JP2011507474A - 電動機の整流子擦り接触部のための保持部材並びに電動機 - Google Patents

Abstract

本発明は、電動機（４）の整流子擦り接触部（２）用の保持部材（１）に関する。この保持部材は、湾曲によってバイアスされているばね部分（５）を有している。本発明では、ばね部分（５）のバイアスの際に、縁部繊維応力が、長手方向において、長手方向に延在している、ばね部分（５）の少なくとも１つの部分区間（６）において、有利にはばね部分（５）の全体において、少なくとも近似的に一定であるようにばね部分（５）が構成されている。

Description

先行技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載された、電動機の整流子擦り接触部用の保持部材に並びに、請求項１２に記載された電動機に関する。

いわゆるハンマブラシ（Hammerbuersten）が既知であり、ここでは整流子擦り接触部（カーボンブラシ）が撓みばねに保持されており、この撓みばねによって半径方向において、整流子上にばね力が加えられている。ここでは撓みばねは、擦り接触部と離反している終端部によって、支持部分（ブラシ支持体）内に張って入れられている。撓みばね内では偏向時に、不均一な繊維応力（Faserspannungen）が生じる。これは、張られている箇所の領域において撓みばねを可塑性変形によって損傷させる危険をもたらす。殊に、既知のハンマブラシを取り付けた後では、電動機のアンカに固定された、整流子よりも大きい直径を有するボールベアリングを軸方向において、そこに固定されているハンマブラシを備えた支持体部分を通って案内することはもはやできない。結果として、ハンマブラシを備えた支持体部分の半径方向取り付け方向を強制的に設けられなければならない。

ＷＯ２００４／０５１８２５Ａ１号から、ハンマブラシ構造が既知である。ここでは定められた支持力が、所定のストッパーにおいてばねレバーを巻くことによって生成される。ここでも、不均一な繊維応力が原因で、緊締の領域においてばねレバー損傷の恐れが生じる。従って、整流子よりも大きい横断面を備えた、軸固定されているボールベアリングを取り付けるためのばねレバーの過度の湾曲（Ueberbiegen）は不可能である。

発明の概要
課題
本発明の課題は、整流子擦り接触部用の保持部材を提案することである。ここでは過度湾曲による損傷の恐れが最小化されている。さらに本発明の課題は、相応する最適な保持部材を有する電動機を提案することである。

解決手段
この課題は保持部材に関しては請求項１の特徴部分に記載されている構成によって解決され、電動機に関しては請求項１１の特徴部分に記載されている構成によって解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。明細書、請求の範囲および／または図面に開示された少なくとも２つの特徴を組み合わせることは本発明の枠内である。

本発明のアイディアは、保持部材のばね部分を次のように構成、殊に形成することである。すなわち、ばね部分の縁部繊維応力が長手軸方向に観察して、ばね部分の少なくとも１つの部分区間において、少なくとも近似的に一定であるように形成することである。ばね部分の次のような構成が有利である。すなわち、縁部繊維応力が、ばね部分の部分区間においてのみ、長手軸方向に観察して一定なのではなく、ばね部分の長手延在部分全体に沿って一定である構成が有利である。換言すると、ばね部分は本発明に相応して次のように構成される。すなわち、大きい湾曲半径の領域における引っ張り応力も、小さい湾曲半径の領域における押圧応力も、有利には平らな、プレート状のばね部分の少なくとも１つの部分区間の長手方向において観察して、一定であるように構成される。当然ながら、繊維応力は長手方向に対して横向きに観察して異なっており、中性の繊維の領域において少なくとも近似的に０である。少なくとも近似的に一定の縁部繊維応力とは本発明の枠内では、次のような繊維応力のことである。すなわち、各位置において長手方向において実質的に一定である、すなわち、長手方向において平均化された繊維応力との偏差が１０％よりも低い繊維応力のことである。有利には偏差は５％よりも低く、特に有利には１％よりも低い。保持部材のばね部分の次のような実施形態が特に有利である。ここではばね部分、少なくともばね部分の部分区間自体が、次のような場合にも依然として一定の縁部繊維応力を有している。すなわち、ばね部分が、例えば軸固定されているボールベアリングの取り付けのために、通常の圧力程度を越えて、半径方向に外部へ延ばされる、すなわち過度に延ばされる場合である。上述のように構成されたばね部分を備えた、本発明のコンセプトに従って構成された保持部材は、既知の保持部材に対して重要な利点を有している。すなわち、固定領域において保持部材のばね部分が損傷する危険性が既知の保持部材に対して、格段に低減される。これは殊に、ばね部分が、整流子の直径よりも大きい直径を有する、軸固定されているボールベアリングを取り付けるために、過度に撓ませられている場合にも当てはまる。

