor 15 connected so that the energized rotor 15 in the magnetic field of stator magnets 62 rotates. The brush holder component 17 has positioning surfaces at its outer periphery 67 on which the brush holder component 17 radially in the pole housing 12 center, causing the hammer brushes 27 exactly opposite the commutator 55 be positioned. The positioning surfaces 67 lie radially directly on the inside 77 the pole housing wall 60 on. The positioning surfaces extend 67 over a substantial part of the axial extent 72 of the brush holder component 17 to its tilting in the pole housing 12 to prevent. The pole housing 12 has in the embodiment a flattened circular cross-section, so that the pole housing wall 60 circular segment-shaped sections 75 and two parallel, opposing sections 76 having. The brush holder component 17 lies with at least one positioning surface each 67 - Preferably with two positioning surfaces 67 - at each of the four sections mentioned 75 . 76 the pole housing wall 60 on. By the axial pressing in of the positioning surfaces 67 becomes the brush holder component 17 preferably simultaneously with its radial centering by means of adhesion in the pole housing 12 fixed. Here are the pole housing 12 axial stops 97 formed on which the brush holder component 17 axially abutting. The axial stops 97 can do this on the inner wall 77 or in the area of the flange 94 be formed. The brush holder component 17 indicates the outer circumference 64 axial recesses 80 in, during the assembly of the plug module 16 be inserted axially on this molded axial extensions. The axial recesses 80 of the brush holder component 17 are each at each of the four segments 75 . 76 the pole housing wall 60 arranged. For example, two radially opposite axial recesses extend 80 over the entire axial extent 72 of the brush holder component 17 , Two other radially opposite axial recesses 80 However, extend only over a portion of the axial extent 72 , In the middle of the brush holder component 17 is a central tube stump 36 formed, which is a warehouse 38 for the rotor shaft 20 receives. For example, the warehouse 38 the rotor shaft 20 in the pipe stump 36 pressed. This will be the commutator 55 on the rotor shaft 20 exactly to the brush coals 26 positioned.

Die 3 zeigt ein Bürstenträger-Bauteil 17 gemäß 2 in einer Ansicht von unten. In der Mitte ist die zentrale Aussparung 34 zu erkennen, die in 2 von der Rotorwelle 20 durchdrungen ist. Beispielhaft ist nur eine Hammerbürste 27 in das Bürstenträger-Bauteil 17 eingefügt. Die Hammerbürste 27 weist den Federarm 50 auf, der beispielsweise als Stanzbiegeteil gefertigt ist. Am ersten Ende 51 ist am Federarm 50 eine Kohlenaufnahme 49 ausgeformt, in die die Bürstenkohle 26 eingesetzt ist. An einem gegenüberliegenden Ende 52 des Federarms 50 ist eine ebene Befestigungsfläche 57 angeformt, die flächig mit einer gegenüberliegenden Kontaktfläche 58 eines elektrischen Kontaktelements 59 verbunden ist. Das elektrische Kontaktelement 59 ist beispielsweise in Axialrichtung 24 in eine entsprechende Aufnahmetasche 61 des Bürstenträger-Bauteils 17 eingesteckt. Dadurch ist das zweite Ende 52 des Federarms 50 fest im Bürstenhalter-Bauteil 17 fixiert, so dass die Bürstenkohle 26 über den Federarm 50 radial federnd am Kommutator 55 des Rotors 15 anlegbar ist. Bei dieser Ausführung ist die Erstreckung der Bürstenkohle 26 in Radialrichtung 23 größer als deren Erstreckung in Axialrichtung 24 und in Tangentialrichtung 25. Zur Montage des Bürstenhalter-Bauteils 17 auf den Rotor 15 wird das erste Ende 52 des Federarms 50 in einer radial äußeren Montageposition an einem Haltelement 63 verrastet. Wird später auf das Bürstenträger-Bauteil 17 gemäß 2 axial das Steckermodul 16 aufgesetzt, greift dieses mit axialen Stiften in axiale Löcher 88 des Bürstenträger-Bauteil 17 ein, um das Halteelement 63 gegenüber dem ersten Ende 51 des Federarms 50 zu entrasten. Im Bürstenträger-Bauteil 17 ist des Weiteren schematisch als Entstörbauteil eine Entstördrossel 99 eingefügt, die elektrisch über ein Drosseldrahtende 98 mit dem elektrischen Kontaktelement 59 verbunden ist. Dadurch wird die Hammerbürste 27 über die Endstördrossel 99 bestromt.The 3 shows a brush holder component 17 according to 2 in a view from below. In the middle is the central recess 34 to recognize that in 2 from the rotor shaft 20 is permeated. Exemplary is only a hammer brush 27 into the brush holder component 17 inserted. The hammer brush 27 indicates the spring arm 50 on, which is manufactured for example as a stamped and bent part. At the first end 51 is on the spring arm 50 a coal intake 49 formed into which the brush coal 26 is used. At an opposite end 52 of the spring arm 50 is a flat mounting surface 57 formed, the surface with an opposite contact surface 58 an electrical contact element 59 connected is. The electrical contact element 59 is for example in the axial direction 24 in a corresponding receiving bag 61 of the brush holder component 17 plugged in. This is the second end 52 of the spring arm 50 firmly in the brush holder component 17 fixed, leaving the brush coal 26 over the spring arm 50 radially resilient on the commutator 55 of the rotor 15 can be applied. In this embodiment, the extension of the brush coal 26 in the radial direction 23 greater than their extent in the axial direction 24 and in the tangential direction 25 , For mounting the brush holder component 17 on the rotor 15 will be the first end 52 of the spring arm 50 in a radially outer mounting position on a holding element 63 locked. Will later on the brush holder component 17 according to 2 axially the connector module 16 mounted, this engages with axial pins in axial holes 88 of the brush holder component 17 a to the retaining element 63 opposite the first end 51 of the spring arm 50 to unsnap. In the brush holder component 17 Furthermore, it is schematically a suppression choke as suppression element 99 inserted electrically over a choke wire end 98 with the electrical contact element 59 connected is. This will make the hammer brush 27 over the terminal choke 99 energized.

