CN104426038A - 用于电机的电刷装置和电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电机(10)的电刷装置(100)，具有朝向接触元件(16)纵向可移动地布置在电刷导引元件(21；21a)中的电刷(20)，所述电刷以接触面(30)抵靠在所述接触元件(16)上，其中所述电刷(20)具有纵轴线(25)，所述纵轴线(25)相对于所述接触元件(16)的旋转轴线(11)以第一倾斜角(α)布置，其中所述电刷(20)的与所述接触面(30)对置的端侧(23)由弹簧元件(32)的弹簧力(F)在抵靠区域(31)中施力，所述弹簧力在所述电刷(20)上具有垂直于所述接触元件(16)的旋转轴线(11)作用的第一力分量(F2)和第二力分量(F1)，并且其中所述第二力分量(F1)将所述电刷(20)至少局部地朝所述电刷导引元件(21；21a)的壁(34；38)挤压。

Description

用于电机的电刷装置和电机
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于电机的电刷装置。此外本发明还涉及使用了按照本发明的电刷装置的电机。
背景技术
根据权利要求1的前序部分所述的电刷装置已由JP 2002369458 A公开。在所公开的电刷装置中为了减小振动而规定，具有矩形横截面的电刷与电刷导引元件一起相对于换向器的纵轴线或者说旋转轴线以第一倾斜角布置。电刷的朝向换向器的端侧以其整个横截面以形成接触面的方式抵靠在换向器上。此外，电刷的背对该接触面的端侧具有槽，在所述槽中抵靠着倾斜布置的弹簧的腿。除了指向换向器的第一力分量外，该弹簧还产生第二力分量，该力分量朝电刷导引元件的壁挤压电刷。如果在背对电刷导引元件的上述壁的一侧的接触面上产生振动，则即使在摩擦力相对较小时也会在电刷上产生相对较大的倾斜力矩，该倾斜力矩对于噪音的生成和振动的减小是负面的，因为由于电刷的横截面和电刷导引元件的横截面之间通常的制造公差，电刷带有间隙地在电刷导引元件中被导引并且由此该倾斜力矩导致电刷在电刷导引元件内发生碰撞。
此外，由DE 10 2012 107 327 A1公开了另一种电刷装置，其中具有矩形横截面的电刷带有间隙地布置在电刷导引元件内部，由此尤其保证了电刷在电刷导引元件内的纵向可移动性。由于所述带有间隙的导引，这种电刷装置容易发生振动。因此在所公开的电刷装置中规定，电刷导引元件并且由此电刷也以75°到82°的第一倾斜角相对于代表接触元件的换向器的纵轴线或者说旋转轴线倾斜。电刷的背对接触元件(换向器的换向器片)的端侧由弹簧元件的弹簧力施力，其中该弹簧力的方向垂直于接触元件的纵轴线或者说垂直于换向器的旋转轴线延伸。除了电刷挤压到电刷的背对弹簧元件的端侧上的接触元件上的挤压力外，所述弹簧元件的弹簧力还产生一个力分量，该力分量朝向电刷导引元件的侧面挤压所述电刷。这种电刷装置的缺点是，由于所选择的、电刷导引元件相对于接触元件的旋转轴线的角度，在电刷朝换向器的特定的期望的挤压力下朝向电刷导引元件作用到电刷上的挤压力相对较小。此外，通过至少基本上垂直于接触元件(换向器)的旋转轴线定向的弹簧力的方向按照趋势在电刷上产生按压力，该按压力在电刷导引元件内电刷的长度上大小不相同并且尤其朝向电刷的背对接触元件的一侧减小。由此该所公开的电刷装置的减振的能力受到限制，因为尤其不能获得在电刷的整个长度上均匀的或者具有特定的最小大小的挤压力。
发明内容
基于所述现有技术，本发明的任务在于，如此改进根据权利要求1的前序部分所述的用于电机的电刷装置，使得能够实现电刷在电刷导引元件内改善的减振效果。
该任务根据本发明通过一种用于具有权利要求1所述特征的用于电机的电刷装置来解决，电刷的朝向接触元件的端侧仅以形成接触面的部分区域抵靠在接触元件上。由此也能够仅在相对于现有技术减小的接触面(与在电刷的整个端侧上抵靠在接触元件上的接触面相比)中产生振动，使得能够减小振动效果，因为电刷的不形成接触面的区域能够用于在电刷导引元件内导引电刷，这在通常的制造公差下减小了可能的倾斜角。
按照本发明的用于电机的电刷装置的有利的改进方案在从属权利要求中给出。
