WO2014090393A1 - Brush system for an electric motor and electric motor having said brush system - Google Patents

Abstract

An electric motor comprises a brush system (1) comprising a brush (3) for bearing against a commutator (2) of the electric motor and a receptacle (4) in which the brush (3) is guided. In order to generate a pressing force between the brush (3) and the commutator (2), the brush system (1) compresses a brush pressure spring (5) which is formed by a helically wound spring wire (9), and which has a first spring portion (34) having a first spring rate and a second spring portion (36) having a second spring rate that is different from the first spring rate.

Description

Beschreibung  description

Bürstensystem für einen Elektromotor und Elektromotor mit Bürstensystem  Brush system for an electric motor and electric motor with brush system

Die Erfindung betrifft ein Bürstensystem für einen Elektromotor, der federbelastete Bürsten zur Anlage an einem Kommutator aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Elektromotor mit einem solchen Bürstensystem. The invention relates to a brush system for an electric motor having spring-loaded brushes for engagement with a commutator. The invention further relates to an electric motor with such a brush system.

Bei elektrischen Maschinen, insbesondere bei Elektromotoren, die als Gleichstrommotor ausgebildet sind, kommen meist sogenannte Kommutatoren zum Einsatz, die den elektrischen Strom auf die Wicklungen des sich drehenden Rotors übertragen. Dazu ist der Kommutator auf der Rotorwelle, die zugleich die Welle des Elektromotors darstellt, in Form von axial ausgerichteten und umfänglich voneinander beabstandeten (Kommutator-)Lamellen gebildet. Diese Lamellen werden von Bürsten bestrichen, die mit dem (feststehenden) Stator des Elektromotors verbunden sind und den Strom auf die Lamellen übertragen. Durch die Lamellen wird von Wicklung zu Wicklung eine Stromwendung erzeugt, die gegenüber den (feststehenden) Magnetpolen des Stators ein Drehmoment auf die Rotorwelle erzeugt. In electrical machines, in particular in electric motors, which are designed as a DC motor, usually so-called commutators are used, which transmit the electric current to the windings of the rotating rotor. For this purpose, the commutator is formed on the rotor shaft, which also represents the shaft of the electric motor in the form of axially aligned and circumferentially spaced apart (commutator) lamellae. These blades are brushed with brushes that are connected to the (fixed) stator of the electric motor and transmit the current to the blades. The lamellae generates a current turn from winding to winding, which generates a torque on the rotor shaft relative to the (stationary) magnetic poles of the stator.

Die Bürsten sind herkömmlicherweise aus Kohlepulver - gegebenenfalls zusammen mit Metallpartikeln - gepresst. Aufgrund des Schleifkontakts mit den Lamellen erfahren die Bürsten einen Abrieb. Um trotz des Abriebs den Kontakt zwischen Bürste und Kommutator zu gewährleisten, sind die Bürsten in einem sogenannten Köcher mittels Federelementen (mechanischen Federn) unter Wirkung deren Rückstellkraft federnd gelagert. Dadurch erfolgt eine automatische Nachstellung der Bürsten. Die Köcher sind meist auf einem Träger angeordnet, der zusammen mit den Köchern, den Bürsten, den erforderlichen elektrischen Kontaktmitteln und teilweise ebenfalls auf dem Träger angeordneten Entstörelementen (Spulen bzw. Drosseln und/oder Kondensatoren) ein sogenanntes Bürstensystem bildet. The brushes are conventionally made of carbon powder - optionally together with metal particles - pressed. Due to the sliding contact with the slats, the brushes are subject to abrasion. In order to ensure contact between brush and commutator despite the abrasion, the brushes are resiliently mounted in a so-called quiver by means of spring elements (mechanical springs) under the effect of their restoring force. This results in an automatic adjustment of the brushes. The quivers are usually arranged on a carrier, which forms a so-called brush system together with the quivers, the brushes, the required electrical contact means and also partly arranged on the support suppression elements (coils or chokes and / or capacitors).

Im Betrieb des Elektromotors kann es aufgrund von Unwuchten oder Unrundheit des Kommutators, grober PWM-Ansteuerung, Druckpulsationen einer angetriebe- nen Pumpe oder dergleichen dazu kommen, dass die Bürsten kurzzeitig von dem Kommutator abheben. Hierbei kommt es häufig zu sogenanntem Bürstenfeuer, einem Funkenüberschlag zwischen der Bürste und dem Kommutator, der zu einer verstärkten Abnutzung der Bürste führt. Schlimmstenfalls kann zudem das aus Bürste und Feder gebildete System derart in Schwingung versetzt werden, dass das System in Eigenfrequenz schwingt, wodurch das Bürstenfeuer und der Abrieb verstärkt werden. Dies kann zu einem frühzeitigen Ausfall der Bürste und damit des Elektromotors führen. During operation of the electric motor, it may be due to imbalances or runout of the commutator, coarse PWM control, pressure pulsations of a geared NEN pump or the like come to the fact that the brush briefly lift off the commutator. This often leads to so-called brush fire, a sparkover between the brush and the commutator, which leads to increased wear of the brush. In the worst case scenario, the brush and spring system may be vibrated so that the system vibrates at its natural frequency, thereby enhancing brush fire and abrasion. This can lead to premature failure of the brush and thus of the electric motor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein funktionssicheres Bürstensystem mit erhöhter Einsatzzeit anzugeben. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen funktionssicheren Elektromotor mit erhöhter Einsatzzeit anzugeben. The invention has for its object to provide a reliable brush system with increased use time. Furthermore, the invention has for its object to provide a functionally reliable electric motor with increased operating time.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich eines Bürstensystems erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich eines Elektromotors wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 9. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. With regard to a brushing system, this object is achieved according to the invention by the features of claim 1. With regard to an electric motor, the object is achieved by the features of claim 9. Advantageous and in part inventive embodiments and further developments of the invention are set forth in the subclaims and the description below ,

Das erfindungsgemäße Bürstensystem für einen Elektromotor umfasst eine Bürste zur Anlage an einem Kommutator des Elektromotors und einen Köcher, in dem die Bürste geführt ist. Des Weiteren umfasst das Bürstensystem eine Bürstenan- druckfeder zum Erzeugen einer Anpresskraft zwischen der Bürste und dem Kommutator. Die Bürstenandruckfeder ist dabei durch einen schraubenförmig oder wendeiförmig gewickelten Federdraht, d.h. vorzugsweise als Schraubenfeder, ausgebildet. Die Bürstenandruckfeder weist hierbei einen ersten Federabschnitt mit einer ersten Federrate und einen zweiten Federabschnitt auf, wobei der zweite Federabschnitt mit einer zu der ersten Federrate unterschiedlichen zweiten Federrate ausgebildet ist. Unter der Bezeichnung„Federabschnitt" der Bürstenandruckfeder wird hier und im Folgenden vorzugsweise ein Abschnitt der Bürstenandruckfeder verstanden, der insbesondere durch elastische Verformung zu dem federnden Verhalten der Bürstenandruckfeder beiträgt. Die Bezeichnung„Federabschnitt" ist somit von solchen Abschnitten oder Bereichen der Bürstenandruckfeder abgegrenzt, die insbesondere steif, d.h. unelastisch, ausgeführt und zur Anlage oder Anbindung der Bürstenandruckfeder an die Bürste oder den Köcher vorgesehen sind. The brush system according to the invention for an electric motor comprises a brush for engagement with a commutator of the electric motor and a quiver in which the brush is guided. Furthermore, the brush system comprises a brush pressure spring for generating a contact force between the brush and the commutator. The brush compression spring is formed by a helically or helically wound spring wire, ie preferably as a helical spring. The brush compression spring in this case has a first spring portion with a first spring rate and a second spring portion, wherein the second spring portion is formed with a second spring rate different from the first spring rate. The term "spring section" of the brush pressure spring is understood here and below as meaning preferably a section of the brush pressure spring which contributes to the resilient behavior of the brush pressure spring, in particular by elastic deformation in particular rigid, ie inelastic, executed and provided for conditioning or connection of the brush compression spring to the brush or the quiver.

Durch die zwei Federabschnitte mit jeweils unterschiedlicher Federrate wird vorteilhafterweise bei Belastung der Bürstenandruckfeder eine Progression, d.h. eine überproportionale Zunahme der Federkraft über den zurückgelegten Federweg erreicht. Entsprechend tritt bei Entlastung der Bürstenandruckfeder eine Degres- sion der Federkraft auf. As a result of the two spring sections, each with a different spring rate, a progression, i. achieved a disproportionate increase in the spring force over the traveled travel. Accordingly, a reduction in the spring force occurs when the brush compression spring is relieved.

