CN107005011B - 包括刷架和螺旋弹簧的组件，以及相应的刷握、电马达和机动车辆起动器 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及一种包括刷架(13)和螺旋弹簧(36)的组件，所述螺旋弹簧(36)包括轴线(Y)、围绕所述轴线(Y)缠绕的缠绕部分(37)、和从所述围绕所述轴线(Y)缠绕的缠绕部分(37)的一个端部延伸的臂(39)；‑所述刷架(13)包括至少一个侧向壁(26、27)，该侧向壁设置有用于所述臂(39)通过所述侧向壁(26、27)的开口(43)，从而所述臂(39)的端部可压靠电刷(15)的端面的至少一部分，其特征在于，所述臂(39)包括第一部分(391)，其根据所述轴线(Y)测量的宽度(L5)不同于根据所述螺旋弹簧(36)的所述轴线(Y)测量的所述围绕所述轴线(Y)缠绕的缠绕部分(37)的宽度(L6)。

Description

包括刷架和螺旋弹簧的组件，以及相应的刷握、电马达和机动 车辆起动器

技术领域

本发明涉及一种包括刷架(brush cage)和螺旋弹簧的组件，以及相应的刷握、电马达和起动器。本发明具有用于机动车辆起动器的特别有利但非排他的应用，特别是那些安装在车辆中的起动器，所述车辆具有热机自动停止和重新起动的功能(所谓的停止和起动功能)。

背景技术

以已知的方式，刷握装配在起动器的转子的轴上，以便使得电刷与集电器(electrical collector)协作，该集电器与转子轴为一体。刷握包括支撑板，其支撑一组架子，每个架子用于容纳电刷。电刷——其由导电材料制成——允许通过切换转子导体中的电流而为转子供电。

为此目的，每个电刷包括被设计为抵靠集电器的导电条带摩擦的面，所述导电条带连接至转子绕组。弹性器件——诸如弹簧——在接收在架子中的每个电刷上施加沿集电器方向的力，以便确保集电器的条带和电刷之间的接触。

电刷具有交替的电极。由此，具有正极的电刷经由它们各自的辫状部电连接至电刷间连接器，在那里还有供电线电连接至电刷间连接器，该供电线由起动器的接触器获得。另外，被设计用于电流返回的电刷通过它们的焊接在板上的各自的辫状部电连接至电机的地线。

在一些刷握构造中，已知使用螺旋类型的弹簧，其包括装配在凸耳上的缠绕部分以及从缠绕部分的端部延伸的臂，且设计为支撑在与和集电器条带接触的面相对的电刷的端面上。为了允许弹簧向电刷施加推力，臂通过设置在刷架的侧向壁中的开口通过。

问题是能够制造具有相对大的推力的弹簧，已知缠绕部分的直径有限，这是由于对获得紧凑组件的需求，且厚度也是有限的，以便能够以减小的成本使用标准弹簧。本发明由此提出改变弹簧的宽度参数，以便使其力进行适应，而没有改变电刷外壳的结构，因为增大开口来允许弹簧臂通过将使得架子机械上变得脆弱。

发明内容

为此目的，本发明提出一种包括刷架和螺旋弹簧的组件：

-所述螺旋弹簧包括轴线、围绕所述轴线缠绕的缠绕部分、和从所述缠绕部分的端部延伸的臂；

-所述刷架包括至少一个侧向壁，该侧向壁设置有用于所述臂通过所述侧向壁的开口，从而所述臂的端部可支撑在电刷的端面的至少一个部分上，

其特征在于，所述臂包括第一部分，其根据所述轴线测量的宽度不同于根据所述螺旋弹簧的所述轴线测量的所述缠绕部分的宽度。

由此，臂的部分和螺旋弹簧的缠绕部分之间的高度差使得可以让用于产生功率的弹簧的功能部分相对于用于支撑在电刷上的功能部分解除相关。由此可以最大化弹簧的功率，同时确保弹簧臂的端部和电刷的相应面之间的适当支撑面积。