在生产技术方面能够特别简单地实现的减小了的接触面的优选的几何学设计方案中规定，在电刷的配属于电刷的接触面的端侧上构造第一斜面，使得电刷的端侧仅在第一斜面之外的区域内以形成接触面的方式抵靠在接触元件上。
在一种特别优选的设计方案中规定，在电刷导引元件的朝向由弹簧元件对电刷施力所朝向的壁的一侧上布置接触面。在此优选规定，该接触面最大延伸到电刷的纵轴线。
为了实现和影响通过弹簧元件朝向电刷导引装置作用到电刷上的力而规定，电刷的与接触面对置的端侧至少在弹簧元件的抵靠区域内具有第二斜面，所述第二斜面相对于电刷的纵轴线以第二倾斜角布置。电刷的这种结构能够在生产技术方面特别简单地制造，其中通过选择第二角度能够影响弹簧元件的力分量的大小。
为了实现所期望的、电刷在其电刷导引元件上的抵靠力和所要求的、在接触元件上的接触力证明为有利的是，第一倾斜角在60°到80°之间、优选在70°到75°之间。在紧凑构造的电刷装置中，这种布置方式实现了电刷在电刷导引元件内获得相对大的抵靠力。
此外优选的是，用于弹簧元件的抵靠面相对于电刷的纵轴线布置时所采用的第二倾斜角在30°到60°之间、优选大约45°，并且弹簧元件的弹簧力至少大体垂直于抵靠区域延伸。
此外能够有利地规定，所述两个斜面都布置在电刷关于其纵轴线的同一侧。由此一方面产生电刷在电刷导引元件内所需要的抵靠力，并且另一方面电刷在接触面的区域内抵靠在接触元件上所用的力作用到电刷导引元件的电刷也借助抵靠力抵靠在电刷导引元件上的那侧上。
在电刷和电刷导引元件的优选的几何学的设计方案中规定，电刷和电刷导引元件分别具有至少近似正方形的横截面。
在电刷导引元件相对于接触元件的几何学的布置方式的第一可行性方案中规定，电刷导引元件的侧壁或者说边界壁至少基本上垂直于或者平行于接触元件的旋转轴线布置。这种布置方式使得电刷抵靠到电刷导引元件上的抵靠力仅作用在电刷导引元件的唯一的侧面的区域中。
然而作为替代方案还可能的是，电刷导引元件的侧壁相对于接触元件的旋转轴线以至少约45°的角度定向。电刷导引元件和电刷的这种旋转的布置方式能够尤其使电刷在电刷导引元件内的抵靠力在电刷导引元件的角部区域内挤压电刷。这种能够使得电刷在电刷导引元件的横截面内在一定程度上自对中的布置方式在旋转方向可逆的机器中是尤其有利的，因为在这种情况下在旋转方向逆转的情况下附带地减小或者避免了振动的倾向。
优选将上述电刷装置用在电动机中，其中接触元件构造为具有电刷的电动机的换向器片(Lamelle)。
此外特别优选的是，按照本发明的电刷装置用在机动车的舒适驱动系统的旋转方向可逆的驱动马达中。对这种舒适驱动系统而言避免噪音尤其是一个重要方面，而这通过电刷装置的按本发明的设计方案能够以简单有效的方式方法来实现。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节借助附图并由下面对优选实施例的说明给出。
附图中：
图1示出按照本发明的第一电刷装置的简化的部分剖切的侧视图，其中电刷导引元件的侧壁平行于或者说垂直于接触元件或者说换向器的旋转轴线定向，
图2示出图1中II-II方向的横截面并且
图3示出图1中III-III方向的横截面，具有相对于图1改变过的布置方式，其中电刷导引元件旋转或者摆转了45°。
相同的元件或者说具有相同功能的元件在附图中设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中简化地示出了电机10的一部分。在本实施例中涉及一种具有电刷的直流马达，所述直流马达优选但不局限地应用在机动车的舒适驱动系统中。这里舒适驱动系统在本发明的范围内尤其是指可逆的、即旋转方向可逆的电动机、尤其是车窗升降马达、活动天窗马达、座椅调整驱动器或者类似的设备。
在涉及具有电刷的直流马达的情况下，在电机10内，在具有纵轴线11的未示出的轴上布置换向器14。换向器14沿着双箭头15的方向围绕纵轴线11可转动地布置并且在其周边上以公知的方式具有彼此电气分开地布置的、纵长的换向器接片(Kommutatorlamelle)、下面仅仅简称为换向器片(Lamelle)16。换向器片16平行于换向器14的纵轴线11或者说旋转轴线地布置在节圆直径上。在发电机的情况下它是滑环，然而在这两种情况下都涉及下述接触元件，其可围绕纵轴线11转动地支撑和旋转。此外在图1中示出了按照本发明的电刷装置100。