Das Schwingungsverhalten, insbesondere die Eigenfrequenz, eines Masse-Feder- Schwingungssystems wird insbesondere durch die Federrate einer Feder und die Masse beeinflusst. Im Fall des Bürstensystems bilden die Bürste und die Bürstenandruckfeder dieses Masse-Feder-Schwingungssystem (Bürste-Feder-Schwingungssystem). Aufgrund des Verschleißes der Bürste nimmt deren Masse im Betrieb kontinuierlich ab, wodurch die Eigenfrequenz verändert wird. Durch die Verwendung einer Bürstenandruckfeder mit zwei unterschiedlichen Federraten ergibt sich somit der Vorteil, dass die Eigenfrequenz des Bürste-Feder-Schwingungssystems über die Einsatzzeit der Bürste vorgegeben werden kann. The vibration behavior, in particular the natural frequency, of a mass-spring vibration system is influenced in particular by the spring rate of a spring and the mass. In the case of the brush system, the brush and the brush compression spring form this mass-spring vibration system (brush spring vibration system). Due to the wear of the brush whose mass decreases during operation continuously, whereby the natural frequency is changed. The use of a brush compression spring with two different spring rates thus results in the advantage that the natural frequency of the brush-spring oscillation system can be preset over the service life of the brush.

Insbesondere kann auf einfache Weise - trotz des betriebsbedingten Abriebs der Bürste und der dadurch verringerten Masse der Bürste - die Eigenfrequenz des Bürste-Feder-Schwingungssystems über die gesamte Verschleißlänge der Bürste nahezu konstant, d.h. zumindest in einem vergleichsweise engen Bereich gehalten werden. Ist im Neuzustand die Eigenfrequenz relativ hoch, so wird die In particular, in a simple manner - despite the operational wear of the brush and the resulting reduced mass of the brush - the natural frequency of the brush-spring oscillation system can be almost constant over the entire wear length of the brush, i. be kept at least in a relatively narrow range. If the natural frequency is relatively high when new, then the

Schwingungsneigung bis zu einer bestimmten Betriebsdauer verzögert und dadurch die nutzbare Lebensdauer verlängert. Bevorzugt sind die Federraten der beiden Federabschnitte derart gewählt, dass die Eigenfrequenz stets geringfügig oberhalb der regelmäßig durch den Kommutator erzeugten Erregerfrequenz liegt. Der Vorteil der zwei unterschiedlichen Federraten liegt dabei darin, dass die Federkraft - trotz der vergleichsweise hohen Eigenfrequenz - derart niedrig gewählt werden kann, dass der Verschleiß der Bürste im Vergleich zum Einsatz einer herkömmlichen Bürstenandruckfeder mit nur einer Federrate reduziert und dadurch die Einsatzzeit der Bürste erhöht wird. Vibration tendency is delayed up to a certain operating time and thereby prolongs the useful life. Preferably, the spring rates of the two spring sections are selected such that the natural frequency is always slightly above the exciter frequency generated by the commutator regularly. The advantage of the two different spring rates lies in the fact that the spring force - despite the relatively high natural frequency - can be chosen so low that the wear of the brush compared to using a conventional Bürstenandruckfeder reduced with only one spring rate, thereby increasing the service life of the brush becomes.

In zweckmäßiger Ausgestaltung weisen der erste Federabschnitt und der zweite Federabschnitt zur Einstellung der ersten Federrate bzw. der zweiten Federrate jeweils eine unterschiedliche Steigung der Drahtwicklungen des Federdrahtes auf. Unter„Steigung" wird hier und im Folgenden verstanden, dass der Winkel zwischen der Drahtwicklung und der Längsachse der Bürstenandruckfeder ungleich 90 Grad beträgt. Durch die Anpassung der Federraten über die Steigung der Drahtwicklungen kann die Bürstenandruckfeder vorteilhafterweise mit einer konstanten Wicklungsquerschnittsfläche und/oder mit einem konstanten Drahtdurchmesser über die gesamte Länge der Bürstenandruckfeder gefertigt werden. Dadurch wird eine kostengünstige Herstellung der Bürstenandruckfeder mit unterschiedlichen Federraten ermöglicht. In an advantageous embodiment, the first spring section and the second spring section for setting the first spring rate and the second spring rate each have a different pitch of the wire windings of the spring wire. The term "pitch" is understood here and below to mean that the angle between the wire winding and the longitudinal axis of the brush compression spring is not equal to 90. By adjusting the spring rates over the pitch of the wire windings, the brush pressure spring can advantageously be provided with a constant winding cross-sectional area and / or with a constant wire diameter over the entire length of the Bürstenandruckfeder be manufactured .This allows a cost-effective production of Bürstenandruckfeder with different spring rates.

Vorzugsweise weist die gesamte Bürstenandruckfeder eine ovale Wicklungsquerschnittsfläche (z. B. elliptisch oder polygonal mit abgerundeten Ecken) auf. Dadurch wird auf einfache Weise ermöglicht, dass die Bürstenandruckfeder über ihre gesamte Länge möglichst vollumfänglich die Innenwände des Köchers, der regelmäßig eine rechteckförmige Querschnittsfläche aufweist, nahezu touchiert oder an diesen anliegt. Hierdurch wird wiederum ein Ausknicken der Bürstenandruckfeder im Köcher effektiv verhindert. Für den Fall, dass der Köcher mit einer quadratischen Querschnittsfläche ausgeführt ist, weist die Bürstenandruckfeder zweckmäßigerweise eine runde Wicklungsquerschnittsfläche auf. Preferably, the entire brush compression spring has an oval winding cross-sectional area (eg elliptical or polygonal with rounded corners). This makes it possible in a simple manner that the Bürstenandruckfeder almost completely over the entire length of the inner walls of the quiver, which regularly has a rectangular cross-sectional area, almost touched or rests against this. This in turn effectively prevents buckling of the brush compression spring in the quiver. In the event that the quiver is designed with a square cross-sectional area, the brush compression spring expediently has a round winding cross-sectional area.

In einer alternativen Ausführung umranden die Drahtwicklungen des ersten Federabschnitts allerdings eine runde Wicklungsquerschnittsfläche, während die Drahtwicklungen des zweiten Federabschnitts eine ovale Wicklungsquerschnitts- fläche umranden. Durch die Ausführung der Bürstenandruckfeder mit unterschiedlichen Wicklungsquerschnittsflächen wird auf einfache Weise ermöglicht, Material und damit Gewicht einzusparen. Hierzu ist beispielsweise der rund ausgeführte Federabschnitt mit einer kleineren Wicklungsquerschnittsfläche als der ovale Federabschnitt ausgeführt. Der oval ausgeführte Federabschnitt touchiert hierbei zur Abstützung der Bürstenandruckfeder die Innenwände des Köchers nahezu oder liegt an diesen an. In an alternative embodiment, however, the wire windings of the first spring section surround a round winding cross-sectional area, while the wire windings of the second spring section surround an oval winding cross-sectional area. border area. By executing the Bürstenandruckfeder with different winding cross-sectional areas is made possible in a simple manner to save material and thus weight. For this purpose, for example, the approximately executed spring section is designed with a smaller winding cross-sectional area than the oval spring section. The oval executed spring section touches here for supporting the Bürstenandruckfeder the inner walls of the quiver almost or is applied to these.

Im Rahmen der Erfindung ist es alternativ auch denkbar, dass sowohl der erste als auch der zweite Federabschnitt mit runder (oder zumindest gegenüber der Querschnittsfläche der Bürste oder des Köchers verkleinerter) Wicklungsquerschnittsfläche ausgeführt sind. Zur Abstützung in dem Köcher weist die Bürstenandruckfeder in diesem Fall zweckmäßigerweise wenigstens einen dritten Federabschnitt oder ein von dem ersten und dem zweiten Federabschnitt separates (Stütz-)Segment auf, der bzw. das mit gegenüber der Wicklungsquerschnittsfläche des ersten und/oder des zweiten Federabschnitts vergrößerter, insbesondere ovaler, Wicklungsquerschnittsfläche ausgeführt ist. In the context of the invention, it is alternatively also conceivable that both the first and the second spring section are designed with round (or at least with respect to the cross-sectional area of the brush or the quiver reduced) winding cross-sectional area. For supporting in the quiver, the brush compression spring in this case expediently at least a third spring portion or a separate from the first and the second spring portion (support) segment, the or with respect to the winding cross-sectional area of the first and / or the second spring portion enlarged , In particular, oval, winding cross-sectional area is executed.