In 4 ist ein Bürstenhalter 19 dargestellt, der sich aus der Hammerbürste 27 und dem elektrischen Kontaktelement 59 zusammensetzt. Ein solcher Bürstenhalter 19 ist beispielsweise in 3 in das Bürstenhalter-Bauteil 17 eingesetzt und elektrisch kontaktiert. Das zweite Ende 52 des Federarms 50 ist mittels einer Nietverbindung 68 mit dem Kontaktelement 59 verbunden. Hierzu sind am Kontaktelement 59 einstückig Nieten 69 angeformt. Das Kontaktelement 59 weist eine ebene Kontaktfläche 58 auf, an dem die Befestigungsfläche 57 des Federarms 50 flächig anliegt. In der Befestigungsfläche 57 sind Durchgangslöcher 71 für die Nieten 69 ausgeformt. Die freien Enden der Nieten 69 werden nach dem Einfügen in die Durchgangslöcher 71 zu Nietköpfen 73 umgeformt, so dass die Befestigungsfläche 57 im Bereich der Nieten 69 zerstörungsfrei untrennbar mit dem Kontaktelement 59 verbunden ist. Die Befestigungsfläche 57 wird durch die dem Kontaktelement 59 zugewandte Seite des zweiten Endes 52 des Federarms 50 gebildet. Der Federarm 50 ist beispielsweise als Biegestanzteil aus einem Federblech hergestellt und weist zwischen der ebenen Befestigungsfläche 57 und einem mittleren Bereich 74 des Federarms 50 eine Abwinkelung 78 auf. Die Abwinkelung 78 weist in ungespannten Zustand des Federarms 50 einen Winkel 118 zwischen 40° und 70° auf. Im Ausführungsbeispiel ist zwischen dem mittleren Bereich 74 des Federarms 50 und dem ersten Ende 51 mit der Bürstenkohle 26 eine weitere Abknickung 79 ausgebildet, deren Winkel 119 im Bereich zwischen 140° und 170° liegt. Durch die Abwinkelung 78 und die Abknickung 79 ist der Bürstenhalter 19 näherungsweise C-förmig ausgebildet, so dass die Anlauffläche der Bürstenkohle 26 in Richtung zur Kontaktfläche 58 hinzeigt. Die Kontaktfläche 58 erstreckt sich entlang einer Längsrichtung 47 des Federarms 50 mit einer Länge 110 entlang der Befestigungsfläche 57, die eine Länge 111 entlang der Längsrichtung 47 des Federarms 50 aufweist, die bis zur Abwinkelung 78 reicht. Am Kontaktelement 59 ist in Verlängerung der Kontaktfläche 58 in Axialrichtung 24 eine Kontaktlasche 100 ausgebildet, die beispielsweise als Gabel ausgebildet ist, in die ein elektrischer Draht eingelegt werden kann. Axial gegenüberliegend zur elektrischen Kontaktlasche 100 ist eine weitere axiale Befestigungslasche 101 angeformt, die beispielsweise gemäß 2 axial durch einen Durchbruch 96 im Bürstenträger-Bauteil 17 hindurchgesteckt und anschließend umgebogen wird. Dadurch kann das in die Aufnahmetasche 61 eingefügtes Kontaktelement 59 im Bürstenhalter-Bauteil 17 gesichert werden. An die Kontaktzunge 100, die in 3 nach oben weist, ist dann beispielsweise die Entstördrossel 99 über einen Anschlussdraht 98 kontaktiert. Das Kontaktelement 59 ist bevorzugt ebenfalls als Biegestanzteil ausgebildet, beispielsweise aus einem Kupferblech.In 4 is a brush holder 19 shown, resulting from the hammer brush 27 and the electrical contact element 59 composed. Such a brush holder 19 is for example in 3 into the brush holder component 17 used and contacted electrically. The second end 52 of the spring arm 50 is by means of a riveted joint 68 with the contact element 59 connected. For this purpose are on the contact element 59 one piece studs 69 formed. The contact element 59 has a flat contact surface 58 on to which the mounting surface 57 of the spring arm 50 lies flat. In the attachment area 57 are through holes 71 for the rivets 69 formed. The free ends of the rivets 69 be after pasting into the through holes 71 to rivet heads 73 reshaped, leaving the mounting surface 57 in the field of rivets 69 non-destructively inseparable from the contact element 59 connected is. The mounting surface 57 is through the contact element 59 facing side of the second end 52 of the spring arm 50 educated. The spring arm 50 For example, is made as a bending dance part of a spring plate and has between the flat mounting surface 57 and a middle area 74 of the spring arm 50 a bend 78 on. The angulation 78 points in the untensioned state of the spring arm 50 an angle 118 between 40 ° and 70 °. In the embodiment is between the middle area 74 of the spring arm 50 and the first end 51 with the brush coal 26 another bend 79 formed, whose angle 119 in the range between 140 ° and 170 °. By bending 78 and the bend 79 is the brush holder 19 approximately C-shaped, so that the contact surface of the brush coal 26 towards the contact surface 58 pointing. The contact surface 58 extends along a longitudinal direction 47 of the spring arm 50 with a length 110 along the mounting surface 57 that a length 111 along the longitudinal direction 47 of the spring arm 50 that is up to the bend 78 enough. At the contact element 59 is in extension of the contact surface 58 in the axial direction 24 a contact lug 100 formed, for example, is designed as a fork, in which an electrical wire can be inserted. Axial opposite to the electrical contact tab 100 is another axial mounting tab 101 formed, for example, according to 2 axially through a breakthrough 96 in the brush holder component 17 inserted therethrough and then bent over. This can do this in the receiving pocket 61 inserted contact element 59 in the brush holder component 17 be secured. To the contact tongue 100 , in the 3 points upward, then, for example, the suppression choke 99 via a connecting wire 98 contacted. The contact element 59 is preferably also formed as a bending stamped part, for example of a copper sheet.

