-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor nach Anspruch
1.
-
Aus
der EP-A-0 397 973 ist ein Gleichstrommotor bekannt, der folgende
Merkmale aufweist: einen Motorkasten mit einer Öffnung für eine Verdrahtung, einen Kommutator,
der in dem Motorkasten angeordnet ist, einen ersten Satz von Bürsten, die
sich mit dem Kommutator in elektrischem Schleifkontakt befinden,
einen ersten Satz von Anschlußlitzen
die sich jeweils von dem ersten Satz von Bürsten erstrecken, zum elektrischen
Verbinden des ersten Satzes von Bürsten mit stationären Anschlüssen, wobei
der erste Satz von Anschlußlitzen
aus dem Motorkasten heraus, durch die Öffnung in dem Motorkasten verläuft; und
ein Isolierteil, das in der Öffnung
des Motorkastens ortsfest angebracht ist, um einen Zwischenraum
zwischen dem Motorkasten und dem ersten Satz von Anschlußlitzen
auszufüllen
und um den ersten Satz von Anschlußlitzen von dem Motorkasten
zu isolieren. Dieser bekannte Gleichstrommotor weist zudem folgende
Merkmale auf: eine Sicherungseinrichtung, die den ersten Satz von
Anschlußlitzen
an dem Isolierteil befestigt, wobei die Sicherungseinrichtung folgende
Merkmale aufweist: eine erste Einrichtung, die mit dem Isolierteil
stationär
verbunden ist, und eine zweite Einrichtung, die mit jenen Bereichen des
ersten Satzes von Anschlußlitzen
im Inneren des Motorkastens ortsfest verbunden ist.
-
Als
weitere bekannte Konstruktion ist in der JP-U-63-143040 ein Anlasser
offenbart. Der Motor dieses Anlassers weist einen Flächenkontakt-Kommutator
auf. Der Flächenkontakt-Kommutator
weist eine Oberfläche
im rechten Winkel zu einer Ankerwelle auf, um mit einem Paar von
Bürsten
in Kontakt zu stehen. Zwischen diesem Flächenkontakt-Kommutator und
einem üblichen
zylindrischen Kommutator besteht dahingehend ein Unterschied, daß es für den zylindrischen
Kommutator notwendig ist, daß er eine
axiale geringfügige
Länge zum
Aufnehmen der Bürsten
aufweist, während
es für
den Flächenkontakt-Kommutator
nicht notwendig ist, eine solche aufzuweisen. Mit an deren Worten:
Der Flächenkontakt-Kommutator
trägt dazu
bei, die axiale Länge
des Motors zu kürzen.
-
Der
in der Druckschrift offenbarte Motor weist Schraubendruckfedern
zum Vorspannen der Bürsten
gegen den Kommutator auf. Die Schraubendruckfedern sind an dem hinteren
Ende der Bürsten gegenüber dem
Kommutator angeordnet. Wird die Federkonstante der Schraubenfeder
gesenkt und die anfängliche
Federkraft erhöht,
um, bis die Bürsten abgenutzt
sind, für
längere
Zeit eine ausreichende Federkraft bereitzustellen, wird die Gesamtlänge der Federn
vergrößert. Dies
bedeutet, daß obwohl
der Flächenkontakt-Kommutator
die Länge
des Ankers kürzt,
die Gesamtlänge
des Motors nicht reduziert werden kann.
-
Wird
die Federkraft erhöht,
um deren Länge zu
kürzen,
können
die Federn nach kurzer Zeit als Folge der Motorwärme ermüden.
-
Wie
in der JP-A-7-194066 offenbart ist, ist ein Halter aus Harzmaterial,
der einen Bürstenhalter hält, durch
eine Schraube an einer Halterung befestigt, und die Halterung ist
zusammen mit einer auf ihr befestigen Drehmomentsensoreinheit ebenfalls durch
Schrauben an einem Flansch des Motorkastens befestigt. In der Halterung
sind Durchgangsöffnungen
ausgebildet, und der Flansch und die Innengewindeöffnungen
sind in der Drehmomentsensoreinheit ausgebildet. Da der Innendurchmesser
der Durchgangsöffnungen
größer ist
als der Außendurchmesser
der Schrauben, liegt zwischen den Schrauben und den Durchgangsöffnungen
der Halterung ein Spiel vor. Dadurch kann sich die Halterung innerhalb
dieses Spiels bewegen, was die Positionierung in Umfangsrichtung
erschwert.