Unter der Bezeichnung„Segment" der Bürstenandruckfeder wird hier und im Folgenden vorzugsweise mindestens eine Drahtwicklung, d.h. eine vollständige, 360 Grad überstreichende Windung, des Federdrahtes um eine Längsachse der Bürstenandruckfeder verstanden. Die Bezeichnung„Segment" kann hierbei auch für einen Abschnitt der Bürstenandruckfeder verwendet werden, der insbesondere nicht zu der Federrate der Bürstenandruckfeder beiträgt. Ein solches Segment kann beispielsweise eine Drahtwicklung der Bürstenandruckfeder darstellen, die keine Steigung aufweist, d. h. die in einer annähernd senkrecht zur Längsachse der Bürstenandruckfeder liegenden Ebene gewunden ist. Beispielsweise begrenzt ein solches Segment die Bürstenandruckfeder an einem oder beiden Enden. Des Weiteren kann ein solches steigungsloses Segment im Rahmen der Erfindung auch zwischen dem ersten und dem zweiten Federabschnitt angeordnet sein. The term "segment" of the brush compression spring is here and below preferably understood as meaning at least one wire winding, ie a complete, 360 ° sweeping turn of the spring wire about a longitudinal axis of the brush compression spring The term "segment" can also be used for a section of the brush compression spring in particular, does not contribute to the spring rate of the brush compression spring. Such a segment may, for example, represent a wire winding of the brush compression spring which has no pitch, d. H. which is wound in a plane lying approximately perpendicular to the longitudinal axis of the brush compression spring plane. For example, such a segment limits the brush compression spring at one or both ends. Furthermore, in the context of the invention such a segment without segments can also be arranged between the first and the second spring section.

In einer weiteren Ausführungsform weisen der erste Federabschnitt und der zweite Federabschnitt zur Einstellung der ersten Federrate bzw. der zweiten Federrate zusätzlich oder alternativ zu den unterschiedlichen Steigungen der Drahtwicklungen jeweils unterschiedlich große Wicklungsquerschnittsflächen auf. In a further embodiment, the first spring portion and the second spring portion for adjusting the first spring rate and the second spring rate additionally or alternatively to the different slopes of the wire windings each have different sized winding cross-sectional areas.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform weist die Bürstenandruckfeder einen dritten Federabschnitt auf, der wiederum eine dritte Federrate aufweist. Die dritte Federrate kann im Rahmen der Erfindung im Vergleich zu der ersten bzw. der zweiten Federrate unterschiedlich sein, sodass eine weitere Progression bzw. Degression der Bürstenandruckfeder über dem Federweg erreicht wird. In a further expedient embodiment, the brush compression spring has a third spring section, which in turn has a third spring rate. The third spring rate may be different in the context of the invention in comparison to the first and the second spring rate, so that a further progression or degression of the brush compression spring over the spring travel is achieved.

Bevorzugt sind allerdings der erste Federabschnitt und der dritte Federabschnitt, und damit die erste Federrate und die dritte Federrate, gleich ausgeführt und begrenzen den zweiten Federabschnitt zu beiden Enden der Bürstenandruckfeder. Dadurch wird auf einfache Weise ermöglicht, dass die Bürstenandruckfeder stets in gleicher Einbaulage in dem Köcher montiert wird. Insbesondere kann dadurch besonders effektiv erreicht werden, dass die Bürstenandruckfeder ein von der Einbaurichtung unabhängiges Verhalten aufweist. Preferably, however, the first spring portion and the third spring portion, and thus the first spring rate and the third spring rate, are identical and limit the second spring portion to both ends of the brush pressure spring. This makes it possible in a simple manner that the brush compression spring is always mounted in the same installation position in the quiver. In particular, this can be achieved particularly effectively that the brush compression spring has a behavior independent of the installation direction.

Zusätzlich oder alternativ zu den Federabschnitten kann die Bürstenandruckfeder im Rahmen der Erfindung auch in mehrere Segmente unterteilt sein. Die Bürstenandruckfeder weist dabei vorzugsweise ein erstes Segment mit einer ersten Wicklungsquerschnittsfläche sowie mindestens ein zweites Segment mit einer gegenüber der ersten Wicklungsquerschnittsfläche größeren zweiten Wicklungsquerschnittsfläche auf. In addition or as an alternative to the spring sections, the brush compression spring can also be subdivided into several segments within the scope of the invention. In this case, the brush compression spring preferably has a first segment with a first winding cross-sectional area and at least one second segment with a second winding cross-sectional area larger than the first winding cross-sectional area.

In diesem Zusammenhang wird die Bezeichnung„Segment" insbesondere auch zur Unterscheidung von Wicklungen mit unterschiedlichem Durchmesser verwendet, wobei unterschiedliche Steigungen der Wicklungen nicht berücksichtigt sind. Das erste Segment der Bürstenandruckfeder umfasst vorzugsweise mehrere Wicklungen (Windungen), beispielsweise mindestens drei oder einen Großteil aller Wicklungen der Bürstenandruckfeder. Das zweite Segment umfasst dahingegen im Vergleich zur Gesamtzahl aller Wicklungen lediglich eine geringe Anzahl von Wicklungen der Bürstenandruckfeder, beispielsweise lediglich eine bis drei Wicklungen. Als erstes Segment wird insbesondere der elastische Teil der Feder verstanden, also der Teil, der zum federnden Verhalten (Federwirkung) der Bürstenandruckfeder beiträgt. In diesem Fall umfasst das erste Segment beispielsweise den ersten und den zweiten (sowie gegebenenfalls den dritten) Federabschnitt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der erste und der zweite (und ggf. der dritte) Federabschnitt mit gleicher Wicklungsquerschnittfläche ausgeführt sind und lediglich unterschiedliche Steigungen aufweisen. Insbesondere für den Fall, dass die Federabschnitte jeweils unterschiedliche Wicklungsquerschnittsflächen aufweisen, können die von der Wicklungsquerschnittsfläche des ersten Federabschnitts abweichenden Federabschnitte im Rahmen der Erfindung synonym auch als weitere (also dritte, vierte usw.) Segmente der Bürstenandruckfeder verstanden werden (die ebenfalls zur Federwirkung beitragen). In this context, the term "segment" is used in particular to distinguish windings of different diameters, with different windings gradients not taken into account The first segment of the brush compression spring preferably comprises several windings (turns), for example at least three or most of all windings In contrast to the total number of all windings, the second segment comprises only a small number of windings of the brush compression spring, for example only one to three windings. The first segment is understood in particular the elastic part of the spring, ie the part which contributes to the resilient behavior (spring action) of the brush compression spring. In this case, the first segment comprises, for example, the first and the second (and optionally the third) spring section. This is the case in particular when the first and the second (and possibly the third) spring section are designed with the same winding cross-sectional area and have only different slopes. In particular, in the event that the spring portions each have different winding cross-sectional areas, the spring cross sections deviating from the winding cross-sectional area of the first spring section can be synonymous as other (ie third, fourth, etc.) segments of the brush compression spring (which likewise contribute to the spring action ).

Das zweite Segment ist dagegen vorzugsweise als Stützsegment ausgeführt, das insbesondere nicht oder zumindest nur vernachlässigbar zur Federwirkung der Bürstenandruckfeder beiträgt. Das zweite Segment ist also insbesondere steigungslos ausgeführt. Außerdem ist das zweite Segment vorzugsweise an einem oder beiden Enden der Bürstenandruckfeder angeordnet („Endsegment"). Des Weiteren kann das zweite Segment im Rahmen der Erfindung auch zwischen dem ersten und dem zweiten Federabschnitt angeordnet sein. By contrast, the second segment is preferably designed as a support segment, which in particular does not contribute or at least only negligibly contributes to the spring action of the brush pressure spring. The second segment is thus designed in particular stepless. In addition, the second segment is preferably arranged at one or both ends of the brush compression spring ("end segment"). Furthermore, in the context of the invention, the second segment can also be arranged between the first and the second spring section.

Durch die Vergrößerung der Wicklungsquerschnittsfläche des zweiten Segments wird vorteilhafterweise ein Ausknicken der Bürstenandruckfeder bezüglich deren Längsachse in dem Köcher verhindert oder zumindest deutlich verringert, so dass die Funktionssicherheit des Bürstensystems verbessert wird. By increasing the winding cross-sectional area of the second segment advantageously buckling of the brush compression spring is prevented with respect to the longitudinal axis in the quiver or at least significantly reduced, so that the reliability of the brush system is improved.

In einer vorteilhaften Ausführungsform entspricht die Wicklungsquerschnittsfläche des zweiten Segments näherungsweise der Querschnittsfläche der Bürste und/oder des Köchers. Unter„näherungsweise" wird hierbei verstanden, dass die Wicklungsquerschnittsfläche des zweiten Segments - insbesondere am Außenrand der Bürstenandruckfeder - maximal der Querschnittsfläche der Bürste bzw. des Köchers entspricht oder - in fertigungstechnisch einfacher und bevorzugter Ausführung - die Querschnittsfläche der Bürste bzw. des Köchers geringfügig unterschreitet. Aufgrund dieser Dimensionierung des zweiten Segments der Bürstenandruckfeder ist diese mit geringem Spiel in dem Köcher in dem Köcher angeordnet und geführt. In an advantageous embodiment, the winding cross-sectional area of the second segment corresponds approximately to the cross-sectional area of the brush and / or the quiver. By "approximately" is meant here that the winding cross-sectional area of the second segment - in particular at the outer edge of the brush compression spring - corresponds to the maximum cross-sectional area of the brush or the quiver or - in manufacturing technology simpler and more preferred Execution - the cross-sectional area of the brush or the quiver falls slightly below. Due to this dimensioning of the second segment of the brush compression spring this is arranged and guided with little play in the quiver in the quiver.

