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Diese
Erfindung betrifft ein Kommutatorgehäuse für einen Elektromotor und ein
Verfahren zum Montieren des Kommutators in einem solchen Gehäuse.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung einen Elektromotor, der dafür ausgelegt
ist, Vorrichtungen in einem Kraftfahrzeug wie zum Beispiel einen
Fensterheber-, Schiebedach- oder Sitzbetätigungsmotor anzutreiben.
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Das
Dokument FR 2,814,868 offenbart einen solchen Elektromotor mit einem
Kommutator.
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Ein
Kommutator umfasst normalerweise einen Ring, der auf seinem Umfang
eine Reihe leitender Segmente aufweist, wobei der Kommutatorring dafür ausgelegt
ist, sicher auf einer Rotorwelle montiert zu werden.
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Ein
Elektromotor umfasst im Allgemeinen ein Statorgehäuse und
einen in dem Stator drehbar gelagerten Rotor. Der Motor umfasst
außerdem
mit der Rotorwelle einstückig
ausgebildete Wicklungen, wobei jede Wicklung mit zwei einander diametral
gegenüberliegenden
Segmenten des Kommutators elektrisch verbunden ist.
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Der
Kommutator ist im Allgemeinen in einem mit dem Stator einstückig ausgebildeten
Kommutatorgehäuse
angebracht. Ein solches Gehäuse
umfasst eine Halterung mit einer mittigen Öffnung, die dafür ausgelegt
ist, den Kommutator aufzunehmen und die Rotorwelle durch die Halterung
des Gehäuses
verlaufen zu lassen. Die Halterung besteht aus einem isolierenden
Material wie zum Beispiel Kunststoff.
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Das
Kommutatorgehäuse
umfasst außerdem
mindestens zwei Bürsten,
die einander relativ zu dem Kommutator diametral gegenüberliegen
und dafür
ausgelegt sind, während
seiner mit der Rotorwelle gekoppelten Drehung mit den Segmenten
des Kommutators in Kontakt zu treten. Die Bürsten sind mit einer Stromversorgung
elektrisch verbunden.
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Wenn
der Motor, und insbesondere der Kommutator, in dem Kommutatorgehäuse montiert
wird, müssen
die Bürsten
von ihrem Kontaktpunkt mit den Kommutatorsegmenten ferngehalten
werden. Wenn dann die Montage beendet ist, müssen die Bürsten mit den Kommutatorsegmenten
in Kontakt gebracht werden. Der mechanische Kontakt zwischen den Bürsten und
den Kommutatorsegmenten muss korrekt sichergestellt werden, um einen
zufrieden stellenden elektrischen Kontakt mit den mit den Segmenten
verbundenen Wicklungen zu garantieren.
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Die
Bürsten
des Kommutatorgehäuses
müssen
also während
der Positionierung des Kommutators in einer ersten Montageposition
gehalten werden, und die Bürsten
müssen
dann in einer zweiten Kontaktposition gehalten werden, um ihre Funktion der
Stromzufuhr zu den Kommutatorsegmenten sicherzustellen.
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Es
ist zum Beispiel ein Kommutatorgehäuse bekannt, das auf Motoren
montiert ist, die von der Anmelderin vertrieben werden und unter
der Nummer 420143 aufgeführt
sind, und das eine Vorrichtung zum Arretieren der Bürsten umfasst.
Ein solches Gehäuse
nach dem Stand der Technik ist in 1a und 1b schematisch dargestellt,
in denen die Bürsten
jeweils in einer Montageposition und in einer Kontaktposition dargestellt
sind.
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Das
Gehäuse
umfasst eine Kunststoffhalterung 1, in der zwei die Bürsten 5 aufnehmende
Kästen 8 angeordnet
sind. Jede Bürste
umfasst einen Stromanschluss, der durch eine Kupferlitze 6 gebildet
wird (es ist nur ein Anschluss dargestellt). Das dargestellte Gehäuse umfasst
keinen Kommutator, hat aber eine mittige Öffnung 2, die den
Kommutatorring und die durchgehende Rotorwelle aufnehmen soll.
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In
der Montageposition gemäß 1a sind die Bürsten 5 bis
zur Rückseite
ihres Kastens 8 auf der entgegengesetzten Seite der zur
Aufnahme des Kommutators bestimmten Öffnung 2 zurückgezogen. Eine
Feder 9 hält
jede Bürste 5 in
dieser zurückgezogenen
Montageposition.
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In
der Kontaktposition gemäß 1b sind die Bürsten 5 in
ihren Kästen 8 untergebracht,
und die Feder 9 übt
auf die Rückseite
der Bürste
Druck aus, um sie zu dem Kommutator hin zu schieben.