-
Selbst
nachdem der Motorkasten und der Bürstenhalter zusammengebaut
sind, kann sich die Halterung aufgrund einer Vibration innerhalb
des Spiels bewegen. Dadurch verändert
sich die Umfangsposition des Bürstenhalters
in bezug auf das Joch.
-
Außerdem müssen der
Drehmomentsensor und der Motorkasten, zwischen denen die Halterung angeordnet
ist, deren drei Durchgangsöffnungen
zueinander ausrichten.
-
Die
vorliegende Erfindung ist angesichts der vorstehenden Gegebenheiten
gemacht worden, und ihre Hauptaufgabe ist es, die Gesamtlänge eines Gleichstrommotors
zu reduzieren.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale nach Anspruch 1
gelöst.
-
Verbesserte
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Gleichstrommotors
resultieren aus den Unteransprüchen.
-
Gemäß einem
Hauptmerkmal der Erfindung weist jede Bürstenfeder eine federnden Federkörper und
einen Federarm auf, der sich von dem Bürstenkörper erstreckt, um das hintere
Ende von einer der Bürsten
vorzuspannen, und der Federkörper
ist an einer Seite der einen Bürste
innerhalb der axialen Länge
der einen Bürste
angeordnet. Dementsprechend kann die Gesamtlänge des Gleichstrommotors reduziert
werden.
-
Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gleichstrommotor zu
schaffen, bei dem es einfach ist, das Joch und den Bürstenhalter
exakt zu positionieren.
-
Die
Bürstenhaltereinheit
besteht aus einem metallenen Bürstenhalter
und einem Halter aus Harzmaterial mit einer Mehrzahl von Hohlräumen zum
Unterbringen der jeweiligen Bürstenhalter.
Die Bürstenhalter
weisen jeweils ein Anschlagmittel auf, um zu verhindern, daß diese
von einem der Hohlräume
abfallen.
-
Somit
können
die Bürstenhalter
problemlos ohne Schrauben oder Nieten an dem Halter aus Harzmaterial
befestigt werden. Da der Bürstenhalter von
harzhaltigem Material umgeben ist und zwischen dem Bürstenhalter
und einem Endrahmen ein Abstand vorgesehen werden kann, kann eine
ausreichend wirksame Isolierung geschaffen wer den, selbst wenn infolge
längerer
Benutzung Verschleißpartikel
am Bürstenhalter
haften. Da die Bürsten
durch den metallenen Bürstenhalter
aufgenommen werden, wird der Halter aus Harzmaterial vor thermischer Schädigung geschützt, selbst
wenn die Bürsten
einer Überhitzung
ausgesetzt sind.
-
Die
Anschlagmittel können über einen
Tragarm verfügen,
dessen Kante in eine in dem Halter aus Harzmaterial ausgebildete
Nut eingreift. Wird auf den Tragarm eine durch die Bürstenfeder
erbrachte Reaktionskraft ausgeübt,
wird durch die Kante des Tragarms verhindert, daß der Tragarm und der Bürstenhalter
sich verformen.
-
Der
Kommutator des Gleichstrommotors kann ein Flächenkontakt-Kommutator sein,
dessen Oberfläche
im rechten Winkel zu einer Ankerwelle verläuft.
-
Gemäß einem
weiteren erfindungsgemäßen Merkmal
ist eine Gummibuchse an der Bürstenhaltereinheit
befestigt, so daß das
Joch und die Bürstenhaltereinheit
mit der dazwischen angeordneten Gummibuchse angeordnet sind. Dadurch
wird ein Schlupf der Bürstenhaltereinheit
in Umfangsrichtung verhindert.