In einer alternativen Ausführung handelt es sich bei der Bürstenandruckfeder im Wesentlichen, d. h. insbesondere im ersten Segment, um eine kreiszylindrische Schraubenfeder. Im Rahmen der Erfindung ist es dabei denkbar, dass das zweite Segment ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, der gegenüber dem kreisförmigen Querschnitt des ersten Segments vergrößert ist. Diese Ausführung ist für den Einsatz bei Bürsten mit quadratischem Querschnitt vorteilhaft, da der Querschnitt, d. h. der Durchmesser des ersten Segments, klein und somit materialsparend ausgeführt werden kann. In an alternative embodiment, the brush compression spring is substantially, i. H. especially in the first segment, around a circular cylindrical coil spring. In the context of the invention, it is conceivable that the second segment also has a circular cross section which is enlarged relative to the circular cross section of the first segment. This embodiment is advantageous for use with square cross section brushes because the cross section, i. H. the diameter of the first segment, small and thus can be performed to save material.

In bevorzugter Ausführung ist das zweite Segment der Bürstenandruckfeder mit einem ovalen Querschnitt ausgeführt. Diese Ausführung des zweiten Segments ist insbesondere für den Fall zweckmäßig, dass die Bürste und somit der Köcher mit einem rechteckigen, d. h. länglichen Querschnitt ausgeführt sind. Hierbei ermöglicht der ovale Querschnitt des zweiten Segments auf einfache Weise, dass die Bürstenandruckfeder allseitig mit einem besonders geringen Spiel in dem rechteckigen Köcher einliegt. Die kreiszylindrische Ausführung der Wicklungen des ersten Segments, also des Großteils der Bürstenandruckfeder, ermöglicht dabei eine kostengünstige Herstellung der gesamten Bürstenandruckfeder, da die vergleichsweise aufwendige Herstellung der ovalen Wicklungsquerschnitte lediglich bei den vergleichsweise wenigen Wicklungen des zweiten Segments anfällt. In a preferred embodiment, the second segment of the brush compression spring is designed with an oval cross-section. This embodiment of the second segment is particularly useful in the event that the brush and thus the quiver with a rectangular, d. H. elongated cross section are executed. Here, the oval cross-section of the second segment allows in a simple manner that the brush compression spring rests on all sides with a particularly small clearance in the rectangular quiver. The circular cylindrical design of the windings of the first segment, that is, the majority of Bürstenandruckfeder, thereby enabling a cost-effective production of the entire brush compression spring, since the comparatively complicated production of oval winding cross-sections is obtained only in the comparatively few windings of the second segment.

Um bei einer Bürste mit rechteckigem oder länglichem Querschnitt das zweite Segment der Bürstenandruckfeder mit möglichst geringem Spiel in dem Köcher anordnen zu können, entspricht der (ovale) Querschnitt des zweiten Segments insbesondere einem Polygon mit abgerundeten Ecken, vorzugsweise einem Rechteck mit abgerundeten Ecken. Um das Ausknicken der Bürstenandruckfeder im Bereich der Auflage der Bürstenandruckfeder an der Bürste zu verhindern, ist in zweckmäßiger Ausgestaltung das zweite Segment an dem der Bürste zugewandten Freiende der Bürstenandruckfeder angeordnet. Dadurch wird eine möglichst große Auflagefläche zwischen der Bürste und der Bürstenandruckfeder erreicht, sodass diese stabil auf der Bürste aufsteht. In order to be able to arrange the second segment of the brush compression spring in the quiver with a brush of rectangular or oblong cross section, the (oval) cross section of the second segment corresponds in particular to a polygon with rounded corners, preferably a rectangle with rounded corners. In order to prevent the buckling of the brush compression spring in the region of the support of the brush pressure spring on the brush, the second segment is arranged on the brush facing the free end of the Bürstenandruckfeder in an advantageous embodiment. As a result, the largest possible contact surface between the brush and the brush compression spring is achieved so that it rests stably on the brush.

Im Rahmen der Erfindung ist es zudem denkbar, dass die Bürstenandruckfeder mit deren der Bürste abgewandtem Freiende in dem Köcher fixiert ist, sodass dort ein Ausknicken unterbunden ist. In vorteilhafter und einfacher Ausführung des Bürstensystems weist die Bürstenandruckfeder allerdings jeweils an beiden Freienden das zweite Segment auf, sodass die Bürstenandruckfeder auch auf einem Bodenstück (oder Deckel) des Köchers stabil aufsteht. In the context of the invention, it is also conceivable that the Bürstenandruckfeder is fixed with their remote from the brush free end in the quiver, so there is a buckling is prevented. In an advantageous and simple embodiment of the brush system, however, the Bürstenandruckfeder each at both free ends on the second segment, so that the Bürstenandruckfeder stands upright on a bottom piece (or cover) of the quiver.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Bürstensystems ist das zweite Segment, oder gegebenenfalls ein zusätzliches zweites Segment, zwischen den beiden Freienden der Bürstenandruckfeder angeordnet. Vorzugsweise unterbricht das zweite Segment das erste Segment der Bürstenandruckfeder dabei etwa mittig zwischen den beiden Freienden. Die Bürstenandruckfeder umfasst dabei in bevorzugter Ausführung drei zweite Segmente und zwei erste Segmente, die jeweils zwischen den zweiten Segmenten angeordnet sind. Durch die Anordnung des (gegebenenfalls zusätzlichen) zweiten Segments in der Mitte der Bürstenandruckfeder wird letztere auf einfache Weise über deren gesamte Länge gegen ein Ausknicken in dem Köcher stabilisiert. Zudem kann durch die mittige Anordnung des zweiten Segments für den Fall, dass der Köcher in Längsrichtung einen Schlitz zur Durchführung einer elektrischen Anschlussleitung der Bürste aufweist, verhindert werden, dass die Bürstenandruckfeder ausknickt und dabei aus diesem Schlitz austritt oder sich in diesem verklemmt. In a further advantageous embodiment of the brush system, the second segment, or optionally an additional second segment, is arranged between the two free ends of the brush compression spring. Preferably, the second segment interrupts the first segment of the brush compression spring approximately centrally between the two free ends. The brush compression spring comprises in a preferred embodiment, three second segments and two first segments, which are each arranged between the second segments. The arrangement of the (optionally additional) second segment in the middle of the brush compression spring the latter is stabilized in a simple manner over its entire length against buckling in the quiver. In addition, can be prevented by the central arrangement of the second segment in the event that the quiver in the longitudinal direction has a slot for carrying out an electrical connection line of the brush, that the brush compression spring buckles and thereby exits from this slot or jammed in this.

Gemäß einer einfachen Variante sind die beiden Enden des Federdrahts der Bürstenandruckfeder zur Innenseite hin, d. h. näherungsweise radial nach innen eingebogen. Zweckmäßigerweise sind dabei die beiden Federdrahtenden in einem Bereich des zweiten Segments nach innen gebogen, der über den ersten Wicklungsquerschnitt des ersten Segments hinaus ragt, sodass vorteilhafterweise in einer Blockstellung der Bürstenandruckfeder wenigstens ein Teil des ersten Segments in das zweite Segment eintauchen kann, ohne auf dem eingebogenen Federdrahtende aufzusitzen. Als„Blockstellung" wird hier und im Folgenden die Stellung der Bürstenandruckfeder bezeichnet, in der die einzelnen Wicklungen der Bürstenandruckfeder bei Druckbelastung aneinander anliegen. Unter„zumindest teilweise eintauchen" wird verstanden, dass wenigstens ein Abschnitt der ersten Wicklung des ersten Segments, die an das zweite Segment angrenzt, in der Blockstellung innerhalb des zweiten Segments, d. h. in der gleichen radialen Ebene angeordnet ist. According to a simple variant, the two ends of the spring wire of the brush compression spring towards the inside, ie, bent approximately radially inwards. Conveniently, the two spring wire ends are bent inward in a region of the second segment, which extends beyond the first Winding cross section of the first segment protrudes so that advantageously in a blocking position of the brush compression spring at least a portion of the first segment can dive into the second segment without aufzusitzen on the bent spring wire end. The term "block position" refers here and below to the position of the brush compression spring in which the individual windings of the brush compression spring abut each other under pressure second segment adjacent, in the block position within the second segment, that is arranged in the same radial plane.

