CN107210643B - 用于机动车辆起动器的改进刷架、和相应的刷握、电马达和机动车辆起动器 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及一种用于电马达的刷握(10)的刷架(13)，包括：‑两个侧向壁(26)和连接两个侧向壁(26)的连接壁(28)，‑在该刷架中，侧向壁(26)的至少一个包括用于弹簧(36)的臂(39)通过的开口(43)，‑所述侧向壁(26)包括所述开口(43)，所述开口具有在意图距集电环最远的第一端部(51)和意图最靠近所述集电环的第二端部(52)之间测量的长度(L0)，其特征在于，所述开口(43)在两个端部(51、52)之间包括至少第一部分(431)，所述第一部分朝向第二端部(52)拓宽。

Description

用于机动车辆起动器的改进刷架、和相应的刷握、电马达和机 动车辆起动器

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆起动器的刷架(brush cage)以及相应的刷握、电马达和起动器。本发明发现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，刷握安装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。刷握包括支撑一组架子的基板，每个架子用作用于电刷的壳体。电刷——其由导电材料构成——允许通过转子导体中的电流的换向(commutation)而为转子供电。

为此目的，每个电刷包括意图抵靠连接至转子绕组的换向器的导电部段摩擦的面。弹性器件——诸如弹簧——在保持在架子中的每个电刷上沿换向器的方向施加力，以确保电刷和换向器部段之间的接触。

电刷具有交替的电极。由此，正极电刷经由它们各自的辫状部电连接至电刷间连接器，源自起动器的接触器的馈送线也电连接至该电刷间连接器。另外，意图返回电流的电刷通过它们的焊接到基板上的各自的辫状部电连接至电机的基体。

如图1所示，在刷握的一些构造中，已知使用螺旋弹簧1，该螺旋弹簧包括安装在腿3上的缠绕部分2以及从缠绕部分2的端部延伸的臂4，该臂意图抵靠电刷5的端面搁置，该端面与和换向器部段接触的面相对。为了允许弹簧1在电刷5上施加力，臂4经由开口6通过，该开口布置在刷架8的侧向壁7中。

由于弹簧1施加到腿3的扭矩以及系统经历的振动，弹簧1倾向于将其自己相对于腿3横向地定位，且抵靠开口6的平行边缘中的一个(高边缘(见箭头F)或低边缘，这取决于操作条件)摩擦，这可导致弹簧1的臂4移位时的阻挡。

发明内容

本发明目的是通过提出一种用于电马达刷握的刷架而克服该缺点，该刷架包括：

-两个侧向壁和连接两个侧向壁的连接壁，

-在该刷架中，侧向壁的至少一个具有用于弹簧臂通过的开口，

-所述侧向壁包括所述开口，其具有在意图距换向器最远的第一端部和意图最靠近所述换向器的第二端部之间测量的长度，

其特征在于，所述开口在两个端部之间包括至少第一部分，所述第一部分朝向第二端部拓宽。

由此，由于布置在刷架的侧向壁中的开口的拓宽形状，弹簧在其行进期间具有更多的自由度。由此，当弹簧将其相对于其支撑件横向地定位时，弹簧移位中的阻挡被避免。

根据一实施例，所述开口的所述第一部分包括布置在所述侧向壁中的两个边缘，且在于，两个边缘的一个相对于所述连接壁倾斜，以形成拓宽部。

根据一实施例，第二边缘此外沿相对于第一边缘的倾斜方向相反的方向倾斜。

根据一实施例，所述开口包括第二部分，所述开口包括第二部分在所述第一端部和所述第一部分之间延伸，所述第二部分朝向所述第一端部拓宽。这允许螺旋弹簧的臂的插入和定心被辅助。

根据一实施例，所述开口包括第三部分，所述第三部分在所述第二端部和所述第一部分之间延伸，所述第三部分朝向所述第一端部拓宽。这允许电刷的辫状部到靠近换向器定位的区域中的壁的开口中的插入被辅助。

