CN103166358A - 电机以及用于使电机运行的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于起动内燃机的电机(100)，所述电机包括具有换向器轴承(13)的至少一个换向器(63)以及固定在所述换向器轴承(13)上的电刷板(53)，其中，构造有至少一个稳定装置(1)，以稳定所述换向器轴承(13)与所述电刷板(53)的固定，特别防止产生翻转；本发明还涉及一种用于使电机(100)运行的方法，其中，使所述换向器轴承(13)与所述电刷板(53)的固定通过至少一个接触位(4)附加地得以稳定。

Description

电机以及用于使电机运行的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于起动内燃机的电机，特别是诸如起动机的起动装置。

此外，本发明还涉及一种根据权利要求7的前序部分所述的使用于起动内燃机的电机、特别是诸如起动机的起动装置运行的方法。

背景技术

本发明的构思源于独立权利要求类型的具有起动机或起动机马达的系统。

本发明的主旨是用于具有内燃机的机动车的起动机和起动器，该起动机和起动器具有带有电枢和换向器的电机，其中，电枢具有电枢轴，电枢轴具有相应的电枢轴承。

由现有技术已知这样的用于具有内燃机的机动车的、具有起动器继电器的起动器，该起动器通常包括用于驱动内燃机的直流电机。

在这种类型的起动机或起动机马达中，例如由具有相应的继电器的继电器叉杆系统实现在齿圈中的啮合或推进。在行程(也被称为距离)中，或者更确切的说啮合运动中，继电器向后拉动叉杆。该操作通过对继电器的相应的通电来实现。在通电时，与磁芯共同作用的切换轴沿轴向朝向触点或远离触点地运动。这种起动机具有带有定子的电动马达，其中，定子构造成磁体。而且，该电动马达还具有转子，转子具有由线圈与铁芯构成的电枢，该电枢可旋转地支承在定子极靴之间的磁场中。

用于电枢的电流馈送通过分段的换向器和摩擦触点(所谓的换向器电刷)来实现。换向器电刷通过电刷保持架固定在电刷板上，电刷板固定在换向器的换向器轴承上。根据传统的方式，电刷板通过两个螺栓与换向器轴承螺纹连接在一起。由此在电刷板与换向器轴承之间形成两个单独的支承位，在支承位上实现了由具有换向器电刷的电刷板到换向器轴承的电流流动。所述构件的其余表面以没有支承位的方式构造。然而，在电刷板和换向器轴承的这种固定中，电刷板保持围绕经过两个螺栓或支承位的假想轴线可运动或翻转，这是因为在换向器轴承和电刷板之间没有提供其他的支撑或支承。这样会对换向器的稳定性以及电流导引造成负面影响。

发明内容

与现有技术相比，具有相应的独立权利要求或并列权利要求的特征的根据本发明的电机和根据本发明的用于使电机运行的方法的优势在于：对于用于起动内燃机的电机，特别是诸如起动机的起动装置，该电机包括具有换向器轴承的至少一个换向器以及固定在换向器轴承上的电刷板，该电机构造有至少一个稳定装置，以稳定换向器轴承与电刷板的固定，特别防止发生翻转。在这种具有至少一个稳定装置的电机或起动装置中，优选地在电刷板和换向器轴承(简称K轴承)之间提供限定的支承位。由于构造成附加的接触位，使换向器轴承与电刷板的固定有利地进一步得到稳定。优选，在电刷板与K轴承之间的电流导引通过稳定装置得到改善。此外，通过本发明的起动装置还可以实现电刷板与K轴承的预紧。