Um ein vollständiges Eintauchen der an das zweite Segment angrenzenden Wicklung der Bürstenandruckfeder auf einfache Weise zu ermöglich, weist die Bürstenandruckfeder in einer geeigneten Ausführungsform ein weiteres (drittes) Segment (bzw. einen weiteren Federabschnitt) auf, das zwischen dem ersten Segment und dem oder gegebenenfalls jedem zweiten Segment angeordnet ist. Dabei ist der Wicklungsquerschnitt des dritten Segments derart gegenüber dem Wicklungsquerschnitt des zweiten Segments verkleinert, dass das dritte Segment bei Druckbelastung der Bürstenandruckfeder, insbesondere in der Blockstellung, innerhalb der Wicklung bzw. den Wicklungen des zweiten Segments angeordnet ist. Dadurch wird auf besonders einfache Weise eine im Vergleich zu vollständig kreiszylindrischen Federn kürzere Blocklänge, also die Länge der Bürstenandruckfeder in der Blockstellung, ermöglicht. Dadurch können bei gleichbleibendem Bauraum längere Bürsten eingesetzt werden. In order to allow a complete immersion of adjacent to the second segment winding of the brush compression spring in a simple manner, the Bürstenandruckfeder in a suitable embodiment, another (third) segment (or another spring portion), which between the first segment and the or optionally is arranged every second segment. In this case, the winding cross section of the third segment is reduced relative to the winding cross section of the second segment, that the third segment is arranged under pressure loading of the brush compression spring, in particular in the blocking position, within the winding or the windings of the second segment. As a result, a shorter block length, ie the length of the brush compression spring in the blocking position, is made possible in a particularly simple manner compared with completely circular-cylindrical springs. As a result, longer brushes can be used with the same installation space.

Insbesondere für den Fall, dass das zweite Segment mit ovalem Wicklungsquerschnitt ausgeführt ist, ist eine Halbachse des dritten Segments kleiner ausgeführt als eine Halbachse des zweiten Segments. Bei der Halbachse des zweiten Segments handelt es sich zweckmäßigerweise um dessen kleine Halbachse. Unter „Halbachse" werden insbesondere bei Ellipsen die aufeinander senkrecht stehenden Verbindungslinien des Mittelpunkts der Ellipse mit den Längsseiten und den Schmalseiten der Ellipse verstanden. Als„kleine Halbachse" wird dabei die kürzere Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt und einer Seite der Ellipse verstan- den. Der Begriff„Halbachse" wird hier und im Folgenden analog auf Ovale und Rechtecke (hier die Mittelsenkrechten der Seitenkanten) angewendet. In particular, in the case that the second segment is designed with an oval winding cross-section, a half-axis of the third segment is made smaller than a half-axis of the second segment. The semiaxis of the second segment is expediently about its small semiaxis. In the case of ellipses, "semiaxis" is understood to mean the mutually perpendicular connecting lines of the center of the ellipse with the longitudinal sides and the narrow sides of the ellipse. "Small semiaxis" is the shorter connecting line between the center and one side of the ellipse. the. The term "semiaxis" is here and below analogously applied to ovals and rectangles (here the mid-perpendiculars of the side edges).

Zweckmäßigerweise weist das dritte Segment allerdings einen kreisförmigen Querschnitt auf, so dass die Halbachse des dritten Segments dessen Radius darstellt. In diesem Fall ist der Durchmesser des dritten Segments kleiner ausgeführt als die minimale Breite des zweiten (ovalen bzw. rechteckigen) Segments, also kleiner als die doppelte kleine Halbachse des zweiten Segments. However, the third segment expediently has a circular cross section, so that the semiaxis of the third segment represents its radius. In this case, the diameter of the third segment is made smaller than the minimum width of the second (oval or rectangular) segment, that is smaller than the double semi-minor axis of the second segment.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Bürstensystems weist das erste Segment wenigstens zwei unterschiedliche Steigungen auf (ist also in den ersten und den zweiten Federabschnitt unterteilt), wobei insbesondere die Wicklungsquerschnittsfläche über die gesamte Länge des ersten Segments konstant bleibt. In zweckmäßiger Ausführung weist die Bürstenandruckfeder hierbei zwei erste Segmente auf, die mittig zu der Bürstenandruckfeder voneinander durch das zweite Segment getrennt sind, und von denen jedes eine unterschiedliche Steigung aufweist. In diesem Fall bildet eines der beiden ersten Segmente also den ersten Federabschnitt und das andere der beiden ersten Segmente den zweiten Federabschnitt. Durch die unterschiedlichen Steigungen wird auf einfache Weise ein progressives Federverhalten der Bürstenandruckfeder ermöglicht. Dadurch kann vorteilhafterweise die Anpresskraft zwischen der Bürste und dem Kommutator über den gesamten Federweg der Bürstenandruckfeder gezielt beeinflusst werden. In a further advantageous embodiment of the brush system, the first segment has at least two different pitches (is thus divided into the first and the second spring portion), wherein in particular the winding cross-sectional area remains constant over the entire length of the first segment. In an expedient embodiment, the brush compression spring in this case has two first segments, which are separated from one another by the second segment in the middle of the brush pressure spring, and each of which has a different pitch. In this case, one of the two first segments thus forms the first spring section and the other of the two first segments forms the second spring section. Due to the different gradients, a progressive spring behavior of the brush compression spring is made possible in a simple way. As a result, advantageously, the contact force between the brush and the commutator can be influenced in a targeted manner over the entire travel of the brush compression spring.

Der erfindungsgemäße Elektromotor umfasst ein Bürstensystem der vorstehend beschriebenen Art. The electric motor according to the invention comprises a brush system of the type described above.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Bürstensystem eines Elektromotors mit zwei Bürsten, die in jeweils einem Köcher über eine Bürstenandruckfeder gegen einen Kommutator gelagert sind, Fig. 2 in schematisch vergrößerter Ansicht eine der Bürstenandruckfedern gemäß Fig. 1 , 1 is a schematic representation of a brush system of an electric motor with two brushes, which are mounted in each case a quiver via a brush compression spring against a commutator, 2 is a schematic enlarged view of one of the brush compression springs of FIG. 1,

Fig. 3 in einer Darstellung gemäß Fig. 2 ein alternatives Ausführungsbeispiel der Bürstenandruckfeder,  3 shows an illustration according to FIG. 2 of an alternative embodiment of the brush compression spring,

Fig. 4 in Darstellung gemäß Fig. 2 wiederum ein alternatives Ausführungsbeispiel der Bürstenandruckfeder,  4 in representation according to FIG. 2 again an alternative embodiment of the brush compression spring,

Fig. 5 in Darstellung gemäß Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Bürstenandruckfeder,  5 is a representation according to FIG. 2 of a further embodiment of the brush compression spring, FIG.

Fig. 6 in einem Schnitt Vl-Vl gemäß Fig. 5 die dortige Bürstenandruckfeder, Fig. 7 in Darstellung gemäß Fig. 2 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der Bürstenandruckfeder, und  Fig. 6 in a section Vl-Vl of FIG. 5, the local brush compression spring, Fig. 7 in illustration of FIG. 2, another alternative embodiment of the brush compression spring, and

Fig. 8-10 in Darstellung gemäß Fig. 6 weitere alternative Ausführungsbeispiele der Bürstenandruckfeder. Fig. 8-10 in representation of FIG. 6 further alternative embodiments of the brush compression spring.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts are always provided with the same reference numerals in all figures.

In Fig. 1 ist ein Bürstensystem 1 dargestellt, das in Form einer Ringscheibe ausgeführt ist und konzentrisch um einen Kommutator 2 eines nicht näher dargestellten Elektromotors angeordnet ist. Das Bürstensystem 1 umfasst zwei (Kohle-) Bürsten 3, die in Kontakt mit dem Kommutator 2 stehen. Des Weiteren umfasst das Bürstensystem 1 zwei Köcher 4, in denen die Bürsten 3 radial zu dem Kommutator 2 und senkrecht zueinander geführt sind. Um eine Anpresskraft zwischen den Bürsten 3 und dem Kommutator 2 zu erzeugen, umfasst das Bürstensystem 1 außerdem zwei Bürstenandruckfedern (nachfolgend kurz: Federn 5), die jeweils in einem der Köcher 4 zwischen den Bürsten 3 und einem radial außenseitigen Köcherboden 6 einhegen. Zur Verdeutlichung ist in Fig. 1 einer der Köcher 4 durchbrochen dargestellt. In Fig. 1, a brush system 1 is shown, which is designed in the form of an annular disk and is arranged concentrically around a commutator 2 of an electric motor, not shown. The brush system 1 comprises two (carbon) brushes 3 which are in contact with the commutator 2. Furthermore, the brush system 1 comprises two quivers 4, in which the brushes 3 are guided radially to the commutator 2 and perpendicular to each other. In order to generate a contact force between the brushes 3 and the commutator 2, the brush system 1 also comprises two brush compression springs (hereinafter referred to as: springs 5), each in one of the quiver 4 between the brushes 3 and a radially outer side Köcherboden 6 einhegen. For clarity, in Fig. 1, one of the quiver 4 is shown broken.