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Die
Feder 9 hat also die doppelte Aufgabe des Haltens der Bürste 5 in
einer Montageposition und dann in einer Kontaktposition. Diese Feder 9 ist jedoch
ein von der Halterung 1 des Gehäuses separater Bestandteil.
Sie muss daher getrennt gefertigt und dann auf dem Gehäuse montiert
werden. Darüber
hinaus muss der Lagerpunkt der Feder 9 von Hand auf der
Oberseite oder auf der Rückseite
der Bürste 5 angeordnet
werden, um die Bürste
in eine Montageposition und dann in eine Kontaktposition zu bringen.
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Darüber hinaus
wird die elektrische Verbindung der Bürste 5 außerdem durch eine durch die Kupferlitze 6 gebildete
zusätzliche
Komponente sichergestellt.
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Die
zahlreichen für
die zufrieden stellende Funktionsweise des Kommutatorgehäuses erforderlichen
Teile erhöhen
seine Kosten und komplizieren seine Herstellung. Darüber hinaus
erfordert die Bewegung der Bürsten
von einer Montageposition in eine Kontaktposition das manuelle Eingreifen
einer Bedienungsperson.
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Es
besteht daher ein Bedarf an einem vereinfachten Kommutatorgehäuse, bei
dem die Bürsten einfach,
effizient und automatisch von einer Montageposition in eine Kontaktposition
bewegt werden können.
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Dazu
stellt die Erfindung ein Kommutatorgehäuse für einen Elektromotor bereit,
das Folgendes umfasst:
- – eine Halterung, die dafür ausgelegt
ist, einen Kommutator aufzunehmen, und mindestens zwei integrierte
Anschläge
umfasst;
- – mindestens
zwei Bürsten,
die jeweils an Federkomponenten befestigt sind;
wobei die
Federkomponenten die Bürsten
in eine Kontaktposition gegen den Kommutator drücken und die Anschläge dafür ausgelegt
sind, die Federkomponenten jeweils in einer Montageposition zu halten, in
der die Bürsten
von ihrer jeweiligen Kontaktposition entfernt sind.
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Gemäß einem
Merkmal ist mindestens eine Federkomponente ein biegsames Segment.
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Gemäß einem
Merkmal ist mindestens eine Federkomponente elektrisch leitend.
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Gemäß einem
Merkmal umfasst das Gehäuse
außerdem
eine gedruckte Schaltung, mit der die leitende Federkomponente verbunden
ist.
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Gemäß einem
Merkmal ist die Federkomponente dafür ausgelegt, der Bürste, an
der sie befestigt ist, Strom zuzuführen.
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Gemäß einem
Merkmal hat die Feder nahe bei jedem Anschlag eine Lagerzone, damit
eine jeweilige Federkomponente durch örtliche Verformung der Halterung
gelöst
werden kann.
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Gemäß einem
Merkmal hat die Halterung mindestens einen Ausschnitt, an dem ein
Anschlag angeordnet ist.
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Die
Erfindung stellt außerdem
ein Verfahren zum Montieren eines Kommutators in einem Kommutatorgehäuse bereit,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- – Bereitstellen
eines Kommutatorgehäuses
gemäß der Erfindung;
- – Montieren
eines Kommutators auf der Halterung des Gehäuses;
- – Lösen der
Federkomponenten des Gehäuses, um
die Bürsten
gegen den Kommutator zu drücken.
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Gemäß einem
Merkmal wird das Lösen
der Federkomponenten durch örtliche
Verformung der Halterung realisiert.
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Gemäß einem
Merkmal wird das Lösen
der Federkomponenten durch einen automatischen Mechanismus realisiert.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der Lektüre der folgenden
ausführlichen Beschreibung
von Ausführungsformen
der Erfindung offensichtlich, die lediglich als Beispiel und mit
Bezug auf die Zeichnungen angegeben sind; in den Zeichnungen zeigen:
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1a (bereits
beschrieben) ein Diagramm eines Kommutatorgehäuses nach dem Stand der Technik,
wo sich die Bürsten
in der Montageposition befinden;
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1b (bereits
beschrieben) ein Diagramm eines Kommutatorgehäuses nach dem Stand der Technik,
wo sich die Bürsten
in der Kontaktposition befinden;
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2 ein
Diagramm eines Kommutatorgehäuses
gemäß der Erfindung,
wo sich eine Bürste
in der Montageposition und eine Bürste in der Kontaktposition
befindet;
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3 eine
detaillierte schematische Ansicht einer Bürste, die in einer Montageposition
auf einem Gehäuse
gemäß der Erfindung
gehalten wird.
