DE10148705A1

DE10148705A1 - Bürstenhaltesystem und Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE10148705A1
Application number: DE10148705A
Authority: DE
Inventors: Rainer Bruhn; Martin Jauch
Original assignee: Valeo Auto Electric Wischer und Motoren GmbH
Current assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2003-04-10
Also published as: EP1433240A1; US20040245885A1; WO2003032468A1; MXPA04003073A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bürstenhaltesystem für eine elektrische Antriebseinrichtung, mit einer Bürstenhalteplatte, mit einem zentralen Durchbruch zur Aufnahme eines Kollektors, mit einerends an der Bürstenhalteplatte angeordneten und anderends je eine Bürste aufweisenden, den Bürstenstrom führenden Blattfedern, wobei die Blattfedern die Bürsten mit einer in Richtung der Längsachse des zentralen Durchbruchs wirkenden Vorspannkraft beaufschlagen. DOLLAR A Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass die Bürstenhalteplatte Führungsmittel zur Führung der Bürsten bzw. der die Bürsten aufweisenden Bürstenabschnitte der Blattfedern in radialer Richtung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bürstenhaltesystem für eine elektrische Antriebseinrichtung, mit einer Bürstenhalteplatte, mit einem zentralen Durchbruch zur Aufnahme eines Kollektors, mit einerends an der Bürstenhalteplatte angeordneten und anderends je eine Bürste aufweisenden, den Bürstenstrom führenden Blattfedern, wobei die Blattfedern die Bürsten mit einer in Richtung der Längsachse des zentralen Durchbruchs wirkenden Vorspannkraft beaufschlagen. Die Blattfedern derartiger Bürstenhaltesysteme sind in der Seitenansicht regelmäßig U- förmig ausgebildet. Das freie Ende des einen U-Schenkels weist die Bürste auf, die entweder unmittelbar oder über eine Bürstenaufnahme an der Blattfeder angeordnet ist. Das andere freie Ende der U-förmigen Blattfeder ist vorteilhafterweise senkrecht zur Bürstenhalteplatte in diese einsteckbar. Derartige Blattfedern sind vorteilhafterweise automatisch montierbar. Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Antriebseinheit mit einem Bürstenhaltesystem.
Nachteil der bekannten Bürstenhaltesysteme ist, dass die Bürstenfedern mit den Bürsten bei Betrieb der Antriebseinrichtung, also bei drehendem Kommutator, leicht in Schwingungen geraten und störende Geräusche verursachen.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Bürstenhaltesystem bereitzustellen, das nicht zur Erzeugung von Geräuschen neigt.
Diese Aufgabe wird mit einem Bürstenhaltesystem der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bürstenhalteplatte Führungsmittel zur Führung der Bürsten bzw. der die Bürsten aufweisenden Bürstenabschnitte der Blattfedern in radialer Richtung aufweist. Die Führungsmittel dienen folglich zur Aufnahme von auftretenden Querkräften und verhindern damit, dass die Bürsten bzw. Bürstenabschnitte insbesondere in Drehrichtung des Kommutators bewegt werden können. Ein freies Schwingen der die Bürsten aufweisenden Enden der Blattfedern wird damit unterbunden. Dies hat zur Folge, dass während des Betriebes der Antriebseinrichtung eine von den Blattfedern ausgehende Geräuschentwicklung reduziert und im Idealfall gänzlich vermieden wird.
Vorteilhafterweise sind die Führungsmittel seitlich neben der jeweiligen Bürste bzw. dem jeweiligen Bürstenabschnitt angeordnet, so dass sie die Bürste bzw. den Bürstenabschnitt seitlich abstützen. Derartige Führungsmittel können mit relativ geringem Aufwand an der Bürstenhalteplatte angeordnet werden. Bei einer Bürstenhalteplatte aus Kunststoff können sie unmittelbar an die Bürstenhalteplatte angeformt sein. Vorteilhafterweise sind seitlich neben den jeweiligen Bürsten bzw. den jeweiligen Bürstenabschnitten jeweils ein, also insgesamt pro Bürste bzw. Bürstenabschnitt zwei Führungsmittel vorgesehen, so dass die Bürste bzw. der jeweilige Bürstenabschnitt weder auf die eine Seite, noch auf die andere Seite ausweichen kann. Ein zu Geräuschen führendes Schwingen der Blattfeder wird dadurch unterbunden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Führungsmittel als Führungsebenen ausgebildet. Führungsebenen lassen sich fertigungstechnisch mit wenig Aufwand bzw. als Führungswandungen realisieren. Ferner kann gewährleistet werden, dass zwischen der Bürste bzw. dem Bürstenabschnitt und der Führungsebene ein gleichmäßiger Reibungswert vorliegt.
Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Führungsebenen parallel zu einer sich in radial zu der Längsachse des zentralen Durchbruchs verlaufenden Richtung. Vorteilhafterweise verläuft hierbei die Mittelebene der Blattfedern senkrecht zur Bürstenhalteplatte durch die Längsachse des zentralen Durchbruchs. Die Führungsebenen sind dann parallel zu dieser Mittelebene bzw. parallel zueinander angeordnet.
Erfindungsgemäß ist ferner denkbar, dass die sich in Blattfederlängsrichtung erstreckenden Schmalseiten der Blattfeder wenigstens abschnittsweise mit den Führungsmitteln zusammenwirken. Zur Reduzierung von ungewollten Schwingungen stützen sich also die Schmalseiten der Blattfedern an den Führungsmitteln ab.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass an den sich in Blattfederlängsrichtung erstreckenden Schmalseiten der Blattfedern wenigstens abschnittsweise Führungskufen angeordnet sind, die mit den Führungsmitteln zusammenwirken. Über derartige Führungskufen kann gewährleistet werden, dass ein sicheres und positionsgenaues Anliegen der Blattfedern bzw. der Führungskufen an den Führungsmitteln erfolgt. Ferner können Reibwerte zwischen Führungskufen und Führungsmitteln sehr gering gehalten werden, was sich positiv auf das Laufverhalten der Antriebseinrichtung auswirkt.
Die Führungskufen sind vorteilhafterweise im Bereich des Bürstenabschnitts angeordnet. Dabei ist denkbar, dass die Bürstenabschnitte an den einander gegenüberliegenden Schmalseiten je eine Führungskufe aufweisen. Diese Führungskufen stützen sich dann an den ihr jeweils zugeordneten Führungsmitteln, insbesondere an Führungsebenen, ab.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich dann, wenn die Führungskufen einstückig mit den Blattfedern ausgebildet sind. Vorteilhafterweise sind die Führungskufen hierbei als von der eigentlichen Blattfeder abgebogene Abschnitte realisiert.
Zur Realisierung einer großen Auflagefläche zwischen Führungskufen und zugehörigem Führungsmittel bzw. zugehöriger Führungsebene kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass sich die Führungskufen wenigstens abschnittsweise parallel zu den jeweils zugeordneten Führungsmitteln bzw. Führungsebenen erstrecken. Zur Realisierung derartiger Führungskufen können entsprechende Abschnitte der Blattfeder um vorzugsweise 90° abgebogen werden.
Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Führungskufen elastisch nachgiebig an der Blattfeder ausgebildet. Derartige Führungskufen sind geeignet, Schwingungen aufzunehmen bzw. zu dämpfen. Hierdurch kann eine Geräuschentstehung unterbunden werden.
Eine weitere, ebenfalls besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Führungskufen unter einer Vorspannung gegen die Führungsmittel wirken. Die Bürsten bzw. die Bürstenabschnitte sind dann spielfrei zwischen jeweils zwei Führungsmitteln gelagert. Ein seitliches Ausweichen der die Bürsten aufweisenden Abschnitte der Blattfedern ist demnach nicht möglich. Folglich wird die Entstehung von Schwingungen unterbunden und störende Geräusche treten nicht auf.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bürstenhalteplatte Rückhaltemittel zum Haltern der Bürstenabschnitte in einer Vormontageposition aufweist. Diese Rückhaltemittel halten die Bürsten entgegen der Federkraft in der Vormontageposition, so dass ein Kommutator wenigstens abschnittsweise in den zentralen Durchbruch, ohne Behinderung durch die Bürsten, eingeführt werden kann. Vorteilhafterweise wirken die Rückhaltemittel in der Vormontageposition mit der jeweiligen Blattfeder bzw. Bürste im Bereich der freien Stirnseite der Blattfeder zusammen. Dieser Bereich eignet sich dann, wenn seitlich neben den Bürsten bzw. Bürstenabschnitten die Führungsmittel angeordnet sind.