电刷装置100具有所需数目的电刷20或者说滑动触头，其中在该图中仅示出了唯一一个电刷20。该电刷20由碳或者其他适合的物质制造。该电刷20至少在其长度的一个分区域内以公知的方式方法朝向换向器片16纵向可移动地布置在尤其构造为注塑件的电刷导引元件21内。电刷20除了其两个端侧的末端区域22、23的区域之外在所示实施例中分别具有至少近似正方形的横截面。电刷导引元件21同样具有内横截面，其与电刷20的横截面相匹配，也就是说同样构造为正方形。电刷20的横截面带有优选仅仅相对微小的间隙地布置在电刷导引元件21的横截面内，这保证了电刷20在电刷导引元件21内的纵向可移动性。
电刷20具有纵轴线25，所述纵轴线在电刷20的正方形的横截面内在电刷20的面重心内延伸。电刷20的纵轴线25与换向器14的纵轴线11相交。此外，电刷20的纵轴线25相对于换向器14的纵轴线11倾斜了第一倾斜角α。第一倾斜角α在60°到80°之间、优选在70°到75°之间。
电刷20的这两个端侧或者说端侧的末端区域22、23分别位于关于纵轴线25的同一侧上，在所示实施例中在电刷导引元件21的上壁26的一侧，在电刷20的整个宽度上(也就是说垂直于图1的示出面)分别具有延伸的斜面28、29。配属于端侧的末端区域22的第一斜面28如此布置或者说构造，使得电刷20的抵靠在换向器片16上的接触面30最大大概到电刷20的一半的高度、也就是纵轴线25的高度抵靠在换向器14上。电刷20的配属于端侧的末端区域23的第二斜面29用作弹簧元件32的抵靠区域31，所述弹簧元件以腿33抵靠在抵靠面31上并且对电刷20施加弹簧力F。第二斜面29相对于电刷20的纵轴线25以40°到70°之间、优选约45°的角度β倾斜地布置。弹簧元件32的腿33如此布置或者说构造，使得弹簧力F以倾斜角γ(该倾斜角优选但不局限地相对于抵靠面31为90°)作用到抵靠面31上。重要的是，第二斜面29相对于纵轴线11倾斜地或者说以一倾斜角度定向，也就是说不平行于纵轴线11延伸。
通过弹簧元件32的弹簧力F在电刷20上产生第一力分量F1，该第一力分量垂直于电刷20的纵轴线25延伸，并且该力分量在电刷导引元件21内的整个长度上以至少几乎均匀地力朝电刷导引元件21的下壁34对电刷20施力或者说挤压。此外通过弹簧力F产生第二力分量F2，该力分量将电刷20在抵靠面30的区域内、尤其沿着纵轴线25的方向朝接触元件或者说换向器片16挤压。
力分量F1和F2的大小能够通过改变第二斜面29的角度β、弹簧元件32或者说腿33的布置方式以及通过改变第一倾斜角α和倾斜角γ来影响或者说调整。
如尤其借助图2看出的那样，在根据图1的电刷装置100中如此布置电刷导引元件21，使得两个壁26、34(或者说横截面线)在图2所示的横截面内布置得垂直于纵轴线11或者说垂直于换向器片16。此外，电刷导引元件21的这两个侧壁35、36布置得平行于纵轴线11。
在图3中示出了经过变换的电刷装置100，其中电刷导引元件21a相对于电刷导引元件21关于换向器14的纵轴线11摆转了45°的角度δ来布置。这意味着，电刷导引元件21a的四个侧壁38分别关于纵轴线11成45°的角度δ布置。此外能够看出，通过弹簧力F在布置于电刷导引元件21a的横截面的内部的电刷20上产生力，该力朝电刷导引元件21a的下面的角部区域39挤压电刷20。最后能够看到在电刷导引元件21a的横截面内沿电刷导引元件21a的纵向延伸的纵长肋41，其用于在电刷导引元件21a上线形地抵靠支撑电刷20。
目前为止所描述的电刷装置100能够以各种各样的方式方法变换或者说修改，而不偏离本发明的构思。因此尤其能够想到，电刷20具有不是正方形而是矩形的横截面。

Claims (14)

