DE10342221B4

DE10342221B4 - Anordnung zur elektrischen Versorgung eines Motors

Info

Publication number: DE10342221B4
Application number: DE10342221A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang KÄSDORF
Original assignee: K TEC KUNSTSTOFFVERARBEITUNG G; K-TEC KUNSTSTOFFVERARBEITUNG GmbH
Current assignee: K TEC KUNSTSTOFFVERARBEITUNG G; K-TEC KUNSTSTOFFVERARBEITUNG GmbH
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2023-09-12
Also published as: US20050189842A1; US7015618B2; MXPA04008829A; DE10342221A1; CN100416943C; CN1638210A

Abstract

Anordnung zur elektrischen Versorgung eines einen Kommutator aufweisenden Elektromotors umfassend zumindest zwei Kohlebürsten (12, 14) sowie diese in Richtung des Kommutators kraftbeaufschlagende, eine U-förmige Geometrie mit ungleichlangen Schenkeln (38, 40) aufweisende Blattfedern (16, 18), die von einer Halterung (30, 32) ausgehen und mit elektrischen Anschlüssen verbunden sind, wobei vom jeweiligen längeren Schenkel (38) der Blattfedern (16, 18) eine der Kohlebürsten (12, 14) ausgeht, und wobei jede Blattfeder (16, 18) einstückig ausgebildet ist, der kürzere Schenkel (40) jeder Blattfeder (16, 18) einen in einer von diesem Schenkel aufgespannten Ebene verlaufenden, abragenden Abschnitt (48) aufweist, der mit einer zumindest teilweise umspritzten Leiterbahn oder Leiterplatte verbunden ist, die Leiterbahn oder Leiterplatte Bodenwandung (20) eines die Halterung (30, 32) bildenden Trägers (10) ist, der von der Welle des Motors durchsetzbar ist, und die Kohlebürste (12, 14) mit ihrer kommutatorabgewandten Rückfläche flächig auf dem längeren Schenkel (38) der Blattfeder (16, 18) aufliegt und mit diesem...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Versorgung eines einen Kommutator aufweisenden Elektromotors umfassend zumindest zwei Kohlebürsten sowie diese in Richtung des Kommutators kraftbeaufschlagende eine U-förmige Geometrie mit ungleichlangen Schenkeln aufweisende Blattfedern, die von einer Halterung ausgehen und mit elektrischen Anschlüssen verbunden sind, wobei vom jeweiligen längeren Schenkel der Blattfedern eine der Kohlebürsten ausgeht.
Bei einer Anordnung nach der DE 91 04 028 U1 bestehen die Blattfedern aus zwei Abschnitten unterschiedlicher Materialien, die miteinander verbunden sind. Die Kohlebürsten selbst durchsetzen die längeren Schenkel der Blattfedern, so dass zum einen erhöhter Raumbedarf und zum anderen die Nutzlänge der Kohlebürsten eingeschränkt ist.
Bei einer Anordnung zum Versorgen eines Motors nach der EP 0 823 768 B1 sind Blattfedern L-förmig ausgebildet und mit einem so genannten Verbindungsanker verbunden, über den eine Stromzuführung erfolgt. Die Kohlebürste selbst durchsetzt teilweise die Blattfeder. Der Träger ist köcher- bzw. becherförmig ausgebildet und ist damit platzgreifend.
Eine Schleifringanordnung nach der DE 101 58 381 A1 weist U-förmig gebogene Kontaktschafte auf, die an Schleifringen anliegen. Die Kontaktschafte mit ihren umgebogenen Enden durchsetzen eine Platine, die schleifringseitig eine Leiterbahn aufweist.
Bei einer Bürstentrageplatte nach der DE 4 444 645 A1 werden Kohlebürsten über Schraubenfedern in Richtung eines Kommutators kraftbeaufschlagt.
Ein Miniatur-Elektromotor nach der DE 696 20 532 T2 weist Kohlebürsten auf, die mit einem Bürstenhalter z. B. durch Löten oder Schweißen verbunden sind.
Um eine optimale Nutzung einer Kohlebürste bei gleichzeitiger sicherer Fixierung auf einen Träger zu ermöglichen, wird nach der DE 100 63 405 C2 vorgeschlagen, dass die Kohlebürste mit ihrer Rückseitenfläche auf einem Schenkel einer Blattfeder aufliegt und mit dieser verbunden ist.