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dann, wenn die Rückhaltemittel als nasen- oder stegartige Vorsprünge ausgebildet sind, die sich in zu der Längsachse des zentralen Durchbruchs koaxialer Richtung erstrecken. Dies hat den Vorteil, dass die Bürsten bei einer Montage senkrecht zur Bürstenplatte in der Vormontageposition montiert werden können. Bei geringfügigem Anheben der Bürsten in der der Bürstenhalteplatte abgewandten Richtung geben die nasen- oder stegartigen Vorsprünge das freie Ende der Blattfeder frei, so dass die Bürsten in die Montageposition bzw. die Kontaktposition mit dem Kommutator gelangen.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner durch eine elektrische Antriebseinheit mit einer Ankerwelle, mit einem mit der Ankerwelle drehfest gekoppelten Ankerpaket, mit einem auf der Welle drehfest angeordneten, mit dem Ankerpaket gekoppelten Kommutator und mit einem im Vorhergehenden beschriebenen, mit dem Kommutator zusammenwirkenden Bürstenhaltesystem gelöst. Bei einer derartigen Antriebseinheit werden die Blattfedern nicht in unerwünschte Schwingungen versetzt, die zu Geräuschen beim Betrieb der Antriebseinheit führen können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.
Es zeigen:
Fig. 1 die Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Bürstenhaltesystem;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II durch das Bürstenhaltesystem gemäß Fig. 1;
Fig. 3 einen Teilausschnitt eines Schnitts gemäß Linie III in Fig. 2; und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht von schräg oben des Bürstenhaltesystems gemäß Fig. 1.
In den Figuren ist ein Bürstenhaltesystem 10 für eine elektrische Antriebseinrichtung dargestellt. Das Bürstenhaltesystem 10 umfasst eine Bürstenhalteplatte 12, auf der mittels Blattfedern 14 zwei Bürsten 16 und 18 angeordnet sind. Auf der Bürstenhalteplatte 12 sind ferner verschiedene Elektronikbauteile 20 angebracht, die teils in dafür vorgesehenen Vertiefungen liegen. Die Bürstenhalteplatte 12 weist einen zentralen Durchbruch 22 auf, der zur wenigstens abschnittweisen Aufnahme eines Kollektors, der in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 24 angedeutet ist, vorgesehen ist.
Wie aus dem Schnitt der Fig. 2 deutlich zu erkennen ist, sind die Blattfedern 14 im dargestellten Längsschnitt U- förmig ausgebildet. Der Bereich des freien Endes 26 des einen U-Schenkels ist an der Halteplatte 12 befestigt. Dazu sieht die Blattfeder eine Ausstanzung 28 vor, die die Blattfeder 14 in jeweils einer senkrecht zur Halteplatte verlaufenden Aussparung 30 abstützt. Zur Montage der Blattfedern 14 an der Halteplatte 12 werden die freien Enden 26 der Blattfedern axial in die Aussparungen 30 eingeführt. Aufgrund der entsprechenden Ausbildung der Ausstanzungen 28 und den Aussparungen 30 gewährleistet eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung ein sicheres Befestigen der Blattfedern 14 an der Halteplatte 12. Die Blattfedern 14 führen den Bürstenstrom.
Das freie Ende 32 der jeweiligen Blattfeder 14, das nicht mit der Halteplatte 12 zusammenwirkt, weist die jeweilige Bürste 16, 18 auf. Aufgrund einer gewissen Vorspannkraft der Blattfedern werden die Bürsten mit einer in Richtung der Längsachse 34 des zentralen Durchbruchs 22 beaufschlagt. Über diese Vorspannkraft wird gewährleistet, dass die Bürsten 16, 18 in montiertem Zustand des Bürstenhaltesystems 10 gegen den Kollektor 24 gedrückt werden.
In der Fig. 2 ist die Bürste 18 in ihrer Endmontagelage dargestellt, wie sie gegen den Kollektor 24 mit einer Vorspannkraft beaufschlagt ist. Die Bürste 16 ist im Gegensatz hierzu in einer Vormontageposition gezeigt, in der sie von einem Rückhaltemittel in Form eines sich in zu der Längsachse 34 koaxial erstreckenden nasenartigen Vorsprungs 36 gehalten ist. Der Vorsprung 36 hintergreift hierbei den stirnseitigen Abschnitt des freien Endes 32 der Blattfeder 14.