根据一实施例，所述开口包括第四部分，所述第四部分在所述第二端部和所述第三部分之间延伸，所述第四部分通过将所述侧向壁的两个下壁分开的所述侧向壁的平行边缘界定，所述刷架此外包括将所述两个下壁连接在一起的翅片。

根据一实施例，所述翅片包括沿相对于彼此倾斜的两个不同平面延伸的两个部分。由此，刷架的刚性增大。

根据一实施例，所述开口的所述第一部分包括布置在所述侧向壁中的三个边缘，所述三个边缘的一个边缘将倾斜边缘连接至第二边缘。

根据一实施例，刷架包括第一侧向壁和第二侧向壁，每个侧向壁具有开口，

-所述第一侧向壁具有开口，该开口具有多于四个如前所述的部分，和

-所述第二侧向壁具有开口，该开口具有多于两个如前所述的部分。

本发明还目标在于一种电马达刷握，其装备有如前所述的刷架。

本发明此外涉及一种电马达，其包括如前所述的刷握。

本发明同样地涉及一种机动车辆起动器，其包括如前所述的电马达。

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。这些附图仅基于单纯示例的原因给出，其决不限制本发明。

已经描述的图1是刷架和相关联螺旋弹簧的后视图，示出通过现有技术装置提出的摩擦问题；

图2是根据本发明的电马达刷握的透视图；

图3是用于图2中的刷握的基板的透视图；

图4a至4c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5是示出根据本发明的刷架的第二实施例的透视图；

图6是示出根据本发明的刷架的第三实施例的透视图；

图7a至7c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2示出根据本发明的刷握10，其意图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基板12，在其上固定有一组架子13，每个架子用作用于电刷15的壳体。基板12的轴线X对应于刷握10的轴线。

基板12——在图3中清晰可见——是包括金属层121和覆盖金属板121两侧的包覆模制层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覆盖基板12的全部危险区域，也就是说，所有可能发生短路的区域。包覆模制层122对于热是敏感的，且可在预确定温度以上变形，从而短路可在过热的情况下导致。典型地，用于包覆模制层122的塑料是热塑性材料，诸如纤维增强的聚丙烯PSS或聚酰胺PA4.6或PA6.6。

基板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，基板12的中央部分包括开口16，通过该开口，基板与刷架13和电刷15形成的子组件围绕起动器的转子的轴安装。

每个电刷15安装为在架子13内滑动，该架子在轴线X侧上敞开，以允许电刷15与通过电机转子(未示出)的换向器支撑的条电接触。

电刷15具有交替的电极。由此，正极电刷15经由它们各自的辫状部19电连接至电刷间连接器20，源自起动器的接触器的馈送线也电连接至该电刷间连接器。实际上，电刷间连接器20经由销21连接至馈送线，该销通过与起动器外壳协作的孔环(grommet)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，以便用于起动器更好的性能。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上焊接。辫状部19可还用作熔丝。另外，意图用于电流返回的负极的电刷15通过它们的焊接到基板12的板121上的各自的辫状部19电连接至电机的基体。

更准确地，如图4a至4c可见，每个刷架13具有用于电刷15的壳体23，其通过两个相对于彼此平行的侧向壁26、27界定，所述侧向壁通过较高的连接壁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固定在基板12上，该固定装置属于源自侧向壁26、27的下边缘的端壁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径向朝向换向器的部段吸引。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轴向地延伸的腿38安装，所述臂39意图撑靠与电刷15的换向器部段接触的面相对的面。腿38——在电刷15的壳体23之外延伸——实际上通过弯折每个架子13的端壁32、33的一个而获得。

如图4a清楚可见，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在距换向器器最远的第一端部51和距换向器最近的第二端部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之间包括至少第一部分431，其朝向第二端部52拓宽，即，当移向第二端部52时，该第一部分431的沿轴线X测量的宽度L1增加。开口43的该第一部分431包括布置在侧向壁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。替换地，两个边缘44、45的仅一个倾斜，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，当移向第一端部51时，该第二部分432的沿轴线X测量的宽度L2增加。该第二部分432允许弹簧36的臂39的插入和定心被辅助。