根据一个实施例，所述臂包括第一部分，其根据所述轴线测量的宽度小于根据所述螺旋弹簧的所述轴线测量的所述缠绕部分的宽度。

根据一个实施例，所述臂的第一部分至少是在所述螺旋弹簧的行程起点和所述螺旋弹簧的行程终点之间通过所述侧向壁中的所述开口的臂的部分。

根据一个实施例，所述臂包括第二部分，该第二部分在所述第一部分和位于所述刷架中的所述臂的端部之间延伸，所述第二部分的宽度大于所述第一部分的宽度。

根据一个实施例，所述第二部分的宽度等于所述螺旋弹簧的所述缠绕部分的宽度。

根据一个实施例，所述臂的所述第一部分具有4至8mm之间的宽度。

根据一个实施例，所述缠绕部分具有比所述臂的所述第一部分的宽度大1mm的宽度。

根据一个实施例，所述刷架包括在用于所述电刷的接收座之外延伸的凸耳，所述螺旋弹簧的所述缠绕部分围绕所述凸耳装配。

本发明还涉及一种用于电马达的刷握，其装备有如前所述的组件。

本发明还涉及一种电马达，其包括如前所述的刷握。

本发明还涉及一种用于机动车辆的起动器，其包括如前限定的电马达。

附图说明

本发明将通过阅读以下描述和研究附图被更好地理解。这些附图仅被提供作为本发明示例而没有限制它。

图1是根据本发明的电马达的刷握组件的透视图；

图2是图1中的刷握的板的透视图；

图3a至3c分别对应于侧视图和根据两个不同视角的两个透视图，示出根据本发明的刷架的第一实施例；

图4是示出根据本发明的刷架的第二实施例的透视图；

图5是示出根据本发明的刷架的第三实施例的透视图；

图6a至6c是示出根据本发明的螺旋弹簧的三个不同实施例的透视图。

具体实施方式

相同、相似或近似的元件在各图中具有相同的附图标记。

图1示出根据本发明的刷握10，其被设计为与机动车辆起动器一起使用。该刷握10包括具有大体环形形式的支撑板12，在其上固定有一组架子13，每个架子13用于容纳电刷15。支撑板12的轴线X对应于刷握10的轴线。

支撑板12——其可在图2中清楚看到——为包括金属板121和设置在金属板121两侧上的包覆模制层122的单件部件。包覆模制层122通过塑料材料制成，其确保良好的电绝缘性。包覆模制层122覆盖板12的所有有危险的区域，即，所有可发生短路的区域。包覆模制层122对于热是敏感的，且从预确定温度开始可变形，以便能够在过热的情况下导致短路。典型地，用于包覆模制层122的塑料材料是热塑性材料，诸如填充有纤维的PSS聚丙烯或PA4.6或PA6.6聚酰胺。

支撑板12和其支撑的架子13固定在盖(未示出)上，该盖形成用于电机的转子轴的后支承件。另外，板12的中央部分包括孔16，通过该孔，板与刷架13和电刷15一起形成的组件围绕起动器的转子的轴装配。

每个电刷15装配为在架子13内滑动，该架子在轴线X侧上敞开，以便允许电刷15布置为与通过电机转子(未示出)的集电器支撑的条带电接触。

电刷15具有交替的电极。由此，具有正极的电刷15经由它们各自的辫状部19电连接至电刷间连接器20，在那里还有供电线电连接至电刷间连接器，该供电线由起动器的接触器获得。在该情况下，电刷间连接器20经由销21连接至供电线，该销通过与起动器外壳协作的馈通(feed-through)套筒22，以便确保刷握10的密封。

正电刷15和它们相应的架子13对负极电绝缘，以便更好地操作起动器。该绝缘通过包覆模制层122获得。柔性辫状部19有利地由铜或铜合金制成，以便有助在板121上的焊接。辫状部19可还用作熔丝。另外，被设计用于电流返回的具有负极的电刷15通过它们的焊接在板12的板121上的各自的辫状部19电连接至电机的地线。