Um während des Betriebes des montierten Bürstenhaltesystemes ein Schwingen der die Bürsten 16 und 18 aufweisenden freien Enden der Blattfedern 14 in bzw. gegen Drehrichtung des Kollektors 24 zu verhindern, weist die Bürstenhalteplatte Führungsmittel zur Führung der Bürsten bzw. der die Bürsten aufweisenden Bürstenabschnitte 32 der Blattfedern 14 in radialer Richtung auf. Die Führungsmittel sind hierbei als senkrecht zur Ebene der Halteplatte 12 auf der Halteplatte 12 angeordnete Führungsebenen 38 ausgebildet. Für eine Blattfeder 14 sind jeweils zwei parallel zueinander verlaufende Führungsebenen 38 vorgesehen, die seitlich neben der jeweiligen Bürste 16, 18 bzw. dem jeweiligen Bürstenabschnitt 32 angeordnet sind. Hierdurch werden die Blattfedern 14 bzw. die Bürstenabschnitte 32 seitlich gegen die Führungsebenen 38 abgestützt. Der Abstand zweier jeweils zugehöriger Führungsebenen 38 ist geringfügig größer als die Breite b der Blattfedern in Draufsicht gemäß Fig. 1.
Um ein definiertes Zusammenwirken von dem Blattfederabschnitt 32 und den Führungsebenen 38 zu gewährleisten, weisen die sich in Blattfederlängsrichtung erstreckenden Schmalseiten der Blattfedern 14 bzw. der Bürstenabschnitte 32 Führungskufen 40 auf. Die Führungskufen 40, die rechts und links neben den Bürsten 16, 18 angeordnet sind, sind mit der Blattfeder 14 einstückig ausgebildet. Der die jeweilige Führungskufe 40 bildende Abschnitt ist um ca. 90° abgebogen und erstreckt sich, wie aus Fig. 3 deutlich wird, parallel zu den jeweils zugeordneten Führungsebenen 38. Dadurch ergibt sich eine relativ große Auflagefläche zwischen Führungskufe 40 und zugehöriger Führungsebene 38, wodurch Auflagekräfte relativ gering gehalten werden.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Führungskufen 40 die Führungsebenen 38 unter einer geringen Vorspannkraft beaufschlagen. Dies hat den Vorteil, dass ein spielfreies, radiales Führen der an den Blattfedern 14 angeordneten Bürsten 16, 18 ermöglicht wird. Dabei können die Führungskufen 40 an den Blattfedern 14 elastisch nachgiebig angeordnet sein.
Die Halteplatte 12 ist einstückig aus Kunststoff gefertigt. Die Führungsebenen 38 sind als Wandungen von in Draufsicht rechteckförmigen Ausnehmungen 42 ausgebildet. Derartige Ausnehmungen sind sehr kostengünstig und auf einfache Art und Weise herstellbar.
Das beschriebene Bürstenhaltesystem 10 hat insbesondere den Vorteil, dass die die Bürsten 16, 18 aufweisenden Bürstenabschnitte 32 der Blattfedern 14 schwingungsgedämpft angeordnet sind. Insbesondere hochfrequente Schwingungen werden hierdurch vermieden. Störende Geräusche beim Betrieb einer beim Bürstenhaltesystem 10 aufweisenden Antriebseinheit werden unterbunden. Außerdem wird die seitliche Führungsfläche der Bürstenabschnitte 32 vergrößert, wodurch eine Verkantung der Blattfedern 14 verhindert wird. Eine sichere, radiale Führung der Bürsten 16, 18 kann hierbei auch unabhängig von äußeren Temperaturen sichergestellt werden.
Außerdem wird ein seitlicher Versatz des Berührpunktes der jeweiligen Bürste 16, 18 auf dem Kommutator 24 unterbunden. Dies führt zu einem gleichmäßigen und ruhigen Lauf der Antriebseinheit.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass aufgrund des sicheren, radialen Führens der Blattfedern 14 eine unerwünschte Verformung der Blattfedern 14 während der Montage des Bürstenhaltesystems 10 oder während des Betriebes einer entsprechenden elektrischen Antriebseinheit verhindert wird. Die Dicke der Blattfedern 14 kann deshalb entsprechend dünn gewählt werden. Eine geringe Federkraft bzw. eine flache Federkennlinie ist ausreichend um ein funktionssicheres Andrücken der Bürsten 16, 18 an den Kommutator 24 zu gewährleisten.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