Die Bürsten 3 dienen in dem Elektromotor zur Stromübertragung auf den im Betrieb des Elektromotors rotierenden Kommutator 2 und damit auf die nicht näher dargestellten Wicklungen des Rotors des Elektromotors. Zur Stromübertragung weisen die Bürsten 3 an einer ihrer Seitenflächen jeweils ein Anschlusskabel 7 auf. Zur einfachen Kontaktierung der Bürsten 3 sind die Anschlusskabel 7 jeweils durch einen in dem Köcher 4 verlaufenden Längsschlitz 8 herausgeführt. The brushes 3 are used in the electric motor for power transmission to the rotating during operation of the electric motor commutator 2 and thus to the windings of the rotor of the electric motor, not shown. For power transmission, the brushes 3 each have a connecting cable 7 on one of their side surfaces on. For easy contacting of the brushes 3, the connecting cables 7 are each led out through a longitudinal slot 8 extending in the quiver 4.

Wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, ist jede der Federn 5 durch einen schraubenförmig um eine Längsachse 30 der Federn 5 gewickelten Federdraht 9 gebildet. Die Wicklungen des Federdrahtes 9 sind dabei, vergleichbar zu den Gewindegängen einer Schraube, mit einem Steigungswinkel 32 gegenüber der Längsachse 30 angestellt. Die Feder 5 umfasst weiterhin jeweils einen ersten Federabschnitt 34 und einen zweiten Federabschnitt 36, die wiederum jeweils durch mehrere federnde Wicklungen, d.h. Wicklungen, deren Steigungswinkel 32 mehr als 90 Grad gegenüber der Längsachse 30 beträgt, gebildet sind. Die Federabschnitte 34 bzw. 36 unterscheiden sich dadurch voneinander, dass die Wicklungen des jeweiligen Federabschnitts 34 bzw. 36 eine unterschiedliche Steigung, d.h. einen unterschiedlichen Steigungswinkel 32 aufweisen. Der Steigungswinkel 32 des Federabschnitts 34 ist hierbei kleiner als der Steigungswinkel 32 des Federabschnitts 36. Dadurch weisen die Federabschnitte 34 bzw. 36 auch jeweils eine unterschiedliche Federrate, d.h. eine unterschiedlich starke Abhängigkeit der Federkraft von dem Federweg, d.h. der Auslenkung der Federabschnitte 34 bzw. 36, auf. As can be seen from Fig. 2, each of the springs 5 is formed by a helically wound around a longitudinal axis 30 of the springs 5 spring wire 9. The windings of the spring wire 9 are, compared to the threads of a screw, employed with a pitch angle 32 relative to the longitudinal axis 30. The spring 5 further comprises a respective first spring portion 34 and a second spring portion 36 which in turn are each connected by a plurality of resilient windings, i. Windings whose pitch angle 32 is more than 90 degrees with respect to the longitudinal axis 30 are formed. The spring sections 34 and 36 differ from each other in that the windings of the respective spring sections 34 and 36 have a different pitch, i. have a different pitch angle 32. The pitch angle 32 of the spring portion 34 is hereby smaller than the pitch angle 32 of the spring portion 36. Thus, the spring portions 34 and 36 also each have a different spring rate, i. a different degree of dependence of the spring force of the spring travel, i. the deflection of the spring portions 34 and 36, respectively.

Die Feder 5 umfasst des Weiteren an jedem ihrer Freienden jeweils ein als Endsegment 38 bezeichnetes Segment, dessen Steigungswinkel 32 gegenüber der Längsachse 30 90 Grad beträgt. Die Endsegmente 38 sind also steigungslos ausgeführt und liefern somit bei einer Kompression der Feder 5 keinen Beitrag zur Federwirkung, d.h. zur Federrate der Feder 5. Vielmehr dienen die Endsegmente 38 dazu, eine plane Auflage für die Feder 5 an dem Köcherboden 6 bzw. an der Bürste 3 zu schaffen. Die Endsegmente 38 umfassen hierbei eine Wicklung, d.h. eine 360 Grad überstreichende Windung, des Federdrahtes 9. The spring 5 furthermore comprises, at each of its free ends, a segment designated as end segment 38, whose pitch angle 32 is 90 degrees relative to the longitudinal axis 30. The end segments 38 are thus executed stepless and thus do not contribute to the compression of the spring 5, the spring action, i. Rather, the end segments 38 serve to provide a flat support for the spring 5 on the bottom of the case 6 and on the brush 3. The end segments 38 in this case comprise a winding, i. a 360 degree sweeping turn of the spring wire 9.

Die Drahtwicklungen der Feder 5 umranden in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 in jedem der Federabschnitte 34 und 36 jeweils eine gleich große Wicklungsquerschnittsfläche. Die Wicklungsquerschnittsfläche ist hierbei derart gewählt, dass die Drahtwicklungen annähernd mit den Innenwänden des Köchers 4 (angedeutet durch die Strichlinien in Fig. 2) in Kontakt stehen. Dadurch wird auf einfache und effektive Weise verhindert, dass die Feder 5 bei einer Kompression seitlich gegenüber der Längsachse 30 ausknickt. Ein solches Ausknicken kann beispielsweise zu einer Verringerung der Anpresskraft der Bürste 3 an den Kommutator 2 führen. The wire windings of the spring 5 surround in the embodiment of FIG. 2 in each of the spring portions 34 and 36 each have a same large winding cross-sectional area. The winding cross-sectional area is in this case selected such that the wire windings approximately with the inner walls of the quiver. 4 (indicated by the dashed lines in Fig. 2) are in contact. This prevents in a simple and effective manner that the spring 5 buckles laterally in a compression with respect to the longitudinal axis 30. Such a buckling can for example lead to a reduction of the contact pressure of the brush 3 to the commutator 2.

Durch die unterschiedlichen Federraten der Federabschnitte 34 und 36 kann die Kennlinie der Feder 5, d.h. der Verlauf der Federkraft über dem Federweg, auf den erwarteten Verschleiß der Bürste 3 angepasst werden. Zum Einen kann durch eine abnehmende Federkraft über dem Federweg der Verschleiß der Bürste 3 verringert werden. Zum Anderen kann durch die unterschiedlichen Federraten der Federabschnitte 34 bzw. 36 die Eigenfrequenz des durch die Bürste 3 und die Feder 5 gebildeten Schwingungssystems auch bei verschleißbedingt abnehmender Masse der Bürste 3 nahezu konstant, d.h. zumindest in einem engen Bereich gehalten werden. Beispielsweise ist die Eigenfrequenz derart hoch vorgegeben, dass die Schwingung durch einen unrunden Lauf des Kommutators 2 stets knapp unterhalb der Eigenfrequenz liegt. Due to the different spring rates of the spring sections 34 and 36, the characteristic of the spring 5, i. the course of the spring force over the spring travel, be adapted to the expected wear of the brush 3. On the one hand can be reduced by a decreasing spring force over the travel of the wear of the brush 3. On the other hand, due to the different spring rates of the spring sections 34 and 36, the natural frequency of the vibration system formed by the brush 3 and the spring 5 is almost constant, even when the weight of the brush 3 decreases due to wear. at least within a narrow range. For example, the natural frequency is set so high that the vibration is always just below the natural frequency by a non-circular running of the commutator 2.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Feder 5 dargestellt. Die Feder 5 umfasst neben den Federabschnitten 34 und 36 einen dritten Federabschnitt 40 sowie die beiden Endsegmente 38. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Federabschnitt 40 zu dem ersten Federabschnitt 34 gleich, d.h. mit gleicher Anzahl Wicklungen sowie mit gleichem Steigungswinkel 32 (und mit gleicher Wicklungsquerschnittsfläche) ausgebildet. Somit weist der dritte Federabschnitt 40 die gleiche Federrate wie der Federabschnitt 34 auf. Die Federabschnitte 34 und 40 sind beidseitig zu dem Federabschnitt 36 angeordnet. Durch diese in Längsrichtung der Feder 5 symmetrische Ausführung der Feder 5 ist der Einbau der Feder 5 in den Köcher 4 besonders einfach. In Fig. 3, another embodiment of the spring 5 is shown. The spring 5 comprises in addition to the spring portions 34 and 36 a third spring portion 40 and the two end segments 38. In the illustrated embodiment, the spring portion 40 is equal to the first spring portion 34, i. formed with the same number of windings and with the same pitch angle 32 (and with the same winding cross-sectional area). Thus, the third spring portion 40 has the same spring rate as the spring portion 34. The spring sections 34 and 40 are arranged on both sides of the spring section 36. By this in the longitudinal direction of the spring 5 symmetrical design of the spring 5, the installation of the spring 5 in the quiver 4 is particularly simple.