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，当移向第一端部51时，该第三部分433的沿轴线X测量的宽度L3增加。该第三部分433允许在由于电刷15的磨损而朝向换向器移位期间电刷15的辫状部19的插入被辅助。

开口43包括第四部分434，其在第二端部52和第三部分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具有沿轴线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的两个下壁55、56分开。这两个总体L形的下壁55、56通过翅片57连接到一起。

为了增加架子13的刚性，翅片57包括在两个不同的倾斜平面上延伸的两个部分571、572，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，以便允许位于最靠近换向器的相应架子13中的电刷15的辫状部19通过。

如图4b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通过两个下壁形成，所述两个下壁在换向器侧通过材料带连接至彼此，所述材料带沿壁27的平面延伸。替换地，两个边缘44’和45’的仅一个倾斜。在换向器侧上露出的电刷15的面的侧上，翅片59由壁27的边缘引出，以便机械地增强架子13。

如图2所示，电刷15的辫状部19和相应弹簧36的臂39可定位在架子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实际上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，以使得在弹簧36行程终点处，其可通过敞开部分433、434以及通过翅片57的贯穿槽口58，从而辫状部19能够尽可能靠近换向器地移动，以便最大化电刷15的潜在使用。

替换地，如图5所示，壁26的开口43没有第四部分434，第三部分433直接延伸在翅片57中实施的槽口58中。在该情况下，开口43将通过翅片59连接在一起的两个L形下壁55、56分开。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4a至4c中的实施例的。

替换地，如图6所示，两个壁26、27是对称的，且具有相同的开口43，第一部分431、第二部分432和第三部分433在相应翅片57、59中实施的槽口58中延伸，如图5的实施例那样。

另外，用于固定至基板12的系统通过两对腿61、62形成。每对的腿61、62由相对端壁32、33的两个边缘引出。每对的腿61意图经由孔63通过基板12，所述孔根据其厚度设置(见图3)。每对的另一腿62撑靠界定开口16的内轮廓的侧部。如图4a和6所示，每对腿61、62意图抵靠基板12朝向彼此折叠。

替换地，固定系统31包括通过基板12的至少一个铆钉，和刷架13的端壁32、33。在示例性实施例中，每个架子13可通过弯折薄的金属板获得，以便大体形成欧米伽形，其端分支固定在基板12上。

优选地，接收负极的架子13的腿61、62的孔63、以及接收负极的电刷15的基板12的接触架子13的区域没有电绝缘，从而电接触可在负极的架子13和板121之间经由腿61、62形成。该接触对于起动器的操作不是有害的，因为其参与形成被设计为具有相同电势(实际上是该应用的基体电势)的部分之间的电接触。

如图7a至7c清楚可见，弹簧36的缠绕部分37通过绕轴线Y的多个螺旋圈371形成。臂39从围绕腿38安装的缠绕部分37的端部延伸。臂39意图撑靠电刷15的后部面，该后部面与电刷15的抵靠换向器部段的面相对。

在图7a的实施例中，臂39包括部分391，其沿轴线Y测量的宽度L5小于沿轴线Y测量的缠绕部分37的宽度L6。该部分391通过两个凹部68界定，所述凹部由臂39的具有宽度等于缠绕部分37的宽度L6的部分导致，且朝向臂39的材料带内部延伸。

臂39的具有减小宽度的该部分391最少等于在弹簧36的行程起点和弹簧36的行程终点之间的通过侧向壁26的开口43的臂39的部分的长度。在此指定，弹簧36的行程起点对应于对于电刷15在其寿命开始时弹簧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在其结束开始时弹簧36的臂39具有最小长度的位置。实际上，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7b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L7宽度大于第一部分391的L5宽度。实际上，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L6宽度。部分392在其一个端部处通过两个凹部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凹部69界定。