Als relevanter Stand der Technik sind die US 6300696 B1 und WO 01/95439 A1 zu bezeichnen. Beide Dokumente beziehen sich auf eine Kohlebürstenhalteranordnung bestimmt für einen Elektromotor. Dabei gehen nach der US 6300696 B1 von einem Träger zwei U-förmige Blattfedern auf, von denen eine einen abragenden Abschnitt aufweist, der als elektrischer Verbinder dient. Die andere Blattfeder umfasst einen Abschnitt, der zur Fixierung des Federelementes selbst dient.
L-förmig gebogene Federelemente nehmen nach der WO 01/95439 A1 Kohlebürsten auf. Von einer von einem Abschnitt eines jeden Federelementes aufgespannten Ebene ragen Fahnen ab, über die die Federelemente befestigt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Anordnung zur elektrischen Versorgung eines Motors so auszubilden, dass eine definierte Kraftübertragung von der Blattfeder auf die Kohlebürste erfolgt, wobei gleichzeitig sichergestellt sein soll, dass eine eindeutige Fixierung der Blattfeder und sichere Stromzuführung erfolgt. Ferner soll die Halterung raumsparend ausgebildet und einfach montierbar sein.
Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung vor, dass jede Blattfeder einstückig ausgebildet ist, dass der kürzere Schenkel jeder Blattfeder einen in einer von diesem aufgespannter Ebene verlaufenden abragenden Abschnitt aufweist, der mit einer zumindest teilweise umspritzten Leiterbahn oder Leiterplatte verbunden ist, dass die Leiterbahn bzw. Leiterplatte Bodenwandung eines die Halterung bildenden Trägers ist, der von der Welle des Motors durchsetzbar ist, und dass die Kohlebürste mit ihrer kommutatorabgewandten Rückfläche flächig auf denn längeren Schenkel der Blattfeder aufliegt und mit diesem verbunden ist.
Auf die Kohlebürste wirkt eine U-förmig ausgebildete Blattfeder, über die definierte Kräfte auf die Kohlebürste in Richtung des Kommutators übertragen werden können. Ferner ist ein Schenkel der Blattfeder unmit telbar mit einer Leiterbahn verbunden, so dass zusätzliche Verbindungselemente, die Übergangswiderstände bilden, nicht erforderlich sind. Gleichzeitig ist die teilweise umspritzte Leiterbahn, die Abschnitt eines Stanzgitters sein kann, bzw. die teilweise umspritzte Leiterplatte Abschnitt der Halterung, von der dem Grunde nach allein Führungsabschnitte für die Blattfeder ausgehen müssen, um eine definierte Ausrichtung sicherzustellen. Somit ergibt sich quasi eine in etwa zweidimensionale Halterung, für deren Einbau in einem Motor- oder Getriebegehäuse nur geringer Platz benötigt wird. Dabei geht von dem kürzeren Schenkel ein in von diesem aufgespannter Ebene verlaufender abragender Abschnitt aus, der mit der Leiterbahn bzw. der Leiterplatte verbunden wie verlötet ist. Der Abschnitt kann eine Rechteckgeometrie aufweisen.
Zur sicheren Führung der Blattfeder in deren querschenkelseitigem Bereich ist vorgesehen, dass die umspritzte Leiterbahn bzw. die umspritzte Leiterplatte Bodenwandung eines Trägers bildet, von der vorzugsweise stegförmige Führungsabschnitte abragen, die eine U-förmige Aufnahme für die Blattfeder begrenzen. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die auf dem Träger fixierte Blattfeder mit ihrer zwischen dem Querschenkel und dem längeren Schenkel verlaufenden Kante in einer Ecke der U-förmigen Aufnahme anliegt. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, dass der die Kohlebürste aufnehmende längere Schenkel in Bezug auf den Kommutator ausschließlich radiale und keine axiale Bewegung ausübt. Dies ist insbesondere beim Umschalten des Motors von Vorteil.
Des Weiteren liegt der längere Schenkel mit definierter Länge an der zugewandten Begrenzung der Aufnahme an. Somit werden definierte Kräfte über die Kohlebürste übertragen.
Da die Befestigung der Blattfedern über die zumindest teilweise umspritzte Leiterbahn bzw. Leiterplatte erfolgt, von der Führungen für die Blattfedern abragen, ergibt sich der Vorteil einer niedrigen Bauhöhe.