In einem nicht näher dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel der Feder 5 weist der dritte Federabschnitt 40 gegenüber den Federabschnitten 34 und 36 wiederum einen anderen Steigungswinkel 32 auf, sodass die Feder 5 über ihrem Federweg drei unterschiedliche Federraten aufweist. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 dahingehend, dass der Steigungswinkel 32 des ersten Federabschnitts 34 und des dritten Federabschnitts 40 gegenüber dem zweiten Federabschnitt 36 größer ausgeführt ist. Mit anderen Worten sind die Steigungen der Federabschnitte 34 und 36 bzw. 40 und 36 gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 vertauscht. In an alternative embodiment of the spring 5, not shown in more detail, the third spring portion 40 relative to the spring portions 34 and 36 in turn a different pitch angle 32, so that the spring 5 has three different spring rates over its spring travel. The embodiment of FIG. 4 differs from the embodiment of FIG. 3 in that the pitch angle 32 of the first spring portion 34 and the third spring portion 40 relative to the second spring portion 36 is made larger. In other words, the gradients of the spring portions 34 and 36 or 40 and 36 with respect to the embodiment of FIG. 3 are reversed.

In Fig. 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Feder 5 dargestellt. Der erste Federabschnitt 34 weist hierbei einen gegenüber dem zweiten Federabschnitt 36 kleineren Steigungswinkel 32 auf und ist mit einer ovalen und gegenüber dem zweiten Federabschnitt 36 größeren Wicklungsquerschnittsfläche ausgeführt (siehe Fig. 6). Die ovale Wicklungsquerschnittsfläche des ersten Federabschnitts 34 ist hierbei in Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken ausgeführt, sodass der erste Federabschnitt 34 mit seinen Drahtwicklungen nahezu vollumfänglich an den Innenwänden des Köchers 4 anliegt. Der zweite Federabschnitt 36 weist dahingegen eine runde Wicklungsquerschnittsfläche auf. Der erste Federabschnitt 34 dient bei diesem Ausführungsbeispiel neben der Anpassung der Eigenfrequenz der Feder 5 somit dazu, ein Ausknicken der Feder 5 zu verhindern. Das Endsegment 38, das den zweiten Federabschnitt 36 freiendseitig, d.h. an seinem von dem Köcherboden 6 abgewandten Ende, begrenzt, weist die gleiche Wicklungsquerschnittsfläche auf wie der erste Federabschnitt 34. Dadurch ist für den zweiten Federabschnitt 36 eine möglichst große Auflagefläche zur Anlage an der Bürste 3 gebildet, wodurch ein Verkippen und/oder Abrutschen des Federabschnitts 36 auf der Bürste 3 verhindert werden kann. Das der Bürste 3 zugewandte Endsegment 38 dient also als Stützsegment für eine stabile Auflage der Feder 5 auf der Bürste 3. In Fig. 5 and 6, another embodiment of the spring 5 is shown. In this case, the first spring section 34 has a smaller pitch angle 32 relative to the second spring section 36 and is designed with an oval and with respect to the second spring section 36 larger winding cross-sectional area (see FIG. 6). The oval winding cross-sectional area of the first spring section 34 is in this case in the form of a rectangle with rounded corners, so that the first spring section 34 with its wire windings rests almost fully against the inner walls of the holder 4. By contrast, the second spring section 36 has a round winding cross-sectional area. The first spring portion 34 is used in this embodiment, in addition to the adaptation of the natural frequency of the spring 5 thus to prevent buckling of the spring 5. The end segment 38, which supports the second spring section 36 at the free end, i. At its end facing away from the bottom of the bottom 6, the same winding cross-sectional area has as the first spring portion 34. As a result, for the second spring portion 36 as large a support surface for engagement with the brush 3 is formed, causing a tilting and / or slipping of the spring portion 36 on the brush 3 can be prevented. The brush 3 facing end segment 38 thus serves as a support segment for a stable support of the spring 5 on the brush. 3

In Fig. 7 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Feder 5 dargestellt. Die beiden Federabschnitte 34 und 36 sind hierbei mit gleichen, aber im Vergleich zu der Querschnittsfläche des Köchers 4 kleineren Wicklungsquerschnittsflächen ausgeführt. Zur stabilen Auflage auf dem Köcherboden 6 sowie auf der Bürste 3 weisen beide Endsegmente 38 eine Wicklungsquerschnittsfläche auf, die nahezu der Querschnittsfläche des Köchers 4 entspricht. Um zusätzlich ein Ausknicken der Feder 5 zu verhindern, ist zwischen den beiden Federabschnitten 34 und 36 ein weiteres Stützsegment (oder Führungssegment) in Form des Endsegments 38 angeordnet. In Fig. 7, an alternative embodiment of the spring 5 is shown. The two spring sections 34 and 36 are in this case made with the same, but compared to the cross-sectional area of the quiver 4 smaller winding cross-sectional areas. For stable support on the bottom of the case 6 as well as on the brush 3, both end segments 38 have a winding cross-sectional area which is nearly equal to that of FIG Cross-sectional area of the quiver 4 corresponds. In order to additionally prevent buckling of the spring 5, between the two spring sections 34 and 36, a further support segment (or guide segment) in the form of the end segment 38 is arranged.

In Fig. 8 und Fig. 9 sind in jeweils verschiedene Ausführungsbeispiele der Feder 5 mit weiteren alternativen Wicklungsquerschnitten (Profilen) der Endsegmente 38 dargestellt. Das Endsegment 38 weist dabei jeweils ein ovales Profil auf. Dieses wird dabei maßgeblich beschrieben durch eine kleine Halbachse 44 und eine große Halbachse 45, die jeweils senkrecht aufeinander und senkrecht zur Längsachse 30 der Feder 5 stehen. Die beiden Halbachsen 44 und 45 beschreiben dabei den kleinsten Abstand des Federdrahtes 9 der Feder 5 bzw. dessen größten Abstand zu der Längsachse 30 der Feder 5. FIGS. 8 and 9 each show various exemplary embodiments of the spring 5 with further alternative winding cross sections (profiles) of the end segments 38. The end segment 38 in each case has an oval profile. This is significantly described by a small half-axis 44 and a large semi-axis 45, each perpendicular to each other and perpendicular to the longitudinal axis 30 of the spring 5. The two half-axes 44 and 45 describe the smallest distance of the spring wire 9 of the spring 5 and its largest distance to the longitudinal axis 30 of the spring fifth

In Fig. 8 und Fig. 9 ist das Profil des Führungssegments 10 als Ellipse ausgeführt. Die kleine Halbachse 44 und die große Halbachse 45 der Ellipse unterschreiten dabei geringfügig jeweils die halbe Breite bzw. halbe Länge des rechteckigen Querschnitts des Köchers 4. Dadurch wird auf einfache Weise ermöglicht, dass das Endsegment 38 zu den Seitenwänden des Köchers 4 mit einem geringfügigen Abstand angeordnet ist. In Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel der Feder 5 dargestellt, bei dem ein Ende des Federdrahts 9 (nachfolgend kurz: Drahtende 48) schräg angeschliffen ist, sodass das Drahtende 48 auf der Wicklung des Endsegments 38 ausläuft. Abweichend davon ist das Drahtende 48 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 zur Innenseite des Endsegments 38 eingebogen (angelegt). In beiden Fällen - geschliffenes bzw. angelegtes Drahtende 48 - wird eine nahezu ringförmig geschlossene Auflage des Endsegments 38 auf der Bürste 3 bzw. dem Köcherboden 6 erreicht. In Fig. 8 and Fig. 9, the profile of the guide segment 10 is designed as an ellipse. The semi-minor axis 44 and the semi-major axis 45 of the ellipse slightly undercut each half the width and half the length of the rectangular cross section of the quiver 4. This allows in a simple manner that the end segment 38 to the side walls of the holder 4 with a slight distance is arranged. In Fig. 8, an embodiment of the spring 5 is shown, in which one end of the spring wire 9 (hereafter short: wire end 48) is ground obliquely, so that the wire end 48 terminates on the winding of the end segment 38. Deviating from this, the wire end 48 is in the embodiment of FIG. 9 to the inside of the end segment 38 inflected (applied). In both cases - ground or applied wire end 48 - a nearly annular closed support of the end segment 38 on the brush 3 and the bottom of the case 6 is achieved.