更特别地，如在图3a至3c中清晰地看到，每个刷架13具有用于电刷15的接收座23，其通过两个平行的相对侧向壁26、27界定，所述侧向壁通过上连接壁28连接至彼此。每个架子13通过如下详细所述的固定装置31固定在板12上，该固定装置属于由侧向壁26、27的下边缘获得的端壁32、33。

另外，与每个架子13相关联的螺旋弹簧36将相应的电刷15径向朝向集电器的接触条带推压。为此目的，每个弹簧36包括缠绕部分37和臂39，所述缠绕部分37围绕相对于轴线X轴向地延伸的凸耳38装配，所述臂39被设计为撑靠电刷15的与集电器条带接触的面相对的面。凸耳38——在电刷15的接收座23之外延伸——在该情况下通过将每个架子13的端壁32、33的一个弯折而获得。

如图3a清晰地可见，侧向壁26包括用于弹簧36的臂39通过的开口43。该侧向壁26具有长度L0，该长度L0在距集电器较远的第一端部51和距集电器较近的第二端部52(位于与弹簧的臂39相对的侧上)之间沿垂直于轴线X的方向测量。

开口43在两个端部51、52之间包括至少一个第一部分431，其朝向第二端部52拓宽，即，当朝向第二端部52时，该第一部分431的根据轴线X测量的宽度L1增加。开口43的该第一部分431包括设置有在侧向壁26上的两个相对的边缘44、45。其中一个边缘44相对于连接壁28倾斜，第二边缘45沿相对于第一边缘44的倾斜方向的相反方向倾斜，以便形成扩宽部。作为变体，两个边缘44、45的一个倾斜，以便形成拓宽部。

开口43还包括第二部分432，其在第一端部51和第一部分431之间延伸。该第二部分432朝向第一端部51拓宽，即，当朝向第一端部51时，该第二部分432的根据轴线X测量的宽度L2增加。该第二部分432使得可以辅助弹簧36的臂39的插入和定心。

开口43包括第三部分433，其在第二端部52和第一部分431之间延伸。该第三部分433朝向第一端部51拓宽，即，当朝向第一端部51时，该第三部分433的根据轴线X测量的宽度L3增加。该第三部分433使得可以，在由于电刷15磨损而移向集电器期间，辅助电刷15的辫状部19的插入。

开口43包括第四部分434，其在第二端部52和第一部分433之间延伸。该第四部分434通过壁26的平行边缘界定。换句话说，该第四部分434具有根据轴线X测量的宽度L4，其是大体恒定的。该部分434的边缘将形成壁26的两个分隔件55、56分开。这两个分隔件55、56——大体为“L”的形式——通过翅片57连接至彼此。

为了增加架子13的刚性，翅片57包括在两个不同平面上延伸的两个部分571、572，它们相对于彼此倾斜，如图3c清晰可见。应注意到，开口43的第四部分434可在设置在翅片57中的槽口58中延伸，以便允许容纳在相应架子13中的电刷15的辫状部19尽可能靠近集电器地通过。

如图3b可见。其他侧向壁27具有开口43’，该开口包括第一部分431’和第二部分432’，其具有的构造类似于开口43的第一部分431和第二部分432。在该情况下，设置在壁27中的倾斜边缘44’和45’通过边缘46’连接至彼此，该边缘46’具有平行于轴线X的取向。换句话说，侧向壁27通过两个分隔件形成，所述两个分隔件在集电器侧通过材料条带连接至彼此，所述材料条带在壁27的平面上延伸。作为变体，两个边缘44’和45’的一个倾斜。在敞开到集电器侧上的电刷15的面的侧上，翅片59由壁27的边缘获得，以便机械地增强架子13。

如图1所示，可以将电刷15的辫状部19和相应弹簧36的臂39定位在架子13的同一侧上，对于具有负极的电刷，其辫状部19焊接到板121上。辫状部19和臂39在该情况下定位在包括敞开部分431、432以及敞开部分433、434的壁26的侧上，所述敞开部分431、432允许弹簧36的臂39的通过，所述敞开部分433、434允许辫状部19的通过。