换向器轴承与电刷板的固定优选通过保持机构来实现，例如螺栓与相应的螺纹孔。在一个实施形式中，保持机构形成点式的支承位。在另一个实施形式中，保持机构构造成面式的支承位。一个优选的实施形式是利用螺纹连接、焊接和/或类似方式在螺纹连接点和/或焊接点上进行点式固定，其中，支承位平面式地增大。例如，电刷板在两个支承位上分别借助于一个螺栓螺纹连接在K轴承上的螺纹孔上。电刷板和K轴承之间的电流导引有利地通过电刷板和K轴承的固定结构来实现，即例如通过支承位来实现。在一个实施形式中，支承位围绕经过电刷板或K轴承的中心的轴线轴对称地构成。以优选的方式，至少一个稳定装置避免电刷板或K轴承围绕该(对称)轴线产生翻转。在一个实施形式中，至少一个稳定装置轴对称地构成。优选，至少一个稳定装置围绕电刷板和K轴承的固定结构的对称轴线呈轴对称地构成，以实现这些构件的均衡且可靠的稳定。在另一个实施形式中，稳定装置设置在电刷板或K轴承上的任意位置。

在一个实施形式中，只构造一个稳定装置。其他的实施形式中设有多于一个的稳定装置，例如两个、三个或四个稳定装置。在一个实施形式中，稳定装置单件式构成。另一个实施形式则设有多件式的稳定装置。以优选的方式，使稳定装置集成在电刷板和/或K轴承中。特别有利的是，稳定装置既集成在电刷板中、又集成在K轴承中。另一个实施形式设置成单独地构造稳定装置。在一个实施形式中，稳定装置至少局部地集成和/或单独地构造在K轴承与电刷板的固定结构、特别是支承位中。例如，稳定装置实施在位于电刷板和/或K轴承上的螺纹孔的区域中。根据一个实施形式，固定结构和稳定装置设置成至少局部单独地构成。

通过在从属权利要求中给出的措施，实现了独立权利要求以及并列独立权利要求提供的装置的有利的扩展方案和改进方案。

在一个实施形式中设定，至少一个稳定装置构造成在所述换向器轴承与所述电刷板之间的至少一个接触位。至少一个接触位优选相对于两个支承位单独地、也就是额外地构成，支承位是由电刷板和K轴承的固定结构提供的。在一个实施形式中，只构造一个接触位。优选构造多于一个、例如两个、三个或四个接触位。此外，有利地构造偶数个接触位，例如两个、四个或六个，以确保实现稳定装置的对称的实施形式并由此确保实现均衡的稳定。优选，接触位相对于经过两个支承位的轴线轴对称地构成。在一个实施形式中，接触位和支承位位于在电刷板或K轴承上的一个平面内。在另一个实施形式中，接触位和支承位位于不同的平面内。由接触位的一个实施形式可知，接触位以与支承位不同的高度构成，即位于不同的平面内，以实现K轴承的预紧和/或补偿制造公差。支承位和接触位的平面之间的高度差优选为几个1/10mm。

在另一个实施形式中设定，至少一个稳定装置包括位于换向器轴承和/或电刷板中的至少一个凹陷部。在一个实施形式中只构造一个凹陷部。其他的实施形式设有多于一个凹陷部，例如两个、三个或四个凹陷部。有利地构造偶数个凹陷部，例如两个、四个或六个凹陷部，以实现稳定装置的轴对称的实施形式。凹陷部例如单件式或多件式构成。凹陷部有利地集成在电刷板和/或K轴承中。凹陷部优选构造为在K轴承和/或电刷板中的凹槽。例如凹陷部锻造、钻孔和/或冲压到电刷板中。另一个实施形式是单独构造稳定装置。在一个实施形式中，凹陷部构造在K轴承上或者构造在电刷板上。有利的是，凹陷部既构造在K轴承上又构造在电刷板上。由优选的实施形式可知，在K轴承或电刷板上的凹陷部分别构造在朝向另一个构件的一侧。因此，凹陷部有利地构造在K轴承和电刷板之间。尤其是，凹陷部以有利的方式构造成平面式，例如圆盘形状、椭圆形和/或任意其他三维几何形状。凹陷部优选具有几毫米的深度。凹陷部的深度有利地构造为一致的。