-
Die
Aufgaben, Merkmale und Charakteristika der vorliegenden Erfindung
sowie die Funktionen der dazugehörigen
Teile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden ausführlichen
Beschreibung, den beigefügten
Ansprüchen
und den Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
-
1 eine
im Querschnitt erstellt Seitenansicht eines Anlasser- bzw. Startermotors
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
-
2 eine
Vorderansicht einer Bürstenhaltereinheit,
die aus Sicht eines Ankers des Startermotors erstellt wurde.
-
3 eine
Querschnittsansicht des in 2 entlang
Schnittlinie A-A gezeigten Abschnitts;
-
4 eine
Querschnittsansicht des in 2 entlang
Schnittlinie B-B gezeigten Abschnitts;
-
5 eine
Querschnittsansicht des in 2 entlang
Schnittlinie C-C gezeigten Abschnitts;
-
6 eine
Querschnittsansicht des in 2 entlang
Schnittlinie D-D gezeigten Abschnitts;
-
7 eine
Vorderansicht einer Bürstenhaltereinheit
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
-
8 eine
fragmentarische Querschnittsansicht einer Bürstenhaltereinheit gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung;
-
9 eine
fragmentarische, im Querschnitt erstellte Seitenansicht des Ankers
mit der Bürstenhaltereinheit
gemäß der dritten
Ausführungsform.
-
Ein
erfindungsgemäßer Gleichstrommotor wird
Bezug nehmend auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
-
(Erste Ausführungsform)
-
Ein
Anlasser- bzw. Startermotor mit einer Bürstenhaltereinheit gemäß einer
ersten Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf die 1 – 7 beschrieben.
-
Ein
Starter 1 besteht aus einem Gleichstrommotor 2,
einer Untersetzungseinheit zur Untersetzung der Drehzahl des Motors 2,
einer Abgangswelle 4 zum Übertragen des Drehmoments des
Motors, einem Planetenrad bzw. Antriebsritzel 6, das mit
einem Hohlrad bzw. Zahnrad eines Motors in Eingriff gelangt, wenn
der Motor gestartet wird, einer Einwegkupplung 7, die die
Drehung der Abgangswelle 4 an das Antriebsritzel 6 überträgt, und
einem Magnetschalter 8, der die (nicht gezeigten) Kontakte
des Motors von einer Motoransteuerungsschaltung (nicht gezeigt)
ein- oder ausschaltet.
-
Eine
Untersetzungseinheit 3 besteht aus einem Sonnenrad 31 mit
Außenzähnen um
die Ankerwelle 12, einem ringförmigen Innenzahnrad (Hohlrad) 32 mit
Innenzähnen,
die das Sonnenrad 31 umgeben, einem Planetenrad 33,
das zwischen dem Sonnenrad 31 und dem Innenzahnrad 32 angeordnet ist,
das mit dem Sonnenrad und den Innenzahnrädern 31, 32 in
Eingriff gelangt. Das Planetenrad 33 rotiert um seine eigene
Achse und dreht sich um das Sonnenrad 31, so daß die Umdrehung
des Planetenrads 33 über
einen Stift 19 an eine Abgangswelle 4 übertragen
werden kann.
-
Die
Abgangswelle 4 ist in Ausrichtung mit der Ankerwelle 12 vor
dem Anker 14 angeordnet. Das vordere Ende der Abgangswelle 4 wird
durch ein vorderes Gehäuse über ein
Lager getragen, und deren hinteres Ende wird über ein Lager 17 lagernd
unterstützt.
Das Innenzahnrad 32 ist am Innenumfang eines Jochs 9 befestigt,
um durch Rotation gesteuert zu werden.
-
Das
Antriebsritzel 6 ist am äußeren Umfang der Abgangswelle 4 über ein
Lager 5 gleitend befestigt, so daß es sich auf der Abgangswelle 4 vorwärts bewegen
kann, um mit dem Hohlrad bzw. Zahnrad Eingriff zu nehmen, wodurch
die Drehung der Abgangswelle 4 an das Hohlrad bzw. Zahnrad übertragen
wird.