可塑性変形は、長手方向において一定の縁部繊維応力および、このように関連する最適な安定性に基づいて、回避される。さらに、擦り接触部（カーボンブラシ）の所定の支持力並びに駆動ケースに対する保持部材のアプローチ角（Anstellwinkel）が寿命にわたって、すなわち徐々に消耗する整流子擦り接触部において保証される。さらに、擦り接触部のアプローチ角および支持力は、多数の構成部分から成る既知の保持部材よりも格段に低い許容誤差を有している。

本発明の発展形態では有利には次のような構成が採用される。すなわち、縁部繊維応力が、ばね部分の長手方向延在部分全体にわたって一定でない場合に、一定の繊維応力がばね部分の全長の少なくとも９０％にわたって得られるようにされる。殊に、縁部繊維応力は直接的に、保持部材を備えた固定部分と隣接して、支持部分内で設定されるべきであり、少なくとも近似的に、有利には正確に一定である。有利には、保持部材の固定は、支持部分（ブラシ支持部）内へ押し込むことによって行われる。

長手方向において少なくとも近似的に一定の縁部繊維応力を実現することは次のようにして行われる。すなわち、ばね部分、少なくともばね部分の部分区間が次のように構成されることによって行われる。すなわち、部分区間ないしは全体ばね部分の、中実材料（Vollmaterial）から構成された幅延在部分ｂ（ｘ）が、長手方向延在部分に沿った各位置ｘで、以下の式に従うように構成されることによって行われる。

中実材料から構成された幅延在部分とはここでは、中実材料、有利には一定の厚さ延在部分によって満たされた幅延在部分のことである。すなわち、中実材料によって構成された幅延在部分は、場合によって生じ得る、ばね部分内に設けられた切り欠き、殊に切り抜き箇所を考慮しない。前記の式では、ｌ_０は、一定の縁部繊維応力を有する部分区間の長さないしは、縁部繊維応力がばね部分の全長にわたって一定の場合にはばね部分の全長である。一定のｂ_０は、擦り接触部に離反している終端部での、すなわち、直接的に、ばね部分の緊締領域ないしは保持部材の固定部分に直接的に接している領域内での、中実材料から構成された、部分区間ないしはばね部分全体の幅延在部分である。すなわち値ｂ_０は、中実材料から、すなわち切り欠きを考慮しないで、構成された、長手方向において観察して、擦り接触部から最も離れたばね部分領域の幅である。変数ｘは長手方向延在部分座標であり、部分区間ないしはばね部分全体の長手方向延在に沿った任意の位置を示している。

ばね部分またはばね部分の部分区間が主に、中実材料から構成されている場合には、上述の式に従う部分区間ないしはばね部分は長手方向において保持部分に向かって先細りしている。すなわち、その幅延在は長手方向で観察して有利には線形に減少している。部分区間ないしばね部分の長手中央軸（対称軸）に関する、ばね部分ないしは部分区間の対称的な構成が特に有利である。

殊に、中実材料から構成された部分区間ないしばね部分では、台形状に、整流子擦り接触部の方向において先細る輪郭が得られる。

ばね部分ないしはばね部分の区間部分内に切り欠きが、殊に切り抜き状において設けられている場合には、部分区間ないしはばね部分のほぼ任意の周辺輪郭が得られる。これは次のような場合である。すなわち、中実材料から構成された幅延在が、部分区間ないしはばね部分の長手方向において観察して、整流子擦り接触部に向かって減少している場合である。

このようにして、本発明の発展形態において例えば次のことが実現可能である。すなわち、部分区間および／またはばね部分の実際の幅が、長手方向において観察して、少なくとも近似的に一定であることが実現可能である。これは例えば次のことによって実現される。すなわち、有利には対称の、内部の切り欠きが、長手方向において、整流子擦り接触部に向かって観察して幅が拡張されることによって実現される。特に有利な構成では、切り欠きが、殊に対称に、整流子擦り接触部に向かって三角形または台形に、殊に、中実材料から構成された幅延在部が切り欠きに隣接して、上述した式に従うように拡張している。

整流子擦り接触部と、整流子擦り接触部に接する回転する整流子との間の所定の相対的な位置を保証するために、次のような実施形態が有利である。この実施形態では、整流子擦り接触部を殊に挟んで保持している保持部分は、剛性の、すなわち非ばね性の基本面を有している。 有利には、基本面または基本平面は直接的に、すなわちシームレスに、保持部材のばね部分に移行する。

次のような実施形態が特に有利である。ここではばね部分が、整流子擦り接触部に離反している自身の終端部で固定部分に移行しており、これによって、保持部材が電動機、殊に支持部分（ブラシ支持部分）内に固定される実施形態である。有利には、固定部分には切り欠きゲオメトリー（Rastgeometrie）および／または折り返しゲオメトリーが設けられ、これによって、保持部材の所定の固定が、有利には熱可塑性の材料から成る支持部分内で可能になる。付加的にまたは択一的に保持部材は、自身の固定部分とともに、支持部分内に押し込められる、および／または熱または超音波形状のエネルギー導入によって、固定箇所に形成される。このようにして生じたアンダーカット部分は、保持部材が、自身の取り付け位置から滑り出すことを阻止する。