1.用于电机(10)的电刷装置(100)，具有朝向接触元件(16)纵向可移动地布置在电刷导引元件(21；21a)中的电刷(20)，所述电刷以接触面(30)抵靠在所述接触元件(16)上，其中所述电刷(20)具有纵轴线(25)，所述纵轴线(25)相对于所述接触元件(16)的旋转轴线(11)以第一倾斜角(α)布置，其中所述电刷(20)的与所述接触面(30)对置的端侧(23)由弹簧元件(32)的弹簧力(F)在抵靠区域(31)中施力，所述弹簧力在所述电刷(20)上具有朝向所述接触元件(16)作用的第一力分量(F2)和第二力分量(F1)，其中所述第二力分量(F1)将所述电刷(20)至少局部地朝所述电刷导引元件(21；21a)的壁(34；38)挤压，
其特征在于，
所述电刷(20)的朝向所述接触元件(16)的端侧(22)仅以形成所述接触面(30)的部分区域抵靠在所述接触元件(16)上。
2.根据权利要求1所述的电刷装置，
其特征在于，
在所述电刷(20)的配属于所述电刷(20)的接触面(30)的端侧(22)上形成第一斜面(28)，从而使得所述电刷(20)的端侧(22)仅在所述第一斜面(28)之外的区域中以形成所述接触面(30)的方式抵靠在所述接触元件(16)上。
3.根据权利要求1或2所述的电刷装置，
其特征在于，
所述接触面(30)布置在所述电刷导引元件(21；21a)的朝向壁(34；38)的一侧上，由所述弹簧元件(32)朝所述壁对所述电刷(20)施力。
4.根据权利要求2或3所述的电刷装置，
其特征在于，
所述接触面(30)最大延伸到所述电刷(20)的轴向中心的纵轴线(25)。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的电刷装置，
其特征在于，
所述电刷(20)的与所述接触面(30)对置的端侧(23)至少在所述弹簧元件(32)的抵靠区域(31)中具有第二斜面(29)，所述第二斜面相对于所述电刷(20)的纵轴线(25)以第二倾斜角(β)布置并且尤其也相对于所述旋转轴线(11)倾斜地定向。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的电刷装置，
其特征在于，
所述第一倾斜角(α)在60°到80°之间、优选在70°到75°之间。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的电刷装置，
其特征在于，
所述第二倾斜角(β)在40°到70°之间、优选大约为45°(β)，并且作用到所述电刷(20)上的弹簧力(F)至少大体垂直于所述抵靠区域(31)延伸。
8.根据权利要求5到7中任一项所述的电刷装置，
其特征在于，
所述两个斜面(28、29)布置在所述电刷(20)关于其纵轴线(25)的同一侧、尤其关于所述旋转轴线(11)沿轴向的同一侧。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的电刷装置，
其特征在于，
所述电刷(20)和所述电刷导引元件(21；21a)分别具有至少近似正方形的横截面。
10.根据权利要求9所述的电刷装置，
其特征在于，
所述电刷导引元件(21)的边界壁(26、34到36)至少基本上垂直于或者平行于所述接触元件(16)的旋转轴线(11)布置。
11.根据权利要求9所述的电刷装置，
其特征在于，
所述电刷导引元件(21a)的边界壁(38)相对于所述接触元件(16)的旋转轴线(11)以及尤其相对于垂直于所述旋转轴线(11)的平面以大约45°的角度(δ)定向。
12.根据权利要求1到11中任一项所述的电刷装置，
其特征在于，
所述接触元件(16)构造为具有电刷的电动机的换向器片。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的电刷装置，
其特征在于，
所述弹簧元件(32)具有弹簧腿(33)，所述弹簧腿围绕所述弹簧元件(32)的扭转轴线可旋转地构造并且抵靠在所述电刷(20)上的抵靠区域(31)上，并且所述扭转轴线横向于、尤其垂直于所述接触元件(16)的旋转轴线(11)定向。
14.电机(10)、尤其机动车的舒适驱动系统中的旋转方向可逆的驱动马达，具有根据权利要求1到13中任一项所述的电刷装置(100)。
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