另外，对于具有正极的电刷15，它们的辫状部19焊接到互连器20上，弹簧36的臂39和辫状部19分别定位在电刷15的两侧。在该情况下，弹簧36定位在壁27的侧上，从而其臂39通过开口43’的部分431’、432’，而辫状部19定位在壁26的侧上，以便能够在弹簧36行程终点经由敞开部分433、434通过，以及经由翅片57中的槽口58通过，以便使得辫状部19能够尽可能靠近集电器地移位，以便最大化电刷15的使用空间。

作为变体，如图4所示，壁26的开口43没有第四部分434，第三部分433直接延伸到设置在翅片57中的槽口58中。在该情况下，开口43将“L”形式的两个分隔件55、56分开，所述分隔件通过翅片59连接至彼此。侧向壁27——设置有其开口43’和两个相应的部分431’和432’——类似于图3a至3c中的实施例的。

作为变体，如图5所示，两个壁26、27是对称的，且具有相同的开口43，带有延伸到设置在相应翅片57、59中的槽口58中的第一部分431、第二部分432和第三部分433，如图4的实施例。

另外，用于固定在板12上的系统通过两对腿61、62形成。每对腿61、62由端壁32、33的两个相对边缘获得。每对的腿61被设计为从经由孔63从一侧到另一侧通过板12，所述孔根据其厚度设置(见图2)。每对的另一腿62撑靠界定孔16的内轮廓的侧部。如图3a和5所示，每对腿61、62设计为抵靠板12向后朝向彼此折叠。替换地，固定系统31包括通过板12的至少一个铆钉，和刷架13的端壁32、33。根据一个实施例，每个架子13可通过弯折薄的小金属板获得，以便大体形成欧米伽形，其端分支固定在板12上。

优选地，接收具有负极的架子13的腿61、62的孔63、以及接收具有负极的电刷15的板12的接触架子13的区域没有电绝缘，从而电接触可在具有负极的架子13和板121之间经由腿61、62介入。该接触对于起动器的操作不是有害的，因为其参与建立被设计为具有相同电势的部分之间的电接触，在该情况下，在该应用中为地线电势。

如图6a至6c清晰地可见，弹簧36的缠绕部分37通过绕轴线Y的多个同轴圈371形成。臂39从围绕凸耳38装配的缠绕部分37的端部延伸。臂39被设计为撑靠电刷15的后部面，该后部面与电刷15的撑靠集电器条带的面相对。

在图6a的实施例中，臂39包括部分391，其根据轴线Y测量的宽度L5小于根据轴线Y测量的缠绕部分37的宽度L6。该部分391通过两个后退部68界定，所述后退部由臂39的具有宽度等于缠绕部分37的宽度L6的部分获得且朝向臂39的材料条带内部延伸。

臂39的具有减小宽度的该部分391至少等于在弹簧36的行程起点和弹簧36的行程终点之间的通过侧向壁26中的开口43的臂39的部分的长度。在这时应注意，弹簧36的行程起点对应于对于电刷15在其服役寿命开始时弹簧36的臂39具有最大长度的位置，弹簧36的行程终点对应于对于电刷15在其服役结束开始时弹簧36的臂39具有最小长度的位置。在该情况下，部分391延伸直到撑靠电刷15的架子13中定位的臂39的端部。

在图6b的实施例中，具有减小宽度的部分391大体等于在弹簧36的行程起点和终点之间的通过侧向壁26中的开口43的臂39的部分的长度。在该情况下，臂39可包括第二部分392，其在位于架子13中的臂39的端部和第一部分391之间延伸。第二部分392的宽度L7大于第一部分391的宽度L5。在该情况下，尽管其可以是不同的，第二部分392的宽度等于缠绕部分37的宽度L6。部分392在其一个端部处通过两个后退部68界定，在另一侧通过位于第一部分391和第二部分392之间的两个其他类似的后退部69界定。

根据特定实施例，第一部分391具有4至8mm的宽度L5。缠绕部分37具有比第一部分391的宽度L5大1mm的宽度L6。形成螺旋弹簧36的金属条带具有0.25mm至0.7mm的厚度。缠绕部分37的直径大约为10mm。应理解，这些尺寸可根据应用变化。