还在另一个实施形式中设定，至少一个稳定装置包括位于所述换向器轴承和/或所述电刷板中的与所述至少一个凹陷部互补的至少一个凸出部。对于至少一个凸出部，与之前对于凹陷部的阐述类似，因此不再进行特殊说明。有利的是构造多个、例如两个、四个或六个凸出部。这些凸出部优选集成在电刷板和/或K轴承中。另外优选，凸出部构造为在K轴承和/或电刷板中的成型部。例如，凸出部通过冲压、粘接、焊接和/或螺纹连接加工而成。在一个实施形式中，凸出部或者构造在K轴承上或者构造在电刷板上。凸出部有利地既构造在K轴承上又构造在电刷板上。由一个优选的实施形式可知，在K轴承或电刷板上的凸出部分别构造在朝向另一个构件的一侧，即构造在K轴承和电刷板之间。此外，凸出部有利地构造成平面式，例如构造成圆盘形状、椭圆形和/或任意其他三维几何形状。凸出部优选具有几毫米的高度。凸出部的高度有利地构造为一致的。此外凸出部的高度优选对应于凹陷部的深度。

优选，凹陷部和凸出部彼此互补地构造。以的方式，凹陷部和凸出部有利地既在各自的形状方面又在各自的布置方面互补地构造在电刷板或K轴承上。因此，凹陷部的数量有利地与凸出部的数量相等。在一个实施形式中，K轴承和电刷板具有凹陷部和凸出部，所述凹陷部和凸出部分别互补地形成(例如圆盘形状)并且互补地、即对称地布置。例如，凹陷部和凸出部交替地以相同的距离旋转对称地构造在电刷板和K轴承上。由一个优选的实施形式可知，互补的凹陷部和凸出部在固定电刷板和K轴承时共同作用，以稳定这些构件或以避免产生翻转的方式稳定。在一个实施形式中，通过稳定装置附加地防止了构件的扭转。特别是，构造的凸出部和凹陷部越多，越能可靠地确保实现电刷板和K轴承的稳定。

相应地在一个实施形式中设定，至少一个凸出部接合到至少一个互补的凹陷部中，以由此实现所述至少一个接触位。一方面，接触位用于稳定K轴承和电刷板。另一方面，接触位用于改善K轴承和电刷板之间的电流导引。优选地，使接触位分别通过凸出部在互补的凹陷部中的接合而构成。以有利的方式，接触位的数量对应于凸出部或凹陷部的数量，其中，凸出部与凹陷部以相同的数量构造。在此优选构造偶数个接触位，例如两个、四个或六个，以确保稳定装置的轴对称的实施形式。以有利的方式使接触位分别集成在互补的共同作用的凸出部/凹陷部组对中。换句话说，接触位优选由凸出部/凹陷部组对构成。在此由一个实施形式可知，接触位与支承位分离地构造在螺纹连接点上。在一个实施形式中，接触位至少局部集成在支承位中。在此凹陷部和凸出部优选同样集成在支承位中。

由另一个实施形式可知，电刷板具有至少一个凸出部，而K轴承没有构造凹陷部；或者，以相反形式构造。在此，接触位仅由凸出部构成，该凸出部贴靠在相对设置的构件上。

在另一个实施形式中设定，至少一个稳定装置至少局部集成在保持机构中以固定电刷板和K轴承。该保持机构优选包括螺纹孔，通过螺纹孔使电刷板和K轴承借助于螺栓来连接。因此在螺纹孔上构造有支承位。特别是在一个实施形式中，螺纹孔在电刷板或K轴承上具有凹陷部和凸出部，以构造成相应的接触位。因此接触位有利地集成在支承位中。