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Das
Kommutatorgehäuse
gemäß der Erfindung
umfasst eine Halterung, die dafür
ausgelegt ist, einen Kommutator aufzunehmen, und mindestens zwei
Bürsten,
die jeweils an Federkomponenten befestigt sind. Das Gehäuse umfasst
außerdem
in die Halterung integrierte Anschläge.
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Die
Federkomponenten sind dafür
ausgelegt, die Bürsten
in eine Kontaktposition gegen den Kommutator zu drücken, und
die Anschläge
sind dafür
ausgelegt, die Federkomponenten jeweils in einer Montageposition
zu halten, in der die Bürsten
von ihrer Kontaktposition entfernt sind.
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Die
Anschläge
auf der Halterung bilden keine zusätzlichen Teile, sind aber in
die Halterung integriert. Sie können
in einem Stück
mit der Halterung des Gehäuses
gemäß der Erfindung
hergestellt werden. Die Konstruktion und die Produktion der Halterung
des Gehäuses
gemäß der Erfindung
sind daher vereinfacht.
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Die
Federkomponenten sind einstückig
mit den Bürsten
ausgebildet und drücken
die Bürsten
in ihre Kontaktposition. Es ist daher nicht notwendig, den Lagerpunkt
der Federkomponenten zu modifizieren, um die Bürsten in eine Kontaktposition
zu bringen; es genügt,
sie aus ihrem Eingriff in den Anschlag zu lösen. Dieser Vorgang kann automatisch erfolgen,
was den Einbau des Gehäuses
gemäß der Erfindung
in einen Motor vereinfacht.
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Die
Komponenten des Kommutatorgehäuses
gemäß der Erfindung
werden anhand von 2 beschrieben.
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Das
Gehäuse 10 umfasst
eine Halterung 11 mit einer mittigen Öffnung 12, die dafür ausgelegt
ist, einen Kommutatorring und die durchgehende Rotorwelle aufzunehmen.
Das Gehäuse 10 umfasst
außerdem
Bürsten 15.
Es sind zwei Bürsten
dargestellt, aber es gibt auch Kommutatorgehäuse, die mit drei, vier oder
mehr Bürsten
ausgestattet sind.
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Gemäß der Erfindung
umfasst die Halterung 11 integrierte Anschläge 13.
Die Halterung kann zum Beispiel aus Kunststoff oder jedem anderen
Isoliermaterial bestehen, das eine gewisse Biegsamkeit besitzt.
Vorzugsweise besteht die Halterung aus geformtem Kunststoff, wobei
die Anschläge
direkt an die Halterung angeformt sind.
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Gemäß der Erfindung
umfasst das Gehäuse außerdem Federkomponenten 18,
an denen die Bürsten 15 jeweils
befestigt sind. Bei dem veranschaulichten Beispiel sind diese Federkomponenten 18 biegsame
Segmente, die mit den Bürsten
auf der Oberfläche
verklebt oder verschweißt
sind, die der Oberfläche
entgegengesetzt ist, die mit dem Kommutator in Kontakt treten soll.
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Jedes
biegsame Segment 18 hat einen an der Halterung 11 befestigten
Endrand und einen freien Endrand, der an einen Anschlag 13 auf
der Halterung 11 angelegt werden kann. Der Befestigungspunkt
des Segments 18 auf der Halterung wird so festgelegt, dass
das Segment 18, wenn es nicht unter Spannung steht, die
Bürste 15 in
ihre Kontaktposition bringt (rechte Bürste in 2).
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Das
Segment 18 ist jedoch biegsam, so dass sein freies Ende
an einen Anschlag 13 auf der Halterung 11 anschlagen
kann, um die Bürste
von der Kontaktposition weg zu halten, d. h. in einer Montageposition
(linke Bürste
in 2).
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Die
Halterung 11 hat eine gewisse Biegsamkeit, die es durch örtliche
Verformung erlaubt, dass das freie Ende des Segments 18 von
dem Anschlag 13 gelöst
wird. Das Segment 18 schiebt dann die Bürste 15 in ihre Kontaktposition
mit dem Kommutator.
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3 zeigt
eine detaillierte schematische Ansicht einer Ausführungsform
der Erfindung mit einer Bürste
in einer Montageposition.
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Der
Anschlag 13 wird durch einen Zapfen gebildet, der auf einem
Ausschnitt 14 in der Halterung 11 angeordnet ist.
Das Segment 18, an dem eine Bürste 15 befestigt
ist, schlägt
an dem Zapfen 13 an. Der Ausschnitt 14 und der
Zapfen 13 wurden zusammen mit der Kunststoffhalterung 11 unter
Verwendung einer geeigneten Form geformt.