即使在大多数情况下，缠绕部分37宽于通过开口43的臂39的部分391，以便最大化弹簧36的功率，在施加严格尺寸约束的一定实施例中，弹簧36的臂39具有宽度L5的部分391，所述宽度L5大于缠绕部分37的宽度L6，如图6c所示。该类型的构造允许臂39适应通过电刷15的支撑区域，同时允许弹簧36具有减小的体积。在该情况下，后退部68从臂39的具有与缠绕部分37相同的宽度的部分朝向形成弹簧36的材料条带的外部延伸。

作为变体，弹簧36的臂39的端部仅撑靠端面的部分。该部分可例如对应于沟槽75的基部，这使得可以辅助弹簧36的臂39在其移位期间的引导，如图1所示。

应意识到，本领域的技术人员将能够改变前述刷握10的构造，而没有偏离本发明的在此后通过权利要求限定的范围。

由此，特别地作为变体，刷握10包括多于四个电刷15，每个刷握15能够例如与定位在板12的相对侧上的另一电刷相关联。

在该例子中，刷握10是机动车辆起动器的电马达的刷握。作为变体，电刷10可还属于交流发电机或交流发电机-起动器。

Claims (11)

1.一种包括刷架(13)和螺旋弹簧(36)的组件：

-所述螺旋弹簧(36)包括轴线(Y)、围绕所述轴线(Y)缠绕的缠绕部分(37)、和从所述围绕所述轴线(Y)缠绕的缠绕部分(37)的端部延伸的臂(39)；

-所述刷架(13)包括至少一个侧向壁(26、27)，该侧向壁设置有用于所述臂(39)通过所述侧向壁(26、27)的开口(43)，从而所述臂(39)的端部可支撑在电刷(15)的端面的至少一个部分上，

其特征在于，所述臂(39)包括第一部分(391)，所述第一部分为矩形条带且在远离所述围绕所述轴线(Y)缠绕的缠绕部分(37)的一侧具有平齐的端部，所述第一部分的所述端部能够支撑在电刷的端面的至少一个部分上，且所述第一部分根据所述轴线(Y)测量的宽度(L5)不同于根据所述螺旋弹簧(36)的所述轴线(Y)测量的所述围绕所述轴线(Y)缠绕的缠绕部分(37)的宽度(L6)。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述臂(39)包括第一部分(391)，其根据所述轴线(Y)测量的宽度(L5)小于根据所述螺旋弹簧(36)的所述轴线(Y)测量的所述围绕所述轴线(Y)缠绕的缠绕部分(37)的宽度(L6)。

3.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述臂(39)的第一部分(391)至少是所述臂的在所述螺旋弹簧(36)的行程起点和所述螺旋弹簧(36)的行程终点之间通过所述侧向壁(26、27)中的所述开口(43)的部分。

4.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述臂(39)包括第二部分(392)，该第二部分在所述第一部分(391)和所述臂(39)的位于所述刷架(13)中的端部之间延伸，且在于，所述第二部分(392)的宽度(L7)大于所述第一部分(391)的宽度(L5)。

5.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述第二部分(392)的宽度(L7)等于所述螺旋弹簧(36)的所述围绕所述轴线(Y)缠绕的缠绕部分(37)的宽度(L6)。

6.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述臂(39)的所述第一部分(391)具有4至8mm范围内的宽度(L5)。

7.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述围绕所述轴线(Y)缠绕的缠绕部分(37)具有比所述臂(39)的所述第一部分(391)的宽度(L5)大1mm的宽度(L6)。

8.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述刷架(13)包括在用于所述电刷(15)的接收座(23)之外延伸的凸耳(38)，所述螺旋弹簧(36)的所述围绕所述轴线(Y)缠绕的缠绕部分(37)围绕所述凸耳(38)装配。

9.一种用于电马达的刷握(10)，包括如前述权利要求中任一项所述的组件。

10.一种电马达，包括根据权利要求9所述的刷握(10)。

11.一种用于机动车辆的起动器，包括如权利要求10所述的电马达。

Images