与现有技术相比，具有相应的独立权利要求或并列权利要求的特征的本发明的方法的优势在于：在用于使用于起动内燃机的电机、特别是诸如起动机的起动装置运行的方法中(该电机包括具有换向器轴承的至少一个换向器以及固定在换向器轴承上的电刷板)，所述换向器轴承与所述电刷板的固定通过至少一个接触位附加地得以稳定。有利地实现了对于K轴承和电刷板的固定附加的稳定。在此，第一稳定措施提供了通过与两个支承位的螺纹连接实现的传统的固定。然而，该稳定措施没有避免构件围绕经过支承位的轴线的翻转。本发明的稳定装置有利地防止了构件围绕轴线的侧向翻转，为此构造额外的接触位，优选在轴线的两侧、在这些构件之间构造。

在此，于本方法的一个有利的实施形式中设定，在接触位上实现所述换向器轴承与所述电刷板之间的附加的电流流动。对此各个相互接合的凸出部和凹陷部有利地平齐地封顶，也就是说无间隙地封顶。由另一个实施形式可知，通过本发明的方法能够实现K轴承与电刷板之间的预紧，例如通过稳定装置的凹陷部和凸出部的布置。

附图说明

在附图中示出本发明的实施例，并在下文进行详细说明。其中示出了：

图1为起动装置的横截面图；

图2a、2b为具有稳定装置的换向器的前视图和后视图；

图3a、3b为根据图2a或图2b的换向器轴承的单独的前视图和后视图；

图4为根据图2a和图2b的换向器的局部横截面图；

图5为在另一个实施形式中的换向器轴承的单独的立体图。

具体实施方式

图1示出了内燃机的起动装置100的横截面图，该起动装置具有继电器42，继电器还构造成开关继电器或接通继电器。起动装置100的壳体10包括圆柱形壳体件11和形成为盖体的换向器轴承13，该圆柱形壳体件和换向器轴承通过未进一步示出的螺栓相互连接。圆柱形壳体件11在后面通过换向器轴承13封闭，在换向器轴承的中间部分成型有向外朝向的毂14(参见图2a和2b)。

在毂14中设有轴承架15(参见图2a和2b)，在该轴承架中支承电起动马达18的电枢轴17的后端部17a，电起动马达的电枢用附图标记19表示。径向在电枢19的外侧、于壳体件11的壁上设有起动马达18的多个(永久性)磁体20。电枢轴17的前端部以直径减小的端部区段22支承在从动轴24的同轴延伸的未进一步示出的盲孔23中。从动轴24的另一端部支承在封闭壳体件11的轴承盖25以及成型在该轴承盖上的毂26中。电枢轴17在靠近其朝向轴承盖25的端部具有啮合部28(太阳轮)，行星齿轮29接合到该啮合部中，行星齿轮还与行星齿轮传动机构31的位于外侧的、固定的内齿圈30啮合(＝对轴(Vorgelege))。

行星齿轮支架12驱动从动轴24，在从动轴上设有自由轮33，所述自由轮的内环34具有突起部35(小齿轮)，在该突起部上构造有外啮合部36。自由轮33的外环37通过多线螺纹38与从动轴24连接。所谓的结合弹簧39作用在该从动轴上。通过自由轮33的轴向移动，可以使外啮合部36与内燃机的齿圈40相接合，以实现起动过程。这一点借助于(接通)继电器42来实现，在该继电器中，在接通电流时，磁性电枢通过突起部43使杠杆44摆动，该杠杆通过位于盘片46之间的连杆45使自由轮33向左移动。杠杆44具有双臂式结构并且通过销48可摆动地设置在与壳体固定的轴承49中。对于这个过程仅简短地叙述，这是因为其并不是本发明的主要内容。

电枢轴17在其轴承侧的后端部17a通过限动装置在轴向方向上固定。在换向器轴承13上贴靠有电刷板53，该电刷板与换向器轴承13螺纹连接。电刷板53具有一体式结构。在电刷板上固定有特别是由塑料构成的电刷保持架64，换向器电刷设置在该电刷保持架中，换向器电刷在弹簧压力的作用下布置在换向器63上，该换向器设置在电枢轴17上。换向器电刷通过连接绞合线连接到接线柱上，该接线柱与接通继电器42的触点68连接。绞合线穿过密封件70，该密封件于壳体件11上设置在开孔中。电刷板53通过螺栓62固定在换向器轴承13上。