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Wenn
sich der Ausschnitt 14 biegt, kann der Zapfen 13 weit
genug gesenkt werden, um das Ende des Segments 18 freizugeben,
das dann die Bürste
in eine Kontaktposition dem Kommutator schiebt. Eine weitere hervorstehende Komponente 16 kann
auf dem Ausschnitt 14 vorgesehen sein, um eine Lagerzone 17 zum
Biegen des Ausschnitts zu bilden. Diese weitere hervorstehende Komponente 16 kann
ein weiterer kleiner Zapfen sein, wie in 3 gezeigt, oder
kann jede andere geeignete Form annehmen, wie zum Beispiel eine
Zunge oder eine Rippe.
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Darüber hinaus
können
die Segmente 18 elektrisch leitend sein und zum Beispiel
aus Kupferplatten bestehen. Diese Segmente 18 können dann als
elektrische Verbindung dienen, um das Kommutatorgehäuse gemäß der Erfindung
weiter zu vereinfachen, indem die Funktionen des In-Kontakt-Bringens
der Bürsten
mit dem Kommutator und der Stromversorgung der Bürsten kombiniert werden. Die
Segmente werden dann mit einem Material oder mit einem leitenden
Kleber mit den Bürsten
verschweißt
oder verklebt.
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Das
Kommutatorgehäuse 10 kann
auch noch andere Komponenten (nicht dargestellt) umfassen, wie zum
Beispiel Kondensatoren, Spulen oder Widerstände, um zum Beispiel ein Interferenzfilter
zu bilden oder um eine Impedanzanpassung mit dem Motor, für den das
Gehäuse
bestimmt ist, herzustellen. Das Kommutatorgehäuse 10 kann außerdem eine
gedruckte Schaltung 25 umfassen, mit der die leitenden
Segmente 18 verbunden sind.
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Je
nach den Ausführungsformen
und der Anordnung der verschiedenen Komponenten auf dem Kommutatorgehäuse können nur
bestimmte Segmente 18 leitend sein, und die anderen Bürsten werden
dann durch herkömmliche
Kupferlitzen elektrisch verbunden, oder alle Segmente 18 können leitend sein.
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Die
Bürsten
können
mit dem Kommutator in einem Kommutatorgehäuse gemäß der Erfindung auf folgende
Weise in Kontakt gebracht werden.
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Es
wird ein Kommutatorgehäuse 10 gemäß obiger
Beschreibung bereitgestellt, wobei die Federkomponenten 18 in
Anschlag gegen die Anschläge 13 auf
der Halterung gehalten werden. Die Bürsten 15 befinden
sich daher in der Montageposition.
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Ein
Kommutator kann dann auf der Halterung 11 des Gehäuses in
der für
diesen Zweck bereitgestellten Position 12 montiert werden.
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Die
Enden der Federkomponenten 18 werden dann von den Anschlägen 13 gelöst, was
dazu führt,
dass die Bürsten 15 gegen
den Kommutator in ihre Kontaktposition geschoben und gedrückt werden.
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Gemäß einem
Vorteil der Erfindung kann das Lösen
der Federkomponenten 18 durch einen automatischen Mechanismus
realisiert werden. Gemäß der anhand
von 3 beschriebenen Ausführungsform zum Beispiel kann
ein automatischer Arm auf den Ausschnitt 14 drücken, um
diesen Abschnitt der Halterung wegzubiegen und das freie Ende des
Segments 18 von dem Anschlag 13 zu lösen. Der
Ausschnitt 14 kann zum Beispiel eine weitere hervorstehende
Komponente 16 in der Nähe
des Zapfens 13 umfassen, um eine Lagerzone 17 für den automatischen
Arm zu bilden.
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Natürlich ist
diese Erfindung nicht auf die beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt;
so ist das Kommutatorgehäuse
gemäß der Erfindung
mit einem Anschlag in Form eines Zapfens auf der Halterung und mit
einer Federkomponente in Form eines biegsamen Segments veranschaulicht, aber
die Erfindung könnte
auch mit einem Anschlag in Form einer Stufe und/oder mit einer Federkomponente
in Form einer Zunge oder mit einer anderen geeigneten Form ausgeführt sein.
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Analog
dazu ist das Kommutatorgehäuse gemäß der Erfindung
mit zwei Bürsten
veranschaulicht, es kann aber im Rahmen der Erfindung ohne weiteres
modifiziert werden, um bei Motoren verwendet zu werden, die drei,
vier oder mehr Bürsten
benötigen.