1. Bürstenhaltesystem (10) für eine elektrische Antriebseinrichtung, mit einer Bürstenhalteplatte (12), mit einem zentralen Durchbruch (22) zur Aufnahme eines Kollektors (24), mit einerends an der Bürstenhalteplatte (12) angeordneten und anderends je eine Bürste (16, 18) aufweisenden, den Bürstenstrom führenden Blattfedern (14), wobei die Blattfedern (14) die Bürsten (16, 18) mit einer in Richtung der Längsachse (34) des zentralen Durchbruchs (22) wirkenden Vorspannkraft beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenhalteplatte (12) Führungsmittel (38) zur Führung der Bürsten (16, 18) bzw. der die Bürsten (16, 18) aufweisenden Bürstenabschnitte (32) der Blattfedern (14) in radialer Richtung aufweist.

2. System (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (38) seitlich neben der jeweiligen Bürste (16, 18) bzw. dem jeweiligen Bürstenabschnitt (32) angeordnet sind, so dass sie die jeweilige Bürste (16, 18) bzw. den jeweiligen Bürstenabschnitt (32) seitlich abstützen.

3. System (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel als Führungsebenen (38) ausgebildet sind.

4. System (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Führungsebenen (38) parallel zu einer sich in radial zu der Längsachse (34) des zentralen Durchbruchs (22) verlaufenden Richtung erstrecken.

5. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich in Blattfederlängsrichtung erstreckenden Schmalseiten der Blattfedern (14) wenigstens abschnittsweise mit den Führungsmitteln (38) zusammenwirken.

6. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer sich in Blattfederlängsrichtung erstreckenden Schmalseite der jeweiligen Blattfeder wenigstens abschnittsweise eine Führungskufe (40) angeordnet ist, die mit dem jeweiligen Führungsmittel (38) zusammenwirkt.

7. System (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskufen (40) jeweils im Bereich des Bürstenabschnitts (32) angeordnet sind.

8. System (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenabschnitte (32) an den einander gegenüberliegenden Schmalseiten je eine Führungskufe (40) aufweisen.

9. System (10) nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskufen (40) einstückig mit der jeweiligen Blattfeder (14) ausgebildet sind.

10. System (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Führungskufen (40) wenigstens abschnittsweise parallel zu den jeweils zugeordneten Führungsmitteln bzw. Führungsebenen (38) erstrecken.

11. System (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskufen (40) elastisch nachgiebig an der Blattfeder (14) angeordnet sind.

12. System (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskufen (40) unter einer Vorspannkraft gegen die Führungsmittel (38) wirken.

13. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenhalteplatte (12) Rückhaltemittel (36) zum Haltern der Bürstenabschnitte (32) in einer Vormontageposition aufweist.

14. System (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltemittel (36) in der Vormontageposition im Bereich der freien Stirnseite der Blattfeder (14) mit der jeweiligen Blattfeder (14) bzw. Bürste (16, 18) zusammenwirken.

15. System (10) nach Anspruch 13 oder 14 oder dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltemittel als nasen- oder stegartige Vorsprünge (36) ausgebildet sind, die sich in zu der Längsachse (34) des zentralen Durchbruchs (22) koaxialer Richtung erstrecken.

16. Elektrische Antriebseinheit mit einer Ankerwelle, mit einem mit der Ankerwelle drehfest gekoppelten Ankerpaket, mit einem auf der Welle drehfest angeordneten, mit dem Ankerpaket gekoppelten Kommutator und mit einem mit dem Kommutator zusammenwirkenden Bürstenhaltesystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.