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Stand der
Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Bürstenträger zum Halten von Bürsten für eine elektrische Maschine.
Bürstenträger werden
beispielsweise in elektrischen Maschinen, wie z.B. Kommutator-Motoren
oder Schleifringmotoren, verwendet, um eine elektrische Kontaktierung über am Bürstenträger angeordnete
Bürsten
zu ermöglichen.
Aus der
DE 10010439
A1 ist ein Stellantrieb mit einem Bürstenträger bekannt, wobei der Bürstenträger lose
an eine Leiterplatine gekoppelt ist. Dies ermöglicht es, dass sich der Bürstenträger durch
die am Kommutator anliegenden Bürsten
zum Kommutator selbst ausrichten kann, ohne dass dadurch Spannungen
zur Verbindung an der Leiterplatte auftreten. Der Bürstenträger wird
dabei mittels Fixierzapfen an einem Gehäuse der elektrischen Maschine
verklemmt.
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Weiterhin
ist es bekannt, den Bürstenträger fest
auf der Leiterplatte zu fixieren, wodurch jedoch Spannungen im Bürstenträger bzw.
der Leiterplatte auftreten können,
wenn infolge von Toleranzabweichungen beim Einbau der Leiterplatte
Spannungen auf den Bürstenträger ausgeübt werden.
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Vorteile der
Erfindung
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Der
erfindungsgemäße Bürstenträger mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber eine Verbindungseinrichtung
für eine
Befestigung des Bürstenträgers an
einem Gehäusebauteil auf,
welche ein Befestigungselement und ein Positionierelement umfasst.
Dadurch kann auf einfache Weise eine Positionierung des Bürstenträgers, beispielsweise
zu einem Kommutator, erreicht werden, ohne dass nachteilige Spannungen
usw. in den Bürstenträger eingeführt werden.
Das Befestigungselement dient dabei einfach zur Befestigung des
Bürstenträgers an
dem Gehäusebauteil.
Da auch der Rotor mit dem Kommutator am Gehäusebauteil gelagert ist, kann
erfindungsgemäß die relative
Lage von Kommutator zu Bürstenträger genau
eingestellt werden. weiterhin vorteilhaft ist auch der modulare
Aufbau des Motors. Dadurch können
Elektronikleiterplatten mit unterschiedlichem Funktionsumfang am Bürstenträger befestigt
werden.
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Die
Unteransprüche
zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Um
eine einfache Demontage des Bürstenträgers vom
Gehäusebauteil
zu ermöglichen,
ist das Befestigungselement vorzugsweise derart ausgebildet, dass
es vom Gehäusebauteil
zerstörungsfrei
lösbar
ist. Besonders bevorzugt ist das Befestigungselement dabei als Rastverbindung
ausgebildet. Für
ein einfaches Einrasten der Rastverbindung weist dabei weiter bevorzugt
wenigstens ein Element der Rastverbindung eine Anlaufschräge auf.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
das Befestigungselement als Klemmelement ausgebildet. Besonders
bevorzugt ist das Klemmelement ein Sicherungsring, welcher zwischen
einem zylindrischen Bereich und einem hohlzylindrischen Bereich
des Bürstenträgers bzw.
des Gehäusebauteils
eine Klemmverbindung realisiert. Besonders bevorzugt wird der zylindrische
Bereich dabei auch gleichzeitig als Positionierelement verwendet.
Der zylindrische und/oder der hohlzylindrische Bereich können dabei
auch als teilzylindrische Flächen
ausgebildet sein.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausbildung der Erfindung umfasst der Bürstenträger eine Vielzahl
von Klemmlaschen, welche an entsprechend ausgebildeten vorstehenden
Teilen des Gehäusebauteils
klemmbar sind. Besonders bevorzugt ist das Positionierelement aus
einem elastischen Werkstoff, insbesondere einem Elastomer, hergestellt,
sodass ein derart elastisches Positionierelement auch gleichzeitig
Fertigungstoleranzen ausgleichen kann und eine Spielfreiheit des
Bürstenträgers im
Gehäusebauteil
sicherstellen kann. Weiterhin erfüllen derartige elastische Positionierelemente
zusätzlich
noch die Funktion einer Geräuschdämpfung.
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Weiter
bevorzugt ist auch ein aufnehmendes Element der Rastverbindung,
welches z.B. ein vorstehendes Rastelement aufnimmt, aus einem Elastomerwerkstoff
ausgeführt,
sodass eine zusätzliche Geräuschdämpfung realisiert
werden kann.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist ein
Anschlag für das
vorstehende Rastelement vorgesehen. Vorzugsweise ist der Anschlag
ebenfalls aus einem Elastomerwerkstoff hergestellt, sodass weiterhin
auch die Dämpfungswirkung
der elektrischen Maschine verbessert werden kann.