本発明は、回転固定にアンカーシャフトに接続されている整流子を有する電動機にも関する。この整流子には少なくとも１つの整流子擦り接触部が接する。これは、本発明のコンセプトに応じて構成された保持部材内に保持されている。有利には電動機は、アンカーシャフトに固定されたボールベアリングを有している。これは取り付けの際に、軸方向に、それぞれ１つの整流子擦り接触部を備えた複数の保持部材を有する支持部分を通って、軸方向にシフトされる。また、その間に保持部材が過度に延ばされる。上述の取り付け方法は、自立した発明として公開され、別個に請求可能である。

図面の簡単な説明
本発明の別の利点、特徴および細部を、有利な実施例の以下の説明において、図面に基づいて説明する。

バイアスされている保持部材の側面図 図１に示されている保持部材の斜視図 電動機の部分であり、ここでは複数の保持部材がプラスチック支持部分内に配置されており、各整流子擦り接触部に、整流子上で、半径方向で内部へ、ばね力が加えられている 保持部材の択一的な実施例であり、ここではばね部分が長手延在部分で見て、一定の全体幅を有している。

本発明の実施形態
図面中、同じ構成部材および同じ機能を備える構成部材には同じ参照符合が付してある。

図１および２において、図３に示された整流子擦り接触部２用の保持部材１が示されている。保持部材１によって、整流子擦り接触部２には半径方向で、内側へ、電動機４の回転可能に配置された整流子３上で、ばね力が加えられている。

図示された保持部材１は、金属、ここではばね金属薄板から成る一体的な打ち抜き撓曲部分として構成されている。保持部材１は、平らなばね部分５を含んでいる。これは図１および図３に示されている状態において、湾曲によって、自身の長手延在部に対して横向きにバイアスされている。ここで、図３に示されているアプローチ角αは支持力ＦＡを定めており、この支持力によって、整流子擦り接触部２は、整流子３の外周上に位置する。

ばね部分５は次のように構成されている。すなわち、ばね部分５の部分区間６の縁部繊維応力が、部分区間６の長手方向において近似的に一定であるように構成されている。部分区間６において、ばね部分５は、長さｌ_０とともに、保持部分７の方向において先き細っている。すなわち、中実材料から構成された自身の幅（長手延在部分に対して横向きに）は、図示されていない長手方向中央軸に関して対称に減少している。ここで、中実材料から構成された幅ｂ（ｘ）は、部分区間６の長手延在部分に沿った各位置ｘで、以下の式に従う。

ここから、図１〜３において完全に、中実材料から構成された部分区間６の台形状輪郭が得られる。

図２に示されているように、部分区間６の長さｌ_０は、実質的に、ばね部分５の全長に相応する。部分区間６の長さｌ_０は最小距離ａだけ、ばね部分５の全長よりも短い。ばね部分５の保持部分７に接しているばね部分５の領域（長さａ）において、幅は、部分区間６におけるように、保持部分７の方向で観察して、線形に減少しているのではなく、外方へ向かって湾曲さしている移行半径８を設けることによってむしろ増大している。一定ではない縁部繊維応力の欠点は、この境界領域において、最小長さａが、保持部分７に対して図示の実施例において、切り欠き効果に基づく安定性損失を回避するために甘受されなければならないということである。このような切り欠き効果は次の場合に生じる。すなわち、ばね部分５が鋭いエッジまたは最小移行半径で、保持部分７に移行する場合に生じる。

図１および図２に示されているように、ばね部分５は、幅がｂ_０である、図平面の左側終端部９で固定部分１０に接している。固定部分は図示の実施例では、保持ドーム１１（図３を参照）上に、滑り込むために折り返し部分を有している。

矢印１２、１３で示された箇所１２、１３で、保持部材１が、図３に示された、プラスチックから成る支持部分１４内で支持される。ここでは、矢印１３によって示された箇所が、図平面において左側の、すなわち、保持部分７に離反している終端部９と一致する。固定部分１０の択一的な構成は、例えば切り欠きゲオメトリー（Rastgeometrie）によって、同じように実現可能である。付加的にまたは択一的に、固定部分１０が支持部分１４にともに形成される。

終端部９と離反している終端部１５では、ばね部分５は剛性の、すなわち弾性ではない、保持部分７の基本面１６に移行する。保持部分７の２つの長手側に沿って、弾力的に振動される側面壁部１７が外部へ突出している。この側面は、整流子擦り接触部を側方へガイドするために用いられる。整流子擦り接触部は、剛性の基本面１６を貫通する、貫通開口部１８内に収容される。貫通開口部１８は、それぞれ相互に９０°ずらされている４つのばね折り返し部分１９によって側方で制限されている。ばね折り返し部分１９はここで、保持部材１の湾曲方向に延在している。これに対して、側面壁部１７は反対方向に配向されている。