在特定示例实施例中，第一部分391具有4至8mm的L5宽度。缠绕部分37具有比第一部分391的L5宽度大1mm的L6宽度。形成螺旋弹簧36的金属缠绕具有0.25mm至0.7mm的厚度。缠绕部分37的直径大约为10mm。自然，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L5宽度的部分391，所述L5宽度大于缠绕部分37的L6宽度，如图7c所示。这样的构造允许臂39适应带有电刷15的支撑区域，同时允许弹簧36具有减小的容积。在该情况下，凹部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的材料带的外部延伸。

替换地，弹簧36的臂39的端部仅抵靠端面的部分搁置。该部分例如可对应于沟槽75的基部，允许在移位期间弹簧36的臂39的引导被辅助，如图2所示。

本领域的技术人员当然能够改变前述刷握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，特别地替换地，刷握10包括多于四个电刷15，每个刷握15能够例如与定位在与基板12相对的侧上定位的另一电刷相关联。

刷握10在此是机动车辆起动器的电马达刷握。替换地，电刷10可还属于交流发电机或交流发电机-起动器。

Claims (12)

1.一种用于电马达的刷握(10)的刷架(13)，包括：

-两个侧向壁(26、27)和连接两个侧向壁(26、27)的连接壁(28)，

-在该刷架中，侧向壁(26、27)的至少一个包括用于弹簧(36)的臂(39)通过的开口(43、43’)，

-所述侧向壁(26、27)包括所述开口(43、43’)，所述开口具有在意图距换向器最远的第一端部(51)和最靠近所述换向器的第二端部(52)之间测量的长度(L0)，

其特征在于，所述开口(43、43’)在两个端部(51、52)之间包括至少第一部分(431、431’)，所述第一部分(431、431’)朝向第二端部(52)拓宽。

2.根据权利要求1所述的刷架，其特征在于，所述开口(43、43’)的所述第一部分(431、431’)包括布置在所述侧向壁(26、27)中的两个边缘(44、45)，且在于，两个边缘(44)的一个相对于所述连接壁(28)倾斜，以形成拓宽部。

3.根据权利要求2所述的刷架，其特征在于，第二边缘(45)此外沿相对于第一边缘(44)的倾斜方向相反的方向倾斜。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的刷架，其特征在于，所述开口(43、43’)包括第二部分(432、432’)，所述第二部分(432、432’)在所述第一端部(51)和所述第一部分(431、431’)之间延伸，且在于，所述第二部分(432、432’)朝向所述第一端部(51)拓宽。

5.根据权利要求4所述的刷架，其特征在于，所述开口(43)包括第三部分(433)，所述第三部分(433)在所述第二端部(52)和所述第一部分(431)之间延伸，且在于，所述第三部分(433)朝向所述第一端部(51)拓宽。

6.根据权利要求5所述的刷架，其特征在于，所述开口(43)包括第四部分(434)，所述第四部分(434)在所述第二端部(52)和所述第三部分(433)之间延伸，其中，所述第四部分(434)通过将所述侧向壁(26、27)的两个下壁(55、56)分开的所述侧向壁(26、27)的平行边缘界定，且在于，所述刷架(13)此外包括将所述两个下壁(55、56)连接在一起的翅片(57、59)。

7.根据权利要求6所述的刷架，其特征在于，所述翅片(57)包括沿相对于彼此倾斜的两个不同平面延伸的两个部分(571、572)。

8.如权利要求1所述的刷架，其特征在于，所述开口(43’)的所述第一部分(431’)包括布置在所述侧向壁(26、27)中的三个边缘(44’、45’、46’)，所述三个边缘(44’、45’、46’)的一个边缘(46’)将倾斜边缘(44’)连接至第二边缘(45’)。

9.一种刷架，包括第一侧向壁和第二侧向壁(26、27)，每个侧向壁(26、27)具有开口(43、43’)，其特征在于：

-所述第一侧向壁(26)包括如权利要求1至7中的任一项所述的开口(43)，和

-所述第二侧向壁(27)包括如权利要求8所述的开口(43’)。

10.一种电马达的刷握(10)，所述刷握装备有如前述权利要求中任一项所述的刷架(13)。

11.一种电马达，包括根据权利要求10所述的刷握(10)。

12.一种机动车辆起动器，包括如权利要求11所述的电马达。