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Vorzugsweise
umfasst der erfindungsgemäße Bürstenträger eine
Verdrehsicherung, wodurch insbesondere eine fehlerfreie und vereinfachte
Montage des Bürstenträgers am
Gehäusebauteil
möglich ist.
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Der
erfindungsgemäße Bürstenträger wird insbesondere
bei Elektromotoren verwendet, welche zum Antrieb von Komforteinrichtungen
in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Beispielsweise werden derartige
Elektromotoren als Fensterhebermotor, als Wischermotor, als Antrieb
für Sitze
und/oder Schiebedächer
usw. eingesetzt. Da der Elektromotor durch Verwendung des erfindungsgemäßen Bürstenträgers einen
modularen Aufbau aufweist, können
für die Vielzahl
derartiger Antriebe im Fahrzeug eine Vielzahl von gleichen Bauteilen
verwendet werden und beispielsweise nur die elektronischen Leiterplatten für die unterschiedlichen
Elektromotoren ausgetauscht werden. Dadurch lassen sich große Kostenvorteile
bei der Herstellung realisieren.
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Zeichnung
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung ist:
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1 eine schematische perspektivische Ansicht
eines Bürstenhalters
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine schematische perspektivische Teilansicht
eines zu dem in 1 dargestellten
Bürstenhalter
passenden Gehäusebauteils,
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3 eine schematische perspektivische Ansicht
eines Bürstenhalters
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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4 eine schematische perspektivische Teilansicht
eines zu dem in 3 gezeigten
Bürstenhalter
passenden Gehäusebauteils,
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5 eine schematische perspektivische Ansicht
eines Bürstenhalters
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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6 eine schematische perspektivische Teilansicht
eines zu dem in 5 gezeigten
Bürstenhalter
passenden Gehäusebauteils,
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7 eine schematische perspektivische Ansicht
eines Bürstenhalters
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung,
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8 eine schematische perspektivische Teilansicht
eines zu dem in 7 gezeigten
Bürstenhalter
passenden Gehäusebauteils,
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9 eine schematische perspektivische Ansicht
eines Bürstenhalters
gemäß einem
fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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10 eine schematische perspektivische Teilansicht
eines zu dem in 9 gezeigten
Bürstenhalter
passenden Gehäusebauteils,
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11 eine schematische perspektivische Ansicht
eines Bürstenhalters
gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und
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12 eine schematische perspektivische Teilansicht
eines zu dem in 11 gezeigten
Bürstenhalter
passenden Gehäusebauteils.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Bürstenträgers gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Dabei zeigt 1 den
erfindungsgemäßen Bürstenträger 1 und 2 das zugehörige Gehäusebauteil 8.
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Wie
aus 1 ersichtlich, umfasst
der Bürstenträger 1 zwei
Bürsten 2,
welche derart vom Bürstenträger 1 gehalten
werden, dass diese einen Kommutator 3 an zwei um 180° entgegengesetzte
Positionen am Kommutator 3 gehalten werden. Weiterhin umfasst
der Bürstenträger 1 zwei
elektrische Anschlüsse 4,
welche beispielsweise eine Verbindung mit einer Leiterplatte (nicht
dargestellt) herstellen.
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Der
Bürstenträger 1 umfasst
weiterhin eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden des Bürstenträgers mit
dem Gehäusebauteil 8.
Die Verbindungseinrichtung besteht dabei aus Befestigungselementen 5 in
Form von Rastnasen sowie Positionierungselementen 6, welche
eine leicht konisch zulaufende Gestalt aufweisen. Wie aus 1 ersichtlich ist, sind dabei
zwei Rastnasen 5 vorgesehen sowie vier Positionierungselemente 6.
Die Rastnasen 5 sind dabei jeweils an einem Schenkel des
Bürstenträgers 1 angeordnet.
Die Positionierungselemente 6 sind im Wesentlichen an den äußeren Ecken
des Bürstenträgers 1 angeordnet.
Die Befestigungselemente 5 weisen weiterhin jeweils eine
Anlaufschräge 7 auf,
um bei der Montage ein Einrasten des Rastelements zu erleichtern.
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Das
Gehäusebauteil 8,
welches passend zum Bürstenträger 1 ausgebildet
ist, weist zur Aufnahme der Befestigungselemente 5 jeweils
eine Rastausnehmung 10 auf, in welcher die Rastnasen einrasten.