In 5 sind nun drei unterschiedliche Varianten von Bürstenhaltern 19 dargestellt, die sich nur in der Länge 110 der Kontaktfläche 58 in Längsrichtung 47 des Federarms 50 unterscheiden. Als Länge 110 der Kontaktfläche 58 wird hier ein Maß definiert, das sich von einem Mittelpunkt 112 der Nieten 69 in Längsrichtung 47 bis zu einer Kante 113 des Kontaktelements 59 in Richtung zur Abwinkelung 78 hin erstreckt. Die Länge 111 der Befestigungsfläche 57 ist hier definiert als die Strecke zwischen dem Mittelpunkt 112 der Nieten 69 und dem Beginn der Abwinkelung 78 - also dem Bereich, in dem die ebene Befestigungsfläche 57 in einen Radius 114 der Abwinkelung 78 übergeht. Die Länge 111 der Befestigungsfläche 57 ist in allen drei Varianten gleich groß. Im Bereich der Nietverbindung 68 ist die Befestigungsfläche 57 mittels Formschluss schwingungsfest mit der Kontaktfläche 58 verbunden. Im Bereich um die Nieten 69 herum wird die Befestigungsfläche 57 durch die Nietverbindung 68 gegen die Kontaktfläche 58 gepresst, jedoch liegt hier die Befestigungsfläche 57 lose an der Kontaktfläche 58 an, so dass hier Vibrationen zwischen den beiden Flächen möglich sind. Bei der untersten Variante der 5a erstreckt sich die Länge 110 der Kontaktfläche 58 im Wesentlichen über den gesamten ebenen Bereich der Länge 111 der Befestigungsfläche 57. Diese Variante 5a stellt bei einem vorgegebenen Federarm 50 eine maximalte Überdeckung zwischen der Befestigungsfläche 57 und der Kontaktfläche 58 bezüglich der Längsrichtung 47 dar. Würde sich das Kontaktelement 59 mit seiner Kontaktfläche 58 noch weiter in Längsrichtung erstrecken, würde das Kontaktelement 59 in diesem Bereich frei vom Federarm 50 abstehen. Bei der zweiten Variante gemäß 5b erstreckt sich die Länge 110 der Kontaktfläche 58 in etwa 50% bis 70% über die Länge 111 der Befestigungsfläche 57. Bei dieser Variante gemäß 5b erstreckt sich die Befestigungsfläche 57 deutlich über die Kontaktfläche 58 in Längsrichtung 47 hinaus, bevor der Federarm 50 sich an der Abwinkelung 78 im Wesentlichen quer zur Befestigungsfläche 57 erstreckt. In der dritten Variante gemäß 5c beträgt die Länge 110 der Kontaktfläche 58 nur etwa 30% bis 50% der Länge 111 der Befestigungsfläche 57. Die Variante gemäß 5c stellt die minimale Erstreckung der Länge 110 dar, um eine zuverlässige Nietverbindung 68 zwischen dem Kontaktelement 59 und dem Federarm 50 auszubilden. Dies wird als Variante „base“ bezeichnet, da diese die minimale Länge 110 darstellt. Simulationen bei denen die Schwingungen zwischen dem Federarm 50 und dem Kontaktelement 59 berechnet wurden, haben ergeben, dass sich bei der Variante gemäß 5b („optimal“) ein Optimum für das Schwingverhalten ausbildet. Dazu sind die Simulationsergebnisse dieser drei Varianten „base“, „optimal“, „maximum“ in den 6 und 7 dargestellt. Die Simulationen wurden mit Finite-Elemente-Methoden und mit Mehrkörperberechnungen durchgeführt.In 5 are now three different variants of brush holders 19 shown, which are only in length 110 the contact surface 58 longitudinal 47 of the spring arm 50 differ. As a length 110 the contact surface 58 Here is defined a measure that is from a center point 112 the rivets 69 longitudinal 47 up to an edge 113 of the contact element 59 towards the bend 78 extends. The length 111 the mounting surface 57 is defined here as the distance between the center 112 the rivets 69 and the beginning of the bend 78 - So the area in which the flat mounting surface 57 in a radius 114 the angulation 78 passes. The length 111 the mounting surface 57 is the same size in all three variants. In the area of the riveted joint 68 is the mounting surface 57 by means of positive locking vibration resistant with the contact surface 58 connected. In the area around the rivets 69 around is the mounting surface 57 through the riveted joint 68 against the contact surface 58 pressed, but here is the mounting surface 57 loose at the contact surface 58 so that vibrations between the two surfaces are possible here. In the lowest variant of 5a the length extends 110 the contact surface 58 essentially over the entire flat area of the length 111 the mounting surface 57 , This variant 5a represents at a given spring arm 50 a maximum overlap between the mounting surface 57 and the contact surface 58 with respect to the longitudinal direction 47 dar. Would the contact element 59 with its contact surface 58 extend further in the longitudinal direction, the contact element would 59 in this area free from the spring arm 50 protrude. In the second variant according to 5b the length extends 110 the contact surface 58 in about 50% to 70% over the length 111 the mounting surface 57 , In this variant according to 5b the attachment surface extends 57 clearly above the contact surface 58 longitudinal 47 out before the spring arm 50 at the bend 78 essentially transversely to the mounting surface 57 extends. In the third variant according to 5c is the length 110 the contact surface 58 only about 30% to 50% of the length 111 the mounting surface 57 , The variant according to 5c represents the minimum extension of the length 110 represents a reliable riveted connection 68 between the contact element 59 and the spring arm 50 train. This is called a variant "base", since this is the minimum length 110 represents. Simulations where the vibrations between the spring arm 50 and the contact element 59 were calculated, revealed that at the variant according to 5b ("Optimal") forms an optimum for the vibration behavior. These are the simulation results of these three variants "base", "optimal", "maximum" in the 6 and 7 shown. The simulations were performed using finite element methods and multi-body calculations.