-
Die
Einwegkupplung 7 ist an einem spiralförmigen Keilprofil befestigt,
das auf dem äußeren Umfang
der Abgangswelle 4 ausgebildet ist, um zusammen mit dem
Antriebsritzel 6 beweglich zu sein. Die Einwegkupplung 7 überträgt die Drehung
der Abgangswelle 4 an das Antriebsritzel und unterbindet die
Verbindung zwischen der Abgangswelle 4 und dem Antriebsritzel 6,
wenn ein Motor das Antriebsritzel 6 mit einer Drehzahl
dreht, die höher
als die Drehzahl der Abgangswelle 4 ist.
-
Der
Magnetschalter 8 öffnet
oder schließt
Innenkontakte, während
sich ein eingebauter Plunger (nicht gezeigt) bewegt und das Antriebsritzel 6 über einen
Hebel zusammen mit der Einwegkupplung 7 auf der Abgangswelle 4 hin-
und herbewegt.
-
Der
Motor 2 besteht aus einem zylindrischen Joch 9,
das aus Weicheisen gefertigt ist, einem Endrahmen 10 zum
Schließen
der hinteren Öffnung
des Jochs 9, Statorpolen 11 (z. B. Dauermagneten),
die auf dem zylindrischen Innenumfang des Jochs 9 angeordnet
sind, einem Anker 14, der einen Flächenkontakt-Kommutator 13 aufweist,
dessen Oberfläche im
rechten Winkel zur Ankerwelle 12 verläuft, und einer Bürstenhaltereinheit 15,
die zwei Paare einer positiven Bürste 151 und
einer negativen Bürste 152 sowie
deren Bürstenfedern 16 hält. Die
Bürstenpaare 151, 152 sind
in Gleitkontakt mit dem Kommutator 13, und die Bürstenfedern 16 pressen
das Bürstenpaar 151, 152 jeweils
gegen den Kommutator 13.
-
Im
Anker 14 wird ein Ende der Ankerwelle 12 durch
das Lager 17 am Innenumfang des zylindrischen Hohlraums
getragen, der an dem hinteren Ende der Abgangswelle 4 ausgebildet
ist, und das andere Ende wird durch das Lager 18 am Innenumfang
eines zylindrischen Abschnitts getragen, der an dem mittleren Abschnitt
eines Endrahmens 10 ausgebildet ist. Eine Unterlegscheibe 19 und
ein Anschlagring 20 sind an einem Abschnitt des anderen Endes
der Ankerwelle 12 hinter dem Lager 18 befestigt,
so daß der
Anker 14 in seiner Bewegung in Axialrichtung eingeschränkt ist.
-
Die
Bürstenhaltereinheit 15 besteht
aus vier zylindrischen, metallenen Bürstenhaltern 21 und
einem Halter 22 aus Harzmaterial zum Tragen der Bürstenhalter 21.
Der Halter 22 aus Harzmaterial weist vier Hohlräume 22a mit
einer inneren Wandung 22b und vier Nuten 22c auf,
und die Bürstenhalter 21 sind
jeweils in vier Hohlräume 22a eingefügt.
-
Die
Bürstenhalter 21 sind
jeweils aus einer Metallplatte gefertigt, die zur Form eines rechteckigen
Rohrs ausgebildet worden ist. Diese sind jeweils in einen der Hohlräume 22a eingefügt. Die
Bürstenhalter 21 weisen
jeweils eine Klaue 21a auf, die sich von deren Seite erstreckt,
und einen Tragarm 26, der darin integriert ist. Die Klaue 21a liegt
an der Innenwandung 22b an, um zu verhindern, daß der Bürstenhalter 21 aus
dem Hohlraum 22a fällt,
wie in 5 gezeigt ist. Eine Kante des Tragarms 26 ist
mit einer Nut 22c in Eingriff, wie in 6 gezeigt
ist.