Von dem Träger können des Weiteren Anschlüsse für einen Außenstecker zur elektrischen Versorgung ausgehen.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass von der durch die teilweise umspritzte Leiterbahn bzw. Leiterplatte gebildeten Bodenwandung weitere Halteelemente ausgehen, um elektrisch und elektronische Bauelemente wie Drossel, Kondensator oder Wärmewächter aufzunehmen.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der längere Schenkel der Blattfeder mit der Kohlebürste insbesondere durch Löten oder Schweißen verbunden ist. Hierzu liegt die Kohlebürste mit ihrer kommutatorabgewandten Rückfläche flächig auf dem längeren Schenkel auf, so dass eine optimale Nutzung der Kohlebürste, insbesondere Schichtkohle möglich ist, die blattfederseitig eine Metallschicht aufweisen kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf einen Träger mit einem Ansatz für einen Außenstecker,
2 die Anordnung gemäß 1 in perspektivischer Darstellung und
3 in vergrößerter Darstellung ein Ausschnitt des Trägers gemäß 1 und 2.
In den Figuren ist ein Träger 10 für Kohlebürsten 12, 14 dargestellt, die über U-förmig gebogene Blattfedern 16, 18 in Richtung eines nicht dargestellten Kommutators eines Elektromotors, insbesondere einer Motor-Gebtriebe-Einheit kraftbeaufschlagt werden. Der Träger 10 besteht aus einer zumindest teilweise umspritzten Leiterbahn wie Stanzgitter oder Leiterplatte. Die umspritzte Leiterplatte bzw. umspritzte Leiterbahn bildet eine Bodenwandung 20 des Trägers 10. Von der Bodenwandung 20 ragen stegförmige Abschnitte ab, die als Aufnahmen 22, 24, 26, 28 für zum Beispiel elektrische und elektronische Bauteile wie Drossel, Kondensator oder Wärmewächter dienen. Ferner gehen von der Bodenwandung 20 eine U-förmige Aufnahme 30, 32 bildende Abschnitte 34, 36 aus, um die Blattfedern 16, 18 aufzunehmen.
Jede Blattfeder 16, 18 weist eine U-Geometrie mit ungleichlangen Schenkeln 38 und 40 sowie diese verbindendem Querschenkel 42 auf. Von dem längeren Schenkel 38 geht die Kohlebürste 14 aus, die vorzugsweise durch Löten oder Schweißen mit dem Schenkel 38 verbunden ist und hierzu mit ihrer Rückseite flächig aufliegt, wie die 1 verdeutlicht. Im Bereich der Kohlebürste 14 ist der Schenkel 38 nach außen abgewinkelt (Schenkel 44, 46), um eine hinreichende Steifigkeit sicherzustellen.
Um problemlos ein Verschweißen zu ermöglichen, ist die Kohlebürste 12, 14 vorzugsweise als Schichtkohlebürste ausgebildet, die blattfederseitig eine Metallschicht aufweist.
Von dem kürzeren Schenkel 40 und in von diesem aufgespannter Ebene geht ein Abschnitt 48 aus, der in der Bodenwandung 20 mit einer Leiterbahn elektrisch leitend verbunden ist. Dies kann zum Beispiel durch Löten erfolgen. Hierzu kann die teilweise umspritzte Leiterbahn bzw. die Leiterplatte nach Bestücken des Trägers 10 durch ein Lötbad geführt werden.
Damit die Blattfeder 18 eindeutig in der Aufnahme 30 fixiert ist, liegt die zwischen dem längeren Schenkel 38 und dem Querschenkel 42 verlaufende Kante 50 an einer Ecke 52 der U- förmigen Aufnahme 34 dann an, wenn die Blattfeder 18 befestigt ist. Hierdurch bedingt ist gewährleistet, dass die Blattfeder 18 bzw. deren längerer Schenkel 38 in Bezug auf den nicht dargestellten Kommutator ausschließlich radiale und nicht axiale Bewegungen ausüben kann. Ferner liegt der Schenkel 38 mit definierter Länge an entsprechender Begrenzungswand 54 der Aufnahme 30 an, so dass infolgedessen eine definierte biegbare Schenkellänge gegeben ist.
Wie die 1 und 2 verdeutlichen, kann die Bodenwandung 20 einen umlaufenden Rahmen – auch Ring oder Flansch genannt – aufweisen, der mit dem Bezugszeichen 56 versehen ist. Der Rahmen 56 wird sodann zwischen dem Motorgehäuse und Getriebegehäuse befestigt, und zwar vorzugsweise durch Verspannen der Gehäuse. Von dem Rahmen 56 kann ein Ansatz 58 für eine Signal- und Stromübertragung zu den von dem Träger 10 angeordneten Bauelementen bzw. den Kohlebürsten 12, 14 erfolgen.