In 6 ist dargestellt, wie die Resonanzfrequenz der Hammerbürste 27 mit einer länger werdenden Kontaktfläche 58 des Kontaktelements 59 steigt. Im Diagramm ist auf der Y-Achse die Kraftübertragung über der Frequenz (X-Achse) aufgetragen. Die Maxima 126 der Kurven veranschaulichen die Eigenfrequenzen der Hammerbürste 27. Die Variante „base“ gemäß 5c mit der minimalen Länge 110 der Kontaktfläche 58 hat die niedrigste Eigenfrequenz (bei etwa 2900 Hz) und die Variante 5a „maximum“ mit maximaler Länge 110 der Kontaktfläche 58 hat die höchste Eigenfrequenz (bei etwa 3900 Hz). Die Variante nach 5b „optimal“ weist eine Eigenfrequenz der Hammerbürste 27 auf, die zwischen den beiden anderen liegt. Jedoch ist bei dieser Variante „optimal“ die Höhe des Maximums 126 der Eigenfrequenz deutlich niedriger, was bedeutet, dass das störende Schwingverhalten der Hammerbürste 27 durch die Anregung im Kommutatorbetrieb bei dieser Variante „optimal“ am geringsten ist.In 6 is shown as the resonant frequency of the hammer brush 27 with a longer contact area 58 of the contact element 59 increases. In the diagram, the force transmission over the frequency (X-axis) is plotted on the Y-axis. The maxima 126 The curves illustrate the natural frequencies of the hammer brush 27 , The variant "base" according to 5c with the minimum length 110 the contact surface 58 has the lowest natural frequency (at about 2900 Hz) and the variant 5a "Maximum" with maximum length 110 the contact surface 58 has the highest natural frequency (at about 3900 Hz). The variant after 5b "Optimal" has a natural frequency of the hammer brush 27 which lies between the other two. However, in this variant, "optimal" is the height of the maximum 126 the natural frequency significantly lower, which means that the disturbing vibration behavior of the hammer brush 27 due to the excitation in the commutator mode in this variant "optimal" is the lowest.