图2示出了换向器63的前视图和后视图。前视图在图2a中示出，后视图在图2b中示出。换向器63包括换向器轴承13、简称K轴承13，在K轴承的中间部分成型有向外朝向的毂14。在毂14中构造有轴承架15，在该轴承架中支承电枢轴17的后端部17a(参见图1)。此外，换向器63还包括电刷板53(参见图2b)。在图2a的前视图中，电刷板53被K轴承13挡住。在图2b的后视图中示出了电刷板53的局部。电刷板53和K轴承13通过两个螺栓62相互固定。该固定结构形成两个单独的支承位62a。支承位62a设置在电刷板53或K轴承的(对称)轴线S上。在电刷板53上相对固定有两个电刷保持架64，换向器电刷设置在这两个电刷保持架中。

根据本发明，在换向器63上构造有稳定装置1(这里未详细示出，参见图3a、3b至5)。稳定装置1构造在K轴承13和电刷板53之间。根据图2a或2b的实施形式，稳定装置1具有多件式结构。在此，稳定装置1集成地构造在电刷板53中以及K轴承13中。稳定装置1在电刷板53和K轴承13之间构造有四个接触位4，这些接触位与两个支承位62a额外稳定了电刷板53和K轴承13的固定(参见图4)。接触位4相对于经过两个螺栓62或经过两个支承位62a的轴线S之一对称地构成。在该实施形式中，在轴线S的每一侧构造两个接触位4。由此，稳定装置1尤其防止了K轴承13围绕经过两个支承位62a的轴线S的侧向翻转。

根据图2a和图2b的实施形式，稳定装置1在K轴承13中包括四个圆盘形状的凸出部2(参见图3b和图4)。凸出部2集成在K轴承13中并且例如通过冲压设置到K轴承13的材料中。在此，凸出部2朝向电刷板53定位。在图2a中示出了K轴承13的顶侧和后侧，其中，凸出部2在该侧面由于冲压而构造成凹陷部。在图2a或2b的实施形式中凸出部2的高度为几毫米。此外，稳定装置1在电刷板53中还包括四个圆盘形状的凹陷部3(参见图4)。在图2a和2b中，具有凹陷部3的电刷板53被K轴承13挡住。凹陷部3集成在电刷板53中并且例如通过冲压设置到电刷板53的材料中。在此，凹陷部3朝向K轴承13定位。在图2a或2b的实施形式中凹陷部3的深度为几毫米。

四个凸出部2和四个凹陷部3以互补的形式构成。这一点同样适用于在K轴承13上和在电刷板53上的各自的形状和各自的布置。在K轴承13的装配状态中，凸出部2接合到电刷板53的凹陷部3中。由此构造四个接触位4。在图4中对接触位4详细说明。另两个接触位4集成在两个支承位62a中。对此，支承位62a在电刷板53或K轴承13上分别具有各一个凹陷部3或互补的凸出部2(同样参见图3a和3b)。因此在该实施形式中一共构造六个接触位4。

图3a和图3b示出了根据图2a或图2b的换向器轴承13单独的前视图和后视图。前视图、即顶侧在图3a中示出，后视图、即朝向电刷板53定位的底侧在图3b中示出。K轴承13对应于图2a和图2b的实施形式。因此对已经说明的构件不再进行赘述。相同的构件用相同的附图标记表示。K轴承13在后侧具有六个圆形盘形式的凸出部2(参见图3b)。其中的两个凸出部2集成在支承位62a中。另外四个凸出部2对称地设置在轴线S的两侧。凸出部2由前侧冲压在K轴承13中。K轴承13的前侧因此具有六个圆形盘形式的凹陷部(参见图3a)。四个单独的凸出部2材料不连续地构成。位于支承位62a中的两个凸出部2分别相应地具有一个材料缺口。根据图3a和图3b的实施形式，凸出部2相对于经过螺纹孔或支承位62a的轴线S轴对称地构成。此外，凸出部2旋转对称地设置在K轴承13上。凸出部2分别以约60°的角间距布置。在该实施形式中，支承位62a和接触位4形成平行于K轴承13或电刷板53的平面。