In den Fig. 8 und 9 sind die Federabschnitte 34 und 36 der Feder 5 mit einem kreisförmigen Wicklungsquerschnitt ausgeführt, wobei der (Wicklungs-)Radius 50 dieses Wicklungsquerschnitts der kleinen Halbachse 44 des Endsegments 38 entspricht. In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel der Feder 5 ist es dabei im Rahmen der Erfindung denkbar, dass der Radius 50 der Federab- schnitte 34 und/oder 36 gegenüber der kleinen Halbachse 44 derart verkleinert ist, dass in einer Blockstellung (nicht näher dargestellt) der Federabschnitt 34 bzw. 36 zumindest mit seiner ersten Wicklung innerhalb der Wicklung des Endsegments 38 angeordnet ist. Dadurch kann die Länge der Feder 5 in der Blockstellung verkürzt werden. 8 and 9, the spring sections 34 and 36 of the spring 5 are designed with a circular winding cross-section, the (winding) radius 50 of this winding cross-section corresponding to the small semiaxis 44 of the end segment 38. In a non-illustrated embodiment of the spring 5, it is conceivable within the scope of the invention that the radius 50 of the spring sections 34 and / or 36 with respect to the small half-axis 44 is reduced such that in a blocking position (not shown) of the spring portion 34 and 36 is disposed at least with its first winding within the winding of the end segment 38. As a result, the length of the spring 5 can be shortened in the blocking position.

In Fig. 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Feder 5 dargestellt. Die Feder 5 umfasst hierbei ein drittes Segment 52, das jeweils zwischen dem Endsegment 38 und dem Federabschnitt 34 bzw. 36 im Bereich beider Freienden der Feder 5 angeordnet ist. Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, ist das Segment 52 mit kreisförmigem Querschnitt ausgeführt, wobei eine Halbachse, d.h. der Wicklungsradius 53, des Segments 52 kleiner ausgeführt ist als die kleine Halbachse 44 des Endsegments 38. Dadurch ist in der Blockstellung der Feder 5 das Segment 52 jeweils innerhalb der Wicklung des benachbarten Endsegments 38 angeordnet, sodass die Länge der Feder 5 in der Blockstellung verkürzt ist. Alternativ kann bei dieser Ausführung der Feder 5 das Segment 52 in der Blockstellung 20 auch in den Federabschnitt 34 bzw. 36 eintauchen. Durch die Verringerung des Wicklungsquerschnitts des Segments 52 wird auch dessen Federrate verändert, so dass auch das Segments 52 zum progressiven Federverhalten der Feder 5 beiträgt. In Fig. 10, another embodiment of the spring 5 is shown. The spring 5 in this case comprises a third segment 52, which is arranged in each case between the end segment 38 and the spring section 34 or 36 in the region of both free ends of the spring 5. As can be seen in Figure 10, the segment 52 is of circular cross-section, with a half-axis, i. the winding radius 53, the segment 52 is made smaller than the small half-axis 44 of the end segment 38. As a result, the segment 52 is respectively disposed within the winding of the adjacent end segment 38 in the blocking position of the spring 5, so that the length of the spring 5 is shortened in the blocking position is. Alternatively, in this embodiment, the spring 5, the segment 52 in the block position 20 in the spring portion 34 and 36 dive. By reducing the winding cross-section of the segment 52, its spring rate is also changed so that the segment 52 also contributes to the progressive spring behavior of the spring 5.

Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden. The object of the invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other embodiments of the invention may be derived by those skilled in the art from the foregoing description. In particular, the individual features of the invention described with reference to the various exemplary embodiments and their design variants can also be combined with one another in a different manner.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 Bürstensystem1 brush system

2 Kommutator2 commutator

3 (Kohle-)Bürste3 (carbon) brush

4 Köcher 4 quivers

5 Feder  5 spring

6 Köcherboden 6 storey floors

7 Anschlusskabel7 connection cable

8 Längsschlitz8 longitudinal slot

9 Federdraht 9 spring wire

30 Längsachse30 longitudinal axis

32 Steigungswinkel32 pitch angle

34 Federabschnitt34 spring section

36 Federabschnitt36 spring section

38 Endsegment38 end segment

40 Federabschnitt40 spring section

44 (kleine) Halbachse44 (small) half-axis

45 (große) Halbachse 48 Drahtende 45 (large) semi-axis 48 wire end

50 (Wicklungs-)Radius 50 (winding) radius

52 Segment 52 segment

53 Wicklungsradius  53 winding radius

Claims

Ansprüche claims

1. Bürstensystem (1 ) für einen Elektromotor, mit einer Bürste (3) zur Anlage an einem Kommutator (2) des Elektromotors, mit einem Köcher (4), in dem die Bürste (3) geführt ist, und mit einer Bürstenandruckfeder (5) zum Erzeugen einer Anpresskraft zwischen der Bürste (3) und dem Kommutator (2), wobei die Bürstenandruckfeder (5) durch einen schraubenförmig gewickelten Federdraht (9) gebildet ist, wobei die Bürstenandruckfeder (5) einen ersten Federabschnitt (34) mit einer ersten Federrate und einen zweiten Federabschnitt (36) mit einer zu der ersten Federrate unterschiedlichen zweiten Federrate aufweist. Brush system (1) for an electric motor, comprising a brush (3) for engaging a commutator (2) of the electric motor, with a quiver (4) in which the brush (3) is guided, and with a brush compression spring (5 ) for generating a contact force between the brush (3) and the commutator (2), wherein the brush compression spring (5) by a helically wound spring wire (9) is formed, wherein the brush compression spring (5) has a first spring portion (34) with a first spring Spring rate and a second spring portion (36) having a different from the first spring rate second spring rate.

2. Bürstensystem (1 ) nach Anspruch 1 , 2. brush system (1) according to claim 1,

wobei die erste Federrate und die zweite Federrate durch jeweils eine unterschiedliche Steigung der Drahtwicklungen des ersten Federabschnitts (34) bzw. des zweiten Federabschnitts (36) der Bürstenandruckfeder (5) eingestellt sind.  wherein the first spring rate and the second spring rate are each set by a different pitch of the wire windings of the first spring portion (34) and the second spring portion (36) of the brush compression spring (5).

3. Bürstensystem (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, 3. brush system (1) according to claim 1 or 2,

wobei die Drahtwicklungen des ersten Federabschnitts (34) eine runde Wicklungsquerschnittsfläche und die Drahtwicklungen des zweiten Federabschnitts (36) eine ovale Wicklungsquerschnittsfläche umranden.  wherein the wire windings of the first spring section (34) surround a round winding cross-sectional area and the wire windings of the second spring section (36) surround an oval winding cross-sectional area.

4. Bürstensystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. brush system (1) according to one of claims 1 to 3,

wobei die Wicklungsquerschnittsflächen des ersten Federabschnitts (34) und des zweiten Federabschnitts (36) jeweils unterschiedlich groß sind.  wherein the winding cross-sectional areas of the first spring portion (34) and the second spring portion (36) are each different in size.

5. Bürstensystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Bürstenandruckfeder (5) einen dritten Federabschnitt (40) mit einer dritten Federrate aufweist. 5. Brush system (1) according to one of claims 1 to 4, wherein the brush compression spring (5) has a third spring portion (40) at a third spring rate.

6. Bürstensystem (1 ) nach Anspruch 5, 6. brush system (1) according to claim 5,

wobei der erste Federabschnitt (34) und der dritte Federabschnitt (40) gleich ausgebildet sind, und wobei der erste Federabschnitt (34) und der dritte Federabschnitt (40) den zweiten Federabschnitt (36) zu beiden Enden der Bürstenandruckfeder (5) begrenzen.  wherein the first spring portion (34) and the third spring portion (40) are formed the same, and wherein the first spring portion (34) and the third spring portion (40) limit the second spring portion (36) to both ends of the brush compression spring (5).

7. Bürstensystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. Brush system (1) according to one of claims 1 to 6,

wobei die Bürstenandruckfeder (5) wenigstens ein Stützsegment (38) aufweist, das eine gegenüber der Wicklungsquerschnittsfläche des ersten Federabschnitts (34) und/oder des zweiten Federabschnitts (36) vergrößerte Wicklungsquerschnittsfläche umrandet.  wherein the brush compression spring (5) has at least one support segment (38), which surrounds a winding cross-sectional area which is larger than the winding cross-sectional area of the first spring section (34) and / or the second spring section (36).

8. Bürstensystem (1 ) nach Anspruch 7, 8. brush system (1) according to claim 7,

wobei die Wicklungsquerschnittsfläche des Stützsegments (38) näherungsweise der Querschnittsfläche der Bürste (3) und/oder des Köchers (4) entspricht.  wherein the winding cross-sectional area of the support segment (38) corresponds approximately to the cross-sectional area of the brush (3) and / or the quiver (4).

9. Elektromotor mit einem Bürstensystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8. 9. Electric motor with a brush system (1) according to one of claims 1 to 8.