In einer weiteren Simulation gemäß 7 ist die Geschwindigkeitsübertragung des Bürstenhalters 19 auf das Bürstenhalter-Bauteil 17 auf der Y-Achse gegenüber der Frequenz (X-Achse) dargestellt. Die Variante „base“ mit minimaler Länge 110 der Kontaktfläche 58 hat bei höheren Frequenzen ein besseres Schwingverhalten, bei dem weniger störende Vibrationen auftauchen. Die Variante „maximum“ mit maximaler Länger 110 der Kontaktfläche 58 zeigt hingegen bei kleineren Frequenzen weniger störende Eigenanregung und dadurch weniger störende Geräuschbildung. Über den gesamten auftretenden Frequenzbereich (X-Achse) stellt hierbei jedoch auch wieder die Variante „optimal“ einen guten Kompromiss dar, da diese die beste NVH-Performance über den gesamten Frequenzgang aufweist.In another simulation according to 7 is the speed transfer of the brush holder 19 on the brush holder component 17 represented on the Y-axis with respect to the frequency (X-axis). The variant "base" with minimal length 110 the contact surface 58 has better vibration behavior at higher frequencies, with less disturbing vibrations. The variant "maximum" with maximum length 110 the contact surface 58 on the other hand shows less annoying self-excitation at lower frequencies and thus less disturbing noise. Over the entire occurring frequency range (X-axis), however, the variant "optimal" represents a good compromise, as it has the best NVH performance over the entire frequency response.

Somit hat sich überraschender Weise gezeigt, dass die störenden Schwingungsanregungen des Hammerbürstensystems dadurch deutlich reduziert werden können, dass der Federarm 50 nicht direkt an der Kante 113 des Kontaktelements 59 abgewinkelt wird, sondern dass der Federarm 50 mit seiner Befestigungsfläche 57 in Längsrichtung 47 deutlich über die Kante des Kontaktelements 59 übersteht. Die aufwendigen Simulationsergebnisse ergaben, dass der optimale Bereich des Verhältnisses zwischen der Länge 110 der Kontaktfläche 58 zur Länge 111 der Befestigungsfläche 57 im Bereich von 0,5 bis 0,7 liegt.Thus, it has surprisingly been found that the disturbing vibration excitations of the hammer brush system can be significantly reduced by the fact that the spring arm 50 not right on the edge 113 of the contact element 59 is angled, but that the spring arm 50 with its mounting surface 57 longitudinal 47 clearly above the edge of the contact element 59 survives. The elaborate simulation results showed that the optimal range of the ratio between the length 110 the contact surface 58 to the length 111 the mounting surface 57 in the range of 0.5 to 0.7.

Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise der Federarm 50 an einem separat gefertigten Bürstenträger-Bauteil 17 oder unmittelbar im Gehäuse der elektrischen Maschine 10 befestigt werden. Dabei kann das Bürstenträger-Bauteil 17 separat von einem Steckermodul 16 oder einstückig mit diesem gefertigt werden. Die Anzahl, die konkrete Ausformung (Abwinkelung 78, Abknickung 79) und Anordnung der Bürstenhalter 19 kann entsprechend dem zur Verfügung stehenden Einbauraum und der geforderten Federeigenschaften variiert werden. Wesentlich ist die erfindungsgemäße Beeinflussung des Schwingverhaltens zwischen dem Federarm 50 und dem Kontaktelement 59. Die Form des Kontaktelements 59 mit den Kontakt- und Befestigungslaschen 100, 101 und deren Befestigung im Bürstenträger-Bauteil 17 können dabei ebenfalls an die entsprechende Anwendung angepasst werden. Anstatt den Bürstenkohlen 26 können auch elektrische Schleifkörper aus anderen Materialien verwendet werden. Das Drosseldrahtende 98 kann alternativ zu der Verbindung mit dem Kontaktelement 100 auch direkt an das Federblech des Federarms 50 gegenüberliegende zur Befestigungsfläche 57 festgeschweißt werden. Die elektrische Maschine 10 findet vorzugsweise Anwendung in einer Getriebe-Antriebseinheit als Stellantrieb im Kraftfahrzeug, beispielsweise zur Verstellung von beweglichen Teilen, wie Fensterscheiben, Sitzkomponenten, Schiebedach oder einer Antriebskomponenten im Motorraum, ist jedoch nicht auf solche Anwendungen beschränkt.It should be noted that, with regard to the exemplary embodiments shown in the figures and in the description, a variety of possible combinations of the individual features are possible with one another. For example, the spring arm 50 on a separately manufactured brush holder component 17 or directly in the housing of the electrical machine 10 be attached. In this case, the brush holder component 17 separately from a connector module 16 or be made in one piece with this. The number, the concrete shape (angulation 78 , Bend 79 ) and arrangement of the brush holder 19 Can be varied according to the available installation space and the required spring properties. Essential is the inventive influence on the vibration behavior between the spring arm 50 and the contact element 59 , The shape of the contact element 59 with the contact and fastening straps 100 . 101 and their attachment in the brush holder component 17 can also be adapted to the corresponding application. Instead of the brush coals 26 It is also possible to use electrical abrasives made of other materials. The throttle wire end 98 may alternatively to the connection with the contact element 100 also directly to the spring plate of the spring arm 50 opposite to the mounting surface 57 be welded. The electric machine 10 is preferably used in a transmission drive unit as an actuator in the motor vehicle, for example for the adjustment of moving parts, such as windows, seat components, sliding roof or a drive components in the engine compartment, but is not limited to such applications.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005057395 A1 [0003]DE 102005057395 A1 [0003]

Claims

Bürstenhalter (19) zum elektrischen Kontaktieren eines Kommutators (55) einer elektrische Maschine (10), mit einem Federarm (50), an dessen ersten Ende (51) eine elektrische Bürstenkohle (26) für den Kontakt mit dem Kommutator (55) angeordnet ist, und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende (52) der Federarm (50) mit einer ebenen Befestigungsfläche (57) an einer ebenen Kontaktfläche (58) eines elektrischen Kontaktelements (59) anliegt und formschlüssig mit diesem verbunden ist, wobei sich die Befestigungsfläche (57) in Längsrichtung (47) des Federarms (50) über die Kontaktfläche (58) hinaus erstreckt.Brush holder (19) for electrically contacting a commutator (55) of an electrical machine (10) with a spring arm (50), at the first end (51) an electric brush coal (26) for contact with the commutator (55) is arranged , and at an opposite second end (52) of the spring arm (50) with a flat mounting surface (57) on a flat contact surface (58) of an electrical contact element (59) and is positively connected thereto, wherein the mounting surface (57). extends in the longitudinal direction (47) of the spring arm (50) beyond the contact surface (58) addition.