An den Positionen entsprechend den Positionierungselementen 6 sind
an dem Gehäusebauteil 8 vier
die Positionierelemente 6 aufnehmende Bauteile 9 gebildet,
welche jeweils zwei einander um 90° zueinander angeordnete geneigte
Flächen 20, 21 aufweisen.
Diese geneigten Flächen 20, 21 stellen
in Verbindung mit den elastischen Positionierelementen 6 sicher,
dass der Bürstenträger 1 auch
bei evtl. vorhandenen Toleranzabweichungen immer in der richtigen
Position positioniert ist. Weiterhin gewährleisten die elastischen Positionierelemente 6 die
Spielfreiheit und stellen eine Geräuschdämpfung bereit. Weiterhin sind
für einen
Fertigungstoleranzenausgleich und eine weitere Dämpfung zusätzliche Dämpfungselemente 27 vorgesehen.
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Somit
kann erfindungsgemäß sichergestellt werden,
dass der Bürstenträger 1 relativ
zum Kommutator 3 genau positioniert werden kann. Auch am Rotor
(nicht dargestellt), der am Gehäusebauteil 8 gelagert
ist, kann die relative Lage des Kommutators 3 zum Bürstenträger 1 genauer
als im Stand der Technik eingestellt werden. Weiterhin können durch den
modularen Aufbau an den elektrischen Anschlüssen 4 unterschiedliche
Leiterplatten montiert werden, sodass Elektromotoren mit unterschiedlichen
Charakteristiken erhalten werden können, indem einfach verschiedene
Leiterplatten eingesetzt werden und die restlichen Bauteile gleich
gehalten werden können.
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Die 3 und 4 zeigen einen Bürstenträger 1 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei funktional gleiche Teile wieder mit den gleichen
Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet sind.
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Im
Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
ist beim zweiten Ausführungsbeispiel
die aus einem Befestigungselement in einem Positionierungselement
bestehende Verbindungseinrichtung in einem hakenförmigen Befestigungselement 5 integriert.
Dies wird dadurch erreicht, dass an beiden Schenkeln des Bürstenträgers 1 jeweils
zwei aneinander gegenüber
liegende hakenförmige
Befestigungselemente 5 ausgebildet sind, welche gleichzeitig
an ein gemeinsames aufnehmendes Element 11 der Rastverbindung
an dem Gehäusebauteil 8 eingreifen
(vgl. 4). Das aufnehmende
Element 11 der Rastverbindung weist dabei an beiden Seiten
jeweils eine Anlaufschräge 7 sowie
eine Hinterschneidung 12 auf, welche die Rastwirkung bereitstellt.
Die beiden Befestigungselemente 5 sind an einer Seite eines
Schenkels dabei derart angeordnet, dass sie in Axialrichtung der
Rotorwelle X-X jeweils eine einander entgegengesetzte Kraft auf
das aufnehmende Element 11 ausüben und somit gleichzeitig
für die Positionierung
des Bürstenträgers sorgen.
Weiterhin sind am Gehäusebauteil 8 Anschläge 13 ausgebildet, welche
aus einem elastischen Material hergestellt sind. Diese Anschläge 13 bestimmen
die vertikale Position des Bürstenträgers 1.
Da die Anschläge 13 ebenfalls
aus einem elastischen Material wie beispielsweise einem Elastomer
hergestellt sind, kann die Dämpfung
weiter verbessert werden.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 5 und 6 ein Bürstenträger 1 gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei gleiche Teile wieder
mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
bezeichnet sind.
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Im
Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen umfasst das
Befestigungselement des dritten Ausführungsbeispiels keine Rastverbindung,
sondern eine Klemmverbindung. Hierzu ist am Positionierungselement 6 ein
Sicherungsring 14 angeordnet, welcher an einem halbzylindrischen Klemmelement 15 des
Gehäusebauteils 8 eine Klemmkraft
bereitstellt. Der Sicherungsring 14 ist dabei ein handelsüblicher
Ring, welcher auf das zylindrische Positionierelement 6 aufgeschoben
ist. Weiterhin ist am Bürstenträger 1 ein
Führungselement 17 ausgebildet,
welches im Wesentlichen eine halbzylindrische Form aufweist und
eine Führung
an dem Außenumfang
des halbzylindrischen Klemmelements 15 ermöglicht.
Neben der Befestigungsfunktion des Sicherungsrings 14 kann
durch die Ausbildung des Befestigungselements als Klemmelement auch
ein Ausgleich von fertigungsbedingten Toleranzen gewährleistet
werden. Die Positionierung des Bürstenträgers 1 an
dem Gehäusebauteil 8 erfolgt
dabei mittels einer konisch zulaufenden Spitze des zylindrischen
Positionierelements 6, welche in einen Hohlzylinder 16 am
Gehäusebauteil 8 eingeführt wird.
Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen,
sodass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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7 und 8 zeigen einen Bürstenträger 1 gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wobei wieder funktional gleiche Teile
mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
bezeichnet sind. Das vierte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei beim
vierten Ausführungsbeispiel
nur zwei Positionierelemente 6 vorgesehen sind. Anstelle
von den beiden anderen Positionierungselementen 6 des ersten
Ausführungsbeispiels
sind an diesen Positionen Verdrehsicherungen 18 angeordnet,
welche aus zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Platten 18a und 18b bestehen.
Im montierten Zustand sind die Platten 18a und 18b in
aufnehmenden Elementen 19 angeordnet und bilden die Verdrehsicherung 18.
Wie aus 8 ersichtlich
ist, sind dabei die aufnehmenden Elemente 19 um 90° zueinander versetzt
angeordnet. In gleicher Weise sind die Verdrehsicherungen 18 am
Bürstenträger 1 zueinander um
90° versetzt
angeordnet (nicht dargestellt), sodass auf einfache Weise eine Verdrehsicherung
realisiert werden kann. Weiterhin ermöglicht diese Ausbildung mit
Verdrehsicherung, dass eine einfache und fehlerfreie Montage gewährleistet
ist. Die Positionierungselemente 6, welche als im Wesentlichen konisch
zulaufende Stifte ausgebildet sind, werden in einem Hohlzylinder 16 zentriert,
welcher am Gehäusebauteil 8 angeordnet
ist. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen,
sodass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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In
den 9 und 10 ist ein Bürstenträger 1 gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei wiederum funktional
gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen bezeichnet
sind. Dieses Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei die elastischen
Positionierungselemente 6 in hohlzylindrischen Elementen 16 für die Positionierung
aufgenommen werden (vgl. 10).
Dadurch erfolgt eine Positionierung des Bürstenträgers relativ zum Kommutator.
Die Rastelemente 5 sind wie im ersten Ausführungsbeispiel
in Rastausnehmungen 10 einrastbar. Die Rastelemente 5 sind
durch elastische Schenkel 28 am Bürstenträgerkörper angebunden. Dadurch kann
ein zusätzliches
Dämpfungselement 27 wie
im ersten Ausführungsbeispiel entfallen.
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Ein
sechstes Ausführungsbeispiel
ist in den 11 und 12 dargestellt, wobei wieder
gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Der
Bürstenträger 1 des
sechsten Ausführungsbeispiels
ist aus Metall hergestellt und die Bürsten 2 sind in Käfigen 22 angeordnet.
Die Bürsten 2 werden
dabei mittels einer Spiralfeder zum Kommutator 3 hin vorgespannt.
Zur Fixierung des Bürstenträgers 1 auf
dem Gehäusebauteil 8 sind
am Bürstenträger zwei
einander gegenüber
liegende Positionierungszungen 24 und zwei einander gegenüber liegende
Befestigungszungen 25 integral ausgebildet. Zur Fixierung
des Bürstenträgers 1 ist
am Gehäusebauteil 8 ein
vorstehendes Element 26 ausgebildet, welches einen im Wesentlichen
I-trägerförmigen Querschnitt
aufweist. Entsprechend den Positionierungszungen 24 sind
am vorstehenden Element 26 Positionierungsflächen 27 ausgebildet
und entsprechend den Befestigungszungen 25 weist das vorstehende
Element 26 nutförmige
Befestigungsflächen 28 auf.
Die Positionierzungen 24 gleiten unter Vorspannung auf
den Positionierflächen 27 bis
der Bürstenträger 1 am
Anschlag 13 seine Endlage erreicht hat. Da die Befestigungszungen 25 scharfkantig
ausgebildet sind, gräbt
sich in der Endlage die jeweils an der Befestigungsfläche 28 anliegende
scharfe Kante in die Fläche 28 und
fixiert so den Bürstenträger 1 am Gehäusebauteil 8.
Da der Bürstenträger 1 aus
Metall hergestellt ist, können
die Positionierzungen 24 und die Befestigungszungen 25 einfach
durch Ausstanzen und Umbiegen hergestellt werden. Die elektrisch leitende
Verbindung zwischen den elektrischen Anschlüssen 4 und den Bürsten 2 wird
durch Litzen 23 bereitgestellt. Ansonsten entspricht dieses
Ausführungsbeispiel
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen,
sodass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.