图4示出了图2a或图2b的换向器63的局部横截面图。该局部图示出了电刷板53以及在接触位4的区域固定在电刷板上的K轴承13。换向器63对应于图2a和图2b的实施形式。因此对已经说明的构件不再进行赘述。相同的构件用相同的附图标记表示。接触位4由位于K轴承13上的凸出部2构成，该凸出部接合到位于电刷板53上的互补的凹陷部3中。除了相对于电刷板53固定在支承位62a上之外，K轴承13还支撑在接触位4上。因此，这里实现了K轴承13和电刷板53的固定的稳定性。尤其防止了两个构件围绕经过支承位62a的轴线S的侧向翻转。此外，在接触位4上还实现了K轴承13和电刷板53之间的附加的电流流动。

图5示出了在另一个实施形式中换向器轴承13的单独的立体图。K轴承13原理上对应于图2a和2b或图3a和3b的实施形式。因此对已经说明的构件不再进行赘述。相同的构件用相同的附图标记表示。该立体图示出了具有凸出部2的K轴承13的前侧或顶侧。图5的实施形式与图2a和2b或图3a和3b的实施形式的区别在于凸出部2的构造。图5的凸出部2比图3a和3b的凸出部2具有更大的高度。因此，由凸出部2构造成的接触位4与两个支承位62a位于不同的平面内。其各自平面的高度差为几个1/10mm。如果具有这种较高的凸出部2的K轴承13固定在电刷板13上，那么在螺纹连接过程中实现K轴承13的预紧。由此使构件的制造公差得到平衡。

Claims (8)

1.一种用于起动内燃机的电机(100)，特别是诸如起动机的起动装置，所述电机包括具有换向器轴承(13)的至少一个换向器(63)以及固定在所述换向器轴承(13)上的电刷板(53)，

其特征在于，构造有至少一个稳定装置(1)，以稳定所述换向器轴承(13)与所述电刷板(53)的固定，特别防止产生翻转。

2.根据权利要求1所述的电机(100)，其特征在于，所述至少一个稳定装置(1)为在所述换向器轴承(13)与所述电刷板(53)之间的至少一个接触位(4)。

3.根据权利要求1或2所述的电机(100)，其特征在于，所述至少一个稳定装置(1)包括位于所述换向器轴承(13)和/或所述电刷板(53)中的至少一个凹陷部(2)。

4.根据权利要求1至3所述的电机(100)，其特征在于，所述至少一个稳定装置(1)包括位于所述换向器轴承(13)和/或所述电刷板(53)中的、与所述至少一个凹陷部(2)互补的至少一个凸出部(3)。

5.根据权利要求1至4所述的电机(100)，其特征在于，所述至少一个凸出部(3)接合到至少一个互补的凹陷部(2)中，由此实现所述至少一个接触位(4)。

6.根据权利要求1至5所述的电机(100)，其特征在于，所述至少一个稳定装置(1)至少局部集成在保持机构中以固定所述电刷板(53)和所述换向器轴承(13)。

7.一种用于使根据前述权利要求1至6中任意一项的用于起动内燃机的电机(100)、特别是诸如起动机的起动装置运行的方法，其中，所述电机包括至少一个具有换向器轴承(13)的换向器(63)以及固定在所述换向器轴承(13)上的电刷板(53)，

其特征在于，使所述换向器轴承(13)与所述电刷板(53)的固定通过至少一个接触位(4)附加地得以稳定。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述至少一个接触位(4)上实现所述换向器轴承(13)与所述电刷板(53)之间的电流流动。

Images