Bürstenhalter (19) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federarm (50) in Längsrichtung (47) abgewinkelt ausgebildet ist und einen Winkel (118) zu der ebenen Befestigungsfläche (57) bildet, der im nicht vorgespannten Zustand im Bereich zwischen 40° und 80° liegt.Brush holder (19) after Claim 1 , characterized in that the spring arm (50) in the longitudinal direction (47) is angled and forms an angle (118) to the flat mounting surface (57), which is in the non-prestressed state in the range between 40 ° and 80 °.

Bürstenhalter (19) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die ebene Befestigungsfläche (57) unmittelbar bis zu der Abwinkelung (78) erstreckt - und insbesondere in einen Radius (114) übergeht, mit dem die Abwinkelung (78) durch das Umbiegen abgerundet ist.Brush holder (19) after Claim 1 or 2 , characterized in that the planar mounting surface (57) extends directly to the bend (78) - and in particular into a radius (114) passes, with which the bend (78) is rounded by the bending.

Bürstenhalter (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (59) quer zur Längsrichtung (47) des Federarms (50) eine - vorzugsweise gerade - Kante (113) aufweist, die an der Befestigungsfläche (57) auf der Seite zur Abwinkelung (78) hin anliegt, und die Kante (113) eine Längserstreckung (110) der Kontaktfläche (58) in Richtung zur Abwinkelung (78) hin abschließt.Brush holder (19) according to any one of the preceding claims, characterized in that the contact element (59) transversely to the longitudinal direction (47) of the spring arm (50) has a - preferably straight - edge (113) on the mounting surface (57) on the Side abutting the bend (78), and the edge (113) terminates a longitudinal extent (110) of the contact surface (58) in the direction of the bend (78) out.

Bürstenhalter (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federarm (50) mit der Befestigungsfläche (57) am Kontaktelement (59) mittels einer Nietverbindung (68) befestigt ist, wobei vorzugsweise mindestens zwei Nieten ausgebildet sind, die jeweils einen Mittelpunkt (112) aufweisen.Brush holder (19) according to any one of the preceding claims, characterized in that the spring arm (50) with the mounting surface (57) on the contact element (59) by means of a rivet connection (68) is fixed, preferably at least two rivets are formed, each having a Have center (112).

Bürstenhalter (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kontaktfläche (58) mindestens ein Nietstift (69) einstückig angeformt ist, der in mindestens ein Durchgangsloch (71) in der Befestigungsfläche (57) eingreift, wobei das freie Ende des Nietstiftes (69) zu einem Nietkopf (73) umgeformt ist, um einen Formschluss auszubilden, und insbesondere der mindestens eine Nietstift (69) bezüglich der Längsrichtung (47) mittig an der Kontaktfläche (58) angeformt ist.Brush holder (19) according to one of the preceding claims, characterized in that on the contact surface (58) at least one rivet pin (69) is integrally formed, which engages in at least one through hole (71) in the mounting surface (57), wherein the free end of the rivet pin (69) to a rivet head (73) is formed to form a positive connection, and in particular the at least one rivet pin (69) with respect to the longitudinal direction (47) is integrally formed on the contact surface (58).

Bürstenhalter (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (58) nur im Bereich der Nietverbindung (68) unbeweglich an der Befestigungsfläche (57) fixiert ist und im restlichen Bereich der Kontaktfläche (58) eine mikroskopische Schwingbewegung der Befestigungsfläche (57) relativ zur Kontaktfläche (58) möglich ist.Brush holder (19) according to any one of the preceding claims, characterized in that the contact surface (58) is immovably fixed to the mounting surface (57) only in the region of the rivet connection (68) and in the remaining region of the contact surface (58) a microscopic oscillatory movement of the mounting surface (57) relative to the contact surface (58) is possible.

Bürstenhalter (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge (110) der Kontaktfläche (58) vom Mittelpunkt (112) der Nietverbindung (68) bis zur Kante (113) zur Länge (111) der Befestigungsfläche (57) vom Mittelpunkt (112) der Nietverbindung (69) bis zur Abwinkelung (78) größer 0,4 und kleiner 1,0 ist - und insbesondere im Bereich zwischen 0,6 und 0,9 - liegt.Brush holder (19) according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the length (110) of the contact surface (58) from the center (112) of the rivet connection (68) to the edge (113) to the length (111) of the mounting surface ( 57) from the center (112) of the rivet connection (69) to the angled portion (78) is greater than 0.4 and less than 1.0, and in particular in the range between 0.6 and 0.9.