図３には、３つの保持部材１を備えている支持部分１４（ブラシ支持部）が示されている。ここでは３つの保持部材１はそれぞれ１つの整流子擦り接触部２を挟んで保持しており、これに、半径方向において内部へ、図示されていないアンカーシャフトと回転固定に接続されている整流子３上で、ばね力を加える。図示の電動機４は、２つの出力段階の間で切り換え可能な電動機のことであり、ここで、図の右側半分に示された保持部材１は次のように配置されている。すなわち、所期のエラー整流が実現されるように配置されている。

図４には、保持部材１の択一的な実施例が示されている。この保持部材１では、ばね部分５の全体幅は一定であり、ばね部分５の長手方向延在部分に沿った各位置ｘで、スタート幅ｂ_０に相応する。しかしながら、中実材料から構成された、ばね部分５の幅延在部分は、ばね部分５の長手方向から保持部分７の方へ観察して、低減している。中実材料から構成された幅延在部はここで少なくとも近似的に以下の式に従う。

これは、図示の実施例では次のことによって実現される。すなわち、ばね部分５内に、長手方向に延在している切り欠き部分２０が配置されることによって実現される。この切り欠き部分は三角形状の輪郭を有しており、その幅は、ばね部分の長手方向において保持部分７へ向かって観察して線形に増大している。中実材料によって構成された幅延在部ｂ（ｘ）は、各位置ｘにおいて、部分幅ｂ_１（ｘ）とｂ_２（ｘ）とを加算することによって得られる。

Claims (11)

1. 電動機（４）の整流子擦り接触部（２）用の保持部材であって、
   湾曲によってバイアスされているばね部分（５）を有している形式にものにおいて、
   前記ばね部分（５）がバイアスされる際に、長手方向における縁部繊維応力が、長手方向に延在している、ばね部分（５）の少なくとも１つの部分区間（６）において、有利にはばね部分（５）全体において、少なくとも近似的に一定であるように前記ばね部分（５）が構成されている、
   ことを特徴とする保持部材。
2. 前記部分区間（６）の長さ（ｌ_０）は、前記ばね部分（５）の全長の少なくとも９０％に相応する、請求項１記載の保持部材。
3. 中実材料から形成された、前記部分区間（６）またはばね部分（５）の幅延在部分ｂ（ｘ）に対して、前記部分区間（６）ないし前記ばね部分（５）の長手方向延在部分に沿った各位置ｘで、
   

   

   が有効であり、
   ここでｌ_０は、前記ばね部分（５）の部分区間（６）の長さ、またはばね部分（５）の全長であり、ｂ_０は、前記整流子擦り接触部（２）と離反している自身の終端部（９、１５）での前記部分区間（６）の、中実材料から形成されている幅延在、または、前記整流子擦り接触部（２）と離反している自身の終端部（９、１５）での、前記前記ばね部分（５）の、中実材料から形成されている幅延在である、請求項１または２記載の保持部材。
4. 前記区間部分（６）および／または前記ばね部分（５）の、中実材料から形成された幅延在部分ｂ（ｘ）は、長手方向において前記整流子擦り接触部（２）に向かって観察して減少している、請求項３記載の保持部材。
5. 前記部分区間（６）および／またはばね部分（５）は台形状の輪郭を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の保持部材。
6. 前記部分区間（６）および／またはばね部分（５）内に、少なくとも１つの切り欠き（２０）が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の保持部材。
7. 前記部分区間（６）および／または前記ばね部分（５）の実際の幅は、長手方向で観察して一定である、請求項６記載の保持部材。
8. 前記切り欠き（２０）は長手方向において、前記整流子擦り接触部（２）に向かって観察して、自身の長手延在部分に対して横向きに、有利には三角形または台形に拡張して構成されている、請求項６または７記載の保持部材。
9. 前記ばね部分（５）に接している、有利には剛性の基本面（１６）を有している保持部分（７）が、前記整流子擦り接触部（２）を殊に挟んで保持するために設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の保持部材。
10. 前記ばね部分（５）は、長手方向で観察して、前記保持部分（７）と、有利には折り返し形状の固定部分（１０）との間に、前記保持部材（１）を電動機（４）、殊に支持部分（１４）内に固定するために配置されている、請求項９記載の保持部材。
11. 整流子（３）を有する電動機であって、
    当該整流子に整流子擦り接触部（２）が接し、当該整流子擦り接触部は、請求項１から１０までのいずれか１項に記載された保持部材（１）によって保持されている、
    ことを特徴とする電動機。

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