-
Der
Halter 22 aus Harzmaterial ist durch ein Paar von Metallelementen 23 und 24 und
Schrauben an einem Endrahmen 10 befestigt. Die Metallelemente 23 und 24 sind
jeweils an gegenüberliegenden
Abschnitten um die Mitte der Öffnung 15a angeordnet. Wie
in 2 gezeigt ist, weist der Halter 22 aus Harzmaterial
zudem eine U-förmige Öffnung 22d an seiner
oberen Kante auf, so daß die
Gummibuchse 29 darin mit Preßsitz aufgenommen werden kann. Eine
U-förmige Öffnung 22d weist
halbkreisförmige Vertiefungen
auf, die an gegenüberliegenden
Umfangsseiten in einem bestimmten Intervall ausgebildet sind.
-
Die
Gummibuchse 29 weist halbkreisförmige Preßsitzabschnitte auf, die in
die Vertiefungen der U-förmigen Öfffnung 22d mit
Preßsitze
aufgenommen werden sollen, sowie eine Eingriffnut, die mit der U-förmigen Öffnung 22d Eingriff
nehmen soll.
-
Die
Bürstenhaltereinheit 15 weist
außerdem ein
Paar von positiven Bürsten 151 und
ein Paar von negativen Bürsten 152 auf,
die innerhalb des zylindrischen Abschnitts der Bürstenhalter 21 gleitend
gelagert sind.
-
Somit
kann der Bürstenhalter 22 problemlos ohne
Schrauben oder Nieten an einem Halter 22 aus Harzmaterial
befestigt werden. Der Bürstenhalter 22 ist
von dem Halter 21 aus Harzmaterial umgeben, und der Abstand
zwischen dem Bürstenhalter 21 und dem
Endrahmen, der geerdet ist, kann mit einer ausreichenden Länge ausgebildet
werden, um den Bürstenhalter 21 zu
isolieren. Selbst wenn Verschleißpartikel der Bürste am
Bürstenhalter 21 haften,
kann dieser für
längere
Zeit isoliert werden. Sind die Bürsten 15 einer Überhitzung
ausgesetzt, kann der Halter 22 aus Harzmaterial durch einen
Bürstenhalter 21 vor thermischer
Schädigung
bewahrt werden.
-
Die
positiven Bürsten 151 weisen
jeweils eine Anschlußlitze 15a auf,
die mit dem leitfähigen Metallelement 27 verschweißt ist.
Ein Leitungsdraht 28 ist mit dem Metallelement 27 und
einem Motorkontakt (stationärer
Kontakt) des Magnetschalters 8 verbunden. Der Leitungsdraht 28 wird
durch die Gummibuchse 29, die in eine seitliche Öffnung des Jochs 9 eingepaßt ist,
gehalten und durch diese vom Joch 9 isoliert.
-
Die
negativen Bürsten 152 weisen
jeweils eine Anschlußlitze 15b auf,
die mit dem geerdeten Metallelement 23 verbunden ist. Das
Metallelement 23 dient als Erdungsklemme für die negativen
Bürsten 152.
-
Wie
in 3 gezeigt ist, bestehen die Bürstenfedern 16 jeweils
aus einem spiralförmig
gewundenen Federkörper 161,
der aus einem langen dünnen
Metallstreifen und einem federnden Arm gefertigt ist, der sich vom äußersten
Abschnitt des Federkörpers 15 erstreckt.
Die Kante des federnden Arms 162 spannt die hintere Oberfläche 15c der
Bürste 15 gegen
den Kommutator 13 vor. Der Federkörper 161 ist auf einer
Seite der Bürste 15 so
angeordnet, daß die Bürstenfedern 16 wie
vorstehend beschrieben durch die Tragarme 26 getragen werden
können.
Der Federkörper 161 ist
so angeordnet, daß dessen
Außendurchmesser
d innerhalb der axialen Länge
1 der Bürsten 151, 152 angeordnet
werden kann.
-
Somit
wird die Federkraft in dem spiralförmig gewundenen Federkörper 161 akkumuliert.
Folglich können
die Bürsten 151, 152 durch
die federnden Arme 162 ordnungsgemäß vorgespannt werden, selbst
wenn die Bürsten 151, 152 bis
an die Verschleißgrenze
abgenutzt werden.