Bürstenhalter (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (110) der Kontaktfläche (58) vom Mittelpunkt (113) der Nietverbindung (68) bis zur Kante (113) im Bereich zwischen 0,2 mm und 0,8 mm - vorzugsweise im Bereich zwischen 0,2 mm und 0,4 mm liegt.Brush holder (19) according to one of the preceding claims, characterized in that the length (110) of the contact surface (58) from the center (113) of the rivet connection (68) to the edge (113) in the range between 0.2 mm and 0, 8 mm - preferably in the range between 0.2 mm and 0.4 mm.

Bürstenhalter (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (116) des Federarms (50) in Axialrichtung (24) im Bereich zwischen 0,5 mm und 0,8 mm - und insbesondere der Federarm (50) eine Blechdicke (54) an der Befestigungsfläche (57) von 0,1 bis 0,2 mm aufweist.Brush holder (19) according to any one of the preceding claims, characterized in that the height (116) of the spring arm (50) in the axial direction (24) in the range between 0.5 mm and 0.8 mm - and in particular the spring arm (50) Sheet thickness (54) on the mounting surface (57) of 0.1 to 0.2 mm.

Bürstenhalter (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (59) an seinen Enden in Axialrichtung (24) mindestens eine Kontaktlasche (100) zur elektrischen Kontaktierung aufweist, die sich quer zur Längsrichtung (47) des Federarms (50) erstreckt.Brush holder (19) according to any one of the preceding claims, characterized in that the contact element (59) at its ends in the axial direction (24) at least one contact tab (100) for electrical contacting, which is transverse to the longitudinal direction (47) of the spring arm (50 ).

Bürstenhalter (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (59) - vorzugsweise in Axialrichtung (24) - in eine Aufnahmetasche (61) im Bürstenträger-Bauteil (17) eingesteckt wird und über eine Entstördrossel (99) mit einer externen Stromzuführung elektrisch verbunden ist.Brush holder (19) according to any one of the preceding claims, characterized in that the contact element (59) - preferably in the axial direction (24) - in a receiving pocket (61) in the brush holder component (17) is inserted and via a suppression choke (99) an external power supply is electrically connected.

Bürstenhalter (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kontaktelement (59) gegenüberliegend zur Kontaktlasche (100) eine Befestigungslasche (101) angeordnet ist, die beim Einfügen des Kontaktelements (59) durch einen Durchbruch (96) im Bürstenträger-Bauteil (17) hindurch gesteckt ist, und anschließend umgebogen ist, um einen Formschluss mit dem Bürstenträger-Bauteil (17) zu bilden. Brush holder (19) according to any one of the preceding claims, characterized in that on the contact element (59) opposite to the contact tab (100) a fastening tab (101) is arranged, which upon insertion of the contact element (59) through an opening (96) in the brush holder Component (17) is inserted therethrough, and then bent over to form a positive connection with the brush holder component (17).

Bürstenhalter (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federarm (50) durch die Abwinkelung (78) und optional durch die Abknickung (79) so umgebogen ist, dass eine Anlagefläche (28) der im Federarm (50) montierten Bürstenkohle (26) in Richtung zum Kontaktelement (59) weist.Brush holder (19) according to any one of the preceding claims, characterized in that the spring arm (50) by the angled portion (78) and optionally by the bend (79) is bent so that a contact surface (28) mounted in the spring arm (50) Brush carbon (26) in the direction of the contact element (59) points.

Elektrische Maschine (10), insbesondere zum Verstellen beweglicher Teile im Kraftfahrzeug, mit einem auf einer Rotorwelle (20) angeordneten Kommutator (55), der mittels elektrischer Bürstenkohlen (26) mit einer Stromquelle elektrisch leitend bestrombar ist, wobei die Bürstenkohlen (26) Teile von einem Bürstenhalter (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist, der in einem Motorgehäuse (12) der elektrischen Maschine (10) angeordnet ist.Electric machine (10), in particular for adjusting moving parts in the motor vehicle, having a commutator (55) arranged on a rotor shaft (20) which can be supplied with electrical current by means of electric brush coals (26) with a current source, wherein the brush coals (26) have parts of a brush holder (19) according to one of the preceding claims, which is arranged in a motor housing (12) of the electric machine (10).