Claims

Anordnung zur elektrischen Versorgung eines einen Kommutator aufweisenden Elektromotors umfassend zumindest zwei Kohlebürsten (12, 14) sowie diese in Richtung des Kommutators kraftbeaufschlagende, eine U-förmige Geometrie mit ungleichlangen Schenkeln (38, 40) aufweisende Blattfedern (16, 18), die von einer Halterung (30, 32) ausgehen und mit elektrischen Anschlüssen verbunden sind, wobei vom jeweiligen längeren Schenkel (38) der Blattfedern (16, 18) eine der Kohlebürsten (12, 14) ausgeht, und wobei jede Blattfeder (16, 18) einstückig ausgebildet ist, der kürzere Schenkel (40) jeder Blattfeder (16, 18) einen in einer von diesem Schenkel aufgespannten Ebene verlaufenden, abragenden Abschnitt (48) aufweist, der mit einer zumindest teilweise umspritzten Leiterbahn oder Leiterplatte verbunden ist, die Leiterbahn oder Leiterplatte Bodenwandung (20) eines die Halterung (30, 32) bildenden Trägers (10) ist, der von der Welle des Motors durchsetzbar ist, und die Kohlebürste (12, 14) mit ihrer kommutatorabgewandten Rückfläche flächig auf dem längeren Schenkel (38) der Blattfeder (16, 18) aufliegt und mit diesem verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Bodenwandung (20) eine U-förmige Aufnahme (30, 32) bildende Abschnitte (34, 36) abragen, in der der Querschenkelbereich (42) der Blattfedern (16, 18) fixiert ist, dass seitliche Begrenzungswandungen (54) der U-förmigen Aufnahme (30) einen lichten Abstand aufweisen, der gleich oder in etwa gleich dem Abstand der Schenkel (38, 40) der Blattfeder (12, 14) ist, und dass die in der Aufnahme (30, 32) fixierte Blattfeder (16, 18) mit ihrer zwischen dem Querschenkel (42) und dem längeren Schenkel (38) verlaufende Kante (50) in einer Ecke der U-förmigen Aufnahme (30, 32) anliegt.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der längere Schenkel (38) der Blattfeder (16, 18) mit der Kohlebürste (12, 14) durch Löten oder Schweißen verbunden ist.