-
Da
jeder Federkörper 161 innerhalb
der axialen Länge
1 der Bürsten 151, 152 angeordnet
ist, wird dadurch die Gesamtlänge
des Motors 2 erheblich gekürzt.
-
Die
Bürstenfedern 16 müssen nicht
am hinteren Ende der Bürsten 151, 152,
positioniert werden, und der Bürstenkörper 161 kann
an einer Seite der jeweiligen Bürsten 151, 152 angeordnet
werden. Eine aus Klaviersaitendraht hergestellte Schraubenfeder
kann als Federkörper 161 verwendet
werden.
-
Bei
der Montage werden die Preßsitzabschnitte
der Gummibuchse 29 in den Vertiefungen der Öffnung 22d mit
Preßsitz
aufgenommen. Anschließend
wird die Nut 29b der Gummibuchse 29 in der Öffnung 22d durch
die seitliche Öffnung
des Jochs 9 mit Preßsitz
aufgenommen. Danach wird der Endrahmen 10 an der Hinterseite
der Bürstenhaltereinheit 15 plaziert,
und, wie in 4 gezeigt ist, der Bolzen 25 mit
dem Innengewinde des Metallelements 23 durch eine Öffnung des
Endrahmens 10 verschraubt, wodurch die Bürstenhaltereinheit 15 am Endrahmen 10 befestigt
wird.
-
Anschließend werden
Durchsteckschrauben (nicht gezeigt) von der Rückseite des Endrahmens 10 eingefügt, um mit
dem vorderen Gehäuse
verschraubt zu werden, um das vordere Gehäuse, das Joch 9 und
den Endrahmen 10 zusammenzufügen.
-
(Zweite Ausführungsform)
-
Wie
in 7 gezeigt ist, ist der Tragarm 26 getrennt
vom Bürstenhalter 21 ausgebildet.
Der Tragarm 26 ist aus einer einfachen Platte oder einem
Stab von einer geeigneten Länge
gefertigt, und dessen einander gegenüberliegende Enden stehen wie
bei der ersten Ausführungsform
mit den Nuten 22c des Halters 22 aus Harzmaterial
in Eingriff. Somit können die
Bürstenhalter 21 einfacher
als in der ersten Ausführungsform
gefertigt werden.
-
Da
die einander gegenüberliegenden
Enden des Tragarms 26 mit den Nuten 22c in Eingriff
sind, kann dadurch eine Verformung aufgrund der Reaktionskraft der
Bürstenfeder 16 wirksam
verhindert werden.
-
(Dritte Ausführungsform)
-
Der
Anker 14 ist, wie in 8 und 9 gezeigt,
mit einem zylindrischen Kommutator mit einer Mehrzahl von Kommutatorsegmenten 13c um
die Ankerwelle 12 und die Bürsten 151, 152 versehen.
-
Der
Halter 22 aus Harzmaterial ist am Endrahmen 10 mittels
Schrauben oder dergleichen befestigt und weist Hohlräume 22a zur
Unterbringung des Bürstenhalters 21 auf.
Die Hohlräume 22a durchdringen
den Halter aus Harzmaterial 22 in radialer Richtung des
Kommutators 13. Somit kann der Bürstenhalter 21 in
einen Hohlraum 22a entweder von der Seite des Kommutators 13 oder
der Seite des Endrahmens 10 eingefügt werden. Die Bürstenhalter 21 werden
genauso wie in der Ausführungsform
jeweils durch einen Tragarm 26 gehalten.
-
Die
Bürstenfedern 16 sind
wie bei der ersten Ausführungsform
jeweils spiralförmig
gewunden und an einer Seite der Bürstenhalter angeordnet, wie
in 8 gezeigt ist, und werden durch einen der Tragarme 26 getragen.
Die Bürsten 151, 152 sind
jeweils in die zylindrische Innenseite der Bürstenhalter 21 eingefügt und durch
die Bürstenfedern 16 gegen
den Kommutator 13 vorgespannt.